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作者  | 發布日期 2019 年 11 月 04 日 8:45 | 分類 生物科技 , 財經 , 醫療科技



全球已開發國家大多都面臨少子化與高齡化,少子化固然為紙尿布廠商帶來了相當大的營收壓力,不過,高齡化時代的到來,開啟更大想像空間,畢竟小小孩很快長大就不需要紙尿布,老老人一旦需要紙尿布,現代醫學與保健發達,往往還可以活上數十年,這生意可長可久多了,顯然紙尿布廠商可以在高齡化時代開發這一塊更美好的市場,但是事情並沒有這麼簡單。

過去 10 年來成人紙尿布與可拋棄式內褲和棉條的確大幅成長,根據市調機構 Euromonitor 數據,在 2018 年成長 9% 來到 90 億美元,10 年來市場規模倍增。但是,這個市場規模,比起真正的潛在市場,可說僅有開發一半,因為全球可是有 4 億成人失禁人口,但是其中很多需要成人紙尿布的潛在客戶,卻因為覺得太丟臉,根本不敢去賣場買相關產品,使得自己白白受苦,廠商商機白白流失。

愛適瑞(Essity)與金百利克拉克(Kimberly-Clark)等紙尿布廠商,想辦法開發這剩下的一半市場,包括包裝外觀更慎重,避免產品使用尿布或尿片的名稱,在通路上把商品從嬰幼兒區移出,改放在個人護理區域,與除臭劑和衛生棉放在一起,另一方面,則是希望透過廣告,逐漸改變社會對包尿布的觀念,減輕對失禁成人的不經意的歧視,讓尿失禁成人減少羞恥感,而願意積極購買產品。

日本、美國企業怎麼做?

日本由於進入高齡化社會是全球最早,在這方面也走在全球前鋒,衛生用品大廠嬌聯,在行銷其成人尿失禁相關產品時,直接在廣告上使用「漏尿」(ちょい漏れ)字眼,毫不迴避的直接點出問題,嬌聯表示,希望讓社會大眾知道,尿失禁即使在年輕人身上也是很正常,不應因此覺得自卑,嬌聯鎖定有輕微漏尿問題的客層,當這些人更積極購買產品改善生活問題時,產品的成長也最壞,2018 年嬌聯針對此一市場的吸收棉片與襯裡業績成長 8%。

在美國市場,相關企業 10 年來努力改變產品形象,盡可能不要稱之為「尿布」,以排除那種成人生病失禁對生活失去控制能力的不良印象,領導廠商金百利克拉克努力更新旗下 35 年之久的成人紙尿褲品牌 Depend 的形象,推出更薄、更軟、更貼身,因此穿起來更好看的產品,讓需要的用戶能更願意接受。即使如此,要說服需要的潛在消費者購買,還是不那麼容易。

成人視失禁為絕對隱私的祕密

問題出在社會面對成人失禁的心態問題,認為是羞恥的祕密,甚至不讓丈夫、親人知道,許多有此困擾的成人都把失禁的問題當成絕對隱私的個人祕密不可暴露,但是其實這是個生理上的現實。美國廠商特別想開發女性市場,因為生產的關係,造成婦女尿失禁人數為男性的兩倍,當然市場也是兩倍,但婦女對這樣的問題也更羞於啟齒。

金百利克拉克為此找來琥碧戈柏與克莉絲汀艾莉來拍廣告,並推出針對年輕女性的 Poise 品牌,瑞典品牌愛適瑞也同樣推出針對年輕女性的 TENA 品牌與拋棄式內褲品牌 Silhouette Noir,主打的都是生產後有失禁問題的婦女,讓她們不會因為得買成人紙尿褲感覺自己是老人,愛適瑞為了讓潛在消費者不會覺得羞恥、孤單,在廣告上直接聲明:三位婦女中就有一位有失禁問題,當然實際上沒有到三分之一那麼多,根據全球失禁論壇(Global Forum on Incontinence)統計,大約有 12% 女性以及 5% 男性有失禁問題。

讓男女都能找到適合的產品

愛適瑞想讓產品包裝為不會與老化聯想在一起,女性用產品包裝的女性化又合宜,男性用產品也是包裝得雄赳赳又合宜。愛適瑞在尚未從先前母公司 SCA 分拆獨立前,曾經為了拓展市場,寄送樣品給 55 歲以上瑞典男性,一開始只收到滿坑滿谷的抱怨,但是愛適瑞仍然繼續在各國市場分送樣品,慢慢的開始收到效果,5 年前,在英法兩國的目標女性成人,使用相關產品的比率只有 13%,如今已經提升到將近 20%。

不過僅 20% 還有相當大的成長空間,愛適瑞健康與醫療解決方案部門總裁烏理莎‧柯斯魯(Ulrika Kolsrud)表示:要是失禁的人們組成一個國家,會成為世界第三大國。隨著少子化與高齡化,成人市場如今成長速度已經遠勝於嬰幼兒市場,但如何讓成人心無芥蒂的買產品,就是各大廠要傷透腦筋的事了。

