健康照护商机大爆发 带动生物传感技术跃进

工研院新研发的3D智能视觉传感技术，则拥有快速识别场域内环境样貌的能力，可让机械手臂在短短几分钟内熟悉环境，迅速完成产在线的定位架设。工研院

商机上看上万亿美元的物联网，最大特色在于设备之间能够自动沟通、交换数据，不仅可以省下人工处理的困扰，也能够避免数据经过二次加工而失真，反而失去利用价值。物联网运作的基本架构，是由感知层、网络层与应用层所组成，利用实时透过传感设备获取各种数据与信息，再透过网络层将数据送到云端平台之中，云端主机则依照系统缺省功能提供相关应用服务。

而全球可联网装置能够快速增加主因，不仅仅受惠于半导体技术大幅进步，让数据速度大幅提昇，更发展出整合电子及机械功能制作而成的微电子机械系统(Micro Electro Mechanical System；MEMS)，让联网装置既拥有电子信号的处理能力，并且有机械结构的运动能力，搭配光学、化学、生物、磁学等传感元件，便能提供过去大型设备才拥有的侦测功能，让生活能够朝智能城市、智能家庭、智能工厂、智能交通等目标迈进。

Bosch Sensortec亚太区总裁百里博指出，MEMS传感元件发展大概可以分成三个阶段，最初是从1990年代开始应用在汽车产业之中，如利用加速度器、压力传感器、流量控制器等元件，以确保行车安全与提升燃油效率。而在半导体技术进步，昂贵MEMS元件价格逐渐下滑后，则大量应用于消费性电子产品中，如数码镜头中防震系统，手表中的GPS模块，体感游戏中的加速度器、角速度、水平仪等，而应用面向更广泛的物联网时代，将会是推动传感元件第三次革命。

动作传感元件成熟  环境传感器应用大增

从1990年开始被大量应用的加速器、磁力计传感器、陀螺仪等等，发展至今已有20年以上的历史，均是技术非常成熟的传感元件。不过随着联网装置朝求体积小、低功耗，近来则朝向6轴、9轴传感器方向发展，以便能提供消费性电子产品、联网装置更精准的传感能力。目前市面上，更有厂商推出专为光学影像稳定系统设计的超小型第三代重力传感器，面积仅有5mm×5mm、厚度小于0.75mm，有助于提昇智能手机在动态环境下的拍摄效果。

相较于动作传感器，可以侦测、空气温湿度、有毒气体、光线变化的环境传感元件，则是制造业发展智能工厂不可或缺的重要推手。如Bosch环境传感模块BME680，便整合侦测挥发性气体、湿度、压力与温度等功能，让设计人员可轻松整合至生产机台之中，可保护生产过程中的安全。如近来台湾、日本连续发生的大地震，尽管导致有不少半导体厂房因为摇晃过于剧烈，以致于发生生产设备自动停机的状况，但均没有衍生出化学物质外泄的状况，可归功于环境侦测器的普及。

在湿度传感工具部分，过去传统是以量测乾燥空气中的含水蒸气质量为主，但并不适合天气较为潮湿的台湾环境，很容易有数值失真的状况。现今多数工厂建造过程中，都改用采电阻、电容式技术的相对湿度计，比较贴近实际厂房的工作环境。此外，市面上亦有结合侦测有毒气体与湿度的电化学传感器，让厂房管理人员可透过单一界面，可实时掌握整体厂房的环境变化，进而做出最适当的处置。

掌握生理变化状况  仰赖生物传感元件

近来出货量暴增的穿戴式装置，在内建侦测动作状态的物理传感元件外，也因整合能侦测配戴者体温、血压、血氧、心电、血糖等生理数值，才会被许多政府组织视为可有效管理民众健康状态，解决医疗费用不断增加的最佳方案。有别于传统物理或化学检测方式，生物传感是利用生物活性物质具专一性、高灵敏度等特性，让原本要经过复杂检验化验程序，能够在最短时完成，让检验成本得以大幅下滑，预估到2019年的全球产值将达155亿美元。

表面上看起来平凡的生物传感元件，其实是结合半导体、微流体、纳米科技等技术而成，让生物传感器具有极小化、快速反应等特性，针对核酸、胺基酸、抗体等特定小子，将生物化学信号被转化为电信号并加以放大，已方便医疗人员获消费者判读。如糖尿病患者必备的为血糖计，即是目前普及率最高的生物传感器，让患者无论身在何处均能随时掌握自身血糖变化，对降低整体医疗费用有极大帮助。

工研院产业经济与趋势研究中心主任苏孟宗表示，现今穿戴式装置内建的生物传感功能，多半采用直接传感模式，即是直接对量测目标进行量测，因技术多来自原有医学器材技术，有量测精准度较高的优势，但已有体积大、成本高、侵入式、量测过程繁复等缺点。因此，现已有研发团队发展间接传感模式的趋势，即是以较为简易且常见的传感器，量测生理替代物之数值，再透过演算法推断目标物数值，不仅可大幅降低装置成本，也让穿戴式装置更容易普及，但该技术需要跨领域专业知识与长时间的演算法研发期，整体研发成本并不低，真正问世时间也很难预料。

打造智能工厂  3D传感技术扮要角

被视为可带动制造业转型的智能工厂，也是亟需借重传感元件的产业之一，除能够让数据自动交换之外，管理员亦能实时掌握设备运作状态，避免发生产线停机而不自知的状况。而工研院新研发的3D智能视觉传感技术，则拥有快速识别场域内环境样貌的能力，可让机械手臂在短短几分钟内熟悉环境，迅速完成产在线的定位架设，解决传统机械手臂装设动辄需要调校数小时的问题。此外，该项技术还能让机械手臂更灵活聪明地进行更高端的深度拼接、组装、选取工作，达到优化生产效率及流程的目标。

工研院指出，3D智能视觉传感技术能判别物件的颜色、形状、质地和空间深度位置，并做到实时扫描立体场景以及识别物件姿态，其自动化3D空间校正的功能，可快速计算出深度摄影机与手臂的距离落差，进而调校距离落差，让机械手臂手、眼更协调，以便能够符合实际生产需求。

工研院智能微系统科技中心主任朱俊勳表示，传统机械手臂只能夹取排列整齐的零件，若是不规则形状的东西，无法顺利完成，只能改由人工辅助的方式进行。而透过3D视觉智能识别自动取放整列系统的协助，机械手臂就能自动针对零件区做立体扫描，并判断该使用何种角度才能正确夹起零件，大幅降低传统机械手臂所需要的辅助人力。

VR技术成熟  普及关键在应用

2015年起在CES、MWC展览中，大放异彩的虚拟实境(Virtual Reality；VR)头盔技术，主要可以接收来自智能手机、游戏主机或者电脑提供的影像，而让画面呈现在头盔里的屏幕之中。该头盔中镜片距离不仅能够依照消费者瞳距调整，且能够涵盖100°~110°之间的视角，而成像技术则是透过对焦和二次成像修正技术，利用眼睛的视觉暂流特性，让2D图像转换成看似立体的3D影像。

简单来说，VR设备显示技术与多年前相当成熟的3D眼镜技术类似，每秒钟至少要能够呈现60张影像，才能避免相用户发生眩晕和恶心的状况，如Sony PSVR套件便可以呈现每秒120张的画面。而VR设备应用能否大幅成长的关键，除取决于设备价格之外，业者的开发套件是否充足、研发人员的应用创意等，亦是非常重要的关键。