心脏
人工心脏其实就是一个微型血泵,植入患者体内后,可发挥“临时心脏”的作用,使患者身体各部的器官在等待心脏移植手术期间,不至于缺少血液流动而受损。不过就在上个月,意大利医生首次给一名15岁男孩植入了一颗永久性人工心脏。人工心脏开发商法国Carmat公司,已经研发出一个能完全取代心脏的人工心脏雏形。其工作原理与自然心脏相同:利用液压泵将血液推动至全身。血液先被吸进心腔内,再被挤压到动脉血管,流向全身。
手臂
今年7月,13岁的伦敦男孩帕特里克·凯恩安装了一只由英国科技公司“触摸仿生公司”生产的假体上肢,i-Limb脉冲手。对于在9个月大时就因脑膜炎而失去左手的帕特里克来说,这种革命性的脉冲手意味着他甚至可以用新手指夹起葡萄。他说:“这只手与众不同,它可以帮助做一些很精细的事情。现在我可以用双手打开瓶盖、握住叉子,甚至还可以系鞋带。”
帕特里克的假体上肢的工作原理是:通过两个电极与上臂皮肤相连,当他绷紧一块肌肉,电极下的神经所产生的微小电脉冲就会使手部握紧;绷紧另一块肌肉时,则使手掌打开。
研究人员目前正在研究使患者拥有更大控制权的假肢。只要能深入了解人体神经网络控制四肢运动的原理,研究人员就可以设法让机械手臂像真人手臂那样控制自如。当人们想移动手臂时,其大脑会产生微弱的信号,通过电极捕捉到这些信号后,机械手臂就可以模拟相应的动作。
肌肉
为了给遭遇严重运动伤或在事故中失去肌肉的患者提供更好的治疗,一些研究人员试图替换单独的肌肉组织,而非整只胳膊或整条腿。他们正利用可对电流作出舒张和收缩反应的高分子凝胶,研制人造肌肉。这些肌肉可以替换心脏瓣膜和括约肌,最终还将替换更大的肌肉组织。
美国航空航天局喷气推进实验室的科学家,目前正致力于开发一种由人工肌肉提供力量的人工手臂,这种仿生人工肌肉由新型智能材料电活性聚合物制造而成,其力量之大,完全有把握赢得扳手腕比赛。美国德克萨斯大学科学家已研制出力量超过人体肌肉100倍的人工肌肉,其内部使用的是一种“加热时弯曲,冷却时恢复原状”的弹性金属丝。
英国圣安德鲁斯大学的理查德·贝克博士也在从事高分子凝胶研究,他希望将来研制成功的新材料,能对人体内发出的某种化学信号作出舒张和收缩反应。
肌腱
英国曼彻斯特大学的研究人员正在研制人造肌腱,以帮助肌腱受损严重的患者。该人造肌腱使用的精细纺织塑料纤维,作用与人体自然肌腱组织十分相像,可以植入患者体内,恢复患者运动能力。
曼彻斯特大学材料学院的桑德拉·道尼斯教授表示,这种人造肌腱会促进身体自愈,并逐渐在人体内分解。该研究小组计划展开前期临床实验,希望人造肌腱能在5年内上市。
触觉
即使借助最先进的假肢,安装了机械手臂的患者仍然无法感觉到自己接触的物体。这一点之所以令患者苦不堪言,是因为触觉是人类享受接触刺激和掌握物体力度的重要感官,它甚至帮助我们对所见之人形成一定印象,比如通过握手来判断对方的性格。
意大利科学家已展开一项关于新型人造皮肤的尖端研究,他们认为这种超级人造皮肤能让机器人产生触觉。虽然这一技术的初衷是为机器人服务,但意大利理工学院的研究人员目前正探索新途径,试图将超级人造皮肤的信息送回患者神经细胞中,让患者恢复触觉。
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