(閱讀全文) 全文摘錄 科技新報 

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工研院無人機為台灣爭光中東無人機競賽唯一入選亞洲代表

整理/編輯部

工研院無人機團隊在中東無人機競賽中再傳佳績!繼今年1月榮獲美國CES 2019創新獎,工研院研發的「高負載高續航無人機」再度入圍杜拜國際無人機競賽(Drone X Challenge 2020),成為亞洲唯一入圍的研發機構。

工研院高負載高續航無人機近期入圍杜拜國際無人機競賽,是亞洲唯一入圍的研發機構,榮獲首輪競賽獎金6萬美元贊助。左起為工研院機械所所長胡竹生和工研院機械所組長彭文陽。
工研院高負載高續航無人機近期入圍杜拜國際無人機競賽,是亞洲唯一入圍的研發機構,榮獲首輪競賽獎金6萬美元贊助。左起為工研院機械所所長胡竹生和工研院機械所組長彭文陽。

工研院高負載高續航無人機大放異彩,繼今年1月榮獲美國CES 2019創新獎外,近期更入圍杜拜國際無人機競賽。此競賽由總部位於阿布扎比(Abu Dhabi)的全球知名新創公司孵化器Krypto實驗室(Kryto Labs)主辦,旨在促進商用無人機在物流、救災等創新應用,2年中將徵求各國好手競逐總獎金達150萬美元的殊榮。

無人機市場潛力驚人 各國好手爭先布局

根據DRONEII.Com研究報告顯示,全球無人機市場從2018年140億美元躍升到2024年的430億美元;2021年時,商用無人機可望銷售突破100萬台,足見無人機市場潛力強勁,其應用領域包括再生能源與風力檢測、巡檢、運輸和貨物倉儲等領域,相關無人機服務和軟體應用更是成長快速。

工研院機械與機電系統研究所所長胡竹生表示,看好商用無人機市場,工研院致力於提升無人機的載重能力及續航力,領先業界研發前瞻技術。這場長達2年、賽程長達3輪的競賽是全球矚目的無人機盛事,競爭對手不乏各國知名的無人機公司或新創公司,像已成立20年的英國Vulcan UAV、多次獲獎的美國DV8 tech、德國KopterKraft等知名的無人機公司或新創公司,此次工研院高負載高續航無人機能入圍,是名副其實地為台灣爭光。

進入杜拜國際無人機競賽官網,點擊工研院圖示後,隨即可見台灣國旗飄揚,為台灣爭光。
進入杜拜國際無人機競賽官網,點擊工研院圖示後,隨即可見台灣國旗飄揚,為台灣爭光。

突破競賽門檻加高 深獲評審青睞

要求45分鐘以上,純油或油電動力類續航力要求180分鐘以上,更期待參賽的無人機能具備自動避障與系統容錯等多項先進技術。

而工研院無人機因創新的機身設計與高效的槳葉及馬達設計,可因應不同負載需求調整軸數與軸距以及高負載高續航的特性,和卓越的精度與安全性,在純電系統與油電混合動力系統二項作品都獲得評審青睞,勇奪6萬美元獎金贊助,主辦單位更一再與工研院團隊確認,希望工研院一定要參加第二階段評選,未來若進入決選,更有機會參加中東國際無人機展覽。目前在競賽官網入圍名單上,點擊工研院圖示,可見台灣國旗飄揚海外,拓展我國無人機國際知名度。

高負載高續航無人機可應用於物流運輸、農藥噴灑,以及消防救災或巡檢,其中8軸8槳多旋翼純電無人機負載力達25公斤、續航時間達20分鐘,可協助空中載運柚子等農產品,提升農作物運輸效率與品質。目前已和苗栗縣政府合作進行銅鑼杭菊農藥噴灑、新北茶園農藥噴灑,之前也曾協助屏東枋寮農會運送芒果,透過科技深入民間,改善農村勞動力缺乏的問題,促進偏鄉農業發展。

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祭十大補帖助攻產業免費培訓中高階工具機產業人才

撰文/編輯部

面對工業4.0的熱浪,智慧化、數位化正影響著製造業的發展。有鑑於工具機產業受美中貿易戰衝擊,特別是泛用機種的銷售狀況深受影響,工研院為協助業界渡過此波貿易戰變局及強化產業競爭力,特別祭出十大補帖,規劃一系列「工具機產業人才能力提升培訓課程」,致力提升產業具備發展次世代高階工具機及客製差異化之能力,並積極培育工具機產業之中高階專業人才。

工研院祭出十大補帖免費培訓中高階工具機產業人才競爭力。
工研院祭出十大補帖免費培訓中高階工具機產業人才競爭力。

工研院副院長張培仁表示,綜觀近年全球製造產業發展趨勢,顯示市場需求正走向少量多樣、大量客製化模式,以軟硬體整合服務提高整體附加價值,為智慧製造提供完整的解決方案(Total Solution)成為勝出關鍵;此外,傳統的工具機設計與應用多仰賴資深工程師,發揮經驗值提升設計品質與產能,需要大量時間、物料資源且無法因應全球製造業多樣化的生產需求;因此,發展次世代高階工具機及培育中高階專業人才,是工具機產業掌握這波轉型升級的關鍵與機會。

