美国约有30，000人受到肌萎缩侧索硬化症(ALS)的影响，也称为Lou Gehrig病，这是一种神经退行性疾病，会损害运动所需的大脑和脊髓细胞。

现在，来自哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)和麻省总医院(MGH)的一组研究人员开发了一种软机器人可穿戴设备，能够显着帮助ALS患者的上臂和肩部运动。

“这项研究给了我们希望，软机器人可穿戴技术可以帮助我们开发能够恢复ALS和其他剥夺患者行动能力的疾病患者的功能性肢体能力的新设备，”科学转化医学论文的资深作者Conor Walsh说。Walsh是SEAS工程与应用科学的Paul A. Maeder教授，他领导哈佛生物设计实验室。

辅助原型是柔软的，基于织物的，由电池无绳供电。

“这项技术本质上非常简单，”该论文的第一作者，沃尔什实验室的前博士后研究员Tommaso Proietti说。“它基本上是一件衬衫，腋下有一些充气的气球状执行器。加压气球帮助佩戴者对抗重力，移动他们的上臂和肩膀。

为了帮助ALS患者，该团队开发了一种传感器系统，该系统可以检测手臂的残余运动，并校准球囊致动器的适当加压，以平稳自然地移动患者的手臂。研究人员招募了十名患有ALS的人来评估该设备如何延长或恢复他们的运动和生活质量。

研究小组发现，软机器人可穿戴设备 - 经过30秒的校准过程以检测每个佩戴者的独特活动能力和力量水平 - 改善了研究参与者的运动范围，减少了肌肉疲劳，并提高了握住或伸手等任务的性能。参与者花了不到15分钟的时间学习如何使用该设备。

“这些系统本质上也非常安全，因为它们是由织物和充气气球制成的，”Proietti说。“与传统的刚性机器人相反，当软机器人发生故障时，这意味着气球不再膨胀。但佩戴者没有被机器人伤害的风险。

沃尔什说，柔软的可穿戴设备对身体轻盈，感觉就像穿着者的衣服一样。“我们的愿景是，这些机器人应该像服装一样发挥作用，长时间穿着舒适，”他说。

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他的团队正在与MGH神经恢复诊所主任神经学家David Lin合作，为中风患者提供康复应用。该团队还看到了该技术更广泛的应用，包括脊髓损伤或肌肉萎缩症患者。

“当我们努力开发新的疾病修饰治疗方法以延长预期寿命时，还必须开发能够提高患者日常活动独立性的工具，”该论文的共同作者之一Sabrina Paganoni说，他是MGH希利和AMG中心的医生科学家ALS和Spaulding康复医院/哈佛医学院的副教授。

目前为ALS开发的原型只能对肩部区域仍有一些残余运动的研究参与者起作用。然而，ALS通常在两到五年内迅速发展，使患者无法移动 - 最终无法说话或吞咽。该团队与BrainGate神经接口系统首席研究员MGH神经学家Leigh Hochberg合作，正在探索辅助可穿戴设备的潜在版本，其运动可以通过大脑中的信号控制。他们希望，这种装置有朝一日可以帮助不再有任何残余肌肉活动的患者运动。

Proietti说，ALS研究参与者的反馈鼓舞人心，感人至深，激励人心。

“看着人们的眼睛，当他们使用可穿戴设备执行任务和体验运动时，听到他们的反馈，他们很高兴突然以多年来无法移动的方式移动手臂，这是一种非常苦乐参半的感觉。

该团队渴望这项技术开始改善人们的生活，但他们警告说，他们仍处于研究阶段，距离推出商业产品还有几年的时间。

“软机器人可穿戴设备是ALS患者真正恢复功能的重要进步。我们感谢所有参与这项研究的ALS患者：只有通过他们的慷慨努力，我们才能取得进展并开发新技术，“Paganoni说。

哈佛大学技术发展办公室保护了这项研究产生的知识产权，并正在探索商业化机会。