В мае 2015 года в России впервые был сертифицирован протез кисти руки, распечатанный на 3D-принтере. Для разработавшей его компании «Моторика» это лишь промежуточный пункт на пути к созданию полноценного бионического протеза — искусственной руки, управляемой «силой мысли». Основатель стартапа Илья Чех обещает представить устройство уже ближайшей зимой и уверяет, что c подачи «Моторики» киборги войдут в моду.
Вскором времени протезы частично возьмут на себя функции умного гаджета, уверяет основатель компании «Моторика» Илья Чех. С их помощью можно будет управлять электронными девайсами в доме или в машине, выходить в интернет, проверять почту и социальные сети. Независимо от того, потерял человек один палец или всю руку, у медиков найдется для него решение, которое не просто заменит внешний вид конечности и обеспечит близкий полноценной руке функционал, но и расширит его способности. Такой подход полностью меняет старый взгляд на инвалидность. Функциональные протезы с современным дизайном перестают быть медицинским артефактом и становятся не недостатком, а преимуществом. Помните героев «Звездных войн» Энакина Скайуокера и Дарта Вейдера, обладателей механических рук? Они явно не чувствовали себя физически обделенными — и даже наоборот. «Робототехника вкупе с биотехнологиями способствуют «рождению» сверхчеловека, — утверждает Чех. — Современные технологии позволяют дать ему новые способности, которые упростят его жизнь и предоставят новые возможности в быту, работе, соревнованиях». «Киборгизация» российского населения может начаться уже в следующем году — когда «Моторика» запустит в серийное производство свой первый бионический протез, стоимость которого будет в пять раз ниже западных аналогов.
Ударить по рукам
Биотехнологии в жизни 26-летнего Ильи Чеха — лишь вторая любовь. Первой страстью стал космос: он с детства мечтал полететь на Марс. После окончания университета — кафедры мехатроники в Санкт-Петербургском институте информационных технологий, механики и оптики — он нашел себе практическое занятие вполне в духе своих мальчишеских грез. В 2012 году он вошел в команду россиян, работавших в Сколково над созданием лунного робота «Селеноход» для международного конкурса Google Lunar X PRIZE. По условиям конкурса премия в $30 млн полагалась команде, сконструировавшей робота, который сможет проехать по поверхности Луны не менее 500 м и передаст с нее на Землю изображения и видеофайлы. Требовалось также обеспечить запуск и «мягкую» посадку лунохода. Илья Чех стал ведущим инженером-конструктором «Селенохода». Однако уже через год проект свернули из‑за нехватки финансирования: ни спонсоров, ни инвесторов в России не нашлось.
Сойдя с лунной гонки, Чех переключился на дела земные. Он основал компанию W.E.A.S. Robotics. В названии зашифрованы четыре основных направления робототехники, которые собирался развивать предприниматель: морские, наземные, воздушные и космические роботы (от англ. water, earth, air, space). Вместе с бывшими однокурсниками стартапер брался за все подряд: конструировал станки и манипуляторы, занимался трехмерным моделированием. В ходе работы он познакомился со своим будущим бизнес-партнером Василием Хлебниковым, сооснователем компании по 3D-печати Can-Touch. И заинтересовался биотехнологиями, которыми была не на шутку увлечена партнерская компания — среди прочего она изготавливала расходные материалы для исследований лаборатории 3D Bioprinting Solutions, которая несколько позже, в марте 2015 года, первой в мире напечатала на биопринтере работоспособную щитовидную железу.
Хлебникова занимала идея напечатать на трехмерном принтере механический протез кисти, пригодный для использования детьми, — но не ради заработка, а из благотворительных целей. Тем более что перспективы рынка вызывали сомнения. Механические (тяговые) протезы в развитых странах сегодня почти не интересуют серьезный бизнес: они неудобны в ношении, а их функционал сильно уступает бионическим «протезам будущего», которые способны улавливать сигналы оставшихся мышц конечности. Именно в биомеханику идут средства инвесторов. Большинство разработок тяговых протезов — студенческие проекты, развиваемые на основе принципов open source и финансируемые за счет социальных грантов. Они предназначены, например, для обеспечения бесплатными протезами неимущих жителей Африки или Латинской Америки и выполняются скорее «из спортивного интереса». Зато чертежи устройств часто находятся в открытом доступе — а значит, этап НИОКР при копировании можно опустить.
