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教 育 部 產 業 先 進 設 備 人 才 培 育 計 畫 100 年 度 全 國 學 生 專 題 實 作 競 賽 參 賽 報 告 書 題 目 : 具 照 明 醫 療 美 容 與 病 患 資 料 庫 建 置 能 力 之 多 功 能 LED 燈 具 領 域 : 醫 療 設 備 領 域 參 賽 編 號 :( 主 辦 單 位 填 寫 ) 學 校 系 所 : 國 立 高 雄 應 用 科 技 大 學 / 電 機 系 正 修 科 技 大 學 / 生 技 彩 妝 學 位 學 程 指 導 老 師 : 陳 文 平 蔡 文 玲 參 賽 成 員 : 李 建 德 ( 隊 長 ) 武 文 傑 鄭 紹 朋 蕭 心 嵐 中 華 民 國 100 年 10 月 05 日

簡 介 台 灣 是 世 界 高 亮 度 LED 的 主 要 供 應 地 區 台 灣 LED 照 明 產 業 工 研 院 以 及 各 大 學 無 不 積 極 努 力 地 找 出 一 條 策 略 途 徑, 舒 解 國 外 智 財 權 的 束 縛, 建 立 自 己 的 核 心 智 權 目 前,LED 已 經 廣 泛 的 應 用 在 玩 具 電 子 設 備 交 通 號 誌 燈 汽 車 照 明 燈 以 及 大 型 戶 外 看 板 等 設 備 LED 照 明 在 市 區 的 使 用 越 來 越 普 遍 LED 照 明 可 劃 分 為 一 般 通 用 照 明 與 特 殊 照 明 兩 大 類 有 鑑 於 台 灣 LED 產 業 蓬 勃 發 展, 近 期 在 醫 療 與 美 容 照 明 的 應 用 備 受 矚 目 包 含 對 醫 療 照 明 如 LED 外 科 手 術 燈 LED 牙 科 燈 偵 測 癌 細 胞 光 源 模 組 系 統 應 用 及 相 關 市 場 產 業 的 貢 獻 目 前 LED 技 術 應 用 在 醫 學 美 容 方 面 已 有 很 多 例 子, 其 目 的 作 為 一 種 替 代 雷 射 及 脈 衝 光 治 療 設 備, 減 少 皺 紋 及 青 春 痘 光 電 業 者 發 現, 利 用 LED 不 同 波 長, 運 用 在 醫 療 美 容 上, 可 產 生 不 同 效 果, 例 如 藍 色 光 源 可 用 於 安 定 情 緒 集 中 注 意 力 ; 黃 色 光 源 可 用 於 抗 老 化 抗 斑 美 白 去 除 斑 點 紋 路 改 善 等 ; 而 紅 色 光 源 則 可 用 於 膠 原 蛋 白 的 增 生, 改 善 小 紋 路 毛 孔 手 術 後 腫 脹 等 功 能 因 此, 本 研 究 團 隊 整 合 了 二 校 在 LED 燈 具 開 發 驅 動 電 路 設 計 資 料 庫 建 置 與 醫 療 美 容 等 專 業 知 識, 研 發 具 商 品 化 能 力 之 智 慧 型 LED 照 明 與 醫 療 美 容 用 之 燈 具, 它 同 時 具 備 LED 照 明 與 特 殊 光 波 照 射 之 醫 療 美 容 功 能 此 外, 本 作 品 亦 加 入 病 患 資 料 庫 功 能, 它 能 記 載 病 患 就 診 紀 錄 ( 如 照 射 前 後 之 患 部 照 片 就 診 日 期 與 拍 照 時 間 ), 以 協 助 醫 師 或 美 容 師 對 病 患 的 診 治, 使 青 春 期 擾 人 的 青 春 痘 得 以 有 效 被 治 癒 或 控 制

Abstract Taiwan has been known as the major LED supplier of the world. In order to compete with other countries in LED markets, Taiwan is approaching to establish valuable intelligent properties and LED related products for owning LED core technologies. Light has long been known to have health and anti aging benefits LED skin treatment harnesses the power of red light to reduce or even eliminate some of the worst aspects of skin aging. It is quickly becoming recognized as one of the safest, fastest, and most affordable ways to achieve younger, more radiant looking skin. It s non-invasive, safe for all skin types, builds collagen and elastin, and uses no lasers, injections, chemicals or surgery. Anti aging LED facial treatment emerged from ground breaking research using LED to treat the side effects of cancer and other serious illnesses. Researchers noticed that LED light therapy regenerated skin tissue, boosted collagen production and improved the appearance of the skin. LED equipment was then developed for use by dermatologists to treat a range of skin disorders like acne and rosacea and as a pain free alternative to facial surgery for skin rejuvenation. Red LED Light Emitting Diodes produce the same light frequencies as lasers but without the intense heat and tissue damage. LEDs produce a diffuse and even light that penetrates more deeply than laser light and is easily applied over the whole area of treatment.red LED skin treatment is the one to go for if you want to improve your rosacea, remove skin blemishes and sun damage and get younger skin. Blue light has an anti inflammatory effect and can kill bacteria making it an ideal and highly successful treatment for severe cases of acne. Blue light boxes are also the most effective form of light therapy for treating the winter blues seasonal affective disorder or SAD. Our research team develops a new light therapy device. The involved techniques include LED lighting design, light mechanical design, the drive circuit design, database building and medical and cosmetic expertise. In addition to the function of selecting the wavelength of light, our work also owns patient database capabilities, it can record patient treatment records, such as exposure to the affected area before and after photos, patient time, date and photo to assist doctors or patients of the diagnosis and treatment of the beautician, so disturbing adolescence acne can be effectively be cured or controlled.

