Новая рука человека стоит дешевле

Наверное, не нужно особо объяснять, что значит для человека, потерявшего конечность и ставшего инвалидом, возвращение к нормальной жизни. В этом помогает протезирование — к примеру, изготовление протезов рук или ног. Сейчас технологии развиваются, и постепенно простые протезы примитивных конструкций заменяются на более сложные и функциональные. Авангардом медицинской инженерии сегодня являются бионические протезы.

Но чем сложнее протез, тем он дороже. К примеру, стоимость бионического протеза кисти руки начинается от двух миллионов рублей. Ситуацию решили изменить молодые программисты и инженеры. Они уверены, что цены на бионические протезы искусственно завышены, и предлагают собственные технологии. В числе разработчиков — начинающие профессионалы из Иркутска. Студент ИРНИТУ Павел Григоров объединил команду молодых специалистов разного профиля: конструкторов, медиков, дизайнеров, чтобы разработать бионический протез руки для инвалидов, которые лишены лучезапястного сустава.

Еще учась в школе, Павел Григоров мечтал улучшить организм человека с помощью механизмов, и ближе всего к футуристической идее оказалось протезирование. Он поступил в Иркутский политех на специальность «Робототехника». Вместе с научным руководителем Алексеем Говорковым представил идею протеза на конкурсе «Авангард науки». Иркутяне победили и получили скромный грант на исследования. Позднее разработка была представлена на IV Всероссийском форуме «Наука будущего — наука молодых» в Сочи в мае 2019 года. Там они получили грант уже в размере 500 тысяч рублей.

Вдохновил иркутян опыт программиста из Минска Олега Гальцева. В 2016 году он создал самодельный протез руки для отца и выложил технологию в интернет. Протез можно изготовить и собрать дома. Предложенные им чертежи и схемы впечатлили и обнадежили тех, кто уже отчаялся когда-нибудь иметь хороший протез, а также вдохновили молодых профессионалов на исследования.

Иркутские студенты взяли за основу модель, предложенную Олегом Гальцевым из Минска, и стали работать над ее усовершенствованием. По словам Павла Григорова, они не ставили задачу сделать протез инновационным, для начала им было важно повторить уже имеющийся опыт. Но в процессе работы стали встраивать новые технические решения.

Напечатать протез на принтере

Одно из таких решений — печать на 3D-принтере. Это значительно удешевит протез, не нужно будет искать оснастку и формовочное оборудование для листовых металлов. Плюс это сократит время выполнения — на принтере можно за пару дней напечатать весь протез. Кроме того, иркутянами была разработана автоматическая смена хвата: ведь чтобы взять стакан или ключ, большой палец нужно повернуть на 90 градусов. Понаблюдайте, когда вы берете стакан: ваш большой палец противопоставлен остальным, а когда берете ключ в руку, то он находится сверху. В большинстве существующих протезов большой палец крутится механически второй рукой, и если есть вторая рука, то это еще нормально. А если ее нет, то нужно протезом поворачивать пальцы на обеих. Автоматический поворот пальца значительно упростит жизнь инвалидам.

— А еще мы можем каждый протез делать со своим дизайном. Такой запрос трудно выполнить большим компаниям с конвейерным производством. А у нас будущий пользователь может сам выбрать дизайн или разработать его вместе с нами. Он получит протез, к созданию которого сам причастен, и тогда он точно не будет его стесняться, — говорит Павел Григоров. — Интересно, что в основном люди среднего возраста не любят использовать бионические протезы, потому что они привлекают внимание, а предпочитают силиконовые кисти в ущерб функционалу. Силиконовые кисти, которые не могут сгибаться, дают видимость здоровой руки и психологически помогают быть как все, не выделяться. Молодым, на-
оборот, нравится футуристичный дизайн, они нормально воспринимают эти протезы, дети иногда — как игрушку или гаджет.

Искусственная рука управляет домом

Бионический протез состоит из кисти и культеприемной гильзы — это чехол для руки, к которому нужно «прикрутить» кисть. На внутренней части этого чехла гильзы находятся электронные датчики, которые воспринимают мельчайшие электрические импульсы в мышцах. Датчики посылают сигнал в микропроцессор в робокисти о том, что человек напряг мышцу. Сигнал обрабатывается, и человек принимает решение сжать или разжать кисть, сменить хват или сделать какое-то другое движение.

У модели протеза, который разрабатывают в Иркутске, автоматическая смена хвата и позиционирование пальцев. Можно отслеживать положение пальцев по углам, задавать сложные жесты или двигать пальцами на нужное расстояние.

