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 Pesquisadores do Laboratório de Biocibernética e Engenharia de Reabilitação (Labciber), da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP, estão desenvolvendo uma prótese de mão eletrônica que deverá estar entre as mais avançadas do mundo. "Das que já existem, nenhuma une tantos movimentos e outros tipos de funções sendo, ao mesmo tempo, tão parecida com a mão natural", garante Fransérgio Leite da Cunha, pesquisador envolvido no projeto, que deve terminar em 2005. "A prótese nada mais é do que um robô, encaixada em um braço parcialmente amputado e que responde a comandos do paciente", diz Cunha. A "Mão de São Carlos", como será chamada, deverá captar sinais elétricos dos músculos do usuário e interpretá-los, para então se movimentar. "Nos casos convencionais, a pessoa precisa treinar para comandar o aparelho. Agora, a mão é que será programada para reconhecer os sinais de cada um". O aparelho deverá informar ao usuário sobre a temperatura e a força aplicada aos objetos. Dispositivos aplicarão sinais táteis no braço natural, causando variações de calor e pressão, proporcionais às condições da prótese. Os sensores de calor e deslizamento irão ordenar movimentos automaticamente, para evitar danos e queda de objetos, imitando o arco-reflexo humano. Caso queira, o usuário também poderá contrariar a essas ordens, por exemplo para segurar um objeto em chamas e evitar um incêndio, mesmo destruindo a mão. A cobertura do instrumento será feita de borracha, imitando a pele. Quanto aos movimentos, poderá abrir e se fechar de três formas diferentes: como uma "garra de força" (punho cerrado, que se usa, por exemplo, para pegar um martelo); a "pinça tri-digital" (união do polegar com os dedos indicador e médio, para escrever) e a "pinça lateral" (polegar ao lado do indicador dobrado, como se faz para pegar um cartão de crédito). "Estamos construindo um aparelho com muitos motores e sensores integrados, que precisa ter um custo acessível, ser leve, com a mesma aparência e funções de uma mão natural", diz Cunha. A prótese terá três dedos funcionais e dois de função estética. "Percebemos que com esses dedos e movimentos conseguíamos cumprir grande parte das funções estéticas, o que nos poupou muito trabalho. A mão é uma parte exposta e muito importante. Se a prótese chama a atenção ou funciona mal, as pessoas desistem". Esta proposta de pesquisa tem por objetivo o desenvolvimento de uma prótese para membros superiores multifunção, que virá a substituir a mão natural na realização de algumas determinadas tarefas diárias do usuário. Esta prótese será totalmente antropomórfica e constará de meios de realimentação tátil das informações de força aplicada pela prótese ao objeto e sua temperatura para o paciente, suprindo assim uma das carências das próteses convencionais ou em desenvolvimento. Ela terá incorporada na sua construção sensores diversos para realizar as funções propostas e uma programação que será capaz de interpretar os sinais mioelétricos do paciente, utilizados como sinais de comando. Portanto, esta prótese, ao contrário das tradicionais, será treinada pelo usuário, e desta forma será personalizada para cada paciente. Existem vários trabalhos direcionados para melhoria das próteses de membros superiores em algum ponto. Alguns trabalhos vêm sendo feitos para atribuir a um dispositivo que tente substituir a mão humana, alguma forma de captar certos tipos de informações do ambiente, como por exemplo sensações de calor. Já outras pesquisas propõem o uso de sensores de deslizamento e força, para melhor interação da prótese com os objetos a serem manipulados. Isto pode ser visto nos trabalhos desenvolvidos pelo Southampton Hand Program, e por KYBERD et al. (1995) com a prótese de mão inteligente conhecida como MARCUS (Manipulation And Reaction Control under User Supervision), ou mais recentemente com as próteses inteligentes