预防胜于治疗 个人医疗保健设备市场起飞
2009-10-12
作者：来源：compotech
医疗电子产品依其是否具有医疗行为，可粗略分为治疗性设备(MedicalDevice)及预防性装置。后者也就是个人医疗保健设备(HealthcareDevice)，例如血压计及血糖计等消费性医疗电子产品。随着近年来“预防胜于治疗”观念的普及，市场对于这种消费性医疗电子产品的需求亦呈现逐渐上扬趋势。
一般而言，由于医疗电子产品的使用涉及病人的生命安全，各国法令普遍规定治疗性医疗仪器必须从专业医学实验开始研发，产品更需经过多年临床实验并符合各种严苛的认证标准才能商业化，加上通路与市场属性较封闭，因此进入门坎极高。相对来说，预防性的个人医疗保健产品虽仍需通过各国卫生管理单位，如美国食品与药品管理局(FDA)的严格检验，但较无上述学术开发及临床实验的门坎，遂成为半导体业者切入医疗电子市场的首选。
随着半导体技术不断进步，芯片在微型化及低价化上均已到达登峰造极之境，不仅使得消费性医疗电子产品价格逐渐走向一般大众可接受的范围，而体积缩小带来的便携性，也让此类产品一举攻占家庭市场。半导体业者不仅可为民众的健康把关，更为其自身开创3C以外的另一片蓝海。
在竞争激烈的消费性医疗电子市场中，半导体厂商要如何创造差异性，从市场中抢得先机?我们可以从人性化使用界面、低功耗、充电设计，以及多功能高度整合等面向加以探讨。
人性化使用接口首重图像显示及语音播报功能
随着消费性医疗电子产品走入家庭与个人的生活中，人性化使用接口的重要性也随之增加。通常在家中使用此类产品的人，并非经过专业训练的医护人员，反而有大多数是中老年人口，特别是像日本这样高龄化的社会。据统计，预估在2020年时，日本将有一半的成年人口超过65岁*，导致人与人之间无法互相照顾的情况将会暴增。因此，直觉化的图像显示及语音播报功能，将成为消费性医疗电子产品在市场上胜出的第一个关键。(*根据日本国立社会保障与人口问题研究所“日本未来人口预估”的平均出生率及死亡率计算之结果)
目前市面上许多消费性医疗电子产品的显示方式，仍采用最简单的数字显示(segmenttype)接口，仅能呈现需要进一步判读的数字与指数。此外，在语音部分，也仅有传统以录音预存形式的语音芯片，使用起来不但不方便，也不够人性化。然而，图像显示却可针对历史资料进行比较分析，并以曲线图表呈现健康情形的变化，提供更多的附加作用。而自然人声的语音效果，更让消费性医疗电子设备使用起来与真人照护更加类似。
针对以上需求，许多厂商开始采用微控制器整合LCD驱动器或控制器的解决方案，试图提供图像显示功能。此时，LCD驱动器或控制器本身的分辨率及稳定度，以及厂商在功能整合上的know-how，便扮演了关键性的角色。
目前Epson所提供的这类产品，包括了4位、8位、16位以至32位的微控制器产品。其中16位以下的微控制器，为整合LCD驱动器的单芯片解决方案，可支持最高达128x64的单色点矩阵(dotmatrix)。相较于传统产品仅支持40x4点矩阵分辨率，采用Epson微控制器的医疗保健产品拥有更精致的画面，并能提供更容易阅读的分析图表。
据了解，目前许多日本医疗电子产品多采用点矩阵液晶显示，以提供更多附加功能。而32位的微控制器则整合了LCD控制器，可用于3.5英寸以上之TFT-LCD显示屏幕的医疗电子产品。
在语音播报方面，Epson则开发一系列语音芯片。包括型号S1V30080的语音芯片专为嵌入式应用设计，具备5声道音律合成功能，可同时于5个声道播放5个8度内的旋律，并内建可播放两声道的语音只读存储器，8kHz规格约可播放30秒，16kHz约15秒。音律合成功能与内建只读存储器读取数据的功能完全独立，使用者可混合这两种音效并个别设定音量，因此能播放出类似自然人声的效果。
低功耗与充电设计 高效率非接触式充电备受瞩目
除了图像显示及语音播放外，基于消费性医疗电子产品对便携性的高度需求，微处理器的功耗管理及电子装置的充电设计成为厂商切入该市场的另一项致胜要素。因为包括血糖计等医疗保健产品在内，受到诸多外在因素的限制，均需采用体积极小的组件，且无法使用外部电源，也因此半导体解决方案的功耗便成为重要指标。
