忘记可穿戴式技术吧? 可植入设备汹涌来袭

糊涂虫

科技日报 2014年05月13日

[导读] 我们已经研制出了电子纹身、密码药片和记忆芯片等，这些设备不仅能更好地对我们的健康状况进行监测，也能增强我们其他方面的感官能力，目前已成为科技弄潮儿们的新宠。

①皮下植入设备Circadia 1.0能收集植入者的体温等基本的生物计量数据，并可通过蓝牙进行实时数据传输。
②能恢复失明病患视力的视网膜植入设备业已面世。
③“小型胶囊”形式的皮下射频识别（RFID）芯片。
④摩托罗拉公司目前也在研制拥有射频识别芯片功能的药片。
⑤电子纹身由超薄电极、电子元件、传感器、无线电源和通信系统所组成，可以测量佩戴者的心率、血压、皮肤的温度等关键数据。

据美国CNN网站报道，当人们还在谈论可穿戴智能设备会是下一个蓝海的时候，城头已变幻大王旗，可植入设备已汹涌来袭。我们已经研制出了电子纹身、密码药片和记忆芯片等，这些设备不仅能更好地对我们的健康状况进行监测，也能增强我们其他方面的感官能力，目前已成为科技弄潮儿们的新宠。不过，也有科学家表示，公众缺乏认知是这一技术在发展路途中遇到的最大“拦路虎”。

“左撇子”指南针：让你不迷路
当我们在偏远的森林进行探险时，除非我们失去信号，我们都能用智能手机给自己指路；但现在，随着新一轮可植入设备的兴起，我们也能利用一款嵌入身体内的引导系统，在森林里畅通无阻，在享受户外探险乐趣的同时也不用担心迷路。
电子工程师们兼分子生物学黑客布莱恩?麦考伊设计出了首款植入式指南针，他自己也是首名“吃螃蟹者”。这款名为“左撇子（Southpaw）”的指南针的工作原理是：将一个微型指南针封入一块硅套内，接着套上一个圆形的钛外壳，随后将其植入皮肤下。有一个超薄的细须露在外面，当用户面朝北方时，这一细须会被激活，轻微地刺激皮肤。
麦考伊说：“因为其为圆盘状，所以最好将其置于肩膀附近，我现在还没有想到任何可能存在的安全问题，因为这款设备所使用的材料和形状都在身体能忍受的范围内。”尽管如此，麦考伊正和有关专家携手合作，希望能将风险降至最低，然后动手术将其植入自己的身体内。
尽管目前只有麦考伊一人会接受这种植入，但其麦考伊一直都不是一个人在战斗，“Southpaw”一直就是一个多人合作进行的研发项目，其研发通过该领域的“领头羊”生物黑客（Biohack.me）论坛进行，这一论坛吸引了全球很多领域的科学家参与，而该技术已经超越了可穿戴式技术，达到了可植入技术。其实，之前也出现过自己动手进行植入的人们，比如在耳朵中植入磁性耳机的科技狂人、在手上植入无线射频识别（RFID）芯片用以储存照片的艺术家等，正是这些人，用自己的身体力行，大大推动了可植入技术的发展。
磁铁和微芯片几乎是所有植入设备必备的元件，有时候是为了好看，有时候是为了实现一些新奇的目的。但随着技术的不断发展，植入设备也变得越来越复杂，从而能为人们提供很多实际的应用。例如，由生物黑客论坛下属公司研制的皮下植入设备Circadia 1.0，就是一个很好的例证。该公司的首席执行官蒂姆?卡农甚至将其直接植入自己的手臂皮肤下。现今，Circadia模型只能收集植入者的体温等基本的生物计量数据，但可以通过蓝牙进行实时数据传输。设备还有3个LED灯，不仅充当状态指示器，还能从皮下照亮他的纹身，十分新潮。

内置耳机：让你“听”温度
该论坛的另一位明星里奇?李是使用磁铁的先锋。李在自己耳朵里植入的“隐形耳机”，不仅能让他扔掉耳机，也能让他听得更远（至少比正常人要远），成功变身“蝙蝠侠”。
李在他的耳屏??耳道前面的小突起里面植入了一个微小的磁铁，并在脖子上佩戴了一个线圈，音频信号在传输到磁场之后，就会引发磁贴植入物的震动并产生声音。
除此之外，李还打算把自己的微型无线系统同超声波测距仪、温度计等相连，从而让其拥有类似于蝙蝠那样“听”距离的能力，不用触摸就能感受到某样东西有多热。李说：“这是第六感。另外，我也能探测到磁场和WiFi信号，这一设备大大拓展了我的感知能力。”
李的这款设备不仅能让他炫酷，也有实际的用途，因为他的视力在不断退化，他希望能通过更好的感官意识来提高自己的方向感。不过，李将这种“自我植入”看成是一趟探索和发现之旅而非医学尝试。
李的另外一个尝试项目是将设备植入鼻子内，希望能借此控制身体的温度，从而增加用户的体能和耐力。
李确信，随着技术发展而不断获得改进的植入设备会让我们的身体变得更健康，生活更幸福，为此，他愿意接受任何植入手术。李说：“如果每18个月都有更好的产品面世，我会购买，我觉得，以后人们使用植入设备就和使用手机一样习以为常。”
而且，这样的设备会越来越多。作家兼生物黑客弗兰克?斯温的听力也在不断退化，他希望能研制一款新型的植入设备，改善其听力。这款设备能将环境数据（比如WiFi信号）转变成声音，使用户自我导航。目前，他已经收到了商业资助，设备模型将于今年秋季问世。
植入耳朵内部的设备也改变了我们的生活。去年6月份，3岁聋童格雷森?克莱姆普在美国北卡罗来纳州立大学医学院的帮助下，接受了全美首例儿童辅助听觉芯片植入脑干的手术，第一次听见了声音。
而且，能恢复失明病患视力的视网膜植入设备业已面世，研制者们希望此类植入设备未来不仅能让失明病患的视力得以恢复，还能改善和提高非失明病患的视力。

