Российские студенты изобрели систему, способную изготовить протез руки за 3 дня

В России изобрели уникальный биоскульптор для создания комфортных протезов рук

Молодые ученые Донского технического университета разработали уникальный сканер для создания индивидуального биопротеза рук. Устройство упростит труд специалистов и повысит точность проектирования основы для протеза.

Исследователи рассказали ФАН принципы работы нового биосканера.

Все дело в гильзе

Мировая статистика утверждает, что около 60% пациентов, которым пришлось ампутировать руку, отказываются от протеза из-за его неудобства. По словам специалистов, все дело в гильзе — так называют устройство, которое объединяет травмированную конечность с механической начинкой протеза.

В Донском университете создали уникальное устройство, которое решит эту проблему, считает генеральный директор компании по разработке и изготовлению протезов Илья Чех.

«Потенциал у этой разработки очень хороший. Дело в том, что сейчас гильзоприемное устройство для культи делается вручную — это сильно усложняет и замедляет процесс изготовления протеза. А предложенное устройство будет учитывать все индивидуальные особенности человека, что отвечает самым современным требованиям в сфере протезирования», — утверждает собеседник ФАН.

Первый в истории функциональный протез кисти и предплечья был изготовлен в начале XVI века для немецкого рыцаря Готфрида фон Берлихингена. Железная рука, которая позволяла ему держать и тяжелый меч, и перо для письма, сегодня находится в одном из музеев Германии. Четыре столетия спустя люди научились создавать протезы в промышленном масштабе, однако удобными и функциональными они стали только в наше время. Развитие медицины, нейрофизиологии и микроэлектроники привело к появлению протезов, управлять которыми можно с помощью нервных импульсов.

Но даже эти высокие технологии иногда оказываются бесполезными, если неправильно изготовлено основание протеза — та самая культеприемная гильза.

«Это один из наиболее важных индивидуальных модулей протеза. Гильза — своеобразный переходник, который соединяет усеченную конечность человека с механическими частями и принимает на себя основные статические и динамические нагрузки в системе «человек — протез», — утверждает директор межотраслевого инжинирингового центра «Композиты России» МГТУ им Н. Э. Баумана Владимир Нелюб.

Учитываются индивидуальные особенности

Дело в том, что изготовление гильз поставлено на поток, поэтому промышленные образцы не учитывают индивидуальные особенности каждого человека. Даже использование 3D-лазеров не решило эту проблему. Полученные данные позволяют изготовить гильзу, повторяющую форму культи. Но этого недостаточно для того, чтобы человеку было комфортно пользоваться таким протезом, отмечает аспирант Донского государственного технического университета Денис Хашев.

«Появившиеся лазерные 3D-сканеры позволяли сделать точную модель культи, но не придавали значения, где находится мышечная, жировая и костная ткани. И эти параметры при изготовлении протеза не учитывались. Хотя они очень важны, так как без таких данных нельзя понять, где протез будет натирать или, наоборот, будет сидеть слишком свободно, не держась на культе», — объяснил собеседник агентства.

Три года назад тогда еще выпускники Донского госуниверситета решили создать устройство, которое могло бы определить мышцы, жировую ткань или кость, а также в каких местах будут чаще всего контактировать с поверхностью культеприемные гильзы. Работа осложнялась тем, что в мире подобными разработками занимались специалисты только одной американской компании, но свои усилия они направили на создание сканирующего устройства для анализа культей ног. Оно получилось громоздким и энергозатратным.

В итоге молодым российским ученым удалось создать компактный биосканер, который за 15 минут способен сделать все необходимые замеры и, самое главное, совершенно безболезненно. Пациент помещает руку в центр измерительного кольца, а дальше все данные считываются в автоматическом режиме.

«Процесс анализа происходит следующим образом: каждый датчик устройства, анализируя по кругу культю, доходит до ее поверхности, фиксируя точку соприкосновения, — объясняет Хашев. — Потом с легким давлением безболезненно воздействует на поверхность конечности. Усилие небольшое: нам нужно просто померить упругость ваших тканей, чтобы определить, мышца это или кость».

Трехмерная модель биоскульптора

Поученные данные передаются оператору на компьютер, и дальше программа строит 3D-модель культи пациента и приемной гильзы. Трехмерная модель — результат сканирований, который позволит специалисту быстро и без дополнительных усилий получить представление об особенностях строения культи пациента.

Читайте также:  Apple Watch вернулись к своему хозяину спустя 6 месяцев

Первые испытания показали, что биосканер работает без сбоев, осталось лишь подкорректировать компьютерную программу, утверждает Денис Хашев.

«Мы получили приемлемую форму культи пациента. Есть небольшие отклонения, мы сейчас с ними боремся. Это уже, скорее, программное обеспечение, а не механические проблемы. Главное, мы получили возможность отслеживать, где костная, жировая и мышечная ткани. Получив такую «тепловую карту» культи, мы уже можем проектировать гильзу протеза», — заявил собеседник ФАН.

Свое устройство ученые назвали биоскульптором — это как нельзя лучше объясняет принцип действия сканера. Еще одно преимущество: биоскульптор позволит создавать культеприемную гильзу по самой современной технологии — из двух материалов. Разные по твердости компоненты сделают гильзу более комфортной для человека, уверен Хашев.

«Наше устройство диктует новую методику изготовления гильз. Раньше их делали из одного материала и они одинаково воздействовали на все ткани без учета их особенностей, нередко доставляя крайние неудобства человеку. Использование двух материалов позволяет гильзе протеза быть мягкой там, где кость, а где другие ткани — твердой. Это делает гильзу более комфортной», — считает разработчик устройства.

