Протезирование - WEAS Robotics

Продукт - электромеханический протез человеческой руки
Цель исследования:

Анализ спроса;

Определить объем рынка электромеханических протезов человеческой руки;

Анализ конкуренции.
Описание проекта:
Сущность проекта заключается в разработке электромеханического протеза
человеческой руки с системой нейронного управления, максимально повторяющего
функциональные возможности реальной руки человека. Данный протез должен вернуть
людям возможность максимально себя обслуживать, справлять ежедневные нужды и
заниматься любимым делом. При этом немаловажной составляющей является его низкая
стоимость, позволяющая расширить круг доступности данной разработки.
Все протезы, которые имитируют человеческую руку, можно поделить на 2
категории:

механические

бионические.
Механические протезы, я считаю, носят больше косметическую функцию и
позволяют хозяину уверенно чувствовать себя среди других. Максимальное, что они
могут - это схватить и удерживать какой-то предмет (например, кружку). Сейчас такие
протезы не совершенствуют.
Биоэлектрический протез содержит электроды, которые считывают электрический
ток, вырабатываемый мускулами при их сокращении, затем передают его на
микропроцессор и приводят протез в действие. Протез выполняет функции вращения
кистью, захвата и удержания предметов. При этом биоэлектрический протез позволяет
пользоваться такими миниатюрными вещами, как шариковая ручка, ложка, вилка и т.д.
Последние модификации биоэлектрических кистей имеют в пальцевой зоне специальные
сенсорные датчики, контролирующие усилие захвата предмета. Это позволяет брать, не
боясь сломать или раздавить, такие хрупкие предметы, как, например, куриное яйцо,
бокал из тонкого стекла и т.д. Данное исследование будет посвящено анализу рынка
биоэлектрических протезов.
Данное исследование будет посвящено электромеханическому (активному)
протезированию человеческой руки.
Техническое направление:
Отрасль:
•
Медицина, протезирование и протезостроение
Техническое направление:
•
информационно-коммуникационные технологии
•
электроника и приборостроение
•
биотехнологии
Основные потребительские качества протеза:
•
•
•
•
•
•
•
•
функциональность
время выполнения сложного двигательного акта
вес
время на выбор и переключение очередной пары приводов.
сгибания кисти, возможность управления пальцами рук
управление системой приводов, сенсорные датчики
автоматизация согласования системы
энергоемкость.
Потребительский сегмент, подлежащий исследованию (целевая аудитория):
1.
Дееспособные люди, ведущие физически активный образ жизни,
лишившиеся верхней конечности, ведущие физически активную жизнь;
2.
Дети, лишившиеся верхней конечности;
3.
Люди нуждающиеся в реабилитации с проблемами опорно-двигательного
аппарата.
Оценка Емкости рынка (размер платежеспособного спроса):
Спрос на электромеханический протез человеческой руки является
малоэластичным к цене. Людям нуждающимся в протезировании руки прежде всего
важно максимальное повторение ее функций, и готовы отдать за это большие деньги в
любой стране мира. Однако основной проблемой рынка высокотехнологичных протезов
является их высокая цена. Современные разработки в этой сфере очень дорогие. Не все
могут заплатить >$20'000 за кисть руки, тем более в странах СНГ.
Российский рынок протезов конечностей составил 59 тыс. штук в 2011 году1
ЧИСЛЕННОСТЬ ЛИЦ, ВПЕРВЫЕ ПРИЗНАННЫХ ИНВАЛИДАМИ, ПО
ПРИЧИНАМ ИНВАЛИДНОСТИ в 2000 - 2011 гг. ((Данные Минтруда России, расчет
Росстата))
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
893
842
Всего, тыс. человек
Все болезни
из них:
1
1109
1200
1184
1092
1463
http://abercade.ru/research/industrynews/9165.html
1799
1474
1109
966
934
болезни костномышечной системы
и соединительной
ткани
последствия травм,
отравлений и
других воздействий
внешних причин
последствия
производственных
травм
профессиональные
болезни
75
82
82
79
99
132
118
90
81
82
84
82
71
74
71
70
70
77
69
56
53
51
52
49
11
11
10
9
9
8
7
6
9
5
5
4
4
5
4
3
4
4
3
3
3
3
3
2
«Объем российского рынка протезов конечностей по состоянию на 2011 год
составил порядка 59 тыс. шт. в количественной оценке (аналитика компании Abercade) .
В 2005-2011 годах наблюдается снижение объемов протезирования инвалидов
вследствие снижения численности инвалидов по РФ в целом и увеличением сроков
эксплуатации протезов, по причине применения более износостойких комплектующих.
« По оценкам Orthopaedic Market News, на текущий момент объем мирового рынка
ортопедических медицинских изделий составляет более $ 30 млрд. Мировой рынок
протезов искусственных конечностей составляет примерно $ 16 млрд. По данным
специалистов подразделения протезно-ортопедических средств ОАО РакетноКосмическая Корпорация «Энергия»», объем российского рынка искусственных протезов
конечностей составляет порядка 3 млрд рублей в год. Ориентировочная потребность в
изделиях составляет около 8 000 протезов верхних конечностей и 40 000 – 50 000
протезов нижних конечностей в год (Россия). В мире этот показатель варьируется вокруг
оценки 10 млн протезов»2.
Что касается долевой структуры рынка протезов конечностей, в зависимости от
группы конечностей (верхние и нижние), по состоянию на 2011 год, абсолютное
большинство протезирований приходилось на нижние конечности – порядка 89% и 11% протезы верхних конечностей.
Рыночная стоимость протезов для пациентов с высокой степенью активности, с
возможностью занятий спортом, с использованием гидравлических или пневматических
коленных модулей и модулей стопы с высоким уровнем возврата энергии, изготовленных
из углепластика, от 200 000 руб. до 750 000 руб. В мире стоимость варьируется от $ 2000
до $ 300 000.
2
https://community.sk.ru/net/1110034/
Обобщив можно заключить что «стоимость бионических протезов от 1 000 000
руб. до 3 000 000 руб.»3.
По данным правительства Санкт-Петербурга в 2012 году количество инвалидов с
нарушением опорно-двигательного аппарата – 108654 (14,9%) чел., в т.ч. дети-инвалиды 2054 чел.; из них инвалиды-колясочники – 12225 чел., в.ч. дети-инвалиды - 1184 чел.;4
В современных условиях, рынок протезов конечностей в РФ характеризуется
следующими факторами:
•
На территории РФ исторически сложилась и поддерживается
государственная система обеспечения протезами конечностей инвалидов согласно
медицинским показаниям. В настоящее время протезы конечностей устанавливаются за
счет средств ФСС РФ.
•
Обеспечением протезной продукцией занимаются государственные
структуры – протезно-ортопедические предприятия (ПрОП). Как правило, удовлетворение
потребностей в протезах конечностей в РФ построено по территориальному признаку, т.е.
ПрОП обслуживает преимущественно жителей своего региона.
•
По причине индивидуальности протезно-ортопедического изделия в
зависимости от конституции тела пациента и его образа жизни, протез конечности в
ПрОП изготавливается для конкретного больного. В связи с этим, в изготовлении протеза
используются комплектующие разных производителей (как отечественных, так и
зарубежных).
Таким образом, в качестве производителей протезов конечностей выступают
ПрОП, которые непосредственно занимаются конечной комплектацией протеза в
зависимости от потребностей пациента. В настоящее время на территории РФ
насчитывается более 70 ПрОП.
В ходе патентного исследования (на сайте www.fips.ru) можно констатировать
Незначительное количество патентов в области активных протезов в РФ. Из имеющихся
изобретении, основными направлениями в патентовании являются : сокращение времени
выполнения протезом рабочих операций; повышение качества управления, точности;
расширение области применения протеза, увеличение функциональности, улучшение
материала протеза.
3
4
http://rusmedserv.com/prostheticsextremities/Moscowprostheticrehabilitationcenter/
http://gov.spb.ru/helper/social/soc_invalid/
На существующем рынке, в качестве особенности, следует отметить прямой канал
сбыта протезов, непосредственно конечному потребителю, включающий комплексный
характер протезирования, включающий в себя следующие услуги:

