Προσπαθώντας να ενημερώσετε τις σκάλες είναι σαν να ανακαλύψετε τον τροχό: Η βελτίωση σε ένα απλό σχέδιο που έχει αντισταθεί στη δοκιμή του χρόνου δεν είναι εύκολη υπόθεση. Για άτομα με τραυματισμούς ή περιορισμένη κινητικότητα, ωστόσο, η αναρρίχηση σε μια σκάλα δεν είναι εύκολη υπόθεση. Χάνοντας τη φυσική της πλοήγησης στα σκαλοπάτια, μια ομάδα βιοϊατρικών ερευνητών έχει εφεύρει ένα πρωτότυπο που θα μπορούσε να βοηθήσει να ωθήσει τις σκάλες και τους χρήστες τους σε νέα ύψη.
σχετικό περιεχόμενο
- Τέχνη ως Θεραπεία: Πώς δημιουργείται η ηλικία
"Η μαμά μου αρέσει να παραπονιέται ότι είναι πραγματικά δραστήρια και μπορεί να περπατήσει σε μεγάλες αποστάσεις, αλλά κάθε φορά που υπάρχουν σκάλες δυσκολεύεται να τους αναρριχηθεί", λέει η Καρέν Λιού, καθηγητής της πληροφορικής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Γεωργίας.
Ο Liu, επίσης ο αντίστοιχος συγγραφέας σε μια μελέτη στο PLOS ONE που περιγράφει το νέο πρωτότυπο σκαλοπατιών, αναγνώρισε ότι οι σκάλες αναρρίχησης κατατάσσονται ως μία από τις πιο δύσκολες δραστηριότητες για ηλικιωμένους ή τραυματίες. Ακόμη και όταν τα άτομα είναι διαφορετικά σωματικά υγιή και κινητά, η απώλεια της ικανότητας πλοήγησης στα σκαλοπάτια είναι συχνά ο αποφασιστικός παράγοντας που εξαναγκάζει τους ανθρώπους από τα σπίτια τους και σε βοηθημένες κοινότητες διαβίωσης.
Το νέο πρωτότυπο σκαλοπατιών χρησιμοποιεί ενέργεια όταν ένα άτομο κατέρχεται από τις σκάλες και το ανακυκλώνει στο δρόμο για να δώσει ώθηση στους χρήστες. Λειτουργεί επειδή, αντίθετα-διαισθητικά, οι άνθρωποι χάνουν περισσότερη ενέργεια που κατεβαίνει κάτω από τις σκάλες.
Όταν σκαρφαλώνετε τις σκάλες, όλη η ενέργεια που βάζετε στα πόδια σας μετατρέπεται σε πιθανή ενέργεια - όταν φτάσετε στην κορυφή, είστε υψηλότεροι από πριν. Η κατάβαση των σκαλοπατιών είναι μια άλλη ιστορία. Με κάθε βήμα το σώμα σας είναι ουσιαστικά σε μια ελεγχόμενη πτώση, και η ενέργεια που καταναλώνουν οι μύες σας για να αποτρέψει μια άσχημη tumble στο κάτω μέρος χάνεται. Ο Liu πίστευε ότι η σπατάλη ενέργειας θα μπορούσε να συλληφθεί και να επιστρέψει στην ανοδική άνοδο.
«Δεν υπήρχε τρόπος να δημιουργήσω μια τέτοια συσκευή», είπε ο Liu. Ως επιστήμονας πληροφορικής, είχε μια καλή ιδέα, αλλά κανένας τρόπος για να χτίσει πραγματικά ένα πρωτότυπο. Γύρισε στη Λένα Τίνγκ, καθηγήτρια βιοϊατρικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Emory και ειδικός στην ανθρώπινη κινητική. "Κανείς δεν γνωρίζει κίνηση καλύτερα από τη Λένα", λέει. Μαζί με τον τότε μεταδιδακτορικό ερευνητή του Τινγκ, Yun Seong Song, έβαλαν τα κεφάλια τους μαζί και εξευγενισαν ένα σχέδιο.
