李 桐

熬夜、酗酒、情緒激動(dòng)，現(xiàn)如今成為年輕人猝死的導(dǎo)火索。不管身體這座石橋多么堅(jiān)固，疾病還是可以像泄洪一樣，以絕對(duì)氣勢(shì)沖垮最后一道防線。疾病面前，人類(lèi)該如何自處？醫(yī)療體系又該如何防護(hù)？香港城市大學(xué)教授于欣格一直在尋找答案。

風(fēng)乍起——柔性電子器件初現(xiàn)

俗話(huà)說(shuō)，久病成醫(yī)。現(xiàn)如今，很多人碰到如感冒等小疾病時(shí)，不需要醫(yī)生，就可以自己做好護(hù)理。但在碰到重大疾病時(shí)，往往束手無(wú)策，無(wú)能為力。2020年伊始，新型冠狀病毒來(lái)襲，人們?cè)诩膊∶媲案腥?、發(fā)熱、呻吟、窒息，沒(méi)有一絲還手之力。崩潰的醫(yī)療系統(tǒng)，讓很多國(guó)家的人民在等待中絕望地離去，至今人人自危。但是，如果人人身邊都有一個(gè)“醫(yī)生”陪同，現(xiàn)實(shí)會(huì)不會(huì)是另外一番景象？

以新冠肺炎疫情為例，自疫情起，防備不敢有一絲松懈，之所以余威尚存，關(guān)鍵在于“無(wú)癥狀”和“傳染性”的殺傷力太強(qiáng)。很多人根本不知道自己感染，所以無(wú)意中，一傳十，十傳百。但是，如果一開(kāi)始，患者身邊的“醫(yī)生”就告訴自己已經(jīng)感染，那即使傳染性再?gòu)?qiáng)，病毒也可以被扼殺在源頭之上。

事實(shí)上，除了新冠肺炎，還有很多我們不知道、不了解的疾病在攻擊人們的健康，如何改變這一現(xiàn)狀？這就需要一批敢想敢做，勇為人先的科學(xué)家。于欣格及團(tuán)隊(duì)就是那一撥敢于創(chuàng)新的先行者，在他們的努力下，擁有“健康管理師”的時(shí)代，正快步走來(lái)。

疾病面前，現(xiàn)實(shí)與理想之間的矛盾，說(shuō)到底，是由醫(yī)療資源短缺造成的。那該如何舒緩醫(yī)療壓力，改進(jìn)醫(yī)療體系呢？“柔性電子器件或可實(shí)現(xiàn)?！痹谡劦竭@一問(wèn)題時(shí)，于欣格不緊不慢地開(kāi)口說(shuō)道。

“傳統(tǒng)的醫(yī)療器械，或者像冰箱一樣，很大、很不便攜，或者像電腦機(jī)箱一樣，很硬還有很多線。而如果想要24小時(shí)全天候?qū)ι眢w進(jìn)行監(jiān)控，就需要一套輕薄可穿戴便攜式的系統(tǒng)，這就是柔性電子器件?！边^(guò)去十幾年，從學(xué)習(xí)到工作，于欣格大部分時(shí)間都留在實(shí)驗(yàn)室中，致力于柔性電子器件研究，在將不可能變?yōu)榭赡艿耐局?，他和團(tuán)隊(duì)面臨過(guò)多番挑戰(zhàn)，但這些困難都被他們成功化解。只不過(guò)，成功背后，是他連續(xù)8年都沒(méi)能回老家和父母一起過(guò)春節(jié)的付出。

“我們最終想要達(dá)到的目標(biāo)是，通過(guò)輕薄化、柔性化、小型化和可穿戴化，將傳感器或者其他輔助性設(shè)備便攜地佩戴在人們身上，實(shí)現(xiàn)健康狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控?！痹诶硐氲牡缆飞希贻p人的沖勁和拼搏，被他牢牢地刻在項(xiàng)目的愿景中。

于欣格

開(kāi)發(fā)出這樣一套實(shí)現(xiàn)全民健康監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)，必將需要材料、物理、電子、通信、醫(yī)學(xué)、機(jī)械、化學(xué)等學(xué)科的融合碰撞。挑戰(zhàn)的難度已然很大，但于欣格對(duì)未來(lái)的憧憬或許更大?！叭绻覀兡軐?shí)現(xiàn)健康狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，那我們就可以收集到身體狀態(tài)的信號(hào)，然后再利用大數(shù)據(jù)、人工智能等工具，將采集到的信號(hào)進(jìn)行分類(lèi)，以此預(yù)測(cè)潛在的突發(fā)疾病?！比绱艘粊?lái)，設(shè)備不僅能實(shí)現(xiàn)健康監(jiān)控，還能實(shí)現(xiàn)生命的紅燈預(yù)警。

