理大創新技術提升運動及醫療壓縮服裝緊身度與效能

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理大創新技術提升運動及醫療壓縮服裝緊身度與效能

2025年09月03日 15:01 最後更新：15:01

服裝設計為實現最佳的稱身度與舒適度，必須考慮人體在運動過程中軟組織的變形情況，這也是設計運動與功能性醫療服裝的一大挑戰。香港理工大學（理大）成功研發出創新的人體測量技術，能有效提供精確的測量數據，以提升壓縮服裝的性能和設計。

理大時裝及紡織學院副院長及教授葉曉雲教授帶領的研究團隊，運用糅合圖像識別演算法的創新人體測量學方法，系統化地測量人體組織變形情況，有效降低因動作造成的測量誤差。團隊亦以彈性理論及應力函數方法為基礎，運用彈性力學的 Boussinesq解和應力函數構建了一個可以預測人體組織變形的分析模型。值得注意的是，該項創新技術能夠透過圖像識別演算法，準確量化人體在動態狀態下組織變形的情況，解決長久以來緊身運動服和可穿戴式裝置服裝設計時面對的技術挑戰。

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理大時裝及紡織學院副院長及教授葉曉雲教授帶領的研究團隊，運用糅合圖像識別演算法的創新人體測量學方法，系統化地測量人體組織變形情況，有效降低因動作造成的測量誤差。研究選取了不同材料力學性能、版型設計及周長尺寸的緊身運動褲作為實驗樣本。

這創新技術能夠透過圖像識別演算法，準確量化人體在動態狀態下的組織變形，解決了一直以來設計緊身運動服和可穿戴式裝置服裝的技術挑戰。

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理大時裝及紡織學院副院長及教授葉曉雲教授帶領的研究團隊，運用糅合圖像識別演算法的創新人體測量學方法，系統化地測量人體組織變形情況，有效降低因動作造成的測量誤差。研究選取了不同材料力學性能、版型設計及周長尺寸的緊身運動褲作為實驗樣本。

這創新技術能夠透過圖像識別演算法，準確量化人體在動態狀態下的組織變形，解決了一直以來設計緊身運動服和可穿戴式裝置服裝的技術挑戰。

若變形測量不夠精準，尤其是運動過程中，往往會導致服裝不稱身，並令其功能大打折扣。這項創新技術能有效減少因運動產生的偽影，並建立系統化的分析框架，有效關聯服裝壓力與組織反應，這對可穿戴式裝置的生化功效至關重要。

人體軟組織變形直接影響服裝外觀、舒適度、功能性，以及生理機能如血液流動與肌肉支撐等關鍵因素。研究團隊結合力學性能測試，能準確地預測組織變形情況。根據人體掃描測量數據的驗證結果顯示，在靜態條件下偏差不超過 1.15 毫米，而在動態條件下偏差則在 2.36 毫米之內。此測量方法非常精準，準確反映軟組織的變形情況，為服裝設計師提供可靠數據。

葉曉雲教授指出：「我們研發的技術特別適用於各類壓縮服裝，例如緊身褲等運動服裝，以及壓縮襪和手術後使用的功能性醫療服裝等。透過分析模型，還可以依據不同服裝類型，調整材料的機械性能與周長尺寸等參數。」

研究選取了不同材料力學性能、版型設計及周長尺寸的緊身運動褲作為實驗樣本。研究結果提出了具體可行的分析方法，成功建立了材料特性與服裝稱身度及性能之間的關聯。該技術框架不僅推動了可穿戴應用生物力學模擬技術的發展，亦為提升運動服裝人體工程學提供了實用工具。透過數據驅動的壓縮服裝設計，能有效提升運動表現，同時降低肌肉骨骼損傷的風險。這項創新技術實用性及成本效益兼備，能為服裝產業帶來深遠的轉化潛力。由於技術可整合到現有的電腦輔助設計／電腦輔助製造系統中，能有效簡化原型設計，並減少對反覆試驗的依賴。透過量化個別的組織反應，輔助個人化服裝設計，特別適用於因應特定患者需求而度身訂造的醫用壓縮服裝。此外，圖像工具亦可以減少對高成本動作捕捉系統的依賴，因此該技術十分適合中小型企業使用。

這項研究題為「準確評估組織變形的創新人體測量技術」（A novel anthropometric method to accurately evaluate tissue deformation），已於《生物工程及生物技術前沿》（Frontiers in Bioengineering and Biotechnology）學術期刊發表。

這項突破性技術充分凸顯理大在跨學科轉化研究的雄厚實力，能有效融合時裝、生物力學、材料科學、電子計算學及工程學等多個領域的學術專長，以解決緊身運動服和可穿戴式裝置服裝設計的實際難題。

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理大提「無線能源互聯網」藍圖能源直接變光、熱、動力免經電池儲存

手機、穿戴裝置以至電動車的無線充電應用早已普及，但無線能源技術的下一步，並不止於把電力傳送出去。香港理工大學的研究團隊開展了一項突破性綜述研究，提出「無線能源互聯網」的技術路線圖，主張按實際需要直接輸出光能、熱能與機械能等非電能形式，建立如互聯網般靈活、高效的能源傳輸網絡，推動業界從「無線電能傳輸」邁向直接「無線能源轉換」。

