自然界的生物，從微觀層面的原生動物、動植物精子，到宏觀層面上的大型海洋魚類等，普遍采用尾部的擺動作為運動的動力。”胡笑奇介紹，利用魚類尾部的擺動形成流體的單向流動，為仿生型無閥微泵的研究提供了新的設計
自古以來，自然界就是人類各種技術思想、工程原理及重大發明的源泉，人們模仿鳥類制造飛機、模仿蜻蜓制造直升機、研究蝙蝠開發聲納，而在大海中，魚類也給了人們不斷的啟發，船體、潛艇制造靈感都來源于此，甚至是人們日常中常用到的電泵。
麗水學院胡笑奇博士深受魚類啟發，近年來一直致力于“仿魚擺動無閥壓電泵機理”研究，希望給糖尿病、帕金森綜合癥等患者的治療帶來新的方法。
無損傷體內送藥仿生微泵顯身手
自然界的生物，從微觀層面的原生動物、動植物精子，到宏觀層面上的大型海洋魚類等，普遍采用尾部的擺動作為運動的動力。”胡笑奇介紹，利用魚類尾部的擺動形成流體的單向流動，為仿生型無閥微泵的研究提供了新的設計思想和設計方法。
在醫療器械領域，為了緩解每日多次注射而給患者帶來的痛苦，利用給藥泵實現持續輸液，已逐漸成為治療糖尿病、帕金森綜合癥和癌癥等病癥的理想給藥方式。”他告訴記者，以糖尿病治療為例，每天的注射胰島素給患者留下了抹不去的針孔，也讓他們感到內心的“痛苦”。
由此胰島素注射泵應運而生，目前已由六十年代的床旁式發展到便攜式，體積僅有BP機大小，不但攜帶方便，而且胰島素的釋放更接近人類正常的生理需求。隨著生活水平和醫療水平的提高，人們開始探索植入式無損傷體內給藥的可行性，仿生型無閥微泵能的研發進一步的推動了實現無損傷體內送藥技術進步，“給藥泵和膠囊封裝在一起而植入人體，可在體外控制體內給藥泵的開啟。”
除醫療器械領域外，仿生型無閥微泵概念以低耗、低噪、高效、無電磁污染等優點，還將滿足生物化學、醫療、微機電、航空航天、精密儀器等領域的特殊需求。
柔性結構決定微泵“生死”
胡笑奇回憶，2008年在南京航空航天大學攻讀博士期間，在導師的指導下提出了“仿生型無閥微泵”的概念，雖然項目具有應用前瞻性，但是作為博士畢業設計，緊迫的時間給其增添了不小難度。
微泵關鍵技術的振子研究遲遲無法突破，臨近畢業博士論文截稿時間緊迫，讓我們不得不面臨抉擇：堅持還是放棄。”對于這段決定微泵項目生死的記憶依然如同發生在眼前，其實那時候胡笑奇和搭檔已經決定，再進行最后一個月的研發，如果無法突破關鍵技術就放棄整個項目。
這一個月，他和搭檔反復地查文獻，做調研，做不同材料的對比試驗，幾乎每天在實驗室里都會呆數十個小時。功夫不負有心人，在翻閱了無數資料，做了30多組的實驗后，他們發現了解決振子運動的關鍵點：在仿生魚尾部加上柔性結構。“偶然的發現就這樣拯救了整個項目，也讓我們順利完成了博士畢業論文。”
這項當年差點“流產”的研究項目如今受到了多方關注，不僅獲得了國家專利授權，更是受到了浙江省自然科學基金、國家自然科學基金資助，科研團隊對擺動驅動的工作機理進行了進一步研究。2012年進入麗水學院工作后，胡笑奇團隊還依托麗水學院快速制造中心3D打印技術，對真實魚體進行了掃面和3D模型復原，研究魚體尾部結構、尾鰭形狀等機理。他們相信，這些資源的加入為仿生型無閥微泵的下一步在生物化學、醫療、微機電、航空航天等領域的應用奠定了基礎。 |