預(yù)計(jì)在未來(lái)十年中，老年人口將激增，美國(guó)的心臟病發(fā)病率也將上升。人工心臟瓣膜和其他心臟設(shè)備的需求(今天這個(gè)市場(chǎng)價(jià)值超過50億美元)預(yù)計(jì)在未來(lái)六年中將增長(zhǎng)近13%。

人工瓣膜旨在模仿真實(shí)，健康的心臟瓣膜，以幫助血液在體內(nèi)循環(huán)。但是，它們中的許多問題都存在諸如閥周圍泄漏的問題，致力于改進(jìn)這些設(shè)計(jì)的工程師必須反復(fù)進(jìn)行測(cè)試，首先要在簡(jiǎn)單的臺(tái)式模擬器中進(jìn)行測(cè)試，然后再在動(dòng)物受試者中進(jìn)行測(cè)試，然后才能進(jìn)行人體試驗(yàn)，這是一個(gè)艱巨而昂貴的過程。

現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院和其他地方的工程師已經(jīng)開發(fā)出了仿生“心臟”，它為測(cè)試人造瓣膜和其他心臟設(shè)備提供了更為現(xiàn)實(shí)的模型。

該設(shè)備是一個(gè)真正的生物心臟，其堅(jiān)硬的肌肉組織已被柔軟的人造心臟機(jī)器人矩陣代替，類似于泡沫包裹物。人造肌肉的方向模仿了心臟的天然肌纖維的形態(tài)，以至于當(dāng)研究人員遠(yuǎn)程膨脹氣泡時(shí)，它們共同作用來(lái)擠壓和扭曲內(nèi)心，就像真實(shí)的整個(gè)心臟跳動(dòng)一樣。并抽血。

通過這種被稱為“生物機(jī)器人混合心臟”的新設(shè)計(jì)，研究人員設(shè)想設(shè)備設(shè)計(jì)師和工程師可以通過在生物混合心臟上進(jìn)行測(cè)試來(lái)更快地迭代和微調(diào)設(shè)計(jì)，從而大大降低了心臟設(shè)備開發(fā)的成本。

麻省理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)助理教授艾倫·羅氏(Ellen Roche)說(shuō)：“對(duì)心臟設(shè)備進(jìn)行監(jiān)管測(cè)試需要進(jìn)行許多疲勞測(cè)試和動(dòng)物測(cè)試。“ [新設(shè)備]可以真實(shí)地代表真實(shí)心臟中發(fā)生的事情，從而減少動(dòng)物測(cè)試的數(shù)量或更快地迭代設(shè)計(jì)。”

羅氏和她的同事已在“科學(xué)機(jī)器人學(xué)”雜志上發(fā)表了他們的結(jié)果。她的共同作者是MIT的主要作者和MIT研究生Clara Park，以及MIT的Fan Yiling，Gregor Hager，Yyunwoo Yuk，Manisha Singh，Allison Rojas和Zhao Xuanhe Zhao，以及南洋理工大學(xué)，皇家外科醫(yī)學(xué)院的合作者在都柏林，波士頓兒童醫(yī)院，哈佛醫(yī)學(xué)院和馬薩諸塞州綜合醫(yī)院(MGH)中。