desenvolvidas na Universidade de Oxford. Porém, estes esforços concentram-se somente em fornecer um maior conforto para o paciente e uma maior interação das próteses existentes com o ambiente, possibilitando que o usuário ou a própria prótese tenham uma realimentação de suas ações. Desta forma, este projeto de pesquisa, que visa desenvolver uma prótese de mão que será conhecida como Mão de São Carlos, enquadra-se dentre os trabalhos que atualmente se esforçam para fornecer ao usuário uma melhor qualidade de vida, proporcionando-o uma prótese que possa realizar mais do que a simples tarefa de abrir e fechar a mão de uma única maneira, ou seja, uma prótese multifunção. Inicialmente, a concepção da Mão de São Carlos foi sugerida na tese de doutorado do autor. Nesta tese, foram estudados diversos tipos de sensores, mecanismos e atuadores e foram realizados alguns testes objetivando a escolha das melhores opções para o uso em próteses multifunção, categoria em que a Mão de São Carlos enquadra-se. Ela terá a capacidade de assumir quatro diferentes tipos de funções (abrir a mão e fechá-la, assumindo uma pinça tridigital, uma garra de força ou uma preensão lateral) de acordo com a vontade do paciente, que irá treiná-la utilizando uma rede neural artificial (RNA) dedicada e inserida no microcontrolador da prótese. A Mão de São Carlos deverá ser mais leve e com mecanismos mais simples, unindo todas as categorias de sensores e métodos de realimentação de informações táteis mais eficientes que outras próteses em pesquisa, e mesmo alguns que ainda não foram estudados ou implantados neste tipo de aplicação. É justamente neste ponto que reside a principal contribuição deste projeto de pesquisa para a sociedade: nenhuma das próteses atualmente em pesquisa englobam toda a gama de sensores mostrados na tese de doutorado do autor desta proposta unidos em um único dispositivo; O mecanismo adotado, dando continuidade aos mestrados de CUNHA (1999) e PORFÍRIO (1992), mostrou-se muito eficiente, leve e antropomórfico; Os métodos de realimentação das informações de temperatura e força apresentados na tese de doutorado mostram-se muito promissores, principalmente o método de realimentação da temperatura, já que não foi encontrada nenhuma referência nos trabalhos pesquisados em congressos e revistas científicas, apenas uma referência, em uma prótese pertencente a uma empresa privada (HANGER ORTHOPEDIC GROUP INC, 2001). Foram feitos vários testes com os sensores selecionados, mostrando sua viabilidade de aplicação, porém alguns testes comparativos com os sensores de efeito Hall, tanto para medição da posição angular como da força, deveriam ser feitos também. Do mesmo modo, deveria ser construído um dispositivo que realizasse a aferição/calibração do sensor de deslizamento. Nesta pesquisa, alguns trabalhos serão feitos no sentido de projetar tal dispositivo e de testar os sensores por efeito Hall, visando comparar o desempenho dos atuais sensores de força e posição implementados no protótipo do dedo artificial existente. A partir deste ponto, testes com os meios de realimentação das informações táteis deverão ser feitos, com o objetivo de garantir a integridade física dos pacientes envolvidos e de aprender um pouco mais sobre como os receptores de calor e frio reagem quantitativamente à estímulos de temperatura. Será projetado também o microcompressor, baseado em LEE & SHIMOYAMA (2000), para alimentar o balão do sistema de realimentação de força proposto pelo candidato à bolsa de PD, e possivelmente comparar os resultados com os sistemas existentes. Em relação aos SME (sinais mioelétricos) como sinais de controle, já estão sendo feitos estudos pelo grupo de pesquisas do LABCIBER (Laboratório de Biocibernética e Engenharia de Reabilitação, da EESC/USP) com o objetivo validar os resultados encontrados até então. Estão sendo captados vários sinais, de diferentes voluntários normais, e