Travailler vers un cœur artificiel dans le futur

Luke Van Fortunate. Crédit : Bart van Overbeek

L. a. transplantation cardiaque artificielle totale offre une answer pour les sufferers souffrant d’insuffisance cardiaque sévère, mais les cœurs artificiels existants présentent des limites importantes, ce qui signifie qu’une meilleure choice est nécessaire. Grâce à ses recherches doctorales, Luc van Lyke a contribué au développement d’un cœur artificiel futuriste basé sur los angeles robotique douce.

Son innovation consiste à utiliser une valve souple qui provoque los angeles contraction et los angeles rest périodiques des muscle groups artificiels, pompant ainsi le sang à travers le corps sans utiliser d’électronique. Van Laack a soutenu sa thèse au Département de génie mécanique le 5 octobre.

L. a. robotique douce est un domaine de recherche relativement nouveau mais dynamique et interdisciplinaire qui discover les avantages des matériaux et des constructions souples et flexibles. Une grande partie de los angeles recherche en robotique douce est basée sur le biomimétisme ou sur los angeles création de answers innovantes inspirées de los angeles nature.

«L. a. douceur et l’élasticité sont omniprésentes par nature et jouent un rôle essentiel dans diverses fonctions vitales», explique van Leek. “Pensez, par exemple, à los angeles queue d’un poisson, qui fonctionne plus efficacement parce qu’elle est versatile, ou à los angeles pieuvre, qui peut ramper à travers un très petit trou parce qu’elle peut serrer son corps, ou à los angeles trompe d’un éléphant, qui peut saisissez toutes sortes d’objets à volonté.

Intelligence incarnée et autonomie

Les chercheurs en robotique douce étudient les avantages des constructions souples – tels que los angeles flexibilité, l’efficacité ou los angeles polyvalence – et explorent remark les principes de base peuvent être appliqués dans nos appareils. Par exemple, dans le domaine de los angeles robotique douce, de nombreux travaux ont été réalisés sur des pinces souples qui s’adaptent automatiquement à los angeles forme de tout ce qu’elles tiennent, comme une major humaine ou une trompe d’éléphant.

« Avec une pince souple, vous pouvez saisir toutes sortes de choses sans avoir à concevoir une nouvelle pince à chaque fois », explique-t-il. “Mais c’est aussi plus facile à contrôler. Dites simplement ‘saisir’ au lieu d’avoir à contrôler le mouvement en détail.”

Cette intelligence inhérente à los angeles mécanique elle-même, sans recours à l’électronique ou aux logiciels, est un superb exemple d’intelligence incarnée. « Comme le robotic comporte des events souples, vous obtenez un système qui s’adapte automatiquement à son environnement », explique Van Leek.

Cela s’applique aux embrayages, mais à un niveau plus avancé, ce principe sous-tend également ses recherches doctorales. Il y explique que le cœur artificiel mou peut ajuster automatiquement los angeles fréquence cardiaque en fonction de los angeles stress artérielle du affected person, sans utiliser d’électronique dans le cœur et sans signaux de contrôle externes. “Si vous réfléchissez bien à los angeles combinaison des commandes, de los angeles mécanique et de l’environnement, vous pouvez créer des robots souples qui fonctionnent de manière autonome”, affirme-t-il.

Sa thèse s’inscrit dans le cadre du projet « Hybrid Middle », financé par l’UE, dans lequel un groupe de partenaires développe un cœur artificiel, également appelé « cœur artificiel general » (TAH), basé sur los angeles technologie de los angeles robotique douce.

Le consortium a combiné trois choses : l’ingénierie tissulaire in situ (introduire dans le corps une substance qui y est décomposée et remplacée par les propres cellules du corps), los angeles robotique douce pour los angeles construction et le contrôle mécaniques, et los angeles technologie de transmission d’énergie sans fil. Dans le corps – un peu comme un chargeur de téléphone sans fil – permettant à los angeles peau du affected person de rester intacte.

« Si vous parvenez à combiner ces trois éléments, vous pouvez créer le cœur artificiel parfait », explique le Dr. Le candidat qui a personnellement apporté une contribution au domaine du contrôle.

« Il existe actuellement deux TAH qui apportent déjà une answer aux sufferers souffrant d’insuffisance cardiaque sévère, mais tous deux présentent des limites importantes », poursuit-il. “Ils sont faits de matériaux solides, donc le sang circule différemment que dans un cœur humain où tout est en mouvement consistent, ce qui peut entraîner los angeles formation de caillots sanguins. Cela nécessite des médicaments qui ont des effets secondaires, donc ce n’est pas idéal.”

