ArtSkin — стартап, который разрабатывает искусственную кожу для протезов

Илияс Джеентаев, город — Бишкек, CTO, @artskin_project

Как все началось

Моя специализация — электроника, микроэлектроника и полупроводниковые приборы. Я с детства мечтал создавать роботов, поэтому поступил на соответствующий факультет, где получил необходимые знания. Моя первая работа — прототип руки-манипулятора. Я столкнулся с проблемой захвата нетвердых объектов — как понять роботу, что он достаточно сдавил клешню чтобы зафиксировать захват. Я разработал механизм, который позволяет преодолевать сопротивление материалов и надежно хватать объекты разной формы, текстуры и плотности. Это был простой механизм, но он помог мне понять, что эта проблема актуальна для роботов. Потом я задумался о людях, которые носят протезы и том, что они чувствуют когда управляют им, и чувствуют ли что-то вообще.

Я изучил, как работает кожа человека, нервная система и рецепторы, чтобы понять, как правильно спроектировать устройство для передачи ощущений касания, сигналы которых организм будет правильно воспринимать. Это заняло больше трех лет, потому что информации о структуре кожи мало. Есть общее понимание работы нервных клеток и тактильных рецепторов, но нет подробных данных о формировании импульсов, параметрах сигналов передаваемых в периферийную нервную систему человека. Изучая бионические протезы, я понял, что они считывают сигналы с мышц, расположенных близко к коже, чтобы минимизировать помехи, но у них нет обратной связи. 

Простые механические протезы работают на тягах, где сокращаются мышцы и формируется хват. Бионические протезы считывают сигналы с мышц и конвертируют их в движение, но у них нет обратной связи. Человеческая рука ощущает касание и давление, и мы всегда понимаем положение руки, даже с закрытыми глазами. Вопрос в том, как человек с протезом понимает, что он схватил предмет. Я исследовал, как это работает с точки зрения механики, но у человека с протезом нет ощущения захвата. Мозг учится воспринимать его как продолжение конечности, но без обратной связи управление неполноценно. Используя бионические протезы, людям нужен визуальный контроль, чтобы понимать, что они схватили. Я построил первый прототип с одним сенсором, чтобы проверить гипотезу, и тестировал его на себе. 

Команда

До недавнего времени я работал в одиночку. Первый шаг для перевода хобби в проект я сделал год назад, когда пришел в Парк Высоких Технологий Кыргызской Республики. Там я увидел, как люди презентуют свои идеи и получают гранты на развитие. Тогда я не знал, что такое стартапы и гранты, и вообще не был знаком с этой средой. Мне нужны были деньги, чтобы построить лабораторию, улучшить условия для исследований. У меня есть постоянная работа, и на свою зарплату я покупаю электронные компоненты, заказываю материалы и занимаюсь проектированием.

Программы инкубаций

Я участвовал в двух программах Dive into Silicon Valley и Unicorn from KG.

Первый раз я полетел в рамках программы Dive into Silicon Valley, которую запустил Парк высоких технологий Кыргызской Республики. Мы были первым потоком, который поехал в Сан-Франциско. Это было мое первое знакомство с миром стартапов. Я подготовился, но как оказалось, мои ожидания сильно расходились с реальностью.

В первую же неделю я познакомился с Досжаном Жусуповым из Cerebrа и Женишем Жакыповым из Apple, а позже, встретил профессора из Стэнфорда, специалиста по нейронауке, который тоже дал мне ценные советы. Мне везет с людьми, и я стараюсь у них учиться.

В этой поездке я понял, что ArtSkin — не просто хобби, а серьезное дело, которым нужно заниматься и масштабировать. Когда меня спросили: «Кто твоя команда? С кем ты это делаешь?», я ответил, что работаю один. Задали еще вопрос: «Почему в Америке этого нет? Почему ты, сидя в Кыргызстане, думаешь, что твой проект должен выстрелить?» Эти и другие важные вопросы, заставили меня задуматься о подходе к стартапу, построению команды и своей истории.