教 育 部 產 業 先 進 設 備 人 才 培 育 計 畫 100 年 度 全 國 學 生 專 題 實 作 競 賽 參 賽 照 片 1. 團 隊 隊 員 照 片 2. 參 賽 作 品 照 片 ( 按 以 上 順 序 各 一 張,jpg 檔 約 150KB)

目 錄 一. 摘 要...01 二. 前 言 與 文 獻 回 顧 01 三. 設 計 原 理 分 析 04 四. 參 賽 團 隊 分 工 合 作 方 式 08 五. 成 果 及 預 期 結 果 08 六. 結 論 09 七. 參 考 文 獻 10

一 摘 要 隨 著 各 國 節 能 減 碳 的 政 策 下, 綠 能 產 業 逐 漸 發 達, 其 中 發 電 成 本 不 受 原 物 料 波 動 限 制 的 太 陽 能, 以 及 高 度 節 能 省 電 的 LED, 最 受 市 場 矚 目, 而 LED 產 業 在 綠 能 產 業 大 放 光 芒, 除 了 應 用 在 一 般 照 明 外, 在 其 它 方 面 如 電 子 設 備 交 通 號 誌 燈 汽 車 照 明 燈 以 及 大 型 戶 外 看 板 等, 也 廣 為 使 用 LED 隨 著 LED 產 業 的 蓬 勃 發 展, 它 在 一 般 照 明 上 有 輝 煌 成 績 外, 在 特 殊 照 明 上 也 逐 漸 展 露 頭 角, 根 據 LED 光 源 的 波 長 特 性, 可 設 計 出 對 不 同 需 求 之 產 品, 如 植 物 工 廠 農 漁 業 養 殖 畜 牧 業 醫 療 美 容 業 等 [1] 舉 例 來 說 植 物 的 生 長 環 境 不 同, 故 可 利 用 調 整 LED 光 源, 以 達 到 最 適 合 某 些 植 物 的 環 境, 藉 此 增 加 植 物 生 長 速 度 隨 著 現 代 人 越 來 越 注 重 保 養 及 外 表,LED 應 用 於 醫 療 美 容 照 明 上, 逐 漸 發 光 發 熱, 一 般 LED 應 用 於 醫 療 照 明 有 LED 外 科 手 術 燈 LED 牙 科 燈 偵 測 癌 細 胞 光 源 模 組 系 統 等, 而 LED 技 術 應 用 在 醫 學 美 容 方 面 已 有 很 多 例 子, 將 傳 統 的 雷 射 及 脈 衝 光 以 LED 取 代, 進 行 美 白 除 皺 等 功 效, 利 用 LED 不 同 的 波 長 來 產 生 不 同 的 效 果, 例 如 藍 色 光 源 可 用 於 安 定 情 緒 集 中 注 意 力 ; 黃 色 光 源 可 用 於 抗 老 化 抗 斑 美 白 去 除 斑 點 紋 路 改 善 等 ; 而 紅 色 光 源 則 可 用 於 膠 原 蛋 白 的 增 生, 改 善 小 紋 路 毛 孔 手 術 後 腫 脹 等 功 能 因 此, 本 研 究 團 隊 因 業 界 需 求, 結 合 不 同 的 學 校, 以 燈 具 模 具 開 發 IC 驅 動 電 路 設 計 病 患 資 料 庫 建 置 以 及 醫 療 美 容 等 專 業 知 識, 開 發 出 具 有 商 業 價 值 的 具 照 明 醫 療 美 容 與 病 患 資 料 庫 建 置 能 力 之 多 功 能 LED 燈 具, 此 燈 具 具 備 了 一 般 白 光 的 照 明, 可 用 來 當 一 般 檯 燈 使 用, 除 了 白 光 LED 可 當 照 明 使 用 外, 其 另 具 備 藍 光 與 紅 光 之 特 殊 照 明, 用 來 進 行 醫 療 美 白 等 功 用, 除 上 述 功 能 外, 為 了 方 便 記 載 病 患 之 就 診 資 料 ( 如 照 射 前 後 之 患 部 照 片 就 診 日 期 與 拍 照 時 間 ), 亦 加 入 病 患 治 療 資 料 庫 建 置 系 統 與 LED 特 殊 光 波 照 射 療 程 規 劃 設 計 等 功 能, 期 望 能 夠 有 效 地 管 理 病 患 資 料 以 及 藉 由 資 料 庫 系 統 能 夠 為 病 患 規 劃 出 最 適 合 的 療 程, 令 接 受 療 程 的 病 患, 都 能 夠 有 效 地 獲 得 理 想 的 結 果 二 前 言 與 文 獻 回 顧 台 灣 照 明 產 業, 由 1945 年 開 始 發 展 的, 初 期 國 內 廠 商 與 日 本 大 廠 合 作 建 立 技 術, 並 開 始 了 新 紀 元, 在 1950 年 代 後 期, 更 是 有 許 多 中 小 企 業 投 入 照 明 產 業, 在 1960 年 初 期, 由 於 國 內 的 需 求 甚 微, 故 從 這 個 時 期 便 開 始 以 外 銷 為 主, 而 主 要 輸 出 國 為 美 國, 同 一 個 時 期, 燈 飾 業 正 慢 慢 的 發 展, 其 主 要 銷 售 對 象 