This study describes the development of a body-powered upper-limb prosthesis for children with congenital digit defects that realizes pinching motions using their own residual digits and joints. Existing digit prostheses assume that the thumb remains intact. If there is no thumb, a conventional upper-limb prosthesis cannot sufficiently restore grasping function. The developed body-powered upper-limb prosthesis was designed to mechanically convert the flexion and rotation power of the residual digits into the power of the opposing prosthetic digit. This conversion enabled the reconstruction of opposing pinching motions at the fingertip. Consequently, this design enhanced the function of the residual digit in the absence of the thumb. In this study, we developed a body-powered upper-limb prosthesis applicable to a single residual digit or two parallel digits. The digit prosthesis, which includes the thumb, was designed to synchronize its movement with the motion of the metacarpophalangeal (MP) joint of the residual digit. The prosthesis joints enable two degree-of-freedom (DOF) motions: flexion/extension and adduction/abduction. The digit opposing the thumb can be selected through this joint by the adduction and abduction rotation movements of the residual digit. The mechanism performance was evaluated using tensile tests, which confirmed that the force applied to the residual digit was linearly transmitted and exerted as a pinch force on the prosthesis. This feature allows for a more intuitive use by the user. The evaluation of its application in children with congenital digit defects revealed that expanding the palm allows the user to throw and catch a ball and use scissors in daily life.

In recent years, the functionality of myoelectric prosthetic hands has improved as motors have become smaller and controls have become more advanced. Attempts have been made to reproduce the rotation and flexion of the wrist by adding degrees of freedom to the wrist joint. However, it is still difficult to fully reproduce the functionality of the wrist joint owing to the weight of the prosthesis and size limitations. In this study, we developed a new socket and prosthetic hand control system that does not interfere with the wrist joint motion. This allows individuals with hand defects who previously used prosthetic hands with fixed wrist joints to freely use their remaining wrist functionality. In the pick-and-place experiment, where blocks were moved from higher to lower locations, we confirmed that the proposed system resulted in a lower elbow position compared with the traditional prosthesis, and the number of blocks transported increased. This significantly reduced the compensatory motion of the elbow and improved the user's performance compared with the use of a conventional prosthetic hand. This study demonstrates the usefulness of a new myoelectric prosthetic hand that utilizes the residual functions of people with hand deficiencies, which have not been utilized in the past, and the direction of its development.