Synthesis of Hand Exoskeletons for the Rehabilitation of Post-Stroke Patients

This dissertation presents the synthesis of a hand exoskeleton (HE) for the rehabilitation of post-stroke patients. Through the analysis of state-of-the-art, a topological classification was proposed. Based on the proposed classification principles, the rehabilitation HEs were systematically analyzed and classified. This classification is helpful to both understand the reason of proposing certain solutions for specific applications and provide some useful guidelines for the design of a new HE, that was actually the primary motivation of this study. Further to this classification, a novel rehabilitation HE was designed to support patients in cylindrical shape grasping tasks with the aim of recovering the basic functions of manipulation. The proposed device comprises five planar mechanisms, one per finger, globally actuated by two electric motors. Indeed, the thumb flexion/extension movement is controlled by one actuator whereas a second actuator is devoted to the control of the flexion/extension of the other four fingers. By focusing on the single finger mechanism, intended as the basic model of the targeted HE, the feasibility study of three different 1 DOF mechanisms are analyzed: a 6-link mechanism, that is connected to the human finger only at its tip, an 8-link and a 12-link mechanisms where phalanges and articulations are part of the kinematic chain. The advantages and drawbacks of each mechanism are deeply analyzed with respect to targeted requirements: the 12-link mechanism was selected as the most suitable solution. The dimensional synthesis based on the Burmester theory as well as kinematic and static analyses were separately done for all fingers in order to satisfy the desired specifications. The HE was finally designed and a prototype was built. The experimental results of the first tests are promising and demonstrate the potential for clinical applications of the proposed device in robot-assisted training of the human hand for grasping functions.

Giardini per rivivere: orticoltura e giardinaggio a fini terapeutici in contesti sanitari

Questa tesi riassume il lavoro di ricerca da me effettuato per studiare i meccanismi della relazione uomo - pianta su cui si basa l’orticoltura terapeutica, le sue modalità di attuazione e le risposte dei pazienti al lavoro in giardino. La ricerca si è svolta in due diversi giardini terapeutici con pazienti adulti con varie tipologie di disabilità fisica o psichica. Partendo dalla analisi delle basi teoriche su cui si fonda l’ortoterapia, l’obiettivo era di capire come creare le condizioni migliori per ottenere i massimi benefici dall’uso dell’orticoltura e del giardinaggio per il benessere delle persone. Due elementi sono apparsi fondamentali per il raggiungimento degli obiettivi terapeutici: il primo è lo stretto legame esistente tra la forma del giardino e delle piante e la sua funzione terapeutica; il secondo sta nella necessità di creare nel paziente una connessione profonda con il giardino e il lavoro con le piante è risultato essere un fattore determinante per farlo. Utilizzando questionari e osservazioni degli utenti, sono stati raccolti ed elaborati dati relativi al benessere dei pazienti durante e dopo le attività in giardino e si è cercato di trovare un indice, individuato poi nella variazione di percezione del pollice verde, che potesse essere utilizzato per esprimere la soddisfazione del paziente. Infine si è cercato di capire come potesse variare la capacità ristorativa del giardino, in funzione della frequenza di visita e dell’attività che vi si svolgeva, attraverso la somministrazione della versione italiana della scala PRS a chi era impegnato nelle attività di orticoltura e giardinaggio, a chi passeggiava nel parco e a chi invece non lo frequentava regolarmente ma lo conosceva bene: è risultato che le tre modalità di fruizione del giardino davano ai fruitori un potenziale rigenerativo diverso e significativamente più alto per chi metteva le mani nella terra.