成果展示

乳癌預後患者復健裝置開發

快樂的恐龍

現今復健治療中缺少自動化輔具，而從病患的需求得 知手術後的水腫會一再復發，且每個人的時間、狀況 不同，我們實際到現場採訪治療師與患者，得知消水 腫需長期治療，每次治療的時間長為了解決醫療場域 中人力短缺的問題，未來這類耗時耗力的醫療流程需 作改善，因此本計畫動機欲提供一項消水腫的輔具來 協助治療師和患者，未來患者可在家中自行利用輔具 復健，既可以解決人手不足的問題，患者也不需到醫 院就可在家中自行操作來消除水腫問題。 設計一個手掌復建引流的裝置，裝置經由 ESP32來輸 出訊號給電磁閥控制幫浦供給氣體，藉此來填充本專 題設計出的矽膠彈性氣囊，氣囊的製作方式使用矽膠 列印及模具製作，透過設計矽膠為材料的結構可使彈 性氣囊膨脹及氣壓控制，自動擠壓手部上肢末梢水腫 位置，解決傳統上會分散施力的問題。 因此本作品以解決上述問題為目標，設定研究目 標為以下 : (1) 針對治療師消水腫施予的正向強度及剪切強度進行探討。 (2) 針對上肢末梢進行新型消水腫機構設計。 (3) 針對消水腫輔具的自動施壓控制進行機電整合設計。 (4) 建構一個能讓病患自行在家中操作消水腫的輔具。 此設計透過氣囊膨脹達成擠壓及彎曲之目的，得出與治療師徒手 引流近似的力道，如能改善部分缺失，就能分擔治療師的工作 量，也能讓患者在家自行操作，為患者提供便利的治療過程。 1. 達成與治療師近似力道的擠壓與彎曲。 2. 完成新型上肢末梢淋巴引流機構裝置。 3 . 完成設計介面控制進行機電整合。

鏡在咫齒

一點時別講笑話

本作品目標為研發一套以非侵入方式，對牙齒進行資料蒐集的評斷輔助系統，此系統適用於牙科醫師面對腦功能損傷族群、身心障礙者族群以及因疾病導致之吞嚥障礙族群，因為醫院常規的檢測，都需要排很長的隊伍，且醫療成本很高，吞嚥動作有四個時期，口腔準備期、口腔期、咽喉期、食道期，本系統設計是在口腔準備期量測受試者的咀嚼能力，透過本團隊設計的系統，牙科醫師可以在短時間取得牙齒咬合與咀嚼能力相關資訊來輔助診斷。 牙科醫師透過攝像頭拍攝受試者的咬合蠟片，此蠟片影像將經過AI模型及影像辨識系統處理，產生牙齒相關參數如咀嚼力道、咬合面積…等。可根據檢測結果以及參數分析來幫助診斷矯正情況。 本作品也將檢測受試者之咀嚼能力，通過拍攝受試者咀嚼測試用口香糖及餅乾後的結果，AI模型及影像辨識系統將產生分析結果如口香糖混合情形、餅乾碎塊分布…等，此分析結果可客觀給出咀嚼能力好壞的評斷，牙科醫師能依據此作診斷治療或評估分析。 為此，本團隊也設計了一套供醫師及受試者使用的網頁平台，具醫師權限的帳號能使用檢測樣本蒐集教學、分析及上傳資料及受試者紀錄查詢等功能；受試者權限帳號能查詢自身於診間所做的檢測報告，如此一來能讓醫師與受試者定期追蹤矯正治療的情形，並依此做改善。希望透過我們的系統，協助牙科醫師於診間規劃矯正治療療程及評估分析，也能提升受試者對於自身咬合與咀嚼能力矯正週期進度的了解情況。

