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Próteses acessíveis empoderam os amputados

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Foi ainda na adolescência que Easton LaChappelle da Unlimited Tomorrow começou a trabalhar na construção da sua primeira mão protética. Seis anos mais tarde, passou dos primeiros protótipos a produto refinado e tem como objetivo desenvolver próteses robóticas que possam ser fabricadas de um modo que reduza drasticamente os seus custos. Ter as engrenagens e os motores DC adequados é, evidentemente, a chave do seu design.

Os amputados e as pessoas nascidas sem um membro carecem de opções protéticas robóticas que tenham um preço razoável e ofereçam uma utilização fiável a longo prazo. Para além da estigmatização por que passam as pessoas sem um membro devido às suas diferenças, as crianças que se encontram nestas situações são confrontadas com o facto de não serem capazes de fazer o que as outras crianças fazem, de não se parecerem com outras crianças e podem até ser ridicularizadas pelos seus pares — com resultados por vezes devastadores.

Os dispositivos protéticos típicos para crianças e adultos podem ter um custo entre 30 000 e 100 000 dólares. Uma vez que as crianças também estão a crescer, este preço está totalmente fora de alcance para muitas famílias. Em comparação, a Unlimited Tomorrow planeia lançar a sua mão protética avançada no final deste ano por cerca de 10 000 dólares. O objetivo da empresa é tornar a sua tecnologia acessível e introduziram tecnologias emergentes revolucionárias para o fazer. Por exemplo, as suas estruturas protéticas robóticas de mão e braço são fabricadas recorrendo a um processo de impressão 3D chamado MultiJet Fusion (MJF), que é capaz de combinar o tom de pele, bem como incluir quaisquer variações pessoais de cor que possam existir, tais como sardas ou marcas de nascença. As unhas são magnéticas e também podem ser pintadas ou decoradas de várias maneiras. Isto é especialmente importante para as crianças que se preocupam em parecer e poder viver como os seus amigos e irmãos. Um scan do membro oposto, juntamente com outras medidas, são efetuados para gerar a cavidade e o dispositivo únicos para a pessoa — proporcionando assim um encaixe perfeito para o seu utilizador, sem o extenso processo de tentativa e erro.

“Precisávamos de encontrar um motor elétrico e um redutor que não só fosse preciso e repetível, mas muito mais fiável do que o que estávamos a usar na altura”

A aparência é apenas uma parte da história, naturalmente. A funcionalidade e a utilidade são fundamentais para uma prótese robótica enfrentar os desafios da vida quotidiana. LaChappelle começou com tecnologias de grande escala para resolver os defeitos nos seus designs e para provar as suas teorias anos antes de chegar ao que está atualmente a produzir.

Se conseguir imaginar não ter, de repente, a capacidade de usar uma das suas mãos, também pode imaginar o que um amputado ou alguém nascido sem um membro deve passar dia após dia. E quando a prótese é integrada na vida de uma pessoa, uma avaria pode tornar-se uma enorme irritação. Isto significava que a longa durabilidade e a fiabilidade eram essenciais. Foi com estas questões que a empresa se debateu enquanto concebia os designs anteriores. Os motores e caixas de redutores escolhidos funcionavam suficientemente bem, mas devido à carga diária de utilização — especialmente tendo em conta as ações dinâmicas das crianças — os componentes avariavam-se frequentemente após alguns meses de funcionamento.

Segundo LaChappelle: “Precisávamos de encontrar um motor elétrico e um redutor que não só fosse preciso e repetível, mas muito mais fiável do que o que estávamos a usar na altura”. Após investigar as possibilidades, decidiram incorporar dois motores DC concebidos e fabricados pela maxon (Taunton, MA). “Não só conseguimos um motor de maior qualidade, como também obtivemos aumentos consideráveis na velocidade e no binário no mesmo tamanho de pacote”.

O TrueLimb protético está equipado com dois motores DCX 12S e redutores GPX 12HP.

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Uma vez que os motores DC maxon são pequenos, podem ser facilmente integrados numa mão robótica infantil, o que era o teste dimensional que importava. “Isto também nos permitiu utilizar na prótese infantil os mesmos motores que utilizamos na prótese de adulto, reduzindo o número de componentes que precisamos de ter disponíveis”, afirmou LaChappelle.

Estes motores estão alojados na palma da mão robótica juntamente com todos os sistemas eletrónicos. Devido à sua maior densidade de potência, bem como a velocidades e binários mais elevados, os motores utilizam sensores táteis especiais para o feedback, para que a preensão da mão robótica possa ser controlada com precisão.

Os produtos maxon utilizados para as mãos robóticas são da série de motores DCX 12S e da série de redutores GPX 12HP. Os motores DC com escovas funcionam a partir da energia da bateria durante vários dias — as baterias recarregam utilizando um dispositivo de carga sem fios. Os motores funcionam a velocidades superiores a 9000 rpm a tensões de 3 V a 12 V, para proporcionar uma saída de 1,6 W. As saídas máximas de binário contínuo são de cerca de 1,9 mNm. Os motores são fabricados com metais preciosos e rolamentos de esfera para um funcionamento suave. O GPX 12HP é um redutor planetário que oferece uma operação silenciosa numa ampla variedade de relações de redução, dependendo da natureza da aplicação.

O controlo preciso do sistema de movimento é realizado através de sensores musculares únicos desenvolvidos pela empresa. Os dados musculares são processados através de algoritmos de IA para descodificar a intenção do utilizador e, de seguida, traduzir estes dados em movimentos da mão. O feedback tátil está incorporado no dispositivo para permitir a perceção de um sentido de toque, criando um circuito de feedback semelhante ao do ser humano.

Charis

Charis tem 16 anos e adora tricotar, tocar piano, cuidar de crianças e passar tempo com a sua família. Não tem uma prótese desde muito nova, quando desistiu do seu pesado braço mioelétrico. Mas a falta de um membro fez com que o seu corpo desenvolvesse alguns hábitos pouco saudáveis para compensar o comprimento do seu braço, o que lhe causa dor no ombro. Com o seu TrueLimb, ela está pronta para experimentar as vantagens de um corpo mais alinhado e fazer as coisas que os outros tomam por garantidas, como apanhar o seu cabelo num rabo de cavalo.

Natasha

Natasha é uma menina de nove anos sempre sorridente, que adora estar ativa e jogar jogos. Nasceu com uma diferença de membros abaixo do cotovelo direito e tinha desistido das próteses tradicionais devido ao seu peso e ao desconforto que lhe causava o uso de um arnês. Mas à medida que os seus novos objetivos de tocar violino e aprender ginástica ao estilo do Ninja Warrior tomavam forma, ela procurava as capacidades avançadas do TrueLimb para que os seus sonhos se pudessem tornar realidade.

Unlimited Tomorrow:

Ajudar as crianças constitui uma grande parte do que a Unlimited Tomorrow tem andado a fazer. Não só se concentram na estética, como aceitam sugestões dos utilizadores para aperfeiçoar as próteses de forma a funcionarem ainda melhor — colocando motores na palma da mão em vez de no braço para proporcionar um melhor movimento do pulso — mas também para serem mais facilmente aceites pelo utilizador. Uma vez que cada dispositivo é fabricado a partir de um scan de alta resolução, estes adaptam-se melhor do que as próteses convencionais tipicamente utilizadas. A melhor coisa sobre estas próteses robóticas não é a sua cor, o seu funcionamento ou a sua longa duração, mas sim os sorrisos nas crianças e jovens que as utilizam.