Nuovo modello cinematico
5.5 Elementi di trasmissione del moto e minuteria
>> Fig. 5.32: elementi di trasmissione del moto in corrispondenza dell'asse estensorio.
L’asse flessorio è l’elemento che permette la rotazione del corpo centrale oltre i 20° di flessione e ne causa la trasla- zione posteriore. Il corpo centrale ha possibilità di rotazio- ne grazie alla boccola di scorrimento nella sede dell’asse. Il trascinamento è reso possibile grazie all’accoppiamento per interferenza dell’asse con i pattini. A causa dell’elevata lunghezza dell’albero, dovuta alla geometria dei corpi supe- riore e centrale e al posizionamento delle forcelle esterno rispetto agli stessi per consentirne la completa flessione, sono presenti distanziali e rondelle per garantire il centrag- gio.
I pattini sono stati progettati in nylon, sfruttando il basso attrito che mostra se accoppiato con alluminio. Le guide di scorrimento sono ricavate all’interno dei profili delle forcel- le, diminuendo il numero di componenti. Questa soluzione è stata progettata su misura in quanto le soluzioni commer- ciali esistenti non hanno configurazioni compatibili ai ridotti spazi qui a disposizione.
I gruppi di bielle laterali sono composti da due elementi di- stinti, accoppiati fra loro, a loro volta accoppiati l’uno all’as- se flessorio e l’altro alla vite a colletto la cui funzione è di
>> Fig. 5.33: elementi di trasmissione del moto in corrispondenza dell'asse flessorio.
asse di rotazione per il corpo superiore ed il perno superiore dell’ammortizzatore.
La rotazione relative fra bielle e asse flessorio è garantita da boccole di scorrimento accoppiate per interferenza con il mozzo ricavato nelle bielle stesse.
In corrispondenza dell’asse di rotazione del corpo superiore e dell’ammortizzatore, la biella del gruppo di destra è solida- le alla vite a colletto, avvitata su di essa. La biella del gruppo di sinistra è accoppiata alla vite a colletto con gioco e libera di ruotare sebbene il movimento richiesto sia lo stesso com- piuto dalla biella corrispondente del gruppo di destra.
>> Fig. 5.34: pattini e guide di scorrimento.
>> Fig. 5.35: accoppia- mento bielle con vite a colletto.
Le bielle dello stesso gruppo sono accoppiate per mezzo di un sistema di vite e controvite che ne permette la rotazione relativa.
Il corpo superiore è accoppiato alla vite a colletto con gioco, mentre il perno dell’ammortizzatore presenta una bocco- la di scorrimento accoppiata per interferenza nell’apposi- ta sede. La stessa logica è utilizzata per il perno inferiore dell’ammortizzatore.
>> Fig. 5.36: accoppia- mento bielle.
06
Nel paragrafo [2.6] è stata analizzata l’importanza che l’a- spetto estetico della protesi può ricoprire ai fini dell’accet- tazione della propria immagine da parte dell’utente e ad un utilizzo efficace del prodotto stesso. Qui di seguito verran- no analizzate le tendenze attuali e i bisogni degli utenti che ancora non hanno trovato risposta nei prodotti disponibili al fine di dedurne i requisiti per lo sviluppo di una nuova ti- pologia.
Nell’ambito delle protesi di arto inferiore sono riscontrabili tre principali tendenze.
Alcuni utenti prediligono cover cosmetiche ad effetto na- turale. Questo approccio è in genere preferito da chi abbia da poco subito l’intervento di amputazione e deve pertanto ancora accettare la nuova immagine di sé, o da chi sia solito frequentare ambienti formali e voglia deviare l’attenzione temendo situazioni di disagio qualora l’ausilio protesico fos- se facilmente visibile.
