5 January 2010

中大兩教授獲選美國機械工程師學會院士 (Chinese Version Only)



香港中文大學(中大)機械與自動化工程學系廖維新教授及杜如虛教授,早前獲工程學國際權威組織 — 美國機械工程師學會選為2009年的院士,以表揚他們在其專業範疇的卓越貢獻。廖教授為智能結構及振動科技方面的專家,杜教授則為製造工業研發多種創新機械,並在條件監控及失誤判斷方面建樹良多。2009年,美國機械工程師學會在全球選出96名學者為該會院士,共有三名香港學者獲選,其中兩位來自中大工程學院。

廖教授近年致力研發「智能混合助力膝架」,除保護膝蓋外,亦為其提供助力。該發明比現時市面上的膝部活動輔助儀器更為靈活及耐用,令長者及膝關節病患者可正常走動。

中國的人口老化問題日趨嚴重。根據中國老齡工作委員會辦公室的數據顯示,截至2008年底,全國六十歲以上的老年人口已達1.6億,並正以年均八百萬人的速度快速增長。關節炎常見於老年人,尤其是膝部關節炎,嚴重影響長者的活動能力,可見協助膝部活動的輔助儀器的需求非常龐大。現時國際間的相關發明大多單靠馬達驅動,活動時欠缺柔韌度,令用者容易感到不適甚至因而受傷;加上馬達耗電量高,充電後只可使用一至兩小時,極為不便。

有見於此,廖教授採用一種名為「磁流變液」的智能液體製成磁流變驅動器,配合馬達,成功開發「智能混合助力膝架」。當人體需要主動的助力時,例如上樓梯時須伸直膝蓋以提升人的重心,磁流驅動器可將馬達產生的力量傳遞到膝架上,給予使用者足夠的力量上樓梯;當人體需要被動的助力時,例如落樓梯時須屈曲膝蓋令人體重心下降,磁流驅動器就會在不需要馬達工作的情況下提供合適的阻力,以減輕膝關節屈曲時所受的壓力,達致保護膝蓋的效果。

磁流變液是一種磁控的智能液體,在不同強度的磁場下會變成不同硬度的半固體;一旦撤銷磁場,半固體就會變回液體。由於磁流變液能按磁場強度處於半固體或液體狀態,故能發揮如軟墊般的緩衝功能,令膝架有足夠的柔韌度,用者一般不會感到不適。磁流變液反應速度快,只需約10至20毫秒就能轉換其狀態,而且在不同溫度下亦能穩定運作,故此在任何環境下都能快速產生人體活動時所需的助力。另外,調控磁場只需少量電力,所以膝架的用電量低,充電後比坊間單靠馬達驅動的儀器耐用多一倍以上。

此膝架於2006年起開始研發,估計尚需要兩年時間進行人體測試及調整,便能與商界合作推出市場。廖教授表示:「這種膝架不但適用於長者,亦能裨益患有小兒麻痺症等肌肉或關節衰退的病人。我們將繼續進行測試,改良膝架,希望在不久的將來能夠安全、有效地幫助行動不便的人士,令他們可行動自如。」

美國機械工程師學會於1880年成立,現時全球共有十萬名會員,當中只有不足百分之三的會員擁有院士名銜,評選準則極為嚴謹。

廖維新教授(右)成功開發「智能混合助力膝架」
廖維新教授(右)成功開發「智能混合助力膝架」

廖教授不斷改良膝架,日後將會以手上的輕便裝置取代部份複雜組件
廖教授不斷改良膝架,日後將會以手上的輕便裝置取代部份複雜組件

磁流變液在不同強度的磁場下,會由液體變成不同硬度的半固體,有效增加膝架的柔韌度
磁流變液在不同強度的磁場下,會由液體變成不同硬度的半固體,有效增加膝架的柔韌度