一拉一推,手腕和手臂收放自如控制琴弓,才能奏出美妙动人的小提琴乐章。健全人士学小提琴尚且需要下苦功,对截肢人士更是难上加难。40岁的岑幸富(阿富)早年因交通意外失去左手前臂,靠小提琴重拾对生活的热诚,一直梦想有日踏上舞台。不过,阿富初时用的义肢限制了拉琴弓的幅度,令他无法演奏不同曲目。直至遇上机械臂专家刘达铭教授,两人一拍即合,刘教授设计的义肢更造就阿富在2018年获邀参与一场打破健力士世界纪录大全的千人弦乐合奏,在舞台上发光发热。

阿富于2018年获邀参与赛马会音乐能量计划举办的「千人弦乐同奏创纪录」活动。

2003年受伤截肢后,阿富经历了七年低潮期才走出阴霾,之后开始尝试游泳、兵乓球甚至三项铁人运动,2014年在朋友介绍下学起小提琴,希望挑战自己。医院起初以简单物料为他制作了一个可以夹住琴弓的义肢,但难以顺畅做出拉弓动作。直至2017年,威尔斯亲王医院义肢及矫形部医生将阿富的情况告知香港中文大学(中大)机械与自动化工程学系助理教授刘达铭教授,阿富的小提琴梦才重燃希望。

刘教授擅长将机械臂应用于不同范畴,包括用于抹窗和建筑工程的线控机械人,以及机械义肢等。作为小提琴爱好者的他深明拉小提琴讲求精致和敏捷动作,对截肢人士是一大挑战,特别是阿富用左手拉弓,更需要能稳定臂力、拉弓角度更佳的义肢辅助。于是,他带同学生在课余时间义务为阿富度身订造义肢,让他可以轻松演奏。刘教授说:「最初的设计是将一块铁片安装在义肢上,再配上一个文件夹固定琴弓,但发现这样很难稳定琴弓,一拉就容易松开。经多番改良,最新版本是利用 3D 打印及电脑建模技术打造的可转换插头义肢,不但能夹紧琴弓,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调和不同曲目。」

刘达铭教授展示最新设计的可转换插头义肢。
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).

新设计配有一个适配器,可按需要在义肢换上不同配件进行不同项目,例如拉琴弓或拾起小物件就换上特定夹子,如要烹调则换上配备镬铲或勺子的工具。因应阿富需要,团队不断改良和制作不同用途的工具。早前,阿富试用团队最新设计的镬铲工具炒菜,笑言:「在两个女儿小时候,我很少机会照顾到她们,希望之后可以真正煮一顿饭给她们吃。」现时,团队正开发一个新配件,帮助阿富日后可以义肢按住食材,右手负责切菜。

刘教授(右)指导阿富(左)利用配有镬铲工具的义肢炒菜。

除了阿富,7岁的轩轩亦受惠于刘教授团队设计的义肢。轩轩天生左手没有手掌,但热爱运动,2019年在中大医学院矫形外科及创伤学系骨科医生转介下,团队为他制作了一个义肢,令他可以跟其他小朋友一样参与球类运动和跳绳。团队设计的义肢早前亦在社区组织「牵手同行协会」安排下,让先天手小朋友试用义肢进行跳绳和踩单车等活动,将大学科研带入社区。

轩轩在安装新义肢后重拾对运动的热爱。

传统义肢的设计着重外观是否贴近人体真实肢体,功能比较少,如要具备多种功能不但复杂亦十分昂费。刘教授认为,工具型的义肢会更实用和符合成本效益,因此团队设计的义肢以功能为首要考虑。「3D材料的成本低又轻身,好适合制作义肢,就算义肢损坏,打印材料成本只是几元,这种价钱的话,甚至可以当作消耗品。」

为了让用家做出更灵活精准的动作,团队下一步将研究在义肢安装驱动器,透过追踪用家的动作自动调整义肢的角度。「3D打印技术愈趋普及,我们希望日后可以开发一个在线图书馆系统,将这些义肢工具设计图上传,让来自全球各地有需要的人自行下载和打印义肢,令这种多功能又低成本的设计更广泛应用,同时减轻截肢人士的经济负担。」