举Epson为例，该公司以制造手表零件起家，设计出的微控制器IC产品以“省电”为最高诉求，使手表得以长期维持运作。早在十余年前，Epson便能够利用0.6μm的半导体制程，设计并制造出操作电压低至0.9V的4位微控制器产品，也就是说，点亮一颗传统灯泡所需要的电力，就可以驱动多达300万颗4位微控制器。即使在今日的半导体产业中，0.9V的操作电压依然维持业界最佳的水准。
此外，就像其它便携式3C产品一样，便携式医疗电子产品的充电设计，亦是相关业者增添产品附加价值，创造差异化的诉求之一。有别于传统的金属接点充电方式，非接触式充电成为近来颇受瞩目的技术发展。整体而言，非接触式充电技术可以解决一般接触式充电可能造成的接触火花、潮湿触电等危险，提高产品的使用安全，同时可减少因为磨损、氧化或灰尘覆盖导致的接触不良，还有需插入接点的不便等问题。
其实，非接触式充电技术早在90年代便已出现，但是此技术直到最近才开始受到普遍注意，其中主要的原因为非接触式充电的传送效率有了极大突破，从过去仅有10%～20%的程度，到2006、2007年时，非接触式充电的效率已进展至60%左右。而Epson和村田制造所(Murata Manufacturing)合作，利用电磁感应原理共同开发名为Air Trans的无接点充电模块，其传输效率更是高达70%，并能在产生极少量热能的情况下传输大量电力。这种非接触式充电技术可应用在许多手持装置的充电设计上，并且在日本已相当普及。但近年来，由于消费性医疗电子市场的蓬勃发展，Epson正计划将该技术导入医疗电子产品中，以进一步提供消费性医疗电子产品在充电时的安全性。
多功能高度整合 符合市场需求同时兼顾尺寸与功耗
因应市场上的多重需求，消费性医疗电子产品之半导体技术开发应注意多元功能的整合，但同时亦不能忽略各项功能的品质，并妥善管理产品功耗。举例而言，目前各家厂商针对医疗电子设备的技术开发尚处在相互独立的状况，也导致医疗产品的功能局限于数据搜集储存，而无法妥善运用交叉检测的结果信息。如何整合各家系统，串起信息流，将是医疗电子产品下一步的增长契机。目前看来，USB接口将是重要的附加功能，因为它能简单并有效地将量测数据传送至医院或家庭保全系统等具有医疗信息处理功能的基础建设中。
根据研究，老人在家里发生意外，若能在一小时内发现，则存活率将有75%;若超过一小时，则死亡率相对提高。由于个人医疗电子产品的使用者多以老年人为主，因此，该产品是否具有远距监控和网络传输等无线照护功能，便成为发展重点之一。依据台湾工研院产经中心数据显示，应用无线通信技术的健康医疗照护市场，将有希望于2010年增长至107亿美元。而该市场能否增长的主要关键，端看无线通信技术及医疗信息系统服务的整合程度。
无论是上述的USB接口、远距监控或网络传输等功能，或是本文之初所提到的图像显示及语音播放功能，考虑到产品大小与功耗的需求，单芯片将会是较为理想的解决方案。Epson由于拥有单芯片在配线及耗电控制上长期所累积的经验与技术，因此能依客户需求，开发出符合其产品功能及功耗规格需求的多功能单芯片产品，为客户带来最大价值。
迎向庞大商机 以高精准度与可靠性赢得信赖
最后，除上述三个面向外，医疗电子产品必要的高精准度与可靠耐用性也不容小觑。虽然不涉及医疗行为，但消费性医疗电子产品的量测数据，仍会左右病患的治疗计划。有鉴于此，相关半导体组件在抗静电干扰、温度范围稳定性及产品可靠性上的表现，也是终端产品客户在选择半导体解决方案时，必要的考量项目。
Espicom机构的调查显示，全球医疗电子市场至2010年，将达到900亿美元的规模。另根据半导体业者本身的调查资料，2009年全球消费性医疗电子产品的出货量约为2.3亿台左右，而到了2011年则将增长到2.7亿台左右。这里所指的消费性个人医疗照护产品包括血糖计、血压计、体脂肪计、数位温度计、心跳监测器、喷雾器、电疗器材(DENS Devices)等。
由于商机庞大，消费性医疗电子产业已吸引全球众多业者投入。在台湾地区方面，也有广达、鸿海、奇美、台达电等业者相继投入。而对于终端设备制造业者而言，相关半导体解决方案的优劣将成为产品胜败的关键。如何选择能降低设计复杂度、实现低功耗、维持高可靠性和产品稳定度，且又能提供诸多附加价值的半导体解决方案，将是相关业者的重要课题。