為 國 內 市 場, 由 於 藝 術 燈 具 樣 式 繁 複, 通 常 由 協 力 廠 生 產 大 部 份 的 元 件, 而 其 下 游 廠 負 責 組 裝 與 配 置, 初 期 生 產 規 模 不 大, 對 於 中 小 企 業 來 說, 此 產 業 具 有 發 展 的 空 間 由 於 台 灣 當 時 擁 有 充 沛 低 廉 之 勞 力, 在 加 上 該 產 業 不 需 要 高 成 本 之 生 產 設 備 大 量 投 資 及 高 水 準 之 生 產 技 術, 故 燈 飾 零 配 件 協 力 工 廠 如 雨 後 春 筍 般, 紛 紛 探 出 頭 來, 進 入 1970 年 代, 許 多 燈 飾 零 配 件 協 力 廠 商, 也 開 始 紛 紛 轉 型, 成 為 自 主 1

的 燈 飾 廠 商, 更 在 1972 年 達 到 此 產 業 的 榮 景 高 峰, 也 為 台 灣 創 下 的 聖 誕 燈 王 國 的 美 譽, 雖 然 台 灣 的 裝 飾 燈 串 燈 泡 業 與 燈 飾 業 初 期 是 以 內 銷 為 主, 後 來 也 是 以 出 口 為 主 的 台 灣 照 明 產 業 主 力 業 種, 但 其 照 明 產 業 整 體 產 值 自 1988 年 創 下 新 台 幣 二 百 三 十 九 億 元 的 記 錄 後, 其 產 值 就 逐 年 下 降, 除 了 日 光 燈 管 從 1990 年 起, 以 年 平 均 6.6% 持 續 成 長 外, 其 他 產 品 則 大 多 呈 現 年 年 遞 減 尤 其 是 聖 誕 燈 串 的 衰 退 情 形 最 為 嚴 重, 其 原 因 在 於 1990 年 之 後 的 新 台 幣 升 值 與 工 資 上 漲 等 因 素, 促 使 附 加 價 值 低, 此 產 業 頓 失 出 口 競 爭 力, 紛 紛 關 廠 歇 業 或 外 移 至 泰 國 與 大 陸 目 前 隨 著 環 保 意 識 上 漲, 各 國 紛 紛 提 出 節 能 減 碳 之 國 家 政 策, 許 多 綠 能 產 業 也 藉 機 一 躍 舞 台, 成 為 發 光 發 熱 的 產 業, 其 中 LED 光 電 產 業 便 是 其 中 之 一, 由 於 LED 具 有 體 積 小 壽 命 長 耗 電 量 小 等 特 性, 國 外 的 政 府 包 含 澳 洲 歐 盟 及 美 國 加 州 等, 均 陸 續 淘 汰 耗 能 的 白 熾 燈 泡 以 LED 作 為 取 代, 並 且 投 入 不 少 資 源, 進 行 各 項 LED 照 明 的 應 用 產 品 開 發, 其 中 LED 路 燈 更 是 拿 來 當 作 示 範 推 廣, 以 美 國 為 例, 預 計 在 5 年 內 將 美 國 洛 杉 磯 現 有 的 14 萬 盞 路 燈 改 換 成 LED, 屆 時 電 力 消 耗 最 低 將 節 省 40%, 每 年 減 少 CO2 排 放 量 約 40,500 噸 而 國 內 部 分,2008 年 政 府 加 強 地 方 建 設 擴 大 內 需 方 案, 包 含 台 中 市 基 隆 市 嘉 義 等, 共 計 申 請 裝 設 LED 路 燈 約 1 萬 盞,2009 年 度 經 濟 部 撥 款 1.3 億 元, 進 行 LED 道 路 照 明 節 能 示 範, 共 補 助 47 個 示 範 案, 換 裝 5,350 盞 LED 路 燈, 以 取 代 原 有 之 水 銀 燈 而 未 來 仍 會 繼 續 推 動 LED 道 路 照 明 產 品 的 專 案, 這 對 國 內 的 LED 照 明 產 業 來 說 是 一 大 助 力, 雖 然 LED 目 前 購 置 成 本 約 為 水 銀 路 燈 的 5 至 8 倍, 約 為 鈉 燈 的 4 至 5 倍, 但 是 LED 路 燈 的 壽 命 長 故 障 率 較 低 的 特 點, 卻 可 以 省 下 不 少 的 維 修 費 用, 雖 然 LED 燈 具 與 傳 統 燈 具 之 價 格 有 一 段 差 距, 但 隨 著 LED 的 技 術 提 升, 其 價 格 將 可 望 漸 漸 拉 近, 降 低 回 收 年 限, 目 前 大 部 分 的 業 者 已 經 慢 慢 克 服 包 括 光 機 電 熱 等 系 統 設 計 技 術 的 問 題, 燈 具 產 品 的 品 質 已 持 續 提 升 而 目 前 我 國 的 照 明 市 場, 因 為 LED 節 能 長 壽 命 與 彈 性 設 計 的 優 勢, 推 動 了 照 明 市 場 產 品 的 創 新 若 能 利 用 LED 之 特 性, 依 不 同 的 需 求 設 計 出 有 別 一 般 照 明 的 燈 具, 除 了 可 以 開 闢 新 的 市 場, 更 能 為 LED 產 業 創 造 出 新 的 價 值 