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· MATERIALE UTILIZZATO

Il materiale utilizzato per la parte superiore, pezzo tibia, perno molle e perni guide è: ALLUMINIO 7178 T6

· GUIDE

Le guide, come già detto, sono state costruite manualmente, modificandole passo-passo in modo di adattare il CIR alla traiettoria cercata. In questo modo l’andamento del centro di istantanea rotazione è quanto più possibile simile a quello di un ginocchio sano.

Si è usato come software il programma Catia, che consentiva un disegno più preciso, e poi sono state importate in Inventor, che d’altra parte rende più facile l’assemblaggio finale.

· PEZZO SUPERIORE

Una volta nota la forma delle guide si è costruito il pezzo che le contiene, modificandolo man mano per adattarlo alle varie esigenze. Le alette laterali sono state dimensionate in base al metodo della sezione minima, ovvero calcolando prima la dimensione minima che avrebbe dovuto avere la sezione per sopportare gli sforzi, e poi mantenendo quel valore minimo per ogni sezione del pezzo. Tutto questo per diminuire i volumi, quindi i pesi.

Nelle scanalature che costituiscono le guide sono stati ricavati degli alloggiamenti per favorire l’incastro delle plastiche anti usura su cui poi andranno a scorrere i perni.

Nella parte frontale invece sono state realizzate le estrusioni dove poi si andrà a posizionare il gruppo molla, e per ultimo sono stati realizzati i fori per viti e rondelle. Nella parte superiore verrà fissato l’attacco centrato, che serve a collegare la protesi al moncone.

· PLASTICHE E MATERIALI ANTIURTO

Le plastiche devono essere fatte su commessa di un materiale duro, per resistere agli sforzi, e poco resistente agli attriti. Per questo motivo si è scelto un materiale di tipo poliammide.

Gli antiurti invece sono fatti di un materiale di gomma.

· PARTE TIBIA

Il secondo pezzo più importante della protesi è la parte che verrà poi collegata alla tibia. Esso termina con una attacco preciso, di dimensioni standard, che serve proprio per il collegamento. Nei due fori verranno posizionati i perni, e dal momento che non devono essere solidali con la parte tibia, si è pensato di inserire delle boccole per favorire lo strusciamento relativo.

· PERNI

I perni sono anch’essi pezzi standard, ed è a loro che è affidato tutto il movimento, quindi il buon funzionamento della protesi.

Inizialmente erano stati dimensionati con un diametro di 8 mm, successivamente diminuito a 6 mm. In questo modo riescono a sopportare un peso statico di circa 400 kg, quindi più che sufficiente per sostenere il peso di una persona.

I due intagli presenti servono per posizionare gli anelli antiscorrimento, che impediscono lo spostamento della parte tibia in direzione assiale, mentre i due fori filettati alle estremità servono per le viti che impediscono ai perni stessi di uscire dalle proprie sedi.

· GRUPPO PROPULSIVO (MOLLA)

Il sistema propulsivo è stato un altro punto chiave del progetto. Esso ha infatti il compito di richiamare la parte tibia nella posizione di gamba tesa durante la fase di swing, ovvero quando il piede che ha compiuto un passo si stacca da terra. In un arto sano questo movimento è affidato ai muscoli quadricipiti, un paziente amputato invece non ha queste forze a disposizione.

Per garantirne il funzionamento, il gruppo propulsivo deve essere tale da non esercitare forze all’inizio del passo, in quanto il peso proprio del paziente è sufficiente a vincere le reazioni vincolari del terreno.

Con il proseguire del passo invece il sistema deve caricarsi, arrivando alla fase di swing in modo da garantire un momento di almeno 100 Nm, che permette di compiere uno swing come quello naturale.

Infine, il sistema deve disaccoppiarsi dal resto della protesi in fase di seduta, questo per evitare che la gamba venga spinta in avanti quando il paziente è seduto. Tutte queste specifiche sono state soddisfatte dal sistema da noi concepito, che si basa principalmente su una molla torsionale, fissata assialmente al pezzo superiore, e appoggiata alla parte tibia. In questo modo la molla viene caricata in fase di camminata e rilascia la propria energia in fase di swing.

Un corretto dimensionamento di quest’ultima rende possibile il disaccoppiamento molla-tibia. Infatti la forza esercitata dall’elemento elastico si scarica quasi interamente sul perno superiore, quello che poi andrà a costituire la cerniera in fase di seduta. La molla quindi, nonostante sia carica e collegata alla tibia, non è in grado di generare momento.

È stato inoltre previsto un sistema di regolazione, basato su una vite senza fine, per regolare il precarico statico della molla. Questo permette una migliore adattabilità della protesi a diversi tipi di paziente.

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