超越自然:设备提高步行效率
立即发布
人类花了数百万年的时间来完善自己的行走艺术。但今天发表在杂志上的研究结果自然这表明，人类可以使用无动力外骨骼来修改他们的脚踝结构，以获得更好的“油耗”。这种装置在人们每走一步时都增加一个弹簧，比穿着普通运动鞋走路时减少7%的代谢能量消耗。
此次发现可能会使经常在他们的脚上的能够胸前的人 - 例如，想到军事步兵或运动婴儿潮一代 - 以及那些被卒中受害者或其他步态障碍的人。
为了超越自然，北卡罗莱纳州立大学和卡耐基梅隆大学的研究人员测试了一种轻量级下肢装置的功效，这种装置在人们走路时使用弹簧和离合器系统与小腿肌肉和跟腱协同工作。这种流线型的碳纤维装置的重量和普通的游鞋差不多——大约500克，或一磅多一点——而且它不是机动的，所以它不需要电池或其他外部燃料来源的能量。
“无动力外骨骼就像弹弓。它有一个弹簧，模仿跟腱的活动，并与小腿肌肉平行工作，以减轻它们的负担，”格雷戈里·萨维奇博士说。他是北卡罗来纳州立大学/北卡罗来纳大学教堂山分校联合生物医学工程系的生物医学工程师和运动生理学家，也是论文的合著者。“只有当脚在地面上时，离合器才能使弹簧啮合，从而存储并释放弹性能量，这一点至关重要。之后它会自动脱离，让脚在空中自由运动。”
该研究的参与者是9名身体健全的成年人，他们在双腿上绑上外骨骼设备，在完成一些训练后以正常速度在跑步机上行走。同样的受试者也没有外骨骼行走作为基线比较。
研究人员用刚度不同的弹簧测试了外骨骼。就像金发姑娘故事中熊宝宝喝的粥一样，提供最大好处的春天是适度的坚硬。在外骨骼上行走时，如果弹簧太硬或太顺，参与者会消耗正常或高于正常的能量。
“能源成本减少7％就像取下10磅重的背包，这是显着的，”Sawicki说。“虽然我们能够通过进化强烈形状的系统实现这一优势令人惊讶的是，但这项研究表明，仍然有很多东西可以了解人类生物力学和一种看似简单的行为。”
“Someday soon we may have simple, lightweight and relatively inexpensive exoskeletons to help us get around, especially if we’ve been slowed down by injury or aging,” said paper co-author Dr. Steven Collins, a mechanical engineer and roboticist from Carnegie Mellon University.
前北卡罗来纳州立大学研究生布鲁斯·维金(Bruce Wiggin)博士是这篇论文的合著者。北卡罗莱纳州教师研究和专业发展基金向Sawicki提供了资金;北卡罗来纳州总理创新基金;美国-以色列国家科学基金资助项目(2011152);奖项编号为R01NR014756，由美国国立卫生研究院的国立护理研究所颁发。它也得到了美国国家科学基金会的支持。iis柯林斯- 1355716。
- kulikowski
“使用无动力外骨骼减少人类行走的能量成本”
作者:卡内基梅隆大学Steven Collins;北卡罗莱纳州立大学M.B. Wiggin和Gregory S. Sawicki
发表: 2015年4月1日自然
DOI: 10.1038 / nature14288
摘要由于从进化、成长和学习中获得的效率，人类非常适合运动。行走过程中使用的代谢能量可以由外骨骼提供的能量输入部分替代，但是否有可能在不提供额外能量源的情况下降低代谢率?这将需要提高人机系统作为一个整体的效率，这将是显著的，考虑到人类步态的明显优化。在这里，我们展示了人类步行的代谢率可以降低一个无动力的踝关节外骨骼。我们建造了一个轻量级的弹性装置，它与使用者的小腿肌肉平行作用，卸载肌肉力量，从而减少收缩时消耗的代谢能量。当脚在地面上时，踝关节的运动可以拉伸和放松弹簧，这种装置使用机械离合器来控制弹簧，帮助完成小腿肌肉和跟腱的一项功能。然而，与肌肉不同的是，离合器是被动地维持力量的。外骨骼不消耗化学能量或电能，也不提供净正机械功，但为健康的人类用户在自然条件下减少了7.2±2.6%的代谢成本，与有动力的设备节省的成本相当。以这种方式改善步行经济类似于改变身体结构，使它在步行时更有效的能量。虽然强大的自然压力已经塑造了人类的运动，但提高效率仍然是可能的。 Much remains to be learned about this seemingly simple behavior.