LED 除 了 在 照 明 上 有 了 不 錯 的 應 用, 也 逐 漸 被 應 用 在 其 他 功 效 上, 近 年 來 隨 著 醫 學 美 容 的 盛 行,LED 也 跨 足 到 此 領 域 上, 在 醫 療 照 明 上, 如 手 術 燈 牙 科 診 療 燈 等, 都 已 陸 續 得 被 產 業 化 了 在 醫 學 美 容 方 面, 在 2000 年 美 國 太 空 總 署 曾 發 表 新 聞, 表 示 由 LED 產 生 的 動 力 光 具 有 治 療 傷 口 的 療 效, 同 年, 美 國 威 斯 康 辛 大 學 的 動 力 光 研 究 報 告 也 指 出, 動 力 光 利 用 特 殊 窄 頻 的 波 長 刺 激 細 胞, 可 使 細 胞 生 長 速 度 加 快 五 倍, 確 實 具 有 修 復 和 治 療 的 功 用 LED 除 了 具 有 醫 療 保 健 功 能 外, 在 美 容 的 光 療 法 上 也 占 有 一 席 之 地, 以 往 的 光 療 法 是 利 用 雷 射 光 以 及 脈 衝 光 來 進 行 美 白 的 動 作, 由 於 LED 具 有 低 熱 量 高 亮 度 的 特 性, 故 使 用 LED 照 射 皮 膚 後, 也 較 無 刺 激 感 與 副 作 用 當 LED 照 射 皮 膚 時, 藉 由 光 線 對 細 胞 的 刺 2

激, 深 入 肌 膚 真 皮 層, 促 進 血 液 循 環 刺 激 纖 維 母 細 胞 活 動 釋 放 腺 甘 三 磷 酸 (Adenosine Triphosphate, ATP) 增 生 膠 原 蛋 白, 使 細 胞 達 到 自 我 修 復 的 功 能, 改 善 毛 孔 疤 痕 細 紋 鬆 弛 和 痘 痘 等 肌 膚 問 題 LED 擁 有 高 功 率 高 亮 度 光 源 均 勻 照 射 光 線 純 度 高 安 全 穩 定 的 特 性, 目 前 將 LED 技 術 應 用 在 醫 學 美 容 方 面 已 有 許 多 例 子 ( 如 圖 1 至 圖 4 所 示 ), 期 望 將 它 取 代 高 能 量 的 雷 射 光, 改 用 低 能 量 的 可 見 光 刺 激 細 胞 延 長 生 命 週 期, 達 到 改 善 膚 質 的 效 果 一 般 醫 療 美 容 利 用 波 長 70nm~640nm 之 不 同 顏 色 的 可 見 光 來 做 治 療, 而 每 種 光 源 所 治 療 的 方 面 也 不 相 同, 如 紅 色 光 源 是 可 見 光 中 波 長 最 長 也 是 穿 透 力 最 深, 其 功 用 可 以 促 進 血 液 循 環 刺 激 纖 維 母 細 胞 和 膠 原 蛋 白, 也 具 有 抗 老 化 加 速 代 謝 黑 色 素 消 除 暗 沈 的 效 果, 同 時 也 能 使 肌 膚 柔 滑 細 緻 有 彈 性 ; 藍 色 光 源 具 有 消 炎 殺 菌 調 節 細 胞 免 疫 力 舒 緩 淨 化 毛 囊 發 炎 和 出 油 等 功 能, 也 常 被 用 來 抑 制 痤 瘡 桿 菌 和 改 善 毛 孔 粗 大 等 肌 膚 問 題 ; 黃 色 光 源 則 可 以 促 進 細 胞 新 陳 代 謝 加 強 血 液 和 淋 巴 循 環, 加 速 傷 口 癒 合, 而 且 可 以 提 升 細 胞 氧 的 交 換 效 用, 改 善 膚 色, 有 效 吸 收 保 養 品 的 營 養 分 子 ; 而 綠 色 光 源 可 治 療 因 疲 勞 引 起 的 皮 膚 鬆 垮, 黑 頭 粉 刺 及 淡 疤, 並 控 制 黑 色 素, 降 低 色 素 形 成 依 照 目 前 LED 美 容 燈 市 場 所 做 分 析 及 市 場 定 位, 提 出 多 功 及 具 核 心 創 新 門 檻 產 品 需 求 及 具 競 爭 價 格, 其 開 發 技 術 包 含 多 光 源 光 學 系 統 設 計 人 機 互 動 介 面 開 發 脈 衝 寬 度 調 變 (Pulse-width Modulation, PWM) 強 度 調 整 功 能 以 及 搭 配 醫 生 臨 床 功 能 測 試, 以 達 療 效 目 的 圖 1. 深 紫 外 線 LED 殺 菌 消 毒 淨 化 系 统 圖 2. LED 美 容 儀 圖 3. LED 無 影 手 術 燈 圖 4.LED 青 春 痘 治 療 器 3

