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中国模拟人之父”忆首具仿生人:用真人骨架

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2013年4月11日,林大全教授在模拟人的生产车间内。

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林大全教授在模拟人的生产车间内。

  三十余年的坚持,林大全在国内开创了仿真材料和仿真人体模型的研究领域,发明了36种300多具拥有高度拟人性和民族性的中国模拟人□这位四川大学教授说,机器人是代替人进行危险、繁重的劳动,而模拟人,则是代人受苦,为人类造福。

  说起林大全,上网搜索,关于他的代言词太多了。“我国仿生幅照人体模型创始人”、“中国模拟人之父”、“中国当代名人”、“世界杰出成就人物”。

  从伞兵躯干模拟假人到直升机抗坠毁实验假人,再到航空弹射救生假人……30年时间,林教授独孤奋战,研发出400多具假人,填补了中国模拟人研发的空白。也正是他对这一领域的研发,开创了我国人机系统的“仿生工程学科”,为我国医学教育、抢险救灾、战地救护、缉私禁毒案件提供了中国人的实验模拟人。

  采访林大全教授,记者看不到名人的闪耀光环,却无不被他积极乐观的精神、吃苦耐劳的品质以及对科研执着的态度感动着。

  【荣誉篇】

  他被誉为“中国模拟人之父 ”

  我们知道,肿瘤诊断治疗的医学工程、高速运载工具的安全工程、核电工程和军事工程等重大领域,都紧密涉及人体健康与安全,不可能用活体来检测。那么,有没有替代品呢?

  人类的替身“仿真模拟人”的想法,是20世纪40年代由美国原子弹专家,世界体模发明人S.W.Anlderson教授,为评价日本原子灾难受害者辐射损伤而首次提出并成功应用的。这一应用,让众多科学家纷纷步入理、工、医交叉的人体仿真模型科技领域。

  鉴于技术原因,目前也只有美、英等少数国家掌握模拟人的关键技术。而我国著名科学家林大全教授30年如一日,倾注心血历经艰辛,成功研究生产出具有中国自主知识产权的“中国仿真人”系列产品,使中国傲然跻身世界“仿真模拟人”研制的高端领域。

  上世纪80年代起,林大全开创了我国仿生人体模型及仿生功能材料的研究,成为我国仿生幅照人体模型的创始人。林被海内外誉为“中国模拟人之父”。“我要做的,是造福百姓的模拟人”

  1980年前后,肿瘤的放射性治疗,在我国还属于一个新兴、发展中的医疗技术。

  但在国外,仿真辐照体模已成为比较成熟的技术被广泛运用。但国外的所有指标都是以欧美人种为基础,以欧美放射诊断治疗、防护为目的。这些方案和技术在中国不能完全照搬,国内的资料几乎为零,就连一些专业人员也不知道“模拟人”(phantom,dummy)为何物。

  从简陋的替代物开始,采集到一些数据,但这种实验采集到的信息未经验证,医院哪敢使用,而且还引起同行的嘲笑。面对国人基础数据极度缺乏与经费的匮缺,林大全决心“一切从头做起!”

  三十余年坚持,林大全在国内开创了仿真材料和仿真人体模型的研究领域,发明了300多具拥有高度拟人性和民族性的中国模拟人,使我国成为继美、英之后研究生产人体模型的国家。

【研制篇】

  第一具仿生人,用的是真人骨架

  他的实验室里,各种“假人”也十分壮观地摆着。它们一个个形态各异。有汽车假人、有医学仿生人、有武器假人……

  中国模拟人是啥样?是用什么做出来的?近日,记者走进了林大全在成都西郊的“中国模拟人”实验车间,与仿生人亲密接触,揭开其身上的神秘面纱。

 

