maxon Story

Protesi efficienti alla portata di tutte le tasche

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Quando Easton LaChappelle della Unlimited Tomorrow ha iniziato a costruirela sua prima mano protesica era ancora un adolescente. Sei anni dopo è passato dai primi prototipi a un prodotto perfezionato con l'obiettivo di sviluppare protesi robotizzate che possano essere prodotte con un drastico abbattimento dei costi. Disporre dei motori DC e degli ingranaggi giusti è ovviamente indispensabile in fase di progettazione.

Gli amputati e le persone focomeliche non hanno a disposizione protesi robotizzate a un prezzo ragionevole in grado di garantire un uso affidabile sul lungo termine. Oltre alla stigmatizzazione subita dalle persone focomeliche, i bambini in queste condizioni devono affrontare il fatto che non possono fare ciò che fanno gli altri bambini, non hanno lo stesso aspetto degli altri bambini e possono essere presi in giro dai loro coetanei, a volte con conseguenze devastanti.

Solitamente le protesi per bambini e adulti possono avere un costo compreso tra 30.000 e 100.000 dollari. La crescita del bambino rende questo prezzo assolutamente non sostenibile per molte famiglie. Unlimited Tomorrow prevede di lanciare, nel corso di quest'anno, la prima mano protesica con un costo di circa 10.000 dollari. L'obiettivo dell'azienda è rendere la loro tecnologia accessibile e alla portata di tutte le tarche, e per questo ha introdotto tecnologie emergenti rivoluzionarie. Ad esempio le strutture protesiche robotizzate per braccia e mani vengono prodotte utilizzando un processo di stampa 3D chiamato MultiJet Fusion (MJF) in grado di abbinarsi alla carnagione, oltre a comprendere alterazioni del colore della pelle come lentiggini e voglie. Inoltre le unghie sono magnetiche e possono essere dipinte o decorate in svariati modi. Questo è particolarmente importante per i bambini per i quali essere diversi e non potere vivere come i loro amici e fratelli è un problema. Vengono effettuate una scansione dell'arto opposto e altre misurazioni per creare un attacco e una protesi esclusiva per il paziente che si adatti alla perfezione senza numerose prove ed errori.

“Dovevamo trovare un motore elettrico e un riduttore che non fossero solo precisi e ripetibili ma molto più affidabili di quelli che utilizzavamo all'epoca”

L'aspetto estetico è solo uno dei tanti da considerare, ovviamente. Funzionalità e facilità d'uso sono cruciali affinché una protesi robotizzata vinca le sfide della vita quotidiana. LaChappelle ha iniziato con tecnologie su larga scala per risolvere i nodi dei suoi progetti e dimostrare le sue teorie anni prima di arrivare alla produzione di oggi.

Provate anche solo a immaginarvi di non potere più usare improvvisamente una mano e capirete cosa deve affrontare ogni giorno una persona amputata o focomelica. Una volta che la protesi è parte integrante della vita di una persona, un eventuale guasto può essere un problema non da poco, per questo era indispensabile garatnire l'affidabilità sul lungo termine. Nei primi modelli costruiti l'azienda si è trovata proprio di fronte a questa sfida. I motori e i riduttori scelti funzionavano abbastanza bene ma, a causa della sollecitazione derivante dall'uso quotidiano (soprattutto in considerazione della dinamicità dei bambini), i componenti si rompevano spesso dopo pochi mesi.

Come dice LaChappelle:“Dovevamo trovare un motore elettrico e un riduttore che non fossero solo precisi e ripetibili ma molto più affidabili di quelli che utilizzavamo all'epoca.” Dopo avere analizzato le varie possibilità, hanno deciso di integrare due motori DC progettati e prodotti da maxon (Taunton, MA). “Non solo abbiamo trovato un motore di qualità superiore ma abbiamo constatato un incremento considerevole di velocità e coppia a fronte delle stesse dimensioni.”

La protesi TrueLimb è dotata di due motori DCX 12S e riduttori GPX 12HP.

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Essendo piccoli, i motori DC di maxon si installano facilmente all'interno della mano robotizzata di un bambino: il test dell'impronta è stato rilevante. “Ci ha inoltre permesso di utilizzare gli stessi motori delle protesi per adulti in quelle per bambini, riducendo il numero di componenti necessari,” spiega LaChappelle.

Questi motori sono alloggiati nel palmo della mano robotizzata insieme a tutti gli altri componenti elettronici. I motori, con una maggiore densità di potenza nonché maggiori velocità e coppia, usano speciali sensori aptici per fornire un feedback per e controllare in maniera precisa la presa della mano robotizzata.

I prodotti maxon utilizzati per le mani robotizzate sono la serie di motori DCX 12S e la serie di riduttori GPX 12HP. I motori DC con spazzole funzionano a batteria per molti giorni e le batterie si ricaricano con un caricatore wireless. I motori possono funzionare a velocità superiori a 9000 rpm con tensioni da 3 V a 12 V che forniscono una potenza da 1,6 W. Le uscite di coppia continua massime sono pari a circa 1,9 mNm. I motori sono progettati utilizzando metalli preziosi e cuscinetti a sfera per un funzionamento fluido. Il GPX 12HP è un riduttore planetario che assicura un funzionamento silenzioso con un'ampia gamma di rapporti di riduzione a seconda del tipo di applicazione.

Un controllo preciso del sistema di movimento viene realizzato con esclusivi sensori mioelettrici sviluppati dall'azienda. I dati muscolari vengono elaborati dagli algoritmi AI che decodificano le intenzioni del portatore trasformando i dati in movimenti della mano. Il feedback aptico integrato nel dispositivo consente la percezione del senso del tatto creando un circuito di feedback simile a quello umano.

Charis

Alla sedicenne Charis piace lavorare a maglia, suonare il piano, fare la baby sitter e uscire con la famiglia. Quando era molto più piccola ha abbandonato l'ingombrante protesi mioelettrica e non ha più voluto indossare protesi... fino ad adesso. La mancanza di un braccio ha però spinto il suo corpo a sviluppare delle abitudini poco sane, sbilanciandosi per compensare la lunghezza del braccio con conseguenti dolori alla spalla. Con il suo TrueLimb, è pronta a provare i vantaggi di un corpo più allineato e fare le cose che gli altri prendono per scontate come ad esempio farsi la coda.

Natasha

Natasha è una bambina di nove anni che sorride sempre e a cui piace essere attiva e giocare. Nata con un braccio più corto sotto il gomito destro, ha rinunciato alle protesi tradizionali per via del loro peso e la scomodità di dovere indossare un'imbracatura. Ma quando gli obiettivi di imparare a suonare il violino e cimentarsi nelle sfide di Ninja Warrior hanno preso forma, è ricorsa alle funzionalità avanzate di TrueLimb e i suoi sogni sono potuti diventare relà.

Un domani senza limiti:

Un gran parte del lavoro svolto da Unlimited Tomorrow consiste nell'aiutare i bambini. L'azienda non si concentra solo sull'estetica: vengono infatti raccolti i suggerimenti dei portatori per perfezionare le protesi rendendole ancora migliori(ad esempio posizionando i motori nel palmo invece che nel braccio per fornire un migliore movimento del polso) così che vengano accettate più facilmente dal portatore. Poiché ogni dispositivo viene realizzato a partire da una scansione digitale ad alta risoluzione si adatta meglio delle tradizionali protesi standard. La caratteristica che rende uniche e speciali queste protesi robotizzate non è il colore, il funzionamento o la lunga durata ma i sorrisi dei bambini e dei ragazzi che li utilizzano.