不論是美國消費性電子展(CES)或德國杜塞道夫醫(yī)療器材展(MEDICA),皆屬于國際化規(guī)模、內容豐富多樣的綜合性展會,展示內容涵括軟體介面、硬體設備、平臺及服務等面向,同時匯集了來自全球各地的制造廠商、研發(fā)機構或創(chuàng)投業(yè)者等參展,藉由展會可了解醫(yī)療器材技術應用的趨勢之外,也是拓展國際市場商機的機會所在。雖然消費性市場與醫(yī)療銷售通路看來差異甚大,然而技術是產品的根本,若能掌握關鍵模組的技術能力,以深度技術走向拓展應用產品的范疇,將成為臺灣醫(yī)材產業(yè)發(fā)展的新契機。
近年來,隨著行動通訊技術的演進,結合醫(yī)療照護管理服務的行動健康(Mobile Health;M-Health)服務帶來新一波的行動健康照護服務商機,穿戴裝置與行動健康照護的結合,能夠推動行動醫(yī)療的成效,以穿戴裝置與智慧手機結合行動通訊的定位技術為例,能夠連結個人、家庭、社區(qū)到醫(yī)院方面的個人生理監(jiān)測數據進行資訊整合,而創(chuàng)造個人化健康管理資訊平臺,借此提供更多的預防監(jiān)測和強化后端照護,進一步減輕疾病醫(yī)療的成本與負擔,這也讓穿戴裝置被視為未來5~10年重要的新興數位化應用產品。
目前市面上常見的穿戴裝置大多是運動穿戴手環(huán)和智慧手表兩類,除了生理監(jiān)測、距離和速度量測記錄功能,另外也加入生醫(yī)感測功能,能夠結合物聯(lián)網、大數據分析等服務,穿戴裝置不啻為單一裝置的功能,而是以使用者為中心的健康管理架構之一環(huán)。
工研院產經中心生活與生醫(yī)組研究員黃裕斌從CES 2016觀察穿戴裝置的整體特色,他認為產品的軟硬體多以價值訴求為前提,亦即產品設定以適用不同目標的客戶群價值為訴求,如何在同質性高的產品中突圍,得到使用者的青睞,從CES 2016當中的穿戴裝置來看,部份廠商在進行產品開發(fā)策略時已開始思考如何確實因應目標族群行為樣態(tài)與需求。目前硬體裝置仍以健康與活動監(jiān)測為主要大宗,因應使用族群的分眾化更明顯,穿戴載具呈現多樣化發(fā)展,如運動健身、飲食應用、睡眠應用、疾病應用等。
有別于以往產品的形式,由于需要與使用者進行長時間的互動,因此必須在布局前先厘清使用者的有哪些的價值訴求?黃裕斌認為透過創(chuàng)造價值來驅動使用者的購買意愿,并且愿意長時間的使用,再藉由所給予的建議,達到正向的循環(huán)及回饋。
因應現代人重視健康與運動的生活型態(tài),運動健身穿戴監(jiān)測趨向專業(yè)化發(fā)展,使用方便的載具樣式,如智慧衣褲、鞋墊及襪子等載具形式應用持續(xù)增加,即時快速顯示呼吸、HRV 、EMG等數據,并搭配視覺化的呈現,創(chuàng)造產品新價值。例如2016CES FITNESS,SPORTS AND BIOTECH創(chuàng)新獎之一的Skulpt以電阻阻抗肌動描記法(Electrical Impedance Myography,EIM)技術可量測出肌肉質量、脂肪百分比,透過具有高準確度的數據與趨勢統(tǒng)計,提供運動健身的后續(xù)指引與訓練回饋。
有別于一般的血壓計,外型類似智慧手表的Omron Project Zero是腕帶式血壓裝置,可監(jiān)測血壓及步數、心率、睡眠功能,微小型幫浦、表帶型cuff的特點,讓它將穿戴健康帶到專業(yè)醫(yī)療應用層次,待收集足夠的臨床實驗數量以后,將申請FDA認證。三星于CES中發(fā)布新款的Bio-Processor及S-Patch,感測晶片微小化與整合多功能的處理器,可提高量測參數,顯示其朝向專業(yè)醫(yī)療用高階穿戴技術布局。
