首款柔性智能材料兒童用外骨骼面世

據最新一期《IEEE電子器件》雜志報道，美國休斯頓大學團隊開發出一款專為兒童設計的柔性智能外骨骼系統——MyoStep。這款設備有望幫助患有運動障礙的兒童改善行走能力，提升生活質量。

休斯頓大學團隊創造了一種柔軟的智能外骨骼來幫助兒童行走。圖片來源：美國休斯頓大學

MyoStep是一種輕便、貼身且外觀低調的可穿戴裝置，采用先進的智能材料和可穿戴傳感技術，旨在無縫融入兒童的日常生活。它特別適用于患有腦癱等神經系統疾病的兒童。腦癱是常見的兒童運動障礙之一，全球每1000名新生兒中有1—4人受到影響。該病會影響孩子的肌肉控制和協調能力，導致行走困難等問題。

團隊表示，MyoStep代表了兒科助行器領域的一項重要突破。通過集成“人造肌肉”、智能織物以及多傳感器網絡等前沿技術，該系統突破了傳統外骨骼的局限，在舒適性、適應性和安全性方面提供了創新解決方案。

MyoStep的核心是一套嵌入在柔性織物中的無線傳感器網絡。這些傳感器能夠實時監測并傳輸用戶的動作數據，從而判斷何時需要對手臂或腿部提供輔助。所有傳感器通過藍牙技術實現彼此通信，使整個系統智能化運行。

此外，安全設計也是該設備的重要考量之一。所有電子部件和執行器都與皮膚隔離，以防止造成刺激或不適。系統還配備了溫度監控和緊急關閉功能，一旦設備表面溫度超過安全閾值，便會自動斷電，避免過熱傷害。

為了提高行走效率，團隊特別重視踝關節、膝關節和髖關節之間的協調控制。他們利用由智能材料制成的人造肌肉來增強踝部運動能力，例如能隨溫度變化收縮的形狀記憶合金，以及在電壓作用下產生形變的介電彈性體。

目前，團隊正不斷優化MyoStep的設計，使其能夠隨著兒童成長進行調整，滿足長期使用需求。這一創新成果不僅為腦癱患兒帶來了新的希望，也為未來兒童康復工程的發展開辟了新路徑。