離合器彈簧仿肌腱 支架減行走負擔

支架用離合器模擬小腿腓肌、彈簧取代阿基里斯腱，行走時可減少五公斤負載。圖／史蒂芬·柯林斯提供

　【記者何謙綜合報導】大家都希望走路可以省力些，美國北卡羅來納州立大學（North Carolina State University, NC State）和卡內基美隆大學（Carnegie Mellon University, CMU）共同完成可以降低走路時生理代謝率的長筒靴狀體外支架，不需外加電源，且約可減少五公斤負載，設定給行走困難的人或軍人長距離行走使用。

　人行走時小腿後的腓肌（calf muscle）控制阿基里斯腱（Achilles tendon）收縮和伸長。支架用離合器模擬小腿腓肌、彈簧取代阿基里斯腱：離合器讓彈簧能適時伸長以儲存能量，或縮短以提供行走的推力。北卡羅來納州立大學生物醫學工程系教授格雷戈里·薩瓦斯奇（Gregory Sawicki）解釋：「當腳跟接觸地面時，離合器抓住彈簧，如同阿基里斯腱以相當大的力量抓住小腿肌，身體向前的力矩便轉換為彈簧伸長的能量。此能量持續儲存到腳跟離地時，彈簧再釋放能量幫助腳板推進直到腳尖離地。」

　麻省理工學院（Massachusetts Institute of Technology, MIT）曾在西元2013年研究出一組空氣壓縮機系統，外接馬達和電池，能減少行走時6%代謝消耗（反應人行走時的省力感）。但此次最大的進展在於除去外接電源，改以離合器和彈簧取代。支架可減少7.2±2.6％的行走代謝消耗，採碳纖維製作，重量僅300至500克，使用者還可穿入一般運動鞋。卡內基美隆大學機械工程系教授史蒂芬·柯林斯（Steven Collins）說：「我和薩瓦斯奇還在研究所時就決定要製作省力支架，這是近百年來大家熱衷的研究領域。」

　團隊利用超音波影像技術，了解肌肉和肌腱在行走時的動作關係設計出支架，共花了五年研究，投入超過60萬美元（約新台幣1880萬元）。北卡羅來納州立大學學生布魯斯威金（Bruce Wiggin）說：「研究成果竟然登上全世界最具威望的科學期刊《自然（Nature）》網站首頁，我真的超級興奮！」

　支架已通過臨床測試，但產品和設計尚在雛形階段，未來團隊希望產品化的價格能降至1000美元（約新台幣3萬1000元），柯林斯表示：「我們還不能確定支架能否在跑步或行走以外的活動中使用，除此之外我們也需要好的包裝行銷才會開賣。」