心臓技術のブレークスルー:最初のソフトロボット人工心臓のプロトタイプ

July, 17, 2025, Amsterdam--AMOLFグループリーダーのBas Overveldeと国際研究チームは、ソフトロボティクスと高度な生体材料を組み合わせた新しいタイプの人工心臓の開発に向けた第一歩を踏み出した。このいわゆる「ハイブリッドハート」は、6月3日にNature Communications誌に掲載された。

心不全患者に新たな希望
ハイブリッドハートは、末期心不全に苦しむ患者向けに設計されており、重篤な合併症を伴うことが多い既存の人工心臓に代わる有望な選択肢である。この新技術は、ソフトロボットの「筋肉」(中隔)を通じて自然な心拍を模倣し、柔軟な生地素材を使用している。これにより、現在の人工心臓デバイスと比較して、より自然な血流のシミュレーションが可能になる。心臓の最初のプロトタイプは、動物実験で評価されている。

AMOLFソフトロボティクス
AMOLFのSoft Robotic Matterグループは、ハイブリッドハートが動くことを可能にする形状と力学の開発と分析に携わってきた。天然の心臓は筋肉の収縮を利用して血液を送り出すが、ハイブリッドハートは空気圧に依存して人工筋肉を収縮させ、血液を循環させる。

スパッタリングケチャップボトル
Basと同氏の同僚が直面する大きな課題の 1 つは、電子機器とソフトウェアの使用を制限して心拍を作り出すことであり、デバイスの全体的な信頼性を高めることを目標としている。有望な解決策は、ケチャップボトルのバルブに触発されたメカニズムにあるかも知れない。

バス: 「バルブを使用すると、ケチャップの吐出量を簡単に制御でき、漏れを防ぐことができる。しかし、ボトルを逆さまにして間違えて絞ると、ケチャップが飛び散って混乱することがある。」
このスパッタリングは、バルブが連続して急速に開閉するときに発生する。

Basとチームは、空気圧人工筋肉を動かすために必要な圧力と流れで動作するようにこのバルブを再設計し、バルブからの一定の気流を使用してハイブリッドハートを鼓動させる可能性を実証した。