“Uma prótese nunca será perfeita”

Uma pequena start-up está decidida a transformar o mercado das próteses de mãos — com um espírito inovador, motores DC compactos e uma função tátil.

Abrir uma porta é apenas o primeiro de muitos desafios. Uma mão humana envolve o puxador, pressiona-o e move-se de forma flexível. Em comparação, uma prótese eletromecânica da mão é rígida. Quando a porta se move, isto resulta em grandes forças que atuam sobre os dedos individuais. “É por isso que uma boa prótese tem de ser fabricada em materiais e componentes de alta qualidade”, afirma Stefan Schulz, com convicção. Schulz é o fundador e CEO da Vincent Systems, uma start-up com dez funcionários na cidade alemã de Karlsruhe. No que diz respeito a próteses de mãos, Stefan Schulz é um especialista. Construiu a sua primeira prótese eletromecânica em 1999 enquanto ainda trabalhava no Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT). Dez anos depois, mudou-se para o setor privado.

Atualmente está disponível a terceira geração de mãos protéticas da Vincent Systems. “São mais leves e mais compactas do que outros modelos, e pesam basicamente o mesmo que uma mão humana”, explica Schulz. A versão mais pequena é inclusivamente adequada para crianças — o seu utilizador mais novo tem cerca de oito anos de idade. A característica especial destas mãos é o facto de serem biónicas. Isto significa que cada dedo individual é ativamente acionado por um motor DC e o polegar é acionado por dois. Os motores são diretamente instalados nos dedos e no polegar, o que permite substituir os dedos de forma individual. Existe um outro motivo que torna a mão da Vincent Systems tão especial: é a primeira mão protética comercialmente disponível que fornece feedback sobre a força de preensão ao seu utilizador. Isto é conseguido através de curtos impulsos de vibração. Se a mão vibrasse uniformemente, a pessoa habituar-se-ia rapidamente à sensação e deixaria de prestar atenção à mesma.

Stefan Schulz, CEO da Vincent Systems, explica o funcionamento da sua nova prótese de mão.

Stefan Schulz sabe que a tarefa que ele e os seus colegas definiram nunca estará terminada. Como engenheiro, Schulz pretende desenvolver uma prótese de mão mecatrónica que imite a mão humana com a maior precisão possível. “Independentemente do número de inovações que apresentemos, nunca serão tão autênticas quanto a mão humana. O produto nunca será perfeito e pode ser sempre melhorado.” No entanto, isso não o desencoraja. Pelo contrário, isso motiva-o no seu trabalho diário e pode mesmo ser um dos segredos por detrás do sucesso da Vincent Systems. Durante a curta existência da empresa, os engenheiros reformularam completamente a mão protética várias vezes, tendo em conta o feedback dos utilizadores da prótese e recorrendo a novas abordagens tecnológicas. Ao ouvir Stefan Schulz, parece que isto não foi problema. Como engenheiro, sente-se naturalmente confortável na sua área de especialização.

Com próteses de mão biónicas, cada dedo pode ser movido individualmente e é testado pela Vincent Systems.

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O design básico da maioria das próteses de braço não mudou desde os anos 1960, quando foram lançados no mercado os primeiros modelos equipados com motores e sistemas de controlo mioelétricos. Dois elétrodos ligados aos restantes músculos do utilizador permitem-lhes abrir e fechar a pinça. Na maioria dos casos, apenas o polegar e o indicador são acionados. Este design não mudou significativamente durante muito tempo — em parte devido ao facto de muitos utilizadores estarem satisfeitos com estas funções simples. Nas palavras de Stefan Schulz: “O mundo das próteses tem estado adormecido e hoje é o paraíso de um engenheiro”. Embora aprecie a robustez e a praticidade das próteses simples, também está convencido de que “o futuro pertence às próteses biónicas! Dispomos dos meios tecnológicos, pelo que devemos usá-los para ajudar os clientes a desfrutarem de um maior nível de liberdade.”

Os acionamentos maxon oferecem mais potência

As próteses representam um desafio de engenharia significativo devido aos seus objetivos de conceção conflituosos: binário elevado, alta velocidade, tamanho compacto e maior eficiência energética possível. A escolha dos motores integrados é, por isso, muito importante. As mãos protéticas da Vincent Systems incorporam até seis motores DC com escovas da maxon: acionamentos DCX 10 — que estão também a ser utilizados no primeiro helicóptero marciano — em combinação com redutores planetários GP 10 A modificados. “As unidades são compactas e são os motores com a maior densidade energética atualmente disponível para a nossa aplicação”, afirma Stefan Schulz. Além disso, os acionamentos têm de ser duráveis e funcionar sem falhas durante cerca de cinco anos, ao mesmo tempo que são expostas a uma tensão forte e muito diversificada todos os dias. “Estamos muito satisfeitos e planeamos continuar a modificar os motores elétricos para as nossas futuras próteses, em cooperação com a maxon”.

Cada mão protética possui seis motores DCX 10 e seis engrenagens GP 10 A.

Conseguir mover cada dedo individualmente cria inúmeras possibilidades para o utilizador. Estão disponíveis 12 padrões de preensão que podem ser ativados com elevada facilidade através de contrações musculares — por exemplo, através de um sinal muscular ou com um duplo impulso. Era importante para Stefan Schulz que os pacientes não necessitassem da ajuda da mão humana. “Uma mão protética deve ajudar o seu utilizador e não exigir mais atenção da mão boa”. A maioria dos clientes não precisa mais do que meia hora para aprenderem a controlar bem a mão. Dependendo da pessoa, pode demorar mais algumas semanas até alguns meses para conseguirem controlar a prótese de forma totalmente intuitiva. Depois disso, o utilizador será capaz de andar de bicicleta, apertar os atacadores dos sapatos, segurar em ovos — e, claro, abrir portas.    

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Grupo maxon/Karin Mertens