Новое устройство может стать прорывом в отечественной сфере изготовления биопротезов рук, убежден Илья Чех. Уже этим летом, после корректировки программного обеспечения, эффективность своего биоскульптора коллективу Дениса Хашева предстоит проверить в клинических испытаниях.

Российские студенты научились за три часа проектировать индивидуальный протез кисти

в Наука, Робототехника 26/07/2018 0 70 Просмотров

Параметрическую модель кисти человека, позволяющую существенно сократить время изготовления биомехатронных протезов, создали учащиеся опорного вуза ДГТУ Ростова-на-Дону.

Уникальная разработка стала результатом выпускной работы студентов кафедр «Робототехника и мехатроника» и «Приборостроение и биомедицинская инженерия» Дениса Хашева и Юлии Михайлиной. Выпускники разработали технологичную систему, позволяющую сократить время изготовления протеза человеческой кисти до двух-трех дней. Сейчас на сборку подобных протезов профильные компании тратят от двух недель в зависимости от функциональности искусственной руки и подгона под индивидуальные характеристики человека.

— Наша система позволяет спроектировать протез в кратчайшие сроки так, чтобы он идеально соответствовал здоровой руке. Перестройка модели под конкретного пациента происходит в течение трех часов, — прокомментировал свою разработку Денис Хашев.

Протез, разработанный в ДГТУ, многофункциональный: каждый палец управляется по отдельности, кисть способна удерживать объекты различной формы и воспроизводить жесты.

Конструирование протеза с отработкой системы параметризации под индивидуальные характеристики человека заняло около полугода.

— При проектировании протеза мы провели исследование параметров руки человека. У 50 молодых людей в возрасте от 18 до 25 лет обводилась кисть, указывались места сгибов всех фаланг. На основе собранных данных мы вычислили среднее значение каждого из параметров, — пояснила Юлия Михайлина.

Принцип сгиба пальцев протеза основан на тросиковом механизме, конструкция каждого из них имеет два канала, проходящих насквозь через все фаланги. По этим каналам пропускаются тросы, которые с одного конца крепятся на кончиках пальцев, с другой — на шкив сервопривода. За наклоны и ротацию кисти отвечают двигатели постоянного тока, расположенные на запястье (отвечают за наклон) и в предплечье искусственной руки (отвечают за ротацию).

— Исследовательская работа направлена на ускорение процесса разработки протеза и более эффективную подгонку под индивидуальные антропометрические характеристики каждого человека, — В реальной жизни происходит так: есть определенный стандартный протез, который в течение длительного времени подгоняется под каждого пациента. Работа наших студентов позволяет быстро и эффективно создать 3d-модель и получить максимально индивидуализированный протез, — подчеркнул руководитель научной работы, доцент кафедры «Робототехника и мехатроника» ДГТУ Алексей Лысенко.

Читайте также:  Создана ткань, способная и согревать, и охлаждать

Инновационная разработка студентов ДГТУ готова к внедрению в производство. Моделью уже заинтересовалась компания «Моторика», специализирующаяся на производстве протезов.

Протез планируется усовершенствовать в течение года, путем внедрения в него системы управления, основанной на технологиях электромиографии и энцефалографии, позволяющих считывать команды непосредственно из человеческого мозга.

Параметрическое моделирование (параметризация) — моделирование с использованием параметров элементов модели и соотношений между этими параметрами. Параметризация позволяет за короткое время «проиграть» различные конструктивные схемы и избежать принципиальных ошибок. Сервопривод — любой тип механического привода, имеющий в составе датчик и блок управления приводом, автоматически поддерживающий необходимые параметры на датчике согласно заданному внешнему значению. Электромиография — метод исследования биоэлектрических потенциалов, возникающих в скелетных мышцах человека и животных при возбуждении мышечных волокон; регистрация электрической активности мышц. Энцефалография — метод измерения активности головного мозга.

Шкив — фрикционное колесо с ободом или канавкой по окружности, которое передает движение приводному ремню или канату. Используется как одна из основных частей ременной передачи.

Российские студенты изобрели систему, способную изготовить протез руки за 3 дня

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

Донской государственный технический университет

344000, Ростов-на-Дону,
Площадь Гагарина 1

  • Все
  • Жизнь университета
  • Опорный вуз
  • Наука
  • Образование
  • Международная деятельность
  • Спорт
  • Интервью
  • СМИ о нас

Биомехатронный многофункциональный протез кисти Bio Sculptor – выпускная работа студентов кафедр «Робототехника и мехатроника» и «Приборостроение и биомедицинская инженерия» Дениса Хашева и Юлии Михайлиной.

– Сегодня в профильных компаниях на сборку протезов, оснащенных сложной механикой и электронной системой управления, уходит до двух недель в зависимости от функциональности искусственной руки и подгона под индивидуальные характеристики человека, – рассказал Денис Хашев. – Наша система позволяет спроектировать протез в кратчайшие сроки так, чтобы он идеально соответствовал здоровой руке. Перестройка модели под конкретного пациента происходит в течение трех часов. На сбор протеза уходит всего два-три дня.

Протез, разработанный в ДГТУ, многофункциональный: каждый палец управляется по отдельности, кисть способна удерживать объекты различной формы и воспроизводить жесты.

Конструирование протеза с отработкой системы параметризации под индивидуальные характеристики человека заняло около полугода.

