美杂志评出2005年医疗保健最佳科技成果

　　《科技新时代》杂志 2005年12月14日

　　2005年度100项最佳的科技成果涉及消费类电子、电脑、汽车整车、汽车技术、影音娱乐、摄影摄像、航空航天、运动休闲、医疗保健、家用技术等各个领域的产品与技术，其中许多成果与普通老百姓日常生活密切相关。同时，这些极富创新性的成果将对人们的未来生活和科技进步具有重要意义。这100项科技成果是由相关领域的科技专家和资深的科普杂志编辑联合评选的。

　　以下是本次选取的“2005年最佳科技成果”之医疗保健篇。

用思维控制的假肢

　　用思维控制的假肢

　　让大脑与机器融为一体

　　欢迎使用未来的仿生学假肢，它是真正的用大脑来控制的机械手臂。这是前所未有的尝试,使用者只需要想一个动作—比如拿起一杯水—这个约5.4千克重的机械手臂就能根据思维活动,完成这一动作。电极会截获大脑发出的神经信号,并把信号传给植入到假肢前臂内的芯片,芯片进而操纵由6个电机驱动的肩膀、肘部和手部协调工作。而手部的传感器能让使用者感知压力,配合手部做出准确的握拢、张开的动作。

　　目前,开发这种假肢的美国芝加哥康复研究所(RIC)的科学家还在改进这种假肢(见第50页《打造智能的手臂》一文),他们希望能够制造出更接近于真实手臂的机械假肢。最早的商用型号有望在2008年研制成功。ric.org/bionic

OSSUR POWER KNEE机械腿

　　OSSUR POWER KNEE机械腿

　　第一种能模仿健康腿动作的假肢

　　做过腿部截肢手术的患者现在有了新希望—Ossur公司的Power Knee是第一种能模仿另一条健康腿的动作而进行诸如坐下、站起、爬楼梯等动作的装置。绑在健康腿上的传感器以1350赫兹的频率测量它的压力及动作,从而判断这条腿的运动方向和速度。测量到的数据无线传输给4.5千克重、由电池提供能量的Power Knee上的微芯片,这块微芯片进而控制电动机,让假肢与健康的腿保持协调一致的运动。ossur.com

美敦力TRANSCEND II胃激励器

　　美敦力TRANSCEND II胃激励器

　　通过刺激胃壁使大脑 获取饱胀的信号

　　对于肥胖者来说,减肥过程无异于一场梦魇。现在,一种新式的减肥设备即将结束这一状况,那就是美敦力公司研制的Transcend II胃激励器。将这种火柴盒大小的激励器植入到减肥者腹部的皮肤下,大约每隔6秒钟它就会向胃壁发送无痛的电脉冲。这种电流能起到放松和收缩胃的作用,从而传输给脑部一种饱胀的信号。医生们只需要在靠近减肥者腹部的地方挥动一根小棒就能够调整电脉冲的频率,校准病人的饥饿等级。medtronic.com

ELAN PRIALT止痛药

　　ELAN PRIALT止痛药

　　既有效又不会上瘾的止痛药

　　对于忍受慢性疼痛折磨的患者来说,Prialt的问世绝对是一个福音。它的止痛效果是鸦片的1000倍,而且不会让人上瘾和产生抗药性。Prialt是一种菲律宾锥形蜗牛分泌的麻痹毒素的人工合成物,与鸦片这类增加兴奋性的化学物质不同,它通过阻止神经细胞将疼痛信号传递到大脑,使患者不会产生疼痛的感觉。

TYRELL ZENO痤疮治疗仪

　　TYRELL ZENO痤疮治疗仪

　　治疗痤疮最快捷的仪器

　　对付痤疮最有效的方法就是热量,所以Tyrell公司的科学家发明了Zeno—一种用热量对付痤疮的手持式可充电设备。将这个手机大小的家伙的头部按在痤疮上两分半钟,它的16位微处理器就能够产生约48摄氏度的脉冲(感觉上好像热敷一样)。在这个温度下,皮肤下的细菌会产生应激蛋白并开始分解,从而阻止了皮肤发炎。它的治疗速度比很多药物都快,一般不会超过24小时。225美元;myzeno.com