Le coperture cosmetiche ad effetto naturale sono realizza- te in schiuma poliuretanica o plastazote termoformabile, ricoperte da una calza cosmetica la cui trama e colorazione permette di ricreare le venature della pelle così come la pe- luria e raggiungere colori simili a quelli dell’incarnato. Diverse sono le cover customizzate realizzate tramite stampa 3D, stampaggio ad iniezione o fibra di carbonio la- minata. Ad eccezione dei prodotti laminati, sono in genere costituite da due shell unite per mezzo di pin.
Queste cover permettono un discreto livello di personaliz- zazione, potendo modificare a proprio piacimento colore e trama e, in alcuni casi specifici ad alta personalizzazione e costi più elevati, essendo realizzate su similitudine dell’arto sano.
Sono un mezzo espressivo che permette di valorizzare la propria personalità ed esprimere un nuovo concetto di nor-
>> Fig. 6.1: cover co- smetica personalizzata, ad effetto naturale, protesi non coperta da cover.
malità lontano dai canoni tradizionali.
Alcuni utenti preferiscono invece non utilizzare alcuna co- pertura cosmetica, lasciando la protesi visibile nella sua intera struttura. In genere è una scelta tipica di utenti utiliz- zatori di protesi da lungo tempo, i quali hanno serenamen- te accettato la propria immagine e non provano timore nel mostrare la protesi.
In questo caso l’estetica del prodotto è strettamente lega- ta al design dell’ausilio protesico, sebbene alcuni produttori abbiano nel corso degli anni sviluppato modelli con linee più evolute. In questo caso non è possibile alcun tipo di perso- nalizzazione, il prodotto esce finito dalla casa madre.
La scelta di nascondere o valorizzare differentemente la protesi è del tutto personale e influenzata da vari fattori quali ad esempio contesto di utilizzo, età, tempo trascorso dall’amputazione, personalità.
Questo progetto si pone l’obiettivo di proporre una nuova tipologia di cover e pertanto sono state innanzitutto analiz- zate le diverse tipologie di personalizzazioni ad ora dispo- nibili.
Unyq è un progetto in collaborazione con i centri ortope-
dici che permette la realizzazione di una cover transtibiale stampata in 3D con dimensioni simili a quelle dell’arto con- trolaterale sano. Questa tipologia di cover si adatta a quasi tutti i dispositivi protesici e tramite l’applicazione associata è possibile personalizzarne colore e trama.
Id-ethnos realizza cover transtibiali tramite stampaggio ad
iniezione di poliuretano o nylon. Due shell formano il pro- dotto finale, assemblato per mezzo di pin. Anche in questo caso è possibile scegliere fra diversi pattern e colori.
stibiali stampate in 3D in nylon balistico, con possibilità di inserti in pelle e finiture cromate e personalizzazione della cover tramite una libreria di trame e colori.
Il progetto di Alleles Design Studio si differenzia offrendo una cover con forma base predefinita, personalizzabile dall’u- tente tramite la scelta di colori e trame, ma disponibile sia nella versione transtibiale sia transfemorale sebbene in quest’ultima vari solamente la presenza di un arco che rico- pre la porzione corrispondente di ginocchio.
Il prodotto C-leg di Ottobock rappresenta uno dei primi ten- tativi di risposta al problema della forma dell’ausilio prote- sico direttamente da parte del fabbricante, integrando un design differente nel dispositivo stesso. La protesi nasce in questo modo con forme più organiche, con l’ambizione di non dover essere necessariamente nascosta.
Infine, si vuole citare il progetto artistico The Alternative
Limb Project in cui l’esasperazione dello studio della forma
spinge a mettere in luce la possibilità di esaltare la persona- lità dell’utente tramite le forme più inusuali purché rappre- sentative dello stesso.
Gli studi riportati in letteratura condotti su gruppi di uten- ti per mezzo di questionari o interviste guidate da esperti, fanno emergere tre aspetti fondamentali di interesse co- mune al maggior numero di amputati (57) (58):
- affinità fra arto sano e arto protesico in termini di forma e proporzioni.
