科技观点丨仿生学一项跨越生理阻碍的强大技术

　　仿生学的进步已经对病人的生活产生了巨大的影响。视力、听力、矫形外科和增强心脏和神经功能的植入物都是仿生学当前的应用方向，具有极大的增长潜力。
　　好莱坞大片和科幻小说对仿生学的想象空间很大，仿生学的进步确实对患者的生活产生了巨大的影响。仿生植入物是指增强或恢复不同能力人的物理功能的电子或机电一体化部件。仿生学行业沿着四个主要应用领域发展：视力、听力、骨科和增强心脏和神经功能的植入物。
　　01hr视觉仿生学
　　仿生眼或视觉神经假体，也被称为视觉仿生学是生物电子植入物，可以恢复部分或完全失明的人的功能视力。仿生眼的研究人员和设备制造商面临两个重要挑战：模仿视网膜功能的复杂性以及消费者对可以植入眼睛的微型设备的偏好（和约束）。尽管存在这些挑战，视觉仿生学细分市场依然充满了设备原型和一些商业化产品。
　　这个领域最著名的公司之一是加利福尼亚州西尔马的SecondSight医疗产品。SecondSight的ArgusII假体由植入视网膜的微电子阵列、可穿戴相机和图像处理单元组成。集成在眼镜中的相机捕获图像并将其传输到便携式处理单元，该处理单元以无线方式向植入的阵列发送电信号。反过来，阵列将这些信号转换为电脉冲，刺激连接到视神经的视网膜细胞。因此，ArgusII是物体和视神经之间的关键环节，绕过受损的光感受器（如色素性视网膜炎，一种退行性眼病）。
　　仿生视觉澳大利亚研究财团、总部位于法国的PixiumVision和德国公司RetinalImplantAG正在利用类似的流程。
　　02hr听觉仿生学
　　人工耳蜗、听觉脑干植入物和听觉中脑植入物是严重听力损失患者的三类神经假体设备。听觉仿生学在声音源和大脑之间建立了人为的联系并基于此在耳蜗或脑干中植入微电子阵列。
　　听觉仿生学作为一种技术比视觉仿生学更成熟，拥有更大的创新生态系统，更多的商业产品，并在全球范围内获得更大的采用。市场由CochlearLimited（澳大利亚）、Sonova的一个部门AdvancedBionics（美国）、MEDEL（奥地利）以及一系列较小的区域公司主导。
　　03hr骨科仿生学
　　根据世界卫生组织的数据，超过10亿人（约占世界人口的15）患有某种形式的身体残疾，约1。9亿成年人患有严重的功能障碍。骨科仿生学旨在恢复运动功能（不一定是感官功能）。仿生四肢正在取代假肢，尽管显著的创新导致了更轻的设备和更好的设计，但假肢没有像仿生设备现在那样提供必要的功能恢复。
　　仿生肢体与患者的神经肌肉系统接口，使用大脑控制肢体弯曲、弯曲和抓握。这里也存在类似的功能途径：绕过受损的周围神经，新的电子通路将机电一体化四肢与大脑连接起来。
　　奥托博克（德国杜德施塔特）拥有创造世界上第一个完全微处理器控制的下肢假肢系统。下肢仿生学的市场领导者现在正在努力开发超轻仿生肢，这些肢体可以在没有外部能源的情况下发挥作用。二十多年来，它一直是残奥会的官方合作伙伴，这证明了其在这个领域的领导力。OpenBionics和TouchBionics（均为英国初创公司）、MartinBionics（俄克拉荷马州俄克拉荷马城）和AlterG（加利福尼亚州弗里蒙特）等新玩家通过各种产品为市场注入了活力从低成本技术到机器人辅助四肢和计算机驱动的视觉设备。
　　04hr仿生学的未来
　　仿生学行业的一个相对较新的空间是机器人外骨骼。顾名思义，这些是患者为了从运动肌肉中受益而佩戴的机电结构。这些动力套装帮助肌肉控制有限或没有肌肉控制的患者行走、举重和移动。外骨骼预计将对中风或脊柱损伤患者以及肌萎缩侧索硬化症等退行性神经肌肉疾病的患者康复产生巨大影响。
　　机器人外骨骼的嗡嗡声也因其增强物理能力而在工业应用中受到青睐，这表明我们正在迈向人机混合动力车。
　　文章来源：https：aabme。asme。orgpostsbionicsastepintothefuture
　　编译：赵思聪