Живая рука: бионический протез барнаульских инженеров в 100 раз дешевле зарубежных аналогов

Июнь 28 18:24 2018

Команда барнаульских инженеров занимается разработкой бионического протеза руки.

Алиса Гладыщук надеется сделать бионический протез доступнее.
Фото Алисы Тростниковой

Роботоподобная рука берет со стола бутылку, открывает крышку, наливает воду в стакан. Затем она по очереди берет пальцами шуруп, ручку, мячик, демонстрируя хватательные возможности. Это не кадр из фантастического фильма. Это реальные возможности бионического протеза, собранного практически на коленке барнаульскими изобретателями. С весны он проходит первые испытания.

— На заводе, где я работаю, есть много людей с травмами верхних конечностей, — рассказывает один из разработчиков, Алиса Гладыщук. – Стоимость протеза измеряется сотнями тысяч, а то и миллионами, позволить себе его могут единицы. Постепенно люди смиряются со своей проблемой и не желают что-то менять. Я чисто из любопытства занялась изучением проблемы. Выяснилось, что в России изготовлением бионических протезов занимается один стартап в Сколково. Мы с мужем решили попробовать сделать свой аналог искусственной руки.

Датчики мысли

Бионический протез полностью повторяет движения руки. Для управления протезом используются датчики, которые устанавливаются на коже в местах определенных мышц, они улавливают потенциал при сокращении мышцы и передают сигнал на движение кисти. Человек, не задумываясь, может пользоваться протезом как полноценной рукой.

Партнер Алисы по команде Александр Капитанов занимается программным обеспечением, которое связывает руку с головой, распознает сигналы и понимает, какое движение необходимо совершить. Программа универсальная, ее можно настроить по времени, в зависимости от степени реакции и скорости движений пациента, от развитости мышц.

— Для создания протеза требовались специальное оборудование, комплектующие?

— Нет, основные детали протеза напечатаны на 3D-принтере, а комплектующие для электрического двигателя и гидропривода приобретены в Барнауле. Установка протеза ведется под наблюдением врача. Он делает полную диагностику, смотрит, как функционируют мышцы, куда лучше подключить датчики.

— Получается, любой желающий при наличии 3D-принтера может напечатать протез руки?

— Теоретически да. Мы хотим сделать протез с открытым кодом и выложить все чертежи, программы, схемы и инструкции в свободный доступ. Так любой человек без специального образования может собрать протез. С консультацией мы поможем. Наша задача – сделать технологии протезирования доступными для большего числа людей.

Какова предполагаемая стоимость конечного продукта?

— Пока мы ее определили в пределах 50 тысяч рублей. Снизить себестоимость возможно благодаря собственным разработкам. Но предстоит еще оформить патент, сертификацию продукта до выхода на рынок.

— Что было самым сложным в процессе разработки бионического протеза?

— Протез мы собрали примерно за год. Труднее оказалось найти испытателей искусственной руки. Люди с подобными травмами, да и вообще с любыми физическими особенностями, как правило, очень закрыты. Они боятся всего нового, что-то изменить в своей жизни. Есть другая категория, которая ожидает, что им подарят готовый продукт, – и на этом все. На самом деле мы ставим прототип протеза. Надо быть готовым к тому, что он может сломаться, может слететь программа. Мы тут же его переделываем, дорабатываем программное управление, ставим новые детали, усовершенствуя продукт. Без испытуемых мы не поймем ошибок. Нам необходима обратная связь.

Первые испытатели

— Кто помогал вам с отработкой первой искусственной руки?

— Испытания имплантата мы начали нынешней весной. Нам помогает 28-летняя жительница Барнаула, родившаяся без руки. Уговорить ее на участие стоило нам невероятных усилий, помогла ее мама. К сожалению, она категорически отказывается от публичности, запрещает открывать ее имя. Но мы продолжаем с ней работать. Первое время девушка часто снимала протез, крепления ломались. Мы усовершенствовали крепления, залили пальцы силиконом, чтобы предметы не выскальзывали, добавили в модель металл для лучшего качества. Говорит, что стало удобнее. Пока привыкает жить с двумя руками. Порой забывает о наличии второй руки. Но мы видим, что глаза ее горят, и это не может не вдохновлять. Призналась: впервые в жизни она смогла осуществить действия, которые возможны только с двумя руками, — застегнуть куртку, завязать шнурки. Можно даже научиться вязать!

Какие требования предъявляются к добровольцам? Почему вы не можете привлечь коллег, подтолкнувших к идее создания протеза?

— На первоначальном этапе мы пока рассматриваем только определенную степень ампутации – не выше локтя. Впоследствии будем смотреть разные виды, в том числе протезы на пальцы и кисти. Пока же надо освоить базовую модель. Недавно в нашей команде появился новый доброволец – у молодого человека частичная травма ладони, остался только мизинец. Нам интересен его случай с инженерной точки зрения, на подобные травмы в серийном производстве никто не делает протезы. Разработать индивидуальный имплантат стоит бешеных денег.

А с Ярославом Шишовым – подростком, который потерял руки, спасая котенка, – вы познакомились? Ему как раз поставили импортный протез…

— Очень хотелось бы с ним познакомиться, а возможно, поработать в будущем. Насколько мне известно, ему действительно поставили хороший протез, лидера рынка в этой области. Но если не ошибаюсь, у этой модели ограниченный функционал: ее нельзя мочить водой, она дает возможность поднять тяжелый предмет, но не удержать его в руках. Мы хотим сделать такой аналог руки, чтобы с ним можно было купаться, он мог бы удерживать тяжелые предметы и его не нужно было часто заряжать. Большинство бионических протезов приходится заряжать ежедневно, наш продукт держится без подзарядки уже четыре дня. В идеале хотим довести этот срок до недели.

— То есть вы ставите задачу – не просто создать дешевый, доступный протез, но и добиться большего функционала?

— Именно так. Как правило, протезы руки имеют больше косметическое значение, в лучшем случае это крюк для захвата предмета. Нам хочется, чтобы искусственная рука действительно расширила границы жизни людей с ампутацией и при этом была удобной. Насколько я знаю, многие не носят протез, потому что культя под ним потеет и натирается. Мы используем вакуумное крепление. Отливаем гильзу внутри силиконом по форме культи, она надевается на руку, воздух выталкивается, клапан в гильзе закрывается и протез прочно закрепляется на руке. На будущее рассматриваем возможности создания протеза ноги, экзоскелета для восстановления после тяжелых заболеваний, интересно реабилитационное направление. Сейчас ищу возможные программы реабилитации, общаюсь с авторами.

Что нужно для дальнейшего развития помимо добровольцев?

— Время и деньги. Пока созданием бионических протезов мы занимаемся на свои средства в условиях квартиры и во внерабочее время. То есть ночью. Если мы бросим основную работу, нам просто будет не на что жить. Первый грант мы получили на форуме «АТР», подали документы еще на несколько конкурсов, есть интерес инвесторов, нам предлагают помещение. Вдвоем мы уже не справляемся. Ищем проектировщиков, инженеров, медицинских работников. Надеюсь, ради общего дела достичь поставленных целей.

Для испытания бионического протеза руки нужны добровольцы!

Требования:

степень ампутации или недоразвитости — отсутствие кисти руки;

возраст – 18-30 лет;

место жительства — Алтайский край;

готовность и желание участвовать в выставках как модель, в фото- и видеосъемках для СМИ, интернет-изданий и сайта alisa1289@yandex.ru – почта для направления заявки (в теме письма необходимо указать: «ИСПЫТАТЕЛЬ»).