Глава W.E.A.S. Robotics, впрочем, предложил партнеру пойти дальше — усовершенствовать и вывести разработку на рынок. Тем более что с помощью трехмерной печати можно было серьезно удешевить технологию производства. Цена для этого рынка — фактор критический: из‑за слишком высокой стоимости импортных европейских и азиатских устройств (от 1,5 млн рублей за высокофункциональный протез руки) обеспеченность протезами российских пациентов остается очень низкой. Так, в сегменте протезов верхних конечностей она составляла в 2013 году менее 15% (по оценке Агентства стратегических инициатив). При этом ежегодная потребность россиян в таких протезах превышает 60 тыс. штук; в протезах нижних конечностей — еще около 450 тысяч.
Отечественные разработки сравнительно дешевых тяговых протезов существуют — в конце концов, оригинальную конструкцию искусственного протеза предплечья и рук придумал именно советский инженер Григорий Руденко еще в середине 1960‑х. Но с тех времен никаких важных изменений в нее так и не вносилось. Функциональность российских протезов минимальна, а «удобство» эксплуатации такое, что 90% пользователей отказываются от них спустя всего несколько недель, утверждают в Санкт-Петербургском Институте протезирования им. Г. А. Альбрехта. Стоят они при этом около 50 тыс. рублей. Поэтому большинство инвалидов либо используют косметические протезы, которые никак не заменяют функции руки, либо вовсе обходятся без них.
Обнаружив ненасыщенную нишу на рынке, Илья Чех и Василий Хлебников основали новую компанию «Моторика», нашли под нее финансирование (инвесторами выступили две «дочки» «Роснано» — наноцентры в Петербурге и Томске, вложившие 5 млн рублей в обмен на часть компании) и взялись за дело. Основатели сразу решили, что тяговый протез станет только первым шагом к созданию собственного полнофункционального бионического протеза, который можно будет использовать при любых травмах верхних конечностей.
Ручная работа
Механические протезы работают за счет естественного привода: человек двигает оставшейся культей либо локтевым суставом (если травма была на уровне предплечья, но такие протезы «Моторика» пока не производит), в результате чего специальные тросы приводят в движение пальцы кисти, и тогда зажимается кистевой хват. «Моторика» разработала конструкцию, которая позволяет натягивать каждый палец индивидуально. В итоге можно выбирать, сколько именно пальцев зажимается — один или несколько, — и за счет этого делать различные жесты и типы хватов. Принцип работы бионического протеза отличается: он считывает мышечные импульсы при выполнении фантомного жеста. Когда человек представляет, что он совершает какое-то движение, головной мозг передает сигналы в оставшиеся мышцы, из‑за чего они сокращаются. По мышцам пробегает электрический импульс, который считывают поверхностные датчики. Датчики касаются кожи и регистрируют либо возникающий потенциал, либо переменное сопротивление. Они передают команду управляющей электронике, расположенной в самой искусственной кисти, — таким образом осуществляется движение протезом.
Вначале «Моторика» сконцентрировалась на производстве детских тяговых протезов: они помогают ребенку развивать мышцы предплечья, чтобы те не атрофировались, пока он вырастет, — и чтобы впоследствии ему можно было установить бионический протез. «Самому юному в мире пациенту, которому на данный момент удалось поставить бионический протез, 9 лет. До этого возраста ребенку нужно постоянно тренировать мускулатуру предплечья, чтобы не забыть, как это делается, — поясняет Илья Чех. — Наш тяговый протез — это скорее не медицинское изделие, а игрушка-тренажер. Он позволяет подбирать предметы и держать их, обслуживать себя в быту, при этом дает регулярную нагрузку на мышцы предплечья и держит их в тонусе». Детский протез «КИБИ», разработанный компанией, изготавливается из белого полиамида с помощью промышленной 3D-печати. Материал легко поддается окрашиванию и не требует постобработки после печати — это значительно ускоряет изготовление и сборку протеза.
