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人体芯片是一个很小的芯片,可以很容易地植入人体皮肤的下面,上面记录着个人的资料。用特定的机器就可以显示里面的内容。实际上它是一种利用无线射频识别技术开发出来的可以植入人体的芯片,里面装有芯片、天线和信息发射装置,对应身体之外不同的接收装置。
这种新型的电子设备就是微型射频识别(RFID)标签(以下统称“RFID标签”),它们的本质是一种可以从远处识别的条形码。
RFID标签通常包含一个微型芯片和一个连接其上的天线。在它的附近会有一个可以向其发射电磁信号的读取器(一般被称为收发器),然后RFID标签可以根据自己储存的数据,例如它的身份、生产日期、地点和储存处理方法等,对读取器做出响应。许多RFID标签没有不内置电池,相反它们依赖读取器所发射的信号中的能量来传输信息。
用于车辆访问控制的RFID天线。图片来源:维基百科。
时至今日,RFID标签已经在钥匙卡、收费通行证、图书馆书籍和许多其他物品中得以应用。但是,典型的RFID标签的尺寸介乎毫米到厘米之间。相比之下,这些新兴的RFID标签的大小只有22微米,大约是人类头发平均直径的五分之一。在7月26日上线的《应用物理评论》(Physical Review Applied)中,研究人员详细报道了这一研究。他们表示,这使得它们(新兴的RFID标签)成为了已知最小的RFID标签。
RFID标签也应用在酒店房卡的开门系统上。图片来源:维基百科。
制造材料
这种新兴的RFID标签由两个金属层制成,一层由5 nm厚的钛膜和200 nm厚的金膜构成,另一层由1000 nm宽的铝层构成,两层之间夹了16 nm厚的二氧化铪绝缘层。
这一技术已有几十年发展史。你是否愿意在身体里植入芯片,遥控你的家居电器,并让另一个“芯片人”接收你的思想?清晨,你从梦中醒来,想打开电视,不用寻找遥控器,只需对电视挥挥手,电视就会自动打开;吃过早饭,去上班,不必再带钥匙,回家时只需对门挥挥手,门也自动为你打开。这些听起来匪夷所思的事情将来很可能成为现实,实现这一切,只需在你的身体内植入一枚芯片.
我们甚至可以利用圆形来画出八角形。图片来源:维基百
功能会越来越强大
传统的RFID读取器仅使用一个天线与标签通讯。而在新兴的RFID读取器上,研究人员使用了两个天线,每个天线大约是新兴RFID标签直径的两倍。这样的做法可以将标签上的信号幅度增强10倍以上,并且在检测上区分出“一个在复杂生物环境中移动的被标记的细胞”和“在几微米外与读取器失去连接的细胞”的分别。
胡晓琳说,尽管新兴的RFID标签仍然比许多细胞大,但它们能“应用在很多令人感兴趣的细胞上”,例如小鼠体内的黑色素瘤细胞、人类体内的黑色素瘤细胞、乳腺癌细胞、结肠癌细胞和健康的结缔组织细胞,这些都是研究人员发现的“令人感兴趣的细胞”。
研究人员计划在几微米范围内监视在微型硅橡胶通道中移动的被标记的活细胞。胡晓琳道,“传感器和其他设备能够与这些微型标签结合来测量和展示很多事物,我们将实现此前从未有过的活细胞内的控制 。未来的研究还可以探索发展更小的标签并找到持续跟踪它们的方法。”
来自休斯顿卫理公会研究所、未参与此项研究的生物工程师、系统生物学家史蒂芬·王(Stephen Wong)表示,“这是第一步我们在过程中不以探测、干扰细胞膜或破坏细胞的‘冒风险’方式向外界发送细胞的信号,它开启了活细胞研究的全新世界。”
一名外科医生为英国科学家Mark Gasson博士的左手植入RFID微芯片(2009年3月16日)。图片来源:维基百科。
这项将电子器件内置于细胞内的能力,将能够史无前例地帮助研究者理解并操纵细胞的行为。胡晓琳解释,“多数疾病的过程发源于一个到几个细胞的水平,但现在我们没有技术来检测人体中的个体细胞。如果能跟踪和监测个体细胞,也许就能在早期检测到疾病,这样就能尽早启动治疗,使治疗变得更加有效。”
而植入式装置可以避免无意的遗忘或者丢失,并且可以提供主动的信息,以后随着技术发展甚至可以随时报告携带者的身体情况。这显然是一个很吸引人的产品。设想一下,以后出门不用携带任何物品如钱包、提款卡、信用卡等等,只要举起手臂往传感器上一刷,你的身份资料、银行账号信息以及消费金额就全部记录进计算机中完成交易。即使小孩在百货公司里走失,也只需到服务台的终端机前,利用芯片感测装置,迅速找到他所在的楼层及位置。这种生活,将是多么便捷和惬意。
科学家们研制的这种超微型芯片现在虽说还不能像好莱坞电影或者科幻小说中那样替代人的思维和记忆,但能耐也相当大:不仅可以根据芯片携带者身份的数据信号用来辨别身份,还可保存重要的医疗信息,因此可以用来寻找走失的老年痴呆症病人或是小孩,对监控病情也有益处。目前应用数据公司还正在开发一种更为精密的芯片,它可以接收卫星发出的全球定位坐标,因此无论芯片携带者身在何处,都可以传回方位信息。如果把这项技术运用到军事中,那么指挥官们绝对能做到调兵遣将于千里之外,并且非常准确。
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