Künstliche Pumpherzen: Was sie für weiche Roboter (und Menschen) bedeuten

Weiche Robotik ist das Gebiet der Entwicklung flexibler Maschinen, die oft die Vorstellung davon erweitern, was ein Roboter sein kann, und Unabhängige Teams haben Fortschritte bei der Verwendung weicher Roboterprinzipien bei der Herstellung künstlicher Herzen gemacht und herzförmige Pumps. Künstliche Organe sind aufgrund der Komplexität der mechanischen Replikation biologischer Funktionen seit langem schwierig herzustellen. Die Nachfrage ist nur gestiegen, sowohl für den menschlichen Gebrauch als auch für den Gebrauch in neuen Robotersystemen.

Roboter verwendet, um zu helfen, zu heilen sind seit einiger Zeit entwickelt worden. Konzeptionell ist das Herz eine Art Pumpe, und Menschen bauen seit Jahrtausenden Pumpen. Praktisch unterscheidet sich das Herz jedoch von anderen mechanischen Pumpen, da es über funktioniert Deformation, Kontraktion und Entspannung der Muskeln zyklisch, um das Blut in Stößen zu drücken, was dem Menschen eine Impuls. Eine Pumpe wie diese kann nicht mit herkömmlichen Roboterteilen und -materialien wie den meisten Metallen und Kunststoffen gebaut werden sind nicht so konzipiert, dass sie sich wie Herzgewebe ständig biegen, daher waren vollständig künstliche schlagende Herzen nicht praktikabel noch. Einige Teilherzimplantate haben dies umgangen, indem sie einen Herzschlag überhaupt nicht nachgebildet und stattdessen a verwendet haben konstanter Fluss mit einem Flussratenkontrollsystem, und Patienten mit diesen Implantatmodellen haben keinen Puls als ein Ergebnis.

Im Januar 2020, Der Spiegel berichtete ein Team, dem ein niederländischer Chirurg angehörte Professor Jolanda Kluin, die mit der British Heart Foundation zusammenarbeitet, plant die Entwicklung eines weichen Roboters künstliches Herz mit flexiblen synthetischen Muskeln, mit Tierversuchen bis 2025 und menschlicher Verwendung bis 2028 geplant. Verwenden Sie diese Sanft Robotik, um Menschen zu helfen würde den Tod vieler Patienten verhindern, die sterben, während sie auf kompatible Spender warten, und hoffentlich den Bedarf an Spenderherzen vollständig eliminieren. Die Ergebnisse dieses Projekts können noch Jahre entfernt sein, aber ein aktueller Bericht von ScienceDaily kündigte an, dass ein anderes Projekt an der Cornell University eine ähnliche weich verformbare Pumpe für den Einsatz in weichen Robotern selbst gebaut hat. Viele Soft-Roboter-Designs erfordern Kreislaufsysteme, die denen von Menschen ähneln, um Flüssigkeiten zu pumpen und Bewegungen anzutreiben, und Cornells Pumpe ahmt außerdem ein Herz nach, um dieses System auf eine Weise anzutreiben, die besser in den integriert werden kann Roboter. Obwohl das genaue Gerät nicht dafür gebaut ist, ein menschliches Herz zu ersetzen, beweist es doch, dass Soft-Robotik die Funktion des Organs erfolgreich replizieren kann.

Die ersten künstlichen schlagenden Herzen

Vor kurzem haben Designer damit begonnen, Soft-Robotik einzusetzen, um diese Herausforderungen zu bewältigen. Während Mainstream-Ideen der Robotik Metall und angetriebene Gelenke beinhalten, weiche Roboter verwenden flexible Materialien, um sich zu bewegen und Funktionen auf eine Weise ausführen, die ein unflexibler Metallroboter nicht kann. Ein Beispiel für einen weichen Roboter könnte ein künstlicher Oktopus mit einem Gummikörper sein, dessen Gliedmaßen von hydraulischen Systemen angetrieben und gesteuert werden, die flexible Schläuche anstelle von Metallrohren verwenden. Diese Art von Ansatz hat sich als effektiv erwiesen, um das traditionelle Deformationspumpen eines organischen Herzens durch mindestens zwei verschiedene Teams für unterschiedliche Anwendungen zu replizieren.

Hoffentlich können diese positiven Entwicklungen in der Softrobotik die sichere Entwicklung des künstlichen menschlichen Herzprojekts beschleunigen und ermöglichen Technologie, um Patienten zu helfen früher. Der Bedarf an Ersatzherzen für Menschen steigt weiter und offensichtlich auch der Bedarf an herzähnlichen Pumpen in Robotern, so dass der Bereich der Softrobotik auf diesem Gebiet weiterhin innovativ sein wird. Da werden immer mehr künstliche Pumpen entwickelt weiche Robotik, können die Techniken und Prinzipien, die bei ihrer Konstruktion verwendet werden, sicher getestet und perfektioniert werden, um dann auch menschliche Herzdesigns zu informieren und zu fördern.

Quelle: Der Spiegel, ScienceDaily

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