由於2019年底COVID-19疫情爆發，民眾自主健康管理意識提升，供給端不斷發展血氧、血壓偵測及健康數據共享等新應用，加上蘋果(Apple)等知名品牌推出中低價位產品，上述因素提升消費者購買意願，帶動智慧手錶市場成長。
五大品牌囊括八成市占生理監測成標準功能
全球智慧手錶前五大市占品牌為蘋果、三星(Samsung)、Garmin、小天才以及Fitbit，五大品牌合計囊括將近八成的市占率。蘋果為市場領導者，過往以一年推出一款新品步調，長期占據市場龍頭，市占率大多約維持四成以上。2020年首次於同年度推出兩款新品，S6及SE，並保留舊款手表S3於市場上促銷，使Apple Watch系列第一次有售價低於新台幣6,000元的產品出現。
而S3、SE及S6分別採用蘋果第一、第二及第三代光學心率感測模組，越新款智慧表中的感測模組，則具備更多感測元件及更多樣的生理量測功能，如S6具備血氧偵測功能，SE及S3則無。因此可發現，蘋果運用不同價位、效能，做出產品區隔，而此舉也成功吸引新舊客群購買，2020年市占已一舉提升至五成，並預測2021年將持續維持領先地位，形成一超多強的格局。
蘋果、三星、Garmin與Fitbit主打健康管理應用，以生理量測功能吸引客群，其中蘋果、三星、Fitbit甚至已將部份生理量測軟體，如心電圖、血壓分析軟體申請醫療器材認證，聲稱其準確度達到醫療院所之醫材水準。
Garmin持續專注開發運動型手表，依據不同運動領域，如慢跑、登山、潛水，推出高階智慧運動手表，在運動族群中具有一定地位。近年小天才則瞄準兒童客群，推出低價產品的兒童手表切入市場，快速成長。
從生理監測走向醫材市場
隨著行動醫療、個人化精準醫療議題興起，以及手表適合長期配戴，可連續取得大量生理數據，因此智慧手表多項應用當中，健康醫療被認為是最具發展潛力的一項，救人一命新聞層出不窮。如2021年4月蘋果官方新聞報導，美國密西根州一名婦女經Apple Watch提醒心律異常，但本人並未感到心臟不適，實際就醫檢查後發現有心臟動脈阻塞狀況，若無及時就醫則有生命危險。
因此蘋果、三星、Google等科技大廠，也看準智慧手表背後龐大的健康醫療服務商機，紛紛插旗智慧手表市場，希望透過手表建立人體數據資料庫，衍伸發展智慧健康醫療應用。
智慧手表主要透過各式光學、電極導片等各式感測器，搭配演算分析建立生理量測技術，目前市售智慧手表均已支援基本生理量測功能，如心跳紀錄、卡路里消耗估算等，讓使用者隨時掌握自身生理狀態及運動能量。
隨著健康意識抬頭，這些基本生理量測已無法滿足使用者對健康追求，品牌大廠開始發展多元且精準的醫療級生理監測技術，並向各國衛生主管機關申請醫療器材證照，讓使用者可透過手表蒐集日常生理數據，在就醫時做為醫生診斷依據，使手表監測數據得以與專業醫療服務串聯。
PPG光學偵測技術趨於成熟
心率偵測為智慧手表發展最早的生理量測技術之一，運用LED、光電二極體感測器，於表背建立光學感測模組，以光體積變化描記圖法(PPG)分析血管內血液容積及物質濃度變化。
因心臟跳動會帶動血液流動，產生血管擴張、收縮等容積變化現象(即為脈搏)，透過分析綠光吸收、反射量，可取得血液容積變化頻率(如血管擴張將增加綠光吸收、減少反射，血管收縮則反之)，藉此推斷脈搏及心跳頻率。
早在2015年蘋果第一代Apple Watch已引入心率偵測功能，2020年Apple Watch S6更進一步利用紅光、紅外光光源，延伸發展血氧偵測應用。
該應用藉血紅素及氧合血紅素，對紅光、紅外光具有不同吸收程度的特性，評估使用者血氧濃度。波長850nm ~950nm外光照射下，氧合血紅素的吸光度明顯高於血紅素。對波長650nm~750nm紅光則低於血紅素，因此在固定光通量照情況下，若紅外光吸光偏高、紅光吸光偏低，則象徵血氧飽和度偏高。
以AI強化心律判讀能力將成趨勢
心臟跳動時，會透過竇房結發出電生理訊號，控制心房、心室的收縮與舒張。心臟電位訊號雖微弱，但當前技術進步，即使人體末梢如指尖也能採集數據。智慧手表在表背及表冠安裝電極導片，蒐集心電訊號，描繪心電圖(ECG)，取得心跳頻率以及心律波型資訊，評估心臟功能是否異常。
