• bypass
• mani artificiali
• prono-supinazione

“La mano è l’organo dell’intelligenza”, scriveva Maria Montessori: le mani e la mente si muovono insieme. Secondo la nota scienziata, la sperimentazione di questo organo fin dai primi mesi di vita, è fondamentale per lo sviluppo delle capacità cognitive dell’individuo.
Grazie alle mani, l’uomo può afferrare e manipolare oggetti, compiere una varietà estremamente ampia di attività della vita di tutti i giorni, come scrivere, mangiare, bere, lavarsi. L’importanza di tutto ciò, spesso, viene compresa solo quando nel soggetto si presentano deficit motori che comportano una riduzione delle capacità prensili. Esistono infatti, condizioni patologiche che possono fortemente ridurre, e anche sopprimere, le attività eseguibili dall’individuo, con una conseguente perdita di autonomia e un peggioramento della qualità di vita. In questo panorama si inserisce la moderna protesica, in grado di offrire dispositivi sempre più funzionali e all’avanguardia. Le protesi di mano ad oggi esistenti sono in grado di offrire all’individuo un recupero nelle proprie attività pari al 90%, consentendogli un pieno reinserimento sociale e lavorativo. Dal punto di vista ingegneristico, ai fini della validazione e ottimizzazione delle mani artificiali, è necessario sviluppare dispositivi supplementari in grado di permettere la sperimentazione della protesi sul più ampio numero di soggetti, così da aumentare la valenza statistica dei risultati.
A tal scopo, in questo lavoro di tesi è stato progettato e sviluppato un dispositivo passivo, noto come bypass, indossabile da soggetti sani e idoneo al testing di mani artificiali con due tipologie di fitting, prono-supinazione abilitata e disabilitata; queste due condizioni di lavoro permettono di simulare i diversi livelli di amputazione esistenti, ovvero i diversi livelli di prono-supinazione rimanenti negli amputati. Il bypass realizzato permette al dispositivo otto configurazioni spaziali e il testing di mani artificiali di natura differente. Ogni componente del progetto soddisfa delle specifiche di funzionalità individuate preliminarmente e viene dimensionato in condizioni di massima sollecitazione, imponendo un sovraccarico pari a 50N. Il testing viene effettuato sottoponendo otto soggetti sani all’esecuzione di tre sessioni di tredici task di vita giornaliera (ADL) selezionati dal protocollo SHAP, noto test di funzionalità della mano validato clinicamente. Le condizioni sperimentali testate sono due in cui il soggetto indossa il dispositivo (prono-supinazione abilitata/disabilitata) e una condizione di controllo con la mano naturale. I task ADL sono stati eseguiti con il braccio destro e con il soggetto in piedi, davanti al tavolo su cui sono posizionati gli oggetti. La protesi di mano usata per gli esperimenti è la Sensor Hand Speed (Ottobock) controllata elettronicamente per mezzo dei pulsanti di un joystick. Ogni soggetto ha valutato, tramite dei questionari, la funzionalità, la semplicità, la fatica e il comfort del bypass. In aggiunta a ciò, sono stati analizzati i punteggi di funzionalità (IoF) ricavati dal test SHAP nelle due condizioni di lavoro del bypass, al fine di verificare il grado di miglioria prodotto dall’integrazione della prono-supinazione. Il dispositivo risulta in grado di adattarsi a soggetti con dimensioni anatomiche di arto superiore differenti e soddisfa le specifiche richieste ad un dispositivo indossabile. I soggetti hanno dichiarato che l’introduzione del grado di libertà di prono-supinazione ha facilitato l’esecuzione dei task che ne richiedevano l’uso. L’analisi dei punteggi di funzionalità invece, non ha permesso una chiara visione dei risultati, probabilmente a causa della tempo-dipendenza degli stessi.
Nell’immediato futuro, il dispositivo potrà essere impiegato in ambiente protesico per testare l’efficienza di mani artificiali, confrontare strategie di controllo e di feedback delle protesi. Nel prosieguo di un percorso di validazione, potrà essere valutata la capacità di testing del dispositivo con mani artificiali a controllo mioelettrico, verificando la capacità dei soggetti nel controllare una protesi mioelettrica tramite segnali EMG.
Infine, con nuovi test, potrà essere verificata l’efficacia della prono-supinazione in modo oggettivo e più netto, o eventualmente, integrati ulteriori gradi di libertà al dispositivo.
Nell’ottica della progettazione, potrà essere sviluppata un’alternativa più rapida per passare da una configurazione spaziale all’altra, riducendo i tempi di setup richiesti.