ESOSCHELETRO – IL PROGETTO NEUROEXOS

Esoscheletro Neuroexos è una concreta speranza nella riabilitazione del braccio e del gomito in particolare. Alla Scuola Superiore S. Anna di Pisa, un team di ricercatori diretti dal Rettore dell’Università Maria Chiara Carrozza, sta portando a termine la sperimentazione su questa macchina che Ability Channel ti mostra in anteprima.Te lo spiega Nicola Vitiello, ricercatore dell’Istituto di BioRobotica.

NEUROEXOS – ESOSCHELETRO DI GOMITO

“L’esoscheletro Neuroexos che noi chiamiamo anche esoscheletro di gomito – dichiara il ricercatore Nicola Vitiello – è un’ortesi con motore che permette la movimentazione del braccio. E’ il risultato di una lunga esperienza e di un lungo sforzo di progettazione iniziato nel 2006 e diretto dalla Professoressa Maria Chiara Carrozza. L’obiettivo finale…il sogno tra vent’anni è di sviluppare una macchina per la riabilitazione e l’assistenza di tutto il braccio. Abbiamo iniziato l’avventura con il gomito, un’rticolazione apparentemente semplice ma che in realtà ha già posto tutta una serie di problematiche alle quali noi abbiamo cercato di dare una soluzione”.

ESOSCHELETRO NEUROEXOS: LE FINALITA’

“La finalità di questo prototipo di esoscheletro è quella di aiutare il terapiosta nelle patologie tipo lo “stroke”, l’ictus… o comunque dove necessario fare riabilitazione di tipo ortopedico o neurologico; non nasce ancora come sistema per ridare funzionalità motoria a chi ha delle disabilità permanenti”.

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COME E’ FATTO L’ESOSCHELETRO NEUROEXOS

“La macchina – come racconta Nicola Vitiello – ha una configurazione a gusci, anzi a doppio guscio in carbonio, uno universale che va bene cioè per più persone e l’altro che può essere adattato a seconda delle caratteristiche delle persone”.

“Per la realizzazione della struttura a doppio guscio dell’esoscheletro – spiega ill progettista meccanico Matteo Moisè – sono stati utilizzati due materiali: il primo la fibra di carbonio che è molto utile in questo tipo di applicazioni perchè è molto leggera e formabile e il secondo del materiale plastico termoformante, che può essere stampato direttamente su delle forme prese dalla persona con una scannerizzazione tridimensionale”.

L’ASSE DI ROTAZIONE

“Un altro punto importante della progettazione – prosegue Nicola Vitiello – riguarda l’asse di rotazione…l’ esoscheletro movimenta la flesso estensione – uno scenario tipico è quello del gomito spastico – e il terapista potrebbe essere aiutato nell’avere una macchina che permette di fare esercizi ripetitivi senza che il terapista segua ogni istante della terapia, cercando di assecondare tutti i movimenti naturali che l’asse di rotazione anche del gomito ha…il gomito sembra un’articolazione semplice ma non lo è. La letteratura scientifica ci insegna che l’asse di rotazione può descrivere dei movimenti complessi durante la flesso estensione, movimenti che devono essere assecondati per garantire il giusto comfort. Neuroexos lo fa grazie a dei movimenti passivi che sono la traslazione sul piano orizzontale dell’asse…poi abbiamo la rotazione sul piano orizzontale e la rotazione sul piano verticale”.

“I gradi di libertà passivi – afferma l’Ing. meccanico Francesco Giovacchini – presenti su Neuroexus lo differenziano dalle altre macchine di riabilitazione perchè permettono alla macchina di seguire costantemente l’asse di rotazione del gomito della persona e rendere confortevole l’utilizzo del dispositivo. La loro progettazione ha reso necessaria un grande lavoro di analisi sulla biomeccanica del braccio umano e un grosso lavoro di progettazione per permettere alla meccanica di essere nascosta all’interno della struttura e di non essere troppo pesante durante l’indossaggio”.

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ESOSCHELETRO NEUROEXOS: IL MOTORE

“Il motore è in un posizionamento remoto – spiega Nicola Vitiello –  è messo all’interno di un box bianco, e la forza viene trasmessa con dei cavi in acciaio che passano attraverso delle normalissime guaine Boden, tipo quelle dei freni della bicicletta…all’interno della puleggia c’è una particolare innovazione del dispositivo, c’è una molla torsionale che fa si che il sistema sia in ogni caso e in qualunque condizione un minimo elastico. Perchè quando c’è spasticità nel gomito potrebbero esserci dei movimenti veloci e incontrollati che, nell’ipotesi che la molla non ci fosse, potrebbero essere male assorbiti dalla struttura…”

“Neuroexos integra una serie di sensori e un processore Real time – dichiara l’Ing. elettronico Mario Cortese – che permettono di avere un’elevata sicurezza nell’intero sistema. Sono presenti diversi livelli di sicurezza: il primo è a livello hardware, che è quello meccanico a cui in parallelo c’è anche un sistema di switch elettronico che permette di staccare l’alimentazione nel momento in cui ci dovesse essere qualsiasi problema all’esoscheletro; sopra questo livello è presente un sistema di tipo software che permette di bloccare l’intero sistema, anche in questo caso eliminando l’alimentazione qualora si verificassero delle condizioni che sono al di fuori dei limiti del range di sicurezza l’utilizzatore ha definito”.

NEUROEXOS – UN AIUTO PER I TERAPISTI

“L’idea in generale della robotica che assiste la riabilitazione, la riabilitazione robot assistita, non è quella di sostituire il terapista, ma di fornirgli uno strumento in più. Il terapista che ha a disposizione dei robot può seguire gli stessi pazienti ma con una maggiore efficacia ed intensità…e quindi seguire un maggior numero di pazienti con migliore qualità grazie alla tecnologia…

ESOSCHELETRO NEUROEXOS: TEMPI E COSTI

“Questo è un prototipo e quindi i costi sono molto alti…se la sperimentazione clinica darà i risultati che noi speriamo…si potrà fare un altro tipo di ricerca, quella industriale, per rendere quel prototipo un dispositivo che possa essere ancora più sicuro, performante e anche più economico. Immaginare un esoscheletro per la riabilitazione di pazienti che hanno disabilità permanenti, come le lesioni spinali – conclude Nicola Vitiello – nel lungo termine vorremmo cimentarci con questo tipo di dispositivo anche per sviluppare un sistema di questo tipo. Tutti i nostri risultati sull’ esoscheletro vengono pubblicati su riviste scientifiche, portati a conferenze e convegni, divulgati in modo che chiunque li riceva, scenziato o utilizzatore medico, possa anche darci un riscontro…”