У 15% людей на планете есть нарушения функций и структур организма, которые препятствуют физической активности и мешают социальной жизни, и больше 50 миллионов человек в год становятся инвалидами. Прямые и косвенные потери из-за этой проблемы составляют около 6% — в 2015 году это примерно 4,4 триллиона долларов. Это сравнимо с годовыми потерями мировой экономики от «великой рецессии» 2008 года. И это втрое больше годового ВВП России.

Качественные и функциональные протезы могли бы существенно уменьшить эти потери, но доступные протезы конечностей в большинстве своём, пишут «Известия» со ссылкой на исследование Высшей школы экономики, — это «примитивные малофункциональные изделия с плохим дизайном».

Благодаря современным материалам, сбалансированному размещению двигателей, датчикам силы прикосновения и вместительным аккумуляторам разработчики протезов смогли создать бионические руки, которые способны на большую часть повседневных действий. Одни модели приближены к реальной кисти — гибкий блок лучезапястного шарнира позволяет Michelangelo сгибаться в запястье, а другие — к роботам из научной фантастики, как BeBionic, которой из-за беспроводного управления смогли добавить функцию вращения на 360 градусов. Главным недостатком современных протезов пока остается цена.

Актриса Angel Giuffria (Голодные игры: Сойка-пересмешница)

BeBionic (компания RSLSteeper)

Компания RSLSteeper занимается протезированием более 90 лет. Она известна широкой общественности благодаря линейке бионических рук BeBionic. Выход на рынок первой версии протеза анонсировали в 2010 году на International Society for Prosthetics and Orthotics в Германии. Протез имел четыре функциональных хвата. Большой палец выполняет роль «переключателя» между их группами.

Вторая версия руки BeBionic получила интересный дизайн и большее количество хватов. Появился специальный хват для компьютерной мыши — разработчики предусмотрели двойной клик. Сенсоры позволяют руке подстраиваться под форму объекта в руке пользователя.

BeBionic 3 появилась уже в 2012 году. В видео ниже Найджел Экленд показывает различные хваты, на которые способна рука.

BeBionic Small на 30% меньше по размеру, чем BeBionic 3, и весит бионическая рука 390 граммов. На кончиках пальцев руки есть подушечки для работы с мелкими предметами. Первым пользователем BeBionic Small стала Ники Эшвелл из Великобритании.

«На полном заряде протезы проработают в течение дня. Вечером перед сном их нужно снимать и ставить батарею на зарядку», — рассказали в BeBionic. Это один из минусов — людям приходится снимать устройства при отходе ко сну. Гарантия на такую бионическую руку — один год, но можно расширить её до пяти лет.

Каждый палец руки имеет собственный мотор, расположенный так, чтобы уравновесить само устройство. Микропроцессор следит за положением каждого пальца. Всего есть 14 хватов для ежедневных дел. Пользователь может контролировать скорость и силу хвата, чтобы, например, не разбить яйцо или не сломать одноразовый стаканчик. В руке есть функция «автозахвата» — если процессор понимает, что предмет сейчас выпадет из протеза, он усиливает хват автоматически.

Облегчить протез позволяют материалы: это алюминиевые детали и углепластиковый корпус BeBionic. При этом рука BeBionic 3 выдерживает нагрузку до 45 килограммов. Благодаря беспроводной передаче данных разработчикам удалось добавить интересную функцию: рука крутится на 360 градусов.

Touch Bionics

BeBionics благодаря своей работе со СМИ и на различных мероприятиях сейчас, возможно, наиболее узнаваемый бренд. Но рука от RSLSteeper не была первой бионической рукой. Touch Bionics ещё в 2007 году начала устанавливать первую в мире руку такого типа. Миоэлектрический протез i-Limb уже тогда позволял с помощью датчиков, установленных всего у двух мышц, работать с различными хватами.

В 2014 году появилась версия i-Limb Revolution. Протезы такого типа позволяют делать множество вещей, которые для людей с двумя руками кажутся абсолютно обычными, простыми: складывать вещи в чемодан и витамины в таблетницу, держать пакет с продуктами и открывать ящик комода, собирать Lego двумя руками и завязывать шнурки.

Когда мы делаем что-то руками, мы часто используем запястья. Часто протезы не дают возможности повторять этот трюк с искусственной рукой. В Touch Bionics эту проблему попытались решить с помощью мобильного запястья протеза, позволяющего двигать кисть на 40 градусов относительно стандартного положения в обе стороны.

В 2015 году Touch Bionics представили i-Limb Quantum, более футуристическую и одновременно более функциональную руку. Устройство получило 24 предустановленных хвата и возможность настроить ещё 12 хватов под владельца.

Владельцы протезов из линейки i-Limb могут использовать мобильное приложение для выбора хватов, настройки их силы и программирования новых движений. Важно заметить, что этот протез имеет наибольшее количество хватов из всех, что представлены в этой статье. Только у этой бионической руки есть функция смены хватов с помощью жестов: запрограммированный хват включается при движении руки в одном из четырёх направлений.

Touch Bionics на YouTube выкладывает интересные ролики с различными вещами, которые люди делают без протезов и с ними. Например — приготовление еды с i-Digits — протезом ладони и пальцев.

