監測健康,植入RFID芯片就搞定?
對于芯片,人們的第一印象就是同高科技的電子系統、計算機等聯系起來,但是在人體內植入芯片,這是人們之前不敢想象的。
今年3月份,瑞士一家研究機構宣布研發出了一種可以植入人體皮膚組織下的微型芯片,這種芯片可以用來監測人體的健康狀況,提前預警疾病的發生。
據介紹,這個被研究人員稱為“微型血液實驗室”的小型芯片只有14毫米長,雖然體積很小,但是上面整合了5個傳感器、1個無線電傳輸設備和1個電力交換系統。它被植入人體后,會使用傳感器來監測使用者的身體狀況,當健康狀況發生變化時,會及時借助手機信號通知醫生。無獨有偶,美國軍方也開始計劃將類似的小型傳感器植入士兵體內,用以監測士兵的身體健康狀況,及時作出預警。
將電子芯片植入人體,這種技術究竟能不能廣泛推廣呢?未來,隨著人們對健康越來越重視,帶著芯片生活是否成為大勢所趨?
生物芯片目前“壽命”最長15天
如果靠植入芯片來監測健康狀況,那芯片是如何工作的呢?天津大學電子信息工程學院副主任、美國電氣和電子工程師協會會員鄒強博士介紹:“目前,基于RFID(射頻電子識別標簽)技術與微/納米集成電路技術實現的微型芯片是最新、最流行的信息識別系統之一。一般而言,這些微型芯片被用于存儲和傳遞與特定的某個生物或某樣東西相關的信息。它們可以通過注射或外科手術的手段植入、臨時地插入或只是簡單地貼附在一個物體上。”鄒強說,對于生物技術領域而言,生物內嵌入式微型芯片會通過芯片表面的功能傳感器,將芯片和生物體環境交互的物理、化學等反應信息,通過閱讀器對芯片電路的讀取操作,實現信息無線的交互與傳遞。對于前文提到的植入芯片,其安裝的傳感器會對人體內的不同物質進行監測,當人的健康狀況發生變化時,一些相對應的物質也會發生變化,而傳感器發現這些變化后,就可以判定身體是否處于患病的風險中,并及早向人發出預警,防患于未然。
要想對人體內的物質進行監測,單憑電子元器件還不行,還需要其他科技手段的幫助。在新聞報道中,瑞士的科學家表示,在這種植入芯片傳感器表面都附著酶類物質,以此來幫助傳感器在人體內工作。目前,這種芯片還有一個壽命問題尚待解決。在接受采訪時,鄒強強調:“(這種植入體內的)以表面附著活性酶作為傳感器工作的微型芯片,在人體內只能短時間存留工作,約為7-15天,原因在于活性酶的壽命問題。這是由活性酶自身的特性所決定的,酶一旦失去活性,傳感器也就不能繼續工作,這個芯片的使命也就宣告終結了。如果想要延長其在人體內的存留工作時間,唯一的辦法就是找到可替代生物活性酶的納米微型傳感器。”
體內植入芯片安全性尚難保證
作為一個新興的高科技產品,植入芯片雖然已經能夠制作出來,但這并不意味著短時間內就能夠投入使用。據研究人員估計,這種芯片距離上市還需要大約四年時間,其間還要進行大量的實驗和測試。
制約這種技術的瓶頸是什么,有哪些問題是亟待解決的呢?鄒強回答說:“除了上述的壽命問題外,制約植入芯片發展的瓶頸主要有三點。首先是能源的供給和信息的傳遞問題。芯片若能自帶電池能源系統,信息傳輸距離可以較遠,但是電池能源系統的壽命會影響芯片工作的穩定性。相反,沒有電池能源系統,微型芯片可傳遞信息的距離就較短,無法實現遠程的信息監控。其次是內嵌式芯片器件的生物兼容性問題,生物體的免疫系統作為恪盡職守的衛士會對一切"異物"產生排異反應,同時,微型芯片自身的各種有機或無機組分的釋放,都可能造成生物體的"中毒"現象,這種情況會對人體帶來什么樣的影響,目前還沒有一個確定的結論。最后是微型芯片在生物體這種復雜環境中工作的性能可靠性問題。對于微型芯片而言,生物體是非常惡劣的工作環境,且處于實時變化的過程中,因此器件的工作可靠性與性能優化問題也非常重要。”
更多人對于植入芯片的擔憂還是它是否真能起到監測健康的作用以及安全問題在身體里植入一片小金屬,會不會反而影響身體健康?對此,天津市第一中心醫院健康體檢科主任張莉在接受采訪時表示:“目前,我們采用的體檢手段主要是針對疾病的早期預測,幾乎所有疾病的早期檢查都能夠進行,而想要通過一個小小的芯片來監測人體的所有健康數據,從醫生的角度來看,還是不太現實的。另外,這種新的技術目前還沒有進行臨床實驗,是不是對所有人都有效及其可靠性等,都需要進行測試之后才能投入使用。最后,這種植入芯片畢竟同人體組織的性狀是不同的,它的生物兼容性如何,植入體內會不會由于各種原因而對人體造成危害,這些都要經過長期的臨床測試。就現有材料來看,我們只能說,用植入芯片來監測人類健康的想法是非常好的,它的出現可以減少病患就醫的時間,幫助醫生提高診斷的效率。但是,任何新科技的產生和發展都需要一個漫長而嚴謹的求證過程。”
微型芯片的應用前景依然樂觀
其實,對于微型芯片而言,其功能性與應用場合遠遠不僅限于報道中所述及的生物活性酶傳感器這一個范例。微型芯片在許多領域內都為人類的生活提供著便利。例如,它已經被大范圍地用在寵物防丟失與定位工作中,成效顯著;商品貨物所貼的微型芯片標簽可以做到倉儲物流的高效率監控,為物聯網工程提供核心技術保障等。而作為醫學輔助治療的重要器件,這也是微型芯片技術的另一大應用領域:利用人體的血液舒張壓為微型芯片供電,從而提供永不斷電的人體心臟起搏器,為廣大心臟病患者提供前所未有的巨大福音;另外,人造耳膜機構中,微型聲波振動傳感器里也有微型芯片技術的身影。
“在未來,我們的生活將高度科技化與便捷化,先進技術的應用將快速引領我們的生活品質向更高層面發展。但前提是,微型芯片技術的可控合成、生物兼容性的深入研究必須更加成熟。相信一切科學技術都是起于造福人類,但是科學技術又是應該被我們所敬畏的。”鄒強對記者說。
在新聞報道中已有專家擔心,這種植入芯片技術使用的領域會被人為地擴大化,使用在諸如定位、采集個人信息、控制特定人群等方面。如果是這樣,植入芯片的使用將會被打上一個大大的問號。對此,鄒強在采訪的最后也表示了自己的擔心:“我們(在進行科學研究的時候)要始終思考,人體內嵌入式微型芯片(對人類)是科技福音,還是潘多拉魔盒?”
                                        
                                        
                                        
                                        
                                        