– При проектировании протеза мы провели исследование параметров руки человека. У 50 молодых людей в возрасте от 18 до 25 лет обводилась кисть, указывались места сгибов всех фаланг. На основе собранных данных мы вычислили среднее значение каждого из параметров, – говорит Юлия Михайлина.

Принцип сгиба пальцев протеза основан на тросиковом механизме, конструкция каждого пальца имеет два канала, проходящие насквозь через все фаланги. По каналам проходят тросы: с одного конца они закреплены на кончиках пальцев, с другой стороны они крепятся на шкив сервопривода. За наклоны и ротацию кисти отвечают двигатели постоянного тока, которые располагаются на запястье (отвечают за наклон) и в предплечье искусственной руки (отвечают за ротацию).

Читайте также:  diHouse начинает поставки камер SJCAM в Россию

– Исследовательская работа направлена на ускорение процесса разработки протеза и более эффективную подгонку под индивидуальные антропометрические характеристики каждого человека, – подчеркнул руководитель научной работы, доцент кафедры «Робототехника и мехатроника» ДГТУ Алексей Лысенко. – В реальной жизни происходит так: есть определенный стандартный протез, который в течение длительного времени подгоняется под каждого пациента. Работа наших студентов позволяет быстро и эффективно создать 3d-модель и получить максимально индивидуализированный протез.

На данный момент инновацию студентов ДГТУ можно внедрять в производство. Разработкой уже заинтересовалась компания «Моторика», специализирующаяся на производстве протезов.

В течение года планируется усовершенствовать протез, внедрив систему управления, основанную на технологиях электромиографии и энцефалографии, которые позволят считывать команды непосредственно из человеческого мозга.

Параметрическое моделирование (параметризация) – моделирование с использованием параметров элементов модели и соотношений между этими параметрами. Параметризация позволяет за короткое время «проиграть» различные конструктивные схемы и избежать принципиальных ошибок.

Сервопривод – любой тип механического привода, имеющий в составе датчик и блок управления приводом, автоматически поддерживающий необходимые параметры на датчике согласно заданному внешнему значению.

Электромиография – метод исследования биоэлектрических потенциалов, возникающих в скелетных мышцах человека и животных при возбуждении мышечных волокон; регистрация электрической активности мышц.

Энцефалография – метод измерения активности головного мозга.

Шкив – фрикционное колесо с ободом или канавкой по окружности, которое передает движение приводному ремню или канату. Используется как одна из основных частей ремённой передачи.

Протезы вверх! Пермский студент разрабатывает уникальную искусственную руку

Ежегодно в России около 40 тыс. человек (по некоторым оценкам) нуждаются в протезировании рук. Средняя стоимость искусственных манипуляторов варьируется в районе 150-600 тыс. руб. Цены на западные устрой­ства могут достигать и двух миллионов.

При этом большинство активных (а не косметических) протезов выпускаются за рубежом, что создаёт дополнительные сложности в их приобретении и обслуживании. Тем важнее и нужнее проект, которым сейчас занимается студент пермского госуниверситета Илья Коваленко. Он разрабатывает уникальный протез, который будет заметно дешевле, удобнее и надёжнее аналогов.

Композитные мышцы

«Мы хотим сделать протез из доступных материалов с довольно простым внутренним устройством. Это поможет снизить итоговую стоимость изделия при сохранении всех функциональных способностей механизма. В движение наш протез будут приводить металлополимерные мышцы. В качестве материала для мышц будем использовать нити термопластичного полимера. Изначально рассматривали только нейлон. Но, возможно, будем применять и другие доступные полимеры – капролон, полипропилен и так далее. Также в протезе будет нагревательный элемент, состоящий из проволоки малого сечения с высоким сопротивлением», – рассказывает студент пятого курса химфака ПГНИУ (специальность «фармация») Илья Коваленко.

«Наше ноу-хау – использование в протезах металлополимерных мышц. До нас такие материалы не применяли. Ещё одно новшество – пассивный возвратный механизм, который будет создан на основе магнитов. Наши же потенциальные конкуренты (как в России, так и в мире) используют в своих протезах сервоприводы», – объясняет молодой учёный.

Предполагается, что крупные детали и внешнюю часть протеза (например, культеприёмную гильзу и сам корпус) можно будет печатать на 3D-принтерах. А внутреннюю часть, состоящую из термостойкого пластика, планируется изготовлять на токарном и фрезерном станках.

Грант от «УМНИКа»

В прошлом году Илья Коваленко со своим проектом «Разработка активного протеза верхних конечностей на основе композитных мышц «SynthArm» стал победителем конкурса «УМНИК». На создание искусственной руки он получил от Фонда содействия инновациям грант в полмиллиона рублей. В разработке протеза молодому учёному помогают старший преподаватель кафедры фармакологии и фармации ПГНИУ Александр Андреев и научный сотрудник классического университета Данила Апушкин. Они выступают в качестве научных консультантов.

Читайте также:  Будет создана бытовая техника, способная зарабатывать на майнинге

«К концу ноября планируем представить сборный макет протеза, напечатанный на 3D-принтере. Пока макет будет без электронных компонентов. Это уже задача следующего года», – говорит Илья Коваленко.

По условиям гранта, действующую модель протеза нужно будет подготовить к декабрю 2022 г. В планах у молодого учёного – запатентовать технологию.

«В перспективе мы хотим создать протез, который поможет пользователям выполнять повседневные действия: от простых манипуляций с предметами (чистить зубы, держать столовые приборы) до управления сложными механизмами. Например, мы планируем, что наш протез позволит его носителям водить автомобиль», – поясняет Илья Коваленко.

