柔软的, 轻质仿生助行器可能是人的第二次机会谁曾中风

技术矮胖机器人套装, 铁人可以从建筑物的飞跃和翱翔太空. 取下坏人当超级英雄的黄金和钛的装束看起来很大, 但它会是矫枉过正的早晨，花孙子. 对于谁是中风恢复，并希望回到享受他们喜爱的活动的人, 还有更好的东西: 软, 轻量级, 仿生助步器，绑在小腿和任何地方都可以穿.

娄阿瓦德和特里·埃利斯, 波士顿大学物理治疗教授 健康学院 & 康复治疗科学: 萨金特学院, 是医疗exosuit幕后团队的一部分, 可穿戴式机器人，可以帮助人们谁曾中风散步快, 更远, 并且更安全. 相反，钢铁侠的钛, 它已经从专有材料制成的透气包装, 细电缆, 和一系列小型电机，帮助它模仿人类肌肉和肌腱的.

该技术已授权和西装可以在未来几年内成为市售用于临床使用. 这将是改变人生的千. 每年, 795,000 美国人有中风, 其中停止血液流回大脑的部分，可以留下慢性虚弱或瘫痪幸存者, 转向走进一个令人沮丧的，甚至是危险的，苦差事. 对于 15 至 35 幸存者的百分比, 学习独立行走可以采取半年以上. 许多人谁也学会走路不会恢复其原来的速度和稳定性; 根据 行程连接 杂志, 关于 40 所有幸存者％的人有严重的秋天一年的行程之内.

等于自然

对于一个机器人, 该exosuit被低估, 更多的高科技运动护具比科幻机械人; 它的重量只有约 10 英镑. 甲火柴盒大小传感器附着到鞋的靠近脚踝外颈圈, 而两个黑色的包裹覆盖大部分的小腿和腰部的. 电缆, 类似于那些用于控制自行车的刹车, 从运行穿着者的鞋内到他们的小腿，并从鞋的鞋舌他们的胫. 通过电缆汽车佩戴在腰上，并通过加载与计算机单元调节算法，适用于部队，以帮助佩戴者行走

“谁曾有过中风的人有麻烦背屈, 或脚间隙,”埃利斯说; 他们有他们的弯曲脚踝并解除他们的脚能力下降. 当他们试图厂在地面上他们的脚跟走路, 它们是“拖自己的脚趾和他们的脚被逮住。”该exosuit通过回缩附着在鞋的鞋舌电缆抵消这个问题, 应用的力量小，使脚尖向上. 当佩戴者需要向前迈出一步, 后部电缆合同，以确保他们的脚推离地面, 运动叫跖屈.

该exosuit由一队在历史可追溯至软机器人设计用于军事 哈佛大学生物设计实验室 在 威斯研究所生物启发工程 在哈佛大学. 那件衣服, 协同萨金特的肯尼斯·霍尔特开发, 物理疗法和运动训练副教授退休, 旨在帮助士兵和救援人员携带以最少的投入重物. 随着类似的电缆, 包裹, 和电机组合, 它工作在和谐与身体，以帮助减少拖着沉重的包相关的应变. 通过将辅助力脚踝和臀部, 西服-仍处于发展-减少携带负载等效于所需要的能量的量 30 通过围绕穿着者的体重的百分比 7 百分, 根据一个 5月发表的研究 2016 杂志神经工程与康复.

萨金特理疗教授特里·埃利斯 (剩下) 娄阿瓦德正在开发医疗exosuit帮助人们重新学习中风后行走. 照片由达纳·史密斯

到该防护服适应的医疗目的, 韦斯邀请埃利斯和阿瓦德加入其工程师团队, 计算机科学家, 与商业开发. 他们需要“谁是嵌入在临世的研究人员和与病人工作,”埃利斯说, 导演 BU中心神经康复. 第一个主要的挑战是很实际的问题. 军事套装是专为“适合个人谁可以处理力的高量”的exosuit适用于身体, 阿瓦德说，.

对于西装上班, 佩戴者需要能够承受典型的力量我们的肌肉, 筋, 和骨骼吸收每一天, 以及那些exosuit增加. 这是不成问题的一个运动士兵比它是谁已患有中风的高级.

在开发医疗版, 球队开始通过探索比用于军事西装刚性不足纺织品. “第一个原型中使用的安全带织带,”阿瓦德说, 导演 BU神经运动恢复实验室; 相反, 医疗诉讼是由“创造一个安全的复合材料, 透气, 和合身的与穿着者的腿界面。”他们做了修改, 太. 虽然原来是戴在双腿与医疗诉讼的一条腿, 它只能与协助推动场外的军事不必担心士兵拖着自己的脚趾. “与军方西装的目标是战胜自然, 打破性质提供了屏障,”阿瓦德说. “随着医疗exosuit, 我们的目标是让人们重新回到原来的位置。”

西装的两个版本有传感器，告诉电脑控制单元阿瓦德称它的大脑，其中一人是在他们的大步, 因此它可以提供力的适量的每一个人. 脑是适应性, 阿瓦德说，, “所以，如果一个人突然开始快走或改变了他们的节奏, 它承认并做出相应的响应。”应该最终使配戴者浏览地势不平, 虽然测试迄今仅限于实验室.