我有一个我用了30年的大脑计时器。他们说我还能活六个月。我有脑桥胶质瘤。它只在我的左脚上造成了落脚。我还做了膝盖置换手术，因为我已经走路很多年了。我很想再学会走路。
我有纤维肌痛，一次只能走几分钟。很乐意看到它会帮助我。
请把可能购买你们新设备的所有信息发给我
我两脚的跟腱都受伤了，我想知道这个弹簧装置是否可以帮助我。你能把在哪里买的信息发给我吗?谢谢你！
当这些内容向公众开放时，我希望能得到通知。请以电子邮件告知本系统的进一步发展。谢谢
我没有严重的身体限制，但我已经81多岁了，有背部问题，导致腿部的坐骨痛，限制了我的行走距离。我仍然每周打两次高尔夫球，偶尔也会打几次，但你的帮助似乎能帮到我。他们是可用的吗?
是否有关于未来的发展和可销售性的线索是由RX或作为运动设备提供的治疗设备。作为双边部分厚度achilles的肌腱破裂的人，我将对这款产品的Kickstarters的应用感兴趣
外骨骼在新材料、生物力学和应用方面是一个飞跃。主要的挑战仍然是成本/效率和ROI。大多数现有的外骨骼要么是昂贵的，沉重的和/或有有限的功能。当这个概念成为可用的时候，我将有兴趣看到工业版本。
米
荒谬。所有这些评论-所有这些你给了希望的人，而没有人能回复更多的信息?
我妻子19岁时摔断了脖子。然而，她用一扇坏门自学了走路。现在她已经58岁了，走路对她来说非常困难。她工作时似乎拖着脚趾头。这样的事对她有好处吗。
我想知道如果你把弹簧换成气动活塞，在相反的方向施加压力，会有什么结果?我有一个好朋友，他失去了很多东西，因为他再也不能抬起他的脚走路时，他们只是跛了，所以他不得不采取大而笨拙的步骤，把他的脚放在地面上，以防止绊倒。我真想知道这样的事能不能帮到他。
敬启者，
我妻子患有肌强直性营养不良症，影响了她的小腿肌肉。看看这如何改善她的步态会很有趣。
谢谢，继续努力。
尼诺Arzon
普莱诺，德克萨斯州
听起来真不错。三年前，由于一次严重的感染，我失去了跟腱。我很想试试外骨骼，看看我能不能用它再跑一次马拉松。
当我还是个孩子时，我有gbs，让我一辈子都有脚。还有9年前的中风，增加了挑战。我很乐意尝试这些设备。
我是理疗师，在哥印拜陀执业。我有很多病人不能独立行走。即使有了最佳的长度和力量，肌肉也需要额外的力量。我要求我的矫形师，但这似乎有效，希望…!
我12年前中风过。什么时候向公众开放?谢谢!
由于五年前一次糟糕的背部手术，我的骶5神经受损。我不能用脚趾站起来，所以不能蹬下去，我的步态很糟糕。我没有脚下垂。我只是步伐上缺少弹簧，我的平衡感可能比正常水平少了50%。我用双侧拐杖推。我觉得这个装置能让我走得更快。什么时候向公众开放?
先生，我是机械工程专业的学生，我想做类似的项目来支持别人。我能得到更多关于制造这种设备的信息吗?
