由集中式轉為分散式照護　醫療電子邁向行動化

新型流感H1N1雖引發全球民眾恐慌，卻也加速大眾對居家照護之重視，進而刺激體溫監控、呼吸器與其他醫療設備及醫療電子之市場升溫。依據Espicom之調查顯示，全球醫療市場產值在2010年將達900億美元之譜；而消費性醫療電子產品出貨量也將成長至2011年的二億七千萬台。中國大陸政府的大力投資，也讓當地醫療電子裝置銷售金額在近5年的年複合成長率(CAGR)上看21%(圖1)，顯示此產業的成長潛力。對有志經營兩岸醫療產業的本土業者而言，國內資通訊產業堅強的實力，無疑是打造遠距照護產業的最佳基石。

資料來源：：iSuppli 圖1　2007～2013年中國大陸醫療電子產值與年成長率

醫療電子商機大　中國大陸領銜成長

市調單位iSuppli亦指出，由於中國大陸政府大規模投資醫療保健產業，可望在2009～2013年推動當地醫療電子相關市場快速成長，並在2013年擴張到86億美元之規模。  

瑞銀集團(UBS)的投資部門則估算，中國大陸政府對初級醫院購買新的醫療設備投資進行補貼，總數約為141億美元，這筆預算也將推動醫療設備產業每年成長20%。由此可以預計，未來3年中國大陸醫療電子市場的年成長率將超過25%。  

而若從設備分類來看，2008年中國大陸整體醫療電子市場中，包括超音波、核磁共振(MRI)、X光等各式成像設備市場規模約為8.61億美元，占26.1%的比重，是最大的單一領域。而未來蓄勢待發的可攜式裝置，則是目前多數醫療電子設備廠商的業務重點。  

事實上，看好醫療電子的商機，各大廠早已磨刀霍霍，如思科(Cisco)、IBM、英特爾(Intel)等大廠合組Continua Health Alliance，並於2008年獲得Google等公司加入專攻醫療產業與相關技術之發展；再加上德州儀器(TI)、亞德諾(ADI)先後成立醫療事業群，並在短短1年內推出超過二十款產品，顯見電子醫療產業的蓬勃。而隨著無線區域網路(WLAN)、藍牙(Bluetooth)與低功耗藍牙(BLE)、ZigBee及其他聯網技術的成熟，亦有助於打造醫療電子的無線連結，進而為一般大眾提供精準、穩定又低價的醫療照護與監控服務。  

醫療照護受矚目　整合式服務升溫  

從各家業者對於醫療產業如此興趣濃厚，甚至針對此一產業開發出數十款專用產品，即可看出此產業的未來。尤其隨著高齡化社會逐漸成型，加上資通訊技術日益成熟，都為醫療裝置開啟應用大門。從終端產品之設計即可看出，各式醫療產品都朝向微型化、可攜式與無線傳輸發展，以期達到全面照護與整合性服務網路(Integrated Delivery Network, IDN)的目標。  

工研院產業經濟與趨勢研究中心(IEK)產業分析師張慈映指出，IDN乃一應用資通訊技術，整合所有生理紀錄之個人健康紀錄之服務，透過此服務，可針對預防、健康檢查、就醫、急性期治療、慢性期治療、癒後管理與照顧提供整合性服務。

透過此一全面性的整合型服務，不但可將健康照護產業從「發病後的治療與照護」的思維，轉變為以「預防與健康管理」為主，也將疾病預警與預防視為主流。而健康照護地點也從以醫院與機構、轉變為以居家和社區照護為主。在健康照護產業由疾病治療走向健康預防，由集中走向分散式照護的發展態勢下，結合資通訊技術，發展電子化、行動化、無所不在的健康照護產品與服務，將是下一波發展重點。  

如2009年11月時意法半導體(ST)與美國梅約醫學中心(Mayo Clinic)合作開發創新的慢性心血管疾病遠距監視平台(圖2)，即以遠距醫療為主軸，期盼透過此類解決方案能使醫療專業人士遠距離監視或治療病患，同時抑制不斷上漲的醫療成本。

