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先进的假肢不仅强大,它们很漂亮

在他当主任之前人工工程研究实验室,Rory Cooper正在定制自己的轮椅进行赛车。

他的赛车比传统的轮椅更轻,是为了在公路上比赛而优化的,但许多改进在为日常使用而设计的轮椅上变得普遍。库珀的椅子展示了性能和功能的重要性,确保用户的生活质量通过恢复或增强他们的能力,尽可能多地提高。

Rory Cooper展示了他的超轻赛车轮椅。库珀是辅助技术领域的领先人物。照片由freothink。

Rory Cooper展示了他的超轻赛车轮椅。库珀是辅助技术领域的领先人物。照片由freothink。

例如,超轻轮椅不仅增加了轮椅的可用性,还减少了受伤的风险。它们的重量轻,符合人体工程学,通过对性能的关注而发展,导致设计显著减少了使用手动椅子的患者上半身损伤的情况,如肩袖和腕管损伤。

随着旧设计,Cooper表示,大约80%的手动轮椅用户在五年内开发了这些问题。

“通过了解人体工程学、生理学,以及身体与轮椅和运动之间的相互作用,”他说,“这个发生率下降到了20%左右。”

罗里·库珀的轮椅设计。他的设计极大地减少了使用手动椅子的患者的上半身损伤,如肩袖和腕管损伤。照片由freothink。

罗里·库珀的轮椅设计。他的设计大大减少了
上肢损伤的例子,如肩袖和腕管损伤,患者使用手册
椅子。照片由freothink。

休里这个名字很赞的公司的负责人生物小组在麻省理工学院媒体实验室和他自己就是一个双腿截肢者美国已经开发了多种先进的假肢,这些假肢不需要比天然肢体更多的代谢能量,这是辅助技术上的一项突破。的Ottobock让脚踝/脚例如,假体使用机械的跟腱和小腿肌肉向前推动,导致更自然和稳定的步态。

“在设备的功能和一个人的身体身份之间有很深很深的关系,”赫尔说。尽管Herr认为功能本身不足以创造物质概念。辅助设备与神经系统的双向连接越多——神经系统影响假体,反之亦然——用户就越觉得假体是他们有机身体的一部分,而不仅仅是一个外部工具。

赫尔不仅在研究大脑对合成马达的控制,还在研究来自仿生肢体的感觉反馈如何创造“神经化身”。

赫尔说:“这种对设备的所有权和身份完全改变了人们对设备的看法,以及他们是否相信它是漂亮的。”虽然还没有定论,但他的理论是,神经体例可能会通过类似于生物特征的设备来增加,比如emPower足部/踝部。

“在设备的功能和一个人的身份之间存在深入,深刻的关系,他们的身体是他们的身体。”

休·赫尔尔,在麻省理工学院媒体实验室的BioMechatronics集团负责人。

高水平的绩效不仅影响个体对辅助器具的认知,还可能影响社会对辅助器具的认知。先生引用了齿状假肢由南非短跑运动员奥斯卡帕斯托里斯着名,作为一个例子。虽然某些不是“仿生”的设备 - 它含义它们并不设计类似于有机身体部位 - 如果它们达到一定程度,那么可以激发不必要的好奇心和注意力(甚至是彻头彻尾的恐惧或厌恶)表现,他们可以成为美丽或令人敬畏的东西。

看到皮斯托瑞斯挥舞着他的刀片,穿越时空,这个看起来非常不自然的假肢超越了它的外观,成为了一件了不起的工具,它的性能和动力值得称赞——就像一辆f1赛车让人敬畏,而丰田花冠却没有。

奥斯卡·皮斯托瑞斯参加2012年伦敦奥运会。皮斯托瑞斯被称为“银翼杀手”或“最快的无腿人”。照片由Will Clayton。

奥斯卡·皮斯托瑞斯参加2012年伦敦奥运会。皮斯托瑞斯被称为“银翼杀手”或“最快的无腿人”。照片由Will Clayton。

先进的义肢是为了使用而建造的,并且可以持续使用

然而,如果设备不能坚持使用,功能就没有什么意义了。

Cooper说:“人们依赖辅助技术来替换或增强某些受损或不再存在的功能,这意味着(辅助技术)对可靠性有超高的要求。”由于辅助设备的丢失会对用户的生活质量造成重大影响,因此确保设备尽可能长时间地工作,并以最少的维护是其设计的一个重要方面。

