科技|FDA批准自動平衡外骨骼 12摩打助癱瘓者站立行走

[星島綜合報道] 脊髓損傷患者除了依靠輪椅,未來或可借助機械外骨骼重新站立及步行。法國Wandercraft研發的個人外骨骼「Eve」,近日獲美國食品及藥物管理局(FDA)批准在美國商業銷售。廠方稱,Eve是全球首款具備自動平衡功能的個人外骨骼,毋須使用拐杖或助行架,透過12個摩打及感應器協助使用者保持平衡,完成站立、步行及坐下等日常動作。

Eve並非用作完全取代輪椅,而是針對需要站立活動的生活場景,例如與別人站着交談、煮食、刷牙及在家中走動。裝置外形如剛性機械背心,以固定帶扣緊軀幹、腰部、大腿、小腿及雙腳,並設有頭枕、扶手、安全橫桿及後方把手,讓照顧者有需要時協助穩定使用者。

外骨骼的髖、膝及腳踝位置合共裝有12個摩打,負責帶動雙腿活動;內置感應器則持續監測身體姿勢並調整平衡。使用前,技術人員會按照患者身高、腿長及關節活動能力進行個人化校準。患者其後可利用按手部活動能力調校的操縱桿,控制坐下、站立、前進、後退、轉向、橫向移動,以及左右轉移身體重心。

  

考慮安全因素,Eve最高速度限制於每秒0.25米,即約每小時0.9公里;充滿電最長可使用約4小時。若電量耗盡,摩打會停止驅動,制動系統則會逐步將使用者降至地面,避免突然跌倒。

FDA的批准參考一項由Kessler Foundation及James J. Peters VA Medical Center進行的研究,共有16組患者與照顧者參與,包括7名四肢癱瘓患者及9名下肢癱瘓患者。接受篩查、裝配及4次訓練後,所有參加者均能完成指定測試,包括在3分鐘內站立、步行再坐下,以及6分鐘步行測試。

研究顯示,約69%患者達到目標步行速度,87.5%能完成全部6項日常生活測試,包括開門及煮食等。研究期間錄得17宗安全事件,其中8宗與裝置直接相關,主要涉及皮膚刺激及肌肉痙攣,另有一宗跌倒事故但沒有受傷,亦沒有參加者因安全問題退出研究。

不過,Eve目前仍有不少使用限制,只適合室內平坦地面,不能用於樓梯、路壆、斜坡、濕滑或結冰地面、人群密集地方及公共道路。使用者體重不得超過100公斤,身高上限為1.94米,腿長及臀寬亦有相應限制。

此外,使用Eve時必須有經認證的照顧者在場。患者及照顧者需要接受遙距評估、臨床訓練及5節培訓課程,裝置亦須由醫生處方,才會把度身訂製的外骨骼送到家中使用。

Wandercraft已於本月宣布在美國推出Eve,部分患者的費用可獲Medicare、退伍軍人醫療系統或工傷賠償保險承擔,惟公司尚未公布裝置售價,亦未交代何時拓展至其他國家。

圖片:Wandercraft

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科技|微型機械人毋須電池摩打 靠「聲音」產生推力 微型飛行器僅重150微克

[星島綜合報道] 電子裝置愈造愈細,電池和摩打反而成為微型化的一大限制。瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)工程學院MicroBioRobotic Systems(MICROBS)實驗室研究出一種利用聲音驅動微型裝置的方法,毋須內置傳統電池或摩打,只靠特定頻率的聲波,便能產生推力令裝置移動,甚至驅動僅重150微克的微型飛行器。

研究的關鍵是「亥姆霍茲共振」(Helmholtz resonance),原理類似向玻璃瓶口吹氣時產生的共鳴。研究人員在裝置上加入微型中空結構,形成「聲學腔體」(acoustic cavity)。當特定頻率的聲波令腔體內空氣產生強烈振動,空氣會集中向外噴出,而重新進入腔體的氣流則較分散,兩者形成的不平衡便可產生推力。

這種技術與過往利用聲波直接推動或懸浮物件的方法不同。MICROBS實驗室主管Selman Sakar指出,研究團隊設計的聲學共振器會針對特定聲音頻率,把聲學能量轉化成具有方向性的推力,從而控制裝置運動。

  

研究人員首先製作微型船,每艘船裝有三個分別對應不同頻率的聲學腔體。只要改變聲音頻率,便可啟動指定腔體,控制船隻向不同方向移動。

團隊亦製作重量最低僅150微克的「microflier」微型飛行器,同樣配置三個微型腔體,利用人耳無法聽見的超聲波頻率驅動,測試中成功向前飛行。

另一款設計則把聲學腔體與微型螺旋槳結合,產生的推力足以令槳葉達到每分鐘13,000轉,展示聲學能量轉換成機械動力的潛力。

研究團隊認為,這項技術未來有望用於毋須傳統電池及摩打的微型裝置和機械人,亦可製作具有多個聲音響應結構的柔性裝置,讓不同部分透過不同頻率分別啟動及獨立移動。不過目前研究仍屬技術展示階段,實際應用仍有待進一步發展。

圖片:2026 EPFL/MICROBS – CC-BY-SA
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