為協助台灣工具機廠商因應這波智慧浪潮,工研院智慧機械中心執行長陳來勝指出,工研院對準產業需求,以智慧製造的先進技術協助國內工具機廠商搶攻全球高階工具機市場,提升整體製造業的產值;同時積極投入相關人才的培育,將於10月起開設一系列「工具機產業人才能力提升培訓課程」,以豐沛的研發能量與豐富的應用實務經驗,助產業培訓高階專業人才,提升產業競爭力。

工研院以「智慧製造」及「數位設計」為兩大主軸方向,為工具機產業量身打造10堂「工具機產業人才能力提升培訓課程」,內容包括可有效強化工具機生產效能的智慧製造課程,涵蓋「智慧製造技術說明及產線應用」、「先進智慧製造與量測技術」、「工具機熱問題與解決方案」、「CNC工具機智動化生產系統」、「高效率切削與加工製程優化技術」;以及可改善工具機結構與效能的數位設計課程,如「工具機結構分析技術」、「軌道與傳動元件設計應用」、「工具機結構最佳化設計技術」、「工具機伺服控制模擬之參數型進給機構」、「工具機機電系統整合設計開發」,期望藉由工研院在智慧機械領域之專家經驗傳承,強化受訓者在發展高階工具機種所需的專業知識及技術實務能力,進而帶動廠商未來研發及服務能量,創造高值化的營運模式。

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智慧製造盡現眼前工業4.0技術大展示

撰文/唐祖湘

智慧製造究竟是怎麼一回事?涵蓋機器人、自動化、模具等領域的「亞洲工業4.0暨智慧製造系列展」日前登場,世界級大廠齊聚,智慧製造遠景盡現眼前。工研院在機器人、感測技術上持續精進。包括拋光檢測一站完成的智慧砂帶機、靈活可抓握的仿生手爪、國產第一顆微型多軸振動感測器等,引起業界高度矚目。

工業4.0在全球捲起智慧旋風,機器人、機器手臂、智慧物流與物聯網等發展成為全球矚目焦點。根據國際機器人聯合會(International Federation of Robotics;IFR)統計,2018年全球工業機器人出貨量達38.4萬套,再攀歷史新高,包括汽車、電子、食品和飲料、製藥、塑膠和金屬等行業,機器人應用都有增長;在全球個人與家用機器人市場,預估2019年到2021年銷售量將逾4,000萬台、銷售額達121億美元,顯示智慧製造所帶來的龐大商機。

工研院機械與機電系統研究所所長胡竹生表示,因應少量多樣的生產挑戰,全球機械產業面對新生產模式,需要智慧製造技術,來提升生產效率和品質。工研院的創新機器人技術,如整合多功能的機器人與檢測系統、機器人聯網標準等,無異是台灣產業最佳後盾,讓工廠製造流程更自動化、更有彈性,突破產業升級智慧製造的瓶頸。

工研院機械所智慧機器人技術組組長黃甦進一步補充,國內機器人與機械手臂製造廠商數量眾多,機器人生態系已然成形,現正邁入以機器人為基礎的周邊應用階段,像是軟體設計、人機協作、人工智慧深度學習等,都是亟待開發的方向。工研院在展中也以此為亮點,展示涵蓋航太、汽機車、精密機械零組件等領域,與產業攜手研發的成果。

1. 智慧砂帶機與亮面瑕疵檢測系統 多項功能一站完成

泛著閃亮色澤的五金製品,在砂帶機拋光洗禮後更加吸睛,令人愛不釋手。然而,傳統砂帶機僅有單一寬度與角度,且位置固定,須靠人工手持一件件拋光打磨,耗力費時。

工研院研發的「智慧砂帶機」,將老師傅絕學工藝轉換為智慧製造。智慧砂帶機能改變砂帶寬度、角度以適應不同工件,同時配合機器手臂,減少研磨死角,就算形狀、曲面再複雜設計的工件也難不倒。完成拋光後,結合人工智慧影像辨識技術的「亮面瑕疵檢測系統」,可判斷工件是否有瑕疵並標示瑕疵位置,減少人員檢查時間,提升檢測效率。智慧砂帶機除可應用於水五金產業,今年更跨足葉片研磨製程,協助全球市占率逾9成的水上摩托車螺旋槳大王般若科技,研磨螺旋槳葉片及分析葉片品質,提高良率與效率,為國際競爭力加分。

工研院研發的「智慧砂帶機」,將老師傅絕學工藝轉換為智慧製造。
工研院研發的「智慧砂帶機」,將老師傅絕學工藝轉換為智慧製造。

2. 線上即時3D視覺檢測系統 瑕疵偵測鉅細靡遺

生產製程的穩定對產品良率影響甚深,過去要等整個製程結束才能檢查品質,往往有不夠即時、徒然浪費成本的問題。工研院研發「線上即時3D視覺品質檢測系統」,可同時進行2D與3D檢測,適用於航太、運輸產業零組件、模具,以及沖壓成型產品,目前已與漢翔航空合作開發加工量測系統。

