柔软的机器人将帮助心脏跳动



全球约有4100万人患有心力衰竭综合征,这是一种慢性心脏病。通常,这种综合征是死亡的原因之一。进行此类诊断的患者中,约有二分之一在被诊断后的五年内死亡。

心脏的破坏表现在以下事实:心肌不能提供足够的血液循环。因此,大量的二氧化碳在血液中积聚,随之而来的后果是:器官和组织的缺氧,酸中毒,代谢紊乱以及最终可能的死亡。

幸运的是,得益于电子技术和软机器人技术的最新发展,数百万的人们将很快希望康复。

目前,心脏衰竭谎言在设定的治疗方法之一心脏心室支持系统(心室辅助装置,VAD) -机械设备,其部分或完全替代心脏的功能。


心脏心室支持系统的植入选件

该系统有助于心脏衰竭,但会增加血栓和中风的风险。

哈佛大学和波士顿儿童医院的研究人员已经开发出了一种更有效,更安全的替代方法。这是一种柔软的硅胶耦合器,完全根据心脏的轮廓制成,并从四面八方围绕它。机器人离合器可以精确地切合心脏的跳动并帮助其应对。



“这项工作很好地证明了这种软机器人的概念结果。它证明了与软组织安全相互作用的能力,并有助于改善心脏功能,” 科学文章的作者之一康纳·沃尔什 Conor Walsh)

设计的联轴器由不会引起排斥的柔软材料制成。在联轴器本身上铺设了接缝,这些接缝也通过气动驱动的作用而减少。考虑了接缝的方向,以便减小离合器并使其与心肌的外层同步旋转。从某种意义上讲,这是机器人外骨骼的一种类似物,该外骨骼增强了以其形象创造的活着的心脏。

软机器人的实验室演示

凝胶涂层可减少机器人与活组织之间的摩擦。

硅树脂材料的优点是可以针对任何大小和形状的心脏进行连接。此外,如果有缺陷,它可以补充生物器官。例如,如果心脏的左心室比右心室弱,则可以对设备进行配置,使其从左心室一侧更积极地帮助心脏。

设备的活动由计算机控制,并在必要时进行配置。例如,如果恢复了心脏功能,则可以降低支持力。从理论上讲,在某些情况下,得益于这种支持,心脏病发作后心脏可以完全恢复,因此可以随时间关闭设备。

一次,由于技术上的限制,心脏病学界拒绝使用心脏压迫机制,而倾向于使用诸如VAD之类的设备,但是现在随着软机器人技术的发展,有必要再次修改这些原理。

对于机器人本身而言,这也是一项重要成就,因为该设备是第一个设计用于在人体内部工作的软机器人。但是,在开始对人类进行实验之前,仍然存在许多对动物的长期实验。

演示猪胸中的软机器人的工作(体内)

也许在将来的某一天,这种设备将几乎完全消除心力衰竭的死亡率。作为国家或保险公司退休计划的一部分,所有人将在55岁生日时得到心脏的支持,他们可以继续过着充实的生活,而不必担心心脏病发作。


支持心脏的软机器人设计

在第一代中,软机器人仍然非常笨重。用于数据采集和气动的电子设备以位于人体外部的外部外围设备的形式制成。也就是说,这整套必须被携带/携带。希望工程师能够迅速解决外围设备小型化的问题。


一套用于植入物维护的设备

科学工作发表于2017年1月18日的《科学转化医学》杂志(doi:10.1126 / scitranslmed.aaf3925)。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN400957/


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