目 前 醫 療 與 美 容 之 產 值 與 產 業 現 況,2010 年, 環 球 郵 報 指 出, 市 場 預 估 台 灣 醫 學 美 容 市 場 約 有 600 億 元, 其 中 抗 老 除 皺 的 醫 學 美 容 商 品 囊 括 46 億 元, 占 整 體 比 約 8%, 專 家 學 者 預 估 2012 年 將 由 原 本 的 46 億 元, 快 速 成 長 到 168 億 元 從 醫 學 美 容 市 場 的 發 展 潛 力 來 評 估, 皮 膚 美 容 領 域 未 來 將 呈 現 倍 數 式 的 成 長, 是 業 者 必 須 掌 握 的 一 個 發 展 方 向 國 際 醫 療 儀 器 大 廠 Lumenis 與 Candela, 近 年 來 在 新 型 美 容 醫 療 儀 器 的 研 發 及 資 金 投 注 重 點, 除 了 擴 充 產 品 多 樣 化, 更 新 產 品 技 術 之 外, 對 於 西 方 人 較 早 出 現 臉 部 皺 紋, 或 是 體 毛 過 長 等 特 性, 便 會 發 展 除 皺 磨 皮 除 毛 等 特 殊 美 容 醫 療 器 材, 這 些 以 西 方 顧 客 需 求 作 為 切 入 點 的 研 發, 在 技 術 的 應 用 上 對 醫 用 雷 射 較 有 深 度 的 研 究 基 於 文 化 及 生 理 構 造 的 不 同, 亞 洲 人 對 外 在 面 貌 的 要 求, 較 在 意 膚 色 以 及 斑 點 的 出 現, 國 際 大 廠 近 年 來 雖 發 現 東 方 人 這 項 特 色, 也 開 始 投 入 淡 斑 美 白 的 醫 材 研 發, 但 畢 竟 起 步 較 晚, 技 術 發 展 尚 未 成 熟, 國 內 業 者 可 掌 握 這 個 絕 佳 時 機 切 入 美 白 淡 斑 醫 療 儀 器 產 業 台 灣 在 光 學 元 件 領 域 具 備 高 階 的 製 造 技 術, 若 能 與 醫 療 領 域 相 結 合, 將 可 為 國 內 業 者 在 美 容 醫 學 領 域 另 闢 一 個 發 展 空 間, 例 如 光 罩 面 膜 的 發 展 就 是 一 例, LED 之 能 量 比 雷 射 光 低 許 多, 在 治 療 應 用 上 較 不 具 危 險 性, 加 上 國 內 LED 大 廠 的 製 造 技 術 領 先 全 球, 若 能 結 合 醫 學 與 光 電 兩 大 產 業, 便 能 創 造 出 廣 闊 的 藍 海 市 場 三 設 計 原 理 分 析 本 計 畫 的 設 計 共 分 為 LED 燈 具 之 模 具 設 計 脈 衝 寬 度 調 變 (Pulse-width Modulation, PWM) [2-3] 功 能 之 可 調 式 偏 振 光 電 路 設 計 與 病 患 資 料 建 置 以 及 LED 特 殊 光 波 照 射 療 程 規 畫 等 單 元, 其 詳 細 說 明 如 下 : (A) LED 燈 具 之 模 具 設 計 本 研 究 作 品 設 計 開 發 一 種 以 醫 療 美 容 用 之 可 調 式 LED 為 核 心 光 源 的 非 中 心 軸 對 稱 非 球 面 燈 具, 本 計 畫 所 設 計 與 製 造 的 這 種 燈 具 是 由 不 同 曲 率 的 光 學 表 面 所 組 成, 有 別 一 般 之 單 一 曲 率 的 燈 具 ( 如 圖 5 圖 6 與 圖 7), 其 優 點 能 在 投 射 平 面 上 形 成 一 群 或 多 群 更 為 均 勻 或 更 有 效 率 的 照 度 分 佈 研 究 團 隊 透 過 SPACECAM 光 學 模 擬 軟 體 與 繪 圖 軟 體 Solid Work 等, 設 計 出 如 圖 8 所 示 的 研 究 作 品 之 燈 具 各 零 件 部 分 與 完 成 作 品 示 意 圖 燈 具 外 觀 設 計 主 要 圓 形 的 燈 罩 分 成 上 下 蓋 的 部 分, 下 蓋 設 計 有 五 個 美 容 燈 源 及 一 個 白 光 燈 源, 並 配 合 弧 型 的 設 計, 更 能 貼 近 臉 型, 提 升 照 射 效 率 ; 在 上 蓋 方 面, 在 五 個 燈 源 上 方 設 計 有 散 熱 孔, 散 熱 孔 以 可 愛 的 心 型 造 型 設 計, 而 非 普 通 的 矩 形 設 計, 兼 具 美 觀 和 散 熱 功 能 在 美 容 燈 的 中 央 設 計 了 一 盞 白 光 LED 燈 源 而 白 燈 LED 上 方 放 置 了 一 盞 1.78W 的 小 型 風 扇, 經 由 熱 對 流 方 式 冷 卻 內 部 的 燈 源 燈 具 的 支 架, 採 用 了 可 任 意 彎 曲 凹 折 的 蛇 管, 它 可 以 讓 使 用 者 更 直 覺 性 的 移 動 至 想 要 的 位 置, 而 燈 座 設 計 具 有 可 控 按 鍵, 和 顯 示 面 板 以 及 可 以 與 電 腦 做 連 結 4