Дешевле и надёжнее

Пермский студент рассчитывает, что его устройство будет заметно дешевле российских и зарубежных аналогов (в расчётах на конец 2020 г. возможная цена не превышала 200 тыс. руб. – Авт.). При этом – удобнее и надёжнее. Так, в отличие от тяговых протезов манипулятор, разрабатываемый Ильёй Коваленко, не требует физических усилий от его носителя. Сегодня все производимые кибернетические протезы используют сервоприводы. Они достаточно чувствительны к механическим воздействиям – ударам, тряске. У протеза от молодого учёного из ПГНИУ этой проблемы не будет: полимерным мышцам не страшны такие воздействия.

«Мы понимаем, что выходить на рынок только с моделью протеза руки весьма поспешно. Очень сложно конкурировать с одним продуктом. Поэтому хотим расширить линейку продуктов, которые можно выпускать на основе нашей технологии. Если наши протезы и экзоскелеты хорошо зарекомендуют себя, будем налаживать их серийное производство и экспорт. Также большие перспективы мы видим и в разработке нейроимплантов для управления протезами», – поясняет Илья Коваленко.

Кстати

Сервопривод (от лат. servus – слуга, помощник, раб), или следящий привод – это механический привод с автоматической коррекцией состояния через внутреннюю отрицательную обратную связь в соответствии с параметрами, заданными извне.

Протезы вверх! Пермский студент разрабатывает уникальную искусственную руку

Ежегодно в России около 40 тыс. человек (по некоторым оценкам) нуждаются в протезировании рук. Средняя стоимость искусственных манипуляторов варьируется в районе 150-600 тыс. руб. Цены на западные устрой­ства могут достигать и двух миллионов.

При этом большинство активных (а не косметических) протезов выпускаются за рубежом, что создаёт дополнительные сложности в их приобретении и обслуживании. Тем важнее и нужнее проект, которым сейчас занимается студент пермского госуниверситета Илья Коваленко. Он разрабатывает уникальный протез, который будет заметно дешевле, удобнее и надёжнее аналогов.

Композитные мышцы

«Мы хотим сделать протез из доступных материалов с довольно простым внутренним устройством. Это поможет снизить итоговую стоимость изделия при сохранении всех функциональных способностей механизма. В движение наш протез будут приводить металлополимерные мышцы. В качестве материала для мышц будем использовать нити термопластичного полимера. Изначально рассматривали только нейлон. Но, возможно, будем применять и другие доступные полимеры – капролон, полипропилен и так далее. Также в протезе будет нагревательный элемент, состоящий из проволоки малого сечения с высоким сопротивлением», – рассказывает студент пятого курса химфака ПГНИУ (специальность «фармация») Илья Коваленко.

«Наше ноу-хау – использование в протезах металлополимерных мышц. До нас такие материалы не применяли. Ещё одно новшество – пассивный возвратный механизм, который будет создан на основе магнитов. Наши же потенциальные конкуренты (как в России, так и в мире) используют в своих протезах сервоприводы», – объясняет молодой учёный.

Читайте также:  Запущен проект по созданию кольца, помогающего от бессонницы

Предполагается, что крупные детали и внешнюю часть протеза (например, культеприёмную гильзу и сам корпус) можно будет печатать на 3D-принтерах. А внутреннюю часть, состоящую из термостойкого пластика, планируется изготовлять на токарном и фрезерном станках.

Грант от «УМНИКа»

В прошлом году Илья Коваленко со своим проектом «Разработка активного протеза верхних конечностей на основе композитных мышц «SynthArm» стал победителем конкурса «УМНИК». На создание искусственной руки он получил от Фонда содействия инновациям грант в полмиллиона рублей. В разработке протеза молодому учёному помогают старший преподаватель кафедры фармакологии и фармации ПГНИУ Александр Андреев и научный сотрудник классического университета Данила Апушкин. Они выступают в качестве научных консультантов.

«К концу ноября планируем представить сборный макет протеза, напечатанный на 3D-принтере. Пока макет будет без электронных компонентов. Это уже задача следующего года», – говорит Илья Коваленко.

По условиям гранта, действующую модель протеза нужно будет подготовить к декабрю 2022 г. В планах у молодого учёного – запатентовать технологию.

«В перспективе мы хотим создать протез, который поможет пользователям выполнять повседневные действия: от простых манипуляций с предметами (чистить зубы, держать столовые приборы) до управления сложными механизмами. Например, мы планируем, что наш протез позволит его носителям водить автомобиль», – поясняет Илья Коваленко.

Дешевле и надёжнее

Пермский студент рассчитывает, что его устройство будет заметно дешевле российских и зарубежных аналогов (в расчётах на конец 2020 г. возможная цена не превышала 200 тыс. руб. – Авт.). При этом – удобнее и надёжнее. Так, в отличие от тяговых протезов манипулятор, разрабатываемый Ильёй Коваленко, не требует физических усилий от его носителя. Сегодня все производимые кибернетические протезы используют сервоприводы. Они достаточно чувствительны к механическим воздействиям – ударам, тряске. У протеза от молодого учёного из ПГНИУ этой проблемы не будет: полимерным мышцам не страшны такие воздействия.

«Мы понимаем, что выходить на рынок только с моделью протеза руки весьма поспешно. Очень сложно конкурировать с одним продуктом. Поэтому хотим расширить линейку продуктов, которые можно выпускать на основе нашей технологии. Если наши протезы и экзоскелеты хорошо зарекомендуют себя, будем налаживать их серийное производство и экспорт. Также большие перспективы мы видим и в разработке нейроимплантов для управления протезами», – поясняет Илья Коваленко.