此外,現代人失眠問題的成因多元,CES 2016中以睡眠應用得獎的作品不少,例如外型設計時尚的Ouraring,整合關鍵睡眠感測技術,透過感測器的微小化相當于戒指尺寸,搭配人體工學、陶瓷材質,能夠監(jiān)測活動、心跳、溫度及血氧濃度并記錄及回饋,協(xié)助改善睡眠放松與平衡狀態(tài),讓生活更有感。
CES 2016中的穿戴裝置大部分硬體產品采用加速度計與心率感測器來監(jiān)測一般日常活動。以Withings推出活動監(jiān)測穿戴裝置-GO為例,強調簡單、省電、方便的特性,螢幕采用E Ink電子墨水,續(xù)航力可達8個月,同時可自動辨識使用者為走路或跑步的狀態(tài);Clips式設計可采夾取或與表帶互搭配戴于手腕。產品除了可以強調設計,Fitbit最新產品Blaze則主打規(guī)格,采用LCD彩色螢幕取代背光LED觸控螢幕,提升心率監(jiān)測功能,運動中可進行每秒連續(xù)的監(jiān)測,內建健身指南可提供個人化建議,讓產品價格相對的提升。
在軟體介面,除了朝向提供有意義訊息及訓練建議,轉化單純數字與使用者無感的數據,成為讓使用者容易了解的有意義訊息,讓使用者想要達到健康成效及目標,透過數據追蹤以提供相對應的個人化回饋與訓練,進行調整改善如何健身運動,亦即對外透過開放API連結更多的軟硬體進行多項數據同步整合及擴充,合作以提升價值,提供使用者整體健康紀錄管理解決方案。
數據平臺的特點在于開放、協(xié)同互通及跨業(yè)合作-透過開放API與硬體設備業(yè)者合作,開發(fā)先進感測技術,取得更多的數據來源,建構平臺整合使用者個人健康資訊和與健康相關的數據;以及思考與其他物聯(lián)網方案進行整合,收集的健康訊息可同步的與其他智慧裝置串聯(lián),將高階穿戴裝置融入日常生活提供更便利的服務,提高應用價值。例如IBM透過Watson進行跨業(yè)合作,從提供建議與訓練的現況,邁向更智慧化、可認知、可預測的情況。
黃裕斌認為透過數據感測、數據傳輸與整合、數據加值分析,進而提供建議與改善方案,形成一個以使用者為中心的sensing、Analyzing及Engagement的Loop,至于數據(Data)是智慧健康產業(yè)的基礎與發(fā)展重點,可透過跨產業(yè)互補合作,發(fā)展創(chuàng)新營運模式。例如Qualcomm Life提供平臺來進行串連數據及傳輸。
綜觀CES 2016穿戴健康裝置呈現兩極化市場現況:1.大眾化:產品相似性與同質性高,加速度計與心率感測成為標準配備,尋求更好的價值主張;2.利基型:針對目標族群的利基市場產品創(chuàng)新性高,部分可提供特定數據量測,透過產品線組合,完善整體解決方案。
穿戴裝置雖然可以長時間進行監(jiān)測,但從市場現況看來,所監(jiān)測到的數據都是非關鍵的輔助數據。透過創(chuàng)新感測技術,未來搭配居家醫(yī)材量測的數據及醫(yī)療院所端的關鍵數據,將可勾勒出使用者的整體健康狀況,透過數據及加值分析,連結使用者、病患、醫(yī)師,甚至是照護機構,串聯(lián)整合性服務打造智慧化健康的最終目標。
從MEDICA展看醫(yī)材趨向
全球醫(yī)療器材市場需求持續(xù)成長,2014年全球醫(yī)療器材市場規(guī)模為3,403億美元,預估2017年將可成長至4,053億美元,2014年至2017年之年復合成長率可達6.0%。全球前五大的醫(yī)療器材市場為美國、日本、德國、中國大陸與法國。美國「歐巴馬健保」政策推動需求,讓醫(yī)材成長整體持續(xù)攀升。中國大陸「十三五醫(yī)療器械戰(zhàn)略初探」及「中國制造2025規(guī)劃」皆將高性能植入醫(yī)療器材與新材料開發(fā)納入重點項目,帶動持續(xù)成長的態(tài)勢。此外,高齡化議題、慢性病防治及失能輔助科技也驅動著全球醫(yī)材市場需求持續(xù)成長。