的 USB 插 槽, 其 內 部 也 設 置 了 控 制 電 路 的 放 置 空 間 圖 5. 拋 物 球 面 燈 具 圖 6. 橢 球 面 燈 具 圖 7. 單 一 曲 率 之 多 曲 面 燈 具 : ( ) : ( ) : 風 散 蓋 ( 一 個 ) : ( ) :LED ( ) 顯 示 螢 幕 按 鍵 表 面 整 面 鍍 金 屬 反 射 膜 LED LED : ( ) 圖 8. 智 慧 型 LED 照 明 與 美 容 用 燈 具 零 件 設 計 (B) PWM 脈 衝 寬 度 調 變 功 能 之 可 調 式 偏 振 光 電 路 設 計 與 病 患 資 料 建 置 本 研 究 作 品 的 另 二 項 重 要 研 究 是 設 計 一 如 圖 9 所 示 具 有 脈 衝 寬 度 調 變 功 能 (Pulse-width Modulation, PWM) 之 可 調 適 偏 振 光 LED 控 制 電 路, 其 Layout 之 實 體 圖 如 圖 10 所 示 其 控 制 電 路 採 用 了 Mircochip 公 司 所 開 發 的 PIC18F4520 晶 片, 來 控 制 各 個 元 件 的 輸 入 輸 出 訊 號, 首 先 必 須 先 規 劃 每 支 接 腳 所 對 應 的 元 件, 並 且 依 序 接 上 晶 片 之 接 腳, 並 依 照 所 需 的 功 能 來 撰 寫 程 式, 再 將 程 式 碼 燒 進 晶 片 來 控 制 輸 出 訊 號 而 本 作 品 之 脈 衝 寬 度 調 變 功 能 是 由 程 式 所 控 制, 程 式 利 用 晶 片 的 Timer 來 規 劃, 其 脈 衝 的 頻 率 為 10Hz, 由 於 進 行 光 療 時, 必 須 定 時 照 射, 程 式 也 利 用 Timer 來 完 成 計 時 關 燈 的 功 能 而 LED 之 驅 動 電 路 主 要 是 利 用 兩 顆 電 晶 體 來 操 控, 當 晶 片 接 腳 之 輸 出 為 低 電 位, 接 腳 所 連 接 的 電 晶 體 無 法 導 通,LED 則 不 會 發 亮, 反 之 則 會 因 為 電 晶 體 導 通 而 發 亮, 利 用 程 式 執 行 的 結 果, 來 達 到 類 似 5

雷 射 脈 衝 光 之 醫 療 或 美 容 效 果 圖 9. 具 PWM 功 能 之 IC 驅 動 電 路 圖 10. PWM 功 能 之 可 調 式 偏 振 光 LED 控 制 電 路 而 為 協 助 美 容 師 或 醫 師 對 病 患 之 整 治 效 果, 本 本 作 品 另 一 項 功 能 就 是 病 患 資 料 庫 建 置 系 統 該 系 統 可 分 成 三 部 分 來 說 明, 分 別 是 客 戶 管 理 系 統 儀 器 功 能 控 制 系 統 和 監 控 記 錄 系 統 首 先 是 客 戶 管 理 系 統, 醫 師 能 利 用 電 腦 去 對 於 病 患 的 資 料 做 建 檔 和 管 理, 依 據 病 患 的 檔 案 資 料, 去 規 劃 對 病 患 更 適 合 更 有 效 的 療 程, 而 客 戶 管 理 系 統 的 流 程 如 圖 11 所 示, 若 先 前 有 建 檔 的 客 戶, 經 過 資 料 核 對 正 確, 就 可 以 進 到 功 能 選 擇 畫 面, 在 功 能 選 擇 畫 面 可 以 修 改 客 戶 個 人 資 料, 操 控 美 容 儀 器 除 了 可 以 由 燈 座 的 控 制 鍵 外, 也 可 利 用 客 戶 管 理 系 統 上 的 儀 器 功 能 控 制 系 統 對 儀 器 進 行 操 控 的 動 作, 如 此 能 方 便 醫 師, 在 電 腦 上 評 估 病 患 的 治 療 狀 況 後, 不 用 離 開 座 位 去 操 作 儀 器, 直 接 在 電 腦 上 下 達 指 令, 可 以 節 省 時 間, 方 便 醫 師 做 治 療, 而 儀 器 功 能 控 制 系 統 流 程 如 圖 12, 依 序 可 以 選 擇 開 啟 照 明 燈 開 啟 紅 色 光 源 開 啟 藍 色 光 源 以 及 選 擇 恆 亮 模 式 或 是 脈 衝 模 式, 當 一 切 設 定 好 之 後, 便 可 啟 動 儀 器, 進 行 LED 動 力 光 療 程 當 病 患 要 進 行 治 療 時, 監 控 記 錄 系 統 會 先 為 病 患 拍 照 記 錄 其 皮 膚 狀 況, 在 治 療 期 間, 還 能 顯 示 美 容 儀 的 使 用 狀 況, 療 程 結 束 後, 也 會 為 病 患 拍 攝 接 受 療 程 後 的 照 片 以 及 記 錄 使 用 日 期, 並 將 先 前 使 用 的 記 錄, 一 併 做 成 報 表 匯 出, 提 供 醫 師 做 為 調 整 療 程 之 參 考, 而 監 控 記 錄 系 統 之 流 程 如 圖 13, 整 體 作 品 包 含 美 容 儀 器 及 電 腦 軟 體 端 之 功 能 如 表 1 6

