Il progetto CECA2020 si pone 4 obiettivi scientifici e tecnologici (OS).
OS1: Protesi modulare per amputazione parziale di mano con sistema sensoriale e di controllo integrato
CECA2020 mira a sviluppare una protesi di dito motorizzata per amputazione parziale di mano, controllata in flesso-estensione attraverso l’uso di interfacce muscolari, sensorizzata e dotata di un sistema di feedback sensoriale. Questo sistema sensoriale fornirà informazioni di contatto di tipo DESC (Discrete Event-driven Sensory feedback Control) basato sulla stimolazione vibro-tattile discreta corrispondente agli eventi di contatto e rilascio di oggetti, e un sistema di controllo modulare adattabile a diversi livelli di amputazione e in grado di gestire movimenti combinati di più dita.
OS2. Protesi per amputazione completa di mano con polso integrato a rigidezza selezionabile
Per i casi di amputazioni complete di mano, il progetto mira a sviluppare una protesi di mano trans-radiale, multi-articolata, integrata con un’articolazione di polso e con un sistema sensoriale multimodale.
Questa articolazione di polso sarà dotata di flessione ed estensione attiva o, in alternativa, sarà passiva a rigidezza selezionabile.
OS3. Interfaccia di controllo bidirezionale
L’interfaccia di controllo bidirezionale è un sistema di elaborazione in grado di convertire i segnali in comandi di movimento della protesi e fornire così al soggetto un ritorno sensoriale.
L’obiettivo OS3 si suddivide in due sotto-obiettivi:
OS3.1 Controllo dei movimenti della protesi
Per ridurre lo sforzo fisico e cognitivo degli utenti, il progetto si propone di studiare e sviluppare algoritmi e tecnologie che decodificano l’intenzione motoria traducendola in movimento della protesi.
L’elettronica di controllo non eccederà la sagoma della mano e il controllo sarà reso possibile grazie a una matrice di sensori. Per le amputazioni trans-carpali e trans-radiali, il controllo sarà basato sulla decodifica dei segnali elettromiografici superficiali (sEMG).
OS3.2 Feedback sensoriale
Il progetto svilupperà due sistemi di stimolazione tattile: Il primo basato sul modello DESC, per cui il controllo senso-motorio è basato su informazioni sensoriali discrete corrispondenti a determinati eventi meccanici (contatto, rilascio, sollevamento, ecc.), Il secondo basato su feedback multi-modale a modalità coerente, ovvero su stimoli della stessa modalità dello stimolo in ingresso.
OS4. Strumenti per la valutazione pre-clinica e clinica dei sistemi protesici
I prototipi finali del progetto saranno valutati da un campione selezionato di amputati attraverso esperimenti progettati per replicare le attività di vita quotidiana.
La valutazione sarà condotta attraverso test comunemente usati in ambito protesico (ad esempio the Southampton Hand Assessment Procedure, box and block test, prova di destrezza a 9 PEG in HOLE, e altri).
Oltre a questi test, saranno progettati dispositivi e procedure per una semplice ed oggettiva valutazione delle funzionalità delle protesi e delle relative interfacce di controllo bidirezionali. Saranno sviluppati e integrati, possibilmente in un unico strumento, i test Virtual Eggs Test (VET) e Pick and Lift Test (PLT).
il primo replica l’azione di presa e posizionamento di oggetti cubici fragili. La valutazione viene calcolata sulla base del numero di cubi trasferiti e sulla percentuale di cubi rotti in 1 minuto.
Il secondo replica l’azione di presa, sollevamento e riposizionamento di oggetti ed è composto da un oggetto plastico rigido a forma di parallelepipedo, equipaggiato con celle di carico che misurano la forza di presa e il peso dell’oggetto stesso quando appoggiato su una superficie.