近几年，随着国家的发展和人民的健康状况日益改善，健康保障的意识日益加强，医疗卫生服务得到了快速发展，对医疗设备的需求量也越来越大。目前，我国的医用设备数量众多，而且大都是高成本产品，因此，在满足其功能性要求的前提下，能否实现寿命长、效率高、精度高、人性化、经济性等要求成为当前医学设备研发人员所关注的问题。
1.仿生学的概念
仿生学这个单词是由希腊语中的“bion”和“工程学”的意思结合起来的。它是在一九六○年左右被采用的。生物体的机能超过了人类所创造的所有机器，而仿生学则是将其用于工程化和高效运用的一门学科。在信息接收、信息传递、自动控制系统等领域，这些生物的构造和作用都是很有意义的。比如说一些类似于将海豚的身体或表皮构造用于潜水艇的设计原则的模拟实例，仿生学与控制论有着密切的关系，而控制理论则是把生命现象和机械原理进行对比、分析、阐释的一种科学。
仿生是一种通过模拟生物体的机能与活动而建立技术体系的一种科学途径。这一技术突破了生物体与机械之间的界限，使各个体系相互联系。
利用仿生技术可以对传统机器进行改造、开发现代识别设备、改善通讯、开发新型技术、开发人造器官等。比如现在的飞行器、越野车、电子青蛙、海洋声呐、航天工程中的蜂巢、人造肾、人造心脏等等都是利用仿生技术改造的。
2.仿生设计学在医疗器械中的发展趋势
模仿自然，仿生思想是一种新型的创意，而仿生设计则是人类与自然之间的一座桥梁，而大自然则是人类无穷无尽的创作源泉。它赋予了医疗器械的新生命，它将更多地体现出对自然法的尊重，更多地关注于产品的设计，以及对医务工作者和病人的更多的人文关怀。而医疗器械的仿生设计是一个复杂的系统工程，它要求产品的设计者必须对仿生对象以及设计对象要有一定程度上的了解，并且涉及多个领域，但是也有难度在其中。在今后的医疗器械的仿生研制过程中，既要从自然中获得较好的仿生样机，又要对其机体的构造与功能特性进行深入地探讨，由此得出了新的仿生设计原理。
3.医学设备中的仿生设计理念的具体运用
3.1外科器械
手术夹钳是一种常用的医用设备，它的目标是人体组织、器官等，这种组织通常比较软，而且上面还会有一层黏稠的组织液体，在使用时很容易打滑。为了确保外科固定器能准确地夹住组织，大多数表面都是锋利的齿状，在受到压力后，将牙齿咬合并嵌入组织表面，从而实现机械互锁，提升摩擦。但此法容易造成组织创伤，撕裂出血，造成严重的并发症及后果。为了减少夹具的伤害，必须研制出具有较低的咬合强度和高摩擦性的外科夹具，以实现“松夹，无滑动”的目的。
树蛙足底的显微形态特点为高摩擦学性能的工程设计提供了有益的参考，为手术夹钳的表面“增摩防滑”提供了一种很好的仿生对象。北京航空航天大学陈华伟教授受到启发，研制出一种新型的仿生外科钳子，采用数控电化学蚀刻工艺，在其表面上制作出一种仿树蛙脚掌的密排六棱柱凸起结构网形状。
通过对比实验得出：常规的手术夹钳具有大的锯齿，在夹取时，存在着大量的生物组织的畸变，而使用仿生镊子时，由于其表面的凹陷较深，对生物组织的形貌的变化也没有那么明显。实验结果表明，在固定压力下，生物材料的形变量会随夹持力的改变二发生变化，在10 N夹持力的情况下，仿生手术夹钳造成的形变数量大约为30 um，是传统齿形夹钳的十分之一。研究发现，与常规齿形表面相比，采用仿生手术夹钳其表面对人体的损伤较小。
3.2人工关节
人工关节置换术是矫形外科历史上的一个重大转折，它是利用外科技术将关节移植到患者身体中，以取代病变关节的机能，减轻关节的痛苦，改善关节活动度，提高患者生活品质。目前，人工关节置换术的应用越来越普遍，其市场潜力很大。目前，临床医师、手术患者和科研工作者都在关注着如何延长关节使用寿命，减少术后并发症。
提高人造关节的摩擦力，研究人员尝试用自然关节来提高其摩擦力。人的关节是指关节软骨、关节囊和关节液体。用扫描电镜对软骨进行了扫描观察，结果表明：关节软骨的表层不平滑，表面有一个直径20-30 pum，厚度为数个毫米的圆形或椭圆形凹陷网。
因此，北海道大学研究人员利用放电刻蚀法，在一种新的钴铬合金骨人工关节上进行了微凹形的雕刻，凹坑直径为0.5毫米，间距为1.2毫米，深度为0.1毫米。经试验比较，结果显示：在仿真人体的正常活动状态下，仿生人工关节的摩擦因数显著下降，其摩擦因数下降达到36.2%，并与常规人工关节相比，其磨损量减少了36%。
研究者们相信，仿生人工关节由于其良好的摩阻性能，极有可能源于关节面的这些细小空穴结构；微凹形结构能贮存润滑剂。仿生人造关节在受压时会发生变形，挤压其中的润滑剂，导致机械表面产生液体润滑。研究结果表明，由于表面粗糙度、滑动速度、载荷等因素，人造关节内部的压力膜会对人体的润滑特性有较大的影响。
3.3肌内注射
肌肉注射是临床上常用的一种方法，它是利用医用针穿透皮肤，把药品注入皮肤。由于人体皮肤中有大量的感觉神经，所以在注射的时候会很痛苦，会让患者产生恐惧。研究表明，在发达国家，8.1%的成年人和20%的孩子对肌肉注射存在着强烈的恐惧感。减少医用针头带来的疼痛是缓解病人身体疼痛和精神恐慌的关键。
生活经验告诉我们，人很难察觉到被蚊虫叮咬的痛苦。吉林大学的科研工作者仔细观察了蚊虫的嘴部，结果显示，它的上颌部呈现出一种不规则的形状，这一形状不规则，可以降低口腔和皮肤接触的面积，减轻皮肤与皮肤之间的摩擦力，从而减轻对神经的刺激，从而将痛苦降至几乎不可觉察的地步。
在这种启发下，科研工作者采用先进的生产工艺，研制出了一种新型的仿生医用针头。经多次实验证实，与常规医疗针头比较，该针头可明显降低针尖对人体的穿刺阻力，而且注射药物剂量、疗效及使用方法与常规医疗针具基本一致。该注射机具有构造简便、操作简便、效果良好、适用于大规模应用的优点。
4.总结
简而言之，医学仿生学的运用将是一个全新的医疗纪元，而仿生学的发展将会给人类带来巨大的利益。在医学设备领域，仿生设计具有很好的发展潜力，因此，有关行业必须将其运用到医学设备的研发中。
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