第一部分：眼睛與耳朵隨著現代電子技術在醫療和生物領域的進展，我們的眼、耳、肺、心、腦功能都有可能得到增強。

　　科幻劇《無敵金剛》（The Six MillionDollar Man）搬上電視熒屏距今已差不多有40年時間，隨著現代電子技術與納米技術、高級植入技術、太陽能與光能設備，以及醫學與生物學領域傳感器重要發展的融合，科學幻想正在成為現實。科學創新催生了增強和代替人體器官的基于傳感器的電子設備。這些電子設備包括WBAN（無線體域網）以及增強或代替眼睛和耳朵的設備。本文第一部分描述了創新的傳感器技術，以及從傳感器直到微控制器的微型化、可植入以及無線電子接口方式。第二部分將討論肺、心臟和大腦。

　　傳感器與無線通信設備的發展使我們能夠設計出微型、高成本效益以及智能的生理傳感器結點。一個創新是可穿戴的健康監控系統，如WBAN.針對這一技術的IEEE802.15.4標準規定了一個與醫療傳感器體域網絡相關的小功率低數據速率無線方案。2011年，意法半導體公司推出了自己的未來“cyborg”技術，包括傳感器和MEMS，以及iNEMO（慣性模塊評估板）結點（圖1）。

　　圖1，意法半導體公司開發了一些用于個人與診斷的傳感器應用

　　在這一領域的其它供應商中，Analog Devices也提供了一些先進的活動監控解決方案，以及傳感器接口元件，而德州儀器公司提供了一個帶Tmote Sky的開發套件，這是下一代的“mote”平臺，即針對極低功耗、高數據速率傳感器網絡應用的遠程平臺，有容錯和易于開發的雙重設計目標。TI公司的Tmote Sky套件號稱有10KB的片上RAM（所有mote中的最大容量），IEEE 802.15.4射頻，以及一個125m作用范圍的集成板載天線。

　　幫助盲人重見光明

　　視網膜修復技術可以幫助患視網膜退化疾病，如可能致盲的黃斑變性的人群恢復視力（參考文獻1）。研究人員做了臨床植入研究，證明植入假體最終可彌補眼睛失去的功能，研究采用了一種植入物，包含一個15通道的激勵芯片、分立的電源元件，以及與眼睛外壁吻合的電源與數據接收線圈。波士頓視網膜植入項目的研究人員在一只豬的視網膜下區域植入了一個陣列，而大部分假體（一個鈦制的密封電子組件盒）則附著在鞏膜的外表面，或眼白部分。盒中伸出一個螺旋狀電極陣列，延伸至眼的顳上象限（圖2）。系統有一個外接的視頻捕捉單元，以及一個能向設備植入部分發送影像數據的發射機（圖3）。一只定制ASIC將圖像轉換為兩相的電流脈沖，其送至電極陣列的強度、周期以及頻率都是可編程的（圖4）。Minco公司也提供了針對植入體的先進柔性電路，有助于實現這一面向170萬遭受此類眼疾痛苦的人們的項目。

　　圖2，波士頓視網膜植入項目的研究人員在一頭豬的視網膜下區域植入了一個陣列，但把假體的大部分（一個鈦制的密封電子組件）裝在鞏膜的表面。

　　電極陣列從盒中蜿蜒而出，延伸到眼睛的顳上象限

　　圖3，此系統有外置的視頻捕捉單元，還有一個發射器，它以無線方式將圖像數據發送給植入的裝置

　　圖4，定制ASIC將圖像轉換為兩相的電流脈沖，對一個電極陣列其強度、周期與頻率都是可以編程設定的

　　自研究人員兩年前開始做這個臨床研究以來，電子技術發生了很多進步，改善了微型化，降低了功耗，并增加了集成度，這一努力最終有望形成產品，得到FDA（食品與藥物管理局）批準應用于人體。這些技術進步的例子包括：德州儀器公司符合無線充電聯盟Qi標準的無線接收器與發射器技術，該公司為改進的負載系統提供符合標準的通信，用于無線電源傳輸、AC/DC電源轉換、輸出電壓調整，以及動態整流器控制等。采用德州儀器的無線電源產品和開發套件，就可以做出全套的無接線電源傳輸與充電設計。飛思卡爾與AnalogDevices公司也提供這一領域的低功耗無線產品。

　　另外一項臨床研究是采用有望實現高分辨率視網膜假體的光電二極管電路。在這項研究中，斯坦福大學的研究人員正在努力研究有源偏置光敏電路與無源光伏電路（參考文獻2）。該大學眼科系與漢森實驗物理實驗室副教授Daniel V Palanker稱，他用了一臺筆記本電腦處理來自攝像頭的數據流， 用一塊微型LCD（類似于視頻眼鏡）顯示得到的數據。約900nm波長的近IR（紅外）光以0.5ms間隔照亮LCD，相當于約30？的視場。這個脈沖將影像通過眼球投射到視網膜上。然后，視網膜下一個植入的3mm直徑芯片中的光伏像素接收IR影像，相當于10？的視場。每個像素都將脈沖光轉換為一個成比例的雙相脈沖電流，將視覺信息攜帶給有病的視網膜組織。

　　與光敏系統比較，光伏系統中沒有額外的電源，從而大大簡化了假體的設計、制造，以及相關的手術過程，前者需要有源的偏置電壓。研究人員計劃在未來研究中，確定各個視網膜神經元對這種激勵的響應。