可穿戴裝置與醫療產業交集的商機起飛

2020 年的經濟振盪巨大,但風險投資 (Venture Capital,也稱為創投) 金額並未降溫,只是他們縮回到舒適區 – 大筆投資在較成熟的專案,所謂 Mega Deals 數目創新高,但對早期專案敬而遠之,這對早期初創​帶來困難。但是,健康醫療與生物科技產業在疫情催化下,卻完全呈現爆發態勢 – 2020 年,創投注入在這個區塊的金額創新高,今年有可能沿續至少相當的動能。

根據全球可穿戴裝置市場中的2,394個公司簡介和 2,948 項專利申請資訊,整體的技術與市場概況 (不限於健康產業應用) 顯示,這些公司歸類在七個子分類:

  • 軟體與應用(程式)開發: 26% 。
  • 硬體與材料: 15% 。
  • 健康與醫療照護: 16% 。
  • 安全與輔助: 13% 。
  • 運動與健身: 11% 。
  • 智慧與人性化互動: 9.7% 。
  • 服飾: 5.3% 。

前三類一直是投資人的最愛,不過過去十年數據顯示出多元化投資趨勢。近期成長最快速的子分類別為: 安全與輔助 (近三年CAGR  54%) 與智慧與人性化互動 (近三年CAGR  30%)。

這些應用在醫療照護的可穿戴裝置有三種大分類,一是將傳統測量裝置重新設計成可穿戴 (例:洗腎機); 二是一開始就是設計做為可穿戴的健康監測裝置 (例: 給糖尿病患的血糖監測,甚至貼在皮膚上的 電子紋身即時監測血壓和體溫); 第三種是消費級的可穿戴裝置,升級進入醫療級市場,現在採用度越來越高,科技大廠的投入 (例如: Apple、Google) 加入黑科技、數據整合與人工智慧、針對性的解決方案 (例: 解決睡眠問題),提升了品質、準確度與效率。

傳統醫療健康產業業者面臨了來自消費電子巨頭進入市場的強大競爭,包括可穿戴相關專利數量的第一名的 Samsung,另外 Sony 與 Apple 也值得關注,例如Apple 將心率監測技術融入無線耳機的專利,另一個專利是關於可測量心電圖、血壓和呼吸頻率的織物伸縮帶。這些科技進步持續讓消費級可穿戴裝置升級為醫療產業的一部分。許多消費級穿戴裝置已經獲得 FDA 核准,例如 Apple Watch 用在房顫 (心房纖維性顫動, 英文 Atrial Fibrillation) 的偵測。

在業者推動下,一些基於可穿戴裝置建立的生態系統正在成型,結合軟體平台業者、健康保險公司及醫護人員為病患提供完整的照護方案,在病患生活中給與持續適時的支援 (收集數據、在手機上給病人回饋與提醒、數據即時傳給醫生以支援醫生必要時採取行動),需求與價值大,許多新創公司已獲知名創投的大幅資金投資。一些裝置例子: 照顧心臟病高危險群的穿戴式心臟複律除顫器 (Wearable cardioverter defibrillator)、為糖尿病患設計的智慧襪子 (下圖,來自 Siren Socks)、收集精神病患行為與生理數據的智慧助理。

可穿戴裝置可能有以下種類的產品與監測數據,如下圖,從基本的心跳、到情緒、到認知功能,單一一種數據可能價值不大,然而多種數據若能結合,則監測、干預及預測的價值與商機就很大。 medical-wearables 對於最直接的醫療產業,這可有助於醫生診斷與提供更有效的治療護理。對於健康保險產業,則可以更精確地估算風險,可以提供差異化的保單。美國許多健康保險公司現在已經提供保費折扣給願意持續運動 (並傳送可穿戴裝置的數據作為證據) 及參與年度身體健康檢查的保戶,有些還補助客戶購買Apple Watch 的費用,可見這些數據對保險公司的價值。