- possibilità di eseguire i movimenti concessi dalla protesi liberamente, senza essere ostacolati dalla cover co-
>> Fig. 6.2: esempi di cover personalizzate.
Dagli studi analizzati emerge che chi sceglie di sovrapporre alla protesi una cover ad effetto non naturale è mosso dal desiderio di poter affermare ed esprimere sé stesso. Per- tanto, una cover non potrà mai essere universalmente vali- da ma dovrà essere il frutto di un processo di co-design che tenga in considerazione i gusti dell’utente o un prodotto ad alto livello di personalizzazione.
Riassumendo, alla base della progettazione di una nuova cover vanno considerati tre fattori fondamentali: adattabili- tà, mimesi e co-design.
smetica.
- naturale vestibilità dell’abbigliamento indossato so- pra la cosmesi.
Molti utenti si sentirebbero più soddisfatti se l’ausilio per- mettesse la flessione dell’articolazione ricreando l’effetto di piegamento naturale.
Tuttavia, tutte le cover presenti ad ora sul mercato sono per lo più in materiale plastico e studiato per soli amputati transtibiali. Le poche cover specifiche per amputati transfe- morali sono semplicemente caratterizzate da un’estremità superiore più alta che in questo modo può nascondere la parte di meccanismo interessato nella flessione senza però essere in grado di simulare la fisionomia dell’arto.
Inoltre, essendo rigide, se indossate sotto a capi di abbi- gliamento il profilo della sagoma sarà molto visibile ad arto flesso e da seduti.
Anche le soluzioni che sperimentano materiali differenti quali legno, pelle o tessuto sono rigide e caratterizzate dalla presenza di questi elementi solo come inserti di finitura. Sono stati anche indagati il problema della durata e del mantenimento della cover, così come la sensazione al tatto e le colorazioni proposte.
Per pochi utenti la facilità di pulizia e mantenimento della cover risulta essere un problema. La maggior parte di essi dichiara di utilizzare la stessa cover per non più di dodici mesi e avverte la necessità di cambiare prodotto al termine di suddetto periodo non tanto perché consumato, scolorato o rovinato ma spinti maggiormente dal desiderio di poterne sperimentare un nuovo aspetto.
Da (59) emerge l’importanza di ripensare alla cover come accessorio e non come dispositivo, al fine di favorirne una più facile accettazione anche fra i non utilizzatori. Come ri- portato da Sansoni et al a titolo di esempio “eye-wear glas- ses are no longer considered a disability, but rather as fa- shion items. Where people in the past avoided using glasses
>> Fig. 6.3: aspetti prin- cipali nella progettazio- ne di cover che incontri- no i bisogni dell'utente.
Adattabilità ai movimenti e all’abbigliamento, comfort
Coinvolgimento dell'utente per rendere la protesi un mezzo di espressione e di valorizzazione Somiglianza all’arto sano in termini di forme e proporzioni ADATTABILITÀ MIMESI CO-DESIGN OBIETTIVI
as it was “shameful” to display a device for visual impair- ment, nowadays this orthotic product is considered a beau- ty accessory.”.
Questa transazione può essere favorita proponendo una nuova tipologia di cover che si distacchi dai canoni attuali. Le cosmesi ad effetto naturale non sono infatti in grado di rispondere con efficacia ai requisiti estetici di un prodotto creativo. L’offerta di un ginocchio protesico senza cover, vi- ceversa, è percepita come un tentativo irrisolto di coniuga- re componenti realistici (la cover di piede) con componen- ti altamente irrealistici dal punto di vista fisiologico come i tubolari dalle accentuate note metalliche. Infine, le cover che tentano di riprodurre tratti fisiologici in maniera alter- nativa usando per esempio sembianze robotiche risultano generare sensazioni negative invece che attrazione, come dimostrato dall’ipotesi UV (Mori, 1970).
