Settembre 2021
By Maja Hook, IP e R&S Comunicazione aziendale, Ottobock, Germania
I Giochi Paralimpici di Tokyo 2020 si sono svolti a Tokyo dal 24 agosto al 5 settembre 2021. Circa 4,400 atleti con disabilità hanno gareggiato per l'oro in 22 discipline. Le protesi sportive con protezione IP erano uno dei dispositivi chiave che utilizzavano per raggiungere i loro obiettivi. La ricerca e lo sviluppo hanno aiutato gli atleti a ottenere il massimo dalle loro capacità atletiche.
Johannes Floors sprinta sulla sua pista a Leverkusen fino a sei ore al giorno. Ad agosto è volato in Giappone per gareggiare contro atleti provenienti da ogni angolo del mondo. "In realtà mi sto preparando per i Giochi Paralimpici dal 2016", afferma il 26enne. L'atleta tedesco di atletica leggera ha vinto l'oro alle Paralimpiadi di Tokyo. Mr. Floors è attualmente la persona più veloce al mondo con le protesi. Ha migliorato il suo record mondiale nei 200 metri alla fine di giugno ed è anche il più veloce della sua classe (T62) nei 100 e 400 metri. Ma questi risultati sono tutt'altro che scontati. Mr. Floors è nato con un difetto genetico che colpisce il perone. Gli mancavano entrambi i peroni e aveva i piedi deformati. Lo sprint era fuori discussione. "C'era troppo dolore", dice. Per questo motivo, dieci anni fa, ha deciso di farsi amputare entrambe le gambe. "Ero ancora a letto in ospedale quando ho deciso di iscrivermi al programma sportivo a scuola", ricorda. Le sue protesi quotidiane gli consentono di camminare normalmente ora e può sprintare con speciali molle in carbonio progettate per lo sport. "Sentire quella velocità è un'enorme esperienza emotiva", dice.
Non molto tempo fa, gli atleti paralimpici indossavano le loro protesi quotidiane durante gli sport agonistici. Solo negli anni '1980 hanno iniziato a indossare protesi appositamente progettate per lo sprint. A differenza delle protesi di gamba naturale o sportive odierne, le protesi convenzionali non si flettono facilmente e rendono difficile eseguire i movimenti necessari per sport specifici. "All'improvviso, sono arrivate le protesi sportive e questo ha cambiato tutto", afferma Mr. Floors.
Ottobock ora detiene 1,886 brevetti rilasciati in oltre 540 famiglie di brevetti, tra cui numerose innovazioni tecniche per gli sport paralimpici.
Le protesi sportive aiutano le persone a partecipare
Ottobock è un produttore di protesi sportive e sedie a rotelle ampiamente utilizzate e fornisce dispositivi per atleti paralimpici da oltre 30 anni. L'azienda tedesca, nota per la bionica umana indossabile, fabbrica protesi da oltre 100 anni. Inizialmente, l'azienda produceva arti di ricambio in legno per coloro che erano stati feriti nella prima guerra mondiale. Oggi i suoi prodotti includono protesi supportate dall'intelligenza artificiale, come la mano bebionic, che hanno stabilito nuovi standard tecnologici.
Ottobock detiene ora 1,886 brevetti rilasciati in oltre 540 famiglie di brevetti, tra cui numerose innovazioni tecniche per gli sport paralimpici.
L'agile piede protesico 1E95, ad esempio, viene utilizzato in sport come basket e pallavolo. Il piede ha una struttura semplice e facilita la camminata, il jogging e gli improvvisi cambi di direzione. Ottobock ha sviluppato il Runner brevettato 1E91 appositamente per velocisti e saltatori in lungo. Molte leggende paralimpiche indossano questo piede protesico, che può essere facilmente adattato alle esigenze di individui diversi. E la sua linea di forza è più vicina al centro di gravità del corpo, rendendo la molla in carbonio più efficiente da usare.
Video: come viene realizzata una pala da corsa in fibra di carbonio
Il professionista di ortesi e protesi (O&P) Julian Napp faceva parte del team di sviluppo. Dal 2012 supervisiona il Centro di assistenza tecnica di riparazione Ottobock ai Giochi Paralimpici. Gli atleti portano le loro protesi e sedie a rotelle in officina quando devono essere riparate. Il tecnico ha incorporato le sue esperienze pratiche nel processo di sviluppo: "Devi lavorare in modo molto preciso per garantire che il piede sia correttamente allineato con il corpo", afferma.
