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3D織材具潛力 北科大團隊研發成焦點

北科大教授芮祥鵬指出,台北智慧材料股份有限公司的「新世代智慧型3D立體織物複材」具備輕量、透氣、強固與平價特色。攝影/科技部產學研鏈結中心提供

對於不幸遇過骨折或因各種病因需要矯正骨型的人,石膏與矯正鐵衣都是痛苦回憶。就石膏而言,不但笨重不方便,骨折一戴就是2個月,到後來包覆內的皮膚容易起癢及壞死。近日瑞典Allard公司推出輕薄高透氣的3D編織材料,解決了此一問題。不過現在此一產品不僅售價昂貴,對保護力道的強化及接觸皮膚材料的低VOC(有機化物殘存)要求,仍有進步空間。2018年十月由台北科技大學團隊所組成的「台北智慧材料股份有限公司」,經由長期研發推出「新世代智慧型3D立體織物複材」,以更輕量、更強固、且更具競爭力的價格,讓醫療市場有了另一個更好的選擇。

台北智慧材料股份有限公司(TSM)是由北科大教授芮祥鵬領導的研究團隊所創立,在2018年參選科技部價創計畫的200個團隊中脫穎而出(通過率僅8%),靠的就是智慧型3D立體織物複材技術。

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北科大教授芮祥鵬指出,台北智慧材料股份有限公司的「新世代智慧型3D立體織物複材」具備輕量、透氣、強固與平價特色。攝影/科技部產學研鏈結中心提供

芮祥鵬指出,3D織材在業界並非新技術,12年前就有德國公司(Karl Mayer)推出3D經編織機,不過當時織機售價十分高昂,一台機器當時要價就要新台幣3,000萬元,台灣有業者咬牙引進2台,在一陣摸索尋找可能用途後,幸運地替德商開啟了鞋面網布的市場,台灣業者也享受了2~3年榮景。可惜近年來此3D織物在中國大陸被大量製造,作為球鞋鞋面面料,其已形成了一紅海市場。一直到瑞典的Allard公司在3D織物中加入了熱可塑高分子,才在醫療領域另闢了一個藍海市場。

加入高分子的3D織材,具有輕量、透氣、強固等特色,與石膏相比,手腕骨折所需要的石膏重量約為500公克,3D織材則僅有125公克,由於採洞狀編織,因此透氣性十足,在強固性方面也不遜於石膏,十分適合長期配戴。另外3D織材可在低溫(吹風機之溫度)下即可塑形,可以完全貼合人體。

TSM公司的新世代智慧型3D立體織物複材則進一步強化了上述的材質特色。芮老師表示,目前該公司已有3mm、5mm與7mm產品, 7mm則為胸腔與脊椎固定,取代過去的矯正鐵衣,3mm與5mm則用於手腕、手臂固定,不過芮祥鵬也表示,3D織材不會取代石膏,而是兩者互補使用。在骨折癒合初期,強度更高的石膏仍是固定支撐首選,但從骨頭裂痕已開始癒合的中期階段,就可改用更輕量且更透氣的3D織物,降低病患負荷及加速皮膚及神經癒合。

與現在市面上的3D織材相較,TSM公司的產品強度更高,同時塑型更簡單,只要用溫度50~60度的吹風機加熱1分鐘,或家用微波爐加熱20秒就可塑型,而且再次加熱還可回復原狀,使織物可重複使用。在環保方面,相較於對手產品,TSM材質不含氯等對人體有害物質,主要在於開發了1個極低汙染的製程。售價方面則更為親民,以同為7mm的產品為例,市面上現有產品60cmx90cm尺寸的價格約為新台幣8,000元,TSM公司則為4,000元以下,在產品品質更佳且價位僅為一半的狀況下,已迅速受到市場矚目,現已獲得市場超過1億元注資。

為了實現量產,TSM公司自行設計了浸潤塗佈設備,並於龍潭設廠,現在已嘗試半量產送樣,預計2019年第2季產能可以全面量產,月生產規模可達萬片以上。產品應用則以醫材為主,負責市場行銷推廣的北科大分子科學與工程系專任研究員黃聖元指出,此產品已拿到美國FDA第一級認證,符合醫療標準,目前已開始參加各種醫療展覽與研討會積極曝光產品。

在行銷通路方面,TSM公司將與醫材廠商合作,將產品推廣至醫療院所。現已有醫院前來索取樣品試用,接下來則會找尋適合的經銷通路拓展市場。而除現有產品外,北科大團隊也正就低溫熱可塑3D織物的核心技術研發非醫療新用途,未來將循同一管道,讓台灣學術機構研發成果的價值最大化。

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