Een elleboog gekoppeld aan de duim

Volgens Jaspers kan een hand nog zo gebruikersvriendelijk zijn, uiteindelijk beslist het uiterlijk. ,,Eén van de belangrijkste redenen voor gehandicapten om een kunsthand te gebruiken, is dat het niet opvalt dat ze een hand missen. Als anderen gaan staren naar een kunstarm omdat hij er niet natuurlijk uitziet, is dat een reden om hem niet te gebruiken.”

De sectie instrumenten van de vakgroep meet- en regeltechniek doet al lang onderzoek naar kunstarmen. Jaspers: ,,Professor Cool van onze vakgroep is de drijvende kracht achter dat onderzoek. Door een medicijn-affaire (Softenon) in het verleden zijn er veel kinderen geboren met te korte armpjes. De vakgroep heeft zich dus lang geconcentreerd op protheses voor kinderen. Voor hen is een arm met een electromotor en accu vaak te zwaar of te kwetsbaar. Vandaar dat het onderzoek zich richtte op het aansturen van protheses met lichaamskracht.”

Een oud onderzoek concentreerde zich op een kunsthand die door het strekken van de elleboog open gaat, en zich vervolgens sluit door een veer. Dat had het nadeel dat de arm maar één bepaalde knijpkracht had, namelijk de sterkte van de veer, dus zocht men naar een ontwerp waarin de drager de knijpkracht zelf kon bepalen. Daarvoor gebruikte men het omgekeerde principe: de hand is door de veer geopend en door de elleboog te buigen, sluit de hand zich. De kracht hangt dan af van de mate waarin de elleboog buigt.

Jaspers: ,,Dat heeft verschillende nadelen. Het belangrijkste is wel dat de hand open staat als hij niet wordt gebruikt. Een normale hand is dan meestal gesloten. Dat is cosmetisch onaanvaardbaar. Een ander nadeel is dat je de reguliere elleboogfunctie hebt opgeofferd. En omdat de knijpkracht afhankelijk is van de hoek waarin de elleboog staat, heb je bovendien bij één bepaalde hoek ook maar één bepaalde knijpkracht.” Voor deze drie problemen ging Jaspers een oplossing zoeken.
Lineaaltje

Daarbij betrok hij een onderzoek naar het gebruik van kunstarmen. ,,Het bleek dat in tachtig procent van de gevallen de gezonde hand een voorwerp oppakt en dat in de minder valide arm stopt. Voor mijn onderzoek heb ik dat als aanname genomen: de gezonde hand doet eerst de kunsthand open en stopt het voorwerp erin.”

,,Om de hand open te maken moet je in mijn model tegen de vingers duwen, in tegenstelling tot oude modellen waarin je de duim moest bewegen. De vingers hebben meer oppervlak, en dusheb je meer grip om te duwen. Het opendrukken van de vingers is een schakelaar om de elleboog te koppelen aan de duim. Je kunt de elleboog dus vrij bewegen, totdat je tegen de vingers hebt geduwd. Dan pas kun je met de elleboog de duim laten knijpen.”

Op deze manier realiseert Jaspers een kunstarm die in alle standen van de elleboog met verschillende krachten kan knijpen. Het ontwerp van de koppeling tussen de elleboog en de duim is niet triviaal, legt hij uit. ,,Om een goed gevoel te hebben hoe hard je knijpt, moet de overbrenging met zo min mogelijk wrijving gepaard gaan. Dus geen glijdende wrijving, maar liever een rollend systeem, zoals in een kogellager. Wij hebben gekozen voor een bladveer, wat je het beste kunt vergelijken met een buigend lineaaltje. Daarmee kun je geen grote hoeken buigen, maar tot zo’n twintig graden gaat het prima.”
Prototype

Om draaiing van de elleboog te koppelen aan die van de duim, gebruikt Jaspers staaldraadjes die rond een cylinder liggen. Door deze aan te spannen kan de draad (door de wrijving) niet meer bewegen over het cylinder-oppervlak, en trekt de staaldraad de cylinder rond. ,,Dat heeft grote voordelen boven systemen met palletjes of tandwielen. Daarbij komt alle kracht op één punt te staan, waardoor dat punt dus stevig en daarmee zwaar moet zijn. Het touwtje grijpt rondom driekwart van de cylinder aan, en dus hoeft elk punt op de cylinder minder kracht op te vangen.”

Jaspers heeft zijn ontwerp eerst in Mecano-achtig materiaal geprobeerd, en daarna heeft hij er een laboratorium-model van gebouwd. ,,Dat staat op een metalen plaatje, dus het kan nog niet door mensen getest worden. Dat zal de volgende stap moeten zijn in het onderzoek. Ik heb het principe aangetoond: het werkt, maar net als de cosmetica is de praktijk erg belangrijk.”