資料來源：意法半導體

圖2　半導體廠商近期推出的遠距醫療解決方案多具有先進感測、處理及通訊功能，可在不影響生活方式的前提下，監視特定的個人資料和生理參數。

意法半導體先進系統技術部副總裁Alessandro Cremonesi指出，在高齡化社會中，醫療監視和服務的成本不斷提高，但善用遠距醫療卻可望降低醫療成本。舉例來說，2007年美國政府醫療支出約為其他已開發國家的兩倍，而美國國會預算辦公室同樣預估，2025年國民經濟中大約25%將被固定用於醫療支出。而此數值也透露出未來醫療電子將以個人化與行動化為發展方向。  

當愈來愈多病患的照護工作漸漸從醫院轉移到家戶進行時，這意味著醫療電子產業將發生重大的變化。而導致這種變化理由有二；首先，從照護服務業者的角度而言，在家照護病患可有效地增加照護工作的效率，而且可以降低因動用醫生而產生的成本和費用。保險公司非常積極推動這股趨勢，而且對許多病例來說，這種做法反而可加強對病患的照料。第二個原因是，電子產業近年來在功耗、裝置的可攜性和連結能力都有大幅改善和效能提升，這也促進此一改變勢在必行。  

不過，另有一個阻礙遠距照護服務落實的原因，就是學習使用和實際操作家庭醫療診斷設備並不容易，亦可能拖緩未來市場發展。然而，醫療電子皆朝向更小體積、更易攜帶和更直覺式使用的方向發展，消費者也漸漸注意到遠距照護的優點，尤其是因為省錢。此外，有線和無線傳輸技術的最新發展和進步，讓消費者可以自動將資訊傳送給照護服務業者、或是進行遠距醫療教學(圖3)。以上種種都促使遠距照護成為可替代傳統醫院照護和病患必須去看醫生的可行方法。

圖3　通訊技術的發達，也成為推動遠距醫療發展的最佳基石。

醫療電子從功能導向轉為應用導向

醫療電子供應商認為，除了為病患提供更優質的服務外，遠距監視平台的優勢包括：前往門診接受例行體檢的次數減少，醫療成本相對降低；提前診斷出潛在的健康問題，使醫生可以及早介入治療，從而降低住院機率和治療成本，並提高病患治癒的可能性；因減少出訪次數，可降低交叉感染機率；為流行病學、藥物安全以及其他醫學研究採集完整且整合的資料，推動相關疾病醫學知識的進步等。故遠距監視技術成為降低醫療成本和提高病患生活品質的重要依據。  

恩智浦(NXP)單晶片微控制器(MCU)資深主任應用工程師劉俊宏指出，今日的醫療電子從本質上產生變化，不但從過去的功能導向走向應用導向，對於可攜式、通訊功能、低功耗等議題也更加重視。  

過去的醫療電子多半以產品功能為出發點，例如希望打造診斷、治療或是影像成像系統的醫療儀器。劉俊宏分析，隨著今日的高齡化社會逐漸成形，一般大眾開始注重居家照護，再加上寬頻網路的帶動，因而更加刺激遠距醫療的發達；而個人數位化裝置的普及，也成為醫療電子步向消費性的一大推力。因此從上游端可以看出，零組件業者多半側重打造符合消費性應用之產品，以滿足一般用戶之需求。  

一般指稱的消費性個人醫療照護產品，就包括血糖計、血壓計、體脂肪計、數位溫度計、心跳監測器、噴霧器、電療器材(DENS Devices)等。而這類醫療電子也已跳脫單一功能、價格導向的運作模式，而逐步朝「加值」方向邁進。如意法半導體力推的全新解決方案，就是透過在一個裝置內整合感測器、超低功耗微控制器及無線通訊模組和介面，為醫療專業人員提供有關病患的心率、呼吸速度、身體活動量及其他測量資料。但也因為醫療電子與消費性電子愈趨靠攏，無論是系統整合、微控制器設計與周邊介面等，都成為重要關鍵。  

