Для чего нужен экзоскелет? Он на самом деле имеет мало общего со скелетом в привычном понимании этого слова. Так называют устройства, представляющие собой внешний каркас с приводящими частями и надевающийся на человека. Назначение такого устройства может быть разным - компенсация утраченных опорно-двигательных функций, увеличение мышечной силы, а также расширение амплитуды движений, если это необходимо. По своему строению экзоскелет повторяет биомеханику человеческого тела и соответствует анатомическим параметрам. Он может быть встроен в скафандр.
Сегодня действующие образцы экзоскелетов разработаны в таких странах, как Россия, Япония, Израиль, Соединенные Штаты Америки. Они применяются в самых различных отраслях - военной, промышленной, космической, медицинской. Например, используются для поднятия тяжестей, для облегчения симптомов инвалидности. Так, существуют модели экзоскелетов, позволяющие парализованным пациентам передвигаться.
Но вообще-то идея снижать физические нагрузки с помощью экзоскелета не нова. Так, в 2014 году инженеры швейцарской компании Noonee придумали, как облегчить жизнь тем, кто по роду работы вынужден много времени проводить на ногах. Работникам предлагалось носить с собой… стул! Конечно, не совсем обычный. Будучи прикрепленным к владельцу, он почти невидим, не стесняет движений, позволяя ходить, бегать и всегда садиться, где и когда вам удобно… Такой стул представляет собой все тот же экзоскелет, рама которого выполнена из алюминия и углеродного волокна. Весит он всего около двух килограммов, что сравнимо с весом одежды. Поэтому вы можете постоянно таскать его на себе, почти не замечая «неудобства», до того момента, когда он вам понадобится. По мнению авторов разработки, новинка не только положительно повлияет на здоровье сотрудников, например, предупреждая варикозное расширение вен - «профессиональное» заболевание рабочих цехов, учителей, врачей, продавцов, курьеров, почтальонов и представителей некоторых других специальностей, но и увеличит производительность труда, так как значительно снизит фактор усталости. Правда, пока она еще не вышла в массовое производство.
Между тем, как полагают ученые, даже при выполнении физических упражнений наша нервная система пытается экономить запас энергии. Любые действия предполагают расход калорий. Одни заставляют нас потреблять больше калорий, другие - меньше. Но, как правило, энергоемкие действия мы совершаем сознательно. Так, мы понимаем, что для обеспечения нашей жизнедеятельности нам необходимо ездить на работу, ходить в магазин, готовить еду… Поэтому мы вынуждены тратить энергию на все эти действия. Но при этом при малейшей возможности мы стараемся минимизировать их количество. Например, выбираем удаленную работу, заказываем товары по Интернету, едим полуфабрикаты вместо пищи домашнего приготовления и так далее…
В определенных ситуациях человек на бессознательном уровне переходит в «энергосберегающий режим» со сниженным расходом калорий, то есть совершает меньше действий. Результаты любопытного исследования на эту тему были опубликованы в журнале Current Biology.
Команде добровольцев предложили надеть костюмы-экзоскелеты и пройтись в них по беговой дорожке. На первом этапе, длившемся 12 минут, костюмы не стесняли движений испытуемых, и те шагали по дорожке своей обычной походкой, совершая в среднем 1,8 шага в секунду. На следующем этапе с помощью устройства слегка увеличивалось или, напротив, ослаблялось давление на колени, что лишало людей возможности привычно двигаться.
Оказалось, что добровольцы очень быстро приспособились к новым условиям и выработали походку, оптимальную для сохранения энергии. Они придерживались этой тактики даже в том случае, когда их заставляли двигаться в ритме, заданном метрономом, и разница в экономии калорий составляла всего 5%.
А что, если не люди будут подстраиваться под гаджеты, а гаджеты под людей? Вот в этом и заключается «фишка» корейских и американских ученых, отчет об исследовании которых был недавно опубликован в престижном научном издании Science. Устройство, состоящее из нескольких частей, по отдельности закрепляемых на плечах, бедрах и талии, обладает свойством переключаться между профилями активности пользователя, анализируя изменения потенциальной энергии центра масс его тела. Автоматически определяя тип передвижения человека (например, идет он или бежит), система подстраивается под него. Скажем, в определенные моменты подтягивает ноги, облегчая таким образом работу мышц. Это позволяет снизить энергетические затраты при ходьбе и беге соответственно на 9,3 и 4%. Преимущество изобретения в том, что оно полностью автономно и не требует подключения к внешним устройствам.
Но насколько полезны такие «костыли»? Малоподвижность, сидячий образ жизни - бич нашего времени. Именно это приводит к многочисленным проблемам со здоровьем, начиная с нарушений опорно-двигательного аппарата и заканчивая сердечно-сосудистыми недугами. Нужно больше двигаться, говорят медики. Заниматься спортом или хотя бы гулять… Но что это даст, если мы будем искусственно стараться снижать нагрузки? Наверное, ничего хорошего. Поэтому вышеописанное ноу-хау рекомендуется применять лишь в особых ситуациях, предположим, если вам нужно пройти или пробежать большое расстояние, а здоровье мало это позволяет… Если же для вас важна физическая активность, то от использования устройства лучше отказаться.