Volgens Jaspers kan een hand nog zo gebruikersvriendelijk zijn, uiteindelijk beslist het uiterlijk. ,,Eén van de belangrijkste redenen voor gehandicapten om een kunsthand te gebruiken, is dat het niet opvalt dat ze een hand missen. Als anderen gaan staren naar een kunstarm omdat hij er niet natuurlijk uitziet, is dat een reden om hem niet te gebruiken.”

De sectie instrumenten van de vakgroep meet- en regeltechniek doet al lang onderzoek naar kunstarmen. Jaspers: ,,Professor Cool van onze vakgroep is de drijvende kracht achter dat onderzoek. Door een medicijn-affaire (Softenon) in het verleden zijn er veel kinderen geboren met te korte armpjes. De vakgroep heeft zich dus lang geconcentreerd op protheses voor kinderen. Voor hen is een arm met een electromotor en accu vaak te zwaar of te kwetsbaar. Vandaar dat het onderzoek zich richtte op het aansturen van protheses met lichaamskracht.”

Een oud onderzoek concentreerde zich op een kunsthand die door het strekken van de elleboog open gaat, en zich vervolgens sluit door een veer. Dat had het nadeel dat de arm maar één bepaalde knijpkracht had, namelijk de sterkte van de veer, dus zocht men naar een ontwerp waarin de drager de knijpkracht zelf kon bepalen. Daarvoor gebruikte men het omgekeerde principe: de hand is door de veer geopend en door de elleboog te buigen, sluit de hand zich. De kracht hangt dan af van de mate waarin de elleboog buigt.

Jaspers: ,,Dat heeft verschillende nadelen. Het belangrijkste is wel dat de hand open staat als hij niet wordt gebruikt. Een normale hand is dan meestal gesloten. Dat is cosmetisch onaanvaardbaar. Een ander nadeel is dat je de reguliere elleboogfunctie hebt opgeofferd. En omdat de knijpkracht afhankelijk is van de hoek waarin de elleboog staat, heb je bovendien bij één bepaalde hoek ook maar één bepaalde knijpkracht.” Voor deze drie problemen ging Jaspers een oplossing zoeken.
Lineaaltje

Daarbij betrok hij een onderzoek naar het gebruik van kunstarmen. ,,Het bleek dat in tachtig procent van de gevallen de gezonde hand een voorwerp oppakt en dat in de minder valide arm stopt. Voor mijn onderzoek heb ik dat als aanname genomen: de gezonde hand doet eerst de kunsthand open en stopt het voorwerp erin.”

,,Om de hand open te maken moet je in mijn model tegen de vingers duwen, in tegenstelling tot oude modellen waarin je de duim moest bewegen. De vingers hebben meer oppervlak, en dusheb je meer grip om te duwen. Het opendrukken van de vingers is een schakelaar om de elleboog te koppelen aan de duim. Je kunt de elleboog dus vrij bewegen, totdat je tegen de vingers hebt geduwd. Dan pas kun je met de elleboog de duim laten knijpen.”

Op deze manier realiseert Jaspers een kunstarm die in alle standen van de elleboog met verschillende krachten kan knijpen. Het ontwerp van de koppeling tussen de elleboog en de duim is niet triviaal, legt hij uit. ,,Om een goed gevoel te hebben hoe hard je knijpt, moet de overbrenging met zo min mogelijk wrijving gepaard gaan. Dus geen glijdende wrijving, maar liever een rollend systeem, zoals in een kogellager. Wij hebben gekozen voor een bladveer, wat je het beste kunt vergelijken met een buigend lineaaltje. Daarmee kun je geen grote hoeken buigen, maar tot zo’n twintig graden gaat het prima.”
Prototype

Om draaiing van de elleboog te koppelen aan die van de duim, gebruikt Jaspers staaldraadjes die rond een cylinder liggen. Door deze aan te spannen kan de draad (door de wrijving) niet meer bewegen over het cylinder-oppervlak, en trekt de staaldraad de cylinder rond. ,,Dat heeft grote voordelen boven systemen met palletjes of tandwielen. Daarbij komt alle kracht op één punt te staan, waardoor dat punt dus stevig en daarmee zwaar moet zijn. Het touwtje grijpt rondom driekwart van de cylinder aan, en dus hoeft elk punt op de cylinder minder kracht op te vangen.”

Jaspers heeft zijn ontwerp eerst in Mecano-achtig materiaal geprobeerd, en daarna heeft hij er een laboratorium-model van gebouwd. ,,Dat staat op een metalen plaatje, dus het kan nog niet door mensen getest worden. Dat zal de volgende stap moeten zijn in het onderzoek. Ik heb het principe aangetoond: het werkt, maar net als de cosmetica is de praktijk erg belangrijk.”