- DARPA研製的大腦控制機械手臂
美國國防部高級研究計劃局(DARPA)研製的機械富有傳奇色彩，這是一項持續多年的研究項目，斥資1億美元，但就目前取得的成果來看這項研究計劃還是“物有所值”的。這種先進機械手臂可模擬手臂、肘部、手腕和手掌27種不同的自然運動，其中包括：旋轉、彎曲和伸展。這項技術的精髓之處在於如何控制機械手臂：美國國防部高級研究計劃局希望將微小的芯片植入大腦，將感觀和測量到神經束信息，然後將信號傳輸至機械手臂，整個過程將瞬間內完成。
從基本原理上講，這是一種大腦意識控制的機械手臂。其設計是依據“盧克”機械手臂進行改進的，盧克機械假肢是由狄恩-卡門(賽格威電力代步車的發明者)研製的，但是這種思維控制系統遠遠超越了盧克機械手臂的腳踏控制系統。如果要將自己打造“組裝”成一個全新的機械人，使用受大腦思維控制的超人強勁機械手臂是上選之策。
當前狀況：今年2月份，美國國防部高級研究計劃局加強跟踪這項計劃的進度，目前將中斷多年以來的研發週期，但依據評據仍需要4-5年時間才能真實使用這款令人驚詫的機械手臂。 - 德國奧托博克公司機械手臂
今年5月份，一位叫麥洛的塞爾維亞男子遠程來到德國奧托博克假肢公司希望安裝一個假肢，他已將癱瘓無知覺的右手切除，並安裝上了一個機械手臂。據悉，十幾年前他在一次可怕的摩托車事故中受傷，摩托車碰撞之後整個身體在路面側滑一段距離，他的肩部首次撞在街燈柱上，對於他的傷勢並非通過美容化妝能彌補，經過多次手術治療，他發現自己的右手仍處於癱瘓麻木狀態。今年，他最終決定通過手術將這只無用的手臂置換成為一個機械手臂。
像美國國防部高級研究計劃局(DARPA)研製的機械手臂一樣，德國奧托博克公司宣稱研製的仿生手臂能夠自然控制移動。在這種情況下，人們甚至不必從手臂至手掌建立神經連接，放置在前臂的兩個傳感器非常靈敏，足以捕捉到信號，獲得神經刺激的方式非常類似於自然手臂。奧托博克公司宣稱這款機械手臂具有三種移動範圍：旋轉、彎曲和伸展。同時，可以實現完全手指攥握，目前這款機械手臂還有改進餘地，例如：視頻顯示和提升手臂實際操作能力。
麥洛並不是第一位安裝奧托博克機械手臂的體驗者，1年前澳大利亞奧斯卡爾-阿茲曼(Oskar Aszmann)博士對帕特里克的壞死手臂進行了類似手術，帕特里克的手臂由於遭受電擊導致癱瘓麻木，與麥洛的情況十分相似。據悉，麥洛進行的假肢手術也是由阿茲曼操作完成的。目前，帕特里克使用機械手臂可以系鞋帶，還能打開酒瓶。
當前狀況：可安裝使用。 - 觸摸仿生學手指
德國奧托博克公司研製的機械手臂是人們理想的假肢，但出於讓假肢保持血肉手掌和機械手指的需求，奧托博克公司的機械手臂已落伍。目前，觸摸仿生公司最新研製“領先手指”，這種機械手指只能替換個別手指，而不是整個手掌。但是它們卻可以帶來驚喜！
目前，“領先手指”是全定制化產品，人們無法在商店裡購買，每副假肢是依據用戶的特殊需求而定制的。像奧托博克機械手臂一樣，它們的手指是通過肌電傳感器觸發，在手臂和手掌上能夠響應瞬間肌肉變化，“領先手指”能夠擠壓和緊握物體。內置的傳感器能夠顯示機械手指什麼時候閉合。
當前狀況：目前“領先手指”已成功應用於幾十例手術，安裝費用大約5.7萬-7.3萬美元。 - 動力腳BiOM
休-黑爾(Hugh Herr)是美國麻省理工媒體實驗室機械組主管，他不僅是“動力腳BiOM”的研發者，還是該機械假肢的使用者。動力腳BiOM是令人驚異的機械前腿。據悉，在黑爾17歲新罕布什爾州徒步旅行時腳部受傷，經過數次外科手術治療，霜凍和受損組織過於嚴重，導致黑爾不得不低位截肢，雙腿膝蓋以下部分進行截肢。
