可穿戴设备算什么,电子皮肤让整个身体成为电脑

“生物印章”的近期目标是两项突破性医疗应用。其一是测量癫痫病人发作时的脑电波,以便于发作前就找准迹象。另一应用是监测患有各种睡眠紊乱症状的病人的睡眠模式,而传统硬件无法获得这些信息。

       据美国CNN网站近日发表的报道,几厘米见方、轻如羽毛的一小块金箔,就能揭示一个人内心最深处的想法和情绪。这也正是美国伊利诺伊大学香槟分校约翰-罗杰斯(John Rogers)教授研发"生物印章"(Biostamp)的科学前提。在用户太阳穴贴上"生物印章"--一种柔韧的微型传感器,就能够实时追踪脑电波,并把它们以信息的方式传播。罗杰斯教授是材料科学家,他说,"我们研发的雏形能够提供多种监测和刺激功能,能捕捉神经元协同放电,并且在电脑拼写界面上展现出来,这样脑电波能够从虚拟的键盘显示器选择字母,并拼打出信息。"

 

可穿戴设备算什么,电子皮肤让整个身体成为电脑
 
       此前,这种脑信号需要病人佩戴带有"笨重"电极的"全副武装"的头盔才能检测到,而且为保证病人安全只能短时间佩戴。而罗杰斯教授研发出的感测片轻到几乎无法觉察,使得在实验室外长时间使用成为可能,而且信号探测也更为精准。没有导线的设计也可以清除背景杂讯,从而不会对脑电波形成干扰,造成位置上的不确定性。伊利诺伊大学科研团队正在应用更高精度的电极,能够生成数千倍的脑活动信息,从而取得更大的精确性。
 
       "生物印章"的近期目标是两项突破性医疗应用。其一是测量癫痫病人发作时的脑电波,以便于发作前就找准迹象。另一应用是监测患有各种睡眠紊乱症状的病人的睡眠模式,而传统硬件无法获得这些信息。

       大脑只是"生物印章"最新且最富雄心的应用领域。罗杰斯教授早在 2011 年就已经发明了 "Biostamp",它早已被应用监控身体健康信息,包括监测心率、体温以及其他关键体征。"Biostamp"被运动品牌"锐步"用来监测体育赛事中冲击力的大小,欧莱雅则利用它追踪皮肤水分多少,美国军方用其监测士兵状况。可以说,"Biostamp"实现了"随时随地"监测身体体征的功能。
 
       类似的"生物相容"设备正展开体内试验测试。"电子药物"的不断涌现,为治疗和诊断提供了新的可能性,利用定向电子刺激来取代药物,它将成为解决许多器官问题的潜在革命性方式。伊利诺伊大学的研究人员已经将其"生物相容"设备植入骨盆神经中,帮助治疗膀胱功能障碍。此外,"生物相容"设备也可以被植入心脏表皮中,起到高级起搏器的作用。研究人员还研发出一些种类的"生物相容"设备,可以在植入体内一段时间后安全溶解。
 

 
       当前测试对象仍限于啮齿类动物,但研究人正全力攻克安全障碍,以便该技术应用于人类。罗杰斯承认,在向身体引入外来元素时存在某些风险,但他相信这代表着前进方向。罗杰斯说:"电子产品的发展史就是一部越来越接近于个人的历史。最初,它只是大厅中的计算机,其后则出现桌面电脑、笔记本电脑,直到口袋中的智能手机和手腕上的智能手表。现在,电子产品将可融入皮肤中,形成生物电子产品,以及完全可植入装备。对我来说,深耕集成电子学领域至关重要。"
 
       实现这一进展的关键是模式转变,即电子产品从钢性硬板向柔韧设备转变,使得人体能够包容适应,"Biostamp" 则代表了适应性方面的多项突破。罗杰斯团队将钢性硬板从电路板中移除,并将零部件微缩至纳米级,营造出舒适的穿戴感觉。他们已经成功研发出一款设备,在拉伸至变形的情况下仍能保持构成与功能,而且完全防水,因此可在皮肤表面或皮下工作。不过其电源部分很难收缩或伸展,因为电池技术毕竟不像电极技术那样进展迅速。这就使得罗杰斯教授必须想出应对之策,要么这类设备"寿命"有限,要么发明一种无线充能方式,要么利用身体作为能量源。罗杰斯说:"这要取决于装置需要多少能量,我们已经开始利用身体动能。
 
       对于植入心脏的设备,它有稳定的机械能量来供电。但是对于身体外部的设备,我们必须确定机械能可支持续多久。腿脚的机械能是选择方向之一。这是一种持续性研究,而非盖棺定论。"
 
       罗杰斯的实验室自 2011 年发明 "Biostamp" 以来,申请专利已超过 100 多项,促使很多新公司成立。其中最被人看好的公司是 MC10,它已经获得 6000 多万美元的私募投资。电子皮肤的研究在全球正广泛推开,比如东京大学正研究"坚不可摧"电路板,莱布尼茨研究所的传感器则可发现磁场,内布拉斯-林肯大学正研究可探测乳腺癌的特殊设备,谷歌也在加入这一领域。
 
       罗杰斯教授的学生、圣迭戈大学学院神经互动实验室托德-科尔曼教授(Todd Coleman)也正在"Biostamp"的基础上进行拓展研究。这个实验室专注于医疗项目,比如确认早产儿脑损伤,以及在娱乐领域的应用前景。科利曼的团队已经能够通过电极控制脑电波引导无人机,目前着手让 "Biostamp" 平台也具有类似功能。
 
       科尔曼教授最近与神经生物学家"Ricardo Gil da Costa"合伙成立了 Neuroverse 公司,2014 年通过与漫威漫画公司(Marvel Comics)合作,验证了电子皮肤用于娱乐的可能性。科学家们为在纽约举办的"复仇者主题互动展览"活动设计出一种脑机接口(BCI),允许游戏玩家变身 "超级英雄",将他们的脑电波转化称酷炫动作。如果类似接口能够为非专业人士理解和使用,我们可能进入一个对个人健康和生活方式自负其责的新时代。科尔曼说:"我们需要确保这些设备最终可以帮助人们过上健康的生活,并作出更好的决定。是否需要医生对这些设备进行远程监控?这些设备能不能使我们在医生不在场的情况下自我调节生活方式?我们如何构建起这样一种生活方式:人们通过获取的信息改变他们的生活?"
 
       当下人们对电子皮肤的反应褒贬不一,游戏迷和早期试用者对其赞不绝口,而关注个人隐私的人士则担心个人敏感信息受到侵犯。尽管如此,电子皮肤获得的投资正不断增加,研发步伐也在加速。Jawbone与 Fitbits 可能很快就会过时,因为可穿戴技术只不过是"大融入"的一个前奏。
分享给身边的朋友
资讯推荐
康复医械大利好,广东首家三甲康复医院诞生了

康复医械大利好,广东首家三甲康复医院诞生了

国家版药代备案征求意见稿本月出台 会有什么不同?

国家版药代备案征求意见稿本月出台 会有什么不同?

医院出局!供应商货款要由医保部门结算了

医院出局!供应商货款要由医保部门结算了

宇宙最大医院——郑大一附院 要“消失”了

宇宙最大医院——郑大一附院 要“消失”了

27道问题!一致性评价官方答疑最全汇总

27道问题!一致性评价官方答疑最全汇总

资讯排行