这款“智能”假肢踝关节或将改变截肢者的生活

A woman touches an ankle on Qian Hongyan's new prosthesis at China Rehabilitation Centre in Beijing, September 5, 2013. Qian, who has been moving by using a basketball after she lost her legs in a car accident at age four, got her new free prosthesis fitted for her adult body. She first received artificial limbs in 2005 and later joined a swimming club for the handicapped and became an athlete. REUTERS/Jason Lee (CHINA - Tags: SOCIETY HEALTH)
It helps users tackle irregular terrain and stairs.Image: REUTERS/Jason Lee (CHINA - Tags: SOCIETY HEALTH)
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研究人员研发出一种“智能”假肢踝关节,可随使用者的动作而活动,解决现有假肢踝关节面临的一大难题:上下楼梯和应对不平坦地形。

几乎没人能看出迈克·萨瑟的左腿是假肢——经过十年的练习,他如今能从容而敏捷地应对自己忙碌的日常,既做顾问,也为人父。

我曾和一位人士交谈,他最喜欢的餐厅在一段很长的楼梯顶端,因此他已经十年没去那里吃饭了……

哈里森·巴特利特

但萨瑟遇到不平的地面或楼梯时,会非常专注于保持平衡,因为这时使用假肢可能会让人摔倒。多年来,他一直通过测试这款旨在解决这一问题的“智能”假肢踝关节,助力改进它。

目前市面上的假肢踝关节是固定的,这意味着使用者无法根据不同地形调整脚部。许多人在平地正常行走时,会让假肢腿略微向外摆动,以弥补假脚无法像自然足部那样在行走过程中顺畅滚动的问题。

“我试过没有任何微处理器的液压踝关节,笨重、沉重,对于活跃的人来说也很难适应,”萨瑟说。“这款不一样。它会帮你抬起脚尖。这种产品确实有市场。”

这款设备出自迈克尔·戈德法布的实验室。他是范德堡大学机械工程学教授、电气工程学教授、物理医学与康复学教授,也是康复工程与辅助技术中心的联合主任。他最为人熟知的工作或许是与鲨鱼袭击事故幸存者克雷格·赫托合作研发仿生腿,之后又开发了世界上首款便于携带和穿戴的机器人——Indego外骨骼。

Image: 范德堡大学

踝关节配有微型电机、执行器、传感器和芯片,它们协同工作,根据使用者的需求,让脚部贴合所接触的表面,或保持固定。

戈德法布表示,寻找实用假肢踝关节的难题十分普遍,以至于许多截肢者只穿一种鞋——也就是最适合搭配其假肢的那种。

“我们的假肢踝关节具备智能功能,因此你可以穿正装鞋、跑鞋、平底鞋,想穿什么都行,踝关节会随之调整,”戈德法布说。“你可以上坡、下坡、上楼、下楼,设备会判断你在做什么,并以恰当的方式运作。”

戈德法布实验室的博士生哈里森·巴特利特与萨瑟合作,收集传感器反馈,并结合数据和萨瑟的使用体验进行调整。

巴特利特采访了近100位潜在使用者,以了解怎样才能让这款踝关节取得成功。他的团队希望在未来几年内将其商业化。

“我曾和一位人士交谈,他最喜欢的餐厅在一段很长的楼梯顶端,因此他已经十年没去那里吃饭了,”他说。“还有一位人士在游乐园里一直坐在长椅上,看着家人玩游乐设施,因为他无法确定自己能否用假肢安全应对园内环境。我们希望让人们重新参与他们想做的各种生活活动。”

巴特利特参加了美国国家科学基金会面向新兴创业者的I-Corps项目。

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