GENOME SEQUENCER 20系统

　　GENOME SEQUENCER 20系统

　　大大提高了解码速度的 新式DNA解码系统

　　在去年,如果我们想分析自己身体的每一个基因,需要6个多月的时间,花费约2500万美元。而今天,用454生命科学公司开发的这台桌面型Genome Sequencer 20系统,在1个月内就能完成同样的工作,花费却降到了30万美元。这套系统的突破是在一块只有名片大小的光纤芯片上刻了160万个小槽,每个小槽宽度只有人类头发直径的1/4,这样的一块芯片可以携带数以千计的DNA片段,而传统的排序器仅能容纳384个DNA片段,并且解码时间是Genome Sequencer 20系统的100倍。454生命科学公司的最终目标是制造出一台解码速度快而且价格足够便宜的机器,让DNA分析成为一种常规检查,使医生能够在患者的缺陷基因引发病症之前对其进行治疗。454.com

LIFESTRAW净水器

　　LIFESTRAW净水器

　　一款面向大众的 普及型净水器

　　丹麦的Vestergaard Frandsen公司生产的LifeStraw净水器有望成为全球11亿缺乏安全饮用水的人们的新希望。这个96.4克重的“吸管”能够过滤700升水,足够一个人一年使用。它的操作很简单,只要把这个塑料管子伸进水里,并将水通过3个过滤器吸上来就可以了。两层丝制层能过滤掉脏东西;含碘的树脂能杀死99.3%的细菌和病毒;而活性碳能捕捉到漏网的细菌和病毒,保证水的绝对纯净。在经过美国环境保护署的审核之后,LifeStraw有望于2007年上市。5美元;www.lifestraw.com

打造智能的手臂

　　打造智能的手臂

　　第一只由思维控制的机械手臂诞生了。

　　芝加哥西北纪念医院的一间手术室里,所有的人都处于精神紧张之中。54岁的双臂截肢患者耶西·苏利文正在这里接受手术。这不是一次普通的手术,整形外科医生格雷戈里·邓曼尼恩正在将苏利文的胸肌劈成4片,并将一条主手臂神经分别与它们相连接。智能手臂的开发者、芝加哥康复研究所的托德·基肯密切地注视着手术的进程并不时给出一些建议,他希望不久之后就能实现他20年来的梦想—将一只高科技人造手臂与这些神经相连接,创造出第一只真正由思维控制的人造手臂。

　　从肌肉到机械

　　基肯是一位内科医生兼生物医学工程师。当他还是一名西北大学25岁的研究生时,他就开始从事用思维控制的假肢的研究。他从重新连接实验室的小鼠神经入手,探究用肌肉神经驱动其他神经的可能性。经过多年的研究和对电脑模型的分析后,他和他的同事得出了结论:放置在皮肤上的电极能够辨别出相邻的肌肉发出的信号,这样每一片肌肉就都能够指挥一个单独的电机。

　　基于这一结论,基肯开始了自己的智能手臂设计。他搜集了最好的手臂组件,包括惟一一种能感知压力、带有能弯曲的手腕的机械手(来自中国上海市)和能调节肘部弯曲度及伸展度的Boston Digital Arm假肢(来自美国马萨诸塞州的LiberatingTechnologies公司)。从来没有人将如此众多的高级组件组合到一起—没有基肯在神经外科学上的成果,截肢患者根本无法控制如此复杂的设备。

　　真正的仿生人

　　3年后的今天,在经过了神经外科手术后,苏利文这位在2001年遭受严重电击事故的退休电工已经能灵活自如地运用他的假肢,完成很多正常人才能做到的动作。他的大脑发出神经信号会触发连接在胸肌上的神经，这些神经信号再激活肩膀、肘部、手腕或手指的电机。苏利文是第一个手臂完全切除后,却能自如地做出伸展手臂、同时旋转手掌的人,他也是第一个能感知手中物体的截肢患者。基肯的伙伴—西北大学的生物医学工程师理查德·韦尔发明了一种用电机驱动的铝环氧树脂手臂旋转器,它能使苏利文的手臂自动向其身体旋转。这使得苏利文再次成为第一位能自然地戴帽子或把叉子送到嘴边的截肢患者。

　　长远目标

　　尽管苏利文的假肢还不能像真正的人体手臂那样完成精确的动作,不过为他制造假肢的团队却有着更加远大的目标。韦尔正在研制一种注射式的、米粒大小的植入装置,将它们植入苏利文的胸肌后就能传输更为准确的信号,从而使手臂的运动更为精确。基肯则正在对算法进行改进,让手掌和手臂连接处的运动更加流畅。而苏利文已经等不及想要开着自己那辆GMC卡车去钓鱼了。“以后,”他说,“我的生活会越来越精彩。”