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3 月，美国陆军中士达蒙·沃伦第三次部署到伊拉克时，他乘坐的车辆被一枚路边炸弹击中，导致他肋骨骨折、肩袖撕裂、左股骨粉碎，需要从膝盖到臀部植入一根钢钉。尽管伤势严重，但在 NASA 启发的康复设备的帮助下，沃伦在 7 月份就重新站了起来，该设备使他能够在专门的跑步机上锻炼时摆脱重力。
对于这位 105 公斤的士兵来说，最初在 AlterG, Inc. 公司的反重力跑步机上行走，后来慢跑，有点笨拙。“我不习惯在走路时有其他东西支撑我的体重，”36 岁的沃伦说，他正在休假，但仍在军队服役。“那是一股将你向上推的气流。”
反重力跑步机看起来像一个包裹在大型透明塑料气泡中的普通跑步机，它使用压差来减少跑步者或步行者下肢质量上的重力。患者、运动员和其他人必须首先穿上紧身氯丁橡胶短裤，短裤拉链拉到跑步机外壳顶部的开口处，形成气密密封。然后，跑步机借助底座中的称重传感器测量用户的体重。从腰部（短裤拉链处）向下实际上是一个压力控制室，里面充满了空气，轻轻抬起用户，减轻下半身的一些重力影响。“从那里，它会计算需要多少空气来卸下特定数量的人的体重，”AlterG 首席执行官拉斯·巴福德说。“您实际上根本感觉不到气压，因为它均匀且低，在每平方英寸一到两磅之间。您基本上感觉就像在水中一样，只是您没有湿透。”
沃伦在德克萨斯州普莱诺的 Peak Physical Therapy and Sports Medicine（靠近他的家乡卡罗尔顿）的 AlterG 跑步机上锻炼，该跑步机可以通过减轻质量上的引力来减轻高达 80% 的体重。最初，他的康复包括以约 55% 的体重行走，但他现在能够降低跑步机的压差，并以 70% 的体重行走或跑步。
改变康复
自 2008 年 1 月获得美国食品和药物管理局 (FDA) 的批准以来，AlterG 的技术已向沃伦等康复手术患者以及专业运动员和老年人开放。要使用跑步机，一个人必须能够将髋部、膝盖和脚踝弯曲和伸展到一定程度，并且必须获得医生的批准才能以至少 25% 的体重行走或跑步。
在获得 FDA 批准后不久，医院和大学就开始研究评估 AlterG 跑步机对患有心血管并发症、下肢关节炎、踝关节骨折和与帕金森病相关的行动障碍患者的疗效。AlterG 还在考虑为其他患者开发新设备，包括患有脑瘫或其他影响行走能力的儿童。
P200 是 AlterG 的原始型号，售价 75,000 美元，专为康复运动员（马拉松运动员、足球运动员等）设计，使他们能够以高达每小时 29 公里的速度跑步，同时减少对腿部的冲击。该公司于 2009 年 10 月推出了第二款型号 M300，售价 27,000 美元，面向不太严重的运动员、手术患者和老年人，让他们能够以高达每小时 19 公里的速度移动。巴福德说，该公司已在 21 个国家/地区向专业运动队、军队和医院出售了约 500 台反重力跑步机。
源于外太空
AlterG 的目标是创造一个减轻下半身压力的康复环境，但该技术的灵感实际上是为了实现相反的目的——帮助宇航员在微重力环境中进行类似于重力的阻力锻炼，以避免骨骼和肌肉流失。
作为 1980 年代中后期斯坦福大学的研究生工程专业学生，罗伯特·惠伦研究了美国和苏联为宇航员和宇宙航员开发的锻炼设备。“宇航员在太空锻炼的需求在 1960 年代后期和 70 年代早期就广为人知，但许多人将活动与负重混淆了，”惠伦说。包括健身自行车在内的心血管锻炼可以使宇航员的新陈代谢适应，但并没有提供身体维持骨骼健康和肌肉力量所需的负重力。“跑步机在太空中使用，但负重背带不自然且不舒服，与地球上正常的日常活动相比，锻炼提供的负重仅占一小部分——这个问题至今仍然存在，”他补充道。
