Олимпиада за хора с изкуствени крайниции производство на кибертехнологични протези в България
Наблюдателят на vc.ru разбра как работят кибертехнологиите и как работи този бизнес в България. Авторът говори за кибер-олимпиадата, в която вече участват 25 държави, за цените на протезите и плановете за развитие на тази индустрия.
През 2007 г. българинът Юрий Сидоров получава травма на гръбначния стълб при автомобилна катастрофа, докато служи в армията, долната част на тялото му е напълно парализирана. Контузията го кара дълги години в инвалидна количка, но наскоро успя да стъпи на краката си.
През 2016 г. му помага екзоскелет, разработен от българската компания Neurobotics. Благодарение на развитието в областта на биотехнологиите милиони хора по света получават възможността да започнат пълноценен живот: те започват да ходят отново, да използват изкуствени ръце и дори да управляват обекти на екрана на монитора със силата на мисълта.
Кибер олимпиада
Отбори от 25 държави дойдоха на Cybathlon и се състезаваха в шест категории: състезания за хора с протези на горни и долни крайници, пилоти в инвалидни колички с парализа на долните крайници или пълна парализа, пилоти в екзоскелети, управление на виртуален герой със силата на мисълта и състезания за пилоти на велосипедни инвалидни колички с електрическа стимулация на мускулите на краката.
Участниците в една от най-зрелищните номинации трябваше да преминат през писта с препятствия в екзоскелети - да станат от стола, да се изкачат по стълбите, да се качат на рампата. Но не всички успяха да стигнат до финала - българинът Юри Сидоров напусна пистата няколко минути след старта.
„Столовете в Цюрих бяха много меки“, споделя той. „Не усещам нищо под гърдите си, така че след години в инвалидна количка, самото усещане, че стоиш,вече доста необичайно. След това започвате да се движите, опитвате се да го направите по-бързо, по-добре “, добавя Юри.
Не беше лесно и за други участници - те трябваше да използват патерици, за да поддържат равновесие и да се задържат на краката си в екзоскелета, който тежи от 14 до 35 килограма.
Снимка от Андрей Дегелер, ArsTechnica
Друг участник в Cybatthlon, американецът Боб Радоси, загуби ръката си през 1971 г. Медицината от онова време можеше да предложи на Боб само неудобни и несъвършени протези и Боб реши, че спасяването на давещите се е дело на самите давещи се.
През 1979 г. основава компания за производство на протези, а 37 години по-късно става победител в Cybathlon в номинацията за спортисти с протези. За разлика от много други състезатели, механичната ръка на Боб беше най-малко човешката и не използваше външни източници на енергия - протезата се задвижваше от мускулите на горната част на тялото.
С помощта на устройство собствено производство той се справи с всички изпитания: успя да отвори и затвори вратата, да отвори тенекия, да нареже хляб, да завие електрическа крушка, да включи настолна лампа, да премести няколко кутии и да направи други движения, които често се срещат в ежедневието.
ETH Z?rich / Никола Питаро
С помощта на този вид протези хората с увреждания могат да спортуват, да ходят на туризъм и да живеят пълноценен живот във всички отношения. Устройствата не се страхуват от мръсотия или вода и, за разлика от истинските крайници, механичните протези винаги могат да бъдат заменени с по-модерни или удобни.
В Cybatlon взеха участие отбори от пет български компании: Motorika, Klaiber Bionix, Ortho-Cosmos и Neurobotics от Москва и Caterville от Новосибирск. За тяхСъстезанието се превърна в демонстрация на постижения и полигон за тестване на устройства в областта. Между другото, много от протезите, участващи в състезанието, са налични за поръчка.
В резултат на шампионата, българските му участници дори решиха да създадат местна федерация за Cybatlon и да провеждат местни състезания всяка година. Първият такъв шампионат може да се проведе през лятото на 2017 г. с подкрепата на Агенцията за стратегически инициативи, Фондация Сколково и отборите на Cybatlon.
Междувременно в България
По-голямата част от световните и българските производители произвеждат така наречените козметични протези - това са конструкции, които не изпълняват никаква друга функция освен маскиране на нараняване.
По-сложните протези се наричат функционални - именно за тях се обсъжда тази статия. Делят се на работни, механични и бионични. Работниците са предназначени да извършват специални действия, например към него могат да бъдат свързани различни инструменти - чук, ключ, ножица, длето, скоба за отвертки. Механичните протези се управляват от усилията на самия човек - при извършване на захват потребителят сам определя силата на захващане, скоростта и може да усети съпротивление.
И накрая, най-модерните протези са бионични, с външен източник на захранване. Те работят за сметка на сигнали, произтичащи от мускулна контракция - биосензорите откриват промени в електрическия потенциал, след което тази информация се предава на микропроцесора на ръката и в резултат на това протезата извършва определен жест или захват.
„За съжаление повечето от протезите са нефункционални и покриват само част от нуждите на хората с увреждания“, казва Степан Головин, директор на компанията Ortho-Cosmos. - С такива протези пациентът може да се движи из къщата и да излиза за краткоулица. За да се движите в града и страната без ограничения и още повече да спортувате, са необходими по-функционални устройства - те тепърва започват да се произвеждат.
Разработчиците на функционални и бионични протези в България се броят на пръсти. Това са научно-производствената компания "Галатея", ракетно-космическата корпорация "Енергия" от Королев край Москва и двама жители на Сколково: Клайбер Бионикс и Моторика.
Един от тези разработчици - компанията Klaiber Bionics - се занимава с производството на бионични протези за пациенти с различна степен на ампутация - от отделни пръсти до рамото. Пилотното производство на протези ще започне през 2017 г., а първите тестови прототипи вече са готови. Техният "Клайбър Бионикс" произвежда в България, но на вносно оборудване и с чужди компоненти.
