機器毛蟲:機器毛蟲是一種狀似毛毛蟲、可以直接向心臟輸送藥物、安裝起搏器或 -百科知識中文網

機器毛蟲是一種狀似毛毛蟲、可以直接向心臟輸送藥物、安裝起搏器或清除壞死的心臟組織的微型機器。“機器毛毛蟲”可通過微創手術從人體肋下進入，靠吸盤貼心爬行，無需麻醉即可除掉壞死的組織或安裝起搏器。

概述

這種被稱為“機器毛蟲”的微型物體因其狀似毛毛蟲而得名，也有人把它叫做“心臟登入者”，其實就是一種新型電子醫療儀器。全長20毫米，裝有兩個類似吸盤的“真空腿”，使其能夠依附於患者跳動的心臟。每條真空腿上鑽有20個極細孔洞，接上金屬絲，與放置在病人體外的發動機通過推拉牽引而起作用。美國賓州卡耐基-梅隆大學機器人研究所的科學家最近發明一種微型“機器毛蟲”，可以在心臟表面爬行，幫助進行微型手術。這種被稱為“心臟登入者”的微型“機器毛蟲”可以直接向心臟輸送藥物、安裝起搏器或清除壞死的心臟組織，而開展這些工作都無需施行麻醉或胸腔手術。科學家們希望將來可以在“機器毛蟲”上面安裝無線頻率探頭，幫助把壞死的心臟纖維清除，治療心率失常。這個“機器毛蟲”只有幾厘米長，狀似一條毛毛蟲，裝有兩個類似吸盤的腳，使其能夠依附於跳動的心臟。科學家通過微創手術將其植入肋骨下，再利用這兩個真空吸管依附在心臟上並由連到體外的推拉線控制。在“機器毛蟲”的幫助下，進行心臟搭橋手術時無需停止心跳，從而減少了和心臟搭橋手術有關的併發症。

用於手術

發明了一種微型“機器毛毛蟲”，這種纖小的機器毛毛蟲只有2厘米長，可以在心臟表面以每分鐘18厘米的速度爬行。
多面手：施手術無需麻醉
這一成果在美國賓夕法尼亞州卡內基-梅隆大學機器人研究所誕生，那裡的科學家們已經在動物身上對“機器毛毛蟲”的原型機進行了試驗。據稱，這種被科學家們稱為“心臟登入者”的微型“機器毛毛蟲”可以直接向心臟輸送藥物、安裝起搏器或清除壞死的心臟組織，而開展這些工作都無需施行麻醉或胸腔手術。
鑽心術：依靠體外“線控”
這個“機器毛毛蟲”只有幾厘米長，形似一條毛毛蟲。而裝有兩個類似吸盤的腳，使其能夠依附於跳動的心臟，像毛毛蟲那樣“蠕動”。科學家通過微創手術把它植入肋骨下，再利用兩個真空吸盤使其依附在心臟上並由連到體外的推拉線控制。“機器毛毛蟲”的爬行速度最高可達每分鐘18厘米。科學家們希望，將來可以在“機器毛毛蟲”上面安裝無線頻率探頭，幫助把壞死的心臟纖維清除，治療心率失常。
低風險：有望4年內“上崗”
“機器毛毛蟲”的發明者卡梅隆·利維耶爾說，在“機器毛毛蟲”的幫助下，進行心臟搭橋手術時無需停止心跳，從而降低了和心臟搭橋手術有關的併發症風險。他說：“有了這種機器，同樣的手術，病人可以不用進行全身麻醉，而且做完手術的當天病人即可出院。”科學家們希望能夠在今後4年內在人類身上使用“機器毛毛蟲”。英國心臟基金會的主管皮特·韋斯勃格表示，這一發明非常有趣，但要實際用於心臟病治療還需要大量的研究工作。

治療活動

美國科學家最近發明了一種微型“機器毛蟲”，可以在心臟表面爬行，幫助進行微型手術。“機器毛蟲”的爬行速度最高可達每分鐘18厘米。“機器毛蟲”的發明者卡梅隆·利維耶爾說，在“機器毛蟲”的幫助下，進行心臟搭橋手術時無需停止心跳，從而減少了和心臟搭橋手術有關的併發症。他說：“有了這種機器，同樣的手術，病人可以不用進行全身麻醉，而且做完手術的當天病人即可出院。”科學家們希望能夠在今後四年內在人類身上使用“機器毛蟲”。科學家們希望，將來可以在“機器毛蟲”上面安裝無線頻率探頭，幫助把壞死的心臟纖維清除，治療心率失常。這個“機器毛蟲”只有幾厘米長，狀似一條毛毛蟲，裝有兩個類似吸盤的腳，使其能夠依附於跳動的心臟。科學家通過微創手術把它植入肋骨下，再利用這兩個真空吸管依附在心臟上並由連到體外的推拉線控制。英國心臟基金會的主管韋斯勃格表示，這一發明非常有趣，但要實際用於心臟病治療還需要大量的研究工作。他指出，“理論上這工具可用於心臟治療，但是否真的有效仍言之尚早。大部分心臟問題都在內表面發生，但這裝置只在外表面活動。研究人員須進行更多研究，才可決定有關治療的確可改變內表面的活動。即使這方法很引起人興趣，但距離實際套用在心臟治療，仍有一段很漫長的路途要走。”