該系統特色有三,一是機械手臂運作角度廣至360度,突破傳統檢測儀器範圍的限制,可執行大範圍、高曲度的任務。小至幾公分的手機零組件、大至3公尺的工程物件檢測皆游刃有餘;二是結合2D及3D視覺檢測模組,3D鏡頭可針對加工產品尺寸、孔洞與精度等加以檢測,2D掃描則可檢查外觀反光處理與刮痕等,兩模組可視需求更換,應用上相當有彈性;三是單站即可完成產品多樣化檢測與量測,檢測結果會直接顯示在螢幕介面上,「OK」或「NG」一目了然,大幅提升生產管理效率。

工研院研發「線上即時3D視覺品質檢測系統」,可同時進行2D與3D檢測,適用於航太、運輸產業零組件、模具,以及沖壓成型產品,目前已與漢翔航空合作開發加工量測系統。
工研院研發「線上即時3D視覺品質檢測系統」,可同時進行2D與3D檢測,適用於航太、運輸產業零組件、模具,以及沖壓成型產品,目前已與漢翔航空合作開發加工量測系統。

3. 多自由度仿生機械手爪 五指靈活力道足

機器手臂已普遍導入自動化生產流程,但大多是以夾具來抓取,通常只能抓取特定外型或是較高硬度的物件,以致在使用上有所限制。工研院研發的「多自由度仿生機械手爪」直接模擬人類真實手掌結構進行設計,重量輕巧,5根手指可彎曲抓取形狀不規則與軟性物件,動作更細膩。另以金屬連桿材質提升抓取力道,可抓握約5公斤左右物體,可用作零件組裝、加工、鑽孔等夾具,搭配行動裝置,亦適用於工廠上下物料、賣場貨品與牲畜飼養場巡檢等用途。

此仿生手爪還可作為義肢,協助身障人士抓握、拿杯子喝水等動作,無須假手他人;此外運用機械控制與彈簧設計技術,讓手指在碰撞硬物時能反彈,降低義肢毀損機率,且指尖已預留感測元件的位置,可望協助身障者作更多感知動作。未來若結合人工智慧與影像辨識系統,打造出可抓握取物的萬能機器人將不再只是科幻小說的情節。

工研院研發的「多自由度仿生機械手爪」直接模擬人類真實手掌結構進行設計,重量輕巧,5根手指可彎曲抓取形狀不規則與軟性物件,動作更細膩。
工研院研發的「多自由度仿生機械手爪」直接模擬人類真實手掌結構進行設計,重量輕巧,5根手指可彎曲抓取形狀不規則與軟性物件,動作更細膩。

4. 驅控整合式關節機器手臂 彈性組裝精度高

傳統機器手臂體積龐大,搭配電控箱重量可達3、40公斤,臂長與構型也不能彈性調整,面對少量多樣或急單需求,得頻繁變換產線,相當耗時。工研院開發出小型輕量化的「驅控整合式關節機器手臂」,整顆模組化的關節整合了馬達、驅動器、電源轉換器等元件,結合小型控制器即可運作,總重僅12公斤,體積小便於移動,操作上更具彈性。

此驅控整合關節模組也解決了機械手臂結構無法變化的缺點,打造直線式、彎曲式、擺動式3款模組,可以像組合積木一樣,按照不同需求,快速組出不同使用型態的機器手臂;另外,該手臂荷重約5公斤,擺動幅度廣達360度,同時具有高精度效能,重複精度可達±0.02mm,穿針引線也OK。更可應用於工業生產,包括機器人教育訓練、DIY市場等領域皆適用,用途相當廣泛。

工研院開發出小型輕量化的「驅控整合式關節機器手臂」,整顆模組化的關節整合了馬達、驅動器、電源轉換器等元件,結合小型控制器即可運作,總重僅12公斤,體積小便於移動,操作上更具彈性。
工研院開發出小型輕量化的「驅控整合式關節機器手臂」,整顆模組化的關節整合了馬達、驅動器、電源轉換器等元件,結合小型控制器即可運作,總重僅12公斤,體積小便於移動,操作上更具彈性。

5. 製程優化智慧決策系統 即時監控製程可視

「成品變形了,究竟哪裡出問題?」製程變數太多、大量機台控管不易,導致良率降低,是塑膠射出成型工廠經常遇到的難題。

工研院與射出機專業製造廠富強鑫攜手,打造「製程優化智慧決策系統」,將壓力感測器安裝於模具內,好比為塑膠射出機及模具加裝專用聽診器,即時將機台及模具數據回傳到後端系統。富強鑫董事長王伯壎指出,塑膠成形過程中,產品不良與模具的模穴受壓有絕對關係,工研院在模穴內裝置壓力感測器,即時監控產品生產,還能建構產品生產履歷。

工研院智慧微系統科技中心執行長朱俊勳指出,感測器是邁向智慧製造的重要關鍵,唯有收集生產數據,才能做後續優化進而準確預測。製程優化智慧決策系統可遠端掌控現場產能狀況,協助降低人力品檢成本,隨時保持最佳生產力。

工研院與射出機專業製造廠富強鑫攜手,打造「製程優化智慧決策系統」,將壓力感測器安裝於模具內,好比為塑膠射出機及模具加裝專用聽診器,即時將機台及模具數據回傳到後端系統。
工研院與射出機專業製造廠富強鑫攜手,打造「製程優化智慧決策系統」,將壓力感測器安裝於模具內,好比為塑膠射出機及模具加裝專用聽診器,即時將機台及模具數據回傳到後端系統。

