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穿這款電池驅動的裝置,能走得更遠更輕鬆?

什麼樣的設計,能讓走路更輕鬆?
什麼樣的設計,能讓走路更輕鬆? Credit: True New Zealand Adventures@Flickr CC BY 2.0

穿戴的輕巧舒適

紡織產品在生醫上的應用,也是近年隨穿戴裝置發展的產品開發方向。在功能上相當精湛的產品,若在外型的設計和材料選用上,不夠輕巧精緻,那麼使用上就會面對實用性的問題。這次要和大家介紹一項生物力學產品設計,需要仰賴輕巧舒適的紡織材料和減重設計產品。

行走時的完美設計

人類的行走時,各種肌肉骨骼的運用,相當精巧,可以說是對人類這種兩腿動物而言,最省力又完美的設計。然而因應需要長時間工作和行走的需求,像是深山搜救、士兵在戰地遠距離行軍,科學家一直在思索有什麼樣的設計產品,能讓人體在高負載狀態下,身體的負荷能減輕,如此可以走得更遠、更輕鬆,相對也減少各種肌肉骨骼因為超出使用負荷帶來的傷害,延伸減少醫療花費。而對於行動不便,肌肉力量不足以支持自己走路的患者,藉由使用這樣的產品,能增加他們的行動力。

電池驅動讓行走更輕鬆

去年「哈佛大學魏斯仿生工程研究所」(Harvard’s Wyss Institute)發表了他們獲得美國「先進研究計畫署」(Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA) 經費支持所開發的裝置,使用者穿戴在身上,可以減少行走時肌肉骨骼的負荷,目標使用者為需要長時間走路的士兵。其開發的概念,從了解人體的肌肉骨骼在行走時的運用,再設計一套和這些肌肉相同的運作機制,穿戴在身上,以平行運作。事實上這種產品的開發,魏斯仿生工程研究所的想法並不是史無前例,但是他們巧妙應用紡織品,包括材質、紋路還有軟質感測器的搭配,能夠量測肌力等資料做系統訊號回饋;同時,這是一個需要電池來提供能量的裝置,電池的設計上要輕巧,是絕對必要的。

與美國軍方合作測試

目前這項設計,已經開始和美國陸軍(U.S. Army)合作進行測試,以了解是否能夠真的減輕士兵在行走時的負荷。未來,若能應用在醫療上,很有機會能幫助需要減輕負擔行走的患者。

這項設計的電池裝備,若能做到免電池,那真的會是一大突破。之前生醫人網摘撰寫過「 走路可以更省力?生物力學這樣設計」一文,北卡羅萊那州立大學僅利用彈簧和離合器設計,開發了一款類似和上數產品同樣目的的省力產品。

除了電池,各種穿戴材料的開發,在這項產品上,會是最後決勝的關鍵嗎?

文章參考:IEEE Spectrum, Harvard Wyss Institute
影片來源:IEEE Spectrum
圖片來源:True New Zealand Adventures@Flickr  CC BY 2.0

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By BioMeder

生醫人網摘的編輯。熱愛創新和用腦袋的事物,堅持文章要有邏輯,藉由報導、解析生醫領域的創新和應用來傳播知識。

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