智慧輪椅可調坐姿 解決久坐壓瘡難題

【記者陳富妤、鐘翊瑜／台北市報導】「在台灣，輪椅使用者的壓瘡發生率高達70%。」壓瘡是因長時間壓迫皮膚及下層組織，阻礙血液循環，最終造成組織壞死的傷口。長期使用輪椅者，尤其容易在臀部發生壓瘡情形。由台北榮總住院醫師楊芯霈、台大機械所劉宇恩等人組成的Wheelchair-savvy團隊，透過陽明交大創新創業課程結識，致力於研發智慧輪椅，他們結合機電馬達與油壓系統，實現姿勢自動調整以達成預防壓瘡的目標，目前已經完成輪椅模型，並申請到姿勢調整系統專利，期望之後可以透過與大廠合作以售出專利的方式，製造出完整的輪椅產品，造福社會。

Wheelchair-savvy 團隊因為在陽明交通大學的創新創業課程中修課而相識，團隊成員分別由台北榮總住院醫師楊芯霈、台大機械所的劉宇恩、陽明醫工所的葉修齊與陳冠羽，以及淡江大學設計系的吳宇軒所組成，大家結合各自的專業知識，參加教育部生醫產業與新農業創新創業競賽，在眾多醫療產業中智慧輪椅為項目來參加競賽，並取得金獎殊榮。

輪椅使用者的困境 壓瘡預防刻不容緩

Wheelchair-savvy 團隊在開發智慧輪椅前，針對輪椅使用者進行深入訪談與需求調查，發現壓瘡是最普遍且嚴重的健康問題之一，對使用者的生活品質有嚴重影響。而團隊發現多數脊椎損傷患者的年齡層比外界想像得更年輕，許多人因為運動傷害或交通事故導致脊髓損傷，而非僅限於年長者或疾病因素造成的癱瘓。

長期依賴輪椅的使用者，特別是脊椎損傷者，面臨的不僅是行動不便的挑戰，還有來自身體健康的嚴峻考驗，超過70%的長期輪椅使用者會罹患壓瘡，這是一種因為長時間的壓力作用導致皮膚及深層組織壞死的疾病。

壓瘡的形成與長時間靜止、潮濕環境以及血液循環不良密切相關。楊芯霈醫師指出如果輪椅使用者無法每兩小時改變姿勢，壓瘡就可能形成。輕微的狀況可能只是局部瘀青，但嚴重時可能會導致皮膚潰爛、感染，甚至引發蜂窩性組織炎，且有可能危及生命。此外，長時間久坐也可能導致骨質疏鬆、泌尿系統結石以及肌肉萎縮，使患者的身體狀況進一步惡化。

而年輕患者雖然身體受限於輪椅，但仍希望能維持正常的社交與工作能力，因此對輪椅的需求也較高。他們不僅希望輪椅能提供舒適與移動便利性，更希望能夠減少因久坐帶來的健康風險，避免增加額外的醫療負擔。

智慧輪椅的創新設計與核心技術

為了有效解決輪椅使用者長期久坐帶來的健康問題，Wheelchair-savvy 團隊設計了一款具備自動姿勢調整功能的智慧輪椅，透過機電馬達與油壓系統的整合，讓使用者能夠安全、穩定地變換姿勢，從而減少壓瘡風險並提升整體健康狀況。

這項技術的核心在於利用馬達傳遞動能至齒輪與齒條機構，進而產生一個能夠改變座面角度與高度的動力系統。這樣的設計讓輪椅的座面可以進行調整，提供使用者不同的坐姿與支撐模式，例如將身體向後傾斜、腿部伸展、甚至讓上半身呈現半站立狀態，從而幫助使用者釋放臀部壓力，促進血液循環。

負責輪椅設計測試的劉宇恩表示，在設計過程中最大的困難在於不同零件之間可能會因為路徑重疊或互相碰撞，導致干擾或無法順利運作。透過精確的計算及繪圖、詳細的結構分析與充分的設計考量，可以有效避免零件之間的衝突，確保輪椅能夠順暢運行及提升耐用度。

從研發到落地 設計挑戰與解決方案

在智慧輪椅的設計初期，劉宇恩表示他們主要聚焦於如何透過機電馬達與油壓系統來實現姿勢調整功能，以幫助使用者變換坐姿、釋放壓力。然而，在最初的設計概念是以一般人坐姿進行假設，並未充分考量到使用者的身體狀況可能存在極大的差異。

當進一步將設計轉化為 3D 模型，並進行模擬測試時，發現一個嚴重的問題。如果使用者是下肢無力，當輪椅進行角度變換時，使用者可能無法依靠自身力量穩定地維持坐姿。尤其當輪椅向後傾斜或座面角度提升時，人體可能會因為重力作用逐漸滑落，甚至完全失去支撐，存在極大安全風險。

為了解決這個問題，首先，在椅背加裝適度的側翼支撐，確保使用者在輪椅角度變化時能夠獲得足夠的側向支撐，避免滑動。其次，設計了安全帶系統，讓使用者能夠固定在座椅上，即便座面角度變化或輪椅移動時，也不會因為重心轉移而發生意外。

在解決使用者穩定性問題後，進一步測試了動力系統，發現原本設計的馬達功率過大，不僅增加能耗，也導致輪椅的整體重量偏重。因此，劉宇恩開始優化馬達的選擇，而引入了預力機構，這個機構的設計原理是系統本身已經有一股支撐力量，當使用者坐上去時，人體的重量去平衡掉重心位置的偏移，就能使預力的力量跑出來，讓使用者以相對較少的力量來推動身體，這樣的話就能使用較小功率的馬達，不只能相對減少花費的使用，也能讓輪椅本身的重量減輕，使輪椅使用者在使用上更加便利。

智慧輪椅專利化 開啟產業合作新契機

Wheelchair-savvy 團隊在2024年為智慧輪椅成功取得了台灣的發明專利，專利的核心技術圍繞在智慧輪椅的姿勢調整系統，為使用者提供有效的姿勢變換與壓力釋放。

目前，團隊的計畫是將這項專利授權給大型醫療器材公司，以便進一步進行量產與市場開發。專利授權的目的是希望透過合作夥伴的資金與資源，突破團隊在資金短缺與市場推廣上的困境，將這一技術從實驗室帶入商業化階段。

智慧輪椅作為一項醫療輔具，必須經過嚴格的法規驗證，確保其安全性與功能性符合標準。因此，團隊期望借助大廠的力量，協助推動產品的法規合規過程，使產品能夠順利通過市場的審核，並迅速進入台灣及其他市場。

Wheelchair-savvy團隊表示，目前已經取得獎項的榮譽，也通過了專利，他們的目標就轉為突破資金與法規限制，期許將這項創新的智慧輪椅產品推向市場，造福更多的輪椅使用者，改善他們的生活品質，並解決他們面對的健康挑戰。

採訪側記：

在採訪完Wheelchair-savvy團隊後，聽完他們目前的想法是希望可以透過專利的售出來使這項產品真實走入輪椅市場以改善輪椅患者的生活品質這點讓我覺得很感動。其實可以感覺得到他們認爲在台灣目前很多競賽中的專案都已經很成熟且有可造性，但因為是學生開發的專案可能面臨資金短缺等問題，那些發展到一半的東西就無疾而終，心裡很希望可以有更多機會讓這這些對社會有幫助、有貢獻的產品可以實際量產，來改善社會環境。