首款柔性智能材料儿童用外骨骼面世

据最新一期《IEEE电子器件》杂志报道，美国休斯顿大学团队开发出一款专为儿童设计的柔性智能外骨骼系统——MyoStep。这款设备有望帮助患有运动障碍的儿童改善行走能力，提升生活质量。

休斯顿大学团队创造了一种柔软的智能外骨骼来帮助儿童行走。图片来源：美国休斯顿大学

MyoStep是一种轻便、贴身且外观低调的可穿戴装置，采用先进的智能材料和可穿戴传感技术，旨在无缝融入儿童的日常生活。它特别适用于患有脑瘫等神经系统疾病的儿童。脑瘫是常见的儿童运动障碍之一，全球每1000名新生儿中有1—4人受到影响。该病会影响孩子的肌肉控制和协调能力，导致行走困难等问题。

团队表示，MyoStep代表了儿科助行器领域的一项重要突破。通过集成“人造肌肉”、智能织物以及多传感器网络等前沿技术，该系统突破了传统外骨骼的局限，在舒适性、适应性和安全性方面提供了创新解决方案。

MyoStep的核心是一套嵌入在柔性织物中的无线传感器网络。这些传感器能够实时监测并传输用户的动作数据，从而判断何时需要对手臂或腿部提供辅助。所有传感器通过蓝牙技术实现彼此通信，使整个系统智能化运行。

此外，安全设计也是该设备的重要考量之一。所有电子部件和执行器都与皮肤隔离，以防止造成刺激或不适。系统还配备了温度监控和紧急关闭功能，一旦设备表面温度超过安全阈值，便会自动断电，避免过热伤害。

为了提高行走效率，团队特别重视踝关节、膝关节和髋关节之间的协调控制。他们利用由智能材料制成的人造肌肉来增强踝部运动能力，例如能随温度变化收缩的形状记忆合金，以及在电压作用下产生形变的介电弹性体。

目前，团队正不断优化MyoStep的设计，使其能够随着儿童成长进行调整，满足长期使用需求。这一创新成果不仅为脑瘫患儿带来了新的希望，也为未来儿童康复工程的发展开辟了新路径。