— Современные протезы технологичны. Многие из них поддерживаются со смартфона: можно задать жест, и при напряжении мышцы кисть его примет. Например, компания «Моторика» в Москве встраивает в свои протезы элементы управления умным домом. Например, умным чайником можно будет управлять с протеза. Мы хотим воспользоваться этим опытом, — говорит Павел Григоров. — Главная проблема, с которой мы столкнулись, — создание культеприемной гильзы. Мы хотели заказать ее в Иркутске, но нам отказали, потому что очередь из нуждающихся очень велика, поэтому решили делать гильзу сами.

Нужны сенсоры на пальцах

Конструкцию гильзы-переходника в итоге придумал студент политеха, будущий самолетостроитель Лев Шеметов. Его специализация — 3D-моделирование.

Проблема была и с освоением электротехники. С датчиков поступают довольно специфические сигналы, шумы, их надо отфильтровывать, для этого ребята усиленно изучают электротехнику. Протез пока не закончен. Он будет съемным. В данный момент он боится воды, если не защитить его силиконовой перчаткой.

Павел Григоров пояснил, что главная проблема протезов — отсутствие обратной связи.

— Если пользователь протеза в темноте уткнется пальцем в стену, то он поймет это только потому, что конструкция упрется ему в культю. На самих кончиках пальцев нет сенсоров, которые могут послать осязательные сигналы в мозг, и поэтому работать с протезом в темноте трудно. Сейчас создаются чувствительные мембраны, сигнализирующие о том, что есть касание. Мы доделываем опытный образец, чтобы отдать его на испытание пользователю.

Студентка Иркутского политеха Татьяна Янчук, будущий специалист в области самолето-вертолетостроения, занимается в проекте прочностным анализом конструкции протеза из 3D-пластика, подбором направлений слоев печати и подбором вида материалов. «Правильно подобрать материал для протеза важно для того, чтобы знать, какую нагрузку при данных размерах он сможет выдержать и какие рекомендации для пользователя мы можем дать», — говорит Татьяна.

Конечного варианта протеза пока нет. Проект развивается.

27 лет ждал технологии

Но иркутяне не единственные, кто пошел по пути программиста из Минска Олега Гальцева. Протез смог сделать себе и мужчина из Калининграда.

— Себестоимость моего протеза руки составляет чуть более 20 тысяч рублей, и сделать его может даже школьник, — в интервью «СМ Номер один» утверждает 46-летний Денис Артемьев, который самостоятельно смастерил себе протез руки по чертежам Олега Гальцева.

На своей странице в «Фейсбуке» Денис выложил фото всех этапов этой работы.

— В 1993 году я окончил техникум по специальности теле-радиомастер. А робототехникой увлекся еще задолго до травмы, — рассказывает Денис Артемьев. — Мы с другом сидели и рисовали чертежи различных механизмов. Тогда и в мыслях не было что-то такое делать. После травмы в 1991 году в Москве мне поставили первый бионический протез, и тогда я задумался над его усовершенствованием. Я был правша, пришлось переучиваться. И вот думал 27 лет, пока не появились доступные мне технологии и возможности, а также личный пример других кулибиных.

То, что я взялся за изготовление протеза, — своего рода протест против этих цен, против недоступности и элитарности подобных вещей. Мне предложили в одной протезной организации протез почти за шесть миллионов рублей, причем не самый лучший вариант. В среднем в России цены на нужные мне протезы порядка трех миллионов рублей. А ведь этот протез может сделать любой школьник на уроке труда.

Могу сказать, сколько я вложил — порядка пяти тысяч рублей. Да, у меня были готовые гильза, датчики и батарея, но если бы их не было, то потребовалось бы еще 15 тысяч рублей, не более. Благодаря Олегу Гальцеву я начал что-то свое придумывать — уже знаю, где какие слабые места могут быть, что необходимо, а что можно убрать.

Я читал о работе ваших студентов. Они молодцы, сделали руку по тем же файлам, что и я. Им повезло больше: их заметили нужные люди, есть финансовая поддержка и оборудование. Они серьезно настроены. Правда, их ожидает масса сюрпризов, потому что 3D-печать не для массового потребителя. Им придется создавать технологию заново. Вопреки расхожему мнению, 3D-печать дороже и дольше, чем литье, плюс низкая механическая и термическая стойкость деталей. А вообще, было бы интересно с ними пообщаться, — говорит Денис Артемьев.

Как получить от государства

В Иркутской области высокотехнологичными протезами граждан льготной категории с 2015 года обеспечивает региональное отделение Фонда соцстрахования. За это время высокофункциональные протезы получили 36 человек, половина из которых — это люди в возрасте от 25 до 50 лет, чуть меньше половины — дети и подростки до 18 лет.

Высокофункциональные протезы достаточно просты в обращении. Они позволяют активно заниматься спортом, домашним хозяйством. Подать документы на получение протеза можно любым удобным способом — лично через филиал реготделения по месту жительства, офисы МФЦ, «Почту России», а также с помощью портала «Госуслуги».