Adam’s Hand: il nuovo design della Prima Mano Bionica al Mondo Completamente Adattiva

In occasione di OTWorld 2020, la più grande fiera di settore dedicata alla protesica, abbiamo presentato ufficialmente la nuova versione di Adam’s Hand, la Prima Mano Bionica al Mondo Completamente Adattiva, assieme ai suoi accessori: il sistema di alimentazione ThunderCell Battery, gli elettrodi EMG Wave Electrodes, MyoUnit, DemoUnit e MyoLogic App.

Adam’s Hand è una protesi mioelettrica di mano che utilizza un solo motore per muovere tutte le dita, facendo in modo che queste si adattino automaticamente a forma e dimensioni degli oggetti impugnati. La novità è che, a differenza di tutti i dispositivi bionici presenti sul mercato, l’utente non dovrà più compiere difficili co-contrazioni, doppi o tripli impulsi per scegliere uno schema di presa pre-impostato, ma semplicemente decidere se aprire o chiudere il dispositivo, che si conformerà autonomamente all’oggetto impugnato.

Come funziona una protesi mioelettrica?

Qualsiasi protesi mioelettrica è composta da quattro componenti base:

  1. il dispositivo terminale (la “mano” vera e propria)
  2. i sensori EMG necessari per controllarla
  3. un sistema di alimentazione necessario per alimentare tutti i componenti
  4. un invaso, realizzato su misura per ogni utente dal tecnico ortopedico, che connette i precedenti moduli fra loro e al moncone dell’utente.

Spesso sentiamo parlare di protesi che “si comandano con il pensiero”, in riferimento alle protesi mioelettriche. Ma questa affermazione è corretta?

Prima di azionare una protesi mioelettrica, è necessario “pensare”, avere cioè l’intenzione di effettuare un movimento. Tuttavia, il pensiero non basta: è indispensabile che l’intenzione si traduca in una contrazione muscolare.

Intatti le protesi mioelettriche funzionano sfruttando il segnale elettromiografico (EMG) di superficie, derivante dall’attività elettrica delle fibre muscolari. La domanda che sorge spontanea è: come si traduce il segnale EMG in un comando che possa essere eseguito dalla protesi?

Il primo passo è quello della rilevazione del segnale grazie agli elettrodi di superficie, cioè elettrodi non invasivi, posizionati sulla cute dell’utilizzatore. In particolare, nel caso di protesi di arto superiore, gli elettrodi sono posizionati all’interno dell’invaso protesico, a contatto con la muscolatura residua del braccio o dell’avambraccio.

In questo modo, quando l’utente effettua una contrazione muscolare, il segnale EMG corrispondente viene prima rilevato e, dopo una prima elaborazione, trasmesso alla scheda elettronica integrata nella protesi. A questo punto, grazie ad una procedura di calibrazione, la contrazione effettuata dall’utente è associata ad un comando da far eseguire alla protesi (ad esempio: apertura o chiusura delle dita).

Adam’s Hand: l’importanza dell’esperienza utente e tecnico ortopedico

Per definire il nuovo design di Adam’s Hand e le nuove caratteristiche di interesse, il nostro Team ha condotto diversi approfondimenti, svolgendo numerose interviste e chiedendo direttamente agli utenti cosa cercano in una protesi, oltre ad ascoltare il parere delle officine ortopediche, che conoscono le esigenze dell’utente e sono quindi preziosi collaboratori per sviluppare una protesi dalle caratteristiche ottimali.

Gli studi condotti hanno visto i nostri interlocutori costantemente coinvolti e al centro del processo di sviluppo, definizione e perfezionamento di un dispositivo risultato dei bisogni degli utenti amputati d’arto superiore.

Questa indagine ha portato, oggi, ad ottenere una protesi che si distingue da tutti i dispositivi attualmente presenti sul mercato.

Adam’s Hand: l’innovazione alla base della nostra tecnologia

La tecnologia di Adam’s Hand si serve della sotto-attuazione, per la quale un singolo grado di attuazione – che nel nostro caso è un motore a corrente continua ad alta densità di frequenza – permette di ottenere diversi gradi di libertà.

In questo modo, tutte le dita si muovono insieme, ma se una di queste si ferma perché bloccata dalla superficie dell’oggetto, le altre dita continuano a muoversi, finché non hanno afferrato l’oggetto.