尿管結石碎石手術預測與選擇

俗頭

尿管結石碎石手術主要有二種，體外震波碎石手術(Extracorporeal Shock Wave Lithotripsy, ESWL)與輸尿管鏡碎石手術(Ureteroscopic Lithotripsy, URSL)。體外震波碎石手術(ESWL)是目前最常選擇的尿管結石治療方式，主要優點是侵入性小、不需要住院、無傷口、不須麻醉、療程不用一個小時、立即恢復正常生活作息等。體外震波碎石手術(ESWL)是利用電擊或電磁場所產生的震波，聚焦後產生的能量將結石震碎，再隨著大量尿液流出。患者術後只需攝取大量的水分與一些緩解症狀的藥物。然而，體外震波碎石手術(ESWL)的成功機率起伏很大，有些患者情況不適合體外震波碎石手術，例如結石太大、結石太硬(磷酸鈣或胱氨酸)、結石硬度成分分布的同質性、結石位置距離皮膚表面太深、嚴重的泌尿道感染等，此時醫師就必須當機立斷地採用侵入性大且患者不易立刻接受的輸尿管鏡碎石手術(URSL)或開腹手術。 「尿管結石碎石手術預測與選擇」技術主要分為「自動尿管結石分割」與「自動尿管結石分析」二個階段。此自動預估技術可以協助泌尿科醫師從電腦斷層掃描影像序列中，診斷與預測尿管結石體外震波碎石手術的成功機率，並最終從「體外震波碎石手術」與「輸尿管鏡碎石手術」中，決定最佳的碎石手術處置方式。在「自動尿管結石分割」階段，本作品採用的UNet3+深度學習模型架構，把來自不同尺度特徵圖中的深層語意與淺層細節直接結合，因此更適用於尿管結石這種小物件分割。尤其是基於UNet3+深度學習模型，本作品採用ResStage編碼器來強化尿管結石特徵的提取與訓練，然後再使用CGM分類演算法來減輕淺層深度學習網路中因為背景雜訊或殘留信息導致過度分割的現象。在「自動尿管結石分析」階段，本作品採用電腦斷層掃描影像序列中自動量測而來的尿管結石特性，例如：體積、密度、異質性及皮膚到結石之間距離等，當成尿管結石體外震波碎石手術的分類資料集。然後，本作品進一步地提出「特徵平衡集成式學習二元分類預測模型自動尿管結石分析」技術來分析尿管結石碎石手術成功機率，並優化傳統分類器中尿管結石影響因素的分類閾值或加權比重，達到最佳預測準確率。

深度學習技術之古蹟地板修復

地板要燒起來了

當談到古蹟的重要性時，我們不僅在回顧過去，更是在保護未來。古蹟是文化和歷史的見證，它們承載著我們的身份和根源，反映著過去的價值觀和生活方式。這些古蹟不僅為我們提供了寶貴的歷史信息，還吸引著遊客，為當地經濟帶來了機會。然而，古蹟也是脆弱的，需要我們的關注和維護，以確保它們能夠傳承給未來世代。因此，我們與台南文資局合作，以研究古蹟的保護來確保這些寶貴的古蹟能夠永續存在。 而近年來，氣溫逐漸升高，受自然迫害的影響也隨之漸增，尤其是古蹟本身存在的時代久遠，與現今環境相差甚大。除此之外，在不同時代所建立的建築，往往會依據當時的氣候條件所建設，而當環境有所變化時，就會留下不同程度的損毀。以台灣來說，近年溫度不斷的升高，這樣的變化將加速材質的變質，因此發想如何利用熱影像的溫度變化來維護古蹟是非常重要的。而我們也發現，現今古蹟維護上的兩大難點，分別是決策時間常以及修復時間常與成本高的問題，因此我們的計畫主要以解決兩大難點，以解決加速古蹟衰弱的問題，同時達到提升效率、降低成本、建立友善的古蹟環境、預防古蹟損壞。 而古蹟建築與現代建築不同，內部往往複雜，並不易觀察受損的地板，但可以透過熱影像本身非侵入性的性質，探討溫度變化，後續再對高溫地板進行病徵標記，發展出物件辨識的方式來尋找高溫處，以此提升修復古蹟的效率以及便利性。為了保障古蹟維持先前的模樣，比起修復時剷除整塊地板重新裝修，找出絕對需要修復的地方也就更加的重要，因此本研究利用卷積神經網路（ＣＮＮ），建立一套自動檢測的系統，快速辨識古蹟地板因高溫而產生異常的區域，並提出兩種分析方法幫助決策，分別是放熱分析法:比較高溫區域的材質損壞優先順序，以及高溫材質(鋪面種類)比較分析法:檢測放熱是否異常，並以紅磚、混泥土地磚、柏油、尺磚，四種材質來探討地板高溫的易損。

