科学家开发了一种轻量化、无电池的设备，可以帮助步行困难的人（如中风幸存者）提高行动能力。

由香港和中国内地研究人员共同研发的这款神经假体，利用佩戴者自身运动产生的能量对肌肉进行电刺激，帮助弯曲脚踝并恢复自然的步行模式。

这可以防止中风幸存者、老年人以及其他行动不便人士跌倒。该设备的研发人员还表示，它甚至可以供运动员在训练时使用。

研究团队在9月2日发表于经同行评审的学术期刊《自然·通信》上的论文中写道：“该设备不依赖外部传感器或电池供电的控制，而是在步行过程中通过机械耦合的能量收集和刺激传递自动运行。”

该设备仅需几步即可启动，在室内跑步机试验和户外步行测试中，它帮助中风幸存者增加了步幅并提高了步行速度。

由香港科技大学（港科大）和香港理工大学研究人员领导的团队表示，这些改善是“即时”的，并且无需复杂的设置即可实现。

这包括在户外测试中步行距离增加了67.3%，步行速度增加了43.5%。

研究人员在论文中写道：“该系统无需外部电池，可融入标准鞋履中，且穿戴时间极短，支持在实验室之外的务实应用。”

港科大副教授杨振国（音译）表示，该设备比现有疗法具有多项优势，其中包括它利用了人类步行模式的“自然智能”。

研究团队在论文中表示，虽然该设备不能替代所有现有的辅助设备，但支持而非替代或限制自然步态模式的优势为康复提供了一种独特的策略。

中风是全球导致死亡和长期残疾的主要原因之一，据预测，四分之一的25岁以上成年人一生中会经历一次中风。

中风幸存者可能会面临许多并发症，包括脑损伤、记忆力减退、言语障碍和运动问题。

研究团队指出，足下垂（即无法使用脚踝提起脚）是一种常见的损伤，它会降低步行效率、增加跌倒风险并限制生活质量。

传统上，人们会使用小腿上的硬质支具来帮助矫正中风后的足下垂。然而，它们主要通过限制踝关节而不是恢复屈曲来起作用。这不仅使人难以自然行走，长期使用还可能导致肌肉萎缩。

最近，机器人外骨骼领域一直在迅速发展。然而，由于这些设备的复杂性、尺寸以及对校准的需求，它们在现实生活中作为行动辅助工具可能具有挑战性。

研究人员表示：“在这里，我们通过一种隐蔽的、面向日常生活的自驱动神经假体解决了这一转化鸿沟，该假体旨在辅助踝关节背屈，从而减少步行过程中的足下垂。”

杨教授实验室的前博士后研究员、现任华中科技大学教授的潘奇奇（音译）表示，该设备的设计灵感来自于自然的步态。

人类通常以交替的模式行走。首先是支撑期（腿在地上），然后是摆动期（腿被提起并向前移动）。

潘奇奇说：“这种自然的步态模式非常符合中风患者的需求，他们通常有一条健康的腿能够正常行走，而另一条腿则需要协助。”

该团队的设备利用嵌入佩戴者鞋子中的组件，从受影响较小的肢体的运动中收集机械能。

收集到的能量随后为固定在较弱肢体小腿周围的轻量化神经刺激器提供动力，该刺激器利用电流帮助佩戴者的肌肉收缩。

潘奇奇表示，与外骨骼（通常替代或协助失去的运动功能而不是对其进行康复）不同，该团队的解决方案“积极刺激用户的肌肉以促进运动”。

论文称，虽然在户外试验中并未完全消除足下垂，但该设备仍然显著改善了佩戴者的步态。

研究人员指出，他们的原型机仍需优化，包括更精确地控制刺激，以扩大其对不同患者的适用性。潘奇奇表示，研究参与者“非常渴望获得合适的康复产品”。

“中风患者通常优先考虑社交和社区参与。因此，我们旨在开发一种无缝融入其自然步态的可穿戴设备，鼓励他们进行社交并与他人互动。”他补充说，现有的外骨骼和功能性电刺激设备复杂且昂贵，因此他希望他们的设备能做到“低成本、易于使用且轻量化”。

杨振国表示，进一步降低设计的复杂性有助于削减成本，从而让低收入国家的民众也能从中受益。

杨振国说，几乎没有公司愿意为这一群体开发产品，他鼓励更多的研究人员和公司创造能够改善他们生活质量的设计。

他说，他们已经向一位与香港精英运动员合作的同事展示了该设备，对方有兴趣将该设备用于训练目的。

该团队目前正致力于采用不同方法开发针对膝盖和臀部的类似产品，杨振国表示，这可能“为世界产生积极的影响”。

研究人员还希望将能量收集系统整合到心脏起搏器中，这可以帮助减小设备尺寸，起搏器的大部分尺寸都来自于电池。