Con la protesi hightech Michelangelo, ai pazienti che, ad esempio, hanno perso una mano in un incidente, viene restituita gran parte della qualità della vita. I motori CC senza spazzole ricoprono un ruolo importante.
La mano umana è un capolavoro della natura: Con essa assembliamo piccolissimi orologi, lanciamo palle in aria o comunichiamo, pertanto la vita può complicarsi molto per le persone che hanno perso una mano in un incidente. Proprio questo è successo a Patrick Mayrhofer: le sue mani sono rimaste ferite in un incidente sul lavoro in modo così grave, che poco dopo è stata necessaria l’amputazione del suo braccio sinistro. Ma malgrado questo evento avverso, il giovane non si è perso d’animo e oggi afferma: „Sono un tipo risoluto e se mi metto in testa qualcosa la porto a termine.“ Non vuole trattamenti di favore, né ne ha bisogno: grazie alla sua nuova protesi della mano riesce ad affrontare praticamente tutte le situazioni della quotidianità senza problemi.
La sua protesi, di nome Michelangelo, è stata progettata dall’azienda tedesca Ottobock Healthcare Products GmbH di Duderstadt, e offre sette tipi di presa, che l’utente può realizzare contraendo i suoi muscoli della parte superiore del braccio. In questo modo può tenere in equilibrio un piatto sul palmo della mano, togliere un uovo dalla confezione, tenere in mano un menu e addirittura sbucciare banane. Oppure, come dice Martin Wehrle, un altro utilizzatore di Michelangelo: „Nel caso di numerosi movimenti, riesco a prendere l’oggetto in modo semplice, senza doverci pensare molto.“
Per avvicinarsi il più possibile alla mano umana, gli ingegneri di Ottobock hanno dovuto riflettere e studiare per anni e miniaturizzare l’elettronica e la meccanica della protesi. Il risultato pesa solo 420 g ed è comodo da indossare: la protesi non è naturale solo allo sguardo, ma è anche al tatto, ad esempio quando si stringe la mano. Questo dipende anche dal fatto che l’articolazione artificiale della mano può innestarsi in diverse posizioni, per il resto si muove in modo delicato.
Per gli azionamenti della meccanica della presa sono stati utilizzati due motori senza spazzole del tipo EC 10 di Maxon Motor AG, azienda con sede nella cittadina svizzera di Sachseln, nonché una versione adattata di EC 45. Essi muovono prima il pollice e poi l’azionamento principale con indice e medio. L’anulare e il mignolo si muovono passivamente. Il motore EC utilizzato sul pollice, con il suo avvolgimento senza ferro, è inoltre dotato di vite senza fine, adattata da Maxon Motor alle esigenze di Ottobock.
Fin dalle fasi iniziali di progettazione di Michelangelo, gli esperti svizzeri della progettazione di protesi hanno partecipato con soluzioni speciali: i sistemi di azionamento devono mostrare soprattutto un’elevata densità di prestazione e un funzionamento silenzioso, e resistere a carichi assiali elevati dell’albero. Tutte queste esigenze sono soddisfatte dai motori CC senza spazzole, che si caratterizzano inoltre per una lunga vita utile.
Importante per la protesi Michelangelo è anche l’interfaccia di collegamento al corpo umano. Per la sua soluzione tipica per le protesi mioelettriche o motorizzate, Ottobock utilizza elettrodi impiantati che misurano gli impulsi elettrici dei muscoli della parte alta del braccio e li trasmettono a un processore. In questo modo la tensione elettrica, che nasce a ogni contrazione dei muscoli sulla pelle dell’utilizzatore, controlla la protesi. Il sistema Axon-Bus per il trasferimento dati è molto rapido e sicuro e garantisce una manovrabilità semplice e intuitiva della protesi da parte dell’utente. Più si tendono i muscoli, più forte e rapida è la presa della mano. Nel contempo, un sensore misura nei pollici la forza alla pressione, pertanto la mano può adattare la sua posizione, se un oggetto rischia di cadere.
La mano Michelangelo consente a molti utilizzatori di tornare a lavorare, talvolta addirittura di riprendere il lavoro che svolgevano prima. Proprio le persone che sono nel pieno della loro vita, hanno una famiglia e vogliono lavorare, trarranno grandi vantaggi dalle numerose possibilità di utilizzo della protesi. Hans Dietl, amministratore delegato di Ottobock, afferma: „Desideriamo offrire alle persone il massimo della mobilità e dell’indipendenza, lavoriamo ogni giorno per questo e continueremo a farlo in futuro.“
Malgrado tutti i progressi, tuttavia, sarà necessario ancora un po‘ di tempo perché protesi e impianti risultino completamente uguali ai loro modelli naturali, per funzionamento e aspetto: la chiave per un collegamento ancora più profondo di corpo e tecnica risiede nelle interfacce neuronali, elettrodi posizionati preferibilmente nel cervello che consentiranno in futuro movimenti ancora più complessi per le protesi.
Anche nel settore del tatto si nasconde del potenziale, e oggi numerosi progetti di ricerca si pongono l’obiettivo di regalare alle mani artificiali il senso del tatto. Nel progetto di ricerca UE Smart Hand, un team di ricercatori dall’Italia e dalla Svezia si occupa di una mano artificiale dotata di 40 sensori e piccoli motori, che può avvicinarsi al senso del tatto della pelle umana. Lo svedese Robin af Ekenstam, che ha perso la sua mano destra in seguito a una malattia, è stato il primo paziente a testare il prototipo e riferisce: „Quando afferro qualcosa, riesco a sentirlo sulla punta delle dita, il che è strano, perché non le ho più“.
Stefan Roschi Maxon Motor AG, Sachseln/Svizzera
Ulteriori informazioni Sul fabbricante di protesi Ottobock: www.ottobock.de Sul fabbricante di motori: www.maxonmotor.com Sul progetto Smart Hand: www.elmat.lth.se/~smarthand/
Parole chiave
- Protesi motorizzata
- Motori come soluzione speciale
- Elevata densità di potenza e vita utile prolungata
- Prospettiva: protesi con senso del tatto
I motori
Gli azionamenti EC con avvolgimento senza ferro offrono una vasta gamma di regimi. Hanno diametri da 6 a 60 mm e offrono prestazioni fino a 500 W. I motori di tipo EC-10, come quelli utilizzati nelle protesi Michelangelo per i movimenti del dito indice e del medio, possono vantare, con un diametro di soli 10 mm, una potenza di 8 W. Tra le caratteristiche più importanti di tutti i motori di questo tipo occorre citare un funzionamento silenzioso e senza coppia di riluttanza nonché l’elevata accelerazione e la lunga vita utile. Nei sistemi modulari sono disponibili ingranaggi, encoder, freni ed elettronica adatti.
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