行動醫療藉半導體與 ICT 平台 更易進軍藍海

作者 | 發布日期 2014 年 04 月 21 日 15:01 | 分類 手機 , 晶片 , 穿戴式裝置
Wearables mHealth

穿戴式裝置結合醫療是目前檯面上發展行動穿戴裝置業者的共同目標,市場潛力無窮,不過專家指出,結合半導體技術以偵測人體各項生理數據,才能大幅降低成本並且商品化,同時發展過程中必須著重服務的過程建構與重視使用者體驗,才能為市場接受。



整合行動醫療平台可大幅降低成本普及更多人

穿戴式裝置試圖發展的行動醫療概念,其實在十年前就已經萌芽。在「2014 掌握行動醫療照護關鍵技術研討會」中,曾任萬芳醫院與台北醫大副院長的衛生福利部資訊處長許明暉說,最早的行動醫療指的是方便醫護人員診療過程的思維,並不是從病人角度出發。

在 SARS 期間他們試辦利用 PDA  外加 RFID 插卡做天線以連線,雖然曾被當時的醫護人員抱怨製造更多壓力,但是到了現在,每家醫院都透過手機 APP 做掛號系統,台大醫院還能做到依照醫師過往看診歷史,判斷個別民眾可能要待診多久,以提供看診民眾更精確的訊息,這已經不是單純的資訊傳遞,而是有了更多應用。

mHealth SARS PDA RFID▲SARS 期間的行動醫療是 PDA 加上外接 RFID (Photo Credit: 許明暉)

他認為行動醫療市場有進入門檻,但其實是一片藍海,不僅僅是台灣市場。他指出,台灣醫療花費約佔 GDP 6.6%~6.7%,但以美國來看,他們用 GDP 17% 投注在醫療保健,如果利用結合資訊科技與通訊技術的 ICT 產業,可以將利用行動裝置照顧健康推廣到一般大眾,單就美國來看,可讓原本 17% 的比例上看到 20%。

透過一個 ICT 平台結合各方資源,可讓整體成本支出下降,他舉例表示,現在進行一次 DNA 檢測要 10 萬元台幣,將來只要 500 美元。而在血壓、血糖各種資料都很多了,未來重點就是將資料統合的加值應用。

傳統半導體技術成本低也簡易

行動醫療裝置從技術面來看,與傳統半導體技術結合,未來有很大的發展空間。台灣大學電機工程學系教授呂學士表示,半導體是發展成熟的產業,能夠大量生產以降低成本,也能針對不同需求彈性調整設計。以偵測 DNA 序列為例,傳統的做法必須先將 DNA 樣本處理完畢,再與預先製作好的陣列晶片接觸比對,最後再用照螢光的方式尋找發生反應的部位以確定結果,過程較複雜,且用光照的工程也比較浩大。

traditional DNA test
▲傳統的 DNA 序列檢測法 (Photo Credit: 呂學士)

但是半導體可以有兩種做法,一種是將已知 DNA 序列放置在一個懸臂樑形狀裝置上,當要檢測的 DNA 樣本與之接觸,雙方會結合,懸臂樑會開始彎曲,造成電阻值改變,而設計電路去偵測電阻的變化是容易的。另一種做法是利用正負電相吸的原理,讓蛋白質抗原的正電特性與偵測晶片上的負電奈米線接觸,然後同樣利用電子偵測看結果。

semi conductor for mHealth DNA
▲懸臂樑彎曲會造成電阻值改變 (Photo Credit: 呂學士)

semi conductor mHealth DNA
▲正負電相吸原理以觀察不同 DNA 序列 (Photo Credit: 呂學士)

測量血糖的方式也很簡單。利用一種特定水膠遇到葡萄糖會膨脹的特性,當樣本接觸到水膠,水膠膨脹就會擠壓到電路,造成電容改變,最後偵測電容變化就可得知結果。另外可以利用離子感測場效電晶體 (ISFET) 原理,針對被覆層對氫離子敏感的特性,偵測電解質中氫離子,以判定酸鹼值。

hydrogel blood glucose
▲水膠遇到葡萄糖膨脹,就會擠壓電路造成電容改變 (Photo Credit: 呂學士)


ISFET
▲離子感測場效電晶體原理可以測量酸鹼值 (Photo Credit: 呂學士)

呂學士表示,偵測出的訊號需要發送到外部的裝置如手機,因此需要發訊器,將所有相關裝置全部做在一個晶片上,就可以將偵測到訊號發送一次完成。除了感測元件,不管是什麼儀器如果有同樣一個處理資料的電路設計,如同電視機用的萬用遙控器,便可大量生產,降低成本,同時也能讓更多人有機會使用。

量測訊號要無感,服務要有感

台北科技大學電腦與通訊研究所教授李仁貴指出,行動醫療面臨的課題有移動中偵測準確度、舒適感、有趣味、有效等方面,其中針對實際使用過程的人機界面、使用者經驗是不可忽視的一環。

李仁貴說,「量測訊號要無感,服務要有感」。他瞭解到行動醫療裝置如果使用麻煩、使用者感受不到好處,效果就會打折扣。以他研究智慧型衣服為例,將裝置藏在衣服裡固然可以無感偵測,但使用者還是可能不穿。如果強調保暖,使用者感受到衣服有用了,才能順便測到訊號。

mHealth
▲行動醫療裝置要無感量測才能被使用者接受 (Photo Credit: 李仁貴)

許多人在慢跑時會聽音樂,目前李仁貴的另一項研究就是透過透過耳機測量血氧、心率與體溫,必須要克服移動中的人體測量各項數據的困難,以及解決數據因移動的關係可能造成的誤差。他表示,行動裝置如果不被醫師信賴也是枉然,就好像為什麼電子血壓計已經問市很久,為何醫護人員仍有使用傳統的水銀血壓計?就是因為其實電子血壓計只能測到收縮壓而測不到舒張壓,舒張壓的數據其實是推算出來的。

(Cover Photo Credit: 博通) 

發表迴響