試想一下，如果疾病真能提前預(yù)測(cè)，那就能避免無(wú)數(shù)生命在最后一刻才去治療的悲劇。這也就意味著，這種設(shè)備的出現(xiàn)，有可能讓新聞中的猝死、心臟驟停、暈眩、心悸等成為過(guò)去式。醫(yī)學(xué)的進(jìn)步，或許不僅在于破解了多少疑難雜癥，還在于如何讓人類(lèi)盡可能少地遭受磨難。為此，于欣格正以理想為帆，以技術(shù)為劍，穿過(guò)層層困難，直擊醫(yī)學(xué)腹地。

憶往昔——人生步步蛻變

科學(xué)發(fā)展到今天，科學(xué)家前輩已經(jīng)完成了學(xué)科的搭建，作為年輕的一批科學(xué)家，拓展學(xué)科應(yīng)用發(fā)展，成為他們肩上的重?fù)?dān)，于欣格身上就有新一代科研人的“智”與“勇”。

本科時(shí)期，于欣格學(xué)習(xí)信息顯示與光電技術(shù)，雖然初入領(lǐng)域，但在老師的啟蒙下，他心里已經(jīng)有了一道光。而后在研究生階段，他開(kāi)始做規(guī)劃，并追隨領(lǐng)域內(nèi)優(yōu)秀導(dǎo)師學(xué)習(xí)有機(jī)光電子器件。到了博士時(shí)期，他一鼓作氣，成功申請(qǐng)到出國(guó)機(jī)會(huì)，前往美國(guó)西北大學(xué)化學(xué)系做聯(lián)合培養(yǎng)博士，學(xué)習(xí)無(wú)機(jī)化學(xué)合成。博士后時(shí)期，總結(jié)前期所學(xué)，他全面進(jìn)軍柔性電子器件領(lǐng)域，針對(duì)實(shí)際應(yīng)用展開(kāi)科研生涯。從找到興趣到從事工作，于欣格踏踏實(shí)實(shí)，一步一個(gè)腳印地在領(lǐng)域疾馳。也是憑借自己的真才實(shí)學(xué)，工作后，他快速組建一支年輕的團(tuán)隊(duì)，并在短短幾年內(nèi)，迅速在領(lǐng)域嶄露頭角，成為不可忽視的一股力量。

于欣格的成功，除了自己的努力，導(dǎo)師也起到了至關(guān)重要的作用。在他心里，研究生導(dǎo)師——四川省顯示中心主任、京東方和國(guó)家地方聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室副主任于軍勝，博士生導(dǎo)師——美國(guó)科學(xué)院工程院院士Tobin Marks，博士后導(dǎo)師——美國(guó)科學(xué)院、工程院和醫(yī)學(xué)院大滿(mǎn)貫院士John Rogers，都是他科研路上的巨大助力。“作為全世界的頂尖科學(xué)家，他們從工作生活的各個(gè)層面，給予了我很大的幫助和支持?！庇谛栏裾f(shuō)。

他印象尤深的是，博士期間，導(dǎo)師告訴他：“科研既可以在一個(gè)方向上不斷深入，也可以在一個(gè)方向?qū)W通了之后，多見(jiàn)識(shí)幾個(gè)方向，然后進(jìn)行多領(lǐng)域整合?！边@番話(huà)讓于欣格深受啟發(fā)。結(jié)合自身特點(diǎn)，他大膽轉(zhuǎn)換方向，開(kāi)辟新戰(zhàn)場(chǎng)，不斷積累材料，補(bǔ)充物理、化學(xué)等領(lǐng)域知識(shí)。由于多學(xué)科交叉的背景，于欣格后來(lái)在柔性電子技術(shù)項(xiàng)目中身兼多職，如魚(yú)得水，也因此在短短兩年內(nèi)就獲得了突破性成果。

除了專(zhuān)業(yè)上的啟發(fā)，導(dǎo)師謙虛好學(xué)的經(jīng)驗(yàn)分享，也讓于欣格受益匪淺。

在伊利諾伊大學(xué)，博士后導(dǎo)師Rogers教授曾在團(tuán)隊(duì)總結(jié)會(huì)上說(shuō)過(guò)這么一句話(huà)：“日常生活中，可以找一個(gè)你覺(jué)得非常優(yōu)秀的人，看他的處事態(tài)度，借鑒他的工作方式。如果你不知道怎么借鑒，你就直接向他學(xué)習(xí)，然后再不斷改進(jìn)。”

