一拉一推,手腕和手臂收放自如控制琴弓,才能奏出美妙動人的小提琴樂章。健全人士學小提琴尚且需要下苦功,對截肢人士更是難上加難。40歲的岑幸富(阿富)早年因交通意外失去左手前臂,靠小提琴重拾對生活的熱誠,一直夢想有日踏上舞台。不過,阿富初時用的義肢限制了拉琴弓的幅度,令他無法演奏不同曲目。直至遇上機械臂專家劉達銘教授,兩人一拍即合,劉教授設計的義肢更造就阿富在2018年獲邀參與一場打破健力士世界紀錄大全的千人弦樂合奏,在舞台上發光發熱。

阿富於2018年獲邀參與賽馬會音樂能量計劃舉辦的「千人弦樂同奏創紀錄」活動。

2003年受傷截肢後,阿富經歷了七年低潮期才走出陰霾,之後開始嘗試游泳、兵乓球甚至三項鐵人運動,2014年在朋友介紹下學起小提琴,希望挑戰自己。醫院起初以簡單物料為他製作了一個可以夾住琴弓的義肢,但難以順暢做出拉弓動作。直至2017年,威爾斯親王醫院義肢及矯形部醫生將阿富的情況告知香港中文大學(中大)機械與自動化工程學系助理教授劉達銘教授,阿富的小提琴夢才重燃希望。

劉教授擅長將機械臂應用於不同範疇,包括用於抹窗和建築工程的線控機械人,以及機械義肢等。作為小提琴愛好者的他深明拉小提琴講求精緻和敏捷動作,對截肢人士是一大挑戰,特別是阿富用左手拉弓,更需要能穩定臂力、拉弓角度更佳的義肢輔助。於是,他帶同學生在課餘時間義務為阿富度身訂造義肢,讓他可以輕鬆演奏。劉教授說﹕「最初的設計是將一塊鐵片安裝在義肢上,再配上一個文件夾固定琴弓,但發現這樣很難穩定琴弓,一拉就容易鬆開。經多番改良,最新版本是利用 3D 打印及電腦建模技術打造的可轉換插頭義肢,不但能夾緊琴弓,拉弓的弓幅亦由三分之一增加至三分之二,令阿富可演奏出完整的音調和不同曲目。」

劉達銘教授展示最新設計的可轉換插頭義肢。
The computer rendering images of the adapter (left, upper row) attaching to the prosthetic, the card holding tool for card games (right, upper row), and the tool for holding the bow (bottom row).

新設計配有一個適配器,可按需要在義肢換上不同配件進行不同項目,例如拉琴弓或拾起小物件就換上特定夾子,如要烹調則換上配備鑊鏟或勺子的工具。因應阿富需要,團隊不斷改良和製作不同用途的工具。早前,阿富試用團隊最新設計的鑊鏟工具炒菜,笑言﹕「在兩個女兒小時候,我很少機會照顧到她們,希望之後可以真正煮一頓飯給她們吃。」現時,團隊正開發一個新配件,幫助阿富日後可以義肢按住食材,右手負責切菜。

劉教授(右)指導阿富(左)利用配有鑊鏟工具的義肢炒菜。

除了阿富,7歲的軒軒亦受惠於劉教授團隊設計的義肢。軒軒天生左手沒有手掌,但熱愛運動,2019年在中大醫學院矯形外科及創傷學系骨科醫生轉介下,團隊為他製作了一個義肢,令他可以跟其他小朋友一樣參與球類運動和跳繩。團隊設計的義肢早前亦在社區組織「牽手同行協會」安排下,讓先天手小朋友試用義肢進行跳繩和踩單車等活動,將大學科研帶入社區。

軒軒在安裝新義肢後重拾對運動的熱愛。

傳統義肢的設計著重外觀是否貼近人體真實肢體,功能比較少,如要具備多種功能不但複雜亦十分昂費。劉教授認為,工具型的義肢會更實用和符合成本效益,因此團隊設計的義肢以功能為首要考慮。「3D材料的成本低又輕身,好適合製作義肢,就算義肢損壞,打印材料成本只是幾元,這種價錢的話,甚至可以當作消耗品。」

為了讓用家做出更靈活精準的動作,團隊下一步將研究在義肢安裝驅動器,透過追蹤用家的動作自動調整義肢的角度。「3D打印技術愈趨普及,我們希望日後可以開發一個在線圖書館系統,將這些義肢工具設計圖上傳,讓來自全球各地有需要的人自行下載和打印義肢,令這種多功能又低成本的設計更廣泛應用,同時減輕截肢人士的經濟負擔。」