У Touch Bionics, основанной в Шотландии 2003 году, выручка к 2015 году составила 15 миллионов долларов. Особенно высокими были продажи в Германии и Франции. Исландская Ossur в 2016 году купила эту компанию за 27,5 миллиона фунтов. По мнению экспертов, это может быть связано с не самой удачной бизнес-моделью, по которой компания делала дорогие сверхсложные устройства.

Ossur является серьёзным игроком на рынке бионических протезов нижних конечностей — рынка гораздо большего объёма. С помощью Touch Bionics она расширила свои компетенции в области протезирования.

Ottobock

Один из лидеров мирового рынка протезов — немецкий концерн Ottobock. В России доступны несколько разработок от этого концерна.

Линейка MyoFacil — миолектрические устройства со скромным набором функций. Они предназначены для людей с ампутированными ниже локтя руками. На видео ниже — человек без обеих кистей с такими протезами, делающий обычные повседневные дела — он бреется, чистит зубы, заправляет кровать, завтракает со своей девушкой, гладит одежду и водит автомобиль.

«Протез MyoFacil стоит порядка 400–500 тысяч рублей, это зависит от предприятия, которое устанавливает протез, и от расходников. Это простое устройство начального уровня», — говорят в компании.

Скорость схватывания такой рукой достигает 300 мм в секунду. Протез позволяет держать мелкие и крупные детали.

Минус в том, что хват всего один. По сути это просто миоэлектрический «крюк» с перчаткой.

Передовая разработка компании — Michelangelo. На видео ниже кто-то сравнил протез кисти Michelangelo с i-Limb не в пользу последнего. У Michelangelo есть семь основных хватов, позволяющих в том числе держать мелкие и плоские предметы.

«Готовый протез стоит около 2–2,5 миллиона рублей, это зависит от комплектации. Ведь период службы изделия — 3 года, а перчатку на нём необходимо менять раз в полгода. Можно приобрести комплект с одной перчаткой, но этого мало. Такие расходники увеличивают стоимость. Кроме этого, на стоимость влияет и сложность работы – она зависит от культи пациента», — рассказывают в компании.

Рука построена на системе Axon-Bus, технологическая основа которой создавалась для аэрокосмической и автомобильной промышленности, позже адаптированной Ottobock к протезированию. Запястье благодаря шарнирному соединению по технологии AxonWrist можно сгибать и поворачивать.

Использование протеза помогает пациенту держать правильную осанку, избежать искривления позвоночника в одну сторону. Это важно и во время выполнения повседневных действий, и во время ходьбы. В расслабленном состоянии во время ходьбы бионическая рука ведёт себя подобно естественной — покачиваясь. Это позволяет снизить эффект ампутации на осанку, вызываемый неестественными компенсирующими движениями.

В случае с этим протезом, существующий «баг» человеческой руки с пальцами остаётся: два мотора обеспечивают движение большого, указательного и среднего пальцев, а безымянный и мизинец движутся за ними. На кончиках пальцев — мягкий материал, позволяющий работать с мелкими предметами.

Протез обеспечивает семь хватов, включая открытую ладонь.

«Как правило все наши изделия при активном использовании работают не менее суток на одном заряде. Рынок верхних конечностей безусловно меньше рынка нижних конечностей. В России это, возможно, 5–7 тысяч протезов в год. Какое количество биоэлектрики – сложно сказать. Под него попадает и MyoFacil с минимальным набором функций», — рассказали в российском представительстве компании.

На вопрос о положении дел в России представитель Ottobock ответил, что «рынок не так сильно развит не из-за отсутствия комплектующих, а из-за ограниченного количества специалистов, которые умеют делать такие продукты».

Недостатки бионической руки

Батарея

Недолгое время работы на одном заряде аккумулятора — это недостаток большей части современных гаджетов. Бионические руки при активном использовании могут проработать в течение дня, но этого мало. Как большая часть людей привязана к розеткам необходимостью подзаряжать смартфоны и ноутбуки, так и у людей с протезами возникают дополнительные неудобства при, например, путешествиях. Можно использовать второй-третий аккумуляторы.

Отсутствие защиты от воды

Ещё один недостаток — как правило, такие устройства не работают в воде. С ними нельзя купаться, принимать душ. Их важно защищать с помощью специальных перчаток, чтобы грязь не попала внутрь устройства. Возможно, в будущем появятся бионические руки с полностью герметичным корпусом, позволяющим снимать руку очень редко — только для планового обслуживания.

Лаги при управлении

Нельзя сказать, что протезы работают медленно. Иногда они способны на высокую скорость, они могут быть сильнее, чем вторая рука человека, который носит один бионический протез. Но при управлении с помощью миоэлектрических датчиков пользователи имеют лаг: сначала мозг передаёт команду в мышцу у датчика, затем датчик передаёт команду двигателю, и после этого меняется жест. Так что реакция — далеко не самая высокая.

Эту проблему, но с протезами ног, успешно исправила компания Ossur. Из протез позволяет управлять мысленно, а установка ступни происходит всего за 15 минут — хирургу только нужно установить в остатке конечности сенсоры. После этого надевается протез, который не соединяется с мышцами и нервами. Сенсоры получают сигнал нервной системы и передают его протезу.

Цена

В зависимости от комплектации стоимость бионической руки составит до 2,5 миллионов рублей. Это пока далеко не самые доступные устройства.