Una nuova mano protesica stampata in 3D può apprendere i modelli di movimento di chi lo indossa per aiutare i pazienti amputati a svolgere le attività quotidiane, riporta uno studio pubblicato questa settimana in Robotica scientifica .

Perdere un arto, sia per malattia che per incidente, può presentare sfide emotive e fisiche per un amputato, danneggiando la loro qualità di vita. Gli arti protesici possono essere molto utili ma sono spesso costosi e difficili da usare. Il laboratorio di ingegneria dei sistemi biologici dell'Università di Hiroshima ha sviluppato una nuova mano protesica stampata in 3D combinata con un'interfaccia per computer, che è il loro più economico, modello più leggero che è più reattivo all'intento di movimento rispetto a prima. Le generazioni precedenti delle loro mani protesiche sono state realizzate in metallo, che è pesante e costoso da realizzare.

Professor Toshio Tsuji della Graduate School of Engineering, L'Università di Hiroshima descrive il meccanismo di questa nuova interfaccia tra mano e computer usando un gioco di "Rock, Carta, Forbici." Chi lo indossa immagina un movimento della mano, come stringere un pugno per Rock o un segno di pace per Scissors, e il computer attaccato alla mano combina i movimenti precedentemente appresi di tutte e 5 le dita per fare questo movimento.

"Il paziente pensa solo al movimento della mano e poi il robot si muove automaticamente. Il robot è come una parte del suo corpo. Puoi controllare il robot come vuoi. Uniremo il corpo umano e la macchina come un corpo vivente". spiega Tsuji.

Gli elettrodi nella presa dell'attrezzatura protesica misurano i segnali elettrici dai nervi attraverso la pelle, in modo simile a come un ECG misura la frequenza cardiaca. I segnali vengono inviati al computer, che impiega solo cinque millisecondi per prendere una decisione su quale movimento dovrebbe essere. Il computer invia quindi i segnali elettrici ai motori nella mano.

La rete neurale (denominata Cybernetic Interface), che consente al computer di "imparare, " è stato addestrato a riconoscere i movimenti di ciascuna delle 5 dita e quindi a combinarli in diversi modelli per trasformare le forbici in roccia, prendere una bottiglia d'acqua o controllare la forza usata per stringere la mano a qualcuno.

"Questa è una delle caratteristiche distintive di questo progetto. La macchina può apprendere semplici movimenti di base e quindi combinare e quindi produrre movimenti complicati, " dice Tsuji.

Il laboratorio di ingegneria dei sistemi biologici dell'Università di Hiroshima ha testato l'attrezzatura con i pazienti nel Centro di riabilitazione robotica dell'Istituto di tecnologia assistiva di Hyogo, Kobe. I ricercatori hanno anche collaborato con la società Kinki Gishi per sviluppare l'invasatura per accogliere il braccio dei pazienti amputati.

Sette partecipanti sono stati reclutati per questo studio, compreso un amputato che aveva indossato una protesi per 17 anni. Ai partecipanti è stato chiesto di eseguire una serie di compiti con la mano che simulassero la vita quotidiana, come raccogliere piccoli oggetti, o stringendo il pugno. L'accuratezza dei movimenti della mano protesica misurata nello studio per un singolo movimento semplice era superiore al 95 percento, e complicato, mozioni non apprese era del 93 per cento.

Però, questa mano non è del tutto pronta per tutti i portatori. L'uso prolungato della mano può essere gravoso per chi lo indossa in quanto deve concentrarsi sulla posizione della mano per sostenerla, che causava affaticamento muscolare. Il team sta pianificando di creare un piano di formazione per sfruttare al meglio la mano e spera che diventi un'alternativa conveniente sul mercato delle protesi.