目前蘋果、Fitbit等大廠手表心律偵測功能已取得醫療器材證照，如2017年蘋果通過美國食品藥品監督管理局(FDA)審核，並在2020年底取得我國衛生福利部食品藥物管理署核准，心率偵測功能正式開放國內使用，顯示該偵測技術已如同醫療級中大型心電圖設備，已相當成熟。
然而，資料分析方面，由於臨床上常見之心律不整波形高達數十種，但當前市面智慧手表內建心電圖分析軟體，僅能判讀正常心律(又稱竇式心律)、過快、過慢或心房顫動，還有許多心律狀況是手表分析軟體未能辨識，因此增加多元的心律判讀AI應是未來發展方向。
以脈波指數推算血壓已獲醫材認證
目前少數中高階智慧手表已具備血壓量測功能，其血壓數據是結合ECG、PPG技術演算獲得。因ECG波形峰值源於心室收縮，而PPG峰值則是血管收縮，分析兩者訊號波形時間差，可得知心臟輸送血液至量測部位時間，又稱為脈波指數(PTT)。而脈波指數與血壓值呈正相關，結合身高、體重等人體參數可推算使用者血壓值。
由於PTT數值源於ECG與PPG訊號演算，ECG與PPG兩項感測技術已相對成熟，因此血壓量測應用發展關鍵，並非感測模組技術難度，而是演算法準確率，及是否已通過衛生主管機關核准，取得醫材證照。
2020年三星手表血壓量測功能已取得南韓醫材認證，並已開放Galaxy Watch 3、Galaxy Watch Active2等型號使用，亦將支援後續機型。目前三星正陸續向各國衛生主管機關遞出申請，已獲取超過30國認證。根據了解，蘋果、Fitbit等大廠也可能於2021下半年新表中搭載血壓量測功能。
壓力及睡眠偵測仍在發展階段
人體自律神經系統具有兩個分支，交感神經與副交感神經，為人體神經系統中無法隨意自主控制的部分。當人處於壓力下，身體將發起警戒狀態，活化交感神經、腎上腺素上升、增加心率，心率變異度(HRV)下降。反之，處於放鬆環境中，副交感神經活躍、心跳頻率降低。
智慧手表藉由分析HRV，評估使用者自律神經系統分支平衡狀態，做為間接分析壓力指數方式。而睡眠分析也是HRV另一項衍生應用，廠商綜合分析HRV、心跳數、睡眠時間及身體翻身移動狀況，輔助睡眠品質評估。
此外，目前Fitbit也發表新的壓力分析技術。2020年8月Fitbit推出首款具備膚電活動感測的智慧表Fitbit Sense。具Fitbit官方說明，因汗腺分泌會隨情緒產生變化，情緒壓力越大，皮膚越易出汗，可透過測量皮膚阻抗及皮膚電導率分析使用者壓力狀態。
COVID-19疫情爆發後，許多城市封城，民眾需長期待在家中無法外出，無形中也對身心累積不少壓力。Fitbit的新品，除了可幫助使用者覺察自身壓力狀態，也藉此推廣正念冥想及深度呼吸訓練應用程式，協助使用者緩解緊繃情緒。
非侵入式血糖偵測仍有難題待解
研發精準可靠的非侵入式血糖偵測方式，一直是許多智慧醫材業者發展目標。現行檢測大多需使用者定期扎針，或長期置入針頭於皮下組織，進行連續性偵測。目前主要智慧手表大廠選擇攜手血糖機業者，如蘋果、Fitbit與Dexcom合作，串聯血糖機所採集的數據，記錄於手表。
儘管近年蘋果、三星等大廠正致力於研發光學感測技術量測人體血糖，然而，由於傳統血糖機醫材廠商仍未推出相似產品，顯現該技術要足以成熟，取得主管機關認證，並商用於智慧手表，仍需要一段時間。
此外，學研單位亦嘗試其他非侵入式技術的可能性，如運用汗液、唾液推算人體血糖濃度。例如美國加州大學柏克萊分校在手表上導入電化學感測器，分析人體汗液的葡萄糖、乳酸濃度，推算受測者血糖數值，但該偵測方式仍處研究階段，尚未商品化。
活用多種生理數據 應用發展更多元
綜觀智慧手表生理量測發展，可發現光學感測模組(LED與光電二極體感測器)、電極導片為最核心的感測元件，用以取得使用者脈搏、心率、血氧濃度、心電圖等資訊，且技術已相對成熟，大廠的量測軟體已取得醫療器材證照。
隨著演算法精進，以光學、電極導片為基礎的量測技術，目前已能延伸推算脈波指數、血壓、心律變異度等數據，可間接評估使用者壓力、睡眠狀況。品牌大廠、學研單位也不斷地嘗試發展新應用，例如以光學方式偵測血糖、運用電極導片分析出汗量、汗液代謝物等，可期待智慧手表的生理量測應用將隨著技術演進變得更加多元。
(本文作者為資策會MIC產業分析師)
