专题
首页  >  专题  >  媒体视点  >  名刊精选  >  《百科知识》

《百科知识》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

《百科知识》杂志社与中国大百科全书出版社同期创建于1979年, 是由中国大百科全书出版社主办的国内惟一...

文章数

可植入设备渐流行

2016-07-11 09:15:35

当人们还普遍认为谷歌眼镜等可穿戴智能设备会是下一个消费热点的时候,可植入设备已悄然来袭且渐行渐近。

什么是可植入设备?

可植入设备是指需要通过手术植入人体或动物体内的电子设备,例如心脏起搏器、人工耳蜗、脑神经刺激器、动物标签等。可植入设备主要由传感器、微型芯片和精密机械部件等组合而成。微型芯片几乎是所有可植入设备必备的元件之一。

与普通消费电子类产品不同,可植入设备一旦出现故障和危险,只能通过手术取出更换。一些可植入设备,例如人工耳蜗,植入后会和人体组织结合在一起,所以是不易更换的。因此,可植入设备在整个生命周期内都不能出现故障,所以对可靠性、安全性有极高的要求。核心的微控制芯片除了具备所要求的基本功能外,还需要采用各种安全加固技术,保证硬件的安全性和可靠性以及软件的稳定性。这样的芯片一般不会采用市场上通用的商用微处理器,而是需要专门研发定制,这对设计人员的要求非常高。

小身材,大用途

可植入设备并非一项全新的研究。1998年,英国伦敦瑞丁大学研究控制论(对信息传递和控制的研究,尤其涉及人及动物大脑与机器及电子装置的差异)的教授布雷恩·沃里克就曾经将一枚芯片植入自己的胳膊,他进行这项实验的目的是为了测试自己的电脑能否在楼内无线跟踪他的行迹。

据了解,美国应用数据公司早在 2004 10 月就宣布,该公司研制的 VeriChip 芯片已获得美国食品与药物管理局批准,可以将其用于医疗目的。VeriChip 是一种可植入人体内的微型芯片,是一种医用跟踪设备。VeriChip只有一粒大米大小,里面载入译成代码的各种信息,当附近的信息阅读器扫描到芯片的时候,这种微型芯片就会发送出数据,医生用一种特殊的读取设备就能够接收到芯片传回的数据信息,比如病人的身份、血型以及健康状况,从而加速治疗过程。

目前,可植入设备主要应用于医学领域,是生物医学工程领域的前沿高端产品。

例如摩托罗拉公司研发的“电子文身”,由超薄电极、传感器、无线电源、电子元件和通信系统组成。这款产品目前可测量佩戴者的心率、血压、皮肤的温度等关键数据。这些指标有助于专业研究人员跟踪佩戴者的健康情况。

德国弗莱堡大学的研究人员也研发了一款微型设备。这款设备包裹在迷走神经周围,通过刺激颈部神经这一区域来刺激血压的变化,从而达到降低血压的效果。

此外,大家熟悉的心脏起搏器、脑神经刺激器(也称为脑起搏器,用于治疗帕金森综合症或其他运动障碍,治疗脑部病变等)、人工耳蜗等,均已经在现实生活中普遍应用。能恢复失明病患视力的视网膜植入设备等也纷纷揭开神秘面纱……

不过,可植入设备的价值还远不止于此,不仅在医疗领域,它在提升人类对外部世界感知能力层面也发挥着举重若轻的作用。

比如,“让你不迷路”的“左撇子”指南针就是可植入设备重要的应用之一。这款名为“左撇子”的指南针的工作原理是:将一个超微型指南针封入一块硅套内,套上一个圆形的钛合金外壳,随后将其植入人体皮肤下。与此同时,一个超薄的细须露在套外,当使用者面朝北方时,这一细须便会被激活,轻微刺激皮肤以便感知方向。

未来,我们甚至可能把手机嵌入牙齿,这就可以让你和你的手机形影不离,不必再饱受遗忘或丢失手机的烦恼了。2002 年,麻省理工大学欧洲媒体实验室把微型手机植入人的臼齿模型中,它能收到电台和便携式电话的数字信号。依照设计,人的颚骨将被转化为天线,而整个头颅成为信号的接收装置。虽然牙齿的模型只是在伦敦科学博物馆展出过,而且目前也未投入使用,但如此大胆的设想足以吸引人们的眼球了。

可植入设备安全吗?

经过多年的研究,业界专家普遍认为可植入设备是可行的,“但由于外科手术水平和个体差异的影响,对于植入式电子设备,任何医疗设备都不能保证 100%的安全”。据中科院深圳先进技术研究院医用芯片设计室的专家们介绍,可植入设备是一个多学科交叉的研究领域,涉及到生物医学工程、微电子学、医学等,各方面的专家需要通力解决芯片体积大、电池寿命短、生物相容性以及免疫排斥反应等问题。不过,可以明确指出的是,“在正常使用范围和安全期限内,可植入设备是很安全的”。

可植入设备面临的阻碍

炫酷的可植入设备虽然从不同层面为人们的生活提供了便利,但是可植入技术的推广还面临着一系列的问题。制约其发展的关键难题——充电问题,就足以令可植入设备看似明朗的发展前景蒙上一丝阴影。要广泛地使用这项技术,亟需研制出能够将人体能量转变为电能的电源及高科技芯片,使之能够和远距离设备交互数据。

同时,可植入设备还有一个最令人担心的问题,就是植入电极长期刺激周围细胞组织导致细胞组织改变,从而导致电极与周围组织的信号传递出现问题甚至会影响到人体的健康。这个问题必须得到妥善解决。

尽管面临重重困难,可植入设备的发展前景依旧光明。从提高生活质量以及人机交互的效率和便利性出发,可植入设备在未来的应用前景十分广阔。随着相关应用技术的进一步发展,可植入设备必将有更自由的发展空间,在未来走得更远。

上一篇:恐惧能遗传吗?
下一篇:人们为何喜欢八卦?
©2011-2017 版权所有:中国数字科技馆
未经书面许可任何人不得复制或镜像
京ICP备11000850号 京公网安备110105007388号
信息网络传播视听节目许可证0111611号
国家科技基础条件平台