Бесплатную консультацию, на которой обсуждаются возможные варианты
протезирования пациента, проводится тестирование его физических и физиологических
возможностей.

Протезирование.

Обучение пользованию протезом.

Гарантийное обслуживание.
Таким образом, можно сделать заключение о важности организации сервисного
обслуживания, в силу индивидуализма и сложности продукта. Грамотно организованный
сервис по протезированию является одним из безусловных конкурентных преимуществ.
Тенденции рынка.
На
данный
момент
ученые
направлены
на
создание
так
называемой
«протезирующей кожи», способной передавать осязательные ощущения. «Для этого
хирургическим путём учёные устанавливают специальный имплантат рядом с нервным
стволом, который до утраты пациентом конечности управлял ею. После имплантации
данного устройства нервная ткань постепенно прорастает через него, и нервные
импульсы, которые на подсознательном уровне вырабатывает человек, изучаются и
записываются. Затем на их основе характерные управляющие сигналы подаются к
приёмнику электромеханического протеза руки»5.
На действующем рынке активно исследуется и внедряется услуга субститут –
пересадка донорской руки.6
Конкурентная обстановка:
Разработки университетов:

Кембриджского центра восстановления мозга;
Занимаются технологией передачи команд по беспроводному интерфейсу от
носителя протеза к частям его механической руки — отдельным «пальцам».
Разрабатываемый имплантат хирургическим путём устанавливается рядом с нервом,
который до утраты носителем конечности управлял ею. После вживления нервная ткань
медленно прорастает через устройство. Нервные импульсы, которые бессознательно
5
6
http://www.rusmedserv.com/prostheticsextremities/making-prosthetic-appliance-skin/
вырабатывает носитель, затем изучаются, и на их основе подаются управляющие сигналы
к приёмнику электромеханического протеза.

