什麼樣的設計，能讓走路更輕鬆？
圖片來源： 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？

本文由BioMeder生醫人網摘 授權轉載
文章參考：IEEE Spectrum, Harvard Wyss Institute
影片來源：IEEE Spectrum

【本文僅反映專家作者意見，不代表本報立場。】

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