futuramente de pacientes amputados, para que os SMEs sirvam de entrada em diferentes tipos de RNAs, com o objetivo de escolher qual a melhor RNA para a aplicação em uma prótese de membros superior multifunção, como a Mão de São Carlos. A RNA, neste caso será utilizada para reconhecer os sinais de comando para as diversas funções que a prótese poderá realizar. Ainda no campo dos SMEs, o grupo pretende desenvolver um eletrodo bipolar de superfície, mais barato e específico para a aplicação, que futuramente será introduzido na prótese, que também será parte deste trabalho, concluindo os estudos iniciados na dissertação de mestrado de CUNHA (1999) e na sua tese de doutorado, culminando em um protótipo da prótese Mão de São Carlos, que será a primeira prótese de mão desenvolvida neste país. Fransérgio comenta: "Lembro-me de ter procurado o pessoal da área de medicina para pedir ajuda. Alguns me disseram que eu nunca iria conseguir", conta Cunha, hoje no Labciber (Laboratório de Biocibernética e Engenharia de Reabilitação). Mesmo assim, Cunha foi em frente quando percebeu que havia uma forma simples e pouco invasiva de fazer a pessoa controlar a mão biônica. "Dá para receber os sinais por estimulação cutânea [da pele]", afirma o pesquisador. Parece mágica, mas é mera exploração inteligente de um princípio biológico. Afinal, o movimento dos músculos é comandado por um sinal elétrico. É assim que a mão eletrônica deverá atuar. "A pessoa vai acoplar a mão ao braço e treinar a contração dos músculos até que o computador do aparelho se adapte ao sinal elétrico passado e controle o movimento dos dedos", afirma Cunha. O verdadeiro desafio é dar à mão habilidades e características mais antropomórficas -ou seja, parecidas com os da mão humana. É por isso que, além do sensor que capta a eletricidade muscular, o computador da mão irá processar informações de sensores de calor, peso, deslizamento e posição angular. Por enquanto, a equipe está enfrentando uma limitação inusitada: "Precisamos saber quais as funções mais importantes para as pessoas que vão utilizar a prótese, e pedimos a colaboração mandando e-mails para hospitais e centros de reabilitação, mas recebemos só 15 respostas", diz Cunha.  Fransérgio Leite da Cunha estudou na então Escola Técnica Federal do Espírito Santo, em Vitória, ES, no Curso Técnico em Mecânica (1990). Possui graduação em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Espírito Santo (1995), com Mestrado em Engenharia Elétrica pela Universidade Federal do Espírito Santo (1999) e Doutorado em Engenharia Elétrica pela Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de São Carlos (2002), onde também terminou sua pesquisa de pós-doutorado em Engenharia Elétrica (2004). Atualmente é Professor Titular da Faculdade do Centro Leste (UCL), atuando como Coordenador do Curso de Engenharia de Automação e Controle (Engenharia Mecatrônica). É sócio Fundador da Sociedade Latinoamericana de Biomateriais e Órgãos Artificiais - SLABO, criada em 10 de Dezembro de 1998. É membro da ISA - International Society of Automation, Seção Espírito Santo, desde 2007 e atualmente é Diretor de Assuntos Estudantis desta seção (mandato 2010 e 2011) e também membro colaborador da sua Diretoria de Edução. Tem experiência na área de Engenharia Mecânica, com ênfase em Robotização, atuando principalmente nos seguintes temas: automação residencial, robótica, robôs manipuladores, próteses para membros superiores, próteses mioelétricas, prótese mioelétrica multifunção, próteses de mão e projeto de próteses. Fonte: http://noticias.uol.com.br/inovacao/ http://www.sel.eesc.sc.usp.br/labciber/fcunha/projpesq.pdf http://www.jornaldaciencia.org.br/Detalhe.jsp?id=8891 http://www.sel.eesc.sc.usp.br/labciber/fcunha/pesquisa.html acesso em abril de 2003 http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.jsp?id=K4796713D3 acesso em maio de 2011 envie seus comentários para otimistarj@gmail.com. |