阿瓦德说，诉讼是在即时思维的特点之一，除了设置它从别人的发展，和萨金特球队的主要贡献一个. 像少硬质织物, 插入医疗exosuit的控制单元中的算法也有助于确保它不会把太多的压力对穿着者的身体.

“这是人们如何移动和深刻理解产品是如何运动像中风后就会出差错,“ 他说. “这来自于我们与生物力学小组讨论, 工程师, 教他们与中风的举动人们如何; 他们没有这种经验。”

“我的天啊! 我的天啊! 我的天啊!”

医疗exosuit领先于当前的替代光年康复中风后: 踝足矫形器, 模压塑料的一种笨拙的玩意儿，一直在使用自1980年代初. 僵硬的引导流下小腿和脚跟下, 保持腿和脚在一个90度的角度. 通过保持脚踝锁定, 矫形器防止穿用者从磕碰他们的脚趾和跳闸, “但是因为你有一个刚性的90度角, 你不能推离, 所以你有点抬腿，失去一些正常步态的主要特点,”埃利斯说. 引导让人们获得一定程度的独立性, 但它并没有让他们回到他们喜爱的活动. 和, 阿瓦德增加, 它可能会带来其自身的并发症. “如果你在年轻的时候曾经中风,“ 他说, “可能没有被直接由中风影响的肌肉会受到影响。”

在测试中, 一些与会者穿着医疗exosuit已经能够接近重拾预行程步行速度. 在一个exosuit测试环节, 用户开始超越物理治疗师监视他的进步. 在另一个, 阿瓦德看着参与者大声叫了起来, “我的天啊! 我的天啊! 我的天啊!在幸福”. “她告诉我, “我在想我的购物清单; 我从来没有能想什么，除了走, 在我面前的下一步, 否则我会下降。”

其中一个为exosuit的开发商未来的目标是提高仿生助步器的感应器来帮助它更好地适应不同的活动. 照片由劳力士/弗雷德·梅尔茨

在一系列的演讲和期刊文章, 研究人员量化诉讼的影响. 他们发现，参与者从地面更有效地推掉了和少用能源, 而且他们走更长的距离，速度更快. 这个调查, 启动，通过军事拨款 DARPA战士Web项目 并且还得到了美国国家科学基金会的支持, 威斯研究所, 哈佛保尔森学院, 和 美国心脏协会, 发表于 七月 26, 2017, 版 科学转化医学. 主要研究者是康纳沃尔什, 工程和应用科学的哈佛大学副教授和核心教员在威斯研究所.

埃利斯不打算对诉讼替换中风康复物理治疗师. 代替, 它可以被用来帮助人们重新学习走在中风的直接后果，并让他们出院后在家练习走路.

“在这个国家, 一旦你得了中风, 大约三个月后, 你所有的康复做,“ 她说. “这是一个真正的缺点，因为有很多的研究显示，在康复的慢性期是非常有效的，可以增强功能. 治疗师可以规定与参数为每个很有帮助exosuit“。

完善科学

该小组正在寻求资金来研究如何最好地使用exosuit跨越实验室和最近获得了 美国国立卫生研究院 发放, 通过颁发 儿童健康和人类发展研究所, 继续开发技术. 该公司计划开拓其他应用程序, 像定制西装，以帮助人们与帕金森氏症, 多发性硬化症, 和脑瘫. 目前, 虽然, 首要目标是获得诉讼准备的人谁曾中风. 医疗exosuit目前仅扩充了脚踝, 但与哈佛大学一个新的项目将集中，对膝关节和髋集成支持系统.

在一个单独的项目, 由BU临床资助 & 转化科学研究所授予试点, 阿瓦德正在研究如何改善如何穿戴式设备，如exosuits意识和协助受损的运动. 他说，目前的传感器善于像关节角度和关节速度有多快腿跟踪数据是运动，但在确定与运动相关的活动没有成功: 是用户在步行或原地踏步, 他们在转弯或走在一条直线? 罗伯托特隆, 助理教授 工程学院BU, 他的探索，可以同时计算系统.

根据 ReWalk机器人, 已经许可的技术公司, 医疗exosuit的当前版本可以-等待FDA尽快批准，是准备出货 2018. 它不会帮助任何人趁虚而入像钢铁侠平流层, 但它可以给大量的祖父母再次发挥超级英雄的机会.

资源: HTTP://www.bu.edu, 通过 安德鲁·瑟斯顿