微型化搭低功耗无线传输 生物传感、健康应用更完整
- DIGITIMES企划
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半导体科技持续精进，穿戴式装置也越做越小巧，但早期的功能仅整合加速度感应器，只能传感用户的活动状态，也限制了智能穿戴装置的实用价值。但随着穿戴应用市场成长，相关传感芯片开发业者也着手开发进阶穿戴用传感方案，其中最受注目的区块，正是检康管理、智能医疗息息相关的仿生传感技术方案。
由于许多国家的人口趋向高龄化，导致医疗资源需求随之成长。现有的医疗系统负荷也随之增加，解决需求的方法，或许可以从扩充就医服务方向着手，但增加医疗院所、医疗设备、医护人员数量，可能会有缓不济急的问题。
而穿戴式装置整合仿生传感技术，再搭配低功耗无线传输技术，随时记录分析用户状态，搭配网通科技通报用户健康信息，并实时提供主动医疗服务，反而可以增加用户健康意识，同时提升医疗服务的效能，建构可穿戴的健康管理智能服务系统，这也是2015年穿戴式应用关键成长的重要研发方向。
用户身上的智能仿生传感手环、配件，持续不断记录用户生理状态与医疗数据，传感纪录同时也透过低功耗传输技术，随时回传生理状态异常警讯或是汇整常规生理统计数据，再于后端健康云服务架构下，派发用户检康指示，或是向就近医疗院所发出急病警讯需求，第一时间察知用户急诊需求，有效加速发现生理问题、实时就医，减少医疗系统因延缓就医所导致的服务成本。
先进半导体技术也有助于仿生传感技术深入生活应用，因为在半导体的三大技术创新方向中，除效能表现提升外，功耗、价格两项关键提升项目，直接影响新技术投入市场的可能性。
因为新一代的先进芯片技术，可以将更多、传感数据精密度更高的传感元件，整合在单一芯片中，同时透过降低功耗、体积与价格，不只让终端产品越做越小巧与更便宜外，低功耗的优势让智能终端可以运行的时间拉更长，并提升整体使用体验。
以医疗电子应用需求为例，首套医疗用心电图系统约在1903年开发完成投入医疗环境应用，但当初的设计方案装置体积庞大，且受测患者需将四肢泡在含盐溶剂，才能进行心电图记录，相当的不方便。
而在2015年前后推出的智能手表、智能手环，利用半导体科技就可将心电图传感、记录功能整合在手表、手环尺寸穿戴装置上，传感数据以因应个人健康管理需求。
这类生理信息的穿戴设备传感方案，除了利用内建的快闪存储器记录装置采集的配戴者生理信息外，通常也支持透过低功耗无线传输技术，整合智能手机的健康管理App，再由具备更大显示画面的智能手机、平板电脑，进行健康数据呈现，或是透过云端健康数据库分析，派发个人健康提示信息。
脉搏、血氧、肌肉运作状态 仿生传感方案发展增温
过往要透过临床诊断心律不整病徵并不容易，因为受测患者若未能在心电图测试时，出现不规律心跳状态，医生很难从短期的心电图数据判读推倒病灶问题。
但透过具备心律传感功能的穿戴式装置，长时间配戴就可记录产生个人健康的大数据，让医生可快速检索找出心律不整发生的频次、规模，进而准确判断病症，病患不用多次造访医疗院所，进行心电图测试分析，才能发现健康问题。
病患甚至可以透过健康云服务或是网络视讯问诊，就医者不需出门，就可把健康数据传送到医生手上，进行专业分析判读，确定需要进一步就诊再安排医疗资源处理需求，大幅减省医疗成本支出。
目前穿戴式产品较新的仿生传感技术方向，为解决脉搏、血氧饱和度分析需求，在技术上是从传感模块上发射两种波长光线，透过受测者手指表面，以光电二极管测得人体血氧浓度，再透过不同波长对血氧状态的差异表现，参照判读血液含氧浓度。
光电量测技术不只可用于血氧状态测量，也可应用LED照射皮肤的反射微弱差异进行判读，透过皮肤表面因为脉搏状态产生的些微变化，进行参照分析，推算出相对准确的心跳周期。运用光电科技整合的血氧与脉搏传感，会较旧有需配戴心律传感带、监控器的传感机制更为舒适，也是目前多数进阶型穿戴设备必备的仿生传感技术。
应用晶圆级封装整合 通讯与传感模块体积持续微缩
而在进阶运动健康管理或个人运动训练管理应用中，肌电图(Electromyography；EMG)也是相当重要的技术应用，对穿戴装置所需的肌电图分析纪录应用，可透过人体软组织的电子分布传感进行分析、运算，推导出实际肌电图的运作纪录。
而肌电图的传感机制，可利用微弱的肌肉变化，来进行家电控制或是操作训练，让移动不便、肢体损伤的病患，可以自主完成生活操作，更有尊严地生活。此外，肌电图传感分析也能用在专业运动的自主训练方面，用更进阶的分析参数检视训练锻链成果。
前述的仿生传感应用，在完成用户的健康数据采集后，除汇整纪录于设备的存储器储存外，为了穿戴装置的防水、防尘机构设计需求，同时也为能实时与智能移动设备连接传输信息，通常会搭配低功耗无线机制，随时保持设备与连接装置的通讯，完成如智能移动设备向穿戴设备递送数据、或是穿戴设备传送生理信息到设备上的信息传送行为。
一般穿戴用设备还会整合如ZigBee或低功耗Bluetooth无线传输技术，目前也有芯片商提供晶圆级的仿生传感方案，整合低功耗无线传输模块的解决方案，让穿戴式健康管理应用开发更简便完成。