Кстати

Сервопривод (от лат. servus – слуга, помощник, раб), или следящий привод – это механический привод с автоматической коррекцией состояния через внутреннюю отрицательную обратную связь в соответствии с параметрами, заданными извне.

Дензнак без конечности

Принято считать, что стартапер должен обладать упорством и непоколебимой верой в свою бизнес‑идею, иначе никакой инвестор не даст денег, какие бы выкладки и расчеты тот ни продемонстрировал. Илья Чех устроен иначе – он легко меняет приоритеты. В магистратуре петербургского Университета информационных технологий, механики и оптики (ИТМО) он занимался проектированием планетоходов, но потом начал распыляться – вместе с несколькими товарищами выполнял частные заказы, разрабатывал домашних роботов, занимался автоматизацией. Особых доходов это не приносило, и коллектив даже не оформили в виде юридического лица. Закончив учебу, Чех попробовал уехать в Голландию: нашел вакансию, начал переговоры, но не сложилось. Впрочем, признается он, не очень‑то и хотелось.

Чех создал компанию W.E.A.S. Robotics, где вместе с теперь уже бывшими однокурсниками занимался всем на свете: конструировал станки, манипуляторы, составил программу для преподавания в старших классах трехмерного моделирования. Среди прочего они отремонтировали ≪Селеноход≫, построенный в 2011‑м в Сколково для участия в Международном конкурсе Google Lunar X PRIZE.

Медицинская тематика попала в поле зрения предпринимателя совершенно случайно. Компания‑партнер Сan‑touch, занимающаяся трехмерной печатью для частных заказчиков, решила ≪напечатать≫ механический протез кисти. Идея на первый взгляд выглядит совсем не перспективной. Серьезный бизнес интересует в сфере протезирования совсем другое – бионические протезы, высокотехнологичные устройства с электродвигателями и датчиками, улавливающими сигналыоставшихся после ампутации мышц. Механические, или, как их обычно называют, тяговые, протезы в развитых странах обычно лишь косвенно относятся к сфере коммерции, их делают небольшие компании на деньги благотворителей. Модели нередко выкладывают в открытом доступе в виде набора чертежей со всеми нужными характеристиками.

Читайте также:  Система искусственного интеллекта будет определять успех фильма

Зачем возвращаться к механике в век электроники? Например, чтобы помочь детям, объясняет Чех: они растут, и протез порой приходится менять раз в несколько месяцев. Бионика на этом этапе не очень уместна, а если протеза какое‑то время вообще нет, возникает, наряду с прочими, серьезная проблема: мышцы культи не развиваются, и заставить их работать потом будет труднее. До 12‑13 лет дети в России очень плохо обеспечены протезами. Но Чехом руководил скорее инженерный интерес – появилась пусть небольшая, но любопытная задача. Почему бы не попробовать? На этом этапе речь о больших заработках не шла.

КРЮК ПОЧЕТА

Технология тяговых протезов развивается, по меркам медицинской промышленности, крайне медленно. Современные модели практически не отличаются от тех, что выпускали десятки лет назад: они такие же неудобные. Так что W.E.A.S. Robotics, говорит Чех, было над чем подумать. Идея изобретателя состояла в том, чтобы сделать хватательное движение простым и максимально естественным. Если согнуть руку в лучезапястном суставе (протез предназначен для тех, у кого он сохранился), усилие через специальные тяги на тыльной стороне кисти передается на пальцы, и они делают хватательное движение. Видео готового изделия можно увидеть на сайте W.E.A.S. Robotics: маленький мальчишка учится пользоваться протезом, и это выглядит как веселая игра. Перед ним корзина игрушек, задача – достать их все по очереди одной рукой. Той, которой нет. ≪Не жульничай!≫ – грозит учитель, он же один из изобретателей. На разработку и получение необходимых документов, прикидывает Чех, ушел миллион рублей, это были деньги, скопленные на выполнении других заказов. 450 тысяч рублей стоили комплектующие, 550 тысяч – недополученная прибыль. ≪Деньги, которые я мог бы заработать за тот год, который посвятил протезу≫, – скромно оценивает свои упущенные доходы Чех.

Для развития своего медицинского проекта он создал отдельную компанию ≪Моторика≫. В прошлом году ≪чехова кисть≫ стоила от 15 тысяч рублей, теперь, после кризиса, цены начинаются от 20–25 тысяч. Первые три протеза – два детям, один взрослому – установили бесплатно. Чех говорит, что уже образовалась очередь. ≪В простых случаях мы даже можем изготовить протез удаленно. Пациент измеряет культю, отправляет нам данные, и по этой мерке мы делаем гильзу для культи≫, – радуется Илья Чех. Но в более сложных случаях – если, например, один‑два пальца сохранились – без визита в компанию не обойтись.