科研計畫

未來“毛毛蟲”機器人能夠蜷縮成一個小團再恢復原形，還能在粗糙表面進行攀爬、在狹小空間裡檢查。美國波士頓塔夫茲大學的生物學家和工程師們已經開始啟動了自己的一項製造軟體機器人的計畫，這種軟體機器人還具有電子原件和線路。研究人員指出，這樣的“毛毛蟲”機器人將能夠從事從人體內檢查幫助醫師確診到檢查工業管線損壞情況的各種事情。毛毛蟲”機器人還能夠用於通過危險區域，如核反應堆或是雷場，或者是維修太空飛行器上的太陽能電池板。巴里·特里莫教授說，“或許明年我們就將製造出一個能夠爬行的‘毛毛蟲’機器人。”他和大衛·卡普蘭教授共同負責軟體機器人仿生技術項目。特里莫教授已經研究毛毛蟲和軟體動物神經系統多年，以便更好地理解它們如何更好地用一個小小的大腦來控制自己的波浪似的運動。他成功地確定了一些負責特定運動的腦細胞的功能。由於這些動物是軟體動物沒有骨骼，他們的運動要比那么擁有骨骼系統的動物所受限制更少。例如，人類的肘部只能向兩個方向運動。許多剛性的機器人具有類似的關節。毛毛蟲可以向許多方向運動，而且並不需要太多的神經系統實現這種能力。它們的肌肉可以對簡單的大腦信號做出反應，具有做出捲曲等動作以爬上樹枝和樹葉下面的能力。研究人員構想建造一個機器人控制系統並模擬毛毛蟲的神經系統和肌肉動作。卡普蘭教授的部門將進行軟體材料研究，以製造“毛毛蟲”機器人的身體和電子元件。卡普蘭教授致力於遺傳工程和納米技術的研究以製造出像蜘蛛絲一樣的彈性材料。最後，特里莫說他的團隊希望製造出一個“毛毛蟲”機器人，“你可以拿起它，它會在你的手心縮成一小團，讓它走，它就能走開了。其它的研究人員也希望製造一個這樣的“毛毛蟲”機器人，如南卡羅萊納州的克萊蒙森大學伊恩·沃克教授。但沒有合適的金屬可以勝任。沃克教授說，“包括我們自己的團隊在內的其它團隊正在研製一種具有‘軀幹和觸角’的機器人，希望能做一個完整的軟體機器人，但是只能滿足於至少部分使用剛性材料。看一看希望使用的材料與部件是否具有足夠的強度，這是一個關鍵問題。

工作原理

賓夕法尼亞州匹茲堡市卡耐基－梅隆大學的科學家們說，“機器毛蟲”細小靈活，依靠兩條“吸盤腿”在心臟上活動，直接向心臟輸送藥物、安裝起搏器或清除壞死的心臟組織，移動速度可達每分鐘18厘米。手術醫生則通過計算機螢幕，利用操縱桿操控該裝置。該大學機器人研究所的科學家們已經取得了動物試驗的成功，他們在豬體內操作這種裝置，為豬心“量體裁衣”，制出適合尺寸的“毛蟲”，再通過該毛蟲向內注入染料進行實驗。從觀測螢幕看到這條“毛蟲”的確隨著心跳搏動而移動。

可觀前景

科學家們希望，將來可以在“機器毛蟲”上面安裝無線頻率探頭，幫助把壞死的心臟纖維清除，治療心律失常。到時只需通過微型手術把它植入肋骨下，再利用那兩個真空吸管依附在心臟瓣膜上即可。“機器毛蟲”的發明者卡麥隆·利維耶爾說，在“機器毛蟲”的幫助下，進行心臟搭橋手術時無需停止心跳，從而減少了和心臟搭橋手術有關的併發症。而且因為心臟體積小，有些微面手術器械觸及不到，這時候就更需要“機器毛蟲”大顯身手。有了這種機器，同樣的手術，病人甚至可以不用進行全身麻醉，也不用打開胸腔接受手術。做完手術的當天即可出院。科學家們希望能夠在今後4年內在人類身上使用“機器毛蟲”。

學界態度

英國心臟基金會的主管韋斯勃格表示，這一發明非常有趣，但要實際用於心臟病治療還需要做大量研究工作。他指出，理論上這工具可用於心臟治療，但是否真的有效還是得經過臨床驗證，因為畢竟大部分心臟問題都在器官內里發生，但這裝置只是在心臟外表面活動。即使這方法很能吸引人類關注，但距離心臟治療的實際套用，仍有一段很漫長的路要走。

研究調查

科學家首次發現大腦的學習、情緒及記憶等區域可以發出信號，進而會干擾心臟病患者心臟的正常功能。研究人員表示，大腦與心臟的這種關係可導致嚴重的心臟病，甚至導致患者死亡。為了研究清楚大腦與心臟相互作用的詳細機制，倫敦大學學院、布萊頓及蘇塞克斯醫學院的研究人員對10名特定的心臟病患者進行了測試與觀察。研究人員測量了心臟病患者在中等壓力下，大腦頭蓋骨的電位變化。結果顯示，大腦的高級部位如大腦皮層的活動與所測量的心臟反應同步。測量結果還表明，大腦和心臟之間還存在反饋迴路。當大腦接受到心臟泵血的信號後，這些大腦部位會輸出更多的信號，加速心臟跳動。這將最終導致心肌失常，引起心律失調，引發猝死。該項研究的負責人格雷表示，該研究使人們清楚地了解了心臟和大腦之間的互動作用，心臟的跳動與大腦皮層活動之間的相關聯繫表明，大腦的學習、情緒及記憶等區域與心臟的跳動密切相關，精神壓力會導致大腦調節心臟的功能失去平衡，進而增加了患者猝死的幾率。英國心臟基金會的皮爾森認為，該研究的技術可套用於提前診斷出某些患者的心臟會對精神壓力做出不利健康的反應。

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機器毛蟲

基本信息

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