表 1. 美 容 儀 器 及 電 腦 軟 體 端 功 能 表 會 員 登 入 會 員 登 入 開 始 有 無 資 料 有 無 資 料 啟 動 照 明 照 明 燈 啟 動 密 碼 錯 誤 資 料 核 對 建 立 會 員 資 料 密 碼 錯 誤 資 料 核 對 建 立 會 員 資 料 啟 動 紅 光 紅 光 指 示 燈 O 功 能 選 擇 畫 面 功 能 選 擇 畫 面 進 入 會 員 資 料 管 理 修 改 會 員 基 本 資 料 進 入 會 員 資 料 管 理 修 改 會 員 基 本 資 料 啟 動 藍 光 藍 光 指 示 燈 O 進 入 儀 器 功 能 控 制 系 統 儀 器 功 能 控 制 系 統 進 入 儀 器 功 能 控 制 系 統 儀 器 功 能 控 制 系 統 進 入 監 控 記 錄 系 統 監 控 管 理 系 統 進 入 監 控 記 錄 系 統 監 控 管 理 系 統 選 擇 脈 衝 或 恆 亮 模 式 結 束 系 統 結 束 系 統 啟 動 美 容 LED 療 程 執 行 圖 11. 客 戶 管 理 系 統 流 程 圖 圖 12. 儀 器 功 能 控 制 系 統 圖 13. 監 控 記 錄 流 程 圖 系 統 流 程 圖 (C) LED 特 殊 光 波 照 射 療 程 規 劃 英 國 皮 膚 科 醫 師 利 用 紅 光 結 合 藍 光 治 療 青 春 痘, 研 究 顯 示 光 療 可 以 殺 死 引 起 青 春 痘 發 炎 的 痤 瘡 桿 菌, 目 前 醫 界 已 經 開 始 使 用 藍 光 治 療 青 春 痘 三 軍 總 醫 院 皮 膚 部 主 任 趙 昭 明 醫 師 指 出, 光 照 療 法 運 用 在 青 春 痘 的 輔 助 治 療 上, 可 縮 短 療 程, 減 少 藥 物 劑 量, 是 治 療 痘 痘 的 新 突 破 ; 除 了 痘 痘, 肌 膚 老 化 黑 斑 掉 髮 等 問 題, 也 都 可 以 經 由 光 照 療 法 獲 得 很 好 的 效 果 趙 昭 明 醫 師 指 出, 青 春 痘 的 光 照 療 法 包 括 藍 光 和 紅 光, 是 目 前 各 大 醫 院 皮 膚 科 與 醫 學 美 容 中 心 新 興 使 用 的 治 療 方 式, 它 主 要 是 利 用 波 長 415nm 波 長 藍 光 被 證 實 在 痤 瘡 桿 菌 所 引 起 的 面 皰 消 除 上 具 有 光 動 力 治 療 效 果 [4],660nm 波 長 紅 光 具 抗 組 織 發 炎 及 活 化 受 傷 之 皮 膚 細 胞 特 性 7

[5-6], 針 對 中 度 到 重 度 全 臉 發 炎 腫 脹 的 膿 皰 型 痘 痘 療 效 特 別 顯 著 研 究 報 告 顯 示, 發 炎 性 青 春 痘 的 病 人, 接 受 一 週 2 次 的 藍 光 照 射 治 療, 只 要 8 次 的 治 療, 也 就 是 一 個 月 的 時 間, 就 可 以 達 到 一 般 藥 物 治 療 三 個 月 才 可 以 達 到 的 治 療 效 果, 約 有 7 成 患 者 的 病 灶 消 失,7 成 的 病 人 達 到 滿 意 的 程 度, 換 言 之, 藍 光 照 光 療 法 提 供 傳 統 治 療 3 倍 速 的 療 效 紅 光 臨 床 應 用 於 慢 性 潰 瘍 落 髮 抗 過 敏 抗 發 炎 的 治 療, 所 以, 靠 著 紅 + 藍 光, 可 以 改 善 青 春 痘 症 狀, 有 殺 菌 消 炎 效 果 最 好 是 每 天 都 照 15~20 分, 大 約 2 個 禮 拜 可 以 看 到 初 步 照 光 療 效 關 於 副 作 用 方 面, 由 於 是 利 用 屬 於 可 見 光 光 譜 的 藍 光, 穿 透 的 深 度 相 當 淺, 不 會 傷 害 皮 膚, 又 由 於 一 個 療 程 只 需 要 八 次 的 治 療, 累 積 劑 量 相 當 低, 並 沒 有 紫 外 線 照 光 治 療 所 造 成 的 急 性 或 慢 性 副 作 用 四 參 賽 團 隊 分 工 合 作 方 式 本 作 品 為 跨 校 合 作 計 畫, 國 立 高 雄 應 用 科 技 大 學 電 機 工 程 系 師 生 負 責 LED 燈 具 的 模 具 造 型 設 計 驅 動 電 路 以 及 病 患 資 料 庫 建 置 系 統 ; 正 修 科 技 大 學 生 技 彩 妝 學 位 學 程 師 生 則 是 負 責 規 劃 LED 美 容 儀 的 特 殊 光 波 之 照 射 療 程 與 病 患 療 效 之 研 究 五 成 果 及 預 期 結 果 成 果 利 用 完 成 的 LED 美 容 儀 對 26 名 年 紀 約 20 歲 的 女 性 進 行 立 即 性 與 長 期 性 之 膚 質 測 試 如 圖 14, 每 日 照 射 一 次, 一 次 時 間 約 15 分 鐘, 持 續 五 天 照 射 結 束 後, 以 清 水 沖 洗 臉 部, 靜 待 20 分 鐘, 令 其 自 然 乾 燥, 在 對 膚 質 進 行 測 量, 以 記 錄 證 明 LED 美 容 儀 對 改 善 青 春 痘 等 皮 膚 症 狀 能 有 效 的 改 善 圖 14. 