盘点改变现代人类生活的六大仿生设备

腾讯科学 2017-02-14 作者:悠悠

  据英国每日邮报报道,人们在科幻电影中看到许多机械肢体的故事情节,现今机械肢体已不再神秘特殊。上周,一位33岁前女警妮基-唐纳利能够恢复行走,她曾在一次执勤任务中出现车祸导致腰部以下瘫痪,安装一副机械外骨骼之后,她能够送女儿到学校。目前,专家指出,现已进入仿生身体时代,从大脑意识控制的机械手臂至电子眼球等,这些仿生机械部件已改变了人类生活。

  仿生眼球:对于失明人群,未来电子眼球技术有望让他们能够“看到”周边事物,2016年12月,10名失明患者使用仿生眼球恢复了部分视觉,一个装配在眼镜上的迷你摄像机能够无线发送图像至附着在患者视网膜上的计算机芯片,这个光敏芯片位于眼球后方。这款仿生眼球叫做“阿古斯II”,患者通过这款仿生眼球可看到黑白物体。它能够探测到光亮和黑暗,不同外形的物体和障碍物,并且能够看到物体的移动。

  仿生大脑:大脑植入物可使瘫痪患者通过意识控制身体,多年以来,科学家知道大脑可以产生电磁波,指令身体肌肉运动。目前,科学家利用大脑植入物使瘫痪患者通过意识控制肌肉运动,第一个受益患者是来自美国的约翰尼-雷,他患有闭锁综合症,不能实现正常交流沟通。1998年,艾莫利大学科学家对患者大脑植入电极,约翰尼在手术中可以通过意识控制屏幕上的鼠标,并挑选相关的字母,实现与外界的交流。该系统叫做“大脑-计算机界面(BCI)”,现已经过技术改良,患者通过该系统,控制脑电波使机械肢体移动,拿起一些简单的物体。

  机械手臂:“大脑-计算机界面(BCI)”技术将受益于脊髓损伤患者或者中风患者,目前令人兴奋的是,BCI驱动的机械外骨骼可以恢复反应迟钝的神经和肌肉组织,使失去知觉的手臂正常移动。德国图宾根大学应用神经技术实验室负责人Surjo Soekadar博士称,该技术可使患者看到手臂移动,甚至能够感受到手臂触觉,这将激活患者体内与运动相关的神经组织。2014年一项研究表明,32位病性较严重的中风患者,他们无法正常穿衣或者行走,经过20次BCI刺激治疗之后已逐渐恢复行为能力。

  仿生耳:人造肢体与修复耳朵等感觉器官相比较为简单,迄今最为成功的耳部修复技术是耳蜗植入,它用于代替耳蜗,这是内耳的一部分,通过32000个微小毛细胞可将声音转换成为电子信号,之后发送至大脑。科学家最新研制的仿生耳,是一个扩音器将声音转换成为数字脉冲,之后传输至大脑。

  机械腿:近年来,机械肢体技术发展迅速,人们穿戴机械外骨骼设备可在拐杖的辅助下行走时速达到1.6公里,机械外骨骼上的按钮,可控制行走运动。英国东肯特大学神经-康复部也研制出类似的机械腿,采用金属制造的腿部和平坦稳定的足部,虽然不会让患者行走速度较快,但能提供较强的护背支撑,使他们无法摔倒。患者使用机械腿经常活动,能够预防骨质疏松症,以及避免长期无法站立导致的血栓。同时,该设备可在无需拐杖辅助下使用,意味着患者可以利用双手做其它的事情。

  人工胰腺:注射胰岛素是糖尿病患者的主要治疗方法,但这需要每天注射5次,目前科学家最新研制出人工胰腺,可以有效解决这一问题。人体胰腺的作用是制造胰岛素,消除血液中的糖分,英国剑桥大学科学家最新研制一种人工胰腺,能够监控人体血糖,并能根据需求抽出胰岛素,这将降低患者出现超低血糖指数的风险。一个传感器植入腹部皮肤之下,可以监控血糖,并发送信息至计算机,能够计算人体需要多少胰岛素。

责任编辑:王超

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