La cover progettata (Fig. 6.4, Fig. 6.5) si compone di una shell superiore, una shell inferiore e due frame a scorrimen- to relativo in corrispondenza del ginocchio. Tutti i compo- nenti sono rivestiti in tessuto in cotone elastico, facilmente sfilabile, ad eccezione della shell in corrispondenza del pol- paccio rivestita in tessuto tridimensionale.
La mimesi del tratto di coscia è possibile per mezzo del tes- suto elastico che si adatta al moncone residuo, avvolgendo- lo. La shell interna realizzata in ABS permette di dare strut- tura alla porzione di arto amputato. Essendo la shell spessa solo 2 mm, nel tratto di moncone si adatta alla forma dello stesso flettendo sotto la forza del tessuto elastico.
Il tratto di gamba è costituito da una parte anteriore fissa e rigida e da una parte posteriore che si estende dalla ca- viglia all’altezza del diametro maggiore caratteristico del
polpaccio. Questo perché il piatto tibiale non presenta tratti caratteristici spiccati che ne rendano possibile una speci- fica distinzione, mentre il polpaccio presenta un diametro caratteristico nonché diametro maggiore della sezione che rappresenta un elemento di distinzione. Così facendo, il componente posteriore guida la vista dell’osservatore fino a poco prima del tratto caratteristico, permettendo di in- tuire la forma ma spingendo a completarla a somiglianza dell’arto sano controlaterale.
La scelta di rivestire la shell del polpaccio in tessuto tridi- mensionale permette di ricreare una maggiore cedevolez- za al tatto e nel caso di abbigliamento aderente, andando a caratterizzare diversamente questa zona da quella anterio- re su cui si riscontra una maggiore rigidità così come nell’ar- ticolazione naturale.
In corrispondenza del ginocchio sono stati disegnati due elementi con possibilità di scorrimento l’uno sull’altro. L’e- lemento inferiore è solidale alla shell inferiore, mentre il fra- me superiore è solidale alla shell superiore.
Entrambi i frame sono contenuti in una tasca in tessuto rea- lizzata in spandex e rivestita da filamenti in nylon e cotone. La flessione della coscia rispetto alla tibia causa una rotazio- ne del frame superiore solidalmente con la shell superiore causando una curvatura simile a quella fisiologica a ginoc- chio flesso e l’allungamento del tessuto in spandex con con- seguente distanziamento dei filamenti in nylon, rivelando una colorazione sottostante differente ed accentuando il dinamismo.
Tutte le coperture tessili sono rimovibili facilmente e re-in- dossabili velocemente grazie alla chiusura con nastro ma- gnetico predisposto (Fig. 6.6).
>> Fig. 6.5: cover pro- gettata, configurazione a ginocchio flesso. >> Fig. 6.4: cover pro-
gettata, configurazione a ginocchio esteso.
Questo permette di sfilare facilmente i componenti per po- ter essere manutenuti - ad esempio lavati - oppure cambia- ti, per una massima personalizzazione.
La cover è ancorata al ginocchio protesico in corrisponden- za della zona inferiore del profilo anteriore del cinematismo (Fig. 6.7). La presenza di un apposito elemento di giunzione permette all’utente di indossare la protesi anche sprovvista di cover, senza compromettere l’organicità del profilo ante- riore del cinematismo.
La cover così progettata vuole presentarsi come accesso- rio in grado di riprodurre la fisionomia dell'arto sano - ga- rantendone dimensioni simili, una naturale vestibilità e non limitando i movimenti permessi - introducendo aspet- ti estetici differenti con l'intento di sperimentare un nuovo linguaggio dell'ausilio stesso nonchè mezzo di espressione dell'utilizzatore.
>> Fig. 6.6: chiusura del rivestimento in tessuto intorno alle cover per mezzo di nastro magne- tico.
>> Fig. 6.7: giunzione cover - ginocchio.