走路測心電圖: ITRI嵌入式動態雜訊消除技術!!!

行動醫材百家爭鳴 2015/07/09-DIGITIMES企劃行動穿戴式科技是今年各科技大廠爭相踏入的領域，工研院董事長蔡清彥表示，現在大家都看好高齡化社會來臨所帶來的商機，例如：健身、生理資訊監測、遠距醫療照護等的行動健康醫療裝置，已經成為最具發展潛力的新興產業。 工研院院長徐爵民指出，由於健康醫療照護的應用趨勢帶動了穿戴式裝置中的行動健康裝置商機，也為相關供應鏈廠商帶來影響。例如:輕薄短小、舒適性、低功耗、高感測度等多功能需求。也帶動精微零組件、相關IC及感測元件的開發等，而這些，也都是台灣廠商的強項。台灣醫療暨生技器材工業同業公會榮譽理事長陳濱指出，醫療器材市場需求量上升，預測到了2016 年，全球醫療器材的需求量將達到3,487 億美元。台灣醫療器材這幾年質量提升，如電子血壓計、血糖計、輪椅、電動代步車、體溫計、電毯產量，都已是世界第一。陳濱進一步指出，台灣從2000年開始生產體溫計等附加價值低的產品開始，已漸漸提升到製造高階產品，預估2020年產值可達新台幣2,300億元，但需要運用ICT技術，達成附加價值服務化的商業模式，才能夠順利達成目標。

行動健康醫療器材創意多 台灣醫療器材產業雖然發展空間大，但畢竟起步比較晚，如何善用既有優勢，如ICT技術提升醫療器材的產品差異性，就成為未來競逐醫療器材市場的關鍵。如工研院就發展出許多行動健康（Mobile Health）裝置，可即時、非接觸式、長時間、連續監測生理的相關數值，包括呼吸、心跳、血壓等數據，透過全面性的行動式生理監測，打造全方位的健康守護。工研院研發的行動健康裝置，可區分外傷照護、幼兒照護及生理監測。其中外傷照護的穿戴式負壓創傷照護，是利用真空幫浦結合生物相容性孔隙材料，打造出潔淨治療環境，讓傷口可在2~3周內快速癒合，應用在糖尿病患者、一般可移動性傷患，可免除傷口壞死或截肢的情況。幼兒照護的哮喘偵測器是全球首創可偵測哮喘症狀的穿戴式裝置，已進入第二期與長庚醫院的臨床試驗，透過微小麥克風技術與軟性材料的共鳴腔與振膜技術，可立即判斷是否哮喘發作，能馬上啟動緊急照護機制。在生理監測部分，則是利用微型奈秒脈衝近場非接觸感測（NPNS）技術，所發展出來的體感手環，以及運用ECG技術所研發出的動態心電貼片。體感手環可即時、非接觸式、長時間、連續監測人體心跳與呼吸狀況，並能附加於汽車駕駛座安全帶的疲勞感測與警示裝置等。動態心電貼片則是利用輕薄之軟性貼片，貼附在人體胸腹間，量測心電圖、體溫等生理訊號，再透過工研院開發之嵌入式動態雜訊消除技術，以及即時心電圖訊號判讀技術，讓使用者在走路、上下樓梯、起立站臥、或擴胸等日常活動時，也能同時量測心電圖並進行訊號判讀，並於心跳異常律動或者異常波形發生時，自動透過手機或電腦發出警示，達成隨身照護的目的。

行動醫療器材設計瓶頸待突破 隨著穿戴式裝置產品概念的發展，許多國際知名醫療器材業者如Philips、Nonin、Nellcor等，都已紛紛推出行動醫療器材如手腕式血氧計，但仍需要透過有線方式，連結一個穿透型感測器探頭穿戴於指尖上，顯然還有改善空間。事實上，目前市場上已出現多款宣稱可以測量心跳、心電圖、運動量、脂肪燃燒率、睡眠品質的穿戴式裝置及相關App雲端服務程式，也有一些廠商如Basis、MioAlpha、Pebble、Garmin、Epson、Adida 及Apple等，推出可偵測心跳的穿戴式裝置，這些產品多半是以綠光LED為光源設計出反射型感測器，可偵測皮膚下微血管的血容積（blood volume）變化率，以測量心跳。 行動醫療器材的關鍵技術，其實與穿戴裝置相差無幾，包括人機介面、感測器、系統整合、穿戴舒適度、電源管理、無線傳輸、防水及耐衝擊等，這些關鍵技術雖然已經相當完備，但想要應用在生理訊號感測等醫療用途，仍有許多需要突破的瓶頸。因為生理訊號感測器的技術，主要是源自於醫院常用的生理訊號監測儀，這種監測技術並非是為了行動裝置所設計，如行動醫療器材的使用者活動量較大，不可能像躺在醫院病床上的病患，可以安靜地蒐集各種生理數據。因此，行動醫療器材必須能在使用者劇烈活動的情況下，仍能長期監測使用者的生理訊號，而且可以準確的加以蒐集分析。因此，行動醫療器材的生理感測應用仍然侷限於體溫、心跳及心電圖等，其他攸關醫療診斷的生理數據，如血氧濃度、血壓及呼吸等生理訊號的行動醫療器材，市場並不多見，但也因此成為許多廠商努力開發的目標。將來的行動醫療器材發展趨勢，預料體積會更小、電池容量更少、功能與取向可能會更多元，除了現有運動量計算外，會再加入心跳、血壓的監控功能，而整合GPS、路徑記憶、溫度測量的機能也可能加入，以朝向更更加智慧、具備更多功能。此外，如何讓行動健康裝置結合跨領域技術，從硬體的材料、感測、系統到軟體開發，也將是台灣建構行動醫療器材產業，帶動台灣產業再次升級，在偵測及照護市場取得新興產業主導地位的重要關鍵。