finalità del biodesign,
il nuovo ambito disciplinare del design applicato alla
medicina, è introdurre una innovazione tecnologica nell’ambito
medico-biologico attraverso soluzioni la cui efficacia
sia realmente percepita dall’uomo. Ciò è reso possibile
grazie al concetto di interdisciplinarità, ossia di stretta
collaborazione tra design, ingegneria e scienze medico
biologiche, che è intrinseca nella definizione stessa
di biodesign. La progettazione di un prodotto healthcare
infatti, presuppone la necessità di avere delle competenze
adatte a quel contesto di applicazione. Nello specifico,
parlare di biodesign per l’idrokinesiterapia significa
sfruttare le competenze legate all’ambito medico della
riabilitazione in acqua e quelle tipiche del design. L’insieme
di queste conoscenze, consente al progettista di avere
un background di nozioni utile all’individuazione e alla
scelta del prodotto più adatto alla esigenze di un terapista.
Oggi, le attrezzature e le strutture necessarie, difficilmente
sono reperibili nella maggior parte delle aziende ospedaliere
e per questo motivo la riabilitazione viene svolta attraverso
l’utilizzo di prodotti presi in prestito dal campo del
fitness e dell’aquagym. (Figura 1) L’intento di Fit-Suit
è stato quello di individuare soluzioni appropriate all’idrokinesiterapia,
ponendo l’accento sulle esigenze degli specialisti, ma
soprattutto sul comfort percepito dal paziente.
Idrokinesiterapia in breve ::..
L’utilizzo dell’acqua a scopo terapeutico risale
all’antichità ed ha accompagnato la storia dell’uomo fino
ai nostri giorni, attraverso le più importanti civiltà,
dalla Cina all’Egitto, dalla Grecia a tutto l’Impero romano.
“La vita nasce dall'acqua e l'acqua è vita.….dalla terra
nasce l'acqua, dall'acqua nasce l'anima…” (Eraclito).
La valenza terapeutica sta nell’esercizio, frutto di procedure
logiche, mentre l’acqua costituisce il contesto all'interno
del quale l'esercizio viene svolto. (Figura 2)
Tali procedure sono legate alle particolari proprietà
fisiche e psicologiche dell’acqua quali:
• Spinta verticale;
• Resistenza
• Pressione idrostatica
• Relax
• Benessere
Idrokinesiterapia è quell’attività di kinesiterapia che
si serve dell’elemento acqua per il recupero o il miglioramento
di una disabilità. Le indicazioni alla riabilitazione
in acqua sono molte ed abbracciano campi diversi della
patologia.
Essa è indicata in campo:
• ortopedico-traumatologico
• neurologico
• nell’apparato urologico
• nell’apparato respiratorio.
La riabilitazione viene svolta in apposite vasche o piscine
ad uso terapeutico. Attraverso l'uso di oggetti galleggianti
o di pesi applicati a diverse parti del corpo è possibile
dosare in modo molto fine gli stimoli provenienti dai
recettori che trasmettono il senso di posizione e il senso
di movimento. La possibilità di variare il peso specifico
dei distretti corporei, viene data dall’utilizzo di cavigliere,
polsiere, gambaletti ideali anche per opporre resistenza
al movimento. Poiché non esistono oggetti specifici per
la riabilitazione in acqua, Fit-Suit nasce come una tuta
che contenga in se le funzioni di tutti gli altri prodotti
in modo che il terapista possa avere a disposizione un
prodotto unico e specifico che adotti un sistema tale
da consentire lo svolgimento degli esercizi in maniera
più efficiente, creando una variazione di peso, volume
e superficie, in modo più immediato.
Fit- Suit: cos’è? ::..
Fit Suit è una tuta realizzata per parti che si adatta
al corpo umano, facendo variare il peso ai distretti corporei
interessati alle diverse metodiche riabilitative. Dal
colloquio con diversi specialisti è emerso che un paziente
malato, una persona disabile sono restii a svolgere esercizi
utilizzando strumentazioni ingombranti, percepite come
estranee; infatti proprio per questo motivo gli oggetti
usati in riabilitazione sono colorati, morbidi, piacevoli
al tatto. Per ottenere un prodotto con tali caratteristiche
è opportuno considerare gli aspetti di sensorialità (percezione
tattile), esteticità (gradevolezza visiva) e psicologia
(percezione di comfort e benessere).
Per il raggiungimento di tale obiettivo è stato necessario
individuare una lista di requisiti di progetto:
• Facile indossabilità
• Velocità di utilizzo
• Utilizzo materiali bio-compatibili a memoria di forma
• Sistema di variazione dei volume dei distretti corporei.
Il requisito di indossabilità è basilare, in quanto ci
si trova spesso a dover lavorare con pazienti paralizzati.
Ciò implica la necessità di avere una facile vestibilità
e richiede quindi uno studio approfondito delle misure
antropometriche del corpo umano. La possibilità di adattare
la tuta a diverse persone rende necessario lo studio sulle
giuste proporzioni del corpo umano. Ciò implica un’attenzione
particolare all’ergonomia attraverso uno studio sui percentili
e sulla wearability. La parola wear-ability significa
letteralmente abilità di indossare e riguarda l’individuazione
delle aree meno intrusive per gli oggetti indossabili
e di forme che consentano comfort e libertà di movimento
all’utente. La conformazione morfologica ed il design
della tuta, sono strettamente collegati ai muscoli interessati
predisposti alle metodiche riabilitative. Sovrapponendo
aree meno intrusive con quelle interessate dalle metodiche
riabilitative si delinea la conformazione della tuta (Figura
3). Fit-Suit è divisa in sezioni, in numero pari alle
zone di interesse (Figura 4). Essa è realizzata in New
Soft Gel, un polimero a base di poliuretano modellabile,
con basso peso specifico ad alti valori di allungamento.