失去的腿部更加鞭策黑爾挑戰“高度”，在進入麻省理工媒體實驗室之前獲得了哈佛大學和麻省理工學院的學士學位，之後他工作的新任務就是研製新型假肢，使他能夠重新站立起來，繼續完成自己的登山願望。“動力腳BiOM”並不僅僅是一個彈簧裝置，它能使人們感知自然環境，並相應地作出反應，在實時適應地形變化狀況下，可以反饋100%生物肢體能量。使黑爾現在可以順利地攀登山脈。
當前狀況：動力腳BiOM處於市場發行早期階段，但現已明顯地有效投入市場。 - 范德比爾特大學膝-踝關節協調假肢
這種假肢是由美國范德比爾特大學研製的，實際上它是首款與仿生腳踝同步響應的假肢膝蓋。美國國家科學基金會和國家健康學會投資花費了7年時間製造出這款假肢，它是在傳統“被動式”假肢基礎上進行技術升級改造。
當前狀況：目前沒有公開銷售，當前型號正處於測試。 - 視網膜植入患者眼內重見光明
視網膜移植目前仍是一個重大研究課題，現在首次重大成功已見分曉。在過去十年裡，我們看到一些成功的研究計劃能夠將攝像機植入大腦中，但是這種應用受到攝像機較小的限制，所應用的範圍較小。目前，德國圖賓根市眼科臨床大學研究員最新研製一種生化眼，現已成功地植入11位患者。
依據芯片植入患者眼睛的差異性，相應的視網膜移植與眾不同，完成這項工作視網膜正常地需要實現以下功能：將射入眼睛的光線轉換成為電子脈衝，再將這些電子脈衝信號反饋至視覺神經組織。一位芬蘭患者植入眼科臨床大學最新研製的生化眼芯片之後，能夠看到文字，看清時鐘，甚至可以分辨拼錯的姓名。
當前狀況：目前這項技術正在進行升級，研究人員正在研製高分辨模式的生化眼，將在皮膚之下植入電源裝置。 - 人造肌肉可以眨眼讓患者恢復視力
目前，科學家最新研製一種電流驅動聚合物人造肌肉(EPAM)，人造肌肉和電池都可藏在人體太陽穴的凹位，從外表很難進行觀測。人造肌肉在通電時會呈現舒張狀態，斷電之後就會收緊使眼瞼閉合，再次通電就可再打開眼瞼，因此通過開關便能使眼瞼開合。專家指出，眨眼可以清潔眼部，濕潤眼睛，因此由於中風、受傷、先天或者後天疾病導致永久不能眨眼的病人，很容易出現角膜潰瘍致使失明，最新技術可以保住此類病人的視力。研究人員目前正在改良技術，估計五年之內可應用於病人。
現在不能正常眨眼的病人主要通過兩種技術幫助眨眼，第一種是從腿部移植肌肉纖維到面部；第二種是在眼瞼放入細小的黃金制重物，借助地心吸力幫助眨眼。但是第一種方法手術時間較長，又會傷害身體其它部分，年長和虛弱病人不一定適用；用第二種方法的病人大多眨眼速度緩慢，兩眼也不能同步眨動。
當前狀況：目前是第一代產品，進一步的研發仍在進行之中，預計5年之內可應用於患者治療。 - 智能手機代理人工耳蝸處理器
自2007年蘋果公司推出iPhone手機後，智能手機已經變成現代人們生活中一個不可缺少的部分。目前，美國FDA已經批准iPhone和iPad 成為醫療影像診斷放射學的輔助產品，智能手機已經全面進入醫療檢測領域，並發揮重要作用，比如開始用於閱讀CT或者MRI檢測結果和分析報告；將iPhone連上顯微鏡便能用於遠程皮膚疾病的診斷等。令科學家們倍加關注的是，美國德克薩斯州大學人工耳蝸實驗室研究人員正在研製如何利用智能手機來替代人工耳蝸處理器。
這是未來人工耳蝸的一門新技術，具有很大的價值。試想一下，以後的患者不用在植入聲處理器，只是植入電極，只需通過智能手機便能將外部的聲音信號傳入到耳蝸，這樣不僅避免手術的風險，還能提高聲音的清晰度，尤其在噪音環境下，能大大提高可懂度和交流能力。