全球規(guī)模最大的專業(yè)醫(yī)療器材展覽-德國杜塞道夫醫(yī)療器材展(MEDICA)舉辦40余年,已是國際間公認最大的醫(yī)療領域展會,如同醫(yī)療器材產業(yè)趨勢的指標。展出項目包括醫(yī)療實驗室設備、診斷儀器、藥品類、物理治療、復健保健用品設備、醫(yī)療耗材、電子醫(yī)療器材、醫(yī)療類家具器材、手術臺相關設備、醫(yī)院方面的醫(yī)療資訊科技等。
工研院產經中心生活與生醫(yī)組研究員周文凱現場直擊 2015 MEDICA,就觀察MEDICA App競賽的得獎App發(fā)現醫(yī)療器材的開發(fā)朝向重視健康管理、提升醫(yī)療效率及降低照護負擔進展。在重視健康管理方面,以使用者為核心來整合相關感測的生理參數,透過后端專家的個人化建議與指導的服務來凝聚使用者;在智慧穿戴裝置方面,則整合更多的感測器元件,提供更多元的生理指標參考數據;此外,透過監(jiān)測診斷提升醫(yī)療效益,降低醫(yī)療成本,例如先進國家尋求更有效益的治療方式,未來治療支出比重將下降;預防、監(jiān)測及診斷的支出比例將逐漸升高,透過早期發(fā)現、快速檢測及提升診斷效益來降低治療成本。
行動APP軟體應用于健康管理領域已蔚成風潮,例如Israel的MobileODT提供放大鏡頭及輔助光源,透過手機本身自有相機功能,可拍攝子宮頸影像,提供醫(yī)療專業(yè)人士進行快速且平價的子宮頸相關病變篩檢。同樣來自Israel的Talkitt不同于一般的語音辨識系統(tǒng),為使用者以自有語調、聲音、字節(jié)所建構專有的語音辭庫,可適用于發(fā)音不全、表達障礙的使用者。行動醫(yī)療應用程式制造商必須注意FDA的品質管制體系規(guī)范,若符合醫(yī)療器材定義,則必須根據產品分類等級來達到相對應的法規(guī)要求,以避免產品設計和開發(fā)有誤影響群眾的健康;預計2019年1月將開始轉換到ISO13485:2015新版品質系統(tǒng)法規(guī),行動醫(yī)療器材相關業(yè)者宜多加注意。
健康監(jiān)測系統(tǒng)結合硬體、平臺與服務提供整合式服務,提供整合式服務隨無線傳輸及網路云端平臺的發(fā)展,各大廠商逐漸整合旗下健康監(jiān)測設備產品,透過手機或其他傳輸裝置將血壓、血糖、血氧及計步等個人生理資訊儲存在云端平臺,并透過后端的醫(yī)療服務團隊,提供個人健康咨詢或個人化建議的服務。
與CES展示的產品類似,2015年MEDICA的智慧穿戴裝置,可見透過智慧手環(huán)、手表、胸帶、臂帶等形式,整合更多感測器元件,提供更多元的生理指標參考數據。 E4 Wristband PPG Sensor量測心律、心律變異度,體溫量測,三軸加速規(guī)量測活動狀態(tài),EDA Sensor評估交感神經活化程度來推估壓力、焦慮狀況。
4K超高畫質
超高清晰影像顯示提升微創(chuàng)手術安全與效率,Sony, Olympus推出4K超高解析螢幕,提升手術影像品質。 Sony公司推出55吋8.8百萬像素的4K顯示螢幕設備,提供超越以往的Full HD顯示器的2.1百萬像素,能提供更立體、清晰的內視鏡畫面。
