文：魏茂國　圖 ：許育愷、蔡鴻謀

相關關鍵字：超寬頻、非接觸、疲勞偵測、UWB、車用電子

　無線（wireless）科技的發展，已為人類生活帶來不一樣的風貌；行動通訊、電腦網路，或是RFID的利用，使得資訊的傳遞與溝通更為快速有效，也為各種產業創造了提升的契機。近年來由工研院領先全球研發的「超寬頻非接觸監測技術」，更打破頻寬與接觸性上的限制，未來的廣泛應用前景可期。

　　現今於商業市場上所使用的無線技術，無論是藍芽或Wi-Fi等，主要的發展應用還是受制於頻寬，使得許多量大或質高的資訊及檔案，無法得以快速地傳輸；例如在電腦網路或手機上觀賞視訊，就因為頻寬受限，使用者無法欣賞到更高畫質與聲音的影片。

　　若從名稱上來看，「超寬頻非接觸監測技術」即具備有「超寬頻」與「非接觸」兩種特性。其中「超寬頻」就是解決目前資訊用途短距傳輸的關鍵，同時也是Intel等國際大廠持續投注資源的重要技術，以及多數人所了解及認知的應用範圍。

將「超寬頻」導入民生

　　事實上，超寬頻技術過去在軍事探測等特殊用途中，已有不短的發展時間。尤其是在軍事方面，可以用於雷達，來偵測空中的不明飛行物，並與防衛系統結合、避免危險侵入；或者用於探測地底下的不明物體，如地雷，以保障人員生命安全。另外，相同的技術也可探測牆內或是牆壁另一面的狀況；例如在警用時，就可藉此觀察隔壁房間內的人數與位置，以利攻堅等行動。

　　「超寬頻非接觸監測技術」計畫主持人，工研院量測技術發展中心陶德和博士解釋說，雖然超寬頻技術已使用在軍警等特殊用途上，並且也有相關的產品，但應用上仍受侷限，或是不夠普及。因此，除了資訊的用途之外，工研院主要的投入及研發方向，是希望能利用超寬頻的技術，進行人體參數的監測，以及更多的民生用途。

　　若是從技術基礎的來源看，工研院自2001年起，便和擁有超寬頻技術與軍事發展背景的俄羅斯莫斯科航太技術大學（MAI，前身為莫斯科航空學院）合作，就是想要將超寬頻的技術，從傳統軍事為主的領域，積極轉為民生方面的開發使用，由工研院提供創新應用的內容與想法，以領先全球、創造商機。

　　陶德和指出，超寬頻技術具有體積小、耗電少、成本低等優點，因此相當適合用於各種民生用途上，如以可攜式的儀器和電池的供電方式，就有很大的應用及發展潛力。目前工研院的主力開發方向，即著重於居家照顧及主動行車安全領域，例如早產兒心臟及呼吸功能監視設備，車輛駕駛疲勞偵測系統等。

「非接觸」帶來使用便利

　　目前一般使用於量測身體狀況參數的生理監視儀器，皆須要以有線的方式，將感測器聯結於患者的身體上，或黏或夾，長時間下來對病患而言，其實是相當不舒服的，有時還會造成皮膚過敏潰爛的症狀，深深影響病患的行動與生活。而「超寬頻非接觸監測技術」的另一項特點，就是透過「非接觸」的方式進行監測，因而大幅地增加使用上的方便性及完全免除對於病患之傷害。

　　陶德和表示，過去工研院也曾與國內廠商合作開發傳統型式的生理監測器材，但是在開發的過程中亦發現，由於其中的關鍵技術皆掌握在國外大廠手中，同時儀器本身的技術發展層次也已經相當成熟，因此僅能做一個技術上的追隨者；對於台灣的產業或廠商來說，市場又被少數國際品牌壟斷。因此便決定尋求突破，引進更新、更能掌握的前瞻技術。

　　以「超寬頻」的方式，可達到「非接觸」的型態。在多數人對於一般生理感測儀器都會感到不適的狀況下，更不用說是身體功能尚未健全的早產兒。因此，如果能應用「超寬頻非接觸監測技術」在量測早產兒的生理參數上，將可減緩早產兒的不適。即使是用在一般病患的身上，也可以得到很不錯的效果；像是有睡眠問題的患者，就可用這樣的減低身體干擾方式，測量出睡眠時的生理狀態，以供診療依據。

　　陶德和進一步指出，「超寬頻非接觸監測技術」應用在生理參數的量測，其量測原理是基於都普勒效應，向待測者發出低功率脈衝電波，從身體器官運動或收縮振動時的頻率取得訊號，可以有效達到精準度，並且不受待測者的姿勢限制。此外，目前工研院也與國內的長庚兒童醫院合作，投入臨床試驗已近三年，同時預計今年即可小規模量產，並推廣到更多的醫院進行測試，以造福更多病患。

廣泛應用潛藏商機

　　由於「非接觸」的創新優點，「超寬頻非接觸監測技術」的民生應用，就有許多可能與想法如雨後春筍般地出現。像在醫療方面，因為具備體積小、可攜帶的特色，因此還可以開發與手機結合之隨身裝置，用來測量記錄心律的變化，對居家照護相當有幫助。或是還可與遠距傳輸技術結合，一方面提供醫院與醫師適當的資訊，另一方面則當有危急狀況時，還可發出警示訊號，以通知相關人士行動處理。

　　同樣的隨身攜帶優點，還可應用在相關的運動器材上。陶德和說，以目前測量人體運動時的心跳為例，須要將胸帶緊綁在身上，才可有效抓取訊號，既不舒服、又不方便；若是用手錶般的超寬頻非接觸監測儀器繫在手腕上，就可以偵測並顯示及記錄心跳次數，還可適時地警示，以免運動超過身體安全負荷。

　　除此之外，應用在汽車電子領域，也是一項相當有利的發展。對於車輛駕駛來說，如何能夠偵測到駕駛者的疲勞狀況，並及時發出警訊、避免車禍的發生，是許多車輛電子設備廠商亟欲突破的技術。陶德和表示，目前市場上尚未有較完備的方式，如用CCD攝影機來觀看駕駛人眼睛的閉合程度，仍有不少障礙與缺點待解決；而「超寬頻非接觸監測技術」則是透過生理狀況來掌握駕駛的疲勞狀態，可在駕駛進入瞌睡狀態前，就先偵測到生理的反應，並提前預警，更有效地防止意外，且不受監測角度的限制。

　　而在車輛行駛的部份，「超寬頻非接觸監測技術」還可用來進行車距的量測，例如與前後車的間距，或是當超車與變換車道時，若是與側道車輛太過接近，就可提出警告，以避免因後視鏡死角所造成的危險，提供更高的行車安全。

以技術滿足市場需求

　　不論是醫療或是車用電子的用途，「超寬頻非接觸監測技術」都已得到產業界的認同，甚至與工研院進行開發合作。工研院更與莫斯科航太技術大學及歐洲Micro Impulse科技公司等，共同成立了跨國性的「超寬頻生理感測策略聯盟」，積極投入醫療領域的開發應用，估計未來全球電子醫療方面的市場就有600億元。

　　陶德和說，「超寬頻非接觸監測技術」是以未被滿足的市場需求出發，再以良好的技術基礎支援，因此能創造優勢與區隔，也能布局更多、更廣的專利，為國內產業創造先機；同時，在技術與產品的開發上，還希望能結合國內廠商的水準與能力，以擴大產業應用、提升產業規模，成為這項關鍵技術的重鎮。