功耗續降永無止盡  

對步入消費性的醫療電子來說，降低功耗即成為不得不克服的首要議題。如恩智浦即於2009年9月宣布擴張8位元低功耗微控制器產品線，除具有高性能、低成本的優勢外，並整合了電機控制、脈衝寬度調變(PWM)設計和先進電源管理功能等。而意法半導體也於2009年10月時發表首批基於超低功耗技術平台的8位元微控制器。該批多達二十六款互相相容的半導體元件，可提供低於400奈安培(nA)的靜態功耗及業界領先的150微安培(μA)/MHz動態電流。兩項產品均可應用於消費性醫療電子中。  

圖4　意法半導體產品行銷經理楊正廉透露，隨著消費性取向的抬頭，側重隨身攜帶、長時間使用的醫療裝置也迫使半導體業者推出功耗更低的產品。

意法半導體產品行銷經理楊正廉(圖4)指出，近期的市場發展包括終端用戶對節能環保產品的需求提升，可攜式設備、各種醫療設備、工業設備、電子測量設備、感測或保全設備對電池使用壽命的要求亦更加嚴苛。而為符合如能源之星(Energy Star)、國際能源署(IEA)的1W節能計畫或歐盟的EuP法令等低功耗產品設計法規或原則，設計人員勢必需要超低功耗的微控制器。而該公司由於具有經最佳化的130奈米低漏電流製程，可在1.65～3.6伏特的電源電壓範圍內實現處理單元之最高作業頻率，進而發揮處理器的最高性能。  

雖然近期多數8位元醫療電子產品仍應用在低階醫療電子產品如耳溫槍、血壓計等，但隨著近期業界持續注重高附加價值的產品，低功耗需求在32位元產品線也同樣受到高度重視。但楊正廉不諱言，今日雖有不少醫療設備走向高階應用，但尚屬前期階段，32位元產品仍多應用於專業醫療電子設備中，並布建於醫療院所，仍少見於一般家戶中(圖5)。  

而德州儀器(TI)較早推出之技術平台，亦特別重視降低系統複雜性與功耗，除縮小封裝與印刷電路板(PCB)尺寸達50%外，同時可簡化射頻(RF)設計，進而促進各式醫療應用的發展。舉例來說，此款低功耗平台就能搭配採用能源收集模組的無電池感測器，充分利用太陽能、人體溫差或振動供應電源，進而延長使用壽命。

資料來源：恩智浦 圖5　高階與低階醫療電子產品與功能分類

另一項降低功耗的關鍵，則在微控制器之尺寸大小。芯科實驗室(Silicon Labs)於2009年6月時推出小達2毫米×2毫米的8位元微控制器(圖6)，希冀在不犧牲任何重要特性和性能的前提下，提供客戶節省系統成本、降低複雜度及更佳的設計彈性等好處。

資料來源：芯科實驗室 圖6　芯科實驗室推出之小型化微控制器。

周邊介面成決戰關卡  

圖7　芯科實驗室微控制器行銷總監Mike Salas說，除了低功耗、低成本與小尺寸外，微控制器與周邊介面的搭配更是影響客戶選用與否的關鍵。

隨著醫療電子走向消費端，除了低功耗與可攜式之外，裝置的對外連接功能也扮演極為重要的角色。也因此，多家微控制器業者紛紛在周邊介面下苦功，期盼藉此與競爭業者拉開差距。

芯科實驗室微控制器行銷總監Mike Salas(圖7)指出，消費性醫療電子設備都具備小體積、高效能、低功耗及低成本設計等優點，但為了讓系統可以將已收集的資料傳送給照護服務業者，有線和無線傳輸功能之重要性也隨之提升。但在此前提下，要同時滿足縮小產品尺寸、大幅降低功耗，並能讓醫療電子設備仍可保持合理的價格和消費者的滿意度，是一件困難的事。  

