Біонічні протези з hardware з України. Як стартап Esper Bionics готується дати українцям роборуки майбутнього
Через війну в Україні з’явилося багато людей, які втратили руки та ноги та потребують протезування. Сучасні технології можуть суттєво покращити їхнє життя.
Ми поспілкувалися із засновниками стартапу Esper Bionics з українським корінням, що розробляє біонічні протези з технологією інтуїтивного управління.
Розпитали, які функції може виконувати біонічний протез Esper Hand, як він працює, чим відрізняється від аналогів на ринку. Також дізналися, як виник проєкт, як працює команда та які продукти планує розробляти у майбутньому.
Діма Газда, CEO та засновник Esper Bionics, та Аня Белєванцева, COO та співзасновниця компанії
Історія проєкту
— Розкажіть, як виник стартап Esper Bionics? Чому з’явилася ідея створювати біонічні протези?
Діма Газда, CEO та засновник стартапу:
Історія Esper почалася майже 3,5 роки тому із розуміння того, що найважливішою технологією, яка з’явиться протягом наступних 20 років, є електронні імпланти. Вони ліквідують багато хвороб, нададуть додаткові здібності, дадуть сотням людям довге та насичене життя. Головним місцем зародження цих технологій буде спільнота користувачів великих wearable девайсів. Адже такі девайси можуть заряджати та обмінюватися інформацією із електронікою всередині тіла.
Ядро такої спільноти знаходиться в індустрії протезування. І тому, тримаючи шлях на імпланти, ми починаємо саме із трансформації цієї галузі.
Наше завдання на першому етапі — допомогти якомога більшій кількості людей, розробляючи протези та контролери нового покоління, об’єднані потрібною архітектурою.
— Яким був перший прототип протеза, які функції він виконував?
Газда: 2019 року ми зробили перший прототип біонічної руки. Створили його швидко, але пристрій був дуже далеким від ринкового продукту.
Це була величезна роборука з дуже простою електронікою і китайськими компонентами, частина з яких була надрукована на 3D-принтері. Протез рухався, міг брати певні предмети, хтось навіть міг би користуватися ним, але недовго, адже він не пройшов би жодної сертифікації.
Перший прототип ми створили для того, щоб показувати й пояснювати партнерам, потенційним інвесторам та користувачам, що ми робимо і які в нас подальші плани.
Згодом наш пристрій пройшов щонайменше п’ять повних ітерацій. Ми думали, що розробка роборуки займе менше часу, але, мабуть, так думають усі розробники, які починають працювати з подібними пристроями.
— Як змінився і як працює протез тепер?
Газда: Нинішній продукт — це складний механізм із сучасною електронікою, він містить 250 унікальних компонентів, має програмне забезпечення для повноцінного медичного девайса. Наш біонічний протез пройшов FDA-реєстрацію і може продаватися в США.
Протез складається з самої роборуки та куксоприймача (Esper Bionics розробляє лише роборуку). Роборука — це рухома частина. Вона складається з кисті з пальцями та променево-зап’ясткового суглоба. Куксоприймач — це «ковпак», який одягають на куксу (залишок руки після ампутації). Всередині куксоприймача є сенсори м’язової активності — датчики, що працюють за EMG-технологією. Датчики виявляють, який м’яз передпліччя скоротився, і передають сигнал роборуці.
Це схоже на те, як люди керують своїми біологічними руками: мозок надсилає сигнали м’язам передпліччя, вони скорочуються, і це призводить до певних рухів. Коли ми хочемо взяти чашку, наш мозок знає, які м’язи в передпліччі треба активувати.
Вже після двох тижнів користування управління відбувається більш-менш інтуїтивно. Крім того, вивчаючи ситуації та застосовані хвати, протез з часом допомагає обирати потрібний хват наперед, що зменшує помилкові команди.
Налаштовує протез сам користувач. Наприклад, обирає п’ять хватів, які він хоче використовувати, і за допомогою м’язів передпліччя перемикається між ними для різних дій. На пристрої немає обмежень, скільки хватів можна встановити, це вирішує сам користувач.
Аня Белєванцева, COO та співзасновниця компанії:
Зазвичай люди налаштовують хвати, які потрібні їм у побуті. Протез використовують, щоб піднімати речі, готувати їжу, доглядати за собою (одягатися, причісуватися). Є люди, які за допомогою протеза вчаться водити машину, велосипед.
Ніка, користувачка Esper Hand
Особливості технології
— Чим відрізняється протез Esper від аналогів на ринку?
Газда: Біонічні протези, які є на ринку, здебільшого керуються двома великими групами м’язів — згиначами та розгиначами. Це все одно що керувати складним багатофункціональним девайсом за допомогою двох кнопок. Уявіть собі, що перед вами не клавіатура, а лише дві кнопки: щоб набрати літеру «Д», треба багато разів натиснути одну кнопку або затиснути її і певний час потримати. Це незручно, керування перетворюється на азбуку Морзе.
У нас більше м’язових сенсорів власної розробки та більш розвинуте програмне забезпечення, тому протез може виявляти скорочення окремих менших м’язів. Ми даємо користувачам не дві кнопки, а 20. Відповідно керування протезом суттєво пришвидшується.
Загалом весь ринок протезування застарілий. Людям встановлюють девайси з дуже базовим програмним забезпеченням. Це не IoT-пристрої: вони не збирають дані, не навчаються, не надсилають діагностичні дані протезисту і здебільшого не оновлюються віддалено (здається, на ринку є лише один біопротез із такою функцією).