„В България няма адекватен пазар за услуги за машинна обработка, така че ние или произвеждаме всички компоненти сами, или ги поръчваме в чужбина“, казва Иван Кречетов. Има и домашни компоненти, по-специално процесорът, но той не отговаряше на компанията на Иван поради големия си размер - не се вписваше в устройството.
Друга пречка за поръчка на компоненти в България са високите цени. Според Иван производството на един комплект зъбни колела за протезата би струвало на компанията му 170? хиляди рубли. Затова Kleiber Bionix реши, че при масово производство е по-изгодно и по-евтино да имате собствено оборудване.
„Сега закупихме три машини, чакаме доставка до края на годината. Все още произвеждаме първите прототипи на старо оборудване“, казва Иван. След началото на масовото производство Klaiber Bionics планира да произвежда най-малко десет протези на месец.
Пазар на бионични протези в западните странисъщо доста скромен. „Това е малък пазар и затова не е много привлекателен за търговските структури. По принцип такива разработки се извършват от институти и различни научни групи“, казва Иля Чех, генерален директор на Motorika.
Въпреки това българските компании планират в бъдеще да навлязат на европейския и американския пазар, където разходите за протези се поемат от застрахователните компании. Но в Китай или Латинска Америка тежестта на плащането пада върху пациента и затова малцина могат да си позволят скъпи протези.
По правило хората с увреждания търсят начин да инвестират в тази сума, но това е трудно. Вносните протези са в пъти по-скъпи от българските - от 900? хиляди рубли, а за много хора с увреждания всеки допълнителни сто хиляди рубли е непосилна сума. Изключение правят хората, които са загубили крайници по време на работа - в този случай размерът на застрахователните плащания може да достигне два милиона рубли.
Следователно Klyber Bionics планира да произвежда протези въз основа на факта, че тяхната цена, заедно с монтажа и обслужването, ще се вмести в тези граници, а животът на устройството ще бъде най-малко три години. За да направи това, компанията планира да достави няколко допълнителни пръста заедно с протезата, които пациентът може да замени самостоятелно в случай на счупване или износване. Вместо един от пръстите може да се използва функционална джаджа - например фенерче или сензор за разстояние, ако собственикът на протезата е сляп или с увредено зрение.
Но компанията "Моторика" отпечатва протези на 3D принтер индивидуално за всеки клиент, след началото на масовото производство минималната им цена ще бъде от 250 до 300 хиляди рубли, максимумът е 500-600 хиляди. За сравнение, ценатаНемски и шотландски протези от този вид струват три милиона рубли. Планира ли компанията първо да пусне на пазара протеза, която извършва едно просто захващане, а след това да започне да произвежда по-функционални устройства, които могат да извършват пет? шест различни жеста.
Друг български участник в Cybatthlon CaterWil е специализиран в производството на трансформиращи се стъпалки. Стопаните им могат да изкачват стъпала с височина до 20 сантиметра с наклон до 40 градуса. Тази количка струва ли 410? хиляди рубли. Най-скъпият от целия списък оборудване - модификацията на екзоскелета REX - ще струва почти 10 милиона рубли. И накрая, биоусилвателят Neurobelt8, в комплект с капачка с електроди от компанията Neurobotics, струва 80? хиляди рубли.
С биоусилвателя хората, които са парализирани и в четирите си крайника, могат да изпращат до осем отделни команди в реално време към компютър. С помощта на команди можете да контролирате различни процеси или устройства, като интелигентен дом, и дори да играете игри.
Поглед в бъдещето
Основно киборгизацията се развива чрез подпомагане на хора с увреждания, но успоредно с това технологични компании от цял свят търсят решения за овластяване на здрави хора.
Например, основателят на Ocumetics Technology, д-р Гарт Уеб, изобрети лещи, които утрояват зрителната острота. Екипът на Ocumetics Technology работи по създаването на устройството от около осем години, а разработката му струва 3 милиона долара. Ocumetics Bionic Lens изисква очна операция, която премахва лещата на окото и я заменя с изкуствена леща. Производителят на лещи се надява те да бъдат пуснати в продажба още през 2017 г., след като преминатклинични изпитвания.
Успоредно с Webb, австралийски учени от университета Monash работят върху създаването на система, която може да предава сигнал от имплантирана камера директно към мозъка с помощта на електроди, прикрепени към задната част на главата.
Много хора умишлено имплантират в себе си различни видове електронни чипове. И ако не изненадате никого с NFC етикети, тогава британският художник и музикант Нийл Харбисън вгради антена в черепа си, която му помага да се бори с вродената цветна слепота. Първоначално Нийл вижда целия свят в черно и бяло, но камерата, вградена в антената, разпознава нюанса и го предава директно в мозъка на Нийл. С негова помощ британецът вижда още повече нюанси, достъпни за човешките очи - например инфрачервено и ултравиолетово лъчение.
Следващата възможна стъпка в тази посока е редактирането на човешки геноми, което ще спаси бъдещите поколения от наследствени заболявания и ще повиши имунитета към вируси. По-рано тази година правителството на Обединеното кралство разреши на учените да модифицират ДНК на човешки ембриони за изследователски цели.
Но мутантните хора все още няма да се появят сред нас - всички модифицирани ембриони ще бъдат унищожени след 14 дни. Този сюжет дори е в основата на един от епизодите на новия сезон на сериала Black Mirror. Във филма датското правителство решава да унищожи физически хора, чиито гени не са идеални - те съдържат предразположение към болести и други отклонения от нормата.
Биопринтерите, специално проектирани за тази цел, използват за печат биоматериали, които са подобни на жива тъкан. Те дори имат аналози на човешки капиляри, които доставят хранителни вещества и кислород до всички клетки в структурата.