6. 智慧滾珠螺桿進給系統 時時刻刻保持精準

滾珠螺桿是工具機與自動化設備最重要的關鍵零組件之一,無論傳產製造、半導體設備或航太產業,都看得到相關應用。滾珠螺桿將鋼珠置於螺帽與螺桿間,減少摩擦係數並提升定位精度。但在長時間使用後,滾珠螺桿的磨耗程度與效能如何?憑外觀很難分辨,也為加工品質增添變數。

實務上常見的作法是在螺桿上加裝振動感測器,透過演算法反推預壓力的變化。工研院另闢蹊徑,與全球傳動科技合作,開發出全球第一套內建於滾珠螺桿內部的「具超薄型複合式感測模組」,直接偵測螺帽與螺桿間的預壓力與溫度,即時監控滾珠螺桿運作狀態, 進一步判斷是否老化, 推估剩餘壽命等;此外, 此智慧螺桿更進一步整合工具機進給系統,估測預壓力與溫度對定位精度的影響,如果發現溫度上升,螺桿軸因熱伸長使定位精度下降,即連動到控制器,透過位移補正技術進行補償,維持加工品質與效率。

工研院另闢蹊徑,與全球傳動科技合作,開發出全球第一套內建於滾珠螺桿內部的「具超薄型複合式感測模組」。
工研院另闢蹊徑,與全球傳動科技合作,開發出全球第一套內建於滾珠螺桿內部的「具超薄型複合式感測模組」。

7. 微型多軸振動感測器 設備健康由我掌握

振動對於精密機械的影響,可說茲事體大,長久以來,台灣的振動感測器多仰賴國外進口,但外國製造的感測器不見得適用規格多樣的設備,更不用說後續的校正調整、維修保養等,事事必須假手他人。面對製造業走向智慧化趨勢,工研院與建佳科技發表國產第一顆「微型多軸振動感測器」,將感測器晶片化,用於量測設備運作與加工過程產生的振動,判斷設備狀態是否健康並即時補償。

微型多軸振動感測器從感測晶片、模組到訊號處理軟體,全由工研院自主研發,輕巧的感測器可直接外掛於設備,3軸寬頻振動感測及溫度感測的設計機制,讓使用廠商可依狀況設定X、Y、Z軸頻率、強度以及溫度的正常範圍。例如當馬達運作時,感測器可即時呈現前後、上下、左右振動的感測數值,判斷是否落於正常值間、溫度有無過熱等,管理者可遠端掌握機台狀況作出因應,有助於提升加工穩定度與精度,也可計畫性做機台維護,減少緊急停機所造成的損失。

工研院與建佳科技發表國產第一顆「微型多軸振動感測器」,將感測器晶片化,用於量測設備運作與加工過程產生的振動,判斷設備狀態是否健康並即時補償。
工研院與建佳科技發表國產第一顆「微型多軸振動感測器」,將感測器晶片化,用於量測設備運作與加工過程產生的振動,判斷設備狀態是否健康並即時補償。
 
 
 

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3D列印輔護具 護膝護腕好輕鬆「印」出自在手足

撰文/劉映蘭

曾經掀起創客(Maker)風潮的3D列印,不僅實現了人類的奇思異想,現在也進入醫療領域,成為復健病人的好幫手。小至滑鼠手、媽媽手,大至足踝矯形器和義肢, 3D列印技術所展現的客製化與貼合度,應用到輔護具上,大幅縮短製作時間,量身訂做更讓病患穿得舒適,復健更有效!

小至滑鼠手、媽媽手,大至足踝矯形器和義肢,工研院與新竹馬偕紀念醫院合作建置「3D列印設計服務共創平台」,列印出客製化醫療輔護具,成為病患生活中不可或缺的貼心「手足」。
小至滑鼠手、媽媽手,大至足踝矯形器和義肢,工研院與新竹馬偕紀念醫院合作建置「3D列印設計服務共創平台」,列印出客製化醫療輔護具,成為病患生活中不可或缺的貼心「手足」。

3D列印技術正夯,但你能想像這項技術,除了可以幫助腕隧道症候群(俗稱滑鼠手)患者復健外,還能印出幼兒義肢,協助爬坐平衡,進而跨出人生的第一步!工研院與新竹馬偕紀念醫院合作建置「3D列印設計服務共創平台」,列印出客製化醫療輔護具,成為病患生活中不可或缺的貼心「手足」。

將3D列印技術運用在醫療輔護具上的起心動念,其實是來自研發人員的「切身之痛」。工研院雷射與積層製造科技中心副執行長洪基彬致力於研發、推廣3D列印技術,直到有一天,困擾他的椎間盤突出問題又復發時,突然靈光乍現:「何不用3D列印來印輔護具?」