一直以來(lái)，得益于Rogers教授的號(hào)召力和影響力，于欣格所在的團(tuán)隊(duì)能人輩出。他們目標(biāo)清晰、執(zhí)行力強(qiáng)、擅做規(guī)劃、精于時(shí)間管理……優(yōu)點(diǎn)不勝枚舉。如何取長(zhǎng)補(bǔ)短，變得同等優(yōu)秀，是虛心好學(xué)的于欣格一直思考的問(wèn)題。導(dǎo)師的一番話(huà)像一道光點(diǎn)醒了他，與其臨淵羨魚(yú)，不如以他們?yōu)槟繕?biāo)，借鑒學(xué)習(xí)。于是，以博士后階段為起點(diǎn)，于欣格開(kāi)始成名前的積累沉淀。

猶如一粒種子，在優(yōu)質(zhì)水源的澆灌下，逐漸發(fā)芽、開(kāi)花，長(zhǎng)成參天大樹(shù)。在優(yōu)秀同事云集的林子里，于欣格的身上也悄然發(fā)生著巨大改變。

與柔性電子創(chuàng)始人、博士后導(dǎo)師John Rogers教授合影。

博士后工作結(jié)束后，于欣格回國(guó)。在團(tuán)隊(duì)成員眼里，他是一個(gè)在工作中處處嚴(yán)要求，時(shí)時(shí)高標(biāo)準(zhǔn)，聰慧理性的主心骨。有時(shí)為了攻克一個(gè)難題，他能幾天幾夜不休息，腦子里全在想破解的方法。所以，無(wú)論什么時(shí)候跟他討論新點(diǎn)子，他總能立馬給出反應(yīng)，好像腦子永遠(yuǎn)不會(huì)關(guān)機(jī)。

此外，柔性電子設(shè)備涉及學(xué)科眾多，很多時(shí)候，一個(gè)領(lǐng)域的細(xì)節(jié)偏差，會(huì)影響整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。尤其是科研攻關(guān)后期，每個(gè)人的耐心消耗殆盡，因此，當(dāng)被告知實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)偏差的那一刻，團(tuán)隊(duì)成員或多或少會(huì)抱怨、氣憤、失望，但于欣格很少有大的情緒波動(dòng)，他的眉眼間似乎從不表露憂(yōu)愁，即使結(jié)果不盡如人意，他也淡然接受。然后推翻重來(lái)，仔細(xì)尋找問(wèn)題所在，直到成功得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

春去秋來(lái)，不知不覺(jué)中，于欣格已經(jīng)在日常工作中變得越來(lái)越有經(jīng)驗(yàn)，并逐漸向頂尖導(dǎo)師們看齊。前不久，他入選《麻省理工科技評(píng)論》35位年度中國(guó)科技青年英雄榜，向著柔性電子領(lǐng)域，于欣格開(kāi)始了自己的新征程。

看今朝——皮膚VR三維重建

從前，車(chē)馬很慢，只能見(jiàn)字如面；如今，視頻出現(xiàn)，不僅能聽(tīng)見(jiàn)久違的聲音，還能看到熟悉的容顏。從聽(tīng)覺(jué)到視覺(jué)，人們不斷模糊時(shí)空，明晰五官感知。如今，于欣格也還想再往前跨一步，讓觸覺(jué)變得更加真實(shí)，而皮膚VR，就是于欣格在柔性電子領(lǐng)域開(kāi)啟的新征程。

皮膚VR，就是利用VR和AR技術(shù)，通過(guò)皮膚傳感器將信息收集起來(lái)，然后再通過(guò)觸覺(jué)交互傳感器，將信息反饋給用戶(hù)，讓用戶(hù)感受到“觸摸”。這款可以集成在皮膚上的無(wú)線觸覺(jué)反饋系統(tǒng)，能貼附在身體的各個(gè)部位，無(wú)需電池驅(qū)動(dòng)，利用近場(chǎng)通信（NFC）技術(shù)便可實(shí)現(xiàn)精確控制。

那這套系統(tǒng)潛在的應(yīng)用有哪些呢？

首先是社交媒體，假設(shè)衣服里面有這種設(shè)備，那么屏幕前的雙方，就可以通過(guò)觸摸屏幕，真切地感受到對(duì)方的情況；其次是游戲領(lǐng)域，在電子游戲中，操作的選手被對(duì)方打了一下，真人身體里也會(huì)有真實(shí)的痛感；另外還有醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，對(duì)于裝有義肢的人來(lái)說(shuō)，機(jī)械臂拿東西的時(shí)候感受不到傳回來(lái)的感覺(jué)。但是如果把皮膚VR佩戴在手臂上，他用機(jī)器的胳膊去抓某一樣物體時(shí)，設(shè)備的末端就會(huì)感受到一定信號(hào)，人體就可以感受到真實(shí)的觸覺(jué)。

