Handwheelchair.q, l’innovativa carrozzina per disabili del Politecnico di Torino

Tra i tanti progetti che il Politecnico di Torino sta promuovendo tramite la propria iniziativa POC (Proof Of Concept), così da facilitarne il passaggio dalla fase ideativa a quella industriale e produttiva, oggi ci occupiamo del progetto del professor Giuseppe Quaglia, ordinario presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale del Politecnico di Torino che, assieme al suo team, sta lavorando allo sviluppo di una carrozzina manuale per facilitare gli spostamenti, agevolare la mobilità e praticare leggera attività fisica outdoor, chiamata Handwheelchair.q.

L’innovazione principale di questo mezzo riguarda la messa a punto di un sistema di spinta alternativo, utilizzabile sia per utenti che praticano sport, sia per persone che svolgono attività fisiche più moderate. Gli attuali sistemi di spinta (Anello, Handbike e sistemi a leve) sono caratterizzati dall’avere la traiettoria del gesto fissa. Inoltre, questi gesti hanno delle fasi in cui si generano dannose forze di compressione sulla capsula articolare della spalla.

Le necessità e le richieste di utenti con disabilità hanno avviato il percorso di ricerca. In particolare, il primo spunto è nato da un’atleta disabile che aveva alcune richieste specifiche e comuni ad altre persone costrette in carrozzina: poter movimentare e direzionare la carrozzina con una mano sola, come nel caso di persone con disabilità ad un arto superiore o per la semplice esigenza di avere una mano libera. Una seconda tipologia di esigenze è di poter aumentare il proprio raggio di spostamento con la carrozzina manuale, per incrementare la propria autonomia negli spostamenti quotidiani. Infine una ulteriore richiesta riguardava lo sviluppo di un dispositivo che consentisse di praticare attività sportiva outdoor evitando di dover avere un altro ausilio specifico ed ingombrante come l’handbike.

Dalle statistiche della World Health Organization e dell’Ohio State University, Wexner Medical Centre, si stima che nel mondo ci siano circa 73 milioni di persone bisognose di carrozzine, ovvero circa l’1% della popolazione mondiale. 20 milioni non hanno accesso a carrozzine mentre dei restanti 53 milioni si stima che il 60-80% degli utenti soffre di dolori/lesioni alle articolazioni delle spalle.

Le principali cause di dolore/lesione sono:

• la destabilizzazione della spalla causata dal continuo cambiamento di direzione della forza che agisce sulla capsula articolare della spalla, affaticando i muscoli stabilizzatori;
• le forze di compressioneche generano dannosi attriti dei tessuti molli. La spalla infatti non è un’articolazione strutturata come ginocchio e anca per sopportare forze di compressione rilevanti;
• i picchi di forze molto concentratiche si verificano a causa dei gesti di spinta, che devono essere ampi ed eseguiti in un tempo limitato;

L’analisi delle problematiche e dell’inefficacia del sistema di spinta ad anello, come ampiamente dimostrato in letteratura, e, viceversa, dell’efficacia delle macchine da palestra che sono solite impiegare trasmissioni a cavi con traiettorie libere, ha stimolato l’ideazione della soluzione innovativa integrata nel progetto Handwheelchair.q;, basata sulla libertà della traiettoria del gesto ed adattabile alle caratteristiche biomeccaniche dell’utente.

Il gruppo di ricerca formato, oltre che dal responsabile del progetto e ideatore di Handwheelchair.q, Giuseppe Quaglia, anche dal professor Elvio Bonisoli e dai dottorandi Paride Cavallone e Andrea Botta, tutti afferenti al Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale (DIMEAS) del Politecnico di Torino, è da tempo attivo nella progettazione e realizzazione di dispositivi che aiutino ad affrontare problemi generati dalla disabilità.

Come ci ha spiegato il professor Quaglia, il gruppo è ora impegnato nel “realizzare e testare due prototipi con diversi allestimenti e moduli funzionali di carrozzina, in collaborazione anche con i medici dell’Unità Spinale Unipolare di Torino. Una prima versione, definita versione attiva, per la vita e la mobilità di tutti i giorni e una versione, detta sportiva, per praticare sport outdoor”.

I due prototipi si propongono di rispondere a diversi obiettivi. Entrambi mirano anzitutto a facilitare la mobilità degli utenti con un gesto ergonomico, risolvere il dolore alla spalla e introdurre un sistema frenante più efficiente e sicuro. La versione cosiddetta “attiva” si propone anche di estendere la mobilità outdoor, consentire la pratica di un’attività sportiva leggera nei parchi o su piste ciclabili e aumentare l’indipendenza degli utenti. La versione “sportiva”, ovviamente, potrà consentire di praticare sport vero e proprio.

“Obiettivo a lungo termine è realizzare un nuovo ausilio per utenti di carrozzina possibilmente con un partner industriale con il quale far evolvere i prototipi in prodotti“, ha aggiunto il professor Quaglia. “Questa carrozzina ha l’obiettivo importante di migliorare la qualità della vita degli utenti in sedia a rotelle, permettendo di praticare attività sportiva fondamentale sia a livello fisico sia a livello psicologico riducendo i problemi articolari”.

“Gli output saranno due prototipi utilizzabili in diverse configurazioni per effettuare una ricca campagna sperimentale, in collaborazione con medici e specialisti, fondamentale per l’ottimizzazione del prototipo sia dal punto di vista meccanico sia dal punto di vista biomeccanico per quanto riguarda il gesto di spinta. Centrali saranno tutte le valutazioni degli utenti”, ha poi concluso Quaglia.