【醫療科技】智能咬合牙套 精準控制輪椅手機
▲ 牙齒咬合的模式可提供高精度的控制能力，所需的訓練經驗要求也較少，能覆蓋大部分神經障礙患者和殘疾人士的能力範圍。（NUS）
鍵盤和輕觸式屏幕是控制電子設備的常見工具，但對於雙手不靈活的神經障礙患者或殘疾人士來說，仍是難以在日常生活中操作。有大學研究團隊開發「智能咬合牙套」，能通過牙齒咬合動作，配合光纖壓力傳感器，精準控制電動輪椅、電腦和智能手機。
現時主要的醫療輔助技術，例如語音識別（Voice Recognition）、眼球追蹤（Eye Tracking）和人機交互（Brain-computer Interfaces）等，都能幫助神經障礙患者操作電子設備，協助他們過更獨立和自主的生活。然而，這些技術容易受環境干擾、控制精準度、成本和維護等因素限制，結果阻礙了普及化應用。
以語音識別為例，它需要安裝一個大型的操作儲存器，且只能在低噪音環境中操作。眼球追蹤則需要在用戶面前安裝一個鏡頭，但頻繁的眼球運動也容易使人疲勞。至於人機交互系統需要將有綫儀器連結人腦，同樣存在入侵性風險。
磷光接觸墊 組成光纖傳感器
為解決以上各種缺點，新加坡國立大學（NUS）與清華大學合作，共同發明了一款配備光纖壓力傳感器的「智能咬合牙套」，能通過不同的牙齒和口部咬合模式，準確而快速地轉化控制電子設備的指令。
負責該項目的NUS化學系劉曉剛教授表示，咬合力（Bite Force）經常被用作評估咀嚼功能的參數，但其潛力卻一直沒被開發。他認為牙齒咬合的模式可提供高精度的控制能力，所需的訓練經驗要求也較少，能覆蓋大部分神經障礙患者和殘疾人士的能力範圍。
智能咬合牙套主要靠分布式光纖（mp-DOF）傳感器運作，這些傳感器是由含有不同顏色螢光粉的磷光接觸墊（Contact Pads）組成，並放置在一個柔性護齒牙套內。
用戶咬合力度 轉化操作指令
用戶將智能咬合牙套放進口腔後，可通過不同程度的咬合力度，使接觸墊變形並發出不同顏色和強度的光，這些光再由機器學習算法進行測量和數據化處理。然後，收集的數據會轉化成操作指令，遙距控制各種電子設備，例如電腦、智能手機和電動輪椅等。
劉教授表示，複雜的咬合模式可轉化為特定數據輸入，其準確率高達98%。此外，由於接觸墊的發光原理是在毋須外部光源的情況下進行，因此有別與傳統的電子壓力傳感器，絕不容易受到電磁干擾影響。
他又提到：「該控制器重量只有約7克，與現有的醫療輔助技術相比，明顯更輕便及易用。」除了用於操作電動輪椅外，智能咬合牙套也適用於多功能機械傳感應用技術，例如柔性電子纖維、電子皮膚和牙科診斷等。
現時每個智能咬合牙套的生產成本為100新加坡元（約592港元），劉教授預計，當大規模生產時，成本將可大幅降低。雖然目前的原型只為排列整齊的牙齒設計，但未來可為有不同牙齒形態、或戴假牙的用戶，開發一種不規則排列的款式，迎合更廣泛的用家需求。
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記者：陳卓賢