相較于Full HD畫面,4K顯示設備能提供更佳的顏色飽和度,系統(tǒng)能夠提供更高解析的影像及更大的手術空間與視野,避免微創(chuàng)器械的互相干擾,協(xié)助醫(yī)師更容易找出血管、神經的邊界,提升手術效率及安全性。聚焦影像于手術區(qū)域時也較不會產生影像模糊困擾,并提升立體感。
3D顯示
至于3D顯示設備發(fā)展三大方向:3D顯示螢幕、頭戴式裝備、裸視3D螢幕。 3D顯示螢幕為主流產品,透過高解析影像內視鏡,搭配3D運算系統(tǒng)顯像,手術醫(yī)師配戴3D立體眼鏡后即可獲得立體深度影像。
Sony HMS-3000MT醫(yī)用頭戴顯示器,透過兩個OLED顯示螢幕,提供順暢無殘影的3D顯像畫面,可提供手術醫(yī)師較舒服的操作角度視線。 Ikegami推出裸視3D螢幕,不須配戴額外眼鏡設備,有較高的便利性,持續(xù)朝向多視角、大尺寸、高解析3D裸視螢幕發(fā)展。
周文凱認為這些輔助醫(yī)材除了改善流程及程序,也將改變未來的醫(yī)療行為,但操作者多了手續(xù)且實際操作不同,以及配戴久了會出現身體不適或異物感,顯示設備必須朝向更輕便的發(fā)展以符合操作者的實際需求。產品設計貼近醫(yī)療人員需求,了解醫(yī)療操作環(huán)境,解決臨床問題,提升醫(yī)療效率。因此,醫(yī)療產品精致化、更有設計感也是近來發(fā)展的重點,透過人因工程設計的產品,讓使用者操作經驗能夠更適度順暢。
超音波技術
超音波技術新突破更好的影像品質及加速檢驗流程,例如GE LOGIQ E9 with XDclear 2.0透過新發(fā)展的影像運算引擎與顯示技術,相較前一代的超音波系統(tǒng), 能提升22%的影像對比,獲取更高的影像資訊及解析度。 Siemens Acuson NX3透過提供3倍的使用者自訂按鍵設定,能節(jié)省28%的輸入操作,搭配10.4吋的高解析觸控螢幕,加速檢驗流程。Samsung WS80A ElastoScan技術為超音波彈性攝影術,可檢測出5mm以下的腫瘤,提早進行手術,提升病患存活率,于手術中也可協(xié)助找出腫瘤邊界,協(xié)助醫(yī)師精細的切除腫瘤。
自動化檢驗
現今自動化檢驗技術已臻成熟,多家廠商推出自動化檢驗設備,周文凱表示,透過自動化檢驗設備可以提升分析效率,降低實驗室營運成本。義大利廠商Eurospital ERA全自動檢測系統(tǒng),以化學發(fā)光原理檢測自體免疫(結締組織、血管炎、風濕等)與腸胃道疾病(CeliacDisease, IBD/IBS),35分鐘即可出第一次報告,每小時可執(zhí)行120次測試。而英國廠商的EKF Altair 240全自動化學分析系統(tǒng)(圖右),可自動校正、稀釋、沖洗,可裝載43種不同試劑,最高每小時可執(zhí)行400次測試,提升檢驗效率,適用于中小型診斷。以先進國家重視精準醫(yī)療,人體基因資料庫建置,以及中國二胎化政策實施將會帶動產檢服務的需求,自動化檢驗設備的前景看好。
輔助器械
此外,醫(yī)療器材也能夠提升復健成效,降低照護負擔,包括虛擬實境應??用、機器輔助復健、減少照護者負擔的移位輔具、人因工程設計的照護器具。 Zebris開發(fā)Rehawalk系統(tǒng),整合跑步機、虛擬實境、體重懸吊系統(tǒng)、投影系統(tǒng)、壓力感測器,建立訓練、評估一體的復健跑步機。
透過游戲化的虛擬實境場景設計,提升使用者動機,也可依治療師需求快速調整訓練內容。體重懸吊系統(tǒng)可降低下肢負擔,提供不同輔助程度,提早進行復健訓練,也提供安全防護機制。投影系統(tǒng),可利用視覺回饋效應,提升使用者跨步距離、訓練左右平衡轉移能力。壓力感測器,可及時回饋使用者步態(tài),提供跨步距離、步數、左右腳壓力比例、關節(jié)內外旋數據供治療師參考調整。