Salas指出，為因應上述市場變化，該公司的產品線中即配有業界最低功耗的微控制器系列產品、通用序列匯流排(USB)微控制器產品、橋接晶片及短距無線收發器產品。透過完整的產品線，可同時滿足上述需求。  

事實上，除了芯科實驗室之外，其他多數微控制器廠商也透過類似的方式強化產品競爭力。如恩智浦就提供包括乙太網路(Ethernet)、USB、馬達控制與液晶顯示器(LCD)等接口，期盼可為微控制器產品加分。劉俊宏解釋，若單純從微控制器的特性來看，業者多半針對核心效能、尺寸、功耗與成本等多所著墨，但若加上周邊介面之考量，整體設計變化將更加多元，除有助客戶因應終端產品而審慎抉擇零組件，微控制器產品之優劣高下亦可輕易分辨。  

微芯(Microchip)同樣注重與周邊之配合(圖8)，微芯高效能微控制器部門副總裁Sumit Mitra(圖9)表示，從該公司在2009年11月推出之32位元微控制器產品的多項特性即可看出微芯對周邊支援之重視程度。據悉，該系列產品包括達128KB的隨機存取記憶體(RAM)和連結接口包括10/100Mbit/s乙太網路、CAN 2.0b控制器、USB主控端/設備端和OTG功能及UART、I2C和SPI埠等。Mitra說，微芯之所以會開發出此類設計，就是看好周邊裝置與微控制器相結合的重要性，無論是8位元、16位元或是32位元的微控制器都不可輕忽。

資料來源：微芯 圖8　多種常用接口均被當作為微控制器加分的關鍵。

圖9　微芯高效能微控制器部門副總裁Sumit Mitra表示，從該公司推出可提供多種連接介面整合之微控制器，即可看出微芯對此一領域之重視程度。

對此，楊正廉亦表達相似看法，他指出，不只是32位元須要在周邊介面下苦功，在8位元微控制器與低階應用之醫療電子端，由於已步入價格戰，若廠商無法透過加值解決方案為產品本身賦予更多競爭力，勢必難以在微控制器大戰中脫穎而出。  

而德州儀器之微控制器產品線亦提供晶片內建LCD控制器之選擇，可進一步降低以LCD為基礎之應用的成本與尺寸。  

德州儀器微控制器/數位訊號處理器產品亞洲區市場開發行銷經理蕭志盛表示，該公司亦提供相關微控制器周邊如16位元類比數位轉換器(ADC)及低功耗比較器等，即便在射頻傳輸期間也可提供高效能運作，並具有在不運作時不消耗電力等優異特性。此外，這類周邊還透過將整合式先進加密標準(AES)加速器等，可針對無線資料進行加/解密功能，進而實現更安全之資料傳輸。  

通訊應用不可或缺  

而若再看微控制器於醫療電子之應用，由於不少業者均將未來之遠距醫療、居家照護視為最大商機所在，因此也將與通訊模組之結合視為必備功能。  

Salas表示，從應用層面來看，遠距醫療、居家照護與通訊應用有著密不可分的關係，尤其為因應將各式關鍵醫療資料傳輸予醫療院所之需求，唯有整合通訊技術才能實現。不過在通訊技術的選擇上，則是所在多有，各種低功耗通訊技術如國際電機與電子工程師學會(IEEE)之802.15.4、低功耗藍牙、近距離無線通訊(NFC)或是其他專屬標準等，皆屬之。  

如芯科實驗室之部分微控制器系列產品，即針對與射頻收發器的共同作業進行最佳化，以提供業界最低功耗的無線傳輸技術。如果要使用有線傳輸，芯科實驗室的USB產品線亦可快速、簡易地在不同醫療裝置之間彼此傳送資料。  

至於德州儀器，同樣透過無線技術與微控制器之集合，可隨時將病人或醫療設備資訊發送至管控中心的智慧醫療追蹤系統，並可實現手錶、計步器、胸帶式心律監控器及以個人電腦(PC)為基礎的健康與保健分析程式等裝置之間的個人區域網路(WLAN)等。德州儀器同樣透過打造射頻與微控制器之整合式解決方案，提供消費性醫療電子產品之應用。  

