病人护理的新模式

急诊插管在现场对每个人都是一个挑战，尤其是患者。当护理人员和急诊医生试图将硬喉镜插入无反应病人的喉咙并进入肺部时，他们不得不与不太理想的情况作斗争。

加州大学圣巴巴拉分校机械工程助理教授艾略特·霍克斯说:“成功率只有50%左右，远远低于我的预期。”导致紧急插管失败的因素有很多:急诊医师和医务人员与医院的医生相比缺乏实践经验，不受控制的环境，重要的是，患者自身的解剖结构自然会阻止异物进入气管。

霍克斯知道有一种更好的方法，可以更可靠地打开病人的气道，同时减少创伤。他的创新思维也得到了认可，并获得了2020年“帕克德科学与工程奖学金”(Packard Fellowship in Science And Engineering)，该奖项授予那些具有创新精神的早期职业科学家和工程师，他们的研究随着时间的推移有望带来新的发现，改善人们的生活，增强我们对宇宙的理解。

加州大学圣巴巴拉分校校长杨振华说:“我很高兴Elliot Hawkes教授在软机器人方面的创新工作获得了帕卡德奖学金的认可。”他在机器人的发展及其实际应用方面的研究，对医疗诊断、运送、搜索和救援等领域都有潜在影响。我们学校非常感谢戴维和露西尔·帕卡德基金会对我们学院研究人员的投资，以及他们对推进科学发现和创新的追求。”

霍克斯说:“我很荣幸被选为2020年的Packard Fellow，非常感谢UCSB的导师和同事以及其他方面给予我的支持。”

霍克斯创新的核心是他在软机器人方面的专长——这是一种相当新的机器人类型，由柔韧的、顺从的材料制成，以更温和的方式与环境进行交互。霍克斯的发明并不是用金属喉镜来打开气道，引导气管内的供气管道，而是依靠一种能自顶端“生长”的可伸缩导管——一种“藤蔓机器人”，由于内部空气的稳定压力而翻动。

霍克斯说:“急诊医生只需在病人身上放一个口器，按下go键，该装置就会向下生长到肺部，从而实现插管。”他和他的研究团队继续改进这个机器人，让它能够在会厌周围导航，会厌是喉部顶部防止物体进入气管的皮瓣。

他说:“我们有一些原型，显示了医生在培训中使用的模型的前景。”如果能最大限度地减少重症呼吸困难患者的高度传染性微生物(如SARS-CoV-2病毒)的传播，同时允许非专业人员插管，该设备将变得更加有用。

但这种软插管机器人只是他更大的愿景中的众多有益技术之一，他认为这是一种受自然启发的范式，可以进入人体深处。

“自然是如何在有限的、受限制的环境中获取点的?”有很多这样的例子，比如根在土壤中生长，或者在发育过程中你体内的神经细胞通过密集的细胞生长，”霍克斯说。“它们是非常柔软、柔顺的管子或导管，当沿着曲折的道路行驶时，从顶端生长出来。”

这一概念可能会改变许多医疗程序，如内窥镜、支气管镜或血管内手术，以引导专门的工具或摄像机以一种微创、无摩擦的方式穿过身体。

由大卫和露西·帕卡德基金会在五年内资助87.5万美元，霍克斯和他的团队计划通过路径弯曲、材料特性和规模将压力驱动的人工针尖生长的物理原理正式化;然后利用这些知识创造出一套全面的设计原则，“创造出迄今为止无法实现的微创设备。”

霍克斯说:“在过去的几千年里，外科手术一直是将相对坚硬的工具塞进人体。”“我们认为，这种从坚硬的东西穿过身体到柔软的东西可以生长和驾驭的范式转变，可能会给这个医学领域带来革命。”

霍克斯加入了一个杰出的科学家和工程师在他们的领域的前沿。帕卡德研究员获得了最高荣誉，包括诺贝尔化学奖和物理学奖、菲尔兹奖、艾伦·t·沃特曼奖、突破奖、卡维里奖，以及国家科学、工程和医学科学院的选举。值得注意的是，过去三年获得诺贝尔奖的三位美国女性都是帕卡德的伙伴:弗朗西丝·阿诺德(Frances Arnold)、詹妮弗·杜德纳(Jennifer Doudna)和安德烈亚·盖斯(Andrea Ghez)。

“现在，我们比以往任何时候都更需要科学，”弗朗西丝·阿诺德(Frances Arnold)说。她是帕卡德奖学金顾问小组的主席，也是2018年诺贝尔化学奖得主和1989年帕卡德奖学金获得者。“在我们面临全球流行病、种族不平等和气候变化的毁灭性影响的这一年里，(帕卡德伙伴)给我们的未来带来了一线希望。通过他们的研究、创造力以及对学生和实验室的指导，这些年轻领袖将帮助我们更好地理解和解决我们所面临的问题。”