Лаборатории гибких биоэлектронных интерфейсов Федеральной
политехнической школы Лозанны (Швейцария);

Питтсбургский университет;

Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса при
поддержке Агентства перспективных оборонных исследований (DAPRA),
финансируемого Пентагоном (проект DARPA 34,5 миллиона )
"Модульный протез конечности" (Modular Prosthetic Limb, MPL), весящий около 9
фунтов или 4 кг, то есть примерно столько же, сколько "настоящая" человеческая рука.
Протез обладает 22 степенями свободы, включая независимые движения каждого пальца,
и обратной связью, в частности, отдельными функциями осязания. В мозг человека будут
встраиваться микросхемы, позволяющие управлять протезом - электромеханической
рукой - силой мысли, то есть точно так же, как если бы это была обычная "живая" рука.

Тель-Авивского университета (Tel-Aviv University)
Проект протеза SmartHand, разработанный учеными TAU, является воплощением
всех последних достижений в области протезирования, информационных технологий и
нейробиологии. Каждый сустав протеза приводится в действие четырьмя сервоприводами
и оборудован сорока датчиками, которые и дают пациенту возможность ощущений.
Движения протеза полностью копируют движения человеческой руки. И, хотя, пока этот
протез выглядит как рука Терминатора из одноименного фантастического фильма, ученые
делают для него оболочку из искусственной кожи, после чего эту руку сможет отличить
от настоящей только посвященный в это человек. Ученые из Тель-Авивского
университета (Tel-Aviv University, TAU) провели первую в мире успешную операцию, в
результате которой искусственная рука-протез была подключена к живым нервным
окончаниям пациента, что дало возможность пациенту не только управлять движениями
протеза, но и чувствовать прикосновения к предметам.
Частные компании:
Зарубежные конкуренты:

Otto Bock (Германия). Имеет филиал в Москве. Много продуктовая
компания. Выпускает протезы как для взрослых, так и для детей. В области протезов
верхних конечностей последней разработкой компании является Кисть MichelangeloR с
системой Axon-BusR. Компания осуществляет саму процедуру протезирования,
предоставляет сервис послепродажного обслуживания.

BeBionic. Узкоспециализированная компания, основным продуктом
которой является Bebionic3. Bebionic3 оснащен модулем дистанционного управления –
это позволяет пользователю с помощью специального ПО настраивать такую
искусственную руку в соответствии с собственными пожеланиями: изменять набор ее
функций, модифицировать тип захвата и т.д. Компания так же осуществляет процедуру
протезирования, предоставляет сервис послепродажного обслуживания.

Titan Deutschland GmbH

OSSUR (Исландия)

Touch Bionics (Шотландия)
Компания имеет собственную разработку - протез кисти руки, с помощью которого
человек может выполнять даже сложные манипуляции. Устройство обладает
миоэлектрической системой управления, когда на сохранившемся участке конечности
считываются мышечные импульсы и преобразуются в соответствующие команды для
исполнительных приводов протеза. Кроме того, аппарат содержит модуль беспроводной
связи и обладает гибкой системой настройки пользователем, что еще больше расширяет
его функциональность в сравнении с аналогичными решениями.
Искусственная рука i-Limb имеет встроенные моторы, которые обеспечивают ее
более точную работу и более высокую чувствительность по сравнению с другими
протезами. Эта рука крепится к ампутированной конечности и содержит перезаряжаемые
батареи и сенсоры, отслеживающие миоэлектрические токи в мышцах, которые когда-то
управляли рукой. Она имеет 5 отдельно работающих пальцев. Искусственная рука i-LIMB
стоит $18.000.
Отечественные конкуренты:

ООО «РИН» («Реабилитация инвалидов»);

ООО «Волгомедпрот»;

ООО «ПРИЗ» («Производство реабилитационных изделий»);

«Огонёк»;

Реутовский экспериментальный завод средств протезирования ;

РКК "Энергия" им. С.П. Королева;

Обнинское протезно-ортопедическое предприятие.
Источники
http://compulenta.computerra.ru/archive/biotechnology/667028/
http://www.orthopedicsurgery.ru/Newdevelopmentsfieldprostheticlimbamputation/
http://www.gamer.ru/everything/protezirovanie-ili-kak-meditsina-s-sovremennymitehnologiyami-pomogayut-lyudyam-zhit
http://www.medikforum.ru/news/medicine_news/197-uchenye-soedinili-protez-smozgom.html
http://www.slideshare.net/igorod/kaplan-alexander-brain-computer-interface
http://2045.ru/news/31226.html