可植入电子设备：新一轮可穿戴技术革命

创客

可穿戴设备已经成为时下热门的产品类型，但真正的可穿戴计算并不是把设备戴在身上，而是嵌入体内。在把芯片植入到人体之后（连接至神经或放置在肌肉或皮肤中），人类和计算机将能够实现一种全新的协同形式。

工作方式

目前，人体植入物的用途非常明确，那就是服务于医疗领域。“当我们有能力控制植入设备或与之进行通讯后，便可让一系列的服务成为可能，比如肿瘤生长的实时追踪或药物投递的定位和控制。”Cambridge Consultants数字健康部门主管Vaishali Kamat说道。他认为，这项技术在未来可通过微型化的植入物提供有针对性的神经刺激——这被称作神经调制。

举个例子，为身体装备上任何的智能生理监控设备之后，假设用户即将心脏病发作，设备便可自动拨打急救电话。“神经刺激疗法可以用来应对即将发作的癫痫，或是愈发严重的帕金森氏症震颤。”Kamat补充道。由于治疗直达神经，这种方式还可用于治疗抑郁或肥胖等疾病。



医疗用途

可植入电子设备的医疗用途潜在上是巨大的。“这项技术可用于帮助脑损伤之后的组织恢复，或通过胰岛素水平的智能控制来控制糖尿病，”Plextek Consulting医疗业务发展经理Collette Johnson说道，“可注入电子设备还还能帮助大脑化学调控失衡的患者，或是治疗生长激素相关的疾病。通过对于肌肉动作进行回应，它们还能用来控制假肢。”

在今年6月份，哈佛大学的Lieber研究组发布了一种可注入的网状物，可在老鼠的大脑内检测电信号，从而帮助科学家了解大脑细胞的通讯方式。这种网状物是通过直径仅0.1毫米的针头所植入大脑的。

新一轮的可穿戴技术？

“微电子装置可让这些治疗方式成为可能，它们可通过微创手术被植入身体的理想位置。”Kamat说。不少人对于物理植入物可能还持有保守意见，但Kamat指出，植入宠物皮肤中的ID芯片已经被应用许多年时间了。



蓝牙控制

“我们的确可以将无线传输器植入人体，并通过外置设备进行信号传输，”Kamat说，“现有的专用医疗设备已经实现了这一点，比如心脏起搏器，但最近，研究者对于使用智能手机在这方面的应用又产生了兴趣。”

问题在于，这需要将具备某种无线协议的设备植入人体，而蓝牙显然是最合理的选择。“把蓝牙信号从人体发射出去可不是件简单的事，因为人体会吸收大部分的2.4GHz信号，”Kamat说，“但是，我们正在进行这方面的努力，并已经开发出可一种可行的专有技术。”

这算是生物黑客吗？

只要说起可植入电子设备和嵌入式可穿戴设备，生物黑客（Biohack）和半机械人（Cyborg）的话题就会接踵而至。但是，前者的目的并不是为了创造更加优越的人种。“从可植入物到基因序列，从研究植物、细菌到血液、电子传感器，生物黑客的类型存在很大不同，”IEEE技术专家Kevin Curran博士说道，“但是，生物黑客的确都相信技术能够对我们自身进行加强。”

加州大学圣地亚哥分销的研究者最近开发出了一种可监控汗液的生物纹身。“这可以被归到生物黑客当中，因为这些附着在皮肤上的传感器可以追踪运动员的化学平衡，以评估他们的运动表现。”Curran说道。



自我量化的自然进程？

“植入物可以用来监控活动，并拓展现有可穿戴设备在健康领域里的能力，”Johnson说，“它们可以为用户提供反馈，以及激素水平、肾上腺素释放、乳糖积聚、水化和营养方面的信息。”

在最近几年里，可穿戴技术和应用程序已经成为让人们对运动投入更多兴趣的重要方式。“健康应用是应用商店当中最畅销的类型，而自我量化也越来越流行，”Curran说，“腕带设备的处理性能越变越强，所配备的传感器类型也越来越多。”

Curran提到了三星Galaxy S5和苹果的Apple Watch，两款设备都具备着心率追踪功能。“但是，它们的能力依然受到限制，且容易产生读数不准确的问题。”他说。如要应用于任何医疗用途，植入设备需要具备高度的精确和可靠性。

身份认证和移动支付

使用智能卡片乘坐公共交通或使用手机进行移动支付听上去像是彻彻底底的现代技术，但大量基于身份认证的交易都能够通过植入物轻松完成。“如果你把可植入电子设备看作是我们目前生活当中部分设备的替代，它的确可以实现许多用途，比如用于身份认证和支付，”Kamat说，“举个例子，你手腕上微小的芯片就可以作为你的信用卡或驾照使用。”

“可植入电子设备不仅能实现不同生理参数的更精确感应，还能让我们对于那些身体无法感应的东西进行回应，比如特定频率的声音或光线。”Kamat补充道。

植入电子设备的能力适用于所有的生物体，而不光只有人类。“可植入电子设备同样可被用于非医疗领域，特别是热带雨林中植物的环境监控，”Johnson说，“从中收集到的信息可以帮助我们更好地理解特定的环境影响，并在其他生态系统当中进行方法调整。”

但是，这项技术更多地还是为了给我们人类服务。“到最后，我们想要让周围的电子设备统统消失，并直接‘知道’如何提升生活品质，”Curran说，“那还有什么地方比我们的身体更适合容纳这些设备呢？”