  走进实验室,里面摆满了各种工具。而室内,各种“假人”也十分壮观地站着。它们形态各异。有汽车假人、有医学仿生人、有武器假人……最醒目的为桌上一位“站着”的女仿生人。透过淡黄色的皮肤,体内的各种脏器清晰可见。连脑部的组织都一目了然。记者用手轻轻一摸,仿生人的皮肤弹性和质感与真人几乎一模一样。

  最先的模拟人是怎么做的?没有既成的经验可以借鉴,也没有失败的尝试予以佐证。林大全只好从零开始,获取中国人的人体参数,设计仿生材料,进行常温常压下的仿生生长合成,整体成型低耗切割。

  1985年,中国第一位仿生人终于出自林教授和他的同仁之手。回忆起那位仿生人,林教授感慨万千:“我们花了1年零3个月的时间,用的是真人的骨架和塑料。”弹指一挥间,林大全所研发的模拟人已达36种300余具。

  ——2002年,在国内首次研究成功中国汽车安全碰撞假人,应用于安全工程。

  ——2004年与相关单位合作成功研制出首具航空弹射救生假人。

  ——2005年,成功研制出首具伞兵躯干模拟假人、首具直升机抗坠毁实验假人。在人体参数、仿生骨架、材料设计、特种工艺、运动参数调整方面有自主创新和重大突破,部分技术指标超过国外。

  ——2006年,开展了医学模拟实验假人的研究,为我国医学教育,抢险救灾,战地救护,缉私禁毒检查提供了中国人的实验体模。

  如今,林大全的仿生人制造技术已走在世界前列。找尸源,他成夜幕下的“盗尸贼”

  到1985年,林大全的第一个模拟人问世,并参加了日本的科技博览会。这个消息在国内外产生了强烈震撼。

  最初,林大全模拟人研制的准备是从对尸体的解剖开始的。尸源来自当时华西医科大学用于人体解剖的尸骨。无论从中国人传统的道德观念还是生活态度等方面来说,都不允许林大全大张旗鼓地从事这项工作。他只好把工作时间安排在凌晨1点以后进行,天亮前还得将尸体的残骸送回医科大学以便火化。

  当时,林大全没有专门的实验室,他只好在市内的偏僻地段,租下一间民房给尸体进行解剖。为了不带来麻烦,在整个过程中,林大全像做贼一般,不敢声张。即便这样,还是出了事。

  一天早上,林大全与人抬着用塑料袋裹着的尸体送回医科大学。刚出院门,一不注意,死人的一条手臂从袋子里软软地滑落下来。林大全一边匆匆地将手塞进袋子,一边催促同伴加快步子。然而,这情景还是被街道上早起的行人看见了,他们立马报案:“有一帮歹徒在杀人解尸。”

  公安部门获悉后,迅速组织警力侦破此案。林大全他们好不容易才洗脱掉“罪名”。

  到1985年,林大全的第一个模拟人问世,并参加了日本的科技博览会。这个消息在国内外产生了强烈震撼。当时海外的媒体甚至把它作为中国十大科研成果予以褒奖。林大全也被调到当时的成都科技大学,学校为他成立了人机科学及医疗设备工程研究中心,并拨专款扶助其研究。入住解剖室,他日夜与尸体为伴

  “现在我制造的假人,外部形态和中国人的参数,和他们的肝脏、心脏、肾脏都很相似。有的假人身上都有几千个传感器。”

  “当时,我们没有中国人体特征的模拟人。所有的实验都是用国外假人,费用很贵,又不具备中国人特质。”林大全透露,为了做出具有中国人特征和参数的模拟人,他和他的团队开始了对100多具尸体的解剖。

  “刚开始,大家都很害怕。因为谁都没有做过这个。华西医院给我们提供尸体,我们这些教授也来学解剖。白天女老师测量;晚上,男老师测量。就是这样获得第一手资料的。”

  林大全透露,由于尸体的气味十分大,引来了不少老鼠。经过教授们辛辛苦苦解剖出来的骨头,就被老鼠啃断了。为了不让尸体受到破坏,林大全干脆搬到了解剖室,日夜与尸体为伴。

