可穿戴和生物电子将成美军士兵作战标配

2015-11-26 15:00:00
全芯编辑
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       美军可能是最严苛的消费者,特别是对于可穿戴式设备;他们要求技术精准,同时希望设备不笨重并拥有很长的电池续航力,其程度远超过传统可穿戴式设备市场的水平。

       “军事领域应用的可穿戴式技术,其考虑是非常不同的;”美国国防部高等研究计划署(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)科学顾问Pae Wu表示:“其终极目标是必须要能支持并推进士兵的作战任务。”

       Wu表示,美军促使了智能手机的大量应用;她强调自己不是DARPA的代表人,不过美军对可穿戴式技术的需求已经超越像是心律侦测等追踪生命征象的解决方案,而更需要“情势感知(situational awareness)”与“可行动资料(actionable data)”:“如果不能提供让士兵在战斗中做决策的数据,就算技术很独特,在军事领域没有人会注意。”

       为此DARPA对于环境信息相关技术特别感兴趣,例如地图、实时情报以及其他部队的位置追踪,以及新兴的“士兵备战状况(warfighter readiness)”相关技术;在此可穿戴式设备能告诉用户其生理状态信息,包括士兵是否适当地补充了水份、压力过大,或者是正遭受认知疲劳(cognitive fatigue)。

       美军已经布署了一种名为“爆炸冲击量测计(blast gauge)”的战备设备,该设备基本上是为监测士兵的脑部创伤并做现场分流(in-field triage);该小型设备可佩戴在头盔、肩膀或胸部,以监测爆炸冲击的发生,并提示医护人员做初步反应。

爆炸冲击量测计是DARPA投资了1,100万美元所开发出的士兵脑部创伤监测设备 (图中以圆圈标示的设备)(来源:BlackBox Biometrics)

      Wu表示:“该类设备并不是用以量测士兵的整体生理状态,而是提供能让士兵行动…例如该前进或是不该前进的量测信息。”爆炸冲击量测计是夹式的而且体积小,并成功迎合了战场上对轻量化的需求──通常在阿富汗战场上的一名美军班长,每天负重超过128磅(约58公斤)──而且拥有优异的电池续航力。

       阿富汗战场上的美军通常得携带7种不同的电池才能支持72小时的作战任务;“电力等同于重量的情况非常严重;”Wu表示:“特别是若与可穿戴式设备相关联,舒适度最重要。”

图中的爆炸冲击量测计是DARPA委托美国罗彻斯特理工学院(Rochester Institute of Technology)所开发,用以量测穿戴者在爆炸中受到的冲击(来源:DARPA)

       市场研究机构IDTechEx上周在美国硅谷主办了一场可穿戴式技术研讨会;该机构估计,锁定医疗应用的可穿戴式设备市场,今年规模可达到150亿美元,而该数字在2026年可望进一步增加至400亿美元。

       而军事应用的生物传感器技术则有独特需求,包括多任务能力、可重复使用能力、实时信息、敏感度以及可靠性。Wu表示:“这一切需要在一个平台上发生,而且不需要任何样本制备,这是一个大问题。”

       为了克服以上挑战,DARPA投资了一个名为ElectRx的生物电子医学计划,以“推动针对特定神经电路的解剖学与生理学理解,以及它们在人体健康与疾病中扮演的角色”;ElectRx的目标是建立一个完整的闭路神经调变(neural modulation)系统,用以监测生物卷标以及外围的神经活动,以提升将之布署于士兵身上的有效性。

ElectRx系统的功能示意图(来源:DARPA)

      Wu解释:“就像是一个恒温监测器,ElectRx设备可监测并识别系统何时从稳定状态演变为疾病状态;最终将会有一个调节器可提供治疗性的刺激,然后有一个调变器发送神经讯号。”她指出,一家美国业者Cyberonics已经开发出一种采用类似技术的迷走神经刺激器(vagus nerve stimulator)。


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updated: 2021-10-22 04:28:31