當前狀況：這項技術正處於美國FDA的審批之中。 - 內耳：前庭假體
美尼爾氏綜合症是一種內耳疾病，遭受該病症的患者將出現失去方向感的眩暈和嘔吐噁心。通過食物治療和藥物治療改變內耳壓力可以治愈，電氣和電子工程師協會(IEEE)光譜分析稱，15%的美尼爾氏綜合症患者將從根本上消失內耳功能。美國華盛頓大學生物醫學工程師傑伊-魯賓斯坦(Jay Rubinstein)最新研製出“前庭假體”，聲稱可以通過電子刺激模擬內耳正常工作。
美尼爾氏綜合症可導致內耳液體積聚，科學家認為內耳中液體運動將觸發前庭神經控制平衡能力的迴轉儀功能，然而這些內耳內液體並不能成功地排出，因此導致患者時常出現眩暈失去平衡的感覺。
前庭假體非常類似於人工耳蝸，從設計原理上是直接發送電子信號至前庭神經，迂迴身體自然調控機制，魯賓斯坦描述這項技術為“需求性起搏器”。
當前狀況：魯賓斯坦也是一位醫生，今年初完成了首例前庭假體移植，目前在廣泛推廣之前還需要進行更多的測試。 - 測味精確率100%的電子舌頭
美國伊利諾斯州大學化學家最新研製一種電子舌頭，具有非常高的精確率能夠分辨出美國可樂和墨西哥可樂之間的差別。目前這種新型電子裝置計劃投向食物市場。
這種人造電子舌頭非常神奇，當甜味接觸一些硼酸時通過PH值變化能夠精確地測量出甜味程度，在80%的測試當中，能夠100%有效地測量出14種不同類型的甜料，這甚至比人體舌頭的測味精確率更高。
當前狀況：2010年夏季伊利諾斯州大學對電子舌頭進行了演示，不久它將投入工廠進行製造。 - 美國防部研製“真鼻”
美國國防部正在開展一項新的研究，模仿狗的靈敏嗅覺來製造一種能夠分辨多種化合物的人造嗅覺探測器。這項研究如果成功將大大提高美軍在戰區探測化學武器的能力。雖然美軍已有多種技術可以探測到生物和化學武器，但是迄今為止，任何人造的探測儀遠沒有比狗的靈敏嗅覺更加有效。
美國國防部高級研究計劃局(DARPA)正在研發的“RealNose”(真鼻)技術，目的就是研製出一種可以與狗的靈敏嗅覺相比甚至更為靈敏的人造探測器。雖然政府已投入數百萬美元研究經費以及研究員們夜以計日的技術攻關。
RealNose這項研究與國防高級研究計劃署上世紀九十年代後期為探測礦山而模擬狗的嗅覺研製的探測器相近。不同的是，這次是力圖探測出上千種具有不同特性的化學武器。麻省理工學院過去幾年研製的嗅覺感受器是用來辨別氣味。RealNose研究組組長佈萊恩-庫克(Brian Cook)說：“通過使用感受器，研究者們可以擴大其探測不同氣味的能力”。聖地亞哥的國際科學應用公司獲得了近1800萬美元的研究基金來研製人造嗅覺探測器，並預計在2010年底前完成。
當前狀況：目前仍處於研製初期階段。 - 新型人造心臟讓死者停止心跳狀態下存活5週
美國出現一個“活死人”，他沒了心跳脈搏，卻能多活了五星期，原來這是醫生為他植入了全球首個沒心跳的人工心臟。全球首個沒有心跳的活人，是德克薩斯州55歲患有心臟澱粉樣變（ Cardiac Amyloidosis）的克雷格-劉易斯（ Craig Lewis），他的身體因為積聚異常蛋白質導致器官衰竭，今年3月時病情已到末期。眼看即將離世，妻子琳達在無計可施下，決定冒險嘗試，要求醫生替丈夫植入新設計的人工心臟。
琳達稱，在植入新款人工心臟後劉易斯由昏迷狀態醒轉，可以坐起來，甚至和家人交談，他沒有心跳。我聽到他胸口只發出嗡嗡低鳴聲，很神奇。他想活下去，我們也不想失去他。你永遠不知道你可以活多久，但手術是值得的。