電動公車電池能源消耗的管理系統

電巴行不行

本作品目的主要是想降低電動公車電池能源消耗問題，由於電動公車每趟里程數較長，加裝的電池就需要多，但就導致車體整身重，從而使電池能源的消耗量提高，而本作品提出利用Carla Simulator實作出一套模擬電動公車影響電池之分析情境系統，此系統透過Carla模擬器模擬出公車駕車時的情境，使用中央氣象局的開放資料平台提取駕車當下的環境溫度，計算環境溫度對於電池的耗電量，並因巔峰、離峰的人數數量差距大，將會導致整車的重量增加與減輕，而重量對於電動車的耗電量是十分致命的，本作品將可自由計算不同的人數上車所提升的重量，結合前述所說的環境溫度與車體重量，最後結合里程數，計算出此趟行程所需的電池耗電量，於此將可達到最好的電池數量配置，使其電池消耗量降低。 目前在市場中並無與本作品相似之產品，而目前大多數文獻都是進行分析電動車的耗電能源方向，如駕駛人的操駕行為，若改善操駕行為者可節省電池能源消耗等，亦或是填寫問卷調查分析電動車的趨勢與未來展望，而也未有進行服務落地，與本作品的最大差異為，本作品實際計算環境溫度與載客量包括總距離對電動車耗電的影響，也計算重量對於電動車耗電的影響計算出總耗電量，而此耗電量攸關加裝電池的多寡，當耗電量低時，不需加裝太多顆電池，於此可以省下更多的重量，從而獲得耗電量的減低。

iBandage

腎戰士

本作品「iBandage」為織入創新感測材料「導電紗」串接單晶片微控制器之智能止血帶，可感測止血帶拉伸與收縮時導電紗阻值變化，並從中判斷止血帶使用狀態。透過藍芽Beacon廣播與WiFi模組傳輸止血帶使用狀態之數據至WiFi數據機底下電腦中的資料庫，再從中提取數據轉送至管理平台顯示該止血帶使用資訊。管理平台紀錄每個止血帶使用資訊，該止血帶若已經倒數計時完畢，平台將及時向相關人員的行動裝置APP推送計時完畢之訊息。成大醫院現行做法是在止血帶上安裝微型計時器，護理人員忙碌起來往往會忘記按下計時器啟動按鈕，導致時間已到沒有警示聲，且護理人員忙於其他重要事情也忘記要來拆除，而沒有準時拆除止血帶將導致併發症(如腔室症候群)，後續衍生的治療與住院費用約新台幣6~10萬，病患家屬可向醫療人員請求賠款，在人力不足的大環境下增加醫療人員的照護壓力，長期下來讓醫療人員身心俱疲，增加醫療人員離職動機，使人力不足惡性循環。本作品「iBandage」其核心價值在於護理人員無須按下按鈕，止血帶繫上時即倒數計時同時傳輸止血帶使用資訊到管理平台，提供護理人員遠距即時掌握止血帶使用資訊，在此期間讓護理人員可放心處理其他臨床業務，等到止血帶警示聲作響亦或平台提醒在前來拆除止血帶。將止血帶數位化以提醒護理師在忙碌時刻要拆除止血帶，實現準時拆除止血帶，避免併發症發生，數位化後並無改變護理師原有的使用習慣同時也讓日後忘記移除機率降至最低，為護理師減輕當前護病比嚴重失衡情況下之勞碌度。

