Разработка усовершенствованного коленного модуля протеза нижней конечности

Описание проекта

Проект направлен на разработку и внедрение усовершенствованного коленного модуля для протезов нижних конечностей, предназначенного для людей с ампутацией на уровне бедра (трансфеморальная ампутация) и с сохранением культи бедра. Коленный модуль является ключевым элементом протеза нижней конечности, определяющим естественность походки, безопасность и энергозатратность передвижения. Современные решения на российском рынке представлены преимущественно механическими и гидравлическими модулями, тогда как микропроцессорные системы с интеллектуальным управлением остаются дорогостоящими и сложными в обслуживании.

Проект предлагает усовершенствованную конструкцию, сочетающую гидравлический механизм с электронной системой управления, что позволяет обеспечить адаптацию к различным типам активности без избыточной стоимости и сложности микропроцессорных аналогов. Основная проблема, решаемая проектом — повышение доступности высокофункционального протезирования нижних конечностей для пользователей с умеренным и высоким уровнем активности при сохранении надежности, автономности и устойчивости к внешним воздействиям.

Идея проекта

Разработать коленный модуль для протеза нижней конечности, обеспечивающий автоматическую адаптацию сопротивления сгибанию и разгибанию в зависимости от фазы шага, скорости передвижения и типа поверхности. В отличие от существующих решений, модуль использует комбинацию гидравлической системы с электронным управлением и датчиками положения, что позволяет достичь естественности походки, близкой к микропроцессорным протезам, при существенно более низкой стоимости и без необходимости сложного технического обслуживания.

Ключевое отличие от аналогов — ориентация на «разумную достаточность»: функционал, необходимый для повседневной активности (ходьба по ровной поверхности, лестницам, наклонной местности, плавание), без избыточных возможностей, удорожающих устройство. Конструкция предусматривает влагозащиту, автономную работу от аккумулятора и механическую блокировку безопасности на случай отказа электроники.

Связь с НПТЛ

Проект соответствует национальному проекту по обеспечению технологического лидерства (НПТЛ) «Новые технологии сбережения здоровья». Данное направление ориентировано на развитие медицинских изделий, биомедицинских технологий и реабилитации, включая разработку ассистивных устройств и технических средств реабилитации.

Проект также вносит вклад в достижение целевых показателей дорожной карты «Хелснет» Национальной технологической инициативы, в частности — увеличение доли российских продуктов на внутреннем рынке и обеспечение полного цикла производства в Российской Федерации. Разработка направлена на снижение зависимости от импортных комплектующих для протезно-ортопедической отрасли, что соответствует приоритетам технологической независимости.

Цель проекта

Разработать и подготовить к серийному производству усовершенствованный коленный модуль протеза нижней конечности с электронно-гидравлическим управлением, обеспечивающий естественность походки и безопасность пользователя при уровне стоимости, доступном для массового протезирования.

Задачи проекта

1. Анализ требований и определение целевых характеристик. Провести исследование потребностей пользователей протезов нижних конечностей с умеренным и высоким уровнем активности, определить оптимальное соотношение функциональности, стоимости и надежности.
2. Разработка конструкции модуля. Спроектировать гидравлическую систему с электронным управлением, обеспечивающую плавное регулирование сопротивления в фазах опоры и переноса. Предусмотреть влагозащиту (степень IP67), механическую блокировку безопасности и съемные элементы для персонализации.
3. Разработка системы датчиков и алгоритмов управления. Создать систему сбора данных о положении, нагрузке и скорости движения. Разработать алгоритмы адаптации сопротивления под конкретные сценарии: ходьба по ровной поверхности, спуск и подъем по лестницам, наклонная местность.
4. Изготовление и испытание прототипов. Создать опытные образцы, провести лабораторные и функциональные испытания на прочность, надежность, влагоустойчивость и энергопотребление.
5. Проведение тестирования с участием пользователей. Организовать испытания с людьми, использующими протезы нижних конечностей, для оценки удобства, безопасности и естественности походки. Собрать обратную связь и внести корректировки в конструкцию и программное обеспечение.
6. Подготовка к серийному производству. Разработать конструкторскую документацию, обеспечить локализацию производства комплектующих, провести сертификацию изделия в соответствии с требованиями к медицинским изделиям.

Ожидаемые результаты

• Технический результат: создание коленного модуля, обеспечивающего автоматическую адаптацию к походке пользователя, с автономностью не менее 3–5 суток от одной зарядки, степенью защиты IP67, рабочим диапазоном температур от −10 до +45 °C и выдерживаемой нагрузкой до 125 кг.
• Социальный результат: повышение доступности функционального протезирования нижних конечностей для граждан, нуждающихся в технических средствах реабилитации, за счет снижения стоимости модуля относительно импортных микропроцессорных аналогов.
• Экономический результат: замещение импортных комплектующих для протезов нижних конечностей на российском рынке, обеспечение полного цикла производства и создание задела для серийного выпуска в объеме, покрывающем потребности системы реабилитации.
• Технологический результат: формирование компетенций в области разработки электронно-гидравлических систем управления для ассистивных устройств и создание платформы для дальнейшей модернизации линейки коленных модулей.

На страницу проекта