現代人長時間使用滑鼠,壓迫腕神經而罹患滑鼠手;長期抱小孩、做家務,導致手部肌腱發炎而,變成「媽媽手」,這些操勞過度的關節,不小心處於特定姿勢時就會疼痛不已,一旦施力不當,不僅疼痛加劇,甚至有可能造成不可逆的傷害。新竹馬偕紀念醫院復健科醫師陳建鵬指出,滑鼠手、媽媽手等治療方式都需要適當輔具協助腕部固定、矯正姿勢,避免造成問題的重複性動作繼續帶來傷害。

快速、舒適 大幅改善輔護具製程

然而,傳統的輔護具是採用「熱塑」的方式製作,治療師需先以約攝氏60度的熱水軟化材料,再將材料套入病患的手部等待模具冷卻成形,方能建立個人的手部專屬模型,過程中患者必須維持固定姿勢並忍受熱塑材料包裹住患部。

當洪基彬將「3D列印設計服務共創平台」推薦給新竹馬偕醫院,工程師與醫師都有種如獲至寶的感覺。在醫院這端,復健治療師只需開啟3D掃描儀,8秒完成患部360度掃描,將資料上傳雲端,再透過AI系統導入相關症狀的病例數據,15分鐘就能完成建模。建模資料回傳醫院,加入醫師和復健治療師的專業意見,共同參與模擬製程,原本模擬需要3到4天的時間,現在只需1小時,大幅縮短輔護具製造流程,病患很快就能復健進程。

在臨床上,陳建鵬也強調,舒適性是復健的關鍵,如果輔護具戴起來不舒適,病患就不會常戴,復健效果自然有限,因此輔護具的材質就顯得十分重要。經過工研院3D列印團隊與新竹馬偕醫院不斷溝通、修正,針對不同功能的輔護具,已經找出最適化的材質與透氣設計,提高病患穿戴的舒適性。

義肢、足踝矯形器也難不倒

除了改善媽媽手與滑鼠手的復健效果,工研院的3D列印技術也曾幫助過一名出生時手部感染而截肢的獨臂男嬰,待小男嬰長到開始坐立、爬行的年紀時,因為缺少一隻手臂的孩子少了施力點,不僅很難平衡,甚至連行走都不方便。

陳建鵬表示,傳統義肢的價格依照材質、使用功能和患者本身的狀況,價差甚大;加上嬰幼兒成長速度快,更換義肢的頻率也高,傳統製造方式跟不上孩子成長的速度。現在有了3D列印技術製造的義肢輔具,可以隨孩子成長速度更換,質地輕巧更便宜,減輕病患家庭的經濟負擔。

此外,醫療輔護具還有另一個廣大應用族群-銀髮族。隨著年紀老邁開始退化的足踝,讓年長者困難於行,台灣已邁入高齡化社會,輔護具需求逐年增加,與手部輔護具一樣,醫師和復健治療師經常面臨患者因穿戴不適而降低穿戴意願,導致治療效果欠佳的困境。

為了增加病患的舒適度,工研院也與交通大學合作建置「步態研究」實驗場域,透過觀察、感測病患走路姿勢,加上問卷調查,深度了解使用者的真實感受和經驗,將蒐集回來的資料數據加以分析和實驗,打造最適合銀髮族的足踝矯形器。

工研院雷射中心副執行長洪基彬期待有朝一日能用3D列印技術研發出改善椎間盤突出的矯形器、人工骨釘或協助醫師開刀時的手術導板等。
工研院雷射中心副執行長洪基彬期待有朝一日能用3D列印技術研發出改善椎間盤突出的矯形器、人工骨釘或協助醫師開刀時的手術導板等。

未來醫療領域應用更廣

工研院打造的「3D列印設計服務共創平台」,結合掃瞄、3D建模、結構及積層製造製程設計分析技術,透過雲端服務平台,醫療團隊可遠端即時回饋意見,完成3D列印輔護具的最佳化設計,讓多方參與的輔護具製作流程得以無縫銜接,一氣呵成。

洪基彬表示,未來「3D列印設計服務共創平台」的商業模式,會參考IC設計公司與晶圓代工廠的上下游關係,「醫療院所只需提供列印前期設計,即可將數據經由雲端傳輸給醫材供應商生產所需輔護具。」目前該平台正積極累積更多輔護具列印案例,儘早完成法規所要求的場域驗證。

由於3D列印輔護具現階段仍屬體外醫療器材,洪基彬期待有朝一日,能用這項技術研發出改善椎間盤突出的矯形器,但這一類型醫療器具植入人體,需要更多實證,工研院研究團隊現在除了和新竹馬偕醫院合作手、足輔護具外,也積極和台北醫學院附設醫院、高雄醫學院附設醫院、台北榮總等多家醫院合作,嘗試在難度更高的體內植入3D列印醫材,例如椎間盤或人工骨釘,或協助醫師開刀時的手術導板等。

「期待有一天,能看到工研院3D列印的人工心臟或髖關節問世,造福更多病患,」洪基彬充滿信心地說。

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一線醫護最佳幫手智慧醫療臨床資訊系統

撰文/凃心怡

洗腎其實是非常複雜的治療,透過儀器將血液中的廢物析出,每次約4小時療程中,須密切量測並監控超過100筆生理數據,以避免風險,因此洗腎中心相當仰賴人力。衛福部彰化醫院導入工研院「智慧醫療臨床資訊系統」,讓洗腎生理數據監控即時化、自動化,提升服務效率與醫療品質。

