范德堡大学专家:工业外骨骼不太可能削弱工人的身体能力

        用于工业生产的外骨骼正在被早期用户者使用,特别是在汽车行业。这是一种穿在工服外的可穿戴设备,其目的是减少疲劳,提高安全性,并在某些情况下提高生产力。然而在可穿戴式人体增强设备得到广泛采用之前,仍有许多问题有待回答。

        一个令人担忧的问题是:长期使用外骨骼是否会使其使用者(肌肉)变得虚弱?这种潜在的负面结果也可能适用于军事和医疗外骨骼(领域)。如果一个人穿上有助于工作的外骨骼,他们的肌肉会不会由此使用的少,并开始萎缩?

        为了回答这个问题,我们联系了Karl Zelik博士,他是范德堡大学康复工程和辅助技术中心的联合主任,也是HeroWear的联合创始人和首席科学官。

        鲍里斯拉夫·马里诺夫(Borislav Marinov):您是否经常被问到工业外骨骼是否会导致肌肉无力?

        Karl Zelik博士:总是被问到。作为范德堡大学的工程教授和生物力学研究员,我一直在推动我们对外骨骼技术(包括刚性外骨骼和软性外骨骼,主动的和被动的外骨骼)的科学理解,以及它们如何与用户进行物理互动。此外,作为HeroWear(一家开发辅助搬运外骨骼的范德堡大学附属公司)的联合创始人,以及作为ASTM外骨骼标准委员会的成员,我一直在参与这些设备的商业化、应用和工业整合。在所有这些领域–科学、商业和工业–都有一个问题。这是我最常听到的问题之一:外骨骼会削弱工人的能力吗?换句话说,是否有可能给工人带来的短期效益却会导致长期的肌肉萎缩,从而影响外骨骼的预期投资回报率,或者给使用者带来长期的负面影响?

        马里诺夫:那么外骨骼会不会让工人的肌肉变得更无力呢?

        Zelik博士:根据目前的科学证据,考虑到大多数外骨骼技术是用来降低工作负担,以及工业用户所从事的高强度工作,肌肉无力或萎缩的可能性似乎不大。正如Krogh-Maden等人2010年在《应用生理学杂志》上发表的文章所做的很好的总结:”……大多数文献表明,减少肌肉负荷必须是剧烈的,如肢体固定或卧床休息,以观察肌肉萎缩。” 因此,真正的问题在于极端情况:肌肉激活太少或太多,都会导致肌肉萎缩。所以,过度训练实际上会导致肌肉变弱。这是基于动物和肌肉研究的证据,也是运动表现领域内众所周知的。但对于一个大的中间范围的激活,肌肉已经被证明可以保持其质量而不是萎缩。实际上,外骨骼技术可以帮助工人保持健康的肌肉骨骼负荷的中间范围。

        马里诺夫:但是外骨骼不是完全代替人体来做工的吗?

        Zelik博士:它不像卧床不起,无法动弹,也不像长时间被送入太空。绝大多数设备只是在体力繁重的任务中提供部分帮助;例如让重物感觉不那么重。想象一下,在一份工作中,你整天举着35磅的箱子,然后有一天箱子被减轻到25磅。这将使你的工作不那么累,减少对身体的损伤,特别是对腰部的损伤。使用外骨骼虽然不及在海边呆上一整天放松,但也会有帮助。这正是外骨骼技术的作用! 我曾用肌肉活动传感器测量过,也亲眼见过:当用户戴上设备,第一次感受到外骨骼助力设备的帮助时,脸上会露出会心的笑容。在我看来,我们只是想开发日常的超能服来改善日常英雄的生活:我们的朋友、家人和邻居,他们从事着最需要体力的工作。

        虽然这看起来似乎有悖于直觉,但从科学上来说,工业外骨骼在各种行业、环境和应用中,长期防止而不是诱发肌肉无力是完全有可能的。

        马里诺夫:你说外骨骼可以对抗肌肉萎缩?这是如何实现的?

        Zelik博士:如果外骨骼辅助摆脱已经过度激活/超负荷的肌肉负担,那么这实际上可以防止肌肉无力(萎缩),或者可能导致肌肉质量增加。

        有趣的是,我从来没听过有人讨论过关于外骨骼这样的问题:工人过度劳动可能导致旷工几天,甚至有几周行动困难,或者有的人干脆辞职。(这样的作业强度)会导致肌肉无力吗?我更关心的是这种情况,我们知道这种情况经常发生,而且要付出相当大的代价。在美国,单是职业性过度劳累损伤每年就要花费130亿美元。肌肉骨骼损伤和疼痛常常导致体力活动的急剧减少,从而迅速导致身体状况的恶化和肌肉萎缩。外骨骼技术可以帮助降低这些事件的发生率。

        最后一种帮助我们正确看待的方法是:当搬运工带着手推车来我家帮忙搬运重物时,或者管道工带着一把长柄扳手来我家,这样他们就可以更容易地松开管道固定装置,我从来没有担心过这些工具会导致他们的肌肉萎缩和衰弱。这些人的工作很辛苦。适当的工具使他们的工作更容易,但绝非易事。工具使他们能够更安全有效地完成工作。外骨骼是可穿戴的工具,可以帮助人们在工作和下班时保持安全和活力。随着这些外骨骼技术的不断成熟和应用,我们很高兴从更大规模的前瞻性研究中了解到更多信息,这些研究将补充和扩展当前的知识和期望。同时,我相信对于外骨骼技术和外骨骼用户来说,未来看起来很美好。

        面向工作和工业的外骨骼技术是一项新兴技术,直到现在才开始站稳脚跟,并显示出潜在的投资回报率。在市场增长之前,有许多问题必须得到回答,而不仅仅是那些急于为旧问题找到新解决方案的早期使用者。可能削弱工人(肌肉)是一个合理的担忧,但可能被夸大了。

该文章内容翻译自Borislav Marinov在福布斯发表的文章-原标题:Industrial Exoskeletons Unlikely To Weaken Workers, Says Vanderbilt University Expert https://www.forbes.com/sites/borislavmarinov/2020/01/16/will-industrial-exoskeletons-weaken-workers-unlikely-qa-with-dr-karl-zelik/#5e892a5bd1a6

http://www.exoskeletonindustry.com/h-nd-26.html#_np=104_314

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