7-10 超寬頻感測技術 隔空數心跳

 首頁 院友點滴 工研院小故事 Vol. 7 7-10 超寬頻感測技術 隔空數心跳

隔空把脈

台灣邁入高齡化社會,銀髮族的照顧需求成為新興市場。如果能準確的掌握年長者的生理反應指數,就能做到預防警示的功能,然而傳統的生理監測技術,必須以電擊片貼在身上,再接上電纜線傳送到儀器,才能顯示監測結果,如果同時進行多種生理參數的量測,使用者的身上就必須連接密密麻麻的纜線及電擊片,極為不便。

為了提升使用者的便利性,工研院量測技術發展中心開發出一種超寬頻生理感測技術,打破傳統量測技術的限制,讓使用者可以丟掉煩人的電擊片及電纜線,直接隔著衣服就可以進行量測,減少使用者量測生理訊號時,被束縛的不舒適感。

數位超感應

「超寬頻感測技術」除了應用在居家照護之上,也結合了故宮典藏的墨寶,研發出了一項數位電子藝術作品,用呼吸就能控制寫書法的速度,為先進技術添加了貼近大眾的趣味性。

工研院量測技術發展中心的陶德和博士表示,「超寬頻感測技術」從2001年底開始投入研發,至今已近八年。他指出,該項技術可以遠距離量測生理訊號,最遠可達兩公尺以外。

談到「超寬頻感測技術」的技術原理,陶德和指出,該技術係以電波做非接觸身體的量測,感測器分為兩部分,一部份是發射端,一部份是接收端。

發射端會發射出非常低功率、短暫的脈衝,每一個脈衝的寬度大概是1~2奈秒(nanosecond),非常短,發射出去的電波碰到待測人體後會傳回反射波,藉此就可以還原計算出人體的呼吸、心跳,或是血管及內臟器官的變化。

一般來講,成人的生理訊號相當強,在一公尺或兩公尺外就測得到,如果是小孩子,尤其是新生兒,由於生理訊號非常微弱,因此要把量測距離拉近到五十公分以內。

呼吸之間,寫書法

2007年,「超寬頻感測技術」遠赴奧地利參加「電子藝術節」展示,受到廣大好評,展覽當中,技術團隊讓參觀者用呼吸控制寫書法的速度,令人嘆為觀止。

陶德和博士指出,「超寬頻感測技術」的應用結合了工研院創意中心、量測中心以及故宮等三個單位共同開發完成,原始的構想是故宮計畫將古代書法名家的書帖予以數位影像化,透過電腦模擬科技,把書帖投射在螢幕上,讓現代人可以觀賞古代書法如何完成整部書帖。

書法家在寫書法的過程中,需要控制呼吸,有時要一氣呵成,唯有把呼吸控制得非常好,書法作品才會出色。由於「超寬頻感測技術」可以在不接觸的情況下量測到人的呼吸,而呼吸跟書法關係密切,「呼吸與書法的關連性,促使我們開發出以人的呼吸,去控制書法書寫的速度以及筆墨濃淡的應用」,陶德和博士說。

未來看好醫療應用

把量測結果轉換成控制數據,這個應用轉換得妙極了,讓技術團隊既意外又開心。開發了八、九年的「超寬頻感測技術」,未來還有哪些應用被看好?陶德和博士認為,未來在醫療應用上應該會相當多。他舉例,目前工研院的研發成果已經在國內知名兒童醫院中,應用在非接觸嬰兒監視器。因為很多新生嬰兒剛出生時,呼吸功能尚未健全,偶有嬰兒在睡眠過程中,忽然發生呼吸終止的情況,遇上這種緊急狀況,應用「超寬頻感測技術」技術的非接觸嬰兒監視器就會馬上發出警報,對父母親或醫院護士呼救,並馬上處理緊急狀況。