Linee guida ergonomiche per la progettazione delle interfacce di moduli additivi per sedie a rotelle manuali: piano sagittale

May 17, 2023

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 11993 (2023) Citare questo articolo

Quando si progettano sistemi di propulsione per sedia a rotelle azionati con l'arto superiore, vi è una notevole mancanza di analisi ergonomiche che indichino le aree del telaio della sedia a rotelle in cui possono essere installati i comandi manuali. Tenendo presente tutto ciò, è stato fissato l'obiettivo della ricerca per misurare le aree raggiungibili dalla mano umana all'interno dell'area definita dagli elementi strutturali di una sedia a rotelle manuale. È stata effettuata un'analisi ergonomica su un gruppo di dieci pazienti che rappresentavano il 50% delle dimensioni antropometriche. Per la misurazione sono stati utilizzati software di motion capture e analisi delle immagini basati sulla libreria openCV. La ricerca condotta ha portato allo sviluppo di una mappa dell'escursione delle mani sul piano laterale della sedia a rotelle, parallelo al piano sagittale. Inoltre, la mappa è stata divisa in tre zone di portata della mano, tenendo conto di vari livelli di comfort nella manipolazione della mano. L'area totale di portata della mano era lunga 1269 mm e alta 731 mm, mentre l'area di manipolazione più comoda era lunga 352 mm e alta 649 mm. Le aree di portata delle mani tracciate agiscono come una mappa che informa il progettista dove sul piano sagittale possono essere installati accessori aggiuntivi gestiti dall'utente.

La sedia a rotelle, insieme all'uomo che la manovra, crea un sistema antropotecnico in cui la sedia a rotelle sostituisce le funzioni del corpo umano limitate dalla disabilità, tra cui quella più importante ovvero la capacità di movimento. A tale scopo la sedia a rotelle è dotata di un sistema di propulsione elettrico o manuale. Nel gruppo dei sistemi di propulsione manuale, il più diffuso è il sistema di propulsione a spinta, azionato dagli arti superiori dell'utilizzatore1,2,3. Il design semplice della trasmissione dei corrimano si traduce in facilità d'uso aumentando allo stesso tempo lo sforzo muscolare. Il design semplice si traduce in un funzionamento senza guasti e facilità d'uso, ma anche molto impegno, soprattutto quando si utilizza una sedia a rotelle per salire su una collina4,5 o quando ci si sposta in aree non urbane6.

Il design semplice e la versatilità del sistema di propulsione manuale lo rendono ampiamente utilizzato. I produttori di sedie a rotelle, per eliminare i loro svantaggi e aumentarne la disponibilità, introducono una serie di modifiche che ne aumentano l'efficienza. Le modifiche comportano modifiche alla struttura dei corrimano7, nonché l'adeguamento delle sedie a rotelle individuali con moduli aggiuntivi che supportano il sistema di propulsione manuale8,9. I moduli aggiuntivi installati dai produttori sono spesso posizionati all'interno delle ruote posteriori, sulla superficie laterale del telaio della sedia a rotelle e richiedono un'ulteriore movimentazione da parte dell'utente. Il sistema anti-rollback, ad esempio8 (Fig. 1), è montato vicino alla ruota posteriore e la leva di accensione/spegnimento (a) è posizionata in un punto in cui potrebbe scontrarsi con la mano ponendo fine al ciclo di propulsione10,11 ,12.

Prototipo del sistema antirollio montato su una sedia a rotelle con propulsione a corrimano con la posizione della leva di comando contrassegnata (a).

Altri problemi si verificano quando si utilizza il modulo FreeWheel (Fig. 2). È montato nella parte anteriore della carrozzina, quindi non entra in collisione con la mano che spinge il corrimano. Tuttavia, a causa della posizione del modulo, il bagagliaio dell'utente deve essere piegato per poter funzionare. Per alcuni utenti su sedia a rotelle ciò è impossibile a causa della mancanza di stabilizzazione del tronco derivante dalla paralisi della schiena e dei muscoli addominali.

Modulo ruota piroettante aggiuntivo FreeWheel distribuito da Spokz.

Analizzando il mercato dei moduli aggiuntivi, si è riscontrato che, a seconda della funzione svolta, sono montati in punti diversi sul telaio della sedia a rotelle. Molto spesso la loro posizione è molto vicina agli elementi rotanti e spinti manualmente del sistema di propulsione. Inoltre, i moduli montati su sedia a rotelle richiedono una movimentazione che coinvolge le catene cinematiche del corpo umano di varia lunghezza13 che, in casi estremi, può comportare la perdita della stabilità a causa della mancata stabilizzazione del sedile della sedia a rotelle14. Alla luce di quanto sopra, è stato stabilito che nella progettazione di moduli aggiuntivi si dovrebbero tenere in considerazione gli aspetti ergonomici15. Questo è molto importante poiché uno dei criteri per la mobilità di una sedia a rotelle è il suo adattamento alle caratteristiche fisiche dell'utente16. Attualmente gli atlanti antropometrici17 sono comunemente utilizzati in fase di progettazione. Tuttavia, vi è una notevole mancanza di criteri che determinano il comfort nell'utilizzo dei dispositivi tecnici in base alla lunghezza della catena cinematica del corpo umano utilizzata per azionarli. L'unica ricerca disponibile sul comfort di utilizzo riguarda l'analisi dell'influenza della posizione del sedile in relazione alla propulsione a spinta sul comfort di guida di una sedia a rotelle18. Inoltre, vi è una notevole mancanza di ricerche che colleghino la portata degli arti superiori con il posizionamento del corpo sulla sedia a rotelle e le caratteristiche geometriche del telaio della sedia a rotelle. Tra i lavori disponibili ci sono studi che descrivono l'impatto della configurazione della sedia a rotelle sulla sua mobilità19 o studi che analizzano il tipo e la frequenza delle attività svolte in sedia a rotelle20.