校本课程--仿生学(8)

高中校本课程

整个的繁殖皮肤的过程，用了一种叫做透明质酸的物质。透明质酸是在人类组织中可找着的一种多糖，尤其是在皮肤。我们稍微改良它的化学成分，并改变它成为复杂的生物原料，这提供了一个理想的骨架，来激增“成织维细胞”，以产生新一代人造皮肤。这种方法更可用来重建好像人类耳朵这样复杂的结构。

由于所提取的物质是来自本身皮肤的，所以绝对合乎自然的准则，从病人身体上抽出细胞，一经接种到骨架之上，便会认定它们既有的自然环境，并开始繁殖。

由一个只有一平方厘米大小的活组织检查样本，可以在两周内生殖出足够覆盖整个成人身体的皮肤，简直可以称为细胞工厂。

大致工作流程为：

1、首先要从病人身上取出皮肤样本，分割出真皮和表皮，并从中取出某些细胞放在实验室里进行繁殖；

2、稍后这些细胞便被放置到不同的支架之上，其中体积较厚和富有弹性的是从真皮中抽取出来的细胞，而另外一些体积较薄的是从表皮中抽取出来的细胞，这些细胞即时开始繁殖；

3、然后，已繁殖好的人造皮肤，包装妥当后送回到医院；

4、进行移植手术，医生将真皮放在适当的移植位置。由这个时候开始，这些细胞继续繁殖，逐步地复原这块真皮，以求建立一个完整的血管网络；

5、然后再将这块含有表皮细胞的薄膜放到适当的位置上，利用激光去将这片含有表皮细胞的薄膜贴在真皮之上，这两片皮层在一个月后会自动消失，只留下来修复完好的皮肤。

仿生肌肉

目前，由于多种新材料的问世，如形状记忆合金、形状记忆树脂、高分子凝胶的应用发展，使人的肌肉仿生在功能与力量上接近了常人，可以说，未来人工肌肉必有广泛的前景。

人类的肌肉是由称为肌动蛋白与肌凝蛋白的纤维所构成的，只要分解微量的化学物质（ATP，三磷酸腺苷）就能产生巨大的能量，是一种能源效率相当高的驱动装置。若将肌肉的结构应用在机器人上是种高难度的挑战。人工肌肉以收缩动作来发挥动力，其功能跟人类的肌肉一样，只要改变人工肌肉的气压，手臂就会伸缩，全部重量仅60至200克，却能发挥2000倍的张力。由于使用人工肌肉的关系，重量变得出乎想象的轻。以喷漆机器人“SOFTBOY”手臂为例，它的重量约30公斤，仅为使用马达、皮带、链条或油压汽缸之手臂的1/10。

目前，日本工业技术院计划把对肌肉活动的研究提升至分子的水平，希望通过对分子的研究促使对人工肌肉活动的研究。“若能通过对分子的研究，进而了解肌肉的结构，做出人工肌肉的话，就可以全新的原理做出驱动装置。”仿生肌肉不仅可用于残疾人假肢，也可装在机器人上。

国际上某些研究机构已经开发出一种老人看护用床边用餐辅助手臂，装有以合成纤维被覆橡胶管的人工肌肉。在高龄化社会正式来临之前，看护设施、护士严重不足的今天，这种看护手臂正好可助一臂之力。

仿生眼

随着计算机技术的不断提高，越来越多的残疾人的生活因此而得到改善。现在，科学家正在探索运用最新的芯片技术设计一种供盲人使用的仿生眼。

视网膜疾病，如黄斑退化，是致盲的一大原因。一般来说，患者的角膜、晶体、视神经都是完好的，阻挡视觉信号进入大脑的是受损的视网膜感光细胞。因此，如果能够人工“架桥”，将完好的部分连接起来，就可以使患者恢复一定的光感和视力。

目前正在研究之中的一种人工眼采用微电子技术，在三毫米见方的芯片上放置四至五千个微型太阳能电池。当光线通过角膜、晶体，达到视网膜时，这些微型太阳能电池将其强度