Si potrebbe pensare che questa tipologia di attuazione limiti la funzionalità della mano protesica. In realtà, il concetto alla base del funzionamento di Adam’s Hand si ispira al comportamento sinergico della mano umana, per cui la complessità dei suoi movimenti può essere ridotta in alcune combinazioni fondamentali dei movimenti delle dita – o sinergie – che si osservano nelle posizioni più comuni assunte dalla mano. Nello specifico, è stato dimostrato che soltanto due sinergie sono in grado di riprodurre quasi l’80% delle diverse posizioni della mano umana.

È importante rilevare che diverse protesi di mano disponibili oggi sul mercato implementano il concetto di sotto-attuazione in ogni singolo dito, e per questo propongono una “presa adattiva”. La differenza rispetto ad Adam’s Hand è che il nostro dispositivo implementa la sotto-attuazione anche tra dita diverse, da cui la definizione “completamente adattiva”.

Rispetto ai dispositivi bionici tradizionali, questo comporta un’adattività maggiore alla forma degli oggetti e la distribuzione della forza, ottenendo una maggiore robustezza nella presa, soprattutto nel caso in cui l’oggetto impugnato si muova.

Con la nostra soluzione, l’utente finale potrà controllare il dispositivo in modo estremamente semplice e intuitivo, e apprenderà velocemente come utilizzarlo, grazie anche alla distribuzione di forza automatica tra le dita, che permette una presa più stabile.

Questa caratteristica facilita l’integrazione del dispositivo, che non viene più percepito come uno strumento esterno all’utente, ma piuttosto come un’estensione del corpo stesso dell’utente, permettendo inoltre di ridurre l’elevato tasso di rigetto generalmente associato alle protesi d’arto superiore.

Le caratteristiche tecniche di Adam’s Hand

Rispetto al prototipo beta, la nuova versione di Adam’s Hand è migliorata dal punto di vista del design estetico e presenta dimensioni e peso ridotti, per assicurare il massimo comfort all’utente.

Tutto ciò senza però trascurare la robustezza, ottenuta mediante un meccanismo in acciaio inossidabile e giunti in alluminio aeronautico.

I polpastrelli deformabili garantiscono inoltre maggiore aderenza e stabilità durante la presa, assieme ad un sensore di pressione integrato nel pollice che supporta una presa automatica in caso di scivolamento degli oggetti impugnati.

Un altro importante upgrade è la resistenza all’acqua: il nuovo modello di Adam’s Hand presenta infatti un grado di protezione IP44, per cui è protetto dall’esposizione accidentale a schizzi d’acqua provenienti da qualsiasi direzione e dall’ingresso di corpi solidi con dimensioni maggiori di 1 mm.

Un’altra novità è rappresentata dal robusto meccanismo che rende possibili l’adduzione e l’abduzione passiva del pollice, che può essere bloccato dall’utente in tre posizioni: neutra (45°), laterale (0°) e in opposizione (90°).

Una particolare attenzione è stata anche data alla possibilità di personalizzare il dispositivo, che è disponibile in cinque colorazioni base: carbon fiber, desert sand, white, total black, spectrum.

Il design modulare alla base di Adam’s Hand ne consente una facile manutenzione e riparazione, con dita sostituibili direttamente dai tecnici ortopedici, in modo da velocizzare ed ottimizzare tempi e costi delle operazioni di manutenzione ordinaria e straordinaria del dispositivo.

Inoltre Adam’s Hand è compatibile con i principali sistemi protesici di arto superiore presenti sul mercato (elettrodi, sistemi di alimentazione, rotatori del polso e gomiti) grazie al polso con sgancio rapido standard (Quick Disconnect Wrist) integrato in Adam’s Hand.

Assieme all’hardware è stato ottimizzato anche il software: l’algoritmo di machine learning integrato in Adam’s Hand è stato infatti migliorato, ultimando parallelamente lo sviluppo di “MyoLogic Pro”, l’App dedicata al Tecnico Ortopedico, con l’obiettivo di guidarlo nella veloce configurazione e calibrazione di Adam’s Hand.

Assieme ad Adam’s Hand, il nostro Team ha sviluppato anche i nuovi elettrodi EMG “Wave Electrodes” e il sistema di alimentazione “ThunderCell Battery”, che permettono di ottimizzare il funzionamento della protesi, come scoprirete presto in un articolo a loro dedicato nei prossimi appuntamenti del blog!

Se vuoi scoprire subito le caratteristiche tecniche di Adam’s Hand, visita il nostro sito web, e scarica le brochure e i contenuti dedicati ai nostri nuovi prodotti!

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