國科會工程處113年度產學合作計畫優良成果

穿戴式PEMF技術：打造新世代健康生活

智慧醫療的浪潮席捲全球，穿戴式健康裝置也蓬勃發展。除了常見的心率手環、睡眠監測器之外，「脈衝電磁場(PEMF)療法」也進入大眾的視野。你是否能想像，衣物竟能讓身體自我修復？這彷彿科幻的情節，科技正在實現中。

什麼是PEMF？為什麼它值得關注？

PEMF的全名為「脈衝電磁場」(Pulsed Electromagnetic Field)，起源自19世紀的電磁學科學家尼古拉· 特斯拉(Nicola Tesla)提出磁場對人體健康有正面的作用。它利用間歇性的低頻電磁波，刺激人體細胞與神經系統，進而達到多種療效，是非侵入性、無痛、安全的物理療法。

研究顯示，PEMF可以促進細胞修復與再生、改善血液與微循環、緩解慢性疼痛與發炎、強化骨骼與關節修復能力、調節自律神經、減輕壓力、增強免疫力與睡眠品質以及改善認知與注意力功能；更重要的是，它幾乎沒有副作用，即使長期使用也相對安全，對於無法耐受藥物治療的族群而言，無疑是一項福音。

根據Stratview Research，2022年的全球PEMF治療設備市場將從3.6952億美元增長到2028年的5.8151億美元，預期年複合增長率為7.8%。全球市場增長主要受益於脈衝電磁場治療設備在治療各種疾病中的廣泛使用。骨折風險增加和運動損傷案例的增多可能會推動脈衝電磁場治療的需求。伴隨著對開發創新產品的重視，也將在未來推動市場增長。

突破傳統的侷限

儘管PEMF的療效已獲廣泛認可，但其傳統設備卻面臨許多實際問題，例如：體積大、重量重，不易攜帶或穿戴，且因為裝置昂貴，致使普及率低。同時，由於缺乏良好的人體貼合性，因而影響療效。另一方面，因其使用方式複雜，不適合高齡者與長期照護使用。

正因如此，國立中央大學電機系李柏磊教授帶領的團隊展開以「開發可穿戴式PEMF刺激裝置」為核心的跨領域研究計畫，試圖突破傳統限制，打造出適合日常應用的PEMF設備。

經過努力，他們成功開發出一款基於柔性印刷電路板(FPCB)技術的輕量化PEMF裝置，具備以下亮點：

1. 柔性多層線圈設計

這款裝置採用創新的螺旋同心線圈，透過多層佈局，不僅提升磁場強度(達10~200 Gauss)，更可均勻分布於皮膚表面，提高療效。整體設備重量僅數十公克，可整合於衣物、腰帶、帽子等穿戴物中。

圖一、計畫團隊所開發的多層薄型線圈，同樣電流可以提供9倍的磁場。

2. 超低耗能與高續航力

使用100 mAh鋰電池即可長時間驅動，每小時僅耗能約0.5瓦，適合長時間連續配戴，甚至可整合睡眠輔助應用。

3. 人體試驗驗證成效

在實際的傾斜床實驗中，研究團隊觀察到PEMF刺激能顯著降低LF/HF比值(4.03→2.62)，意味著副交感神經活性增加，壓力下降、自律神經更加平衡，驗證了設備對神經調控的有效性。

4. 高整合與日常使用性

PEMF裝置可無縫整合進日常穿著中，無需貼片、無痛且無熱感，長期使用也無任何皮膚不適，極具大眾化潛力。

圖二、平面磁場線圈擁有高單位長度磁場圈數(N=Ntotal/d)，因此磁場強度大幅提升，

當線圈厚度d下降，則磁場強度可以大幅提升。

從學術研究到產業技術轉移

張博翔進入國立中央大學電機工程學系攻讀碩士，並由李柏磊教授指導參與這項研究計畫，開發穿戴式脈衝電磁場(PEMF)刺激裝置，應用於自主神經系統的調節。

作為團隊的核心研究成員之一，張博翔負責電磁線圈設計與人體試驗的數據分析。他在實驗室裡調整線圈結構、改進磁場輸出，並測試不同的刺激參數，尋找最有效的自主神經調節方式。他的研究從技術開延伸至心率變異性(HRV)等生理指標的深入分析，以確保裝置的科學有效性。

經過多次的實驗與優化，研究團隊開發出基於柔性印刷電路板(FPCB)的多層磁刺激裝置，輕薄可彎曲，還能有效調節自主神經系統，為智慧醫療應用開展了全新可能。

這項技術在學術界大放異彩，發表於《IEEE Sensors Journal》與《IEEE RWS Symposium》等國際頂尖期刊與會議，也成功完成技術移轉與專利佈局，已取得多國專利，包括：美國發明專利(US11534620B2)、日本發明專利(JP7186347B2)、台灣發明專利(I722779)、台灣發明專利(腦部應用，I755130)及中國專利(CN212141163U)。

圖三、由圖中可以看出軟性電路板設計，可以提升刺激的深度，最多達到20公分。

2024年，中央大學與立暢科技正式簽訂新台幣300萬元的技術轉移合約，並正式進入商業化開發階段。同年並榮獲台灣創新技術博覽會金牌獎，也吸引了葡萄王子公司「葡眾」的注意，投入100萬元合作基金，準備進軍電磁保健商品市場。

此外，美國德州的Avazzia Inc.也表達高度合作意願，預計將裝置導入美國疼痛管理與復健治療體系，讓台灣研發技術走上國際舞台。

圖四、磁刺激發射線圈與衣物進行結合

醫療之外的無限可能

除了傳統醫療與復健用途外，PEMF裝置在許多領域都有潛在應用：

• 睡眠改善：針對失眠者進行夜間PEMF刺激，改善入睡速度與深度
• 情緒調節：透過自律神經平衡，降低焦慮與憂鬱指數
• 運動恢復：運動後使用，有助於肌肉放鬆與修復
• 長照輔具：針對高齡者與行動不便者，提供無痛、安全的日常調理方式

這意味著PEMF有望成為下一代「個人化健康科技」的重要基石。

以人為本、以健康為目標的醫療創新

從2018年一場展覽的技術交流，到2024年走上國際舞台，這項來自中央大學的創新技術，不僅改變了肌肉與神經刺激技術的應用方式，也為台灣的生技與醫療產業帶來突破。未來，這項技術將持續優化，並透過與企業的合作，擴展至智慧醫療、健康監測、復健治療等領域，為全球市場帶來更高效、舒適的穿戴式電磁治療解決方案。

中央大學李柏磊教授研究團隊從學術研究出發，衍生出以人為本、以健康為目標的醫療創新解決方案，打破傳統療法的侷限，也展現當科技真正理解「人體」與「生活」之後，所能帶來的巨大影響力。

未來，隨著技術持續進步與應用拓展，療癒將可望成為日常，而不是當病痛降臨之後才被啟動的應急系統。