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Space-tech alle Paralimpiadi
Ai Giochi Paralimpici del 2004 che si stanno svolgendo questa
settimana, Wojtek Czyz, detentore del record del mondo di salto in
lungo, si affiderà alla tecnologia spaziale per vincere la sua prima
medaglia olimpica. Infatti alcuni componenti delle protesi che
l'atleta utilizzerà nelle gare sono realizzati con materiali
aerospaziali molto robusti e leggeri.
Tre anni fa Czyz ha perso parte della gamba sinistra in un incidente
di gara, quindi per poter coltivare ancora la sua passione per
“tutto ciò che ha a che fare con lo sport” ha dovuto adattarsi a
utilizzare una protesi.
“Con la
protesi precedente avevo dei grossi problemi," spiega l'atleta,
“perché l'articolazione tra il ginocchio e la molla della gamba
spesso si rompeva quando facevo salto in lungo". Questo non era solo
un problema pratico, ma soprattutto creava una barriera psicologica.
“Quando mi allenavo avevo sempre paura che la gamba artificiale non
tenesse, quindi non riuscivo a capire fino a che punto potevo
spingermi e forzare la protesi durante il salto".
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Salto in lungo con la tecnologia spaziale
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L'aiuto dei materiali
spaziali
La maggior parte dei disabili deve affidarsi a protesi standard
fatte per l'uso quotidiano, infatti il mercato dei componenti
appositamente studiati per lo sport è molto limitato. Le normali
protesi utilizzate dagli atleti potrebbero essere ottimizzate
riducendone il peso e progettate per le condizioni di carico tipiche
delle competizioni sportive.
L'ESA
Technology Transfer and Promotion Office, unitamente a MST Aerospace,
l'operatore tedesco che gestisce la rete di trasferimento
tecnologico di ESA, è venuto a conoscenza del problema dell'atleta
attraverso i reportage della televisione tedesca e dei giornali.
Dopo avere preso contatto con Czyz per individuare le sue esigenze
principali dal punto di vista tecnologico, ESA e MST hanno deciso di
occuparsi del problema.
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La
tecnologia spaziale può aiutare i disabili
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"L'obiettivo," afferma Pierre Brisson, Capo del Technology Transfer
and Promotion Office dell'ESA, "era quello di individuare delle
soluzioni basate sulla tecnologia aerospaziale per aiutare i
disabili sia a partecipare ad attività sportive a livello
agonistico, sia in generale a migliorare la loro qualità di vita".
Assieme a
Wojtek Czyz sono state identificate tre aree di possibile
miglioramento: l'arto artificiale stesso, la calzata e le condizioni
di allenamento.
Le
procedure biomediche hanno determinato le parti della protesi che
potevano essere migliorate per la corsa e il salto ed è subito
apparso chiaro che il problema principale era rappresentato
dall'articolazione del ginocchio, cioè la staffa a L tra il
ginocchio artificiale e la flangia di carbonio che rimpiazza la
gamba.
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Per conto
di ESA, MST ha contattato ISATEC, un'azienda tedesca esperta
nell'impiego di materiali ad alte prestazioni nei progetti spaziali,
come leghe d'alluminio ad alta resistenza, titanio e materie
plastiche rinforzate con fibra di carbonio (CFRP). Questa azienda
progetta e analizza strutture in CFRP usate per i motori dei razzi e
per l'esperimento dello Spettrometro Magnetico Alfa (AMS) sulla
Stazione Spaziale Internazionale (ISS). L'AMS è un rilevatore
progettato per lo studio extraterrestre dell'antimateria, della
materia e della materia oscura. Basandosi sulle stesse tecniche e
sulla sua esperienza, ISATEC ha analizzato e ottimizzato la staffa a
L per migliorare l'uso dell'arto artificiale nelle competizioni
sportive.
"Le
analisi effettuate hanno suggerito soluzioni diverse per i diversi
sport", spiega Johannes Schmidt, Project Manager di MST. "Per la
corsa veloce è stata messa a punto una staffa in lega d'alluminio ad
alta resistenza, lo stesso materiale impiegato da ESA nel suo
esperimento AMS".
