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導入巨量資料分析 穿戴式醫療電子長智慧

上網時間: 2015年12月07日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:穿戴式醫療裝置  物聯網  巨量資料  運動手環  智慧手錶 

技術/非技術挑戰仍多

雖然穿戴式醫療電子備受矚目,但消費性定位的裝置畢竟少了嚴格的認證,如何提升準確性之外,還需要兼顧功耗的問題。此外,穿戴式醫療電子裝置不能只是單純的收集使用者的生理數據,若能夠利用物聯網巨量資料分析的特性,將可擴大穿戴式醫療電子應用範疇,甚至還能異業結盟,創造更多商機。

在技術挑戰方面,王勝指出,目前在可穿戴設備中採集的生理訊號資料的準確性和一般醫療機構採集的資料仍有一定的差距,主要原因包括感測器佩戴和採集位置、測量狀況不同,以及要滿足可穿戴設備對體積、功耗、外觀嚴苛甚至特定的設計要求,有時候這些可穿戴設備的特點要求和測量準確性間只能進行或妥協。另外,有些指標測量需要特定的操作,但使用可穿戴式醫療電子產品者通常是普通消費者,其使用操作方法的正確與否也將影響測量準確性。


利用物聯網巨量資料分析,可望擴大穿戴式醫療電子應用範疇,創造更多商機

SiBEAM無線產品事業部行銷經理江沛儒進一步說明,技術上來說,效能與功耗上總是必須有所取捨。愈智慧的裝置會選用愈複雜的微控制器(MCU)或系統單晶片(SoC),當然也需較高的功率,會導致裝置電池續航力縮短。Smith亦認為,某些穿戴式裝置配備大型且計算密集(compute-intensive)的32位元MCU,能處理消費性功能及基本測量,如計步。這種做法需使用較昂貴的MCU,對穿戴式裝置設計來說將耗費過多電流。不僅如此,穿戴式醫療裝置須能測量初步生物特徵資料,包括心率、體溫、血氧濃度、排汗、壓力等,而此目標將會需要比先前更多的測量周邊來達成。

Nordic區域銷售經理陳俊志則認為,如何設計高效、小尺寸的晶片供穿戴式醫療電子使用,亦為重要的技術挑戰。因此現階段有許多晶片商都致力進行整合的工作,如將藍牙(Bluetooth)、Wi-Fi…等射頻(RF)晶片與MCU整合為單晶片等。

在非技術挑戰的部分,主要是裝置、平台互通性與使用者隱私的問題。江沛儒解釋,若智慧穿戴式醫療裝置具數據分析的功能,不可避免的會涉及資料保密問題。當資料在裝置中儲存與處理,就可透過偷竊或駭客取得使用者不願公開的敏感資料,因此裝置製造商需要自行優化安全系統或監管機構應制定規範以提升裝置的複雜程度。雖然科技持續快速進化,可解決各種技術挑戰,但非技術性的挑戰需要更多討論達成產業共識。

至於裝置與平台間互通性的問題,現已有業者默默努力耕耘。穿戴式醫療電子甚至物聯網裝置目前遭遇到的問題之一,各系統間如何互通、連成一氣,以達到消費者最要求的易用性。若能解決互通性挑戰,勢必能促使穿戴式醫療電子應用進一步擴張。

陳俊志表示,現階段若是透過手機或平板裝置使用物聯網相關服務,如傳送醫療資訊或是其他訊息,進行資料分析,使用者必須先在手機下載相關應用程式App之後,才能將數據往各家服務供應商自有的雲端平台傳送。

這樣的方式的確可以讓不同廠牌的智慧型裝置如智慧手錶、運動手環…等,透過智慧型手機App統一傳輸到雲端分析平台,不過使用者仍得先下載應用程式。萬一使用者,比如老人家,沒有智慧型手機或平板裝置,可以‘轉傳’資料,將使消費者使用意願降低。

雖然目前已有些應用軟體服務商如Google推出共同的雲端平台,試圖打破將各家廠牌智慧裝置不互通的問題,但是仍是要透過智慧型手機的App和Google Fit進一步連結,才能達成。但現在出現不同的方式——利用IPv6 over BLE,如此一來,無須下載App,即可直接將數據送往雲端。