衛福部彰化醫院導入工研院「智慧醫療臨床資訊系統」,讓醫護人員靠著行動護理車上的電腦螢幕,就能即時掌握每一床病患多種生理數據。
衛福部彰化醫院導入工研院「智慧醫療臨床資訊系統」,讓醫護人員靠著行動護理車上的電腦螢幕,就能即時掌握每一床病患多種生理數據。

踏入醫界逾36年的彰化醫院院長謝文淮,講起資訊化卻是信手捻來,早在18年前,謝文淮在醫療專業之外,選擇資訊管理領域繼續進修,「當時台灣的資訊技術已相當發達,我認為醫療結合資訊,是醫療未來的發展方向。」

跨領域的持續研修,給了謝文淮推行智慧醫療充足的能量。1994年,眼見病歷從手寫演變為電腦輸入,然而電腦當時還無法支援畫圖,病歷得做兩套讓醫師十分困擾,謝文淮自掏腰包,花20萬元請人組裝4台搭載觸控螢幕的電腦,並開發軟體,推出圖文並茂的線上病歷。「4年之後,我讓處方箋從診間直接串連到藥局,如此一來,病人可以方便在自家附近藥局領藥,甚至可以請藥局送藥到病人家,落實社區慢性病管理。」

工研院團隊在儀器上外接擷取裝置,取得數據後,將各項資訊彙整至平台資料庫,成功解決不同量測儀器資料不互通的問題。
工研院團隊在儀器上外接擷取裝置,取得數據後,將各項資訊彙整至平台資料庫,成功解決不同量測儀器資料不互通的問題。

病況提前預警 醫療資訊系統成解方

醫療與資訊的結合,不是謝文淮的突發奇想,而是他從醫數10年來,經歷許多遺憾累積而成的大願。他回憶,曾有一台手術很成功,翌日病人就可以出院,沒想到突然接到緊急通知,待他趕到時,發現病人腹部隆起,明顯是內出血,「緊急開刀,卻找不到出血點,幾天後病人就過世了。」

這樣的意外在醫療界不勝枚舉,讓他深刻體悟到,面對突如其來又難解的病況,亟需許多的「早知道」,「如果能及早處置,做好預防措施,有些遺憾或許不會發生,病人在術後恢復階段的品質也會差很多,」謝文淮說。

運用科技資訊提升醫療品質,一直都是謝文淮著力很深的一環,眼見網路時代來臨,多數醫療院所透過設備連網,即時擷取儀器上的數據,累積大數據後可進一步分析、協助病情判斷,謝文淮深信,導入資訊科技能量一定可以幫助更多病人。

智慧醫療興起,醫院成為資訊業者兵家必爭之地。然而市面上的現成系統,一來要價昂貴,動輒數百萬元;二來整套系統相當制式化,「用別人的系統,就代表著醫護人員必須改變現在的習慣去配合。這對於工作負擔日益加重的第一線醫療人員來說,不是幫忙還會成為負擔,」謝文淮深知智慧醫療的必要,卻又對市面產品不盡滿意,直到謝文淮遇到工研院。

生理量測數據 自動收集立即彙整

偶然機會下,謝文淮認識了工研院電子與光電系統研究所微縮型智能系統組工程師李育賢,得知工研院有此技術能量,可協助彰醫邁向智慧醫院之路,「工研院的技術有口皆碑,加上是政府法人,我相信他們不會讓我失望,事實也是如此。」

既然要做,就要從最困難的地方開始突破。彰醫鎖定血液透析中心(俗稱洗腎中心),導入工研院的「智慧醫療臨床資訊系統」,血液透析中心的量測儀器數量十分可觀,需要大量的人力即時監測病患的生理資訊。

「我們希望病患生理量測數據可以自動收集到平台上,擺脫手寫、減少錯誤,有效節省醫護時間,未來透過AI分析,在病人可能發生狀況前的3分鐘、甚至10分鐘前就能發出警示,」謝文淮豐富的臨床經驗告訴他,「病況變化說來就來,我們不是等病人發生狀況,才投入急救。提前得知、提早診治,才是我們想要的。」這一點,彰醫腎臟內科主任蔡旻叡再認同不過。

預警提示 助醫護人員和死神搶時間

走進血液透析中心,不僅量測需求多,風險也高,隨時可能有意外發生,「全世界的洗腎中心,一定都會備有一台急救車,這是因為洗腎過程中可能會有頭暈、抽筋等症狀,其中最可怕的就是掉血壓,」蔡旻叡解釋,血壓下降後果可輕可重,嚴重的話極有可能危及生命。

蔡旻叡認為,雖然醫生可以從數據中預先推估洗腎低血壓的風險,但現實中醫護要同時照顧很多病患,根本不可能一直待在儀器前監控數據的變化。此外,光是一位洗腎病患洗一次腎的數據,包含血壓、脈搏變化、靜脈壓、血氧飽和度等等,就有上百筆,「這些數據都有關聯性,假如累積的數據夠多,足以讓AI進行分析,未來病人掉血壓之前就能及時預警。」因此在導入智慧醫療臨床資訊系統時,血液透析中心便積極參與。