醫療電子應用步入隨身裝置  

在尺寸、功耗、無線通訊與周邊介面陸續到位後，醫療電子與個人隨身裝置的結合自然也水到渠成。如過去已出現血糖監測與手機功能整合，近期也看到手機加入卡路里計算或計步器的功能，連紅翻天的iPhone也有健康與保健之相關應用；其他包括心率監測手錶、可測血糖、脂肪等數據的醫用手機、監測速度、距離與消耗熱量之運動資訊手機或是測量使用者心跳脈搏、體脂肪或步伐數的手機等，在在證實醫療電子與個人隨身裝置之結合(圖10)。  

劉俊宏亦指出，相較於打造一項全新醫療電子產品，不如將醫療電子零組件整合至社會大眾習以為常的隨身裝置如手機、手錶或眼鏡等，來得更具接受度。但他也強調，兩者的整合將考驗系統設計的難度。  

醫療電子商機雖誘人近期進展仍牛步  

不過，儘管業者對醫療電子的發展大為看好，但實際在應用端，微控制器與醫療電子之結合仍頗為有限。業者指出，包括醫療電子攸關生命安全，法規限制嚴格、低階醫療產品陷價格戰，難有餘裕追求加值功能、儀器操作須具專業知識，醫療電子難以全面普及等都是主因。據悉，目前各廠商之微控制器，應用於醫療電子產業之比重約二至三成。  

醫療電子攸關生命安全　法規限制嚴格  

楊正廉指出，相較於應用於其他消費性電子，由於醫療電子攸關人命，因此各國法規對此均嚴格限制，包括射頻天線是否干擾其他電子儀器之運作、發射功率是否可能對人體造成傷害等，都有法規把關，不合格者難以越雷池一步。此外，各國主管機關對於醫療裝置之製造與販售同樣有所限制，也影響醫療電子的全面普及。  

另外，再加上醫療電子設備製造商態度保守，也影響新型態醫療電子之發展。楊正廉解釋，儘管近期居家照護等議題喊得沸沸揚揚，但系統整合(SI)業者、原始設備製造商(OEM)等多仍抱持觀望態度，同樣有所拖累。  

低階醫療產品陷價格戰　難有餘裕追求加值功能  

而再從消費性醫療電子之規格來看，姑且不論通過各式法規檢驗可能增加的成本，以一般大眾為主要客戶的消費性醫療電子，終究難逃價格競爭的宿命。而在此前提下，其零組件成本自然難以提升，更遑論各式加值功能。  

劉俊宏分析，雖然近期已有不少業者開始注重醫療電子之加值功能，但若希冀全面普及至消費性電子端，仍有一段距離。不過他也強調，相較於其他種類之消費性電子，一般大眾對此類產品之品質要求較為嚴苛，包括品牌、製造地或是供應商，都可能影響銷售成績，因此也不至於唯價格是問。  

儀器操作須具專業知識　醫療電子難以全面普及  

另一項可能影響消費性醫療電子的因素，則是各類醫療儀器操作須具一定知識，因此，如何將專業儀器進行人性化設計，提供易操作的終端產品，已成製造商當務之急。  

隨著各國政府、保健服務業者和消費者同時尋求更平民化和更容易獲得的保健服務之際，半導體供應商也持續開發可為醫療電子設備挹注更多價值的技術與產品。Salas說，系統設計者除須解決所有與消費性電子相關的功耗、體積和連線功能問題外，同時也要專注於改善個人醫療裝置的外觀設計和各項人性化介面功能。而包括觸控、環境照明和近距感應功能，由於有助於系統設計人員設計出差異化產品，以期在競爭激烈的市場勝出，故可望在近期獲得更高接受度。  

總之，看好這波巨大的成長動能，各家微控制器業者均已蓄勢待發，要以自身之優勢強攻新興之消費性醫療電子市場，並期盼能占有一席之地。