Empowering soft robots to treat cardiovascular disease
- Reference number
- FFL24-0087
- Project leader
- Dual, Seraina A
- Start and end dates
- 250801-300731
- Amount granted
- 15 000 000 SEK
- Administrative organization
- KTH - Royal Institute of Technology
- Research area
- Life Sciences
Summary
Chronic cardiovascular diseases such as heart failure affect a growing number of people worldwide and incur a profound societal cost. Device-based treatment is possible, but the field must move beyond blood contacting devices, which pose high risk of stroke. Soft robots are a non-blood contacting alternative to monitor and augment heart function by attaching around the vessel. However, my experience with monitors and heart pumps informs formulation of critical challenges that must be addressed before such soft robots can be translated into clinical practice. The central goal of this project is to tackle the multi-scale blood flow challenges of cardiovascular devices using soft robotic technology by: 1) building a design framework for addressing biocompatibility and durability of the mechanical tissue interface 2) innovating monitoring devices which provide actionable information 3) developing responsive and patient-specific physiological control algorithms. The project is made feasible by a pneumatic actuator for design iterations, prior innovations in highly durable strain sensors, and a unique hybrid circulatory loop enabling testing of prototypes with virtual patients. The technologies originating from this project will enable a smooth physiological integration of soft robots with the human body. In this way, the proposed work is essential for soft robotic devices to reach their potential in effectively and safely treating patients already at an early stage of the disease.
Popular science description
Kroniska hjärtsjukdomar som hjärtsvikt blir allt vanligare och utgör en stor börda för samhället. Nuvarande implantat kan hjälpa, men de är förknippade med en betydande risk för stroke eftersom de är i direkt kontakt med blod. Därför är dessa behandlingar fortfarande bara lämpliga för mycket sjuka människor. Ett lovande alternativ är användningen av mjuka robotar som kan lindas runt blodkärl för att övervaka och stödja hjärtfunktionen utan att komma i direkt kontakt med blod. Innan dessa mjuka robotar kan förbättra patienternas liv på lång sikt måste dock ett antal utmaningar fortfarande övervinnas. Syftet med projektet är därför att göra interaktionen mellan mjuka robotar och människokroppen så säker som möjligt för att på sikt kunna förbättra patienternas liv. Fokus ligger på tre nyckelområden: möjliggöra av designs som är kompatibla med mänsklig vävnad på lång sikt, utveckling av implanterbara sensorer som ger läkare viktiga insikter för behandling, och nya styrsystem som anpassar sig till patientens behov. Genom att väsentligt förbättra integrationen av dessa mjuka robotar i människokroppen kommer projektet att möjliggöra säkrare och effektivare behandlingar av hjärtsjukdomar, vilket kan hjälpa patienter i ett mycket tidigare skede av sjukdomen.