Понятливый протез

Стартап RUPROTEZ создал электромиографический бионический протез, который способен приспосабливаться к своему носителю благодаря технологии машинного обучения. Эта разработка победила в народном голосовании на заключительном этапе конкурса молодых предпринимателей в области высоких технологий Chivas Challenge. Редакция N+1 решила выяснить подробности у членов команды.

Самые распространенный на сегодня тип протезов, которые тем или иным образом могут реагировать на команды «носителя» — это миоэлектрические протезы. Этот тип устройств основан на использовании электрических сигналов, которые снимаются с мышц человека, оставшихся на культе. Напрягая эти мышцы, человек может отдавать команды протезу — например, сжать ладонь.

Пионерами в создании этого типа протезов были советские ученые. Группа под руководством Арона Кобринского из московского Института машиноведения в 1958 году впервые продемонстрировала, что электрические токи, которые возникают при напряжении мышц и снимаются с поверхности кожи, можно успешно использовать для управления протезами верхних конечностей. Советские инженеры создали протез предплечья для человека, у которого была ампутирована рука ниже локтя. Искусственная рука приводилась в движение электрическим моторам и управлялась миоэлектрическими импульсами с мышц, оставшихся на культе. Однако сделать протез для людей с более высоким уровнем ампутации им тогда не удалось.

Сегодня в России всего две компании, которые разрабатывают и серийно производят бионические протезы, но это в подавляющем большинстве протезы тяговые, то есть протезы, которые реагируют на движение остатка конечности. Такие протезы подходят не всем. Люди, лишившиеся конечностей, во многих случаях вынуждены покупать миоэлектрические протезы западного производства, которые стоят от 600 тысяч до 2 миллионов рублей, либо обходиться косметическими протезами. Стартап RUPROTEZ поставил себе задачу закрыть этот пробел.

Подробностями поделился создатель и руководитель проекта Егор Веткин:

«На данный момент у нас есть два действующих прототипа миоэлектрического протеза руки. Один служит для отладки, разработки и тестирования, другим сейчас пользуется наш «испытатель», пациент, который носит наш протез уже восемь месяцев. Чтобы настроить протез, необходимо около двух часов калибровки, а чтобы научиться пользоваться всеми его возможностями, привыкнуть — примерно месяц.

Примерно раз в неделю нужно потратить 20 минут на рекалибровку. Питается протез от литий-ионных аккумуляторов, заряда хватает на 16 часов усиленной эксплуатации, полностью заряжается шесть часов. Мы исходили из того, что каждую ночь пациент будет ставить протез на зарядку, но у пациента есть возможность просто заменить аккумуляторы на заряженные, если, например, нет доступа к электросети.

О системе управления. Западные производители, например, создатели самого продаваемого протеза марки Bebionic, используют триггерную систему управления протезом. Миодатчик на мышце пациента считывает отклонение от среднего значения при напряжении мышцы пациента. Для переключения между хватами в Bebionic пациенту необходимо резко сократить усеченную мышцу два раза в течение секунды, при этом переключение между хватами происходит последовательно. То есть для того, чтобы переключиться между «захват 1» и «захват 14» необходимо повторить эту процедуру 13 раз.

Наш метод подразумевает более интуитивное управление: при помощи алгоритмов машинного обучения мы выделяем информацию не только из отклонения средней величины разности потенциалов, но также из самой формы сигнала. Это означает, что пациент одним движением может включить любой из девяти хватов. При этом процент ошибочных срабатываний не превышает 2 процентов.

С нашим протезом пациент сможет, например, взять и поднести ко рту стакан, наполненный водой, достать из кармана ключи.

Мы рассчитываем, что сможем продавать протезы значительно дешевле, чем западные компании, стартовая цена, с которой мы входим в рынок, — меньше 400 тысяч рублей. Кроме того, как только он будет сертифицирован, нуждающиеся в протезе смогут получать его бесплатно, за счет государственной компенсации».

Участники конкурса Chivas Challenge боролись за грант в 5 миллионов рублей (здесь и далее суммы указаны до вычета налогов) на развитие бизнеса. Главный приз — 4 миллиона рублей — по итогам голосования жюри достался команде CARL. Приз зрительских симпатий и 1 миллион рублей завоевала команда RUPROTEZ.