L’alto valore di allungamento garantisce che la tuta si
adegui a diverse tipologie di persone. Questo materiale
è stato scelto tenendo in considerazione il comportamento
elastico ossia capacità di allungarsi per adattarsi alle
diverse forme senza subire una deformazione plastica permanente,
il peso specifico e l’aspetto tattile. La caratteristica
di adattamento viene fornita alla tuta anche attraverso
la scelta del secondo materiale di progettazione che ha
una duplice funzione, quella di dare una struttura alla
morfologia dell’oggetto e quella di consentire l’adattabilità
alle forme. Il materiale in questione è l’acciaio armonico,
un materiale metallico a memoria di forma, il quale viene
utilizzato sotto forma di molle a nastro.
La loro caratteristica principale è quella di essere in
grado di recuperare una forma pre-impostata per effetto
del semplice cambiamento di temperatura o dello stato
di sollecitazione applicato. Questa proprietà elastica,
nel caso in esame viene sfruttata per conferire all’oggetto
la possibilità di adeguarsi alle diverse sezioni del corpo
umano. La possibilità di variare il volume da applicare
alle diverse zone viene conferita inserendo aria nelle
sezioni individuate. In tal modo si creano tanti braccioli
pieni d’aria che consentono di svolgere la riabilitazione
opponendo resistenza all’acqua.
L’immissione dell’aria è consentita dall’utilizzo di microvalvole
piezo – elettriche (Figura 5). Queste valvole sono caratterizzate
da ridotte dimensioni di ingombro, bassi costi energetici,
tempi di risposta e portata sufficienti per lo scopo prefissato.
Infatti, ogni sezione della tuta necessita di una quantità
di aria massima di due litri. Con questa tipologia di
valvola è quindi possibile gonfiare ogni singolo distretto
in un minuto immettendo due litri di aria. Per l’alimentazione
delle valvole è necessaria una potenza di 24 V, di conseguenza
si richiede la presenza di un numero di batterie, avente
questa potenza, pari a quello delle valvole. La batteria
scelta per l’esigenza di progetto, è di una tipologia
molto innovativa, sviluppata dalla Thermo Life™.
La batteria della Thermo Life è un rivoluzionario dispositivo
di micro-tecnologia, generatore termoelettrico a bassa
potenza. La grande innovazione sta nella capacità di generare
energia ricavando calore a contato con il corpo umano.
Questo aspetto è di importanza rilevante in quanto risolve
il problema della ricarica. L’immissione dell’aria nella
tuta è consentita dalla presenza di una bombola posta
sulla schiena, contenente aria compressa (Figura 6). Per
un efficace svolgimento dell’attività riabilitativa, la
tuta è fornita di un software che consente, immettendo
i dati del paziente, di calcolare il peso e di conseguenza
la quantità di aria da inserire in ogni zona. Le valvole
inoltre sono collegate ad una board che ne consente l’azionamento
con sistema bluetooth (Figura 7). Il progetto Fit-Suit
sviluppato all’interno di Biodesign Lab del Dipartimento
INDACO del Politecnico di Milano, trova configurazione
nell’ambito di un ampio spazio di ricerca dedicato ai
biodispositivi. Un obiettivo perseguito e raggiunto all’interno
del Laboratorio è la creazione di un Centro Multidisciplinare,
strutturato al fine di fornire un servizio di ricerca
applicata per le imprese. Attraverso la creazione di un
network di piccole e medie imprese attivo attraverso specifici
servizi di R&D da parte di Biodesign Lab si cercherà di
soddisfare gli obiettivi futuri, indirizzati alla ingegnerizzazione
delle applicazioni sviluppate.
Si prevede per l’attività di progettazione - la ricerca
richiede ancora sforzi in termine di sviluppo - la partecipazione
di piccole e medie imprese come cooperazione allo sviluppo
attraverso il coinvolgimento diretto delle aziende alla
fase progettuale e alla fase di prototipazione del prodotto.
Al fine di identificare un approccio corretto alla progettazione
della Fit-Suit sono stati coinvolti enti clinici e riabilitativi
tra i quali la Fondazione Don C. Gnocchi e il Polo riabilitativo
del Levante Ligure di Sarzana. Il supporto medico da parte
di uno dei maggiori specialisti nel campo dell’idrokinesiterapia
in Italia, che è il responsabile delle attività riabilitative
in acqua presso tale Centro è risultato fondamentale e
ha delineato interessanti prospettive.
Bibliografia
• “Trattamento riabilitativo in acqua”
- Dott.Stefano Borgellesi, Dott.ssa Flavia Benvegnù,
Dott. Stefano Ghiotto, Dott. Antonio Vegro, Dott. Gian-Alberto
Zorzi
• F. Gemperle, C. Kasabach, J. Stivoric, M.Bauer,
R. Martin “Design for Wearability Proceedings of
the 2nd IEEE International Symposium on Wearable Computers”
1998.
• “Fluido Tecnica” n° 267 Maggio
2003
• www.poweredbythermolife.com
• www.spplast.com
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A cura di:
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Di Marita Canina
e
Venere Ferraro
Biodesign Lab, Dipartimento INDACO, Politecnico di Milano
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