可穿戴和生物電子將成美軍士兵作戰(zhàn)標(biāo)配

美軍可能是最嚴(yán)苛的消費(fèi)者，特別是對于可穿戴式設(shè)備；他們要求技術(shù)精準(zhǔn)，同時希望設(shè)備不笨重并擁有很長的電池續(xù)航力，其程度遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)可穿戴式設(shè)備市場的水平。

 

“軍事領(lǐng)域應(yīng)用的可穿戴式技術(shù)，其考慮是非常不同的；”美國國防部高等研究計(jì)劃署(Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA)科學(xué)顧問Pae Wu表示：“其終極目標(biāo)是必須要能支持并推進(jìn)士兵的作戰(zhàn)任務(wù)。”

 

Wu表示，美軍促使了智能手機(jī)的大量應(yīng)用；她強(qiáng)調(diào)自己不是DARPA的代表人，不過美軍對可穿戴式技術(shù)的需求已經(jīng)超越像是心律偵測等追蹤生命征象的解決方案，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(zhàn)斗中做決策的數(shù)據(jù)，就算技術(shù)很獨(dú)特，在軍事領(lǐng)域沒有人會注意。”

 

為此DARPA對于環(huán)境信息相關(guān)技術(shù)特別感興趣，例如地圖、實(shí)時情報(bào)以及其他部隊(duì)的位置追蹤，以及新興的“士兵備戰(zhàn)狀況(warfighter readiness)”相關(guān)技術(shù)；在此可穿戴式設(shè)備能告訴用戶其生理狀態(tài)信息，包括士兵是否適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充了水份、壓力過大，或者是正遭受認(rèn)知疲勞(cognitive fatigue)。

 

美軍已經(jīng)布署了一種名為“爆炸沖擊量測計(jì)(blast gauge)”的戰(zhàn)備設(shè)備，該設(shè)備基本上是為監(jiān)測士兵的腦部創(chuàng)傷并做現(xiàn)場分流(in-field triage)；該小型設(shè)備可佩戴在頭盔、肩膀或胸部，以監(jiān)測爆炸沖擊的發(fā)生，并提示醫(yī)護(hù)人員做初步反應(yīng)。

 

 

爆炸沖擊量測計(jì)是DARPA投資了1,100萬美元所開發(fā)出的士兵腦部創(chuàng)傷監(jiān)測設(shè)備 (圖中以圓圈標(biāo)示的設(shè)備)（來源：BlackBox Biometrics）

 

Wu表示：“該類設(shè)備并不是用以量測士兵的整體生理狀態(tài)，而是提供能讓士兵行動…例如該前進(jìn)或是不該前進(jìn)的量測信息。”爆炸沖擊量測計(jì)是夾式的而且體積小，并成功迎合了戰(zhàn)場上對輕量化的需求──通常在阿富汗戰(zhàn)場上的一名美軍班長，每天負(fù)重超過128磅(約58公斤)──而且擁有優(yōu)異的電池續(xù)航力。

 

阿富汗戰(zhàn)場上的美軍通常得攜帶7種不同的電池才能支持72小時的作戰(zhàn)任務(wù)；“電力等同于重量的情況非常嚴(yán)重；”Wu表示：“特別是若與可穿戴式設(shè)備相關(guān)聯(lián)，舒適度最重要。”

 

 

圖中的爆炸沖擊量測計(jì)是DARPA委托美國羅徹斯特理工學(xué)院(Rochester Institute of Technology)所開發(fā)，用以量測穿戴者在爆炸中受到的沖擊（來源：DARPA）

 

市場研究機(jī)構(gòu)IDTechEx上周在美國硅谷主辦了一場可穿戴式技術(shù)研討會；該機(jī)構(gòu)估計(jì)，鎖定醫(yī)療應(yīng)用的可穿戴式設(shè)備市場，今年規(guī)模可達(dá)到150億美元，而該數(shù)字在2026年可望進(jìn)一步增加至400億美元。

 

而軍事應(yīng)用的生物傳感器技術(shù)則有獨(dú)特需求，包括多任務(wù)能力、可重復(fù)使用能力、實(shí)時信息、敏感度以及可靠性。Wu表示：“這一切需要在一個平臺上發(fā)生，而且不需要任何樣本制備，這是一個大問題。”

 

為了克服以上挑戰(zhàn)，DARPA投資了一個名為ElectRx的生物電子醫(yī)學(xué)計(jì)劃，以“推動針對特定神經(jīng)電路的解剖學(xué)與生理學(xué)理解，以及它們在人體健康與疾病中扮演的角色”；ElectRx的目標(biāo)是建立一個完整的閉路神經(jīng)調(diào)變(neural modulation)系統(tǒng)，用以監(jiān)測生物卷標(biāo)以及外圍的神經(jīng)活動，以提升將之布署于士兵身上的有效性。

 

 

ElectRx系統(tǒng)的功能示意圖（來源：DARPA）

 

Wu解釋：“就像是一個恒溫監(jiān)測器，ElectRx設(shè)備可監(jiān)測并識別系統(tǒng)何時從穩(wěn)定狀態(tài)演變?yōu)榧膊顟B(tài)；最終將會有一個調(diào)節(jié)器可提供治療性的刺激，然后有一個調(diào)變器發(fā)送神經(jīng)訊號。”她指出，一家美國業(yè)者Cyberonics已經(jīng)開發(fā)出一種采用類似技術(shù)的迷走神經(jīng)刺激器(vagus nerve stimulator)。