陳俊志指出,現有的網路都是採用標準IPv4或是更新的IPv6建構位址,且IPv6也被內建在手機的作業系統中,因此利用智慧型手機藍牙低功耗技術,將欲傳輸的資料轉成IPv6形式的編碼,即可直接上傳到雲端平台,使用者無需再下載App,使用穿戴式醫療電子相關服務可更加直覺。

更重要的是,透過IPv6的方式,未來家中甚至無須安裝一個物聯網閘道器(Gateway),將資料‘繞道’而行,僅需路由器(Router)即可將資訊傳輸至雲端。陳俊志強調,IPv6是國際統一標準,任何廠商皆可使用並發展更多應用模式,也由於IPv6是基於國際標準,因此各家業者發展的產品或應用也不會面臨互通性的問題。

關鍵元件搭上順風車

穿戴式醫療電子長智慧的同時,關鍵元件也跟著‘雞犬升天’。Smith表示,要讓穿戴式醫療電子更智慧,除了感測器要更精確外,裝置的核心——MCU也須提升處理效能,但又不能過於耗電。因此較理想的方案是使用價格與功耗低的8位元或是16位元MCU,整合能獨立於核心外運作的類比或數位周邊裝置。由這些獨立於核心外的周邊裝置來測量生物特徵並處理初步資料,無需耗用 CPU 效能,如此一來,穿戴型裝置就可使用較小型且功耗低的MCU來完成。

楊正廉則認為,低功耗與高效能兼具的32位元MCU,也相當適合應用於穿戴式醫療電子裝置中。這是由於,穿戴式醫療電子將納入更多類型感測器,以及無線通訊技術,處理感測器或是無線通訊訊號時,32位元MCU較能勝任。

在感測器方面,王勝表示,就目前的市場應用情況及技術發展來看,運動檢測及計量已相對成熟,不過對於生理狀態和相關生命徵象訊號的快速及精確的監測則還有改善空間,如以光電法測量生理訊號如心率、血氧含量及其他健康指數等,此時就需更新的光電感測器技術及相關的系統級資料處理技術。另外,心電圖(ECG)也是可穿戴式醫療產品的重要測量指標,對於佩戴方式及使用操作也有特定的要求。

無線通訊搶搭穿戴式醫療商機

穿戴式醫療裝置具備初步分析資料的功能後,也需要內建無線通訊技術來強化其‘智慧性’,因此包括藍牙、Wi-Fi與ZigBee等都摩拳擦掌,積極逐鹿商機。陳俊志表示,由於Wi-Fi較耗電;ZigBee主力耕耘家庭自動化市場,因此,藍牙低功耗(BLE,即Bluetooth Smart)將是穿戴式醫療電子理想的技術。

江沛儒指出,目前Wi-Fi、藍牙和ZigBee都有運用在穿戴式醫療裝置中。不過,60GHz WirelessHD的無線傳輸技術,可以每秒60幀的速度,提供無視覺失真的1,080p視訊串流,是實現穿戴裝置高品質且低延遲的影像應用的選擇。

雖然目前穿戴式醫療電子市場的無線通訊技術呈現百家爭鳴的狀態,但未來應該有機會走向統一標準,不過需要業者與官方的共同努力才能盡快實現。

台灣業者尋找市場利基

相較於歐美或中國大陸積極使用穿戴式醫療電子與相關服務,台灣民眾對預防性醫學的重視仍較低。不過,已有些台灣業者瞄準用於醫療體系內穿戴式醫療裝置的商機,在今年第二季開始進行產品研發。陳俊志解釋,所謂醫療體系內穿戴式醫療裝置,使用對象是住院的病患,透過手環或類似穿戴式裝置提醒病人用藥、監控病人位置等。這是由於穿戴式醫療電子可實現的應用相當的多,需要的裝置也相當多元,因此台灣廠商選擇較有利基的應用,不與國際級醫療電子大廠正面衝突。

作者:Anthea Chuang


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