范德比尔特大学的工程师们绊倒了人们190次,但这是有原因的

安德烈斯马丁内斯(Andres Martinez)在跑步机上轻快地大步走着,直直地盯着前方,从898开始向后数到7,这是一个让他的大脑不去预测前进道路上的真正绊脚石的诀窍:一块专门用来让他跌倒的35磅重的紧身板。

特殊的护目镜使他不敢往下看。与眼睛水平的屏幕上的箭头使他无法离开两侧。吊带绑在天花板的横梁上,保证了他的安全。果然,当一个电脑程序释放了这个钢铁块,它滑向跑步机,范德比尔特大学的博士生挣扎着站起来。

对于大多数人来说,这种自动跌倒反应是很自然的,但对于那些使用假肢的人来说,这几乎是不可能的,因为即使是最先进的假肢也无法适应跌倒。与同龄人相比,膝盖以上截肢的患者摔倒的可能性要大得多。

简单介绍一种旨在绊倒人的装置是如何工作的。

范德比尔特大学的一个研究小组在解决下肢假肢的这一挑战时所采取的第一步是,通过用动作捕捉传感器覆盖测试对象,来了解两条腿的人是如何捕捉自己的。本月发表在《神经工程与康复》杂志上的一项研究还要求他们反复绊倒——准确地说,是190次。但是由于人类在心理上是如此倾向于抵制绊倒,范德比尔特大学的机械工程师团队首先必须设计上面描述的绊倒装置。

这篇论文的第一作者、博士生Shane King说:“我们的跑步机设备不仅要绊倒他们,还必须在他们走路的特定位置绊倒他们。”“人们跌倒的方式不同,这取决于他们的脚碰到障碍物的时间。该设备还必须克服他们对摔倒的恐惧,这样他们就看不见或感觉不到障碍物什么时候来了。”

除了保护测试对象,这个装置还包括一个秤。如果一个被试在跌倒时把自己体重的50%或更多放在上面,那就被认为是跌倒。该团队的机器设计和测试结果可供其他实验室在开源期刊上使用。

弗劳尔斯堡大学(Fort Flowers)机械工程学教授、这项研究的首席研究员迈克尔?

“所以现在我们明白了绊倒反射应该是什么样的,”他说。“下一步是把这些信息输入电脑控制的假肢中。在那之后,我们将安全地让截肢者绊倒,他们既可以戴上市面上出售的假肢,也可以戴上我们根据这些反射设计的假肢,并了解我们的假肢是否能防止更多的摔倒。”

这项工作是通过范德比尔特大学康复工程和辅助技术中心完成的。其他团队成员包括机械工程助理教授卡尔•泽利克(Karl Zelik)和机械工程博士生莫拉•埃费尔德(Maura Eveld)。这项工作由美国国立卫生研究院拨款R01HD088959资助。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.vanderbilt.edu/2019/06/19/first-step-towards-a-better-prosthetic-leg-trip-people-over-and-over/

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