电子土拨鼠 | 植入芯片＝脑子进水？

当人们还在高谈阔论可穿戴智能设备会是下一个蓝海的时候，城头变幻大王旗，可植入设备已经汹涌来袭。科学家们陆续研制出了电子文身、密码药片、记忆芯片……显然，这些设备已成为科技弄潮儿们的新宠。

尽管植入设备"看上去很美"，但其发展中也遇到了最大的壁垒-公众认知。在美国和欧洲很多国家，许多医院禁止给人们植入类似的设备。而且，人们对这些生物黑客们也普遍缺乏信任。南加州大学生物工程学教授安东尼强调，医学的基本要义是解决问题，而非让健康的人变得更加强大。

不少人还认为，植入设备会使人觉得不舒服。

要知道，老百姓们的顾虑和质疑并非无可依据，植入芯片究竟是否是件脑子进水的事情，还让我们追溯植入芯片的起源，从其本来目的讲起。

什么是可植入芯片？

可植入芯片即可植入生物芯片，被誉为20世纪生物学最重大发明技术之一。生物芯片(Biochip)的原名叫核酸微阵列(microarray)，是一种芯片技术，就是借助微加工和微电子技术，将大量已知序列的核酸或蛋白质片段有序地组合在一个微小基片表面。通过与标记的核酸或蛋白质分子进行反应，分析待检标本的相应成分。

微阵列一词是20世纪80年代初提出来的，美国海军实验室Carter等科学家试图把有机功能分子或生物活性分子进行组装，构建微功能单元，实现信息的获取、储存、处理和传输功能。真正的生物芯片出现于20世纪90年代，DNA微阵列技术自1995年诞生之时，就被预言为具有划时代意义的技术，将从根本上改变生物科技的面貌。

生物芯片将生命科学研究中所涉及的不连续的分析过程（如样品制备、化学反应和分析测试），利用微电子、微机械、化学、物理技术、计算机技术在固体芯片表面构建的微流体分析单元和系统，使之集成化、微型化。

美国科学家研制的可植入生物芯片，可将米粒大小的生物芯片植入士兵的体内。当士兵在战场上受伤时，能够及时获知其健康状况，从而大大提高抢救的成功率。

可植入生物芯片还可以用来监测航天员的健康指标以及长期监测糖尿病人的血糖状况。同时，科学家门还用凝胶仿制成人体组织，顺利解决了人体对生物芯片排异反应的难题。

生物芯片还将在研究人类重大疾病如癌症、心血管病等相关基因及其相互作用机理方面发挥重要作用。在预防医学方面，生物芯片可以使人们尽早认识自身潜在的疾病，并实施有效的防治。

可植入芯片的分类

可植入生物芯片可分为微阵列结构生物芯片和亲和力生物芯片两大类。其中微阵列生物芯片有毛细管电泳芯片、PCR反应芯片、介电电泳分离芯片等，亲和力生物芯片有DNA芯片、蛋白芯片、细胞芯片、组织芯片等。

此外，随着近年来材料学的发展、医药分子生物学取得的进步、BioMEMS工艺升级使人造植入人体内器件的尺寸和功能都更加接近身体器官。各种医用金属材料、半导体材料、高分子聚合物材料及表面处理方法制成的材料越来越具有生物兼容性。人造器官排斥性减小,并可长达几十年在人身体内工作,不但提高了病人的生活质量,延长了其寿命,并恢复了许多残疾人已丧失的功能。

几种典型可植入式医疗应用

人造视网膜芯片

MEMS技术被用来改善植入式耳蜗的设计。包括微驱动装置、微型麦克装置及微型刺激器等。微驱动装置用于传输驱动器和内耳流质来产生颤动波,微型麦克风中的磁体将产生磁波影响耳蜗周围的区域,穿过内耳产生声音。

心脏起搏器

心脏起搏器是用一定形式的电脉冲刺激心脏,使之按一定频率有效收缩的一种植入式电子装置,对心律失常的治疗有良好效果。微型加速度传感器芯片,起着关键性的作用。

用于心脏起搏器的MEMS加速电容传感器结构图

微型加速传感器由内置数字化的单晶硅电极组成。它将其感受到的细微移动转换为电容值的变化,可检测到微米级水平的振动量。它可以检测振动频率和振幅,并在稳态下决定倾斜角和每次振动或脉搏的振幅。

可见，可植入芯片的本来目的仍是围绕这治病救人这条根本纲领来提出和发展的，从疾病走向健康，显然从健康变为强大来的更为重要也更为漫长。

植入式医疗仍面临一些问题

植入式医疗技术正以日新月异的速度向前发展，但是如何让植入式医疗器械更加安全，稳定的造福患者仍然困难重重。尽管所有医疗器械设计都面临挑战，但植入式器械项目和产品的复杂程度更是非同一般。现在还有一些亟待解决的问题存在：

一、外型和尺寸

外形和尺寸是设计植入物的重要因素。由于植入物对人体来说是异源物体，其外形和整体尺寸受其所处解剖