越來越多的方案尋求整合來自多個元件的信號以提高信號的完整性,裝置的互聯網路模式越來越重要。例如 Adidas 的專利 (Sports electronic training system,and applications thereof) 以一個核心元件整合多個裝置的不同信號,以即時提出回饋給鍛練中的運動員。 下圖來自 IEEE,是可穿戴裝置的網路互通標準。 IEEE eHealth standards


至於採用可穿戴裝置測量數據被作為診斷參考,則因為醫師的保守特性,雖然目前仍在非常初期階段,但持續上升,尤其是心血管方面以及其它慢性疾病,美國去年剛開始補助使用可穿戴裝置進行遠端病患監護 (RPM,Remote  Patient  Monitoring)。今年經過疫情推上一把,未來應該會加速採用。因為疫情,非接觸式溫度計和個人脈搏血氧儀 (Oximeter) 可能成為居家健康管理的實用工具。 但是感測器做好準備了嗎? 他們足夠準確嗎?

感應器通常具有需要校正和測試的類比元件,此外,感測器也變得越來越複雜。 隨著多種感測器被縮小尺寸進行整合,設計和測試的複雜性增加了,這是系統級設計的問題。意即所有這些感測器都必需以小尺寸形式同時保持其精度,而這種尺寸有朝一日可以薄到如身體佩戴的貼片,而又不會太耗電。其中一個有趣的科技是在彈性基材上的列印電路,輕薄、有彈性、極低耗電、便宜,貼在皮膚上像紋身,Google 也在進行這種開發,不過目前被晶片產業忽略。

收集單一種數據是不足的,數據需要有相關情境做為參考 (比喻: 點、線、面,資訊完整性提高),所以,有不同感測數據的組合搭配、好的演算法與一定的運算能力是必要的。

有那些感測器數據可考慮? 以下只是一些基本的:

  • 電化學 (Electrochemistry): 是一種重要測量機制,舉例: 連續血糖監測系統CGM (Continuous Glucose Monitoring)– 透過葡萄糖感應器監測皮下組織間液的葡萄糖濃度而間接反映血糖水準;或在居家護理中需要偵測體內任何其它物質都可,例如: 抗體。
  • 氣體感測: 舉例: 糖尿病患者呼出氣體會含有丙酮; 有消化問題的人從呼吸也可偵測到不同氣體; ARM 開發了一種有機場效電晶體 (FET),配合機器學習可以輕易分辨體味 (Body  Odor)。
  • 環境感測: 溫度、壓力、聲音等等。
  • 加速度計 (Accelerometer) 和陀螺儀 (Gyro): 感測用戶的動作。
  • 光學感測: 是非侵入式的,方便使用,相關硬體、軟體、演算法都很成熟。舉例: 稱為脈搏血氧儀的裝置使用一束紅光穿過指尖測量血液的氧氣水準或飽和度 (SpO2),低氧水準可能是需要醫療干預的預警信號,例如許多COVID-19病患即使感覺良好也有低氧水準。

演算法是非常重要的部分,甚至比感測器本身更重要,它可大幅提高準確度、降低雜訊。整個系統設計要在獲得最佳信號與最低功耗之間取得平衡。產品測試的成本不能忽視,尤其 MEMS 元件的測試與校正成本很高,產品在開發之初就需要放進可測試性設計。

醫療照護穿戴裝置市場的開啟完全取決於 FDA 的核准。在取得 FDA 或其他監管部門的批准過程,最好有大公司先開路。”重達800磅的大猩猩為其他人鋪平了道路,這將使整個市場受益”。一旦第一個新裝置通過 FDA批准,後續其他公司相似裝置的批准過程就容易多了。

今年的疫情為居家健康監測與護理提供了強勁動力,這些改變相信在疫情完全解除後也仍將存在。當然,5G 建設的投入、AI 技術門檻的降低、區塊鏈技術的成熟 (保障數據安全)、邊緣計算都為健康產業的數位化轉型帶來加乘效果。這數位化轉型帶來的影響是病患將能獲得較好的醫療照護、大眾將學習與習慣新的自我監控模式、整體醫護效率將獲得提升。投資人與新創公司都應把握今年轉型商機。欲瞭解更多投資或合作機會,請來信探討。

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