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监测健康,植入RFID芯片就搞定?
作者:李超然
时间:2013-06-02 22:40:24
天津大学电子信息工程学院副主任、美国电气和电子工程师协会会员邹强博士介绍:“目前,基于RFID(射频电子识别标签)技术与微/纳米集成电路技术实现的微型芯片是最新、最流行的信息识别系统之一。一般而言,这些微型芯片被用于存储和传递与特定的某个生物或某样东西相关的信息。它们可以通过注射或外科手术的手段植入、临时地插入或只是简单地贴附在一个物体上。”

  对于芯片,人们的第一印象就是同高科技的电子系统、计算机等联系起来,但是在人体内植入芯片,这是人们之前不敢想象的。

  今年3月份,瑞士一家研究机构宣布研发出了一种可以植入人体皮肤组织下的微型芯片,这种芯片可以用来监测人体的健康状况,提前预警疾病的发生。

  据介绍,这个被研究人员称为“微型血液实验室”的小型芯片只有14毫米长,虽然体积很小,但是上面整合了5个传感器、1个无线电传输设备和1个电力交换系统。它被植入人体后,会使用传感器来监测使用者的身体状况,当健康状况发生变化时,会及时借助手机信号通知医生。无独有偶,美国军方也开始计划将类似的小型传感器植入士兵体内,用以监测士兵的身体健康状况,及时作出预警。

  将电子芯片植入人体,这种技术究竟能不能广泛推广呢?未来,随着人们对健康越来越重视,带着芯片生活是否成为大势所趋?

  生物芯片目前“寿命”最长15天

  如果靠植入芯片来监测健康状况,那芯片是如何工作的呢?天津大学电子信息工程学院副主任、美国电气和电子工程师协会会员邹强博士介绍:“目前,基于RFID(射频电子识别标签)技术与微/纳米集成电路技术实现的微型芯片是最新、最流行的信息识别系统之一。一般而言,这些微型芯片被用于存储和传递与特定的某个生物或某样东西相关的信息。它们可以通过注射或外科手术的手段植入、临时地插入或只是简单地贴附在一个物体上。”邹强说,对于生物技术领域而言,生物内嵌入式微型芯片会通过芯片表面的功能传感器,将芯片和生物体环境交互的物理、化学等反应信息,通过阅读器对芯片电路的读取操作,实现信息无线的交互与传递。对于前文提到的植入芯片,其安装的传感器会对人体内的不同物质进行监测,当人的健康状况发生变化时,一些相对应的物质也会发生变化,而传感器发现这些变化后,就可以判定身体是否处于患病的风险中,并及早向人发出预警,防患于未然。

  要想对人体内的物质进行监测,单凭电子元器件还不行,还需要其他科技手段的帮助。在新闻报道中,瑞士的科学家表示,在这种植入芯片传感器表面都附着酶类物质,以此来帮助传感器在人体内工作。目前,这种芯片还有一个寿命问题尚待解决。在接受采访时,邹强强调:“(这种植入体内的)以表面附着活性酶作为传感器工作的微型芯片,在人体内只能短时间存留工作,约为7-15天,原因在于活性酶的寿命问题。这是由活性酶自身的特性所决定的,酶一旦失去活性,传感器也就不能继续工作,这个芯片的使命也就宣告终结了。如果想要延长其在人体内的存留工作时间,唯一的办法就是找到可替代生物活性酶的纳米微型传感器。”

  体内植入芯片安全性尚难保证

  作为一个新兴的高科技产品,植入芯片虽然已经能够制作出来,但这并不意味着短时间内就能够投入使用。据研究人员估计,这种芯片距离上市还需要大约四年时间,其间还要进行大量的实验和测试。

  制约这种技术的瓶颈是什么,有哪些问题是亟待解决的呢?邹强回答说:“除了上述的寿命问题外,制约植入芯片发展的瓶颈主要有三点。首先是能源的供给和信息的传递问题。芯片若能自带电池能源系统,信息传输距离可以较远,但是电池能源系统的寿命会影响芯片工作的稳定性。相反,没有电池能源系统,微型芯片可传递信息的距离就较短,无法实现远程的信息监控。其次是内嵌式芯片器件的生物兼容性问题,生物体的免疫系统作为恪尽职守的卫士会对一切"异物"产生排异反应,同时,微型芯片自身的各种有机或无机组分的释放,都可能造成生物体的"中毒"现象,这种情况会对人体带来什么样的影响,目前还没有一个确定的结论。最后是微型芯片在生物体这种复杂环境中工作的性能可靠性问题。对于微型芯片而言,生物体是非常恶劣的工作环境,且处于实时变化的过程中,因此器件的工作可靠性与性能优化问题也非常重要。”

  更多人对于植入芯片的担忧还是它是否真能起到监测健康的作用以及安全问题在身体里植入一片小金属,会不会反而影响身体健康?对此,天津市第一中心医院健康体检科主任张莉在接受采访时表示:“目前,我们采用的体检手段主要是针对疾病的早期预测,几乎所有疾病的早期检查都能够进行,而想要通过一个小小的芯片来监测人体的所有健康数据,从医生的角度来看,还是不太现实的。另外,这种新的技术目前还没有进行临床实验,是不是对所有人都有效及其可靠性等,都需要进行测试之后才能投入使用。最后,这种植入芯片毕竟同人体组织的性状是不同的,它的生物兼容性如何,植入体内会不会由于各种原因而对人体造成危害,这些都要经过长期的临床测试。就现有材料来看,我们只能说,用植入芯片来监测人类健康的想法是非常好的,它的出现可以减少病患就医的时间,帮助医生提高诊断的效率。但是,任何新科技的产生和发展都需要一个漫长而严谨的求证过程。”

  微型芯片的应用前景依然乐观

  其实,对于微型芯片而言,其功能性与应用场合远远不仅限于报道中所述及的生物活性酶传感器这一个范例。微型芯片在许多领域内都为人类的生活提供着便利。例如,它已经被大范围地用在宠物防丢失与定位工作中,成效显著;商品货物所贴的微型芯片标签可以做到仓储物流的高效率监控,为物联网工程提供核心技术保障等。而作为医学辅助治疗的重要器件,这也是微型芯片技术的另一大应用领域:利用人体的血液舒张压为微型芯片供电,从而提供永不断电的人体心脏起搏器,为广大心脏病患者提供前所未有的巨大福音;另外,人造耳膜机构中,微型声波振动传感器里也有微型芯片技术的身影。

  “在未来,我们的生活将高度科技化与便捷化,先进技术的应用将快速引领我们的生活品质向更高层面发展。但前提是,微型芯片技术的可控合成、生物兼容性的深入研究必须更加成熟。相信一切科学技术都是起于造福人类,但是科学技术又是应该被我们所敬畏的。”邹强对记者说。

  在新闻报道中已有专家担心,这种植入芯片技术使用的领域会被人为地扩大化,使用在诸如定位、采集个人信息、控制特定人群等方面。如果是这样,植入芯片的使用将会被打上一个大大的问号。对此,邹强在采访的最后也表示了自己的担心:“我们(在进行科学研究的时候)要始终思考,人体内嵌入式微型芯片(对人类)是科技福音,还是潘多拉魔盒?”

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