人工心臟被稱為“醫(yī)療器械皇冠上的寶石”点级，它為嚴重心衰患者提供了一種可行性的解決方案耽暖，但目前現(xiàn)有人工心臟存在很大局限性，來自埃因霍芬理工大學的Luuk van Laake博士最近發(fā)表了一項新的研究成果痘嫉，他的研究方向是通過軟體機器人技術實現(xiàn)未來人造心臟的無害化植入估曾。

Luuk van Laake博士采用創(chuàng)新的軟閥門設計，能夠通過人造肌肉實現(xiàn)一定頻率的收縮與放松馆义。通過人體泵送血液黔章，因而無需使用其他電子設備。

軟體機器人技術是一個相對新的但充滿活力和多學科的研究領域咏尝，許多軟機器人研究都是基于仿生學压语，或者是受大自然啟發(fā)而創(chuàng)建創(chuàng)新解決方案。目前軟體機器人主要聚焦在柔軟且靈活的材料與結構方面编检。

放眼大自然當中胎食，柔軟度和靈活性在自然界當中無處不在，Luuk van Laake博士解釋道允懂，“水下的魚類厕怜，通過搖動尾巴實現(xiàn)水下的移動，章魚可以自由穿梭在狹小的海底空間蕾总，大象鼻子可以輕松地抓取物體粥航。”這些都為軟體機器人提供了思考方向生百。

▍軟體機器人如何提升智能化與自主能力躁锡？

在軟體機器人的研究當中，很多研究者專注軟質(zhì)抓手置侍，這些抓手可以自動適應所抓握物體的形狀，就像人的手或大象的鼻子一樣拦焚。這種抓手的優(yōu)勢在于無需每次設計新夾具瘫骏，這得益于它采用柔軟的材質(zhì)設計。

“如果這種材質(zhì)應用于人造心臟，或許可以根據(jù)患者的血壓自動調(diào)整心率哭夺，無需在心臟中使用電子設備量奸，也無需外部控制信號。如果你把控制卷撞、機械和環(huán)境這幾個要素考慮進去的話澄璃，你也許可以做出具備自主工作能力的軟體機器人⊙挝模”Luuk van Laake博士解釋道圣翅。

Luuk van Laake博士的論文是歐盟資助的“混合心臟”項目的一部分，該項目的合作伙伴聯(lián)盟正在致力于開發(fā)一種基于軟機器人技術的人造心臟咏摔，也稱為“全人造心臟”（TAH）握饼。

該聯(lián)盟的研究主要基于以下幾個方向，即原位組織工程（將一種物質(zhì)帶入體內(nèi)昙百，在體內(nèi)分解并用人體自身的細胞取代）诡泌、基于機械結構與控制的軟體機器人技術以及近場感應技術（類似于手機當中的NFC近場感應），從而盡可能少地破壞患者皮膚組織啄枕。

Luuk van Laake博士表示婚陪，如果你考慮到以上幾個方面，并得到相對完美的解決方案频祝，你就可以創(chuàng)造出理想的人工心臟泌参。

“目前有兩種 TAH 已經(jīng)為嚴重心力衰竭患者提供了解決方案，但兩者都有很大的局限性智润，”Luuk van Laake博士解釋道及舍，“它們是由剛性材料制成的，因此血液的流動方式與人體心臟的流動方式不同窟绷，人體心臟中的一切都在不斷運動锯玛，這可能會導致血栓。從而需要進行藥物治療兼蜈，而藥物反過來又會產(chǎn)生副作用攘残，所以這并不理想∥辏”

▍軟體機器人或能實現(xiàn)更大的應用價值

軟體機器人或許能夠給患者更好地治療方案歼郭，采用軟體機器人能夠使得血液循環(huán)更加自然。與原位組織工程相結合臭膊，無需藥物治療盆扳。此外，柔軟的心臟更容易融入任何身體栏赋，因為它更輕俭整、更小且可變形。

另一個好處是，你還可以對柔軟的心臟進行胸外按壓妄由，而對于目前的人造心臟來說熔厌，如果需要心肺復蘇這種按壓急救場景，實際上醫(yī)生也無能力為像淋。

Luuk van Laake博士表示誉煎，“我們的挑戰(zhàn)在于需要設計一種可以持續(xù)多年的人造心臟，并減少組件數(shù)量语雇，盡可能用柔軟的機械部件替換電控閥門和其他電子設備痛贬。”

為此迷啄，Luuk van Laake開發(fā)了一種具有延時效果的遲滯閥門渊季，這種閥門的原理可以簡單的這樣理解，當往系統(tǒng)中不斷地吹入空氣流罚渐，閥門前面就會產(chǎn)生壓力却汉，當壓力足夠大時，壓縮的空氣會突然通過閥門流入柔軟的人造心臟肌肉當中荷并，從而引發(fā)心臟的收縮合砂。而這一動作會周而復始地進行，心臟的收縮與放松會呈現(xiàn)周期性交替源织，這是基于純粹的力學結構設計翩伪，因此并沒有外部電子控制。

此外谈息，Luuk van Laake博士還將遲滯閥門應用到多個人造肌肉的機器人中缘屹，這些人造肌肉按照一定的順序收縮才能正常工作，除此之外侠仇，他還創(chuàng)造了一只可以敲擊手指的機器人手和一個四條腿交替行走的行走迷你步行機器人轻姿。

由于腿部采用柔軟材料研發(fā)的，這種步行機器人可以更好地感知周圍環(huán)境逻炊，例如祷骂，如果它碰到墻壁，就可以轉身嗅呻。因此藤习，這個非常簡單的系統(tǒng)具有廣泛的應用。

雖然采用軟體機器人能夠實現(xiàn)人造心臟的規(guī)律性收縮與擴張导劝，但在植入第一批患者之前依舊有幾個問題需要解決第粟。例如需要設計一臺可以安全植入的泵。

Luuk van Laake博士表示齐皂，“目前該項目已經(jīng)獲得了后續(xù)研發(fā)的經(jīng)費协颅，并且已經(jīng)與合作伙伴進一步開發(fā)軟體人工心臟”掰站。爭取早日實現(xiàn)商業(yè)化，為心衰患者帶來更好的治療淘砌。

（作者：李鑫 機器人大講堂）

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