Рынок, на который решил выйти бывший роботостроитель, не назовешь насыщенным, хотя тема тяговых протезов разрабатывалась в России давно и успешно. Ведь для их главного автора это была куда более насущная необходимость, чем для стартапера Чеха. Великая Отечественная война оставила Григория Руденко без рук: одну пришлось ампутировать чуть ниже локтя, другую – выше. Медицинского образования у будущего изобретателя не было, чертить и мастерить протезы ему было нечем. Но помогали собственные дети, а позже ученики созданного им кружка ≪Умелые руки≫. Протез, который Руденко окончательно доработал к середине 60‑х, на долгие годы стал вершиной изобретательской мысли в этой сфере. Система Руденко – это искусственное предплечье с кистью, которые приводятся в движение специальными тягами. Тяги поднимаются по руке, уходят за спину и закрепляются в районе противоположного плеча. Конструкция, на которую Руденко потратил 20 лет, тонко продумана. Человек напряг мышцы спины – и пальцы сжались. Повел плечом – локоть согнулся и так далее. Правда, чтобы все это получилось, нужно тренироваться. Сам Руденко демонстрировал чудеса мастерства: выпиливал по дереву, таскал, не расплескивая, ведра с водой. Он мечтал помочь другим инвалидам, но производство советская промышленность налаживала крайне медленно, хотя потребность в послевоенные десятилетия была куда выше, чем теперь. Об изобретателе много писали в газетах, но только в середине 70‑х был создан первый предсерийный образец его протеза. В 90‑х годах на стагнирующее направление бросили, в рамках конверсии, РКК ≪Энергия≫. Корпорация разработала гамму продукции на основе все того же протеза Руденко. Привнести в эту сферу космические технологии как‑то не получилось: представленная на сайте ≪Энергии≫ продукция показательно примитивна, вроде ≪крюка‑захвата активного с двумя пружинами≫.

Читайте также:  «Яндекс» создали сервис, способный оценивать физическое состояние водителей

Сейчас, рассказал VADEMECUM руководитель фирмы – поставщика протезов, ≪РКК, может, что‑то и производит, но сервиса и запчастей нет, вовремя получить продукцию невозможно. Даже весьма высокопоставленный товарищ, который в 90‑х получил протез одним из первых, ничего не может от них добиться≫. ≪Лет 15 назад там занимались этой темой, но сейчас движения в этом направлении там нет≫, – подтверждает Андрей Карпов, гендиректор НПФ ≪Галатея≫, производящей протезы кисти. РКК ≪Энергия≫ на запрос VADEMECUM не ответила.

Своих протезов от ≪Моторики≫ ждут несколько десятков человек, но благотворительность закончилась. Протезирование верхних конечностей входит в систему социального страхования, и Чех теперь рассчитывает на государственные деньги. ≪Наши протезы кисти, – объясняет он, – это индивидуальное протезно‑ортопедическое изделие, для получения официального статуса ему нужна только декларация о соответствии, она уже получена≫. На следующем пациенте фирма собирается отработать систему получения денег от государства. Есть два варианта – организуется государственный конкурс на оказание соответствующей услуги, который выявляет победителя, или же инвалид платит за протез сам и подает заявление на компенсацию расходов. ≪Конкурс может выиграть компания, производящая установку протеза, а сам протез она купит у нас≫, – говорит Чех.

Впрочем, еще во время разработки механической кисти Чех прекрасно понимал, что серьезно заработать с ее помощью не получится. Рыночный потенциал имеют бионические протезы, а для их разработки миллиона рублей недостаточно.

ЗРЕЛАЯ КИСТЬ

Примерно год назад Агентство стратегических инициатив (АСИ) выпустило большое исследование, посвященное рынку реабилитации, где оценило потребность во всех механических средствах реабилитации, от простых тростей до электрических колясок и голосообразующих аппаратов. Больше всего инвалидам требуется протезов ног – 490 тысяч ежегодно (данные за 2011 год). Но хотя производство в этой сфере тоже недотягивает до потребности – в России выпускают около 70 тысяч протезов в год – это не тема для стартапа. ≪Здесь уже работают несколько российских компаний, – говорит Чех. – К тому же с точки зрения механики и кинематики с ногами все гораздо проще, чем с руками≫. Верхних конечностей нужно меньше – по оценкам АСИ, 62 тысячи в год, а производство их в России приближается к 9 тысячам. Количество инвалидов агентство считало ≪по Минздраву≫. Если верить данным министерства, в России самая низкая доля инвалидов среди стран Европы – 9,3% от всего населения против примерно 20% в Чехии и 27% в Великобритании, что выглядит довольно странно. Если сделать поправку на особенности российской статистики, потребность в протезах в России может оказаться существенно больше, чем посчитало АСИ.

Беда в том, что тяговый протез, приводимый в действие движением лучезапястного сустава (как у Чеха), сильно ограничен в применении. Целиком кисть люди теряют гораздо чаще, чем частично. Например, при сильном поражении электрическим током, а это одна из частых причин такой инвалидности, обычно приходится ампутировать руку гораздо выше лучезапястного сустава, говорит топ‑менеджер фирмы‑продавца и установщика протезов. Определенную роль играет и то, что ампутацию в районе предплечья можно произвести проще и быстрее, чем на кисти. ≪Мне много писали о повторных ампутациях, связанных с врачебными ошибками при первой операции≫, – добавляет Чех.

Читайте также:  В Японии намерены запустить масштабный проект по созданию летающих машин

Когда рука ампутирована в районе предплечья, система Чеха не работает. Чтобы сделать такой протез не декоративным, а функциональным, есть только два пути: возвращаться к чему‑то подобному системе Руденко или создавать бионические модели. Этот рынок в России почти полностью занят иностранцами. Главный игрок в России и Европе – частная немецкая компания Otto Bock с оборотом около 900 млн евро, созданная в 1919 году и представленная сейчас на всех континентах. Она производит протезы конечностей, ортезы, инвалидные коляски и так далее. В России у Otto Bock даже есть ≪отверточная сборка≫ – на одном из таких производств собирают ее главное достижение в сфере верхних конечностей, руку Michelangelo стоимостью несколько десятков тысяч долларов, умеющую совершать множество разнообразных движений. В среднем же бионический протез руки высокого класса стоит от 1,5 млн рублей, если сохранился локтевой сустав, и от 2,5 млн, если нет, говорит представитель фирмы‑продавца. Китайский бизнес проник и в эту сферу: довольно простые бионические протезы китайского производства можно купить за 700 тысяч рублей. В России настоящих производителей почти нет: фирмы‑установщики покупают у иностранцев комплектующие, собирают из них протез и устанавливают его. Так, например, работают Санкт‑Петербургское протезно‑ортопедическое предприятие, ФГУП ≪Вологодское протезно‑ортопедическое предприятие≫.