Προς έκπληξή τους, η επανεφεύρεση του τροχού ήταν ένα κομμάτι κέικ. "Δεν ήταν τόσο δύσκολο όσο σκέφτηκα ότι θα ήταν, " λέει ο Song. «Στόχος μας ήταν η απλότητα - δεν πήγαινα για ένα φανταχτερό ρομπότ που μπορεί να κινηθεί και να μιλήσει και να πάρει καλές αποφάσεις». Προσπαθούν απλώς να εισβάλλουν στους μηχανικούς που συμβαίνουν ήδη κάθε φορά που ανεβαίνετε ή κατεβαίνετε σε μια σκάλες.
Κάθε πέλμα των πρωτοτύπων βοηθητικών σκαλοπατιών ανακύκλωσης ενέργειας συνδέεται με τις πηγές. Κατά τη διάρκεια της σκάλες, η πίεση από κάθε βήμα σπρώχνει μια κινητή πλατφόρμα, συμπιέζει τα ελατήρια και ασφαλίζει το πέλμα στη θέση του με μια ηλεκτρομαγνητική κλειδαριά. Τα συμπιεσμένα ελατήρια συλλαμβάνουν και συγκρατούν την ενέργεια που διαφορετικά θα διαλυόταν. Στο δρόμο πίσω, ένας μετρητής πίεσης σε κάθε πέλμα αντιλαμβάνεται το πόδι, απελευθερώνει την κλειδαριά και τα ελατήρια απελευθερώνουν την αποθηκευμένη ενέργεια για να βοηθήσουν να προωθηθεί η ανάβαση.
"Νόμιζα ότι δεν υπάρχει τρόπος να λειτουργήσει αυτό", θυμάται ο Ting. Στα βήματα με ελατήρια έφεραν στο νου οράματα καταπακτών ή σφεντόνων. Αυτό είναι εντάξει αν είστε ολυμπιονίκης, αλλά όχι αν είστε ηλικιωμένος ή τραυματισμένος που απλά προσπαθείτε να φτάσετε επάνω.
Πέρασαν από πολλά σχέδια ελατηρίων και εγκαταστάθηκαν σε μια ελαφριά ελατήρια επέκτασης. Αν παραμείνετε ακόμα στη νέα σκάλες τους, δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για την εκτόξευση στην επόμενη προσγείωση. Δεν είναι μέχρι που είστε σε κίνηση ότι οι ερειπωμένες πλατφόρμες βοηθούν απαλά το πόδι σας μέχρι το επόμενο επίπεδο. "Μπορεί να σας βοηθήσει μόνο καθώς κινείτε ενεργά προς τα επάνω ή προς τα κάτω, δεν μπορεί να σας ωθήσει", λέει ο Τινγκ.
Περπατώντας κάτω από τις σκάλες τους "αισθάνεται σαν να περπατάς κάτω από ένα λόφο με πολύ μαλακό χώμα", λέει ο Τόνγκ. "Είναι σαν να έχετε ένα μαξιλάρι σε κάθε βήμα, και καθώς περπατάτε, τα σκουπίζετε. Νιώθεις χαμηλή βαρύτητα. "Αυτή η αίσθηση ήταν εύκολο να κυριαρχήσει για τα τεστ που έφεραν στο εργαστήριο.
