用於減輕疼痛和痙攣的軟體機器人外手套——針對肌肉骨骼的操作

手部痙攣及其引發的疼痛影響著全球約1200萬人，包括中風倖存者、關節炎患者以及其他肌肉和神經功能缺陷的患者。這種痙攣通常會導致手部活動能力受限，並伴隨劇烈疼痛，嚴重影響患者的生活質量。近年來，軟體機器人外手套作為一種新型康復裝置被引入臨床，旨在幫助患者改善手部活動能力或緩解疼痛。然而，現有的解決方案往往只針對單一問題：要麼專注於改善活動能力，要麼專注於疼痛管理，始終未能同時解決這兩大核心挑戰。

針對這一現狀，一個國際研究團隊在最新發表的研究中提出了一種創新的軟體機器人外手套設計，該手套不僅能夠輔助手部活動，還能透過類似按摩的壓縮方式放鬆痙攣的肌肉，從而有效緩解疼痛。這項研究的成果已形成論文，即將在IEEE RAS/EMBS第11屆生物醫學機器人和生物機電一體化國際會議（BioRob 2026）上發表。

該手套的核心技術在於一套個性化軟體氣動執行器。這些執行器採用柔性材料製成，能夠根據個體手部的拓撲結構和運動學特徵進行定製，從而實現最佳的貼合性和針對性的活動輔助。研究團隊對新型軟體執行器進行了系統的設計、分析、製造和實驗測試。執行器透過三維建模，並在100千帕和200千帕的壓力下使用有限元建模進行結構分析，以確保其在各種工作條件下的穩定性和耐久性。在製造和測試之前，他們對幾何形狀進行了最佳化，以最小化應力集中，提高執行器的使用壽命。

實驗結果顯示，背側手指執行器成功實現了與參與者手部拓撲的完全貼合，能夠最大化力的分佈，為手指伸展提供均勻的支援。腹側手指執行器則被設計為可大幅壓縮尺寸，以適應痙攣手指過度屈曲時形成的狹窄空間，從而實現有效的按摩式壓縮。此外，手掌執行器透過立體光刻技術成功列印，展示了3D列印在製造更復雜幾何形狀軟體執行器方面的巨大潛力。最終，所有執行器被組裝成一個完整的外手套，並由一名試點使用者成功佩戴，驗證了其在舒適性和有效性方面的初步表現。

這項研究為未來兼具活動輔助和疼痛緩解功能的軟體機器人外手套的開發奠定了堅實的基礎。研究團隊指出，儘管目前仍處於初步階段，但該技術的個性化設計理念和多功能整合策略有望為全球數百萬手部痙攣和疼痛患者帶來更全面的治療方案。隨著後續研究的深入和臨床驗證的開展，這種軟體機器人外手套有望成為康復醫學領域的一項重要創新。