Я не знал о программе Unicorn from Kyrgyzstan при ПВТ, но случайно встретил Азиса Абакирова, который приехал на встречу для стартаперов в Бишкеке. Он предложил мне участвовать, хотя я не чувствовал себя готовым. Я подготовился и стал призером. Draper University Hero Training — это пятинедельная программа, где стартапы готовятся к реальному миру. Мы встретили много впечатляющих людей с разным опытом. Я проникся культурой Кремниевой долины и стремлюсь попасть в мировые акселерационные программы.

После этой поездки я лишний раз убедился в важности формирования команды, культуры внутри и вне ее, в том, насколько важно знакомиться и не стесняться спрашивать и просить помощи. На данный момент у нас есть 3D-дизайнер — проектировщик, software- и hardware-инженеры, и мы находимся в процессе создания лаборатории при ПВТ. Команда из пяти человек отлично работает, но мне не хватает человека из бизнес-сферы.

Целевая аудитория

Целевая аудитория проекта — компании, производящие бионические протезы. Идея заключается в создании искусственной кожи, которая будет накладываться на протез и передавать ощущения касания, также, как это делает наша кожа. Бионическим протезам не хватает обратной связи, а искусственная кожа позволит чувствовать касание, давление и температуру.

Моя цель — разработать технологию, которая подходит для любых типов протезов верхних и нижних конечностей. Мы проектируем гибкую чувствительную поверхность с встроенными датчиками температуры. Это будет унифицированное техническое решение, которая будет адаптироваться под разные типы и структуры кожи.

Основное отличие моего подхода в том, что я стимулирую тактильные рецепторы, которые считаются частью периферийной нервной системы человека. Это исключает необходимость хирургического вмешательства. Я тестировал эту технологию на себе и уверен, что со временем человек сможет воспринимать поверхность протеза как продолжение своей кожи.

Уже есть устная договоренность с протезной компанией из Алматы, и я работаю над тем, чтобы чувствительная поверхность была гибкой и могла передавать корректную информацию. Важно начать тестирование и наблюдать за реакциями, чтобы улучшать продукт.

Трудности

Я работал над проектом дома, основная трудность заключалась в проектировании из-за нехватки информации о структуре кожи. Кожа у каждого человека индивидуальна, есть разные типы, и нужно создать модель, которая будет адаптивной под любой тип. Например, у кого-то кожа толще, у кого-то она более чувствительная. Поэтому важно сделать модель не только унифицированной, но и адаптируемой под разные типы кожи и протезов.

Основная сложность — нехватка точных данных о том, как устроена кожа. Например, как передается ощущение легкого прикосновения через нервные окончания. Я читал много информации, но все это в общих чертах — касание, амплитуда сигнала от 0 до 150 милливольт и частоты от 30 до 150 герц. Точных данных для нормального моделирования нет, и это придется делать опытным путем, поэтому клинические испытания важны для построения модели.

Достижения

Прохождение пре-акселерационных программ было полезным, так как я только год назад начал заниматься стартапом. Многому научился и на данный момент понимаю, как развивать проект. 

Одно из главных достижений — создание команды. Хотел бы встретиться с хирургом Султаном Тукешовым, который пять лет назад впервые в Кыргызстане начал устанавливать бионические протезы пациентам. Думаю, он мог бы стать важным членом нашей команды, и я надеюсь, что нам удастся обсудить возможное сотрудничество.

Планы

В январе следующего года хочу разработать гибкий прототип с 32 сенсорами из эластичного материала. Он будет работать по принципу схожей с человеческой кожей включая передачу температуры объектов. Я воссоздал бионический протез компании HackBerry, купил электронику. Если бы я сделал просто поверхность, было бы сложно понять для чего она, как ее использовать, поэтому доработал протез до современных бионических со схемой считывания сигналов с мышц и конвертацией их в движение захвата. Сенсор пока реагирует только на касания человека, но я хочу, чтобы он мог касаться любых объектов и точно передавать значение глубины касания. Моя цель — реализовать это в январе. Летом следующего года хочу подать на патент. 

Хочется пройти акселерационную программу и получить инвестиции для стартапа, чтобы оплачивать работу команды — это важно, потому что ребята работают на энтузиазме.

Отдельно хочу поблагодарить Парк Высоких Технологий Кыргызской Республики. Я дважды был участником их программ, и разница что было до них и после просто колоссальна — думаю, я сильно вырос. Я благодарен всем, с кем познакомился. Я всегда открыт для диалога и готов помочь чем могу.