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3 月，美國陸軍中士達蒙·沃倫第三次部署到伊拉克時，他乘坐的車輛被一枚路邊炸彈擊中，導致他肋骨骨折、肩袖撕裂、左股骨粉碎，需要從膝蓋到臀部植入一根鋼釘。儘管傷勢嚴重，但在 NASA 啟發的康復裝置的幫助下，沃倫在 7 月份就重新站了起來，該裝置使他能夠在專門的跑步機上鍛鍊時擺脫重力。
對於這位 105 公斤計程車兵來說，最初在 AlterG, Inc. 公司的反重力跑步機上行走，後來慢跑，有點笨拙。“我不習慣在走路時有其他東西支撐我的體重，”36 歲的沃倫說，他正在休假，但仍在軍隊服役。“那是一股將你向上推的氣流。”
反重力跑步機看起來像一個包裹在大型透明塑膠氣泡中的普通跑步機，它使用壓差來減少跑步者或步行者下肢質量上的重力。患者、運動員和其他人必須首先穿上緊身氯丁橡膠短褲，短褲拉鍊拉到跑步機外殼頂部的開口處，形成氣密密封。然後，跑步機藉助底座中的稱重感測器測量使用者的體重。從腰部（短褲拉鍊處）向下實際上是一個壓力控制室，裡面充滿了空氣，輕輕抬起使用者，減輕下半身的一些重力影響。“從那裡，它會計算需要多少空氣來卸下特定數量的人的體重，”AlterG 執行長拉斯·巴福德說。“您實際上根本感覺不到氣壓，因為它均勻且低，在每平方英寸一到兩磅之間。您基本上感覺就像在水中一樣，只是您沒有溼透。”
沃倫在德克薩斯州普萊諾的 Peak Physical Therapy and Sports Medicine（靠近他的家鄉卡羅爾頓）的 AlterG 跑步機上鍛鍊，該跑步機可以透過減輕質量上的引力來減輕高達 80% 的體重。最初，他的康復包括以約 55% 的體重行走，但他現在能夠降低跑步機的壓差，並以 70% 的體重行走或跑步。
改變康復
自 2008 年 1 月獲得美國食品和藥物管理局 (FDA) 的批准以來，AlterG 的技術已向沃倫等康復手術患者以及專業運動員和老年人開放。要使用跑步機，一個人必須能夠將髖部、膝蓋和腳踝彎曲和伸展到一定程度，並且必須獲得醫生的批准才能以至少 25% 的體重行走或跑步。
在獲得 FDA 批准後不久，醫院和大學就開始研究評估 AlterG 跑步機對患有心血管併發症、下肢關節炎、踝關節骨折和與帕金森病相關的行動障礙患者的療效。AlterG 還在考慮為其他患者開發新裝置，包括患有腦癱或其他影響行走能力的兒童。
P200 是 AlterG 的原始型號，售價 75,000 美元，專為康復運動員（馬拉松運動員、足球運動員等）設計，使他們能夠以高達每小時 29 公里的速度跑步，同時減少對腿部的衝擊。該公司於 2009 年 10 月推出了第二款型號 M300，售價 27,000 美元，面向不太嚴重的運動員、手術患者和老年人，讓他們能夠以高達每小時 19 公里的速度移動。巴福德說，該公司已在 21 個國家/地區向專業運動隊、軍隊和醫院出售了約 500 臺反重力跑步機。
源於外太空
AlterG 的目標是創造一個減輕下半身壓力的康復環境，但該技術的靈感實際上是為了實現相反的目的——幫助宇航員在微重力環境中進行類似於重力的阻力鍛鍊，以避免骨骼和肌肉流失。
作為 1980 年代中後期斯坦福大學的研究生工程專業學生，羅伯特·惠倫研究了美國和蘇聯為宇航員和宇宙航員開發的鍛鍊裝置。“宇航員在太空鍛鍊的需求在 1960 年代後期和 70 年代早期就廣為人知，但許多人將活動與負重混淆了，”惠倫說。包括健身腳踏車在內的心血管鍛鍊可以使宇航員的新陳代謝適應，但並沒有提供身體維持骨骼健康和肌肉力量所需的負重力。“跑步機在太空中使用，但負重揹帶不自然且不舒服，與地球上正常的日常活動相比，鍛鍊提供的負重僅佔一小部分——這個問題至今仍然存在，”他補充道。