Илья Чех решил бросить перчатку иностранцам. Идея его нового проекта довольно проста. Зарубежные ≪руки≫ дороги, а главная составляющая цены – стоимость интеллектуальной собственности. Он же решил сделать ≪максимально доступную удобную базовую версию≫, сэкономив на ≪отсутствии излишней функциональности≫ у протеза. Для помощи в разработке бионического протеза Чех привлек московских врачей, с тяговым протезом ему помогали специалисты из ФГБУ ≪СПб НЦЭПР им. Г.А. Альбрехта≫.

В 2014 году Чех, который к тому времени устроился в ООО ≪Селеноход≫ в Сколково, ушел с работы и целиком переключился на разработку бионической кисти и поиск инвестиций. ≪Это обычная венчурная история, – объясняет Чех. – Мы участвовали в конкурсах стартапов. Выступали перед инвесторами, защищали свой проект, доказывали, что есть рынок, на котором можно заработать≫.

Несколько частных инвесторов, заинтересовавшихся проектом, после кризиса прекратили переговоры. Но Чеху помогло то, что его проект оказался на пересечении сразу нескольких государственных стратегий. Во‑первых, импортозамещения, во‑вторых, инноваций, в‑третьих, реабилитации. В результате Чех сумел договориться о $100 тысячах в виде совместной инвестиции от двух ≪дочек≫ ≪Роснано≫ – наноцентров из Петербурга и Томска. В ≪Моторике≫ ему сейчас принадлежит 27% (второй совладелец – основатель компании Can‑Touch). Наноцентры получат 50% ≪Моторики≫. Предварительное соглашение было подписано в начале этого года, сейчас завершается due diligence, финальный договор еще не подписан, говорит Чех. Но гендиректор Томского наноцентра Олег Лысак заверил VADEMECUM, что решение, можно считать, принято, сейчас идут последние приготовления, и деньги ≪Моторика≫ скоро получит.

Новая рука Чеха готова, по словам Лысака, на 70%. Она вполне могла бы принадлежать Терминатору. Внутри – металлический каркас с шарнирами и шестью моторчиками. Конструкция будет производиться в России. Датчики для считывания сигналов мышц Чех тоже предполагает использовать отечественные. Они расположены в приемной гильзе – так называется часть протеза, которая надевается на культю конечности и к которой с другой стороны прикрепляется сам протез. Модель будет распознавать и осуществлять до шести различных жестов – сжатие кулака, движения несколькими пальцами и так далее. Обеспечивать управление каждым пальцем в отдельности Чех, в рамках своей концепции, не собирается: ≪Там другие мышцы, расположенные под основной группой мышц, считывать их сигналы очень сложно и дорого≫.

Читайте также:  В Южной Корее придумали гибкий дисплей для смартфона

С ПРОТЯНУТОЙ РУКОЙ

Протез ≪Моторики≫ Чех собирается продавать по 250–300 тысяч рублей с учетом установки. Себестоимость – 100–150 тысяч, из которых половина приходится на комплектующие. Так что, говорит предприниматель, даже при уровне продаж 30 протезов в год инвестиции наноцентров могут окупиться меньше чем за два года. Но планы руководителя ≪Моторики≫ амбициознее – за два года он хочет завоевать 5–10% рынка, то есть продавать 3–6 тысяч протезов в год. Если дело пойдет, Чех не прочь выйти и на рынок протезов нижних конечностей, а в будущем заняться экзоскелетами – то, что в этой сфере уже существует даже в Америке, его не устраивает.

≪Тяговый протез кисти руки от ≪Моторики≫, в принципе, неплохая разработка. Хотя это не серийная продукция, и продвигать ее на рынок очень сложно, – говорит Андрей Карпов из ≪Галатеи≫. – Но проект бионической руки – это пустая трата выделяемых на это средств≫. Проблему рынка Карпов видит не в отсутствии самих протезов, а в том, что их государственное финансирование недостаточно, а процедура получения крайне сложна: ≪Лучше бы средства, которые получают компании на изобретение новых протезов, потратили на обеспечение инвалидов теми протезами, что уже есть≫.

≪Бионическая рука от ≪Галатеи≫, – говорит Карпов, – умеет делать всего два движения – хватательное и вращательное, зато стоит от 90 тысяч рублей за ≪полуфабрикат≫ и от 130 до 170 тысяч рублей за протез с установкой. В 2014 году ≪Галатея≫, по словам Карпова, продала 150 бионических протезов руки, а в прежние годы – ≪в разы больше≫.

Илья Чех не видит в ≪Галатее≫ конкурента: по его данным, ≪они еще лет 10 назад закрыли это направление и сейчас просто продают, если кому‑то нужны, полуфабрикаты≫. А реальная цена продукции ≪Галатеи≫, по его данным, выше обозначенных Карповым цифр.