惠伦的研究为他赢得了 1988 年至 1989 年在加利福尼亚州莫菲特菲尔德NASA 艾姆斯研究中心的国家研究委员会博士后研究员资格（他后来全职加入 NASA），他在那里帮助宇航员制定有效的锻炼方案。惠伦最初为太空机构勾勒出一个万向节腰部背带系统，该系统用恒力将宇航员绑在跑步机上，以模拟地球上的体重。然后，惠伦开始考虑使用气压作为一种施加强大力量（相当于体重）的方式，在跑步机锻炼期间施加到宇航员身上，这种方式比腰部背带系统更好。
惠伦制造了一个原型跑步机，通过将上半身放置在由非常薄的帆布涂层聚氨酯制成的气密织物气泡中来加压上半身。宇航员将从腰部以上进入充气气泡内，气泡通过带子系在跑步机上，而气泡内的气压会将身体向下压在跑步机上。“上半身系统在腰部也具有完全的运动自由度，这得益于系带提供的横向自由度，这使得该方法非常适合模拟步态期间的重力负荷，”惠伦说。
应用于地球
一旦惠伦创造了向下压力装置，创造一个可以做到相反效果的装置就不是什么难事了。“减轻负荷的想法很快就从最初的想法演变而来，”惠伦说。“如果你能向下推人，你也可以向上推他们。”
惠伦的重力差分技术于 1992 年获得专利，但最终由于 NASA 对负重跑步机模型缺乏兴趣而被搁置。惠伦已开始与美国退伍军人事务部 (VA) 合作，让康复士兵可以使用卸载模型，但“NASA 和 VA 的人体受试者法规之间未解决的分歧”阻止了他继续这项工作，他说。
这项技术一直处于休眠状态，直到罗伯特的儿子肖恩·惠伦对存放在家庭车库中的原型跑步机产生了浓厚的兴趣。肖恩本人是斯坦福大学的工程专业学生，他正在为他的管理科学与工程系的技术风险投资形成课程寻找项目创意，并决定采用能够模拟减重力环境的跑步机的想法并加以实施。
该项目取得了成功，肖恩于 2005 年获得了他父亲的专利许可，以便他可以创办一家公司，帮助需要支持才能学会（或重新学会）站立、行走和跑步的患者进行康复。这引起了传奇马拉松运动员阿尔贝托·萨拉查尔的注意，他在当年给肖恩发电子邮件询问跑步机的情况。萨拉查尔最近被耐克聘为俄勒冈计划的一部分，以训练精英运动员，当然，这些运动员有望穿着该公司的服装赢得比赛。耐克最终购买了六台卸载跑步机。“从那时起，一切都全速前进，”AlterG 的巴福德说。耐克已将他公司的技术用作许多运动员训练计划的一部分，其中包括两次获得美国奥运马拉松运动员资格的达坦·里岑海因，他在上周末的ING 纽约市马拉松赛中获得第八名。
向前发展
据巴福德称，AlterG 今天的大部分研发工作都涉及改进跑步机的软件。该公司还在密切关注氯丁橡胶短裤。巴福德说，它们在保持人们在跑步机上的稳定性和形成气密密封方面效果很好，但他承认（沃伦中士也同意）紧身服装可能更容易穿脱，特别是对于那些腿部和髋部受伤的人来说。
该公司还在考虑一项功能，该功能将使医生和物理治疗师能够伸入跑步机的下腔室并操作患者的腿部，而不会损失气压。这项功能的原型预计将于明年年初推出，它有一个延伸到患者腿部的氯丁橡胶套筒。不使用时，套筒将用气密盖密封。但是，当医生需要使用套筒时，他会取下盖子并将手臂伸入套筒。袋子中医生手臂周围的气压会在套筒周围形成密封，从而在医生工作时不会有空气逸出。AlterG 还在开发一种升降系统，以帮助残疾程度更严重的患者上下跑步机。
罗伯特·惠伦继续在艾姆斯工作，最近从事的项目是计划为宇航员在长期任务中携带医疗设备的需求。惠伦认为，即使在二三十年后，长期深空探索也是人类的未来。他补充说，这样的任务将要求宇航员在其飞船上配备某种医疗诊所。
当惠伦想到他儿子在他几十年前开发的技术的帮助下共同创立的公司时，“我只是惊讶地摇摇头，”他说。“我不会掐自己——好吧，也许我会。我告诉我的孩子们，无论他们做什么都要玩得开心，并从这些经历中学习。”
观看反重力跑步机开发过程的幻灯片展示