在技術原理上，兩者的分別相當明顯。傳統無線電能傳輸系統，一般先把接收到的電能儲存在電池或超級電容器內，之後才輸出光、熱或動能；直接無線能源轉換則把傳輸的電能直接轉化為化學能、光能、熱能或機械能。也就是説，發射端送出的能量可直接「變成」照明的光、加熱的熱或驅動的動力，不必先為電池充電，中間的儲能與轉換程序得以省去，能量損耗隨之降低，整體效率有望提升，接收端的硬體配置亦可簡化。研究同時建立統一框架，將近場與遠場傳輸，以及無線充電、照明、加熱及馬達驅動（機械能）等不同應用整合起來，並歸納出相關技術的共通設計原則與未來發展方向。

這項研究由理大電機及電子工程學系電能工程講座教授兼電動車研究中心聯合主任鄒國棠教授，以及同系助理教授兼電動車研究中心經理劉偉教授領導。團隊一方面識別出無線能源轉換系統的共通技術原則與關鍵工程瓶頸，另一方面就標準化、網絡安全、能量收集及新興應用等領域提出發展方向，並列出必須克服的挑戰，為日後大規模應用提供重要參考。相關研究已發表於《自然綜述：電氣工程》（Nature Reviews Electrical Engineering），並先後於第50屆瑞士日內瓦「國際發明展」獲評審團嘉許金獎，以及在「第四屆亞洲創新發明展覽會 —— 香港」奪得全場總冠軍和金獎。

鄒教授指出，這次綜述研究在兩個技術層面具關鍵影響。他解釋，其一是確立具體且可行的設計路徑，範圍涵蓋發射端（原邊）控制、多頻補償網絡、安全傳輸及磁場定向傳輸等核心技術；其二是為未來產業標準、安全規範及應用優先順序提供策略性指引。他認為，這些成果將有助產業界選擇合適的產品架構，亦可協助政策制定者與投資者，識別推動商業化與大眾化所需的基礎設施。

從應用現況來看，將電能傳輸至電池的技術發展最成熟、應用亦最廣泛，便攜式電子產品及生物醫學植入裝置已見其身影，電動車和軌道交通領域的發展亦相當迅速。至於無線照明、加熱和馬達驅動，則在特殊應用場境中展現獨特價值，例如惡劣環境下的密封式馬達、車載儲能需求較低的移動機器人，以及適用於磁力共振成像（MRI）兼容機器人的電容式超聲波馬達。在這些場境中，傳統電纜、電池或複雜的接收端電子元件，往往難以維護或不適用。直接能源轉換系統另具輕量化、操作便捷、高效率、靈活性強及安全性高等優勢。

對大眾消費者而言，這項技術的意義更為貼身。電池可能因電芯缺陷、內部短路、過度充電或熱管理不善而發生故障，構成安全風險；無線供電技術的運作則更靈活、更可持續，有望縮小電池組體積，甚至讓車輛毋須自備儲能裝置。電池愈小，儲存的化學能愈少，相關的儲能安全風險自然相應降低，這正是無線能源轉換技術對日常生活最直接的價值。

不過，直接能源轉換雖可減低儲能風險，卻會衍生另一層面的安全考量。無線能源網絡目前仍要面對多項挑戰，其中最首要的是能量傳輸本身的安全問題，包括人體長時間暴露於電磁場的潛在影響，以及電磁波對周邊電子設備的幹擾，在公共場所和醫療設施等環境尤其令人關注。研究亦指出，系統的複雜性與性能限制同樣構成應用障礙，在高功率無線充電和無線馬達驅動方面尤為明顯。

劉教授補充，研究揭示了一項關鍵的商業轉化挑戰：現行標準多數只涵蓋特定應用，尤其是電動車無線充電；但在更廣泛的無線能源轉換領域，涉及安全、電磁輻射及互操作性的完整框架仍未完善。有見及此，團隊主張以系統性、整體性的方式設計無線能源系統，而非把各個能源轉換階段分開來各自優化。

研究團隊又把無線能源轉換歸納為四大類別：化學能（充電）、光能（照明）、熱能（加熱）及機械能（馬達驅動）。這四類技術足以涵蓋家居、工業、生物醫學，以至深海及深空探測等極端環境中的大部分應用場景。展望未來，無線能源網絡有望自動辨識不同裝置的具體能量需求，不論是化學能、光能、熱能還是機械能，並據此動態調整傳輸頻率、電磁場分佈及功率水平。

研究亦歸納出四項主要工程挑戰，分別是安全性、可擴展性、系統複雜性及性能表現，並就此提出四大優先發展方向。第一，應建立標準化接口，讓不同裝置能夠協商功率、識別接收端、交換數據、控制系統、處理故障並互相兼容。第二，發展一體化的能量加密與物理層保安技術，確保能量傳輸安全可靠。第三，針對航天應用開發輕巧、密封且耐輻射的耦合器、轉換器及中繼發射器，以連接衞星、太空站、探測車及行星基地。第四，強化電磁能量收集技術，重點包括高靈敏度接收器、超低功耗整流技術，以及結合環境能量收集與專用無線供電的混合架構。