我将感谢您的帮助。
我很乐意成为你学习的候选人。请让我知道我能做什么在德克萨斯得到这些设备。谢谢分享……
我的双脚都严重受伤，几乎走不动了。骨头都断了，左脚完全没了，我只能用脚踝走路。我的右脚也好不了多少。我几乎完全不能走路，每天被限制在100步左右。如果可以的话，我很想拥有这样的设备。我怎样才能了解更多。
我如何获得更多的信息?它可用吗?你需要学习科目吗?11年前中风，右侧偏瘫。我仍然能够继续我的雕刻生涯(kevinrobb.com)，但希望能够更容易地行走。
我妈妈70岁刚出头。由于脚踝虚弱，她不能走路，也不能和我们一起去很多地方。这绝对会帮助她再次行走和去其他地方。如果有这个产品，我想给她买一个。请让我知道你是否接受测试对象。为了给她买一台这样的车，我们愿意支付任何路费。
2007年，我从脊髓中切除了一个蛛网膜囊肿。摘除后，我的神经受到了损伤。左边有个脚掉下来了。我还被诊断出患有神经结节病，去克利夫兰诊所看了专家。如果有人能发邮件给我更多的信息，我将对此感兴趣!非常感谢您的宝贵时间!
你好，我有一个脊髓损伤，我很乐意成为你研究的候选人。请让我知道我能做什么在德克萨斯得到这些设备。
我很想多了解一下你的外骨骼。
我有一种罕见的遗传性神经系统疾病，HSP(遗传性痉挛性瘫痪)，一种退行性的上运动神经元疾病http://www.sp-foundation.org/．皮质脊髓束运动神经元的神经信号传导障碍会导致下肢痉挛和无力。据估计，美国约有2万人患有HSP，全球约有50万人。
阅读了你们的技术，我想知道这个设备是否对治疗热休克蛋白症状有效。我可能是一个很好的候选人，因为我有最常见的纯HSP (SPG4)，我有一个显著的，但不是完全衰弱的症状，依靠拐杖行走，我没有服用处方药物。
我很乐意自费参加试验，也很乐意回答任何问题或提供进一步的信息。
谢谢你！
凯伦·约翰逊
我在1989年的L1重大压缩损伤，并且在我的脊柱中留在T10 - L3，2个板和8个螺钉水平的椎体切除术。这种伤害让我留下了很少的跖屈，因此我有一个严重的跛行，我必须每天穿着袜子并使用手杖。如果可能的话，我很乐意成为这项研究的一部分。我是许可的脊椎按摩医生和针灸师，并希望更多地了解您的学习和产品，可以帮助我和许多患者。
多么简单而有效的发明啊。我也对世界各地渴望尝试它的残疾人的反应感到惊讶。我也是移动残疾人，我喜欢使用它，因为我正在减速(45岁)，不想慢下来!如果有机会，请告诉我。我希望你能让这些人了解最新的进展，超越原型。祝你项目顺利。
最好的祝愿
乔
伦敦(英国)
你好
我上网找了个带座位的助行器，找到了你。这些牙套现在对公众开放了吗?
准备试一试。
我有帕金森症，在南非可以买到这种设备，每天至少要冷冻8次。
我有CMT，如果我能参与这个外骨骼的进一步测试，我会感到很荣幸。我现在戴的是一款碳纤维AFO，它能起到一定的帮助，但我希望它不会限制脚踝的活动范围。
我在2009年患了左侧缺血性中风。我戴着矫正器，但我的行走受到了限制和困难。
我参加了在范斯坦的机器人治疗我的脚踝和左腿的力量有所改善，但这是一个六周的项目。这让我的力量有所增强。我很想试试外骨骼。
我住在纽约地区。我今年75岁，健康。我的左手使用了有限，当然我的左腿和脚踝的弱点。
2000年，我丈夫在一周内两次中风。他是55。这导致他右侧部分瘫痪。手臂上注射肉毒杆菌治疗痉挛用仿生系统治疗他的下坠脚。他对你的设备感兴趣。如果你需要病人来做进一步的试验，请记住他。现在可以购买设备吗?