“De plus, les TAH actuels ne sont actuellement utilisés que comme answer temporaire pour les sufferers en attente d’un cœur donneur ; ils ne constituent pas une answer appropriée à lengthy terme pour plusieurs raisons.” « Par exemple, un tube passe par un trou dans los angeles poitrine d’un affected person, reliant le cœur artificiel à un appareil extérieur au corps du affected person. Comme le tube passe à travers los angeles peau, il existe un risque d’an infection et vous ne pouvez jamais déconnecter l’appareil qui limite un peu los angeles mobilité du affected person.






Crédit : Université de technologie d’Eindhoven

Selection douce

L’utility de robots souples permet au sang de circuler plus naturellement. En combinaison avec l’ingénierie tissulaire in situ, cela élimine le besoin de médicaments. Le noyau souple s’adapte également plus facilement à n’importe quel corps automotive il est plus léger, plus petit et plus déformable.

“Un avantage supplémentaire est que vous pouvez également effectuer des compressions thoraciques sur un cœur mou, alors qu’avec les cœurs artificiels actuels, le premier intervenant ne peut rien faire en cas de problème”, ajoute-t-il.

“Le défi consiste à concevoir un cœur artificiel qui durera des années. Réduire considérablement le nombre de composants est utile à cet égard. Nous y parvenons en remplaçant les vannes à commande électrique et autres composants électroniques par des pièces mécaniques aussi lisses que imaginable.”

Bouteille de ketchup

Au lieu d’une unité de commande électronique, Van Leeke a développé une valve dite hystérétique succesful de générer un battement de cœur. Le principe est étonnamment easy et peut être compris facilement et intuitivement. En effet, los angeles valve n’est rien de plus qu’un petit diaphragme en caoutchouc que nous connaissons tous grâce au bouchon de los angeles bouteille de ketchup. “Mon directeur de thèse a mené ses recherches aux États-Unis. Un jour, alors qu’il était dans un eating place, il a été fasciné par le comportement d’un bouchon de bouteille de ketchup. J’ai décidé d’approfondir cette idée”, explique-t-il.

L’idée est que dans certaines stipulations, un flux d’air continu entraîne un comportement périodique pulsé. “Lorsque vous pressez plus fortress los angeles bouteille de ketchup, rien ne se passe pendant un second, jusqu’à ce que soudainement le ketchup sorte, puis le processus se répète”, explique Van Leek.

Le même mécanisme est appliqué dans le cœur artificiel mou à l’aide de los angeles valvule hystérétique. “Vous soufflez un flux d’air continu dans le système, ce qui crée une pression devant los angeles valve. Lorsqu’une pression suffisante s’accumule, l’air comprimé s’écoule soudainement à travers los angeles valve et dans les muscle groups artificiels du cœur artificiel mou, provoquant ainsi le cœur. ‘contrat'”, explique-t-il.

Cela réinitialise le processus qui begin alors à se répéter. Le résultat est une alternance cyclique de contraction et de rest, mais entièrement basée sur los angeles mécanique, sans contrôle électronique externe.

Utility plus huge

Van Leeke a également appliqué los angeles valve hystérétique qu’il a développée à des robots dotés de plusieurs muscle groups artificiels qui doivent se contracter dans un ordre spécifique pour fonctionner correctement. Entre autres choses, il a créé une major robotique succesful de tambouriner avec ses doigts et un petit robotic qui marchait avec ses quatre pattes en faisant des pas alternés.

Grâce au fonctionnement du système de contrôle et aux jambes souples, ce robotic marcheur peut détecter son environnement, lui permettant, par exemple, de se retourner s’il touche un mur. En tant que tel, ce système remarquablement easy présente un huge éventail d’programs.

Des expériences ont montré que le mécanisme fonctionne et que le cœur artificiel peut ainsi pomper le sang sans utiliser d’électronique. Cependant, avant de pouvoir l’implanter chez les premiers sufferers, de nombreuses questions restent encore à résoudre, comme los angeles conception d’une pompe pouvant être implantée en toute sécurité.

Par conséquent, ce projet prometteur a désormais reçu une subvention de suivi et un nouveau consortium, composé de partenaires existants et nouveaux, poursuivra le développement du cœur artificiel mou. Van Laake ne sait pas encore s’il fera partie du nouveau consortium, mais il restera quand même impliqué dans le projet, automotive il lui tient beaucoup à cœur (sans jeu de mots).

Plus d’knowledge:
Thèse : Analysis.tue.nl/en/newsletter… Une victoire pour los angeles robotique douce

Fourni par l’Université de technologie d’Eindhoven

los angeles quotation: L. a. puissance douce de los angeles robotique basée sur los angeles nature : travailler pour un futur cœur artificiel (18 octobre 2023) Récupéré le 1er novembre 2023 sur

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