仿鱼摆动无阀微泵研究加速实现无损伤体内送药

    自古以来，自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉，人们模仿鸟类制造飞机、模仿蜻蜓制造直升机、研究蝙蝠开发声纳，而在大海中，鱼类也给了人们不断的启发，船体、潜艇制造灵感都来源于此，甚至是人们日常中常用到的电泵。
　　丽水学院胡笑奇博士深受鱼类启发，近年来一直致力于“仿鱼摆动无阀压电泵机理”研究，希望给糖尿病、帕金森综合症等患者的治疗带来新的方法。
　　无损伤体内送药仿生微泵显身手
　　“自然界的生物，从微观层面的原生动物、动植物精子，到宏观层面上的大型海洋鱼类等，普遍采用尾部的摆动作为运动的动力。”胡笑奇介绍，利用鱼类尾部的摆动形成流体的单向流动，为仿生型无阀微泵的研究提供了新的设计思想和设计方法。
　　“在医疗器械领域，为了缓解每日多次注射而给患者带来的痛苦，利用给药泵实现持续输液，已逐渐成为治疗糖尿病、帕金森综合症和癌症等病症的理想给药方式。”他告诉记者，以糖尿病治疗为例，每天的注射胰岛素给患者留下了抹不去的针孔，也让他们感到内心的“痛苦”。
　　由此胰岛素注射泵应运而生，目前已由六十年代的床旁式发展到便携式，体积仅有BP机大小，不但携带方便，而且胰岛素的释放更接近人类正常的生理需求。随着生活水平和医疗水平的提高，人们开始探索植入式无损伤体内给药的可行性，仿生型无阀微泵能的研发进一步的推动了实现无损伤体内送药技术进步，“给药泵和胶囊封装在一起而植入人体，可在体外控制体内给药泵的开启。”
　　除医疗器械领域外，仿生型无阀微泵概念以低耗、低噪、高效、无电磁污染等优点，还将满足生物化学、医疗、微机电、航空航天、精密仪器等领域的特殊需求。
　　柔性结构决定微泵“生死”
　　胡笑奇回忆，2008年在南京航空航天大学攻读博士期间，在导师的指导下提出了“仿生型无阀微泵”的概念，虽然项目具有应用前瞻性，但是作为博士毕业设计，紧迫的时间给其增添了不小难度。
　　“微泵关键技术的振子研究迟迟无法突破，临近毕业博士论文截稿时间紧迫，让我们不得不面临抉择：坚持还是放弃。”对于这段决定微泵项目生死的记忆依然如同发生在眼前，其实那时候胡笑奇和搭档已经决定，再进行最后一个月的研发，如果无法突破关键技术就放弃整个项目。
　　这一个月，他和搭档反复地查文献，做调研，做不同材料的对比试验，几乎每天在实验室里都会呆数十个小时。功夫不负有心人，在翻阅了无数资料，做了30多组的实验后，他们发现了解决振子运动的关键点：在仿生鱼尾部加上柔性结构。“偶然的发现就这样拯救了整个项目，也让我们顺利完成了博士毕业论文。”
　　这项当年差点“流产”的研究项目如今受到了多方关注，不仅获得了国家专利授权，更是受到了浙江省自然科学基金、国家自然科学基金资助，科研团队对摆动驱动的工作机理进行了进一步研究。2012年进入丽水学院工作后，胡笑奇团队还依托丽水学院快速制造中心3D打印技术，对真实鱼体进行了扫面和3D模型复原，研究鱼体尾部结构、尾鳍形状等机理。他们相信，这些资源的加入为仿生型无阀微泵的下一步在生物化学、医疗、微机电、航空航天等领域的应用奠定了基础。