我81岁的父亲患有肌肉萎缩和行走困难。我想要更多的信息来帮助他重新走路。我可以捐款或购买吗?
希望得到一些信息和成本!
对IDEO设备Intrepid动态外骨骼设备感兴趣的所有人。我有一个，可以向你保证它是有效的，是一个生活的改变者。有些保险公司会承保。我的是沃尔特·里德国家军事医疗中心的。圣安东尼奥军事医疗中心的发明,瑞安·布兰克他离开了他的工作和工作在吊架实验室诊所演出港华盛顿和现在提供民用方面他可以告诉你,如果你是一个候选人,送你保险的介绍信。它是由碳纤维和脚板是建立的摇杆底部形状与2支支柱运行的背部和附在袖口支柱工作像弹簧和返回的能量。支架可以稳定踝关节，不依赖于踝关节ROM。
由于疼痛狭窄引起的肺狭窄引起的脊髓狭窄，我有四个脊柱手术。我正在努力重新处理/加强我的腿来恢复和走路。我需要谈论谁，以便是一个案例研究，并有机会尝试这些？！？！？
谢谢你！
辛迪炭的
我做了半椎板切除术，走了很多路后，有时候我的背会很紧。我想这会有帮助。让我知道，如果你需要一个测试!最好的祝愿,
艾文
由于它被粉碎在汽车残骸中，我的脚踝有一个跛行和金属板。痛苦水平从令人轻微的烦恼到令人难以理解，到我甚至不想走路的程度。我很乐意尝试这个设备，看看它是否有帮助我。
我有多发性硬化症，走路有困难。当我读到你的外骨骼时，我充满了希望。我祈祷这将很快成为可行的。我想要更多的信息。
由于脊髓损伤，我左脚下坠。我试过好几种没有帮助或者使用起来很痛苦的设备。
我愿意测试这样的东西。我是一个非常运动的个体，但不能跑步，延长休息。
我有一种类似于中风的AVM，我的身体左侧有麻痹，我真的对这种外骨骼很感兴趣，以改善我的行走能力。目前我使用的AFO是类似的，但我真的想要一个外骨骼来改善我的生活方式(我可以从不同的角度来看待外骨骼使用AFO和外骨骼)。请通过电子邮件联系我，知道我是否可以购买外骨骼。
我很高兴看到这些技术的进步。
我出生在严重的俱乐部脚和其他脚踝问题，限制了我的移动性。我可以几乎正常地走路，但在步行45分钟后，我开始达到我的限制，如果我不穿重型靴子以获得支持。我很乐意听取更多关于您的计划的信息，如果您正在为未来的涉及残疾个人的试验为志愿者。
我未婚夫得了CMT，一种腓骨肌萎缩症。这能帮到他吗?他的脚做过多次手术，即使是现在，在天气好的时候，他的脚也要站两个多小时。1正常。想了解更多相关信息。
由于一次摩托车事故，我的左膝神经受损，导致我的左脚脚下垂。我想获得关于这个设备的信息，如果它能帮助我治疗我的伤。
期待你的来信
这是伟大的!我从小的梦想之一就是看到我妈妈像其他人一样走路。我放弃了梦想，现在你又给了我希望。她在我6岁的时候失去了左腿(我现在27岁了)，我不得不照顾她，直到我17岁离开。如果有一天能带她出去吃午饭，不用担心出事故，那就太好了。有什么办法能让她报名参加吗?这对我，甚至对她来说都是梦想成真。
我对这些很感兴趣，我在2010年中风，有左下坠的脚，医疗保险支付这些，如果不支付多少?
