神奇的“蚊子注射器”
天热了,令人讨厌的蚊子又出来了,有一首诗,《咏蚊子》(幼时常在水中游。化羽轻盈入九州,六足纤纤随夜舞,一枪跃跃使君愁,落时毛发无知觉,飞去痉挛少念头,冷眼人间吸血客,秋风若起百般休)就生动地描写了蚊子吸血作恶的一生,是的,小小的蚊子人人厌恶,是“四害”之一,必须坚决消灭!可是蚊子身上的秘密很多,是真正的“小精灵”,是仿生学家精心研究的对象,这是怎么回事呢?
吸血传病的“四害”之一
蚊子属于“昆虫纲-双翅目-蚊科”,全球约有3000种,是一种具有刺吸式口器的纤小飞虫,除南极洲以外,各个大陆都有蚊子的分布。
雄蚊子通常是素食者,以花蜜和植物汁液为生,只有雌蚊子为了获得蛋白质帮助排卵,才吸食血液,被蚊子叮咬后,被叮咬者的皮肤常出现起包和发痒症状,事实上应该说被蚊子“刺”到了,蚊子无法张口,所以不会在皮肤上咬一口,它是用6枝针状的构造刺进入人的皮肤,这些短针吸人血液的功用就像抽血用的针一样,蚊子还会放出含有抗凝血剂的唾液来防止血液凝结,这样它就能够安稳地饱餐一顿,当蚊子吃饱喝足、飘然离去时,留下的就是一个痒痒的肿包,哈哈,这是蚊子送给你的“红包”!
你知道吗?蚊子自己也有血液呢,它的血无色透明,血液很干净,并没有病毒,含有病毒的是蚊子的唾液,比如疟疾、黄热病、西尼尔病毒、登哥热等,自古以来尽管人类绞尽脑汁,想了种种办法“灭蚊”,但直到今天,在小小的蚊子面前,人类还是显得非常被动,这充分说明,蚊子“神通广大”,是地地道道的“小精灵”!
可不能小看蚊子“小精灵”
蚊子的眼睛名为“复眼”,非常神奇古怪,它占据了脑袋表面的大部分面积,这些复式晶体器官中的每一个眼状物,都能根据意愿窥视其他物体,真正“眼观六路”!这些复眼还能够接收人体发出的热红外线图像,在黑夜中也能“明察秋毫”。
蚊子的嗅觉十分发达。可以利用人类的气息进行精确追踪,人体排出的二氧化碳、汗液都是引导它找到猎物的有效信息,它寻找目标主要依靠嗅觉器官,也就是头上的一对角,来感知空气中传来的人体“信息”,并循迹而去,别看蚊子身长不超过1cm,它的搜索能力可是很强的呀,搜索的最远距离可达1km以上。
蚊子还拥有别的动物都不具备的一些天赋:它们不但能够贴着墙壁往上走,还能够在水面上行走自如,那么,蚊子又是如何在水面上保持平衡稳定的呢?
蚊子有一双类似于苍蝇的特殊足垫,上面有坚硬的刚毛状结构,它可以帮助蚊子轻而易举地紧紧贴住垂直和不平整的平面,蚊子的腿上长有许多小槽,里面装满了一小袋一小袋的空气,水面张力使得水难以渗进这些小槽中,从而使蚊子可以保持身体干燥,蚊子立在水面上的时候,脚在水上画出一道涟漪,水面张力则使它们漂浮起来,向下弯曲的弧线可以承受住蚊子的体重。
神奇的“无痛注射器”
同学们都打过针吧?当针头刺入肌肉时都会感到疼痛,原来针头外边虽然光滑,但与肌肉还是有摩擦的,会刺激神经引起疼痛,能不能发明一种让人不痛的注射器呢?
科学家研究了蚊子的尖嘴,在显微镜下,蚊子的长喙具有锯齿形表面,十分锋利,刺入皮肤肌肉极其迅速,直出直入,与肌肉没有摩擦,因此人感觉不到疼痛。
人们根据蚊子“嘴”的构造,设计制成了“无痛注射器”,这种注射器的尖细的针头外面布满锋利锯齿突起,注射针头用钛制成,外径60μm,内径25μm,粗细与蚊子嘴差不多(仅为现在一般针头的1/10),极大地减轻了注射时的疼痛感,科学家准备将这种针头和血糖传感器结合,用于经常需要验血的糖尿病患者。
在这种“无痛注射器”的启发下,科学家进一步发明了一种“无针头注射器”——通过皮肤传播药物的高科技注射器,可以在完全无痛的情况下注射有关药物。
无针头注射器是通过压力注射的设备,它的原理是高压使液体药品通过一个极细的孔后,产生一个液体柱,穿透皮肤喷射到皮下,无针头注射器注射不用针头,注射时间仅为0.25s,无痛、无声、安全而且快捷。
无针头注射器的优点是消除了人们对针头的恐惧,也消除了疼痛,目前大量应用于胰岛素、疫苗等小剂量液体药品的注射,对于需长期注射胰岛素的病人或者长期需要注射的病人来说,无针头注射器无疑是一次伟大的革命,已成为医疗人员使用的新型注射设备。
自己找血管的“注射器”
你有没有过这样经历?静脉注射时找不到血管,只得强忍疼痛,被扎了一次又一次!普通人尚且如此,对那些患有脱水症、心脏病及过度肥胖者来说,静脉注射更是苦不堪言。
我们看看蚊子吸血找血管的过程就简单多了,蚊子轻轻落到皮肤上寻找“突破口”,直接把“针管”插入皮肤里,“一针见血”!吸血8s~10s后,就肚子鼓鼓的,蚊子寻找血管的能力极强。迅速而准确,你想啊。如果蚊子为了找到血管,刺了人体一次又一次,早就惊动主人,不但吸不到血反而被拍死了,这种迅速准确寻找血管的能力,是亿万年来蚊子在自然环境中形成的一种适应性。
仿生学家仔细研究了蚊子寻找血管“一针见血”的方法,精心设计出一种会“自己找血管”的高科技注射器——采用多普勒超声波技术的新型注射器,这种注射器的设计十分巧妙,原理是利用物理学中的多普勒效应,原来,在我们人体的皮肤结构中,表皮、脂肪、肌肉组织等都是静态的,而血管中不断流动的血液则是动态的,你摸摸自己的手腕内侧就可以感到跳动的脉搏,利用这个“静止与流动”明显的区别,多普勒超声波技术能够探测到流动着血液的血管的精确位置,提供关键的三维信息,这样就可以为针头定位。
这种“自己找血管”的注射器使用起来非常方便,在为伤病员注射时,多普勒超声波定位注射器可以根据血液的流向,准确判断出静脉和动脉,当发现静脉位置时,指示器亮,医护人员就可以迅速进行静脉注射,为抢救重症伤员赢得宝贵的时间!