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意大利理工学院的Barbara Mazzolai和Virgilio Mattoli联合在《自然》杂志上撰文表示，Octobot的诞生意味着一个新时代已经来临，软体机器人即将全面超越传统钢铁铸成的机器人(2)。如此看来，地球的未来极有可能不是由冰冷的钢铁统治。 扯远了……未来的事情，我们暂且不去考虑。 我们今天要介绍的，是哈佛大学工程与应用科学学院另一支研究团队的开山之作，Conor J. Walsh副教授研究团队与波士顿儿童医院心外科医生Frank A. Pigula团队，首次将软体机器人技术用到了可植入医疗设备中。他们给心脏发明了一个「围脖」，这个「围脖」可以让处于「风烛残年」的心脏恢复正常的工作能力。Walsh和Pigula团队团队的这一重要成果以封面的形式刊登在著名医学期刊《科学转化医学》上(3)。 Conor J. Walsh 哈佛大学作为世界著名学府，在软体机器人领域处于领导地位。早在2011年，工程与应用科学学院的George M. Whitesides团队就在软体机器人领域做出了显著的贡献(4)。这一优势，很多人都看在眼里，也有很多人纷纷来寻求合作。 波士顿儿童医院心外科医生Pigula就是其中一员。2012年初，Pigula见到了Walsh和他的研究生Ellen T. Roche，给他们求助了一个问题。 Frank A. Pigula Pigula在给很多心力衰竭（心衰）的患者做治疗时总会感到很无奈，因为传统治疗心衰的设备叫做心室辅助装置（ventricular assist devices，VADs）。这个设备对于心脏而言是有创的，在治疗的过程中，VADs会抽出心脏中的血液，然后将血液泵入主动脉或肺动脉。这种做法虽然可以在一定的程度上缓解心力衰竭，但是由于血液会与设备接触，血液凝结的风险极大，很容易导致患者中风。为了避免凝血，患者在余生中都要服用抗凝血的药物，而且需要监控药物的浓度变化。这个患者带来了更大的痛苦。 传统心室辅助装置 于是，作为心外科医生的Pigula，急患者之所急，一直在想办法解决这个问题。他的构想是设计一款不接触血液的心室辅助装置。但是他自己也不知道该怎么弄。 「我们三个人凑到一起，展开了一场头脑风暴，后来我们认为软体机器人应该是个很好的解决办法。」本研究的主要操刀者Roche说。 「实际上，在早年间，心外科医生也想过用压迫式方法，帮助衰竭的心脏恢复功能。但是那个时候没有技术啊，机器都是钢铁的，所以才有了传统的室辅助装置，」心外科医生的Pigula说，「现在软体机器人技术成熟了，是时候回头了。」 三年来，他们客服了重重困难，从心脏的外形上找到灵感，最终设计了这个由空气驱动的软体机器人，即心脏的「围脖」。而且这个帽子还可以根据患者的心脏形状和疾病状况定制。将这个「围脖」套在心脏上，由外界空气泵为「围脖」提供收缩的动力。这样的软体机器人「围脖」不至于给患者带来二次伤害。 各种不同的「围脖」设计方案 同时，为了尽可能减小「围脖」在收缩的过程中对心脏的损害，Roche团队给心脏和「围脖」之间加了一层水凝胶。这样一来就很好的解决了心外科医生Pigula提出的难题。 接下来，Pigula和Walsh在猪体内做了临床前的动物试验。他们找了6头猪，用药物处理，使它们患上心力衰竭，心脏的功能直接衰竭到基础水平的47%，当研究人员给猪的心脏套上「围脖」之后，奇迹发生了，心脏的功能恢复到药物处理前的97%，几乎是完全恢复了心脏的功能。 「围脖」的泵水能力很强大 据统计，目前全世界有超过4100万人受心衰的困扰，仅美国就有500万患者，每年医疗费用高达320亿美元。「实际上，大多数心衰患者的心脏还是有一定功能的，我相信总有一天，这个软体机器人『围脖』可以帮助患者心脏恢复功能，且切实提高他们的生活质量。」心外科医生的Pigula说。 当然，目前我们只能说，软体机器人心脏「围脖」这个概念已经被证实了，要进入人体还有很长的路要走，但是这项研究显然已经为后续的研究奠定了坚实的基础。 参考资料： 1.Wehner M， Truby RL， Fitzgerald DJ， Mosadegh B， Whitesides GM， et al. 2016. An integrated design and fabrication strategy for entirely soft， autonomous robots. Nature 536：451-5 2.Mazzolai B， Mattoli V. 2016. Robotics： Generation soft. Nature 536：400-1 3.Roche ET， Horvath MA， Wamala I， Alazmani A， Song S-E， et al. 2017. Soft robotic sleeve supports heart function. Science Translational Medicine 9 4.Shepherd RF， Ilievski F， Choi W， Morin SA， Stokes AA， et al. 2011. Multigait soft robot. Proceedings of the National Academy of Sciences 108：20400-3
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