傳感器作為物體的感覺(jué)器官，不僅在工業(yè)和電子設(shè)備上發(fā)揮重要作用，在醫(yī)療健康領(lǐng)域也扮演著重要角色。在新冠肺炎疫情防控過(guò)程中，傳感器的關(guān)鍵作用更是無(wú)法替代。為此，本報(bào)特約請(qǐng)傳感器領(lǐng)域有關(guān)專家、企業(yè)負(fù)責(zé)人針對(duì)傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景發(fā)表看法，以期未來(lái)在醫(yī)療設(shè)備中能見(jiàn)到更多國(guó)內(nèi)傳感器的身影。

　　腦機(jī)接口(BCI)是新興的輔助設(shè)備，有朝一日可能會(huì)幫助大腦或脊柱受傷的人移動(dòng)或交流。BCI 系統(tǒng)主要依賴植入的傳感器，這些傳感器記錄大腦中的電信號(hào)，并利用這些信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)或機(jī)器人假肢等外部設(shè)備。

　　目前，大多數(shù) BCI 系統(tǒng)只是使用 1 個(gè)或 2 個(gè)傳感器對(duì)幾百個(gè)神經(jīng)元進(jìn)行采樣，但是神經(jīng)科學(xué)家希望能夠從更大的腦細(xì)胞群中收集數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在，一支科研小組向未來(lái) BCI 系統(tǒng)的概念邁出了關(guān)鍵一步：該系統(tǒng)采用獨(dú)立的、無(wú)線的微尺度神經(jīng)傳感器的協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)傳感器大約有一粒鹽大小，以記錄和刺激大腦活動(dòng)。被稱為“neurograins”的傳感器獨(dú)立地記錄神經(jīng)元發(fā)射的電脈沖，并將信號(hào)以無(wú)線方式發(fā)送到一個(gè)中央樞紐，由其協(xié)調(diào)和處理這些信號(hào)。

　　在2021年8月12日發(fā)表在《自然-電子學(xué)》上的一項(xiàng)研究中，該研究小組展示了使用近 50 個(gè)這樣的自主神經(jīng)粒來(lái)記錄實(shí)驗(yàn)鼠的神經(jīng)活動(dòng)。研究人員說(shuō)，這些結(jié)果是朝著有朝一日能夠以細(xì)節(jié)記錄大腦信號(hào)的系統(tǒng)邁出的一步，從而對(duì)大腦如何工作有了新的認(rèn)識(shí)，并為大腦或脊柱受傷的人提供新的療法。

　　布朗大學(xué)工程學(xué)院教授、該研究的資深作者 Arto Nurmikko 說(shuō)：“腦機(jī)接口領(lǐng)域的巨大挑戰(zhàn)之一是如何探測(cè)大腦中盡可能多的點(diǎn)。到目前為止，大多數(shù) BCI 都是單一的設(shè)備--有點(diǎn)像小針床。我們團(tuán)隊(duì)的想法是將這種單體分解成微小的傳感器，可以分布在整個(gè)大腦皮層。這就是我們?cè)谶@里所能證明的”。

　　該團(tuán)隊(duì)包括來(lái)自布朗大學(xué)、貝勒大學(xué)、加州大學(xué)圣地亞哥分校和高通公司的專家，大約四年前開(kāi)始了開(kāi)發(fā)該系統(tǒng)的工作。隸屬于布朗大學(xué)卡尼腦科學(xué)研究所的 Nurmikko 說(shuō)，挑戰(zhàn)是雙重的。第一部分需要將參與檢測(cè)、放大和傳輸神經(jīng)信號(hào)的復(fù)雜電子裝置縮小到微小的硅神經(jīng)粒芯片中。該團(tuán)隊(duì)首先在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)和模擬電子器件，并經(jīng)過(guò)幾次制造迭代來(lái)開(kāi)發(fā)可操作的芯片。

　　第二個(gè)挑戰(zhàn)是開(kāi)發(fā)接收這些微小芯片信號(hào)的體外通信樞紐。該裝置是一個(gè)薄薄的貼片，大約有拇指印大小，附著在頭骨外的頭皮上。它的工作方式就像一個(gè)微型蜂窩電話塔，采用一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來(lái)協(xié)調(diào)來(lái)自神經(jīng)腦的信號(hào)，每個(gè)神經(jīng)腦都有自己的網(wǎng)絡(luò)地址。該貼片還以無(wú)線方式向神經(jīng)元供電，這些神經(jīng)元被設(shè)計(jì)為使用最少的電力來(lái)運(yùn)作。

　　國(guó)內(nèi)傳感器企業(yè)應(yīng)該從此次疫情中調(diào)整思路，重視基礎(chǔ)器件的研發(fā)和人才的培養(yǎng)，發(fā)揮集團(tuán)優(yōu)勢(shì)，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)展，為國(guó)內(nèi)傳感器行業(yè)營(yíng)造良好的發(fā)展環(huán)境。此時(shí)此刻，國(guó)內(nèi)傳感器行業(yè)迫切需要行業(yè)組織發(fā)揮作用，聚焦各類應(yīng)用場(chǎng)景，力爭(zhēng)培育出千億元級(jí)及以上的龍頭企業(yè)。

　　此外，傳感器在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用也日益豐富。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可對(duì)傳統(tǒng)醫(yī)療監(jiān)護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行有效優(yōu)化，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控患者狀態(tài)，醫(yī)用可穿戴設(shè)備中的多種傳感器可以收集人體血壓、血氧、體溫、心率、心電圖、呼吸等用于臨床觀察的各種體征信息，具有低負(fù)荷、可移動(dòng)操作、使用簡(jiǎn)便、支持無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c(diǎn)。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)可以與醫(yī)院信息系統(tǒng)相連，把每日所測(cè)得的數(shù)據(jù)錄入患者的生理參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)之中，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療，減少醫(yī)護(hù)人員用工壓力和感染風(fēng)險(xiǎn)，診療效率高。