紅綠燈控制降炭排及提升行車效率

塞車時間

氣候變遷為台灣目前最迫切的挑戰，針對淨零排放如此龐大的全球議題，我們能做什麼呢 ? 交通運輸佔全球二氧化碳排放量達16%，過去很少方法將淨零排放與號誌控制結合在一起，我們提出的COMA(COoperative Multi-Agent)智慧車流系統，不僅能降低整體用路人的行車等待時間，給予大眾更舒服的用路環境體驗，更能夠來降低二氧化碳(CO2)、氮氧化物(NOx)等不好的溫室氣體，來達到降低碳排放的效果，為環保與綠能盡一份力，讓台灣有更多的碳排放使用量可以增加其他工業的加速進展。透過此系統，可分析出哪些特殊車輛會造成較多的碳排放，給予較大的優先權，藉以更進一步降低碳排放。此系統的產業應用性可分成三方面: 1. 城市交通管理：可以幫助城市管理者更好地掌握和調度道路上的車輛流量，根據實時交通情況，實現交通效率的最大化，減少交通擁堵，改善交通流動性和縮短行車時間；2. 運輸物流：可以協調貨車和運輸工具的行駛，優化交通流量，減少運輸時間和成本；3. 公共交通：與公共交通系統結合，提供高效的公共交通服務，減少公車的停等時間，增加公交運營效率，鼓勵更多人使用公共交通，減少私家車使用量，減少交通擁堵和空氣污染。 此系統是利用強化深度學習的方式來做訓練，透過我們設計的Global agent來達到整體的最佳解，過去沒有人用Global agent 的概念來做交通號誌控制，主要是因為整體的路口數太多，會造成整體資訊量過大，導致對於記憶體的需求十分龐大，但我們將它改良成為可以平行處裡的版本，因為平行化的處理，使得整體的記憶體需求時間複雜度降低了數個數量級(order)，此這個系統重要的科學突破點，將淨零排放的議題考慮進去，這是首次結合交通號誌控制與淨零排放的系統。為了實地驗證，所設計的實驗有考量了各種尺寸的交通路口，小到五個路口，大到將近兩百個路口我們皆有去進行相關實驗，並且在設計地圖上的時候我們採用像台灣平時容易看到許多T字路口的方式來做呈現，車流也是相似的狀況，藉此來更加貼近真實的道路狀況，為了因應台灣的實際路況，我們利用魚眼鏡頭，來收集與分析台灣道路路況還原了真實世界的街景以及複雜的道路設計。 希望有朝一日能將我們的方法實際落地應用於交通號誌上，透過人工智慧的方式增加交通的行車效率，減少怠速情形發生，以達到節能減碳、實現綠色城市的願景。

可攜式多項生理訊號監測系統

健康守護者

近年因新冠肺炎疫情的影響以及人們對保健意識的提高，大家越發重視自身的健康情況以及生理參數的變化，而市面上量測心率、血氧，以及血壓等數據的儀器也越來越多樣化。此外，依據國家發展委員會預估，我國即將於2025年邁入超高齡社會，因此如何透過規律的監測以確保自身以及家中長輩的健康已漸漸融入普羅大眾日常的生活中。 然而我們觀察到市面上的生理參數檢測儀器大多體積較大，且特定生理參數僅能透過特定單一設備加以量測，又或使用者必需親自到醫院或診所才有辦法量測特定生理參數，難以長時間或在第一時間將患者的生理參數記錄下來提供給醫師進行評估。為此，我們希望能開發一款介面簡易且基於行動裝置 APP的生理參數監測裝置，此裝置綜合各項生理參數功能於一體，且為了顧及年邁用戶的使用方便性，我們採用有線的傳輸方式，不僅更利於年長者使用，傳輸時也較不容易有資料遺漏的情形，而所量測生理訊號可透過手機APP畫面實時傳達給使用者，方便使用者觀察自身的生理參數變化，也利於之後醫師評估追蹤使用，有助於未來個人化精準醫療的實現。 本專題利用 PPG（光體積變化描記圖法），以光學非侵入式的方式得到三種不同光源（綠光、紅光、紅外光）照射於皮膚表面後透射與反射的波形。透過 Type-C 傳輸介面，將量測出來的光學數據傳送至手機，透過演算法計算出心率、心率變異、呼吸率、血氧等重要生理參數，使用者只需透過手機畫面即可一覽上述之生理數據。 本專題設計理念是希望使用者只需透過手機與我們設計之裝置，即可一覽各項生理資訊，無須為了量測某項生理參數而花費大筆資金購買儀器。 整個系統之硬體架構可分為感測器、微控制器、用戶端（手機）三個部分，而軟體架構，由Python將收到的數據進行演算，利用Chaquopy函式庫，將Python程式碼轉移至Android Studio上開發，最後將演算結果顯示在手機上。

視障者居家瑜珈自主訓練系統

怎麼沒得獎

在現今繁忙的生活中，許多人擁有相當有限的空閒時間，因此，當有閒暇之餘，人們會根據自己的興趣、愛好及能力參與運動來放鬆身心。保持休閒運動的習慣，不僅有助於保持身體的健康，還能幫他們紓解日常工作的壓力，人們可以藉由休閒運動中得到愉悅與滿足，還能提高人們的自信心和積極性，使人們更有動力去應對各種挑戰，因此，休閒運動對於人們來說有著非常重要的影響。本次作品設計一套專為視障瑜珈初學者打造的系統，旨在讓他們能夠在家中獨立進行瑜珈訓練，不再需要依賴他人的協助，同時避免因動作不正確而帶來的受傷風險。這套系統以「友間聊癒室」的Podcast形式提供語音瑜珈教學，這種獨特的設計確保了視障者能夠透過聽覺方式順利進行學習。在訓練過程中，我們採用網路攝影機進行實時姿勢辨識，以確保系統能夠即時分析視障者的瑜珈動作資訊。這項技術的應用，讓我們能夠提供更精準的回饋，同時保障使用者在進行瑜珈動作時的安全性。系統透過聽覺和全身穿戴式觸覺回饋，向視障者提供經過辨識後的動作修正提示，讓他們能夠實時了解自身的動作狀況，更好地完成瑜珈動作。我們設計這套系統的初衷在於激發視障者對瑜珈的興趣，同時提高他們在閒暇時間進行休閒運動的動機。透過友間聊癒室的Podcast，我們營造了一個輕鬆愉快的學習氛圍，使視障者能夠在瑜珈訓練中感受到社交的樂趣，同時享受健康活動帶來的身心愉悅。

