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Soft Robotic Surrogate Lung
ACS Applied Bio Materials ( IF 4.6 ) Pub Date : 2019-03-20 , DOI: 10.1021/acsabm.8b00753
Olivier Ranunkel 1 , Firat Güder 1 , Hari Arora 2
ACS Applied Bio Materials ( IF 4.6 ) Pub Date : 2019-03-20 , DOI: 10.1021/acsabm.8b00753
Olivier Ranunkel 1 , Firat Güder 1 , Hari Arora 2
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Previous artificial lung surrogates used hydrogels or balloon-like inflatable structures without reproducing the alveolar network or breathing action within the lung. A physiologically accurate, air-filled lung model inspired by soft robotics is presented. The model, soft robotic surrogate lung (SRSL), is composed of clusters of artificial alveoli made of platinum-cured silicone, with internal pathways for air flow. Mechanical tests in conjunction with full-field image and volume correlation techniques characterize the SRSL behavior. SRSLs enable both healthy and pathological lungs to be studied in idealized cases. Although simple in construction, the connected airways demonstrate clearly the importance of an inflatable network for capturing basic lung behavior (compared to more simplified lung surrogates). The SRSL highlights the potentially damaging nature of local defects caused by occlusion or overdistension (present in conditions such as chronic obstructive pulmonary disease). The SRSL is developed as a potential upgrade to conventional surrogates used for injury risk predictions in trauma. The deformation of the SRSL is evaluated against blast trauma using a shock tube. The SRSL was compared to other conventional trauma surrogate materials and showed greatest similarity to lung tissue. The SRSL has the potential to complement conventional biomechanical studies and reduce animal use in basic biomechanics studies, where high severity protocols are used.
中文翻译：
软机器人替代肺
以前的人工肺替代物使用水凝胶或类似气球的充气结构，而不会在肺内复制肺泡网络或呼吸动作。提出了一种受软机器人启发的生理上准确的充气肺模型。该模型，软机器人替代肺 (SRSL)，由铂固化硅胶制成的人工肺泡簇组成，内部有空气流动通道。结合全场图像和体积相关技术的机械测试表征了 SRSL 行为。SRSL 可以在理想化的病例中研究健康和病理的肺部。虽然结构简单，但连接的气道清楚地证明了充气网络对于捕捉基本肺部行为的重要性（与更简化的肺替代物相比）。SRSL 强调了由闭塞或过度扩张（存在于慢性阻塞性肺病等疾病中）引起的局部缺陷的潜在破坏性。SRSL 被开发为对用于创伤损伤风险预测的传统替代物的潜在升级。使用冲击管评估 SRSL 的变形对爆炸创伤的影响。SRSL 与其他传统的创伤替代材料进行了比较，并显示出与肺组织最大的相似性。SRSL 有可能补充传统的生物力学研究并减少在使用高强度协议的基础生物力学研究中的动物使用。SRSL 被开发为对用于创伤损伤风险预测的传统替代物的潜在升级。使用冲击管评估 SRSL 的变形对爆炸创伤的影响。SRSL 与其他传统的创伤替代材料进行了比较，并显示出与肺组织的最大相似性。SRSL 有可能补充传统的生物力学研究并减少在使用高强度协议的基础生物力学研究中的动物使用。SRSL 被开发为对用于创伤损伤风险预测的传统替代物的潜在升级。使用冲击管评估 SRSL 的变形对爆炸创伤的影响。SRSL 与其他传统的创伤替代材料进行了比较，并显示出与肺组织最大的相似性。SRSL 有可能补充传统的生物力学研究并减少在使用高强度协议的基础生物力学研究中的动物使用。
更新日期：2019-04-01
中文翻译：
软机器人替代肺
以前的人工肺替代物使用水凝胶或类似气球的充气结构，而不会在肺内复制肺泡网络或呼吸动作。提出了一种受软机器人启发的生理上准确的充气肺模型。该模型，软机器人替代肺 (SRSL)，由铂固化硅胶制成的人工肺泡簇组成，内部有空气流动通道。结合全场图像和体积相关技术的机械测试表征了 SRSL 行为。SRSL 可以在理想化的病例中研究健康和病理的肺部。虽然结构简单，但连接的气道清楚地证明了充气网络对于捕捉基本肺部行为的重要性（与更简化的肺替代物相比）。SRSL 强调了由闭塞或过度扩张（存在于慢性阻塞性肺病等疾病中）引起的局部缺陷的潜在破坏性。SRSL 被开发为对用于创伤损伤风险预测的传统替代物的潜在升级。使用冲击管评估 SRSL 的变形对爆炸创伤的影响。SRSL 与其他传统的创伤替代材料进行了比较，并显示出与肺组织最大的相似性。SRSL 有可能补充传统的生物力学研究并减少在使用高强度协议的基础生物力学研究中的动物使用。SRSL 被开发为对用于创伤损伤风险预测的传统替代物的潜在升级。使用冲击管评估 SRSL 的变形对爆炸创伤的影响。SRSL 与其他传统的创伤替代材料进行了比较，并显示出与肺组织的最大相似性。SRSL 有可能补充传统的生物力学研究并减少在使用高强度协议的基础生物力学研究中的动物使用。SRSL 被开发为对用于创伤损伤风险预测的传统替代物的潜在升级。使用冲击管评估 SRSL 的变形对爆炸创伤的影响。SRSL 与其他传统的创伤替代材料进行了比较，并显示出与肺组织最大的相似性。SRSL 有可能补充传统的生物力学研究并减少在使用高强度协议的基础生物力学研究中的动物使用。
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