機器輔助復健訓練系統(tǒng)可透過感測器偵測患者的肌電或腦電生理訊號,由患者主動起始部分執(zhí)行動作,再由機器協(xié)助來完成整個活動。透過大量的重復練習能讓使用者重新學習正確的動作模式。
RAPAEL Smart glove,透過制動器可讓手腕、手指做出彎曲 / 伸直等動作 , 內建有動作、位置感測器,可記錄使用者自主動作品質。 Hand of Hope,可透過感測前臂的肌電訊號,當肌電訊號高于設定的閥值時啟動機械外骨骼系統(tǒng)來協(xié)助完成動作。 Lokomat,下肢機器輔助復健系統(tǒng),搭配體重懸吊系統(tǒng),可偵測下肢肌肉是否收縮或是不正常的活動,以機器矯正步態(tài)。
透過新科技的應用,如虛擬實境、機械輔助,協(xié)助使用者進行復健,提升復健成效。同時考量照護者的操作負擔,透過開發(fā)相關器械來降低醫(yī)護人員的負擔。
周文凱表示,從2015年MEDICA展會中可見產品的型式朝向兩個方向發(fā)展,一為專業(yè)型多功能取向,提供多樣的監(jiān)測數據及操作模式,另一個趨勢為照護型介面極簡取向,提供位置資訊及緊急通報功能。
因應需求創(chuàng)造價值
穿戴式裝置的產品逐漸趨于「輕薄短小,易攜帶」,未來創(chuàng)新技術將會讓產品出現許多的新功能嘗試,而相關供應鏈包括無線連結、微控制器、記憶體、感測器、晶圓代工、封測、OGS(單片玻璃觸控)、OLED顯示螢幕、IC設計及其他零組件,具有應用發(fā)展的新契機。
全球智慧健康照護產業(yè)產值成長可期,估計將從2015年93億到2020年673億美元,范疇擴及云端、服務與平臺,包含行動健康服務、穿戴式裝置、云端服務等。資策會產推處處長柯?堂表示,穿戴式裝置具有裝置微型化、創(chuàng)新人機介面及多元加值應用等特色,許多產學研單位相繼投入穿戴技術研發(fā),然而對于大多數消費者而言,穿戴式裝置重要性尚遠不如智慧型手機,未來如何成功「跨越鴻溝」,包含開發(fā)關鍵技術及創(chuàng)新產品、符合特定領域市場的需求、教育消費者以及提升消費者價值等層面突破,為整體產業(yè)仍須努力的目標。
資料加值應用成為趨勢,穿戴智慧健康也將正式邁入穿戴智慧醫(yī)療與照護領域。綜觀CES 2016展會,國際大廠透過關鍵組件、硬體裝置、數據分析、開放平臺、跨產業(yè)合作(例如智慧健康與智慧家庭的整合串聯(lián)),提供加值服務與更高的價值主張,壯大生態(tài)體系,掌握產業(yè)價值鏈的主導權;眾多小廠或新創(chuàng)公司則是因應市場分眾化,企圖掌握使用族群需求,從單一創(chuàng)新產品逐漸擴展產品組合,形成整體解決方案,企圖尋求新應用、新服務的差異化布局。黃裕斌強調產業(yè)必須以使用族??群為中心的布局思維,符合需求,創(chuàng)造價值,提供硬體裝置(感測技術)、軟體介面、數據分析及服務的整體解決方案,才擁有競爭力。
醫(yī)療器材單價高、需求少,醫(yī)療器材市場由知名廠商寡占,難以建立知名的品牌,加上安規(guī)及測試繁復耗時,到底想要投入健康器材或醫(yī)療器材成為廠商的考量。觀察2015年MEDICA展會,周文凱表示,找出更具有價值的產品方向是廠商可思考的切入點。隨著云端與巨量資料的到位,智慧健康產業(yè)快速興起,臺灣的醫(yī)療器材產業(yè)除了創(chuàng)新研發(fā)電子技術與資通訊技術(ICT)之外,將開發(fā)保健預防及照護領域的醫(yī)療器材發(fā)展成穿戴式及保健設備,以高附加價值及創(chuàng)新服務發(fā)揮技術潛力,將可望帶動醫(yī)療器材市場迅速成長。