針對醫療裝置可能遭遇的安全威脅日益增加,來自美國紐約大學(NYU)等研究機構的研究人員們日前在一場「安全可靠的生物晶片研討會」(Workshop on Secure and Trustworthy Biochips)齊聚一堂,共同探索為該醫療產業打造的安全解決方案。

融合生物化學和電氣工程的實驗室晶片(lab-on-a-chip)微流體元件及其相關技術最易於遭受網路攻擊、詐騙、駭入、竊取IP以及偽造等破壞。根據統計,在醫療保健應用普及的帶動下,微流體領域預計將在2020年達到40億美元的規模,對於相關防禦措施的需求也隨之增加。

lux-Research microfluid 預計在2020年,醫療用微流體裝置市場將達到40億美元的規模(來源:Lux Research)

紐約大學電子與電腦工程教授Ramesh Karri表示,「對於醫療裝置的攻擊面相當龐大。」Ramesh Karri同時也是這場研討會的主辦方之一,此外還有美國陸軍研究辦公室(Army Research Offic;ARO)共同贊助了這場活動;此次活動是針對生物晶片安全展開研究計劃的第一場會議。

Karri說:「我們已經擁有保護軟體和無線安全的方法了。目前的挑戰在於如何確保生物學、流體學和化學的安全性,以及電子產品如何以安全的方式進行連接——當務之急是解決這些問題。」Karri同時也是NYU網路安全中心的聯合主席和共同創始人。

美國杜克大學(Duke University)電子與電腦工程系主任Krishnendu Chakrabarty補充說:「我們一部份的研究計劃是舉辦研討會以及建立社群。一開始我們只有兩個人,以及一筆小額贊助款。我們的想法是從運算微流體和生物學等不同領域的社群中,邀請到志同道合的研究人員。」

來自各地的研究人員們在研討會上深入探討對於數位微流體的威脅。數位微流體是在矽晶片上蝕刻的微小毛細管中,採用操縱微流體液滴的過程。

microfluid biochip 微流體生物晶片可處理微量的流體,經常與感測器和智慧控制演算法等「連網」元素結合,以提高性能和可靠性,但也因此遭受安全威脅(來源:NYU)

IBM Research蘇黎世實驗室研究員Yuksel Temiz預期,「在不久的將來,我們將會看到可用於控制傳染病、生物危害、新藥以及農業等的小型醫療器械。它將催生一個多樣化的應用領域。」

他指出,裝置偽造者可能會使用原始容器和更換新試劑的方法,直接操縱懷孕測試結果。他說:「我們曾經聽說有人把之前使用過的試劑清潔後重新包裝——你甚至可能在阿里巴巴(Alibaba)或eBay上找到這些東西,而且幾乎無法分辨它是真的還是假的。」

IBM正致力於研究在檢驗中實施的安全程式碼,而不僅僅是包裝。他補充說,這些動態程式碼是用水溶性墨水寫入,因此會根據樣本的變化而改變。

加州大學河濱分校(University of California in Riverside)教授William Grover則介紹其於確保電氣與非電氣連接介面的創新。該創新途徑是在晶片上使用一組微型泵建立非電子電腦,並在氣閥中使用氣動邏輯來檢測錯誤。

Baebies Inc.則為病床邊診斷打造一款小型數位微流體平台。該公司資深技術總監Scott Norton說:「我們的重點在於為嬰兒提供可靠的篩查。整合防範惡意操縱的保護措施對於實現這一目標非常重要。」

紐約大學Tandon工程學院、ARO和杜克大學也展開合作,利用嵌入式DNA鏈,確保全血生物測定化學安全。杜克大學醫學院研究教授Kristin Scott解釋,雙鏈DNA之一可作為巨集分子條碼,另一條與DNA相匹配的遺傳物質鏈則作為關鍵或引子。

她並介紹一種系統,其中作為有機條碼的DNA段可以注入樣本,並與樣本一起密封在溶液中。她說:「條碼不會改變樣本,而只是密封在一起。無論是誰在實驗室中進行研究,都可以為每個樣本找到一連串獨特的引子。」

聖克拉拉大學(Santa Clara University)的研究人員則探討生物醫學中用於實現機械感測和驅動的微流體技術。紐約大學的研究人員提出了一種打造晶片上器官(organ-on-a-chip)的安全方法。此外,波士頓大學(Boston University)的的研究人員則探討合成生物學中如何確保微流體的方法。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Biochip Security Needs Spawn Event,by Karl Greenberg)