滾球紀元

滾球超人

地板滾球（Boccia）是一項源自古希臘的古老投擲遊戲，經過後人的改進，已成為一項適合身心障礙者參與的運動，並且成為帕拉林匹克奧運會（身障奧運、帕奧）的正式項目之一。根據中華地板滾球協會公布的規則，身心障礙選手需要經過身體狀況的分級鑑定，分為BC1至BC4四個級別進行比賽。每局比賽中，選手會首先投擲一顆白色目標球，然後輪流投擲代表自己隊的紅球或藍球，直到雙方12顆球全部投完，最靠近白色目標球的隊伍獲勝。這個運動的最特別之處在於，即便是重度腦性麻痺患者也可以參與地板滾球。 中華地板滾球運動協會理事長劉漢宗表示，地板滾球對體能要求相對不高，因此腦性麻痺、肌肉萎縮症等疾病的患者也能輕松上手。這項運動不僅可以提供身體活動，還可以作為康復的一部分，幫助身心障礙者維持身體健康。此外，地板滾球也為身心障礙者提供社交機會，讓他們因為精進技巧而願意走出家門，與他人互動，建立友誼。 在中華地板滾球運動協會的宣傳影片中提到，台灣的選手希望有機會參加國際比賽。然而，由於地板滾球需要使用較大的空間，這使得選手和教練難以進行訓練和練習。因此，他們以市面上的室內高爾夫模擬器為靈感，製作了一個用於地板滾球訓練的設備，使選手和教練可以在較小的室內空間進行模擬練習，為國際比賽做好充分準備。 這個創新設備將為台灣的地板滾球選手提供更多機會，提高他們的競技水平，幫助他們實現國際比賽的夢想。通過這個設備，台灣的身心障礙運動員可以更好地代表自己的國家參與國際競爭，為殘疾運動做出更大的貢獻。地板滾球不僅是一項具有悠久歷史的遊戲，還是一個融合了體育、康復和社交的多功能運動，對身心障礙者的生活產生積極影響。希望隨著時間的推移，越來越多的人能夠了解和支持這一特殊而有意義的運動。

電動公車電池能源消耗的管理系統

電巴行不行

本作品目的主要是想降低電動公車電池能源消耗問題，由於電動公車每趟里程數較長，加裝的電池就需要多，但就導致車體整身重，從而使電池能源的消耗量提高，而本作品提出利用Carla Simulator實作出一套模擬電動公車影響電池之分析情境系統，此系統透過Carla模擬器模擬出公車駕車時的情境，使用中央氣象局的開放資料平台提取駕車當下的環境溫度，計算環境溫度對於電池的耗電量，並因巔峰、離峰的人數數量差距大，將會導致整車的重量增加與減輕，而重量對於電動車的耗電量是十分致命的，本作品將可自由計算不同的人數上車所提升的重量，結合前述所說的環境溫度與車體重量，最後結合里程數，計算出此趟行程所需的電池耗電量，於此將可達到最好的電池數量配置，使其電池消耗量降低。 目前在市場中並無與本作品相似之產品，而目前大多數文獻都是進行分析電動車的耗電能源方向，如駕駛人的操駕行為，若改善操駕行為者可節省電池能源消耗等，亦或是填寫問卷調查分析電動車的趨勢與未來展望，而也未有進行服務落地，與本作品的最大差異為，本作品實際計算環境溫度與載客量包括總距離對電動車耗電的影響，也計算重量對於電動車耗電的影響計算出總耗電量，而此耗電量攸關加裝電池的多寡，當耗電量低時，不需加裝太多顆電池，於此可以省下更多的重量，從而獲得耗電量的減低。