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穿戴式裝置崛起 感測器實現寬廣應用

  • 台北訊

物聯網(IoT)浪潮來襲,穿戴式裝置更被視為此波趨勢的關鍵應用之一。由科技部工程司暨國家實驗研究院攜手業界共同推動的「物聯網感測器服務平台專案計畫」,已將穿戴式應用所需感測器視為發展重點。在此次計畫中,清華大學、台灣大學、中央大學、交通大學及中山大學團隊積極投入穿戴式應用感測器開發,並在日前於國研院儀科中心所主辦的期末成果展示會中公開展現具體成果具體成果。

強化感測器效能  降低成本及體積

清華大學微機電實驗室是以台積電CMOS平台為基礎,投入全差分式加速度計、氣凝膠濕度計、兩階段式觸覺感測器等技術的開發。其中,有別於許多穿戴式感測器的研發訴求是人類,清大團隊的兩階段觸覺感測元件是用於機器人身上,該感測器可以提供更寬廣的感測範圍並具有良好的力量解析度,應用在機器人手指上,能使機器人感知外部環境,或是做為類比式人機輸入介面,可提供更流暢的輸入體驗。

至於全差分式加速度計則是提供三個加速度感測方向,讓使用者可以記錄與分析目前裝置的移動狀態,進而達成計步器、手勢辨識等應用。氣凝膠濕度計則是透過氣凝膠材料的高感濕特性,有效提升濕度計的靈敏度並縮短反應時間。

台大團隊的研發則是開發智慧型多晶矽奈米場效生物標誌檢測系統晶片,主要是用於心臟衰竭臨床檢測,也能用於其他需要血液生化檢測技術的應用。此晶片開發是結合標準半導體CMOS晶片製程,因此具有低成本、高靈敏度及可進行生物分子目標檢測等特性。

事實上,這是全球首創將生物分子感測元件與介面放大電路、類比數位轉換電路、微處理器單元及無線收發器等全部整合在同一系統晶片上。此研發的應用目標是希望結合各種技術發展出定點體外分子檢測技術平台,由於此平台具有高靈敏度、快速檢驗與檢體需求少的特性,且採用標準半導體晶片製程達到低成本,因此將有利於推廣至個人醫療健康照護體系。

滿足居家照護需求  實現智慧化功能

同樣的,交通大學團隊的研發也是鎖定照護需求,只是取向大不相同。交大的研發目標是太陽能無電池式及無氣囊式血壓感測器,透過此種裝置的導入,可以讓連續非侵入式血壓量測(CNAP)方法用於高齡化人口的心血管疾病、高血壓監測。

目前血壓量測多使用電子血壓計,然而其體積過於龐大,無法隨身攜帶,因此無法對患者進行連續性的血壓監控,而隨著可攜式自供電裝置的演進,可量測生理訊號的穿戴式裝置能解決這個問題。交大研發的感測器具備自供電及小體積的優勢,並能夠將生理訊號透過RF傳至中央系統,例如手機及HomeCare電腦等進行分析,如此能夠達到即時監控的功能。

隨著健身風潮的興起,中山大學所研發的壓電和生物電感測器系統晶片應用於穿戴式裝置上,將能提供健康與健身資訊的即時反饋,以達到智慧化監測的目的。此晶片具有智慧即時運算壓縮及儲存管理功能,若將感測系統晶片埋置於護腕或護膝,甚至衣物當中,就能即時監測心跳、肌肉、體溫、步伐、壓力等,如此可以輔助矯正錯誤的運動姿勢,避免長期錯誤的姿勢造成運動傷害。

中央大學則是開發虹膜辨識系統,使其能搭載在智慧眼鏡上,進而執行生物辨識功能,確保只有合法使用者能使用智慧眼鏡,進而以智慧眼鏡為核心打造遠距居家照護系統。透過這些感測器的開發及後續的量產可能,台灣產業界將能進一步自主掌握穿戴式裝置關鍵零組件。



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