然而,耐用性必须与功能平衡。如果您想要最大限度的耐用性,您可以使用混凝土和钢,但由重型材料制成的假体装置将非常不切实际。辅助技术需要具有高强度的材料,以重量比,并且能够承受不断的磨损。

用于航空航天设计的材料完全符合要求:碳复合材料、钛、尼龙、飞机级铝和凯夫拉尔纤维都被用于辅助技术设计。所有的材料都是坚固和轻便的,但哪种材料的效果最好取决于假肢的功能,正确的组合能够在功能、耐用性和美学之间达到完美的平衡。库珀的轮椅有一个钛框架,一个碳纤维背板,车轮与铝轮辋和轮毂围绕凯夫拉尔辐条旋转。它是轻,强,并匹配材料的性质,以具体功能的每个组成部分。

材料如何工作也是一个重要的考虑因素。例如,Naked prostheses公司制造的精致手指假体必须加工到毫米——有些部分甚至要加工到百分之一毫米——以确保它们适合病人的截肢部位,并允许最大限度的功能和舒适度。医用级尼龙坚固耐用,而且比其他材料设计更精确。

特别关注的是与患者皮肤接触的插座材料。Medic Centry&Prosthetics的上臂假肢专家Jamie Vandersea表示,硅氧烷,氨基甲酸酯和热塑性弹性体经常用作插座衬里。硅和热塑性弹性体接触皮肤,足以产生吸力,有助于附着假体。

外观很重要——从定制的假肢设计到定制的轮椅

美学也是高级假肢设计的一个关键方面。由于辅助技术与用户的生活有着独特的联系,所以将它们设计得像用户希望的那样美丽、有趣、大胆或不显眼,就显得更加重要了。

“这种对设备的所有权和身份完全改变了人们对它的看法,以及他们是否相信它是漂亮的。”

休·赫尔尔,在麻省理工学院媒体实验室的BioMechatronics集团负责人。

辅助设备的美学设计可以改变用户和其他人对它的感知方式。那些有功能但不像有机肢体的设备,比如假手的抓钩,可能会让人联想到电影中的恶棍和跟踪保姆的城市传说。那些试图模仿人体肢体的设备最终可能会陷入困境。恐怖谷。“Bio-Mimesis对于希望其辅助设备混合的用户可能是可避免的,以避免问题或凝视。但是一个不尝试隐藏的设备,而是使用颜色,模式和独特的设计来支架OUT可能有助于用户感到更自信,舒适,也许朝着设备的呼气程度引导,而不是伤害它正在治疗。

社会期望也会影响美学设计。范德西经常与年轻的男性退伍军人合作,他们更看重功能而不是外表。当他在马耳他与老年妇女合作时,情况正好相反;他们担心人们会谈论假肢,如果它不是很像一个有机肢体。

那些试图模仿人体肢体的设备最终会陷入“恐怖谷”。

辅助设备也可以是一个人个性的延伸,就像时尚一样。裸体假肢为一位喜欢紫色的病人设计了一个定制的紫色假体,还有一位病人的假体上涂了一层玫瑰金。Naked的假体有一系列的颜色和图案,选择这些颜色和图案不仅是因为它们的美感(基于病人的输入),还因为某些颜色能够掩盖手指假体必然会产生的小缺口。

审美绝不是肤浅的。“轮椅是自我的一种表达,”库珀说。色彩和细节允许创造性的表达,但它们也将辅助技术带出冰冷的医疗设备世界,更接近复杂的、亲密的身体延伸,它们本来就应该是。

Cooper认为设计师最重要的是倾听并融入患者的需求,这样才能更好地达到正确的平衡。库珀说,每个人都是独一无二的,他们想要和需要的东西应该转化为设计。

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