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本報記者劉國權 攝
【本報訊】（記者 覃卓嘉） 膝部是人活動的最重要關節之一，但卻容易勞損受傷，令病人行動不便。針對有關問題，中文大學最新研發一種「智能混合助力膝架」技術，創新地採用名為「磁流變液」的智能液體，透過金屬製的外置支架，根據膝關節運動規律，輔助病人膝部活動，具備柔韌、節能、舒適的特性。新型膝架適用於膝關節行動不便人士，更可幫助截肢人士重拾部分行動能力，中大指膝架將來可望減輕至2公斤重，2年後可推出市面供有需要者使用。
負責該項研究的中大機械與自動化工程學系教授廖維新介紹指，傳統膝架主要依靠馬達驅動，帶動相關部件，協助使用者完成動作，但馬達在運作時欠缺柔韌度，令膝架使用者不舒服，甚至導致關節進一步受傷。
另外，馬達耗電量高，所以傳統膝架1至2小時需充電一次，極為不便。他利用了3年時間，研發出「智能混合助力膝架」，較市面上的普通膝部輔助儀器更靈活、耐用。
含鐵粉液體 加磁力變硬
「智能膝架」外觀如一條由鋼支架製的「腿」，由「磁流變液」驅動器、力度傳感器、馬達及支架等部件組成。廖維新指，驅動器位於膝架的「關節」部分，當中採用了「磁流變液」，那是一種含鐵粉的黏稠液體，常態下可自由流動，若在外部環境中加入磁場，如放置磁鐵等，液體會暫時「凍結」、變做半固體，無法流動。
廖維新指，不同強度的磁場下，液體發生不同變化，「這種液體被製成驅動器裝置，安裝至膝架關節部位，可發揮如軟墊般的緩衝功能，令膝架有足夠的柔韌度，用者更感舒適」。
傳統膝架浪費能源
廖維新又指，若使用傳統膝架，即使病人做出一些毋須外力輔助的動作時，其馬達仍一直在運作，造成能源浪費，而「磁流變液」驅動器在發揮等動馬達的驅動作用時，其耗電卻較少，故有節能效果。他舉例指，當病人落樓梯時，要伸直膝蓋以減低重心，磁流驅動器可依靠當中磁流的狀態改變，為使用者提供合適的阻力，不用啟動馬達也可減輕膝關節屈曲時所受壓力，既保護膝蓋又節省用電。而「磁流變液」亦只需約10至20毫秒，也可轉換狀態，反應極快。
截肢者可復部分行動力
現時膝架一般適用於長者、小兒麻痺症等肌肉或關節衰退的病人，若再做改良，更可用以幫助車禍截肢人士回復部分行動能力，他指，根據膝架運作原理，未來亦可開發膝部以外其他關節的輔助儀器，目前的實驗室製品約5公斤重，成本約1萬元，預計可於2年後面市，屆時將可減重至2公斤，批量生產也將更為便宜，方便更多病人。
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