這套“人造肌腱”裝備，可保護你的老腰｜Science子刊

年紀輕輕，腰就不好了？

你可能需要這樣一套“護甲”：

穿上它搬重物、做深蹲，好比外骨骼，能時刻幫你糾正成正確的姿勢，減輕背部脊柱的負擔，從而保護你那脆弱的老腰。

研究出自首爾國立大學，成果已發表在Science Robotics。

“人造肌腱”糾正你不正確的搬重姿勢

不管是老年人還是年輕人，都可能在勞動或運動時導致腰部不適或受傷。

正確的姿勢可以有效減輕傷害，就比如下面這樣的下蹲是最安全的搬重方式。

而市場上早就有的那種護腰腰帶，完全起不了真正的保護作用。

爲此，研究人員轉變思維，根據人類肌肉骨骼解剖學，提出了一種人造肌腱整合到外穿裝備上。

它可以根據穿戴者的動作相應調整其在目標關節上的正確力場（force field），從而減輕運動帶來的腰部傷害。

爲了讓人採用下蹲而非下腰的方式搬重，研究人員在這套裝備上設計了雙關節肌腱，在佩戴者的背部（淺藍色部分）、髖關節（深藍色部分）和膝關節（灰色部分）後面交叉安裝。

當穿戴者的背部和臀部彎曲時，肌腱被拉伸；當膝蓋彎曲時，肌腱被釋放。

這套人造肌腱的最關鍵的點就是加上上圖紅色部分組成的“A”形結構，有了它，就可以允許肌腱橫向滑動並改變角度。

其中，狀態角（state angel）的大小會影響雙關節肌腱的阻抗：角度越大，肌腱阻抗越小；角度越小，阻抗越大。

爲了減少搬重時下腰帶來的損傷，該裝備將上部纜繩固定在肩部，並將它們的路徑沿背部和髖關節向下佈置；

當穿戴者彎腰時，隨着背部和髖關節的彎曲，上部纜繩被向上拉動，狀態角變小，阻抗就大了，從而防止過度下腰。

由於深蹲姿勢涉及膝關節的屈曲和髖關節的外展，該裝備將下部纜繩固定在腳上，並將它們垂直向上佈置在膝蓋後面；

然後當穿戴者以正確的腰部姿勢開始蹲下時，髖外展使下部纜繩橫向移動，膝關節屈曲將它們拉長，狀態角就變大了，從而阻抗變小，驅使穿戴者正常下蹲。

簡而言之一句話：穿上它後你想下腰搬東西會被拉着不讓，只能直腰蹲下搬。

這樣↓，可。

這樣↓，達咩。

會加重負重嗎？

這套裝備重850克，研究人員專門測試了一下它在規範穿戴者正確搬重的同時有沒有加重負擔。

他們招了10名位志願者測試穿着裝備蹲起時的代謝率(搬重10kg)，結果是有9位的都降低了：平均下降5.26±2.4%。

雖然該值在統計學上看起來並不顯著，但確實表明，該裝備的重量和施力不會對蹲姿施加“能量懲罰”。

而正是由於它的設計，髖關節和膝關節兩處的橡筋在蹲下時吸收了彈性能，助力了代謝率的降低。

另外，研究人員還使用肌肉骨骼模擬軟件分析了裝備對脊柱的負擔。

可以看到，雖然有兩位參與者的脊柱負擔沒有下降，但總體而言：穿比不穿更能減輕負擔。

綜上所述，這套裝備可以更低的消耗、成功地將穿着者自由發揮的搬重姿勢糾正爲下蹲姿勢，從而起到保護腰背的作用。

雖然咱現在搞不來這套裝備啊，但大家在日常的鍛鍊和勞動中，學着它那個糾正姿勢注意一點也也好，保護老腰很重要啊！

而該裝備的應用除了健身房、工業環境，最主要的其實還是康復中心。

並且類似的設備其實並不少，比如哈佛大學就研發過一種用於病人康復的“機械短褲”，穿上它走路，代謝負荷可降低9.3%，穿上它跑步，也能跑得更快更輕鬆。

論文地址：

http://robotics.sciencemag.org/content/6/57/eabe1243