Modułowa proteza ręki przeznaczona dla dzieci niepełnosprawnych do współpracy z kierownicą roweru lub hulajnogi

ZESPÓŁ AUTORSKI:

Politechnika Poznańska

• Filip Górski,
• Wiesław Kuczko,
• Przemysław Zawadzki,
• Radosław Wichniarek,
• Magdalena Żukowska

CO MOŻNA OSIĄGNĄĆ DZIĘKI WYNALAZKOWI?

Przedmiotem wynalazku jest modułowa proteza ręki przeznaczona dla dzieci niepełnosprawnych umożliwiająca podejmowanie aktywności fizycznej, takiej jak jazda na rowerze lub hulajnodze, umożliwiająca wspomaganie także codziennych czynności. Proteza kierowana jest dla dzieci w wieku od 3 do 16 lat z krótkim, standardowym lub długim kikutem ramienia i składa się z trzech głównych części: leja protezowego (mocowanego do kikuta), przedramienia oraz wymiennej końcówki roboczej. Proteza jest jednym z wyrobów ortopedycznych i protetycznych możliwych do projektowania i wytwarzania w systemie AutoMedPrint - prototypowym rozwiązaniu umożliwiającym automatyczne projektowanie i szybkie wytwarzanie personalizowanych wyrobów ortopedycznych. Innowacyjne podejście do projektowania wyrobu (automatyzacja projektowania oraz modułowość) umożliwiają uzyskanie nowego wariantu dla danego pacjenta w ciągu kilkudziesięciu minut lub maksymalnie kilku godzin, jednocześnie skracając czas wizyty pacjenta do maksymalnie 45 minut, niezbędnych do zebrania miary z użyciem skanera 3D. Dzięki wdrożeniu wynalazku większa liczba pacjentów dziecięcych (a także dorosłych) będzie mogła uzyskać funkcjonalne, tanie protezy. Tradycyjny proces wytwarzania wyrobów zaopatrzenia ortopedycznego i protetycznego jest procesem długotrwałym i realizowanym w sposób ręczny. Z racji czasochłonności oraz kosztochłonności często rezygnuje się z wytwarzania protez dla dzieci, gdyż wymagałoby to zbyt częstej ich wymiany, na co niewielu rodziców może sobie pozwolić (koszt analogicznej protezy ręki dostępnej rynkowo w warunkach polskich waha się od kilku do kilkudziesięciu tysięcy złotych). Prezentowany wynalazek to proteza którą można wytworzyć w sposób niskokosztowy (koszt wytwarzania to kilkaset złotych), używając dostępnej nawet w warunkach domowych technologii FDM. Jednocześnie wytworzona proteza, dzięki zastosowanym rozwiązaniom konstrukcyjnym oraz zoptymalizowanym parametrom druku 3D spełnia wszelkie wymagania funkcjonalne oraz wytrzymałościowe, co zostało udowodnione w licznych testach z pacjentami - ochotnikami. Dzięki modułowości i automatyzacji projektowania, można szybko dostosować (przeprojektować) protezę do potrzeb danego pacjenta i bardzo szybko wytworzyć ją i dostarczyć (w ciągu kilku dni), a w przypadku konieczności wymiany - nawet po kilku miesiącach - wytworzyć szybko kolejną wersję dostosowaną anatomicznie do zmienionej już anatomii pacjenta.

ISTOTA WYNALAZKU

Istotą wynalazku jest modułowa mechaniczna proteza ręki przeznaczona dla dzieci niepełnosprawnych do współpracy z kierownicą roweru lub hulajnogi umożliwiająca dobranie każdego jej członu do indywidualnych potrzeb pacjenta, wytwarzana z użyciem niskokosztowych technik przyrostowych (druku 3D). Proteza składa się z trzech głównych części: elementu chwytnego - umożliwiającego mocowanie lub wpinanie na kierownicę roweru lub hulajnogi lub realizację czynności życia codziennego (przytrzymywanie lub chwytanie lekkich obiektów); elementu przedramienia oraz ramienia (leja protezowego). Element chwytny stanowi wymienny moduł uchwytu. Moduł uchwytu łączony jest rozłącznie bezpośrednio, bądź pośrednio poprzez przegub (jako element opcjonalny) z przedramieniem. Przedramię natomiast mocowane jest do ramienia. Ramię stanowi otwarty lej o cylindrycznym kształcie wyposażony w układ do mocowania do kikuta. Lej ramienia o cylindrycznym kształcie posiada trwale połączone po przeciwległych stronach dwa ramiona montażowe, służące do przyłączenia z przedramieniem. Przedramię stanowi otwarty cylindryczny lej z trwale połączonymi po przeciwległych stronach leja ramionami montażowymi przedramienia współpracującymi z ramionami montażowymi ramienia. Nadto otwarty cylindryczny lej przedramienia zakończony jest płaską podstawą z otworem do montażu wymiennego moduł uchwytu albo opcjonalnego przegubu.
Każdy z bazowych elementów protezy (lej, przedramię, końcówka) może być wymieniony na element o podobnej funkcjonalności lecz innych cechach konstrukcyjnych - lej może być otwarty lub zamknięty, przedramię może także być otwarte lub zamknięte, a końcówka może przybrać jeden z kilku dostępnych kształtów, zależnie od potrzeb i preferencji. Montaż odbywa się z użyciem prostych narzędzi, dzięki temu wymiana i dostosowanie położenia komponentu trwa zaledwie kilka minut i może być wykonana także w warunkach domowych (np. przez rodzica czy opiekuna), umożliwiając szybką zmianę funkcji protezy na inną. Poszczególne elementy protezy są wytwarzane z użyciem popularnej technologii druku 3D - metody FDM (Fused Deposition Modelling) znanej także jako FFF (Fused Filament Fabrication). Uzupełnienia protezy lub wytworzenie uaktualnionego komponentu (np. jako zastępstwo zużytego) także mogą odbywać się w warunkach domowych, zakładając że w dyspozycji rodziców/opiekunów znajduje się drukarka 3D (obecnie drukarki FDM znajdują się w prawie każdej szkole podstawowej).

POTENCJAŁ KOMERCJALIZACYJNY WYNALAZKU

Potrzeba wytwarzania wyrobów protetycznych wciąż się zwiększa, m.in. z powodu zmian zachodzących w społeczeństwie. Amerykański rynek protez jest wart prawie 2 mld USD, w Polsce żyje grupa 2 mln osób potrzebujących protez i ortez, a liczba amputacji wzrasta. Tradycyjny proces wytwarzania protez ręki jest długotrwały i kosztochłonny - istnieje tutaj „wąskie gardło”, wielu pacjentów nie używa protez ze względu na niską dostępność i niewystarczające parametry. Prezentowany wynalazek jest bezpośrednią odpowiedzią na problemy pacjentów. Zakłada się że z racji niskiego kosztu, modułowości i szybkości przeprojektowania oraz coraz większej dostępności druku 3D, możliwe będzie znaczące upowszechnienie tego rodzaju protez. Wynalazek powinien spotkać się z bardzo dużym zainteresowaniem ze strony zarówno firm wytwarzających protezy jak i pacjentów. Warto zaznaczyć, że wynalazek jest gotowy do wdrożenia – wszystkie etapy jego produkcji zostały zweryfikowane w warunkach rzeczywistych.