膚 質 測 試 預 期 結 果 經 由 26 名 年 輕 女 性 每 日 照 射 LED 美 容 儀, 的 確 明 顯 改 善 膚 質, 由 立 即 性 膚 質 測 試 數 據 如 表 2 及 圖 15, 證 明 LED 美 容 儀 有 效 提 升 膚 質, 經 由 長 期 照 射 後, 由 圖 16 及 圖 17 發 現 發 炎 色 斑 與 斑 點 的 確 明 顯 改 善 許 多, 再 次 證 明 LED 美 容 儀 對 皮 膚 是 有 幫 助 的 8

表 2. 立 即 性 膚 質 測 試 數 據 圖 15. 膚 質 改 善 程 度 圖 16. 頰 部 發 炎 色 斑 明 顯 改 善 圖 17. 測 試 者 使 用 後 情 形 六 結 論 經 由 圖 16 及 圖 17, 可 得 知 此 產 品 照 射 後 皮 膚 有 立 即 性 改 善 的 趨 勢, 尤 其 對 於 斑 點 炎 症 紅 斑, 有 相 當 明 顯 的 效 果, 而 經 過 1 週 5 次 的 測 量 過 程 後 發 現, 長 期 使 用 光 療 後, 皮 膚 毛 孔 大 小 淡 化 斑 點 及 發 炎 症 狀 皆 有 大 幅 度 的 改 善, 並 以 淡 化 班 點 及 發 炎 症 狀 最 為 顯 著, 其 獲 改 善 程 度 高 達 37.5%, 而 每 位 測 試 者 皆 有 滿 意 的 保 濕 提 升 感, 其 保 濕 獲 改 善 程 度 高 達 15.79%, 經 過 一 週 實 驗 以 及 對 試 驗 者 進 行 問 卷 調 查, 高 達 八 成 五 以 上 的 測 試 者 認 為 此 光 療 對 於 皮 膚 問 題 皆 有 相 當 大 的 改 善 病 患 藉 由 LED 美 容 儀 得 到 好 的 治 療, 醫 師 更 能 藉 由 病 患 資 料 庫 建 置 系 統 對 病 患 做 出 個 人 化 及 更 完 善 的 療 程 規 劃, 以 達 到 更 好 的 醫 療 品 質 9

七 參 考 文 獻 [1] 台 廠 開 創 LED 特 殊 應 用 照 明 新 藍 海, LED 照 明 科 技 研 究 中 心 : http://led.ee.ncku.edu.tw/index.php?option=com_content&view=article&id=159:l ed&catid=46:2009-09-17-08-54-51&itemid=178. [2] Liang-Cheng Chang, Da-Sheng Lee, and Ping-Hei Chen, A novel led driving circuits development for decorative lighting system energy saving, the 4th International Microsystems, Packaging, Assembly and Circuits Technology Conference, pp. 734 737. 2009. [3] Hye-Man Jung; Jong-Hyun Kim; Byoung-Kuk Lee; Dong-Wook oo, A new PWM dimmer using two active switches for AC LED lamp, International Power Electronics Conference, pp.1547-1551, 2010. [4] 摘 自 醫 學 文 獻 :Br J Dermatol., pp.142, 973, 2000. [5] Jun-Rong Chen, Tsung-Shine Ko, Tien-Chang Lu, i-an Chang, Hao-Chung Kuo, en-kuang Kuo, Jui-en Tsai, Li-Wen Laih, and Shing-Chung Wang, Fabrication and Characterization of Temperature Insensitive 660-nm Resonant-Cavity LEDs, Journal of Lightwave Technology, vol. 26, no. 13, pp.1891-1900, 2008. [6] 摘 自 醫 學 文 獻 :Lasers Surg. Med., vol.9, pp.497, 1989. 10