权力走:工程师开发动力外骨骼,帮助截肢者走路时省力
夏尔斯坦,谁失去了他的左腿在一次事故中,帮助邻居,从来没想过他会再次感到轻松的感觉走有两个健康的腿。
然后他套上一个新的实验外骨骼开发的机械工程师犹他大学的仿生工程实验室。
“只是觉得像一个大的风在我身后,推我,”74岁的盐湖县,犹他州,男人说关于使用新设备。
沙尔的六个下肢截肢者谁测试新设计的外骨骼犹他大学的一个研究小组由机械工程助理教授托马索·兰兹。
外骨骼,包裹在佩戴者的腰部和腿部,使用电池供电电动马达微处理器和嵌入式启用一个截肢者花费更少的力气走路。
集团的研究是记录在一篇新论文发表在杂志上自然医学。除了兰兹,论文的合作者包括马歇尔k U机械工程研究生以实玛利和但丁Archangeli开发。
降低生活质量
膝上截肢严重降低了流动性和数以百万计的个人的生活质量,在很大程度上是因为腿的肌肉在手术过程中删除。
”的后果,即使你有能力移动你的臀部,你的能力在走路很受损,”兰兹说。“有一个缺乏强度和延展性。”
一个标准的假腿截肢者不能完全复制人类的生物力学功能的腿。因此,膝上截肢者努力一边用力过猛了残肢和intact-limb肌肉来弥补缺乏能源的假肢。
兰兹的外骨骼的目标是提供额外的能量,走路感觉自然了。一个轻量级设备特性,有效机电致动器连接到用户的大腿截肢。在腰包含定制的电子系统,利用微控制器和传感器运行先进的控制算法。“外骨骼的AI了解移动和助攻的人如何移动,“Archangeli开发说。致动器之间可以交换的左侧和右侧主要利用适应腿。
就像一个电动自行车
与动力套装,让奇迹英雄,钢铁侠,增加强度或其他外骨骼西装,救援人员解除沉重的负荷,兰兹的外骨骼为用户提供足够的额外动力行走。教授把它比作一个电动自行车电机,骑手的骑自行车上坡的援助。
的研究小组进行了一项研究,6膝上截肢患者检测了在他们的外骨骼代谢率被记录。患者在跑步机上走,没有设备,测量他们的氧气摄入量和二氧化碳水平。
所有的那些测试外骨骼的代谢率提高了,换句话说,减少了能源消费带来一种平均的15.6%,兰兹说。
“这是相当于26-pound背包。这是一个非常大的改善,”他说。“我们非常接近一个普通人会以相同的速度消耗。的代谢消耗几乎与一个身体健全的人,根据不同的健康水平”。
另一个关键因素是,这个设备是独特的轻量级,兰兹说。框架是由碳纤维材料制成的,而其他部分则由塑料复合材料和铝。总之,外骨骼仅重5.4磅。
“走数英里”
对夏尔的经验使用外骨骼是尽可能接近他的腿,他说。
“我第一次使用它,它就像我的肌肉完全融合的外骨骼,帮助他们更快,”退休的电脑管理员说。“它帮助我的腿放松,只是向前走吧。与这个东西我可以步行数英里,因为它帮助我的肌肉动。”
七年前,沙尔帮助他的朋友启动两辆皮卡当一个意外地蹒跚向前,夏尔破碎的腿。在随后的截肢手术,以及在后续的手术,医生不得不切除他的腿部肌肉。
“我是不有很多肌肉的人留在我的残肢,”他说。“这个设备可以弥补很多他们带走。没有什么能取代一双真腿,但这是相当接近。我希望他们把这件事尽快在市场上。”
兰兹表示,那一刻可以很快发生。他认为,外骨骼可能成为早几年。