  “现在我的假人已经有人体模型的相似原理的理论了。我的假人外部形态有中国人的参数,肝脏、心脏、肾脏都与真人相似。有的假人身上都有几千个传感器,可以代替真人做各种辐射实验。包括核事故、放射事故、核泄漏等。”

  林大全透露,如今国外的大公司都在跟他订货。每具假人几万到几十万不等。

【贡献篇】

  这项成果,广泛用于安全工程中

  “模拟人不仅可以广泛地运用于核辐射、汽车高速碰撞、航天及军事工程、医学等各个领域的研究和服装、家具的研制、开发,还可以代替人体完成实验。”

  模拟人用来做什么?模拟人到底能带来哪些效益?

 

  2000年,林大全开始尝试把模拟人的技术运用到对汽车安全设施的研究上。经过几个月的努力,中国第一具汽车安全碰撞假人工艺模型研究成功了。目前,他的这项成果正在火车、汽车、飞机以及航空航天安全工程中广泛运用。

  林大全说,机器人是代替人进行危险、繁重的劳动,而模拟人则是代人受苦,保障人类的健康与安全,为人类造福。

  随着科技的进步,人类活动空间的拓宽,各种不可预见的疾病的出现,模拟人更扩展了它的用武之地。模拟人不仅可以广泛地运用于核辐射、汽车高速碰撞、航天及军事工程、医学等各个领域的研究和服装、家具的研制、开发,甚至还可以代替人体完成实验,获得与人体实验近似的数据,并可运用到心理疾病治疗,性用具等各领域。30多年,模拟人挽救上万生命

  有几次他在美国西雅图、洛杉矶以及东京机场过安检关时,总要引起安检人员一阵紧张,因为他皮箱里的模拟人头像几乎与真人无异。

  从上世纪80年代开始,林大全和他的同事们历经艰难,在国内开创人体组织仿生材料仿真人体模型研究,成功地研究出中国成人男性、女性盆腔、胸部病灶模拟、鼻咽部体模及成人女性乳腺等30余种体模系列,使中国成为美、英后世界上少数生产体模的国家。

  30多年来,他先后研制了300多具模型和配件,广泛运用于医疗照射频率调查和剂量估算;x、r 刀的研制和运用;国产新型放射诊断治疗仪器的开发和运用,并向联合国提供了中国的医疗照射剂量数据。到目前,运用他的成果,已救治了1000多例白血病患者,诊治了近一万名妇科肿瘤病人,40多次用于大型事故的剂量模拟。

  1989年,林教授和他的10多位助手研制出仿生女性盆腔模型,应用于307医院替患肿瘤的妇女作放射测试,因此拯救了400多名妇女的生命。在桂林风景区,林教授造的仿生人在真人难以企及的环境里完成了景区辐射测试。

  仿生人的特长不只在医学领域,美国某汽车公司就曾请林教授的一位仿生人“走进”汽车实验室,测试出汽车在被撞击翻滚的情况下,驾驶员和乘客的生命安全参数,让汽车设计更安全舒适。

  谈起自己的事业,林大全感慨地说:“我们最终目标是走在世界仿真人体模型的前列,造福子孙万代。”(华西都市报记者 杜灿)

  【人物简介】

  林大全 ,1940年10月出生,四川省内江市人,国家级有突出贡献专家,全国知名的人机系统及仿生工程专家,享受国务院政府津贴。曾任四川大学生命科学与工程学院副院长,教代会副主席,现任制造学院人机工程及医疗设备研究所所长,四川省人机系统及仿生工程重点实验室学术带头人,兼任北京大学教授,中国医学物理学会、中国创造学会、中国高校震动与测试学会理事。他被海内外誉为“中国模拟人之父”、“世界杰出成就人物”等。

来源:华西都市报

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