射频识别芯片：让你与密码说“再见”
另外，皮下射频识别（RFID）芯片也已问世一段时间，研制者将其做成相应的“小型胶囊”，并成功打入到使用者体内。这种小型胶囊长12毫米，直径为2毫米，采用具有良好生物适应性的SCHOTT 8625玻璃制作而成，基本不会与人体发生生物排斥现象。
这种胶囊内置一种通讯芯片，能把近距离通信（NFC）和射频识别很好地结合在一起，能使用手机上的近距离通信标准，从而实现解锁、传输名片等作用；与此同时，它也支持ISO14443A协议的射频识别数据传输，可以用于刷门禁、启动汽车等。研究人员表示，这种设备有望取代智能手机和平板电脑的密码。
被称为“RFID男孩”的阿马尔?格拉福斯特拉是最早尝试植入人体射频识别芯片的“吃螃蟹者”，早在2005年，他就将类似的胶囊打入身体内。他说：“最近的突破已经让这些芯片拥有了更大的存储能力和其他潜能。有大约880个字节的存储空间，是以前的97倍，因此，以前你只能存储一个名字和一个电话号码，但现在，你能存储更多内容。”
摩托罗拉公司目前也在研制拥有同样功能的药片，用户吞下这块药品，从此可省却记住密码的烦恼。

“电子纹身”：让你更健康
整合有微型电路的电子纹身有望成为未来的健保监视设备。这其中的翘楚当属美国伊利诺伊大学香槟分校的材料学家约翰?罗杰斯研制出的“生物邮票（BioStamp）”。该设备由超薄电极、电子元件、传感器、无线电源和通信系统所组成，目前可以测量佩戴者的心率、皮肤的温度、紧张度和水化作用的水平，这些指标都有助于专业人员跟踪佩戴者的健康指标，例如可监测伤口的愈合情况等；另外，在病人离开医院前，医生或护士只要将该电子纹身贴在手术伤口附近，系统就可将测量信息以无线方式传送回医院。
罗杰斯不仅是大学教授，也是生物电子学领域业界先锋MC10公司的联合创始人，MC10公司希望其研制的“电子纹身”不仅能采用不可见的方式“扩展人的能力”，同时也能为我们的健康保驾护航，随时监测心率、血压等关键数据，并实时传递给医生或与智能手机绑定。该公司下一个目标是对“生物邮票”进行改进以让其能整合无线通信系统，这将使微型传感器进一步与现有的智能设备连接，引发新一轮的产业创新。
无独有偶，摩托罗拉公司也于去年发布了一款临时性的电子喉部纹身，其能与智能手机、平板电脑和谷歌眼镜这样的设备进行通讯。而美国南加州大学的研究人员则希望能在未来两年内对一款能恢复大脑损伤病患记忆能力的设备进行测试，该设备的最终目的是治愈阿尔兹海默氏病。
质疑之声此起彼伏
尽管植入设备“看上去很美”，目前似乎也深受极客们的追捧，但其发展中也遇到了最大的“拦路虎”??公众认知。
在美国和欧洲很多国家，医院禁止给人们植入类似的设备；而且，人们对生物黑客们也普遍缺乏信任。《生物工程学》杂志的编辑、南加州大学生物工程学教授安东尼?朱塞佩-艾利强调称，医学的基本要义是解决问题而非让健康的人变得更加强大。
不过，朱塞佩-艾利也承认，这些生物黑客也是公众接受人工耳蜗和视网膜植入等新兴技术（这些新兴技术在改善听力和视力受损病人的病情方面取得了很大的成功）的推动者。
朱塞佩-艾利说：“公众认知是主要的壁垒。他们认为，植入设备会使人们觉得不舒服。但我们也已经看到，它们可能会产生巨大的影响，射频植入设备也被证明在治疗阿尔茨海默氏病方面具有非常大的潜能，而且，其用途还不止于此。”
为了让这种设备的侵入性降至最低，朱塞佩-艾利建议人们在研制此类设备时应考虑两个方面，“这些设备必须很小，而且容易供电，如此一来，就不必进行很多重复性的操作。在第二个方面，使用身体能量的感应线圈和生物燃料电池目前正慢慢成为解决方案。”
朱塞佩-艾利领导的研究团队目前正在研究配备了传感器、能与皮肤“亲密接触”、不需要进行侵入式手术、能测量关键信号且能通过无线数据传输信号的“电子纹身”。这种纹身已经引得无数科学家竞折腰。
朱塞佩-艾利表示，这种纹身的使用范围也很广泛，能被用到头部读取脑波信号。尽管植入大脑的设备可以告诉我们更多，但将设备植入大脑存在着巨大的风险，要是身体排斥制造设备的原材料，它或许会导致病患死亡。
不过，英国维康基金会目前正在阿尔茨海默病氏病患身上进行实验，他们朝其大脑内部植入了一块硅芯片，这块芯片可监测大脑状况，预测病患可能出现的危险状况，还能刺激衰弱的神经细胞。美国国防部高级研究计划局也在进行类似实验，他们将芯片植入士兵体内以便更好地对士兵遭受的精神创伤进行控制。尽管这些实验对医学的基本原则提出了很大的挑战，但研究人员相信，这种芯片最终能通过提高士兵的意识、记忆和情绪，增强士兵在战争中的表现。