«Una prótesis nunca será perfecta»

Una pequeña empresa emergente se ha propuesto revolucionar el mercado de las manos protésicas: con un espíritu innovador, motores DC compactos y una función táctil.

Abrir una puerta es solo el primero de muchos desafíos. Una mano humana se cierra sobre la manilla, la aprieta y se mueve de forma flexible. Una mano protésica electromecánica, por el contrario, es rígida. Cuando la puerta se mueve, se generan grandes fuerzas que actúan sobre cada dedo. «Este es el motivo por el que una buena prótesis debe fabricarse con materiales y componentes de alta calidad», explica Stefan Schulz con convicción. Stefan es el fundador y COE de Vincent Systems, una empresa emergente con tres empleados en la ciudad alemana de Karlsruhe. Stefan Schulz es experto en manos protésicas. Fabricó su primera prótesis electromecánica en 1999 mientras aún trabajaba en el Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT). Diez años después, se pasó al sector privado.

Actualmente está disponible la tercera generación de manos protésicas de Vincent Systems. «Es más ligera y compacta que otros modelos y básicamente pesa lo mismo que una mano humana», explica Schulz. La versión más pequeña es incluso adecuada para niños. Su usuario más joven solo tiene ocho años. Lo que hace que estas manos sean especiales es que son biónicas. Esto significa que cada dedo es accionado activamente por un motor DC y el pulgar es accionado por dos. Los motores están instalados directamente en los dedos y el pulgar, lo que hace posible sustituir los dedos individualmente. Hay algo más que hace que la mano de Vincent Systems sea tan especial: es la primera mano disponible en el mercado que proporciona a su usuario una respuesta a la fuerza de sujeción. Esto se obtiene mediante pulsos cortos de vibración. Si la mano vibrara de forma uniforme, la persona se acostumbraría rápidamente a la sensación y dejaría de prestarle atención.

Stefan Schulz, CEO de Vincent Systems, explica cómo funciona su nueva mano protésica.

Stefan Schulz sabe que el camino que él y sus compañeros de trabajo se han marcado, no tiene fin. Como ingeniero, quiere desarrollar una mano protésica mecatrónica que imite la mano humana a la perfección. «No importa cuántas innovaciones desarrollemos, siempre habrá algo que mejorar en comparación con el original humano. El producto nunca estará acabado; el objetivo es inalcanzable». Sin embargo, esto no es motivo de desánimo. Por el contrario, le sirve de motivación en su trabajo diario y puede que sea uno de los secretos detrás del éxito de Vincent Systems. Durante el breve periodo de existencia de la empresa, los ingenieros realizaron una revisión completa de la mano protésica varias veces. Para ello tuvieron en cuenta las experiencias de los usuarios de las prótesis y probaron nuevos planteamientos tecnológicos. Cuando Stefan Schulz habla de ello, da la impresión de que no fue un gran problema. Como ingeniero, es evidente que se siente cómodo en su campo de especialización.

Con manos protésicas biónicas, cada dedo puede moverse individualmente y se prueba en Vincent Systems.

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El diseño básico de la mayoría de los brazos protésicos no ha cambiado desde los años 60, cuando se lanzaron al mercado los primeros modelos equipados con motores y controladores mioeléctricos. Dos electrodos conectados a los músculos disponibles de los usuarios les permiten abrir y cerrar la pinza. En la mayoría de los casos solo están accionados el índice y el pulgar. Este diseño no ha cambiado durante mucho tiempo, en parte debido al hecho de que la mayoría de los usuarios estaban satisfechos con estas funciones sencillas. En palabras de Stefan Schulz: «Después de varias décadas de letargo, el mundo de las prótesis ha pasado a ser el paraíso de los ingenieros». Reconoce que las prótesis sencillas son resistentes y prácticas, pero también está convencido de que «¡el futuro pertenece a las prótesis biónicas! Tenemos los medios tecnológicos, así que deberíamos usarlos para ayudar a que los clientes disfruten de una mayor libertad».

Los motores de maxon proporcionan un poco más de potencia

Las prótesis plantean un importante desafío de ingeniería debido a que sus objetivos son contradictorios: par elevado, velocidad elevada, tamaño compacto y la mejor eficiencia energética posible. Esto hace que la selección de motores integrados sea muy importante. Las manos protésicas de Vincent System incorporan hasta seis motores DC de maxon con escobillas: los DCX 10 drives, que también se utilizan en el primer helicóptero de Marte, en combinación con reductores planetarios GP 10 A modificados. «Estas unidades son compactas y son los motores con la máxima densidad de energía disponibles actualmente para nuestra aplicación», explica Stefan Schulz. Además, los motores deben ser duraderos y funcionar sin problemas durante unos cinco años, mientras se ven expuestos a las más diversas y fuertes tensiones cada día. «Estamos muy satisfechos y planeamos modificar aún más los motores, en colaboración con maxon, para nuestras futuras prótesis».

En cada mano protésica hay seis motores DCX 10 y seis reductores GP 10 A.

La capacidad de mover cada dedo por separado ofrece muchas posibilidades al usuario. Hay disponibles 12 patrones de agarre que pueden activarse con relativa facilidad mediante contracciones musculares, por ejemplo, manteniendo una señal muscular o con un impulso doble. Para Stefan Schulz era importante que sus pacientes no necesitaran la ayuda de su mano sana. «Una mano protésica debe ayudar a su usuario y no requerir la atención de la mano buena». La mayoría de los clientes no necesitan más de media ahora para aprender a controlar bien la mano. Dependiendo de la persona, se requieren varias semanas más o hasta unos pocos meses para controlar la prótesis de forma completamente intuitiva. Después de esto, el usuario será capaz de montar en bicicleta, atarse los cordones de los zapatos, sujetar huevos crudos y abrir puertas, por supuesto.    

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maxon Group/Karin Mertens