Il concetto alla base della popolare lama da corsa 1E90 Sprinter di Ottobock indossata dal ventiseienne Johannes Floors è vecchio quasi quanto lui. Lo Sprinter è stato sviluppato negli Stati Uniti negli anni '26, prima che Ottobock acquisisse il prodotto e ne migliorasse il design.
Il piede in carbonio è indossato con una presa per vuoto in fibra di carbonio che include una valvola di uscita e un manicotto di tenuta. Il moncone è racchiuso e protetto da un tipo di calza, il liner in polimero. Un adattatore 1E90 tra l'invasatura e il piede protesico con un design protetto assicura che la posizione della protesi possa essere facilmente regolata. "Posso regolare perfettamente l'allineamento statico con l'adattatore, e questo è ciò che rende effettivamente possibile l'esecuzione senza limitazioni", spiega Mr. Napp.
Realizza protesi personalizzate per vari sport e atleti, tra cui noti velocisti e saltatori in lungo, Heinrich Popow e Léon Schäfer: "Mi rende davvero orgoglioso vederli segnare un record mondiale dopo l'altro", afferma Mr. Napp. Lavora anche a stretto contatto con l'attuale detentore del record mondiale, Johannes Floors. "Cerco di adattare la tecnologia in modo che si adatti sempre meglio agli atleti: si sviluppa insieme all'atleta", osserva Napp. “Non potevo mettere una protesi realizzata per Johannes Floors su un atleta diverso come Léon Schäfer. Probabilmente non sarebbe stato in grado di correre molto velocemente con esso. L'allineamento statico è diverso per tutti”.
Brevetto per il primo ginocchio sportivo meccanico
Nonostante l'invenzione del piede sportivo protesico, gli atleti con un'amputazione transfemorale sopra il ginocchio avevano ancora un problema. Alcuni di loro hanno indossato il piede in carbonio direttamente sull'arto residuo e fondamentalmente hanno messo insieme le loro protesi da soli. Il risultato può essere visto nei video sportivi che mostrano il caratteristico movimento rotatorio che la gamba fa quando è estesa. Aiuta i corridori che non indossano un'articolazione del ginocchio sportiva a evitare una fase di oscillazione eccessivamente lunga. Altri atleti hanno corso con protesi di tutti i giorni e articolazioni policentriche, che in realtà non sono adatte a questo scopo. La prima protesi sportiva monocentrica al mondo offriva una soluzione. Ottobock lo ha sviluppato sulla base del giunto 3R80, per il quale il brevetto per l'idraulica rotazionale è stato inizialmente concesso in Germania nel 1995.
Il 3S80 ha un blocco manuale e caratteristiche di smorzamento regolabili individualmente ed è particolarmente compatto e robusto: “Quando si fa jogging, il peso corporeo che agisce sulla protesi è raddoppiato. C'è un aumento fino a cinque volte durante lo sprint, con un aumento da sei a sette volte per i saltatori in lungo", afferma Julian Napp. Le ginocchia sportive artificiali devono essere in grado di resistere a questo sforzo ma rimanere abbastanza flessibili da consentire l'accelerazione. In altre parole, questo tipo di articolazione sportiva è su misura per gli atleti e non viceversa, come avveniva in precedenza.
L'atleta paralimpica Martina Caironi indossa questo tipo di protesi di ginocchio sportiva. La signora Caironi, originaria dell'Italia, ha vinto una medaglia d'argento nel salto in lungo e nei 100 metri alle Paralimpiadi di Tokyo 2020.
Nel 2007 ha perso la gamba sinistra in un incidente in moto. Fu durante la riabilitazione che si rese conto di avere un dono per lo sport. Ha iniziato a raggiungere i suoi primi dischi tre anni dopo. "In realtà non ho mai voluto essere un'atleta professionista", afferma la signora Caironi. “Ma dopo il mio incidente, mi sono reso conto di quanto fossi in grado di correre con le protesi. Sarebbe stato uno spreco se non avessi inseguito il mio talento”.
La signora Caironi inizialmente praticava sport con la sua protesi quotidiana prima di essere dotata del 3S80 e della molla in carbonio 1E91. "Ho potuto sperimentare la trasformazione tecnologica direttamente sul mio corpo", afferma il 31enne. "Sto vivendo la trasformazione".
Il Comitato Paralimpico Internazionale (IPC) ha definito regole chiare che tengono conto del grado in cui le disabilità degli atleti influiscono sulle loro prestazioni. Per questo motivo sono ammesse solo protesi passive senza elettronica.