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Czyz con la sua nuova protesi per il salto in lungo
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"Per il
salto in lungo la questione è diversa, quindi è stata realizzata una
staffa composita in fibra di carbonio con strati di tessuto,"
continua Johannes Schmidt. "Dopo aver avuto il feedback dell'atleta
la prima versione è stata modificata ed è stata realizzata una
seconda versione più morbida".
L'analisi
delle sollecitazioni layer-by-layer eseguita su oltre 40 tessuti
unidirezionali è stata particolarmente importante in quanto ha
assicurato che il materiale selezionato per la staffa fosse
abbastanza robusto per sostenere il carico supplementare durante il
salto in lungo. La nuova staffa a L, pur essendo più rigida e
resistente, è anche più leggera e più robusta, quindi gli atleti
possono allenarsi con una sicurezza molto maggiore.
"Solo i
tanti anni di lavoro per provare e ottimizzare questi materiali
speciali per l'utilizzo nello spazio hanno reso possibile la
produzione delle staffe ad alte prestazioni per la protesi di Czyz",
afferma Schmidt.
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Allenamento
Czyz inoltre aveva detto a MST di avere sempre problemi a calzare la
protesi sulla gamba. "A seconda del mio stato di salute, le
dimensioni del mio moncone possono allargarsi o restringersi,
rendendo così difficoltoso un fissaggio sicuro della protesi. In
alcuni allenamenti si è addirittura staccata".
Dopo aver
trattato la questione con lo European Astronaut Centre (EAC) e lo
European Healthcare Network, creati da ESA per sviluppare,
promuovere e commercializzare soluzioni per la salute e il benessere
derivate dalla ricerca aerospaziale. Il Direttore di ESA Healthcare
Network, Filippo Ongaro, ha suggerito di utilizzare lo Stimolatore
muscolare elettrico percutaneo (PEMS) per prevenire l'ulteriore
atrofia muscolare e aumentare la massa muscolare.
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Il PEMS è
stato sviluppato e realizzato dalla società svizzera Syderal per
prevenire gli effetti della microgravità sugli astronauti,
segnatamente l'atrofia muscolare e gli effetti collaterali come la
mineralizzazione delle ossa e il decondizionamento cardiovascolare.
Nel 1996 il PEMS I ha volato sullo Space Shuttle mentre il PEMS II
dovrebbe essere consegnato all'ISS il prossimo maggio.
Nel giugno
di quest'anno lo Human Spaceflight Directorate di ESA ha fornito il
dispositivo di allenamento PEMS II, che è stato installato al Centro
universitario sportivo tedesco (DSHS) di Colonia per aiutare Czyz ad
aumentare la sua massa muscolare e a limitare l'atrofia della gamba.
Il training è stato guidato dal professor Narici dell'Università di
Manchester, che aveva già svolto numerose ricerche con il PEMS I e
II, dal dr. Zange dell'Istituto di medicina aerospaziale del Centro
aerospaziale tedesco (DLR) supportato dal dr. Scheider e dal dr.
Abel dell'Istituto del controllo motorio e della tecnica di
movimento del DSHS, e dal prof. Maffulli della 3333 Keele University
School of Medicine. Il DLR ha inoltre reso disponibili le
infrastrutture per i test a Köln Porz.
"Ho potuto
allenarmi per 10 settimane con il PEMS. Così ho potuto aumentare la
massa muscolare della gamba e ora non ho più problemi a calzare la
protesi. Anche quando la mia salute non è al meglio, la massa
muscolare della gamba rimane uguale", afferma Czyz.
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Preparazione per i 100 m e i 200 m
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Per gli
allenamenti l'atleta ha usato una tuta sviluppata dall'italiana
Grado Zero Espace che utilizza una membrana "a memoria di forma"
basata su un polimero impiegato nelle applicazioni spaziali come
schiuma per le ruote collassabili dei veicoli di esplorazione
planetaria e per strutture spaziali dispiegabili.
Czyz spera
in una medaglia anche nei 100 m e nei 200 m ma la sua passione
rimane il salto in lungo. "Partecipare alle Olimpiadi sarà
stressante e non sarà certo come saltare a casa mia. Nel 2003 ho
battuto il primato mondiale con un salto di 5,85 metri e con i nuovi
componenti della protesi i miei salti sono aumentati di 20 cm. Ad
Atene spero di stabilire il nuovo record olimpico superando i 6 m".
www.esa.int
22 Settembre 2004
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