劉易斯植入人工心臟五星期後，因為腎臟和肝臟衰竭，家人才被迫關掉人工心臟，讓他安詳死去。無脈搏的劉易斯雖然只活了五週，但醫生稱人工心臟運行非常“完美”。
這個人工心臟以兩個心室輔助裝置接駁而成，可以取代整個心臟，由德克薩斯州心臟研究所的比利-科恩（Billy Cohn）和布德-弗雷澤（Bud Frazier）醫生研發，他們以聚酯纖維、玻璃纖維和矽製造而成，比傳統人工心臟工藝更輕巧耐用。科恩表示，人工心臟要做到每年跳動3,500萬次有很大困難，新設計則避過這個難題。他們先在39隻小牛身上做實驗，結果證實可行，新人工心臟以旋轉模式令血液運行，也減低引起血管栓塞和中風等問題。
當前狀況：這種無脈動人工心臟目前僅成功地一次進行治療，儘管治療成功，但仍需進一步進行測試和改進。 - 能夠呼吸的人工肺
近期，美國凱斯西保留地大學的科學家們設計出了一款人工肺裝置，它可以在植入人體後向人體血液輸送氧氣，但目前為止輸入的氧氣必須是純氧而不能是普通的空氣。該設備的大小和真正的肺部類似，內置氧氣和二氧化碳的交換膜和血管微流體通道，這為未來肺癌等患者的人工肺移植手術鋪平了道路。
目前該技術僅限於一些能提供純氧環境的重症監護病房中使用，未來他們還將繼續研發可利用環境空氣的人工肺，來真正打開這套系統的價值。
當前狀況：目前正在對其它動物進行測試，這種人工肺比傳統人工肺高效3-5倍。研究小組認為未來十年內將投入市場使用。 - 實驗室培育出人工腸道
今年夏天，美國洛杉磯沙邦兒童醫院研究協會研究人員在實驗室內成功培育出老鼠小腸，這對於再生醫學是一項重大技術突破。在此前科學家已成功再生兔子骨骼和腿部肌肉，但此次能夠在實驗室內培育出老鼠腸道令科學家印象深刻。
負責這項研究的科學家指出，腸道是部分再生器官，在動物體整個生命歷程中腸道細胞持續損失並生長補充。目前培育出的人工腸道是從老鼠腸道每層細胞中採集樣本形成的，其中包括：肌肉和上皮細胞，然後將它們移植在老鼠腹部的聚合物層上。它們將受刺激生長成高增長因子蛋白質。
當前狀況：目前研究小組繼續測試人工腸道，著眼於兒科醫學治療，尤其是治療出生嬰兒腸道疾病。 - 自身幹細胞培育人工氣管
今年6月份，意大利幹細胞專家保羅-馬基亞利尼領導的國際研究小組在瑞典對一名患氣管癌的36歲男子實施了人造氣管移植手術。當時該患者處於癌症晚期，氣管已被完全堵塞，由於沒有合適移植配型，只能利用患者自身幹細胞培育移植所需氣管組織，來進行移植手術。
前期準備工作中，科學家們建立了一個支架和一個用於培育病人幹細胞的生物反應器，當新細胞成長起來後，科學家將其“種植”在支架上，兩天後再將其移植入病人體內。醫院方面表示，由於氣管使用病人自己的干細胞製成，因此沒有發生排斥反應，病人也無需要服用免疫抑製藥物。這例移植手術意味著需要移植氣管的患者無需等待他人捐贈器官，如在患病初期接受這種治療，治愈率將顯著提高。另外，這種療法對兒童氣管病患者更具意義，因為兒童氣管捐贈資源稀少。專家指出，人造結構可被用來製造氣管、食管等簡單器官，但要想在實驗室製造出腎臟或心臟等更複雜的器官，可能還有一定差距。
當前狀況：完全投入臨床應用。
騰訊科技訊 2011/08/29 悠悠
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Gallery: The Bionic Human Circa 2011 (PopScience)
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