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近日,日本一项新研究把中国网友“恶心”坏了。

研究项目是使用“生物机械技术”,将电子设备植入活体蟑螂体内,合成一只50%是机械、50%是活体的“半机械蟑螂”。

半机械蟑螂利用了蟑螂超强的环境适应力,用于执行辐射条件下的搜救工作。

为了与蟑螂这种体型娇小的生命体结合,研究人员将超薄太阳能电池板的厚度降低到4微米,置于蟑螂身体后端的“屁股”位置,实现充电及续航功能的同时,也不会影响到蟑螂行动的灵活性。

当然,除了追求机械设备的极致精巧,还需要壮硕的肉体支撑这些精密设备,所以研发人员都会特意挑选体长超过5cm的大蟑螂,作为半机械蟑螂的候选“虫”。

南方的大蟑螂们就业前景一片光明

网友们纷纷表示:它搜救我,我最后一口气就没了。还有网友调侃:半机械蟑螂或许是压死救援对象的“最后一根稻草”。

如果你因为“半机械蟑螂”的营救,吓到心脏停止跳动,或许可以被“生物机械技术”再次复活。

救人性命的人工大心脏

在中国的“生物机械技术”中,人工心脏是目前最受瞩目的成果。

心脏是人体的重要器官,也是饱受各种疾病困扰的器官,除了先天性心脏病,还有冠状动脉粥样硬化性心脏病、风湿性心脏病、高血压性心脏病、肺源性心脏病、感染性心脏病、营养代谢性心脏病等多种后天获得性心脏病,导致全国有近1500万的心衰患者。

在心衰患者中还有130万~150万的终末期心衰患者,需要接受心脏移植手术,但在中国每年能接受心脏移植手术的人只有几百人。为了拯救无法实施心脏移植手术的心衰患者,中国的科学家们利用机械辅助循环( MCS)制造出了人工心脏。

人工心脏是一种植入式医疗机械装置,重量不到180克,大小与乒乓球相近,能辅助或替代患者的心脏实现泵血功能,是当前针对心力衰竭最先进、最有效的治疗手段。

为了保证人工心脏与机体不发生排异反应,在植入体内的人工心脏表面有钛合金隔层。

而人工心脏的体外部分称为“体外控制器”,由一根导管经腹部连接体内的人工心脏,平时可放在背包里随身携带,需要每天定时更换电池。

“生物机械技术”除了在关键时刻救人性命,还可以帮助肢体残缺的人实现生活自由。

实现自由的人类新四肢

肢体残缺会给人们的生活造成不便,人类也一直在寻求解决之法。

早在3000年前,古埃及人就制造出做工精细,且符合人体工程学的人造大脚趾。学者们认为这个人造大脚趾不仅有装饰作用,还能在行走过程中起到辅助作用,属于“世界上最古老的假肢”之一。

假肢恒久远……

随着交通、土木工程、重工业的发展,当代人类面临着更高的肢体致残风险。

在中国肢体残疾的人口总数为2412万人,截肢人数为226万,占肢体残疾人数的8%。

得益于科技进步,当代的假肢功能及实用性也在迅猛发展。不仅出现了具有运动功能的假肢,还出现了可用神经肌肉控制的假肢,甚至实现了具有触觉功能的假肢——智能假肢。

其中较为领先的是芝加哥康复研究所Todd Kuiken博士研发的智能假肢。

该假肢使用“目标肌肉神经重组(TMR) ”技术, 将截肢端残余的神经转移到附近肌肉和皮肤上,使神经信号通过表面肌电传送给机械手臂,让患者能通过自主意识控制假肢。

肌电是肌肉运动时产生的微小生物电。机械手臂的感应开关可以感应到生物电,并根据生物电信号对假肢实行有效控制。

肌肉运动与感应开关

事故中痛失右小臂的音乐爱好者,通过智能假肢打破敲鼓速度的吉尼斯世界纪录

这项技术在我国已经实现。智能假手可以完成拾取、单击等简单动作,还能根据患者需要,到“动作库”下载新增动作,目前的提取重量已超过10kg。

受传统观念影响,智能假肢多是仿人体外形的设计,并没有明显的赛博朋克风格,但部分思想超前,动手能力在线的朋友,会自己设计、制作外形酷炫的智能假肢,并增加一些附加功能。

国外生物学专业小伙参与自己的智能假肢研发,增加了照明、激光功能

和人工心脏一样,智能假肢也有充电需求,单次充电使用时长从几小时到几天不等,且由于是精密的电子产品,存在一定的故障风险……

瑕不掩瑜,智能假肢依旧是人类自由路上的助推器,而其背后的“生物机械技术”还有其他贡献。

提升感官的未来新技能

如同人工耳蜗能帮助听力残疾患者回归正常生活一样,科学家们还试图利用“生物机械技术”,打造重见光明的“人工眼”。

“人工眼”有较大的市场需求,除了事故、疾病致盲,人类的视力还会随年龄增长而下降,产生黄斑变性(ARMD)。在65岁以上的老年人中,有近25%患有黄斑变性,其中一部分老人会因此失明,除视网膜移植手术外没有有效的治疗手段,且部分人不适合实施视网膜移植。

在“人工眼”的研究中,有两项发展较较为成熟的技术,“仿生眼”和“人工光感受器”。

“仿生眼”又叫Argus II,是Second Sight公司的第二代产品,主要由眼镜上的摄像设备、微电脑处理器和植入患者视网膜的电极组成,可将摄像设备拍到的图像经微电脑处理后,传送到视网膜上植入的电极,刺激视网膜形成视觉信号传递到大脑。

该技术虽然通过了欧洲CE认证和美国FDA认证,但未能达到彻底恢复视力的标准,只能使患者看到大型物体的轮廓,图像无色彩且“画质”粗糙,还需要摄像头、微电脑、电池等外部设备,留在眼球壁上的导线电极也存在较大风险。

相比之下,直接把光刺激转化为电信号传递给大脑的“人工光感受器”,安全性更高。

目前这种技术还未进行人体试验,但在动物实验中,该技术可恢复盲鼠视网膜中神经节细胞对绿色、蓝色、近紫外的光反应,使盲鼠对光的敏感度和空间分辨率接近正常小鼠。

相信在不久的将来,“人工眼”不仅能成为人类的第二双眼睛,还能衍生出夜视、透视等神奇功能。

那么,你有足够的存款为自己打造赛博朋克的未来吗?

参考资料:

[1]尹成科, 谈雪丹, 渠文波,等. 人工心脏磁悬浮系统涡电流位移传感器的设计[J]. 传感技术学报, 2012, 25(4):4.

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来源:壹读—搜狐

责任编辑: 鲁达

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