醫(yī)工學(xué)人評論

通過動態(tài)自適應(yīng)軟超材料Roliner，為假肢佩戴者提供了更加智能、舒適和個性化的穿戴體驗，開創(chuàng)了假肢襯墊技術(shù)從靜態(tài)到動態(tài)的革命性轉(zhuǎn)變。

在科技與醫(yī)療融合不斷深化的今天，假肢技術(shù)正朝著更加智能化、個性化的方向邁進(jìn)。3月19日，發(fā)表于《自然通訊》（Nature Communications）雜志的研究成果讓假肢佩戴者的未來體驗更令人期待—由英國帝國理工學(xué)院團(tuán)隊開發(fā)的動態(tài)自適應(yīng)軟超材料Roliner，為假肢襯墊的舒適性和功能性帶來了全新突破。

從靜態(tài)到動態(tài)，假肢襯墊技術(shù)的里程碑

假肢襯墊作為假肢與人體殘肢之間的重要介質(zhì)，其設(shè)計直接影響佩戴者的日常舒適度。然而，傳統(tǒng)假肢襯墊通常采用固定形狀與材料，這導(dǎo)致它們難以適應(yīng)殘肢在日?；顒又幸蚣∪庾兓?、體重波動或環(huán)境變化引起的形態(tài)變化。不適合的襯墊可能導(dǎo)致皮膚摩擦、壓力集中，進(jìn)而引發(fā)疼痛、潰瘍等問題，影響假肢的使用體驗。

針對這些挑戰(zhàn)，Roliner提出了全新的解決方案。這一新型襯墊由嵌有微流體通道的硅橡膠制成，通過調(diào)節(jié)通道內(nèi)的氣壓，Roliner可以實時改變其形狀、體積與剛度，實現(xiàn)動態(tài)自適應(yīng)。

圖1 Roliner 的制造和工作原理

Roliner：技術(shù)與用戶體驗的雙重升級

Roliner的核心創(chuàng)新在于其動態(tài)調(diào)節(jié)能力與用戶友好性。

1. 動態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)：傳統(tǒng)襯墊在佩戴后幾乎無法改變形態(tài)，而Roliner能夠根據(jù)殘肢的即時需求實時調(diào)整。這意味著，無論用戶是在運(yùn)動、休息還是進(jìn)行高強(qiáng)度活動，Roliner都能通過改變氣壓優(yōu)化襯墊貼合度，從而有效減少壓力集中點與摩擦。

2. 智能化個性控制：Roliner允許用戶通過智能手機(jī)應(yīng)用對襯墊進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。無論用戶需要更柔軟的觸感、更強(qiáng)的支撐力，還是在不同場景下切換不同模式，都可以在手機(jī)上輕松實現(xiàn)。個性化的調(diào)節(jié)提升了假肢佩戴的自主性與便利性。

圖2  穿戴在股骨截肢者身上的Roliner

臨床潛力與廣泛應(yīng)用前景

Roliner的出現(xiàn)，不僅解決了假肢襯墊在舒適性方面的核心痛點，也展現(xiàn)了其在多領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

1. 假肢佩戴者的舒適革命：通過動態(tài)適應(yīng)殘肢形態(tài)變化，Roliner降低了因長期佩戴假肢而產(chǎn)生的皮膚損傷風(fēng)險。這一特性有望提升假肢佩戴者的日常舒適感與假肢使用的依從性。

2. 康復(fù)輔助設(shè)備的創(chuàng)新應(yīng)用：Roliner的設(shè)計理念也可以應(yīng)用于康復(fù)外骨骼、醫(yī)療床墊等領(lǐng)域，幫助解決壓力分布不均等問題，提升康復(fù)設(shè)備的靈活性與舒適性。

防護(hù)裝備的個性化升級：在滑雪靴、登山鞋等需要個性化貼合的防護(hù)裝備中，Roliner的動態(tài)調(diào)節(jié)能力也能發(fā)揮重要作用，為運(yùn)動員提供更優(yōu)質(zhì)的穿戴體驗。

圖3 可重構(gòu)復(fù)合材料的多模材料分析

前瞻性與挑戰(zhàn)并存

雖然Roliner在實驗室環(huán)境中展現(xiàn)了出色的性能與應(yīng)用潛力，但其在廣泛推廣與實際應(yīng)用中仍需解決以下挑戰(zhàn)：

1. 耐用性與可靠性：微流體通道的長期穩(wěn)定性、抗疲勞性能和耐久性需要經(jīng)過更多的臨床試驗與日常使用場景測試來驗證。

2. 能量供給與效率優(yōu)化：動態(tài)調(diào)節(jié)功能需要能量支持，如何設(shè)計高效、輕便且續(xù)航能力強(qiáng)的電源方案，是未來發(fā)展的關(guān)鍵。

3. 成本控制與市場普及：Roliner采用的高科技材料與復(fù)雜制造工藝可能導(dǎo)致成本上升，如何在提升產(chǎn)品性能的同時降低生產(chǎn)成本，從而實現(xiàn)市場普及，是技術(shù)轉(zhuǎn)化為實際產(chǎn)品的一大挑戰(zhàn)。

圖4 Roliner 的驅(qū)動控制單元和壓力調(diào)節(jié)

Roliner的誕生，為假肢襯墊技術(shù)帶來了從靜態(tài)到動態(tài)、從固定到智能的質(zhì)變。隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟與更多臨床應(yīng)用驗證的展開，Roliner有望成為假肢佩戴者的新一代襯墊選擇。

這一創(chuàng)新不僅展示了軟超材料在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用潛力，也為個性化、智能化穿戴設(shè)備的發(fā)展開辟了新的道路。未來，我們或許能見證更多類似Roliner的技術(shù)產(chǎn)品走出實驗室，進(jìn)入更多人的生活，真正實現(xiàn)科技為健康賦能的愿景。