Dice che all'inizio ha trovato difficile controllare la protesi sportiva perché l'articolazione è più flessibile e fornisce meno stabilità per consentire un'accelerazione più rapida. La signora Caironi ha vinto l'oro con questo giunto ai Giochi Paralimpici di Londra nel 2012, finendo i 100 metri in 14.65 secondi: è stata l'unica atleta donna a completare la gara in meno di 15 secondi.
Nel 2013, la signora Caironi è diventata due volte campionessa del mondo nel salto in lungo e nei 100 metri. Nel 2015, ha corso un tempo record mondiale nei 200 metri e ha vinto l'oro ai Campionati mondiali di atletica leggera a Doha.
Le nuove protesi hanno migliorato anche la sua qualità di vita. La signora Caironi indossa il Genium X3 come sua protesi quotidiana; l'articolazione del ginocchio intelligente si adatta automaticamente a varie situazioni. "Sono diventata molto più mobile", dice. "Posso fare le scale o allenarmi in palestra senza pensarci due volte, il che ha un impatto positivo anche sulla mia carriera di atleta".
Video: Passione per le Paralimpiadi Tokyo 2020
Lo sport con le protesi non è doping tecnologico
Vale la pena notare che alla signora Caironi non è stato permesso di usare la sua protesi meccatronica di tutti i giorni ai Giochi Paralimpici. Il Comitato Paralimpico Internazionale (IPC) ha definito regole chiare che tengono conto del grado in cui le disabilità degli atleti influiscono sulle loro prestazioni. Per questo motivo sono ammesse solo protesi passive senza elettronica. La lunghezza approvata delle protesi è determinata sulla base di una formula complessa che tiene conto dell'altezza dell'utilizzatore e della lunghezza del femore. Eppure, la percezione dei media di "uomini potenziati" è difficile da cambiare.
Johannes Floors dice che sarebbe ricco se avesse cinque euro per ogni volta che qualcuno gli chiedeva se può correre più veloce con le sue protesi rispetto agli atleti professionisti con gambe sane. Trova difficile da ingoiare la narrativa sui superumani con arti bionici. "Degrada le mie prestazioni e suggerisce che non sono altro che la mia protesi", dice. “È come se le sei ore che dedico ad allenarmi ogni giorno non valessero nulla! E le mie protesi sportive non sono nemmeno high-tech rispetto alle mie protesi di tutti i giorni: sono le stesse dagli anni '90".
Nel marzo 2021, l'OMPI ha pubblicato il suo ultimo rapporto sulle tendenze tecnologiche, che copre le tecnologie assistive, innovazioni che aiutano le persone che vivono con limitazioni funzionali in relazione alla mobilità o alla vista, ad esempio, a partecipare a tutti gli aspetti della vita e a realizzare il proprio potenziale.
Il rapporto fa parte di a serie che tracce tendenze tecnologiche attraverso l'analisi di brevetti e altri dati per fornire prove solide e fattuali sull'innovazione in campi specifici.
In un momento in cui oltre 1 miliardo di persone ha bisogno di tecnologie assistive - questa cifra è destinata a raddoppiare nel prossimo decennio con l'invecchiamento della popolazione - il rapporto del 2021 conclude che proprietà intellettuale (IP) sta consentendo la crescita dell'innovazione nelle tecnologie assistive. Gli esperti che contribuiscono al rapporto, tuttavia, sottolineano la necessità che questa innovazione diventi più ampiamente disponibile per coloro che vi si affidano. A livello globale, solo 1 persona su 10 ha attualmente accesso agli ausili di cui ha bisogno.
Il rapporto è progettato per fornire la base di conoscenze per supportare le discussioni globali per promuovere un maggiore accesso alla tecnologia assistiva.
I principali risultati:
- Le innovazioni, che vanno dai piccoli miglioramenti nei prodotti esistenti agli sviluppi all'avanguardia nelle tecnologie di frontiera, possono migliorare notevolmente la vita di coloro con limitazioni funzionali, consentendo loro di vivere, comunicare e lavorare in modo indipendente.
- Le tecnologie assistive hanno registrato una crescita a due cifre negli ultimi anni e sono sempre più integrate nei beni di consumo.
- Cina, Stati Uniti, Germania, Giappone e Repubblica di Corea sono le cinque principali origini dell'innovazione nelle tecnologie assistive.
- Le domande di brevetto in tecnologie di assistenza emergenti, inclusi robot assistivi, applicazioni per la casa intelligente, dispositivi indossabili per ipovedenti e occhiali intelligenti, sono cresciute tre volte più velocemente rispetto alle tecnologie di assistenza convenzionali, che includono miglioramenti e accessori per sedie a rotelle, allarmi ambientali e dispositivi abilitati Braille.
