Diretrizes ergonômicas para o projeto de interfaces de módulos aditivos para cadeiras de rodas manuais: plano sagital

May 17, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 11993 (2023) Citar este artigo

Ao projetar sistemas de propulsão de cadeiras de rodas operados com o membro superior, há uma notável falta de análises ergonômicas que informem sobre as áreas da estrutura da cadeira de rodas onde os controles manuais podem ser instalados. Pensando nisso, foi definido como objetivo da pesquisa medir as áreas de alcance da mão humana dentro da área definida pelos elementos estruturais de uma cadeira de rodas manual. Uma análise ergonômica foi realizada em um grupo de dez pacientes representando 50% das dimensões antropométricas. Software de captura de movimento e análise de imagem baseado na biblioteca openCV foi utilizado para a medição. A pesquisa realizada resultou na elaboração de um mapa da amplitude das mãos no plano lateral da cadeira de rodas, paralelo ao plano sagital. Além disso, o mapa foi dividido em três zonas de alcance manual, levando em consideração diversos níveis de conforto na manipulação manual. A área total de alcance da mão foi de 1.269 mm de comprimento e 731 mm de altura, enquanto a área de manipulação mais confortável foi de 352 mm de comprimento e 649 mm de altura. As áreas de alcance dos ponteiros plotados funcionam como um mapa informando ao projetista onde, no plano sagital, acessórios adicionais operados pelo usuário podem ser instalados.

A cadeira de rodas, juntamente com o ser humano que a opera, cria um sistema antropotécnico no qual a cadeira de rodas substitui as funções do corpo humano que são limitadas pela deficiência, incluindo a mais importante, ou seja, a capacidade de movimento. Para este efeito, a cadeira de rodas está equipada com um sistema de propulsão elétrica ou manual. No grupo dos sistemas de propulsão manual, o mais popular é o sistema de propulsão push, movido pelos membros superiores do usuário1,2,3. O design simples do acionamento dos pushrims traduz-se em facilidade de uso enquanto aumenta o esforço muscular. O design simples traduz-se num funcionamento sem falhas e facilidade de utilização, mas também num grande esforço, especialmente quando se utiliza uma cadeira de rodas para subir uma colina4,5 ou quando se desloca em áreas não urbanas6.

O design simples e a versatilidade do sistema de propulsão manual tornam-no amplamente utilizado. Os fabricantes de cadeiras de rodas, para eliminar as suas desvantagens e aumentar a disponibilidade, introduzem uma série de modificações que aumentam a eficiência. As modificações envolvem mudanças na estrutura dos aros7, bem como modernização de cadeiras de rodas individuais com módulos adicionais de suporte ao sistema de propulsão manual8,9. Módulos adicionais instalados pelos fabricantes estão geralmente localizados nas rodas traseiras, na superfície lateral da estrutura da cadeira de rodas e requerem manuseio adicional por parte do usuário. O sistema anti-rollback, por exemplo8 (Fig. 1), é montado próximo à roda traseira e a alavanca liga/desliga (a) fica localizada em local onde pode colidir com a mão encerrando o ciclo de propulsão10,11 ,12.

Protótipo de sistema anti-retrocesso montado em cadeira de rodas com propulsão pushrim com posição da alavanca de comando marcada (a).

Outros problemas ocorrem ao usar o módulo FreeWheel (Fig. 2). É montado na parte frontal da cadeira de rodas, para não colidir com a mão que empurra o aro. Porém, devido à localização do módulo, o tronco do usuário deve estar dobrado para operação. Para alguns cadeirantes, isso é impossível devido à falta de estabilização do tronco resultante da paralisia das costas e dos músculos abdominais.

Módulo adicional de roda giratória FreeWheel distribuído pela Spokz.

Ao analisar o mercado de módulos adicionais, constatou-se que, dependendo da função desempenhada, eles são montados em diferentes locais da estrutura da cadeira de rodas. Muitas vezes, a sua localização é muito próxima dos elementos rotativos e empurrados manualmente do sistema de propulsão. Além disso, os módulos montados em cadeiras de rodas requerem um manuseio que envolve cadeias cinemáticas do corpo humano de vários comprimentos13 que, em casos extremos, podem resultar na perda de sua estabilidade devido à falta de estabilização do assento da cadeira de rodas14. Devido ao exposto, determinou-se que ao projetar módulos adicionais, os aspectos ergonômicos deveriam ser levados em consideração15. Isto é muito importante, pois um dos critérios para a mobilidade de uma cadeira de rodas é a sua adequação às características físicas do usuário16. Atualmente, atlas antropométricos17 são comumente utilizados na fase de projeto. No entanto, existe uma notável falta de critérios que determinem o conforto da utilização de dispositivos técnicos em função do comprimento da cadeia cinemática do corpo humano utilizada para operá-los. A única pesquisa disponível sobre conforto de uso trata da análise da influência da posição do assento em relação à propulsão de impulso no conforto de dirigir uma cadeira de rodas18. Além disso, é notável a falta de pesquisas que relacionem o alcance dos membros superiores com o posicionamento do corpo na cadeira de rodas e as características geométricas da estrutura da cadeira de rodas. Entre os trabalhos disponíveis, encontram-se estudos que descrevem o impacto da configuração da cadeira de rodas na sua mobilidade19 ou estudos que analisam o tipo e a frequência das atividades realizadas em cadeira de rodas20.