智能靴子和腿部可穿戴设备进军市场

虽然智能手表可以有效地监测心率和步数，但它们无法监测皮肤状况或帮助行动。腿部可穿戴设备，以类似靴子的方式佩戴在腿部和脚部的设备，是一种新兴的物联网医疗技术，可以改善糖尿病、截肢或与年龄或医疗状况有关的行走问题患者的生活。

今年早些时候，美国食品药品监督管理局批准可穿戴设计师Cionic的神经套进行商业推广。这种腿部可穿戴设备通过电极刺激用户的肌肉，帮助患有多发性硬化症和脑瘫等神经系统疾病的患者以及中风或脊椎损伤的患者。

 

Cionic神经套管已获得美国食品药品监督管理局批准。图片由Cionic提供

 

使用人工智能实时分析一个人的步态，神经套管与每条腿上的电极进行通信，以使刺激适应用户的需求。佩戴者可以在坐着或躺着时使用移动应用程序调整电极。

神经套管只是一个例子 腿部可穿戴设备行业的最新进展。以下是其他一些“智能启动”设备，它们可能会改善世界各地人们的健康和行动能力。

 

Sensoria Health团队配备智能战靴卫士

大约一半的糖尿病患者有一定程度的神经损伤，通常会影响腿部和脚部。这种感觉的丧失可能会导致割伤、水疱或溃疡被忽视，如果不加以治疗，还会导致更严重的问题。

为了帮助糖尿病患者保持腿部和脚部健康，Sensoria health于9月宣布推出与Defender合作开发的新型智能穿戴设备。“足部卫士”旨在早期发现糖尿病足溃疡并提醒使用者，降低截肢风险。

 

Foot Defender智能战靴。图片由Sensoria Health提供

 

Foot Defender将Defender的Foot Defender智能靴与Sensoria的专利微电子和糖尿病传感器相结合，前者可提供高达50%的机械卸载，后者可监测患者的使用情况。虽然尚不清楚这项专利技术的细节，但Sensoria Health确实透露，装有仪器的引导器可以与专用的移动应用程序和临床医生仪表板进行通信。

这些平台允许患者及其医疗保健专业人员持续监测足部和腿部健康状况，以提供适当的预后。这些平台还鼓励患者使用智能引导等机械卸载工具，这将改善健康状况。

 

太空工程师制造的微处理器控制的膝盖？

继Sensoria Health宣布之后，另一个可穿戴假肢来自一个意想不到的来源：印度空间研究组织（ISRO）。虽然印度空间研究组织通常专注于卫星设计，但该组织在9月宣布，它已经开发了一种新的微处理器控制膝关节（MPK）。

 

MPK控制膝盖的示意图。图片由印度空间研究组织提供

 

根据研究人员的说法，新型MPK由“微处理器、液压阻尼器、负载和膝关节角度传感器、复合膝关节套、锂离子电池、电气线束和接口元件”组成。该工具使用传感器数据来检测用户步态的状态，并利用控制软件来估计和控制实现用户期望步态所需的实时阻尼。阻尼器由直流电机驱动，影响系统的刚度，以控制用户的步态。

在测试中，印度空间研究组织发现，使用MPK的截肢者在最小的支撑下走了100米。印度空间研究组织使用该设备的最终目标是为截肢者提供一种更实用、更实惠的替代传统假肢的方法，这种方法的行为更像真实的身体部位。

 

斯坦福大学设计“踝关节外骨骼”

斯坦福大学上个月也在医疗技术领域取得了进展，推出了一种类似新手的外骨骼，以增强人类的行走能力。

 

这种不受约束的“外骨骼”使用廉价的传感器来监测运动。图片由Kurt Hickman/斯坦福大学提供

 

该工具固定在每个脚踝周围，并包括一个佩戴在用户腰部的电池组。致动器位于用户小腿周围，由一个无刷电机和一个定制的鼓形变速器组成，用于向踝关节施加扭矩，有效地增强小腿肌肉的一些功能。当使用者的脚即将离开地面时，外骨骼会帮助他们离开。

 

脚踝外骨骼。自然提供的图像

 

与其他现有解决方案不同，斯坦福大学的新外骨骼在闭环系统中工作，实时优化和个性化用户的特定步态。为此，该系统使用电子传感器来跟踪用户的运动。这些数据被馈送到基于机器学习的模型，该模型可以优化用户的运动。

根据斯坦福大学关于靴子的研究论文，外骨骼为用户提供了17%的节能和9%的速度提升，大致相当于“卸下一个30磅重的背包”。这项研究的目的是帮助动员残疾人，帮助可能行走困难的老年人。

 

智能靴子测量活动并保护工业工人

腿部可穿戴设备是一种有用的新工具，可以帮助患者及其医疗服务提供者监测健康状况并改善行动能力。但智能靴子也可以帮助所有用户客观地测量身体活动——考虑到身体不活动是全球第四大死亡原因，这一用例尤其重要。

开发外骨骼智能靴的斯坦福大学研究人员的一个监测系统实时估计用户在步行、跑步、骑自行车和爬楼梯过程中的代谢能量消耗。该团队使用佩戴在大腿上的惯性测量单元，在这些随时间变化的活动中更好地检测下肢活动，其精度高于智能手表等其他可穿戴设备。

腿部可穿戴设备也在工业领域扩展，推出了SolePower的SmartBoot等产品，这是一种传感器驱动的自动充电工作靴，可以跟踪温度、位置、跌倒和受伤情况。这些靴子还可以检测工人的疲劳程度，以及他或她是否被车辆撞倒。

 

SolePower SmartBoot的一些关键功能。图片由SolePower提供

 

智能脚和腿装有这么多可能的用例，未来物联网设计很可能会进入价值780亿美元的鞋类行业。