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二零一零年一月五日

中大两教授获选美国机械工程师学会院士



香港中文大学(中大)机械与自动化工程学系廖维新教授及杜如虚教授,早前获工程学国际权威组织 — 美国机械工程师学会选为2009年的院士,以表扬他们在其专业范畴的卓越贡献。廖教授为智能结构及振动科技方面的专家,杜教授则为制造工业研发多种创新机械,并在条件监控及失误判断方面建树良多。2009年,美国机械工程师学会在全球选出96名学者为该会院士,共有三名香港学者获选,其中两位来自中大工程学院。

廖教授近年致力研发「智能混合助力膝架」,除保护膝盖外,亦为其提供助力。该发明比现时市面上的膝部活动辅助仪器更为灵活及耐用,令长者及膝关节病患者可正常走动。

中国的人口老化问题日趋严重。根据中国老龄工作委员会办公室的数据显示,截至2008年底,全国六十岁以上的老年人口已达1.6亿,并正以年均八百万人的速度快速增长。关节炎常见于老年人,尤其是膝部关节炎,严重影响长者的活动能力,可见协助膝部活动的辅助仪器的需求非常庞大。现时国际间的相关发明大多单靠马达驱动,活动时欠缺柔韧度,令用者容易感到不适甚至因而受伤;加上马达耗电量高,充电后只可使用一至两小时,极为不便。

有见于此,廖教授采用一种名为「磁流变液」的智能液体制成磁流变驱动器,配合马达,成功开发「智能混合助力膝架」。当人体需要主动的助力时,例如上楼梯时须伸直膝盖以提升人的重心,磁流驱动器可将马达产生的力量传递到膝架上,给予使用者足够的力量上楼梯;当人体需要被动的助力时,例如落楼梯时须屈曲膝盖令人体重心下降,磁流驱动器就会在不需要马达工作的情况下提供合适的阻力,以减轻膝关节屈曲时所受的压力,达致保护膝盖的效果。

磁流变液是一种磁控的智能液体,在不同强度的磁场下会变成不同硬度的半固体;一旦撤销磁场,半固体就会变回液体。由于磁流变液能按磁场强度处于半固体或液体状态,故能发挥如软垫般的缓冲功能,令膝架有足够的柔韧度,用者一般不会感到不适。磁流变液反应速度快,只需约10至20毫秒就能转换其状态,而且在不同温度下亦能稳定运作,故此在任何环境下都能快速产生人体活动时所需的助力。另外,调控磁场只需少量电力,所以膝架的用电量低,充电后比坊间单靠马达驱动的仪器耐用多一倍以上。

此膝架于2006年起开始研发,估计尚需要两年时间进行人体测试及调整,便能与商界合作推出市场。廖教授表示:「这种膝架不但适用于长者,亦能裨益患有小儿麻痹症等肌肉或关节衰退的病人。我们将继续进行测试,改良膝架,希望在不久的将来能够安全、有效地帮助行动不便的人士,令他们可行动自如。」

美国机械工程师学会于1880年成立,现时全球共有十万名会员,当中只有不足百分之三的会员拥有院士名衔,评选准则极为严谨。

廖维新教授(右)成功开发「智能混合助力膝架」
廖维新教授(右)成功开发「智能混合助力膝架」

廖教授不断改良膝架,日后将会以手上的轻便装置取代部份复杂组件
廖教授不断改良膝架,日后将会以手上的轻便装置取代部份复杂组件

磁流变液在不同强度的磁场下,会由液体变成不同硬度的半固体,有效增加膝架的柔韧度
磁流变液在不同强度的磁场下,会由液体变成不同硬度的半固体,有效增加膝架的柔韧度

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