融合生物學(xué)與電子學(xué)的醫(yī)療應(yīng)用曙光初露

　　一種無線硅晶監(jiān)視器可以像貼OK繃一樣的使用，用完后即可扔掉；另一種芯片可望成為首款商用視網(wǎng)膜的替代品；還有一種用于測量波形的組件則可深植于大腦之中。這些技術(shù)進(jìn)展是日前于美國舊金山舉行的國際固態(tài)電路會議(ISSCC)上所發(fā)表的眾多論文主題?？傊?，這些技術(shù)讓人們更加相信：生物學(xué)將成為下一個重要的電子應(yīng)用領(lǐng)域。

　　“我建議工程師們認(rèn)真學(xué)習(xí)兩門學(xué)科：一是電子工程學(xué)，而另一門則是自然科學(xué)?！钡轮荽髮W(xué)研究員Mark McDermott表示，“許多工程師們開始對醫(yī)療問題產(chǎn)生濃厚的興趣?！盡cDermott還曾擔(dān)任過飛思卡爾(Freescale)和英特爾(Intel)公司的工程技術(shù)經(jīng)理。

　　在ISSCC大會的一場演講中，美國布朗大學(xué)工程學(xué)教授Arto Nurmikko介紹涉及了電子學(xué)、光學(xué)和解剖學(xué)的大腦植入設(shè)計。“這絕對是包括了計算機(jī)科學(xué)、工程學(xué)、生物學(xué)以及像瑞士鐘表制造商鉆孔般精密的機(jī)械學(xué)等跨學(xué)科領(lǐng)域。”Nurmikko表示。

　　比利時校際微電子中心(IMEC)研究員Chris Van Hoof在ISSCC上主持了一場有關(guān)生命科學(xué)的研討會，他在開場致詞時即明白指出：“硅晶與人體的相互作用正變得越來越密切。”

　　在不久的將來，配備無線可穿戴式傳感器的病人不必再到醫(yī)院去，就能夠獲得醫(yī)生所開出的定期檢查報告，三星先進(jìn)技術(shù)研究所執(zhí)行長Hyung Kyu Lim在ISSCC的主題演講中表示。

　　“醫(yī)療保健設(shè)備和服務(wù)機(jī)器人是針對這些新業(yè)務(wù)的兩種主要新興消費產(chǎn)品?！盠im指出，“然而，實現(xiàn)這些未來服務(wù)的系統(tǒng)非常復(fù)雜且昂貴，因為它們需要更高等的機(jī)器智能。”

　　例如，新創(chuàng)企業(yè)Toumaz Technology在ISSCC上介紹了一款定制芯片，能把無線監(jiān)視器放在一個拋棄式的貼布上。該芯片是多種新興的智能型可穿戴式組件中的一種，能幫助病人和消費者在舒適的家中獲得醫(yī)療監(jiān)控服務(wù)。

　　“我們不僅面臨著熟齡化的社會，而且這個社會尚未建立起健康的生活方式。”Toumaz公司技術(shù)總監(jiān)Alison Burdett表示，“有越來越多的人患有慢性疾病，這將為全球保健體系帶來沉重的負(fù)擔(dān)?！?/P>

　　一家大型的美國醫(yī)療保健公司據(jù)說正與Toumaz公司合作，計劃在2009年底以前推出基于硅晶的醫(yī)用貼布。另外，美國奇異(GE)和飛利浦等公司據(jù)說也將在實驗室中展開類似的計劃。

　　為了進(jìn)一步降低功耗與提高可靠性，Toumaz公司為800MHz到900MHz的無線網(wǎng)絡(luò)開發(fā)了定制的硬件和協(xié)議，所用組件的最大數(shù)據(jù)速率可達(dá)50kbps。該芯片在通訊時的電流為2.5mA，但其數(shù)字控制部份的功耗只有100μw。

　　“定制的媒體存取控制器(MAC)是關(guān)鍵，因為在短距離通訊中總是存在著干擾，因而我們具有許多緩沖層?！盉urdett表示。

　　盡管該產(chǎn)品是定制化設(shè)計，但這種貼布在明年上市時的價格可望低至5美元。當(dāng)中所用的芯片尺寸為16平方毫米，且只占成本的一小部份。該芯片將由英飛凌科技公司采用130nm制程進(jìn)行制造。

　　“當(dāng)這種貼布投入大量產(chǎn)時，硅芯片的成本真的微乎其微?！盉urdett表示，“大部份的成本都來自組裝和制造方面，因為它必須采用新的制程?！?/P>

　　該芯片可與傳感器連接來實現(xiàn)心電圖設(shè)備、三軸加速計或血糖、pH值和壓力監(jiān)視器。雖然同一時刻只能為一個傳感器進(jìn)行測量，但它可在三個傳感器之間進(jìn)行切換。

　　在有關(guān)‘Life Thermascope’計劃的論文中，日立公司(Hitachi)闡述了這種組件如何成為消費性產(chǎn)品的理由。該計劃使用了一個現(xiàn)成的設(shè)計，并整合于腕表或徽章，使其可用以記錄用戶的體溫，以及一整套對個人精神、體格和社交狀態(tài)的日常評估數(shù)據(jù)。

　　一項針對200名用戶所作的場測顯示，即使單一傳感器也有助于追蹤日常生活中的細(xì)微模式改變，日立的工程師指出。上述監(jiān)視器采用30立方公分的模塊封裝，并采用工作在ZigBee網(wǎng)絡(luò)上的32位H8S處理器。

德國烏爾姆大學(xué)的人造視網(wǎng)膜原型在一個植入式數(shù)組中整合了1,600像素