Печатный орган: как 3D-печать помогла создать дешевый протез руки

Мальчишка пробует взять игрушку протезом. «Не помогай второй рукой», — комментируют внимательно следящие за процессом взрослые. Видно, как при попытке сжать кисть на протезе натягиваются тросики, двигая пластиковыми пальцами. После 15 минут тренировки малыш с легкостью перекладывает предметы с дивана в корзину. Кажется, он относится к испытанию как к игре, а сам протез воспринимает скорее как гаджет.

Взрослые за кадром — сотрудники компании Can Touch, предоставляющей услуги 3D-печати. За движениями мальчика они следят не просто так — после теста протез подкорректируют конкретно под него. «Мы можем с легкостью изменить любую деталь в этой модели. 3D-печать — единственный способ сделать это быстро», — говорит основатель Can Touch Владимир Румянцев.

В 2013 году Румянцев, продававший оборудование для шоу и концертов, решил начать свое дело. Остановился на предоставлении услуг 3D-печати. Технология послойного создания объекта по цифровой 3D-модели появилась еще в 1980-х годах, но сейчас она переживает бум. Удешевление и принтеров, и самого процесса все больше расширяет сферу ее применения. В портфолио Can Touch за полтора года появились прототипы изобретений, макеты зданий, украшения, чехлы для смартфонов, авторские куклы и другие объекты.

Идея заняться экспресс-протезированием появилась у предпринимателя после просмотра видеоролика об южноафриканце Ричарде Ван Асе, который сделал протезы на 3D-принтере уже нескольким детям (дети быстро растут, протезы надо менять раз в полгода-год, поэтому их цена имеет принципиальное значение).

Первый протез, который сделала команда Румянцева, был почти точной копией модели Ван Аса — чертежи были доступны в интернете. Но когда его опробовали на практике, установив пенсионеру Александру из Ярославля, выяснилось, что функциональность изделия ограничена: например, нельзя было собрать пальцы в щепотку. «Тогда мы решили создать свою R&D-команду и полностью переработать модель», — вспоминает Румянцев.

Проект стартовал в августе 2013 года. Инженеров, которые могли бы заняться разработкой конструкции, нашли быстро: через три дня после объявления о поиске людей Румянцев получил письмо от компании W.E.A.S. Robotics. Костяк ее команды — выпускники питерского университета НИУ ИТМО, зарабатывает компания на создании роботов по частным заказам. «Нам тема была близка, уже были какие-то наработки», — рассказывает основатель и гендиректор W.E.A.S. Robotics Илья Чех. Несколько его сотрудников в своих дипломных работах как раз конструировали роботов-манипуляторов в виде человеческой руки и разрабатывали алгоритмы управления.

3D-печать позволяет очень быстро вносить изменения в конструкцию, объясняет Чех, за неделю можно делать три-четыре опытных образца. Стояла задача расширить функциональность — разработали конструкцию большого пальца, обеспечивающую большее количество схватов (большинство протезов предлагают два-четыре схвата, модели Can Touch — до десяти).

Изобретатели стремились, чтобы составных частей было как можно меньше — тогда конструкция прочнее.

Создавая макет, думали и о себестоимости. Типовые детали впоследствии можно будет отливать крупными партиями, а с помощью 3D-печати будут изготавливаться только уникальные детали, учитывающие особенности пациента.

Детали для прототипов протеза сначала распечатывали методом наплавления: слои объемной модели формируются при расплавлении нити полиамидного пластика. Теперь переходят на более дорогую и точную лазерную технологию, когда засыпанный в специальный бокс принтера порошок в соответствии с компьютерной 3D-моделью в нужных местах сплавляется лазером. Детали протеза получаются более крепкими и гладкими.

Когда конструкция была придумана, перед предпринимателями встала новая проблема — найти пациентов, готовых к эксперименту. Заявки были, но люди жили далеко. Единственным пациентом из Москвы оказалась четырехлетняя Ксюша. Сейчас она носит уже четвертую версию протеза, промежуточных «примерок» было гораздо больше.

Набор отверток, дрель, отвечающие за натяжение «пальцев» тросики, винты — вот и все, что нужно для сборки тягового протеза. На принтере распечатывают все пластиковые детали, собирают их друг с другом и проверяют работу соединений. Окончательная сборка происходит на руке. Протез вставляют в специальную гильзу из медицинского термопластика, который в горячей воде становится гибким и принимает нужную форму. А через несколько минут затвердевает. Первые установки на пациентах помогали делать специалисты Центра протезирования им. Альбрехта в Санкт-Петербурге. Сейчас Румянцев и Чех могут изготовить и подогнать протез под конкретного пациента за неделю. Пока механические протезы установлены трем пациентам, на очереди 30 желающих.

«Каждый случай абсолютно уникальный, не бывает типовой руки. Особенно если мы говорим о детях», — говорит Румянцев.

Следующие три-четыре месяца предприниматели планируют посвятить сертификации своего протеза. Без этого невозможно работать с государственными медицинскими учреждениями, через которые проще всего получить доступ к пациентам. «Думаю, с этим проблем не будет. Конструкция простая, и вреда она принести не может», — рассуждает травматолог Алексей Кириченко, заведующий отделением в клинике «Медсити». К тому же больших исследований, как в случае с лекарствами, здесь не требуется.

Механический протез Can Touch и W.E.A.S. будет стоить от 15 000 рублей (сейчас стоимость косметического протеза в России составляет от 35 000 рублей, а механического — от 100 000 рублей), к концу 2019 года компания планирует продать 10 000 протезов.

Специалисты W.E.A.S. уже начали разработку более сложного электромеханического протеза руки, который будет управляться с помощью датчиков. Датчик схватывания, например, останавливает движение протеза, когда тот касается предмета. Фотодатчик может определять прозрачность предмета, а электромагнитные датчики могут определить, из какого материала он сделан.

По расчетам Румянцева и Чеха, на развитие нужно около 15 млн рублей. Как только инвестор будет найден, они выделят проект по созданию недорогих функциональных протезов в отдельную компанию.

Останавливаться на протезах рук не собираются.

На верхние конечности, по данным компании Abercade, приходится около 10% российского рынка протезирования, остальное — на ноги.

Такими протезами компания тоже планирует заняться, но позже. «У ребят иногда так мысль развивается, что приходится их одергивать, возвращать в текущий проект», — смеется Румянцев.

Источник: www.forbes.ru