- Due aree in rapida crescita della tecnologia assistiva emergente sono l'ambiente (ad esempio ausili alla navigazione negli spazi pubblici e robot di assistenza) e la mobilità (ad esempio sedie a rotelle autonome e protesi avanzate.
- Il campo delle tecnologie assistive sta convergendo con l'elettronica di consumo e le tecnologie mediche generali, con una crescita di prodotti di assistenza meno invasivi (grazie a sensori sempre più sofisticati) e soluzioni più invasive come gli impianti del tronco cerebrale per recuperare l'udito, la vista, la mobilità. Le tecnologie sviluppate per chi ha limitazioni funzionali vengono sempre più applicate ai prodotti tradizionali. Ad esempio, la tecnologia a conduzione ossea che può aiutare con problemi di udito può essere utilizzata anche nelle cuffie dei corridori.
- Sono disponibili prodotti di assistenza avanzati e nuovi grazie allo sviluppo e all'uso di tecnologie abilitanti come l'intelligenza artificiale, l'Internet delle cose, i nuovi materiali e la robotica avanzata.
- Gli attori aziendali stanno guidando lo sviluppo della tecnologia assistiva, comprese aziende specializzate nella tecnologia assistiva, come WS Audiology, Cochlear, Sonova, Second Sight, Ottobock e Össur. Anche le aziende di beni di consumo elettronici (ad es. Panasonic, Samsung, IBM, Google e Hitachi) e le aziende dell'industria automobilistica (ad es. Toyota e Honda) sono attori importanti, data la crescente tendenza a integrare le tecnologie assistive nei principali beni di consumo elettronici.
- Le università e le organizzazioni pubbliche di ricerca sono più importanti nell'emergente set di dati sulle tecnologie assistive e sono particolarmente attive nel campo della mobilità.
Nonostante i progressi nelle protesi, la maggior parte dei corridori paralimpici è anche più lenta degli atleti olimpici. Mentre l'atleta paralimpico Johannes Floors può coprire 200 metri in 21.04 secondi, Usain Bolt, attualmente l'atleta non disabile più veloce, impiega solo 19.19 secondi. Nel corso della storia dell'atletica leggera, solo una manciata di atleti ha eguagliato i livelli di livello mondiale dei non amputati; includono il velocista Johannes Floors e Markus Rehm nel salto in lungo. “Blade Runner” Oscar Pistorius è controverso per vari motivi.
Nel corso della storia dell'atletica leggera, solo una manciata di atleti ha eguagliato i livelli di livello mondiale dei non amputati.
"Gli atleti che indossano protesi affrontano ancora svantaggi in ogni fase che richiede accelerazione", afferma il dott. Thomas Schmalz, esperto in analisi biomeccaniche di atleti di alto livello con amputazioni. Gli atleti paralimpici hanno subito incidenti traumatici, cancro, amputazioni e altri eventi difficili della vita. “Sono ancora atleti con disabilità. Gli amputati unilaterali devono compensare le asimmetrie nel sistema muscolo-scheletrico. Mancano effetti di feedback propriocettivi nel sistema nervoso e muscolare. Mancano i principali meccanismi riflessi attivati da sensori nella muscolatura e nei tendini”, spiega il dott. Schmalz.
I piedi protesici non hanno alcuna energia intrinseca durante i primi passi e, inoltre, l'utente non li percepisce come parte del proprio corpo. La ricerca nel campo delle protesi sta cercando di affrontare questo inconveniente. "Idealmente, l'utente dovrebbe sentire che la protesi fa parte del proprio corpo, un'estensione naturale del corpo", afferma il dott. Andreas Goppelt, Chief Technology Officer di Ottobock. Il suo team di ricerca e sviluppo sta conducendo progetti che mirano a renderlo realtà, ad esempio con protesi di feedback.
Johannes Floors afferma che sentire la protesi come parte del proprio corpo sarebbe il prossimo grande passo verso una vita normale. "Sento un senso di identità con la mia protesi, ma mi piacerebbe vederla come una parte ancora più integrante di me stesso", afferma. “Ma non puoi lasciarti abbattere; devi perseguire i tuoi obiettivi. E poi la protesi non è più un ostacolo!” A Tokyo 2020, tutto il suo duro lavoro è stato ripagato quando ha portato a casa l'oro.
Fonte: https://www.wipo.int/wipo_magazine/en/2021/03/article_0007.html
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