医疗穿戴装置不看淡 植入式医材前景尤佳

2016/11/17 - DIGITIMES企划

据内政部统计，截至2016上半年，台湾的老化指数高达95.36，比起10年前的55.17几乎翻倍；伴随高龄化社会成形，对于整体医疗资源的耗用负担，可谓日益沈重，因而驱使穿戴式装置朝向健康照护发展，逐渐跃为健康生活与医疗服务的必需品。

从过往到如今，论及移动医疗与健康照护议题，未曾有一刻像现在如此蓄势待发、刻不容缓，只因为所有的主客观条件，几乎都在此刻趋于成熟。首先就需求面来看，众所皆知，举世多数国家都不约而同进入少子化与高龄化社会，倘若不善加节制使用医疗资源，定将形成重大社会问题，遂使得事前预防胜于事后治疗之照护概念崛起，对于移动医疗科技的倚赖程度，自然水涨船高。

其次从技术面来看，举凡穿戴式装置、大数据、物联网(IoT)、人工智能(AI)等技术渐趋蓬勃兴盛，乃至无线通讯技术大行其道，都在潜移默化之中，迫使医疗相关产业一步步迈向数码化，从而不断为移动医疗与健康照护挹注活水。

具体而言，藉由物联网，能够让医生与病患之间，得以突破时间与空间的藩篱，产生全新的数码化连结，由「数据」来维系彼此连结关系；在此前提下，随着物联网、穿戴式装置等应用触角的拓展，连带致使医疗设备不仅局限在医疗院所内部的大型仪器或操作面板，如今穿戴式装置逐渐成为医疗设备的一环，更已成为专业医护人力资源的延伸。

各方条件水到渠成  助长穿戴式医疗装置商机

除此之外，藉由医、护、病、仪器设备等多方交互作用，日复一日迅速生成大量且多样化的数据，也拜大数据分析、人工智能，甚或机器学习、认知运算等技术不断演进所赐，俾使医学研究领域专家，得以突破过往种种阻碍，因而快速获得更多更深的洞察，也开辟出更宽广的加值服务应用想像空间，使得前端的穿戴式装置不再只是孤军奋战，而与后端中心相辅相成，意即在传递生理监测数据之余，可透过后台的大数据演算法，藉由这些数据细节来探究病患的健康指数，便于医生适时采取正确诊疗措施，恒常确保能为病患提供最完善的服务。

合理推论，尽管现在不管从哪个角度来看，已经问市的穿戴式医疗或健康管理装置，似乎都还有很大的进步与成熟空间，但不久之后，人们必然可以看到相关技术的快速成长茁壮，举凡智能眼镜、智能手表、智能跑鞋、智能手环、智能腰带、智能钮扣、智能头盔等更趋实用的装置，定将持续应运而生，汇聚成为庞大商机。

调查机构ABI Research提供的数据显示，2015年移动医疗保健装置总出货量为1.19亿台，预期尔后每年都可望以至少38%幅度递增，时至2019年，即有机会冲高至4.27亿台水准，其中主要功能环绕在心律、体脂、血压等生理数值量测的穿戴式装置部分，其出货量有望在2018年时突破1.1亿台大关。

截至目前，剖析穿戴式装置的采购意向，以体适能手环占绝对大宗，按尼尔森(Nielsen)调查数据，美国曾购买穿戴式设备的消费者，超过6成都选择手环，紧追在后则是智能手表，有将近四成五消费者曾采购此类产品。

发展植入式装置  有诸多挑战待克服

然而展望未来，多数业者一致认为穿戴式装置的发展格局，肯定不会拘泥在现在触目可及的手表、手环或眼镜等型态，现在常见的类型，主要都不脱人体外围应用，但后续装置设计的走向，已逐渐转口人体内部应用，也就是植入式可穿戴装置，届时不论发展潜力与市场需求，都会比当前大上许多，对于许多病患的生活改善幅度也更加辽阔，不仅有助于延长生命，亦可促进生活品质的提升，乃至协助回复病患原本失去的身体机能，相当值得期待。

不可讳言，针对植入式可穿戴装置，对人体而言毕竟是异源物体，故亟需克服几个重大问题，其间尤以外型、尺寸、重量、可靠性与寿命等环节最为重要。

以用来检测心跳的植入式心脏监测器为例，该装置系植入于病患的胸腔皮肤下方，持续记录每一次的心律，然后藉由无线通讯将其所汇集的信息传送到线上医疗中心，由医疗中心监测病患的心脏的活动状形，借此评估该病患是否出现事前难以预料的心血管异状，如果有，便需要另外植入心脏起搏器。

尔后医疗界发现，倘若此类型装置尺寸过大、或电池续航力不彰，都将徒增外科手术的困难性，于是促使装置制造商产出明确定义，新一代心脏监测器的尺寸必须较前一代产品缩小10倍，至于电池寿命，则必须延长到3年之久。

为克服务尺寸缩小、电池寿命延长等重大挑战，制造产业因而苦思突破之道，比较受到瞩目的发展成果，乃是利用矽晶整合式被动元件(Integrated Passive Devices；IPD)，用以取代一些中大型的分离式元件，特别是针对电容部分，巧妙运用创新的3D结构，不仅营造高可靠性，并确保电容内部的最小漏电流，从而产出电容值足以达到几个μF水准的微型矽晶电容。

意即是藉由微小的尺寸封装，便可实现很大的电容值，让厚度得以降低至100μm之薄，接着透过高隔离设计，针对与阵列耦合的二极管善加控制，确保一个节点到另一节点的漏电流绝不超过10nA，使得最终系统的总电容高于7μF，成功搭建起「体积缩小10倍」的最后一里路。

更有甚者，一般预期在今后的10年内，电池技术还会再精进，也就是植入式装置可望透过其内部的零组件，或者是病患身体的运动而产生电能，顺势对植入式电池进行充电，进而大幅延长装置设备的使用寿命。

提早实施风险控管  避免出现任何不测

此外同样值得留意的重要一环，则是生物兼容性。因此作为医用植入式穿戴装置的设计者，必须审慎考量医疗器材材料的化学特性，以及与人体接触的性质、程度、频率与时间，为确保生物兼容性而严加把关；甚至按理说不会接触到人体的电路基板、电池或天线等等所有零组件，纵使已经被紧密包覆在外壳之内，亦有必要比照植入等级而从严设计，严格杜绝风险发生。

只不过，即使智能穿戴装置，对于医疗健康照护应用确实大有可为，从而致使众家厂商趋之若鹜，但制造商所需克服的难题，可不仅落在电池待机时间、材料、无线通讯、传感器等几个重要项目而已，比起这些事情，包括设备安全、数据防护，无疑是更值得留意的议题。

专家认为，穿戴式装置的制造商，不宜等到产品原型完成之后，才来寻求第三方公正单位依各国法规进行符合性测试与认证，而必须在产品设计初期，便预先启动风险管控机制，不妨考量提前接受认证单位的辅导与协助，针对如何遵循各国所规范的电磁兼容性(EMC)、射频(RF)、特定吸收比率(SAR)，采取更为严谨的做法。

此外更需要对于数据安全防护一事严阵以待，不厌其烦地针对软件、硬件与韧体执行反覆测试，务求不断发现漏洞、旋即加以修复，借此垫高黑客或内贼可缝插针的困难性。


图说：为简化外科手术之复杂性，医界严格要求诸如心律调节器等植入式医疗器材，尺寸必须大幅缩减，电池寿命亦应延长为3年。(来源：Duke University Health System)