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感測器/MEMS  

美軍瞄準可穿戴與生物電子技術研發

上網時間: 2015年11月25日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:美軍  可穿戴式裝置  感測器  生物電子  DARPA 

美軍可能是最嚴苛的消費者,特別是對於可穿戴式裝置;他們要求技術精準,同時希望裝置不笨重並擁有很長的電池續航力,其程度遠超過傳統可穿戴式裝置市場的水準。

「軍事領域應用的可穿戴式技術,其考量是非常不同的;」美國國防部高等研究計畫署(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)科學顧問Pae Wu表示:「其終極目標是必須要能支援並推進士兵的作戰任務。」

Wu表示,美軍促使了智慧型手機的大量應用;她強調自己不是DARPA的代表人,不過美軍對可穿戴式技術的需求已經超越像是心律偵測等追蹤生命徵象的解決方案,而更需要「情勢感知(situational awareness)」與「可行動資料(actionable data)」:「如果不能提供讓士兵在戰鬥中做決策的資料,就算技術很獨特,在軍事領域沒有人會注意。」

為此DARPA對於環境資訊相關技術特別感興趣,例如地圖、即時情報以及其他部隊的位置追蹤,以及新興的「士兵備戰狀況(warfighter readiness)」相關技術;在此可穿戴式裝置能告訴使用者其生理狀態資訊,包括士兵是否適當地補充了水份、壓力過大,或者是正遭受認知疲勞(cognitive fatigue)。

美軍已經佈署了一種名為「爆炸衝擊量測計(blast gauge)」的戰備裝置,該裝置基本上是為監測士兵的腦部創傷並做現場分流(in-field triage);該小型裝置可佩戴在頭盔、肩膀或胸部,以監測爆炸衝擊的發生,並提示醫護人員做初步反應。

爆炸衝擊量測計是DARPA投資了1,100萬美元所開發出的士兵腦部創傷監測裝置
爆炸衝擊量測計是DARPA投資了1,100萬美元所開發出的士兵腦部創傷監測裝置 (圖中以圓圈標示的裝置)
(來源:BlackBox Biometrics)

Wu表示:「該類裝置並不是用以量測士兵的整體生理狀態,而是提供能讓士兵行動…例如該前進或是不該前進的量測資訊。」爆炸衝擊量測計是夾式的而且體積小,並成功迎合了戰場上對輕量化的需求──通常在阿富汗戰場上的一名美軍班長,每天負重超過128磅(約58公斤)──而且擁有優異的電池續航力。

阿富汗戰場上的美軍通常得攜帶7種不同的電池才能支援72小時的作戰任務);「電力等同於重量的情況非常嚴重;」Wu表示:「特別是若與可穿戴式裝置相關聯,舒適度最重要。

圖中的爆炸衝擊量測計是DARPA委託美國羅徹斯特理工學院(Rochester Institute of Technology)所開發,用以量測穿戴者在爆炸中受到的衝擊
圖中的爆炸衝擊量測計是DARPA委託美國羅徹斯特理工學院(Rochester Institute of Technology)所開發,用以量測穿戴者在爆炸中受到的衝擊
(來源:DARPA)

市場研究機構IDTechEx上週在美國矽谷主辦了一場可穿戴式技術研討會;該機構估計,鎖定醫療應用的可穿戴式裝置市場,今年規模可達到150億美元,而該數字在2026年可望進一步增加至400億美元。

而軍事應用的生物感測器技術則有獨特需求,包括多工能力、可重複使用能力、即時資訊、敏感度以及可靠性。Wu表示:「這一切需要在一個平台上發生,而且不需要任何樣本製備,這是一個大問題。」

為了克服以上挑戰,DARPA投資了一個名為ElectRx的生物電子醫學計畫,以「推動針對特定神經電路的解剖學與生理學理解,以及它們在人體健康與疾病中扮演的角色」;ElectRx的目標是建立一個完整的閉路神經調變(neural modulation)系統,用以監測生物標籤以及週邊的神經活動,以提升將之佈署於士兵身上的有效性。

ElectRx系統的功能示意圖
ElectRx系統的功能示意圖
(來源:DARPA)

Wu解釋:「就像是一個恆溫監測器,ElectRx裝置可監測並識別系統何時從穩定狀態演變為疾病狀態;最終將會有一個調節器可提供治療性的刺激,然後有一個調變器發送神經訊號。」她指出,一家美國業者Cyberonics已經開發出一種採用類似技術的迷走神經刺激器(vagus nerve stimulator)。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Military Targets Wearables, Bioelectrics,by Jessica Lipsky)





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