「在擷取數據方面,一開始我們打算在每一台量測儀器上架設攝影鏡頭,用影像判讀方式收集資料,」研發團隊成員之一的工研院電光系統所微縮型智能系統組長駱韋仲回憶,實際走訪洗腎中心後才發現,血液透析中心的醫護人員時常得穿梭其中、上下取物,很容易撞到攝影鏡頭。駱韋仲說,「就算影像判讀得再準確,但在這個場域就是不適用,我們必須再找新方法。」

於是工研院團隊改在儀器上外接擷取裝置,取得數據後,再以低頻無線通訊模組與RFID感測元件傳輸,將各項資訊彙整至平台資料庫,成功解決不同量測儀器資料不互通的問題,醫護人員靠著行動護理車上的電腦螢幕,就能即時掌握每一床病患多種生理數據,可擴大醫療服務的能量。

客製化貼心設計 打造醫護愛用系統

配合場域與使用者需求,工研院研發團隊也邀請一線醫護人員參與系統介面設計。彰醫護理科副護理長賴宴珊表示,他們幾乎每一天都要與工研院的研發團隊進行反覆多次的討論。

「我們把想要的、希望修正的功能與使用上的困難都告訴工研院,雖然一開始跟工程師的溝通隔行如隔山,像是工程師們不明白洗腎病人量體重為什麼必須扣掉飲水的重量、身上液體的重量,當我們解釋這是淨脫水量時,他們更是一頭霧水,」談起那段雞同鴨講的時期,賴宴珊不禁莞爾。

即便要理解跨領域的專業術語耗時費力,研發團隊把握與醫療場域合作的機會,傾聽學習,一次次溝通、修正,只盼能讓系統更貼近醫護需求,讓醫療機構也能感受智慧化的好處。

「我們在交接班時,習慣貼字條在病歷上提醒該病人的情況,但資訊化之後怎麼貼?」蔡旻叡坦言,此一多年來的習慣,要改變著實不易,「工研院的研發團隊聽到我們的需求,就在系統內設計出便條紙的功能,這個便條紙會跳出提示,可以設定要放多久、什麼時候跳出提醒,還可以用顏色區分是哪位醫師與護理人員的留言。」

除了將醫護的習慣予以數位化外,研發團隊也做了之前沒有的新設計:為體恤有老花眼的醫護人員,研發團隊設計出4種不同大小的字級,讓每位同仁可以根據自身需求調整字體;為了順暢病患報到流程,團隊設計出量完體重,系統可自動計算淨脫水量,同時完成報到手續的功能,賴宴珊笑稱:「這套系統真的是為我們創造出一個非常友善的工作環境!」

為了順暢病患報到流程,團隊設計出量完體重,系統可自動計算淨脫水量,同時完成報到手續的功能。
為了順暢病患報到流程,團隊設計出量完體重,系統可自動計算淨脫水量,同時完成報到手續的功能。
研發團隊把握與彰化醫院合作的機會,一次次溝通、修正,只盼能讓系統更貼近醫護需求,讓醫療機構也能感受智慧化的好處。圖左至右為彰化醫院主任陳敬瑜、 組長蕭國常、工研院電光系統所工程師李育賢、組長駱韋仲、彰化醫院院長謝文淮、副護理長賴宴珊、腎臟內科主任蔡旻叡。
研發團隊把握與彰化醫院合作的機會,一次次溝通、修正,只盼能讓系統更貼近醫護需求,讓醫療機構也能感受智慧化的好處。圖左至右為彰化醫院主任陳敬瑜、 組長蕭國常、工研院電光系統所工程師李育賢、組長駱韋仲、彰化醫院院長謝文淮、副護理長賴宴珊、腎臟內科主任蔡旻叡。

系統正式上線 可提升醫院服務能量

為求相互驗證,目前除了讓系統自動抓數據,醫護人員仍得維持抄寫數據。「雖然現在工作量是雙倍,但我們看得到進展,相信一切都是值得的。」蔡旻叡認為,智慧醫療大勢所趨,如果因為現在的陣痛期而拒絕轉換工作模式,未來只會更痛苦;「同樣都要痛,就要痛得有價值,如同現在系統同步設計與導入,我們工作量加重是真的,但成就感很深也是真的。」

智慧醫療臨床資訊即將結束第一階段的測試驗證,邁入第二階段全自動數據上傳,屆時護理師將可省下抄寫、輸入工作,正式上線後,可望節省三分之一以上人力,以既有醫護人數與設備規模來評估,還可再服務多3成的病患。

面對未來,蔡旻叡充滿信心,「我們要的不只是幫忙抄數據的系統,我們夠期待第三階段的數據分析,讓這個『助理』進一步升級,搶在病患不舒服時提供警示協助,成為第一線醫護同仁的最佳幫手。」

最好的技術,首要條件並非創新,而是可以被充分運用。謝文淮期待,彰醫血液透析中心成功導入智慧臨床資訊系統後,也能複製到醫院其他單位,甚至走出彰醫,串連社區、乃至全國,共創台灣醫療嶄新未來。