惠倫的研究為他贏得了 1988 年至 1989 年在加利福尼亞州莫菲特菲爾德NASA 艾姆斯研究中心的國家研究委員會博士後研究員資格（他後來全職加入 NASA），他在那裡幫助宇航員制定有效的鍛鍊方案。惠倫最初為太空機構勾勒出一個萬向節腰部揹帶系統，該系統用恆力將宇航員綁在跑步機上，以模擬地球上的體重。然後，惠倫開始考慮使用氣壓作為一種施加強大力量（相當於體重）的方式，在跑步機鍛鍊期間施加到宇航員身上，這種方式比腰部揹帶系統更好。
惠倫製造了一個原型跑步機，透過將上半身放置在由非常薄的帆布塗層聚氨酯製成的氣密織物氣泡中來加壓上半身。宇航員將從腰部以上進入充氣氣泡內，氣泡透過帶子系在跑步機上，而氣泡內的氣壓會將身體向下壓在跑步機上。“上半身系統在腰部也具有完全的運動自由度，這得益於繫帶提供的橫向自由度，這使得該方法非常適合模擬步態期間的重力負荷，”惠倫說。
應用於地球
一旦惠倫創造了向下壓力裝置，創造一個可以做到相反效果的裝置就不是什麼難事了。“減輕負荷的想法很快就從最初的想法演變而來，”惠倫說。“如果你能向下推人，你也可以向上推他們。”
惠倫的重力差分技術於 1992 年獲得專利，但最終由於 NASA 對負重跑步機模型缺乏興趣而被擱置。惠倫已開始與美國退伍軍人事務部 (VA) 合作，讓康復士兵可以使用解除安裝模型，但“NASA 和 VA 的人體受試者法規之間未解決的分歧”阻止了他繼續這項工作，他說。
這項技術一直處於休眠狀態，直到羅伯特的兒子肖恩·惠倫對存放在家庭車庫中的原型跑步機產生了濃厚的興趣。肖恩本人是斯坦福大學的工程專業學生，他正在為他的管理科學與工程系的技術風險投資形成課程尋找專案創意，並決定採用能夠模擬減重力環境的跑步機的想法並加以實施。
該專案取得了成功，肖恩於 2005 年獲得了他父親的專利許可，以便他可以創辦一家公司，幫助需要支援才能學會（或重新學會）站立、行走和跑步的患者進行康復。這引起了傳奇馬拉松運動員阿爾貝託·薩拉查爾的注意，他在當年給肖恩發電子郵件詢問跑步機的情況。薩拉查爾最近被耐克聘為俄勒岡計劃的一部分，以訓練精英運動員，當然，這些運動員有望穿著該公司的服裝贏得比賽。耐克最終購買了六臺解除安裝跑步機。“從那時起，一切都全速前進，”AlterG 的巴福德說。耐克已將他公司的技術用作許多運動員訓練計劃的一部分，其中包括兩次獲得美國奧運馬拉松運動員資格的達坦·裡岑海因，他在上週末的ING 紐約市馬拉松賽中獲得第八名。
向前發展
據巴福德稱，AlterG 今天的大部分研發工作都涉及改進跑步機的軟體。該公司還在密切關注氯丁橡膠短褲。巴福德說，它們在保持人們在跑步機上的穩定性和形成氣密密封方面效果很好，但他承認（沃倫中士也同意）緊身服裝可能更容易穿脫，特別是對於那些腿部和髖部受傷的人來說。
該公司還在考慮一項功能，該功能將使醫生和物理治療師能夠伸入跑步機的下腔室並操作患者的腿部，而不會損失氣壓。這項功能的原型預計將於明年年初推出，它有一個延伸到患者腿部的氯丁橡膠套筒。不使用時，套筒將用氣密蓋密封。但是，當醫生需要使用套筒時，他會取下蓋子並將手臂伸入套筒。袋子中醫生手臂周圍的氣壓會在套筒周圍形成密封，從而在醫生工作時不會有空氣逸出。AlterG 還在開發一種升降系統，以幫助殘疾程度更嚴重的患者上下跑步機。
羅伯特·惠倫繼續在艾姆斯工作，最近從事的專案是計劃為宇航員在長期任務中攜帶醫療裝置的需求。惠倫認為，即使在二三十年後，長期深空探索也是人類的未來。他補充說，這樣的任務將要求宇航員在其飛船上配備某種醫療診所。
當惠倫想到他兒子在他幾十年前開發的技術的幫助下共同創立的公司時，“我只是驚訝地搖搖頭，”他說。“我不會掐自己——好吧，也許我會。我告訴我的孩子們，無論他們做什麼都要玩得開心，並從這些經歷中學習。”
觀看反重力跑步機開發過程的幻燈片展示