HX: da Pisa arriva il guanto robotico per i malati neurologici

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Si chiama Handexos (Mano Esoscheletrica), più comunemente nota come HX, ed è il guanto robotico pronto per essere usato in clinica. L’innovazione arriva dall’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, coinvolto nell’ambito del progetto di ricerca europeo Way (Wearable interfaces for hand function recovery). Una collaborazione di attività di ricerca, finanziata dall’Unione Europea nell’ambito del 7° programma quadro, in un consorzio di 6 partner provenienti da 6 nazioni diverse: Italia, con la Scuola Superiore Sant’Anna in qualità di coordinatore globale, Germania (Università Eberhard Karls, Tübingen), Spagna (centro di neuro-riabilitazione Guttm   ann Institut, Barcellona), Svizzera (Idsia, Lugano), Svezia (Università di Umeå) e Islanda (azienda di protesi Ossur).

Il progetto è iniziato nel mese di Novembre 2011, e ha coperto un periodo di 3 anni e mezzo di ricerca e sviluppo.

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Al programma l’Istituto Sant’Anna ci lavorava già in proprio nel corso di ricerche effettuate con successo sulla protesi di mano bionica tra il 2008 e il 2014, rivolta però solo a pazienti amputati. L’HX è stato presentato in occasione della fiera internazionale delle tecnologie per l’innovazione Mecspe a Parma il prototipo robotico indossabile, ed è stato sviluppato per essere usato da chi possiede ancora l’arto, ma che in seguito ad un incidente o malattia non riesce più a utilizzarlo a causa di danni neurologici (ictus, lesioni del midollo spinale o del plesso brachiale). Si stima infatti che la disfunzione degli arti superiori in Europa sia di 7.500 nuovi casi ogni anno. Ideato quindi per restituire il controllo motorio delle mani, dopo accurati restyling che ne hanno ridotto le dimensioni facendo si che risulti meno ingombrante e cambiato il tipo di alimentazione che utilizza adesso delle batterie, è stato possibile implementare l’esoscheletro su di una carrozzella.

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I test clinici “in strada” sono stati effettuati con successo dal centro di neuro-riabilitazione Guttmann Institut a Barcellona. Al momento l’esoscheletro viene comandato attraverso una pulsantiera, ma presto sarà possibile controllarlo attraverso delle cuffie capaci di leggere direttamente i segnali elettroencefalografici. La ricerca coordinata da Christian Cipriani, ordinario di Bioingegneria e Vice-Direttore dell’Istituto di BioRobotica, si è incentrata principalmente sulla definizione di un’interfaccia uomo-macchina per consentire al paziente un controllo intuitivo del dispositivo così avanzato, soprattutto per l’utilizzo dei segnali EEG (elettroencefalografici) e sul sistema di feedback vibro-tattile. Test di fattibilità e di usabilità condotti in ambiente reale hanno coinvolto medici e fisioterapisti, ricercatori delle varie università, oltre che gli stessi pazienti.

“Al Gruppo di Robotica Indossabile della Scuola Superiore S. Anna di Pisa – ha dichiarato il progettista meccanico Marco Ciampini – ci occupiamo di disegnare dei robot, dei dispositivi meccanici ed elettronici, attuati e dotati di sensori, di alimentatori e di una serie di componenti che li fanno muovere in maniera autonoma. Sono dei robot che possono essere adattabili alle diverse forme delle diverse parti del corpo umano. Il mio ruolo nel Gruppo di Robotica Indossabile è quello di studiare delle soluzioni meccaniche, disegnare, costruire e montare addosso ai nostri pazienti dei sistemi che possano essere i più flessibili possibili rispetto a quelle che sono le particolari necessità dell’indossatore. Ci occupiamo di piattaforme per la riabilitazione e quindi di robot e macchinari che vanno ad aiutare e ad amplificare quelle che sono le capacità fisiche di una persona”.

“Con Handexos, esoscheletro della mano, possiamo muovere l’indice e il pollice – afferma l’Ingegnere elettronico Mario Cortese – possiamo effettuare tutte le prese della vita di tutti i giorni come la presa laterale che può essere utile per le chiavi e la carta di credito, oppure la presa di precisione che viene impiegata durante la scrittura, quindi l’uso della penna e delle pinzette o i piccoli oggetti come le monete”. “ Sono io che controllo Handexos – continua Mario Cortese – posso fare una chiusura e un’apertura completa dell’esoscheletro. Poi è possibile controllare singolarmente le varie parti dell’esoscheletro e quindi è possibile controllare l’mcp, il giunto dell’indice, o solamente le ultime due falangi e poi muovere esclusivamente anche il pollice. Tutto questo grazie all’utilizzo di un computer e della meccanica che è collegata attraverso il box di elettronica che gestisce Handexos. La soluzione nei prossimi mesi sarà quella di integrare il computer e tutta la parte di sensori di attuazione all’interno di un box elettronico di queste dimensioni in modo da essere facilmente trasportabile in tutto il mondo”.

“Oltre all’ esoscheletro di arto superiore e di mano – spiega l’Ingegnere aerospaziale Mariele Peroni – ci occupiamo di un altro progetto, il progetto Cyberlegs. E’ un progetto finanziato dall’Unione Europea e coordinato dalla Scuola Superiore di S. Anna. Questo progetto riguarda un’ortesi, quindi un esoscheletro di arto inferiore abbinato ad una protesi. Il progetto è rivolto ad amputati transfemorali, quindi persone che hanno subito un’amputazione a metà del femore e che di solito hanno problemi vascolari. Questo li porta ad affaticarsi molto durante l’utilizzo della protesi e di conseguenza porta spesso al mancato utilizzo della protesi stessa. Lo scopo è quindi quello di utilizzare insieme alla protesi un’ortesi, un esoscheletro, nell’altra gamba che aiuta l’amputato durante la camminata, questo quindi per ridurre il consumo metabolico. Il progetto è appena partito – conclude Mariele Peroni – stiamo ora lavorando su un primo prototipo che sarà pronto nei mesi prossimi.” Esoscheletro della mano dunque ma non solo perché la Scuola Superiore S. Anna di Pisa, a passo con l’Europa, è sempre all’avanguardia nella ricerca e nella sperimentazione.

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