Зато Чех уверен в перспективах своего собственного проекта. По необходимости ознакомившись с анатомией, он по‑настоящему ею увлекся и теперь думает, что роботы будут постепенно все более точно копировать человеческое тело: ≪Лучше того, что сделала природа, не придумаешь≫.

В голове у робота, говорит изобретатель, будет ≪любимый всеми фантастами позитронный мозг≫. Как использовать эту копию человека? ≪Отправить на Марс или куда‑то подальше. Единственное реальное применение, которое я вижу≫.

Обзор летающей колонки LG PJ9

Новинка от LG — качественная портативная колонка PJ9. В совокупности с сабвуфером не просто полноценный музыкальный центр, но и украшение интерьера .

Внешний вид

Экстерьер — главная фишка и гордость LG PJ9. Устройство состоит из двух частей: небольшой цилиндрической колонки с мягкими округлыми очертаниями и массивного сабвуфера, напоминающего торт в глубокой тарелке. Дизайн конструкции намеренно стилизован под турбину: белоснежный спикер парит, закручивая «лопасти» в неспешном вращении над док-станцией. Устройство пока представлено в единственном цветовом оформлении.

Колонку опоясывает «бордюр», где располагаются все элементы управления, индикаторы и герметичный резиновый клапан, под которым прячутся разъёмы. На дне, в круглом углублении, скрывается похожий на монетку разъём для беспроводной зарядки и подвижное кольцо. (Вероятно, чтобы цеплять её за карабин для удобной переноски.)

Док-станция — не просто платформа для зарядки и экспонирования. Переворачиваем — на дне динамик в окружении всё того же «турбинного рисунка». Покоится конструкция на 4-х резиновых ножках, которые обеспечивают устойчивость и не дают сабвуферу «ускакать».

Читайте также:  Появилось правило, запрещающее брать ноутбуки Apple на борт самолета

Снизу на боку станции, в продолговатом «гнезде», расположился разъём для кабеля питания, кнопка VOL. MAX. / RESET (Сброс / Максимум звука) и USB-порт. Ближе к центру, на «парадной» стороне, красуется неброский и аккуратный логотип LG.

Сверху в центре разместилась «левитационно-зарядная» зона, окружённая по периметру тоненьким колечком подсветки, которая мигает, когда колонка взлетает и садится. У самого края — кнопка с говорящей пиктограммой «↑↓».

Функционал и управление

LG PJ9 может как эффектно крутиться над док-станцией, так и выступать в качестве самодостаточного портативного устройства. Но если мы собираемся использовать её в «парадной» комплектации, то стоит сначала подключить док-станцию к сети, а затем нажать кнопку питания на самой колонке, — включение подтвердит огонёк над ней.

Для первой инициализации динамика нужно жать кнопку Bluetooth на протяжении 7 секунд, а затем найти с мобильного устройства LG PJ9 в подключениях, — и да будет коннект! О нём просигнализирует ещё один световой индикатор. К одному динамику можно подключить сразу 2 телефона: например, один пользователь запускает трек, другой параллельно ищет следующий — и так по очереди.

Помимо беспроводного, возможно подключение MP3- и CD-проигрывателей через AUX-вход. Все порты вы найдёте под герметичной заглушкой сбоку.

Управлять музыкой можно как со смартфона, так и вручную. Назначение почти всех кнопок интуитивно понятно, но лучше всё-таки прояснить кое-какие нюансы. Единичное нажатие «>||» запускает/останавливает трек либо телефонный разговор (колонка пригодна для конференц-связи), двойное нажатие перематывает на композицию вперед, тройное — назад. Кстати, это довольно непривычная схема: в большинстве случаев функцию перемотки на себя берут клавиши «—» и «+». Здесь же они просто отвечают за громкость. Если же нужно сразу врубить звук на максимум, то можно нажать кнопку VOL. MAX. / RESET на корпусе сабвуфера, как раз рядом со шнуром питания.

Вторая функция кнопки — RESET — включится, если на неё жать на протяжении 7 секунд: перезагрузка станции может пригодиться при глюке или при необходимости разорвать связь с портативным динамиком. Кстати, USB-порт рядом можно смело использовать для зарядки мобильных устройств.

У колонки тоже есть своё экстренное выключение — если ткнуть какой-нибудь тонкой скрепкой в небольшую дырочку, которая находится левее разъёмов, устройство «развиснет» и перезагрузится.

Последняя и самая таинственная клавиша — какой-то плюс в двойной рамке. После знакомства с мануалом оказывается, что это и есть упомянутый в характеристиках Dual Play — двойное подключение! 2 колонки LG PJ9 можно превратить в стерео-пару: 2 секунды жмём одновременно эту клавишу на обоих устройствах — «бип», загорается лампочка, они соединились. Единственный нюанс: спаренные колонки не взаимодействуют со станцией и не управляется с двух устройств одновременно.

А теперь самое главное — полёт. Центр нижней части включённой колонки нужно аккуратно совместить с площадкой на док-станции. Если заряд аккумулятора больше 90%, то она сама тут же зависнет над сабвуфером на расстоянии 3-4 см. Главное, на всякий случай крепко держать динамик, — он может отскочить от магнитной подушки, если с непривычки промажешь.

Когда же батарея колонки заполнена менее означенного рубежа, то она плотно садится в гнездо и начинает наполнять аккумулятор (рядом с заглушкой загорается красный индикатор). Чтобы поднять динамик в воздух, следует нажать ту самую круглую клавишу «↑↓». Колонка медленно взлетит и начнёт вращаться.

Ссылка на основную публикацию