真诚
约翰·s·格林沃尔德
医疗机构会支付这些费用吗，我丈夫两年前中风了这些能帮助他走路吗
我个人认为这个行走助手会帮助我更好地走路，我在2002年患有椎间盘突出，并被告知再也不能走路了……我可以移动，但由于我的残疾，我患有下垂的脚和我的左脚。我的左脚没有向上移动的能力，这导致我经常绊倒。看完视频后，我希望有一天我能够走路不绊倒和摔倒。
我在2010年中风了，我想试试这个。我确实每天走2英里，但我的脚踝和脚底缺乏控制和背屈。在不平的路面上走会使我的脚踝打滚。这可能会有所帮助。传统的AFO使用起来不舒服，而且笨重!我可以成为产品测试员吗?
我如何以测试对象或其他身份参与这项研究?我自己也想要一个。
外骨骼是一个很棒的设备，我希望它可以帮助我的妈妈，因为几年前她有中风/左侧瘫痪，她仍然没有恢复。
她的左臂僵硬，不能移动/几乎不起作用，她的左腿虚弱，行走困难和不平衡，左腿比正常体温低得多，这增加了进一步的问题。从哪里我可以买到这样的设备，需要更多的细节
谢谢你！
Milandeep辛格
我喜欢这个主意但怎么能帮助一个人走在脚趾如我自己,我已经跟医生关于我的脚趾走路和他们说许多其他自闭症患者做同样的事情,这是自闭症的一个结合。
从我看到的视频中，这个人走路的时候，看起来弹簧只有在你能治愈脚趾的时候才有效。
请你能回复
我的儿子需要你的帮助。
共济失调espinocerebelosa esporadica。18年。
当行走。
谢谢
亲爱的博士。
我在婴儿期就患过小儿麻痹症，我使用带卡钳的拐杖来移动。
最近，腰部和下肢都绑着很重的卡钳，我觉得移动起来很困难。
你的机构能帮助我找到合适的轻量设备，以便安全方便地移动吗?
我将等待你的回复。
感谢和问候,
我k chopra教授
+ 919888225007昌迪加尔,印度
如果你不会在带有BMD的人身上寄给我一个，这个想法对于残疾人真的很酷
你好先生，我真的需要这么糟糕,,,,为放松走路48岁......你可以帮我发送这个，我会引入无法2步也可以轻松地散步......尿酸,,，超过重量
你好,
这真太了不起了！我想知道这是否会有助于一个对他们脚有伤害的人？通常被称为脚。任何信息都将非常感谢。
谢谢你！
杰罗姆
出于同样的原因，我也会对这个感兴趣。我的祖母患有沙克特-玛丽-图斯症，主要症状是落脚。她目前戴着牙套，但仍有活动障碍。我想知道这是否有帮助!同时，我想知道这是否有助于延长我自己的脚踝和腿的健康，以推迟更长的需要支架，因为我也有CMT，并开始期待同样的命运。
感谢上帝赐予我科学和技术，我非常需要这些设备。我在哪里，怎样才能买到?我曾在菲律宾当过政府牙医。自2013年5月4日中风以来，我无法正常行走。我的右脑有一个栓子，所以我的左上肢和下肢受到影响。请帮我买一个左外骨骼这样我就能过正常的生活了。求神用你的力量帮助世上的残疾人。
我脊椎受伤，双侧脚部下垂。这个装置看起来好像可以使我不用背带也能走路。请通过电子邮件与我联系。谢谢你！
你有没有试过或者发现什么?我也有双侧脚下垂。
我丈夫因为多发性硬化剂走路有问题你有其他人试过吗!
哇，我想要这个，我有多发性硬化症，这个新年我要花很多时间在里面，我想多出去走走，这会有帮助，我很兴奋，我要如何开始购买这个伟大的产品的过程。
我有风湿性关节炎，脚踝有特别的问题。我也很想试试这些。需要一个志愿者?
我的脚歪了。我很想试试这个。