與美國(guó)兩院院士、博士生導(dǎo)師Tobin Marks教授合影。

于欣格因?yàn)閺氖律镝t(yī)學(xué)工程專(zhuān)業(yè)，所以在電子領(lǐng)域，他還利用皮膚VR中的觸覺(jué)反饋技術(shù)，研制了一款靈活度非常高的設(shè)備——可以探測(cè)人體組織和器官的智能活檢針。

穿刺活檢是判斷良惡性腫瘤最準(zhǔn)確的方法，目的是確定“是不是癌”“是哪一種癌”“是否是用藥敏感的癌”，是后續(xù)治療成敗最為關(guān)鍵的一步。

傳統(tǒng)的治療方式是，當(dāng)在人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)一個(gè)腫瘤時(shí)，醫(yī)生無(wú)法判斷腫瘤是良性還是惡性的，這時(shí)可以做的就是使用生物醫(yī)學(xué)設(shè)備，即利用一跟小小的探針插入到人體當(dāng)中，獲取更多這一部分的組織，然后去檢測(cè)它是良性還是惡性的。一般而言，這個(gè)過(guò)程非常依賴(lài)醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)。因?yàn)獒t(yī)生在取樣過(guò)程中，需要不斷地按壓探針，直到他準(zhǔn)確獲得這個(gè)組織為止。如果這個(gè)過(guò)程出現(xiàn)差錯(cuò)，會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題，比如這個(gè)活組織檢查并不能夠達(dá)到腫瘤，或者完全穿過(guò)腫瘤，這就沒(méi)有辦法獲取組織，準(zhǔn)確度會(huì)受到影響。另外，腫瘤大小也會(huì)影響活組織檢查的準(zhǔn)確性。也就是說(shuō)，相當(dāng)一部分檢測(cè)沒(méi)有辦法得到一個(gè)準(zhǔn)確樣本，這樣的話(huà)就會(huì)錯(cuò)失一個(gè)合理的治療計(jì)劃。那如何去增加診斷的準(zhǔn)確率呢？

為了解決這個(gè)問(wèn)題，于欣格及團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了智能活檢針，它有兩個(gè)功能性組成部件，一個(gè)是執(zhí)行器，另外一個(gè)是傳感器。于欣格介紹說(shuō)，當(dāng)傳器感應(yīng)到腫瘤時(shí)，智能活檢針的執(zhí)行器就可以主動(dòng)工作協(xié)助傳感器探測(cè)腫瘤組織的信息，然后通過(guò)傳感器進(jìn)行反饋，最后建模，以此定位身體內(nèi)部腫瘤的具體位置。兩大功能器件的合作，極大地提高了整個(gè)檢測(cè)的準(zhǔn)確性和標(biāo)準(zhǔn)性，減少對(duì)醫(yī)生經(jīng)驗(yàn)的依賴(lài)。在后續(xù)一系列體內(nèi)和體外的動(dòng)物測(cè)試中，探針在肺、肝、腎、喉嚨等組織中，都能分辨出正常和異常的腫瘤。據(jù)統(tǒng)計(jì)，穿刺活檢成功率可達(dá)99%以上。

“這項(xiàng)技術(shù)滿(mǎn)足了臨床需要，而且工具簡(jiǎn)單，可以在短時(shí)間內(nèi)被外科醫(yī)生掌握，在不增加手術(shù)難度的同時(shí)，極大地提高了手術(shù)的精確度和安全性?！庇谛栏褡院赖卣f(shuō)。業(yè)內(nèi)專(zhuān)家也評(píng)論道：“這項(xiàng)技術(shù)設(shè)備為患者提供了更精確、更快和更安全的手術(shù)。”

“電子化學(xué)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域還有很多機(jī)會(huì)和潛力，我們也將更好地發(fā)揮它的潛力?！蔽磥?lái)，于欣格將和更多的醫(yī)生，材料、力學(xué)等領(lǐng)域?qū)＜医涣鲗W(xué)習(xí)，把技術(shù)更好地融合在設(shè)備中，比如，把機(jī)器人等設(shè)備整合到皮膚觸覺(jué)反饋系統(tǒng)當(dāng)中，以此對(duì)諸多疾病問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

科技的力量無(wú)限，科學(xué)家的未來(lái)同樣不設(shè)限。懷著一顆赤子之心，于欣格繼續(xù)以專(zhuān)業(yè)為本，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?yàn)槿祟?lèi)造福。目前，他的團(tuán)隊(duì)有2名碩士、9名博士和3名博士后，他相信在上下團(tuán)結(jié)一致的攻關(guān)下，柔性電子技術(shù)、生物集成和電子技術(shù)很快就能在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域大放光彩。“我們對(duì)技術(shù)這一塊還是蠻自信的?！庇谛栏裥χf(shuō)，這是他們面向未來(lái)繼續(xù)探索的利器和底氣。