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华裔科学家设计机器人导管抢救濒危北白犀牛

2019-10-24 13:58  侨报网   - 

【侨报记者李青蔚10月22日圣地亚哥-洛杉矶连线报道】世界上最后一只雄性北白犀牛于去年去世,现在全球只剩下两只雌性北白犀牛,南加州圣地亚哥动物园和圣地亚哥加大合作,希望利用人工受孕方式,孕育新一代北白犀牛(Nothern White Rhino),而参加这次项目、来自加拿大的华裔科学家叶米高(Michael Yip)所设计的机器导管,原用于人类医学,却意外帮助北白犀牛免于灭绝。

圣地亚哥加大电子和计算机工程学教授叶米高和其团队,最初的计划是设计可在结肠镜检查的柔性机器人导管。这些直径为2至3毫米的机器人导管长达数米,可以在人体深处的复杂空间中进行高精确度的控制。

圣地亚哥动物园生殖科学总监杜兰特(Barbara Durrant),觉得叶米高团队的机器人仪器能帮助拯救濒危动物后,两者便成为了合作伙伴。

华裔科学家叶米高(Michael Yip)和他的机器人导管。圣地亚哥加大Jacobs工程学院提供
华裔科学家叶米高(Michael Yip)和他的机器人导管。圣地亚哥加大Jacobs工程学院提供
华裔科学家叶米高(Michael Yip)的机器人导管。圣地亚哥加大Jacobs工程学院提供
叶米高的学生观察圣地亚哥动物园的犀牛。Michael Yip提供
华裔科学家叶米高(Michael Yip)和他的机器人导管。圣地亚哥加大Jacobs工程学院提供
全美国唯一一隻的北非白犀牛"诺拉"(Nola)于2015年11月22日,病逝于加州圣地亚哥野生动物园(San Diego Zoo Safari Park)。圣地亚哥动物园提供
全美国唯一一只的北非白犀牛"诺拉"(Nola)于2015年11月22日,病逝于加州圣地亚哥野生动物园(San Diego Zoo Safari Park)。圣地亚哥动物园提供

原因犀牛的子宫颈非常大且曲折,就像陡峭的山路上一样,要成功把母犀牛人工授精是非常复杂的。而母犀牛子宫颈长达8到12英寸,再加上相当长的阴道,子宫和子宫角,无论是精液,还是放入胚胎,需要经过总长27英寸的生殖通道。

通常,胚胎移植通常会在犀牛的周期后期进行,因为犀牛的孕激素水平很高,但孕激素水平很高更使子宫颈变硬和闭合。

叶米高团队跟圣地亚哥动物园合作,设计一条灵活机器细长的导管,可以令动物学家更轻松地进行在犀牛的人工授精和胚胎移植。

叶米高表示“这机器人导管基本上可以弯曲成所需的任何形状,并可以控制它进行非常精细的动作,从而可以安全,无创伤地为动物进行手术。” 导管尖端还配备一个小摄像头,以帮助操作员查看前进路线,也可以把精液或胚胎(embryo)输送到子宫。

由于现存的北白犀无法怀孕,因此研究小组将使用北白犀近亲亚种南白犀牛(Southern White Rhino)配合研究,并使用自动导管,进行人工受孕。科学家使用冷冻的细胞,制造出北白犀的卵子和精子进行受精,以产生北白犀的胚胎。然后,研究人员使用机器人把胚胎植入南白犀中。

叶米高认为这个项目最大的挑战是,犀牛和人类很不同,需要了解如何把仪器安全地使用在这么大型的动物上。在初期有很多不同工程学推测(engineering speculation),最终改变了机器人导管的设计和外观。

叶米高开始意识到,为人类开发的一些外科手术机器人,也可以保护濒危动物。“这是一个令我非常振奋的机会,可以令濒临绝种的动物,避免灭绝。利用机器工具,是唯一的方法运送肧胎,令新的北白犀出生。" 

叶米高指出,他们团队有20名学生,负责各项设计和制造机器人项目。这些项目需要高昂的资金才能进行,这个北白犀的项目也不例外,需要进行筹款活动。而他们也有普通的机器人和机器人手术的研究。

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