«Моторика» пытается максимально персонифицировать устройство, причем не только по анатомическим показателям (каждый протез создают по индивидуальной трехмерной модели). На «КИБИ» есть насадки и крепления, которые позволяют устанавливать дополнительные приспособления: игрушечный лазерный или водяной пистолет, держатель для мобильного телефона, скрытую камеру, сканер QR-кода, ультрафиолетовую подсветку. Протез-игрушка и называется игриво: «КИБИ» — производное от слова «киборг». По словам Ильи Чеха, протезы успешно носят даже совсем маленькие дети — от четырех лет; впрочем, есть запросы и на устройства для двухгодовалых детей. По аналогичному принципу компания изготавливает протезы для взрослых — одним из первых пользователей, к примеру, был 65-летний мужчина.
Использование трехмерной промышленной печати на стадии разработки и производства позволило «Моторике» значительно сократить затраты: почти двухлетний этап разработок обошелся ей всего в миллион рублей. Весной 2015-го устройство прошло сертификацию и вышло на рынок. В рознице тяговый протез стоит от 40 до 100 тыс. рублей в зависимости от сложности конструкции. Опираясь на обратную связь, компания продолжает тестировать и дорабатывать протез; кроме этого, она занимается техническим обслуживанием своих протезов — чего, кстати, производители импортных протезов на территории России не делают. Параллельно доводится до ума бионический протез: команда инженеров в московской лаборатории «Моторики» работает над созданием предсерийного прототипа. Завершить его планируется к ближайшему декабрю-январю; зимой же начнутся тестовые испытания на пилотной группе. По расчетам Чеха, розничная цена бионического протеза в серийной версии составит порядка 250-300 тыс. рублей. А функциональность будет аналогична европейским образцам, которые продаются примерно в пять раз дороже.
Широким хватом
В портфеле у «Моторики» пока не так много заказов: за полтора года удалось получить всего около 50 частных заявок на тяговые и 60 — на бионические протезы. Как полагает Илья Чех, в будущем придется работать с госзаказом: в настоящее время 95% протезов конечностей инвалидам устанавливается за счет средств Фонда социального страхования согласно медицинским показаниям. Обеспечением протезной продукцией занимаются государственные структуры — протезно-ортопедические предприятия (ПрОПы), которые есть почти в каждом регионе страны. ПрОПы изготавливают протезы для каждого конкретного больного из комплектующих разных производителей — как отечественных, так и зарубежных. Самостоятельного производства у таких предприятий нет, а их функции сводятся к сборке готовых изделий. Именно им (через ФСС), а также НИИ протезирования и частным клиникам «Моторика» собирается поставлять свою продукцию. Кроме этого, она предусматривает вариант продажи лицензии на производство сторонним компаниям — как региональным российским, так и зарубежным.
Проекты компании удачно встраиваются в общий курс на импортозамещение. По словам Ильи Чеха, за несколько лет российские производители смогут полностью обеспечить население необходимым количеством протезов верхних конечностей и вытеснить иностранные аналоги с рынка. Роль «Моторики» в этом процессе будет существенной: за два года амбициозная компания хочет завоевать 5-10% российского рынка (то есть продавать 400–800 протезов в год), а к 2020 году — 20% мирового рынка. По задумке, если дела пойдут, компания быстро диверсифицируется: датчики, которые используются в бионическом протезе руки, можно применять и для модулей колена и стопы, чтобы более точно распознавать фазу шага при хождении. Глава компании грезит о самом широком спектре разработок на пересечении медицины и робототехники: в долгосрочных планах — экзоскелетные комплексы как местного (отдельно для кисти, локтя, колен), так и общего применения, роботы‑хирурги, инвазивные датчики, которые вживляются прямо в человека и контролируют его состояние в течение дня или в ходе реабилитации. Илья Чех понимает, что «ввязался» в крайне науко‑ и ресурсоемкое направление, но считает, что все сложности преодолимы. Разработки «Моторики» уже породили волну последователей, а возможно — и новую индустрию: после анонсирования создания бионического протеза в 2013 году несколько российских команд взялись за похожие проекты. «Технически человечество уже готово к тому, чтобы вывести медицинские биотехнологии, в том числе в области протезирования, на качественно новый уровень: появились разнообразные носимые устройства, усовершенствовались источники питания, — говорит Чех. — Пожалуй, главная сложность связана с моральной готовностью людей к использованию таких технологий. Киборги среди нас все еще редкость — но такое положение вещей продлится недолго».
Начать дискуссию