Πηγαίνοντας από την άλλη πλευρά, "Είναι σαν κάποιος να σηκώνει πραγματικά το πόδι σας", λέει ο Song. Ο καθένας έχει περάσει από το χλιαρό χορτάρι στη βροχή, αλλά αισθάνεται μια φανταστική βοήθεια καθώς περπατάς στα βήματα; Αυτό απαιτεί κάποιες να συνηθίσουν. Ακόμα, μετά από πάνω από 300 δοκιμές, δεν ανέφεραν προβλήματα ασφάλειας. Χρησιμοποίησαν επίσης αισθητήρες για τη μέτρηση της κοινής δραστηριότητας και έδειξαν ότι η άνοδος των βοηθητικών σκαλοπατιών απαιτούσε σημαντικά λιγότερη εργασία από ό, τι δαπανάται σε συμβατικές σκάλες. Επιπλέον, το πρωτότυπο τους έρχεται μαζί για ένα κλάσμα της τιμής εγκατάστασης ανελκυστήρα ή κλιμακοστασίου.
Με αυτά τα πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα, η ομάδα ελπίζει ότι έχουν ένα προϊόν που θα μπορούσε να διατεθεί στο εμπόριο για να διευκολύνει τη ζωή των ηλικιωμένων ή των τραυματιών. "Οι σκάλες ανακύκλωσης ενέργειας είναι μια μεγάλη ιδέα, " λέει ο Steve Collins, καθηγητής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη.
"Οι μύες μας είναι εκπληκτικά πράγματα", λέει ο Collins. Αναπτύσσονται ισχυρότερα ώστε να ταιριάζουν στις ανάγκες μας, απομακρύνονται από τα καύσιμα που τα προμηθεύουμε από το περιβάλλον και θεραπεύονται. "Οποιοσδήποτε μηχανικός θα ήθελε να είναι σε θέση να κάνει κάποια από αυτά τα πράγματα", λέει, αλλά για όλες τις εκπληκτικές ικανότητές τους, ένα πράγμα που οι μύες είναι κακοί στην ανακύκλωση της ενέργειας. Με αυτή τη νέα σκάλα, λέει ο Collins, οι εφευρέτες έχουν χάσει τη φυσική για να κάνουν ό, τι δεν μπορούν οι μύες μας. "Απορροφούν αποτελεσματικά και επιστρέφουν την ενέργεια σε εσάς".
Επειδή οι σκάλες είναι εύκολο και ανέξοδο για εγκατάσταση, ο Collins πιστεύει ότι θα μπορούσε να επιτρέψει στους ηλικιωμένους ή σε άτομα με περιορισμένη κινητικότητα να παραμείνουν στα σπίτια τους λίγο περισσότερο. "Θα μπορούσε πραγματικά να κάνει τη διαφορά για πολλούς ανθρώπους", λέει. «Με λίγα κομμάτια ... νομίζω ότι αυτό θα μπορούσε να είναι ένα καλό προϊόν».
Ο Liu και η ομάδα του έχουν προσωρινό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για τις βοηθητικές σκάλες τους, αλλά η εμπορία της εφεύρεσης τους θα εξαρτηθεί από το ενδιαφέρον. Έχουν πολλές ιδέες και θα μπορούσαν να εφαρμόσουν ακόμη και μια σειρά από νέα χαρακτηριστικά για τις σκάλες τους, όπως την αποθήκευση της ενέργειας που συλλέχθηκε για χρήση σε άλλες εφαρμογές. Αντί να βοηθήσουν να ανεβαίνουν τις σκάλες, για παράδειγμα, θα μπορούσαν να εκτοξεύσουν ένα μηχανισμό που θα μπορούσε να μεταφέρει την ενέργεια για να φορτίσει ένα κινητό τηλέφωνο αντί.
Στη συνέχεια, στην έκθεσή τους, απλά αναπτύσσεται ένα πλήρες σύνολο σκαλών που θα βασίζονται στο υπάρχον πρωτότυπο. Στο τέλος της ημέρας, ο στόχος τους είναι να βοηθήσουν όσους έχουν μειωμένη κινητικότητα να παραμείνουν στα σπίτια τους. Ο Liu μίλησε για την εμφάνιση της μητέρας τους στις πρωτότυπες σκάλες τους. "Το σχόλιό της ήταν, " Λοιπόν, έπρεπε να βιαστείτε καλύτερα. "
