给手臂穿上这层「外肌」,健康人的上肢耐力也能增加 30%

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06-25 14:16

在生活中自如地使用手臂完成各种操作,对于许多人来说是轻而易举的事情。但对于上肢遭受损伤的患者,以及不少已经年迈的老人来说,这并不是轻松能完成的事。

为了改善因上半身遭受伤害或是力量不足而改变的生活质量,苏黎世联邦理工学院(ETH)的研究人员开发了一种可穿戴的纺织手臂外肌—— Myoshirt。它可作为额外的肌肉层,为行动不便的人增加上半身力量和耐力。

▲图片来自:ETH Zürich

Myoshirt 其实是一种带袖子的上臂背心,配有一个小盒子,里面装着不会直接应用在身上的技术。而是通过嵌入在织物中的传感器,用一种智能算法检测佩戴者的有意动作和所需的力量。

然后,电机会缩短织物中与穿戴者肌肉平行的电缆,相当于利用一种人造肌腱支持所需的运动。这种帮助始终与用户的动作保持一致,并且可以根据个人喜好进行定制。用户始终处于控制的地位,并且可以随时穿戴设备。

▲图片来自:ETH Zürich

有了 Myoshirt 作为外肌的支撑,上肢也就有了更多的耐力。在研究人员最近对 12 名参与者进行的研究中,首次测试了这个原型:其中 10 人没有任何身体损伤,1 人(Michael Hagmann)患有肌肉萎缩症,1 人患有脊髓损伤。

测试结果显示,借助可穿戴外肌的力量,所有参与测试的人举起手臂或物体的时间都变得更长。其中,健康受试者的耐力增加了约三分之一,肌肉萎缩症参与者的耐力增加了约 60%,而脊髓损伤的参与者甚至能够完成三倍的锻炼时间。

▲图片来自:ETH Zürich

由此可见,外肌减轻了他们的肌肉负担,而且绝大多数参与者发现该设备使用起来的效果很直观。 不过,如果要将 Myoshirt 作为产品上市还需要时间。下一阶段研究人员希望在实验室外,在未来佩戴者的自然环境中对原型进行测试,并利用结果进行进一步的改进。

为了使设备能够在人的衣服下不显眼且佩戴舒适,还必须将目前重 4 公斤的执行器以及控制箱进行尺寸和重量的进一步减小。研究人员希望通过专注于单一核心功能来最小化产品的尺寸,也就是能够在举起手臂时支撑用户的肩膀。

▲图片来自:ETH Zürich

ETH(苏黎世联邦理工学院)正在与衍生公司 MyoSwiss 合作对外肌进行改进,实际应用也很明确,让医院可以为需要在家锻炼,但无需笨拙且昂贵治疗设备的患者提供 Myoshirt。有了它,还可以让一些日常任务变得更容易。

▲图片来自:ETH Zürich

Myoshirt 诞生的契机,是因为患有贝特莱姆肌病(Bethlem Myopathy)的 Michael Hagmann,这种罕见的肌营养不良症让他无法拥有充足的手臂肌肉力量。虽然医院有许多好的治疗设备,但它们通常非常昂贵且笨重。而且,很少有技术辅助工具可以让患者在日常生活中直接使用,或是在家里进行锻炼时可以利用。

▲图片来自:ETH Zürich

如今, Michael Hagmann 已经在 ETH 协助测试了从原型到成品的各种技术辅助工具。Myoshirt 可以自主跟随用户的动作,从而帮助肩部抵抗重力,也已经证明了它是一种有效的工具,可以在功能性伸手任务中直观地辅助肩部,提高上肢残障人士的个人独立性。

希望随着 Myoshirt 的研究和改进,能有更多像 Hagmann 的人可以在生活中靠自己完成更多的事情,让生活更独立,让生活质量变得更高。

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