Технология 3D печати позволит удешевить производство экзоскелетов

 


14 апреля 2014

В Научно-исследовательском институте механики Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова разработан первый отечественный экзоскелет – устройство, позволяющее существенно снизить нагрузки на опорно-двигательный аппарат человека в экстремальных условиях, какими могут быть чрезвычайные ситуации, боевая обстановка, движение человека с повреждениями опорно-двигательной системы.

Россия получила шанс стать третьей страной в мире, в которой производят подобные устройства: на сегодняшний день экзоскелеты производят в Японии и США. Носитель экзоскелета может поднимать с его помощью больший груз, чем обычно. Кроме того, экзоскелет обеспечивает защиту человеческого организма на поле боя. Людям с ограниченными возможностями здоровья экзоскелет просто помогает двигаться, принимать вертикальное положение, избавляет от необходимости использовать инвалидные коляски; купить экзоскелет для реабилитации в настоящее время затруднительно даже в тех странах, которые опережают в этом направлении российских разработчиков.

Особых результатов в разработке медицинских экзоскелетов достигла калифорнийская компания Ekso Bionics, работающая в данном направлении с 2005 года. Подобно российским коллегам, компания начинала свои исследования с создания экзоскелетов для нужд армии, но постепенно переключилась на рынок медицинских услуг. В 2010 году компания представила внешний скелет, содержащий подвижный протез с гидроприводом и цифровым управлением, который позволяет вернуть способность к ходьбе людям с параличом или тяжелыми травмами нижних конечностей.

Экзоскелет.jpg

Иллюстрация к разработке компании Ekso Bionics, приведенная в Journal of Medical Devices.

В перечне десяти выдающихся гаджетов 2010 года по версии Wired эта разработка уступила только iPad. Сегодня на европейском рынке эти устройства доступны для реабилитационных клиник и индивидуальных покупателей, но массовое использование ограничено высокой ценой изделия – около ста тысяч долларов. Прибор весит двадцать килограммов, применим для пользователей, имеющих вес до 100 кг и рост до 1.95 м. Пациент, оснащенный таким экзоскелетом, в течение шести часов может двигаться со скоростью более трех километров в час, садиться и вставать.

Компания-разработчик устройства, Ekso Bionics, в настоящее время работает над проблемой снижения веса устройства, используя современные легкие суперпрочные углепластики. Новые разработки делают устройство более современным, но не приводят к снижению его стоимости. Даже для граждан богатых стран, с хорошим социальным обеспечением и системой медицинского страхования, цена слишком высока. Возможное решение по кастомизации подобных высокотехнологичных и сложных устройств может быть получено с помощью объемной печати. В этом случае решается одна из главных проблем создания экзоскелета – это устройство должно создаваться строго под пациента, т.е. производство неизбежно оказывается низкосерийным, индивидуальным. В этой ситуации 3D-печать оказывается панацеей, обеспечивая производство индивидуальной продукции по массовым технологиям.

Устройство гибридного скелета, собранного из напечатанных на объёмном принтере индивидуальных деталей, было продемонстрировано на прошедшей в феврале текущего года конференции в Будапеште. Экзоскелет представила Аманда Бокстел, парализованная в 1992 году в результате лыжной травмы. 3D печать деталей представленного на конференции устройства выполнена конструкторами на основе множества объёмных сканирований бедра, голени и позвоночника Аманды.

Аманда Бокстел.jpg

Экземпляр протеза в данном случае выполнен с использованием массовых технологий объемной печати, подогнан под антропологические параметры потребителя. Износившаяся деталь может быть оперативно заменена в домашних условиях или в сервисном центре.

Специалисты EksoBionics и 3D Systems продолжают работу над совершенствованием технологии, которая в будущем сможет круто изменить к лучшему жизни инвалидов-колясочников.