Я б сказав, що у нас перший на ринку «розумний» девайс, він має усі ці функції. Це — переваги нашого програмного забезпечення, але є і переваги в самому обладнанні, в hardware-частині. Під час розробки ми мали багато зворотного зв’язку від користувачів, тому знали, який продукт треба розробити.
У нас є захист від води і змінний (modular) дизайн. Девайс складається з 10 модулів, тож якщо якась частина вийшла з ладу, її можна замінити. Скажімо, можна вийняти палець і поставити новий — це займе менше як п’ять хвилин. Тому пристрій можна відправляти в різні країни, міста, де немає відповідного сервісу. Інших подібних девайсів на ринку немає.
Для користувачів важлива вага і сам дизайн пристрою. У нас є два розміри протеза, один з них — найменший і найлегший на ринку. Він добре підходить для жінок. Роборука красиво оформлена, максимально наближена до біологічної руки людини. У червні Esper Hand отримала Red Dot Award: Best of the Best 2022, одну з найпрестижніших нагород у сфері дизайну у світі.
— Як ви використовуєте машинне навчання в розробці протеза? Які дані збираєте? Яких функцій (чи особливостей роботи) пристрій може навчатися на них?
Газда: Машинне навчання потрібне для більш складного, інтуїтивного управління протезом — коли девайс вивчає поведінку користувача, допомагає йому обрати потрібний хват наперед та зменшує кількість неправильних активацій.
Ми збираємо різноманітні дані: з м’язових сенсорів, енкодерів, сенсорів току; дані щодо положення, прискорення; датчиків температури, сенсорів батареї. Вся ця інформація пакетом періодично йде на сервер. Наразі ми експериментуємо з частотою відсилання сигналів, працюємо з частотами від 100 Гц. Протез передає дані через bluetooth на додаток, з додатку вони йдуть на сервер через мобільний інтернет або wifi.
Сервер бачить, в яких ситуаціях який хват використовувала людина, і поступово оновлює схему управління протезом.
У ринковому продукті ми поки що користуємося математичними методами обробки даних. ML використовуємо в лабораторних цілях. Коли
Математичні методи плюс ML — такою буде індивідуалізація управління в протезах.
Наша робота з машинним навчанням іде великими хвилями. Кожна хвиля починається, коли виходить нова версія м’язових сенсорів. Ми одразу збираємо дата-сети для машинного навчання, вчимося виявляти ситуації та обирати потрібний хват наперед. Коли з’являється наступна версія сенсорів, ми збираємо новий дата-сет, бо попередній вже не такий корисний для нас.
Наразі чекаємо на третій датасет. Мабуть, після цієї хвилі впроваджуватимемо ML у новий продукт, який вийде на ринок. Це буде наш перший продукт у серійному виробництві.
Виробництво
Тестування протеза і вихід на ринок
— Де ви тестували пристрій? Як знайшли перших користувачів протеза?
Газда: Спочатку ми провели понад тридцять інтерв’ю з експертами з протезування. Дізналися, що потрібно ринку, куди рухатися, які є плюси та мінуси в подібних продуктах.
Ми спілкувалися з протезистами з України, згодом — з фахівцями зі США. Від американських спеціалістів отримали приблизно той самий фідбек, що і від українців, бо всі вони працювали з однаковими продуктами однаковими методами. Більшість українських протезистів навчалися в колег зі США.
Перших користувачів нам рекомендували самі протезисти. Так ми знайшли людей, яким цікаво взяти участь у розробці й тестуванні продукту.
Також були випробування у нашій лабораторії. Ми створили спеціальні тестові машини, які «мучили» продукт. Це були девайси для тестування різних характеристик протезу. Тестували, наприклад, витривалість пальців (понад 100 тисяч згинань і розгинань), яку вагу може підіймати окремий палець та вся рука тощо.
Давали протез третім особам та організаціям, які займаються такими випробуваннями.
Водночас займалися сертифікацією, збирали різні документи. Два місяці тому вийшли на ринок США і вже можемо продавати свій продукт в цій країні.
Тепер працюємо із закритою групою користувачів і протезних клінік у США. Це — бета-тестування, ми адаптовуємо програмне забезпечення під місцевий ринок.
— Скільки людей тепер користується протезом?
Белєванцева: Наразі в нас дев’ять користувачів. Комусь із них ми встановили протез рік тому в Україні, комусь — нещодавно в США. До кінця серпня — середини вересня плануємо додати до групи бета-тестувальників у США ще
Після того як закінчимо фінальні бета-тести, почнемо повноцінно продавати продукт через протезні клініки.
— Скільки часу людині треба вчитися, щоб почати використовувати протез Esper?
Белєванцева: Ми закладаємо на навчання
Та, звісно, термін навчання — річ індивідуальна. Люди, які активніше працюють з протезом, вчаться швидше. У нас був випадок, коли ми встановили протез дівчині, і за тиждень вона вже активно ним користувалася.
В нашому застосунку є спеціальна гра, з її допомогою люди можуть щодня тренувати м’язи. Активність м’язів користувачів важлива, бо вона допомагає швидше передавати сигнал на роборуку. Також варто частіше використовувати протез у побуті, так людина швидше розуміє логіку його роботи й пристосовується до управління протезом.
Базове навчання проводять протезисти. Надалі Esper підтримує зв’язок з користувачами, допомагає вирішувати питання, коли щось не вдається, або необхідно доналаштувати протез.
Також наші спеціалісти можуть проводити тренінги для протезистів. Показувати, як працювати з продуктом, який у нього функціонал тощо.
— Ваша компанія має головний офіс в США. Розкажіть, чому ви переїхали та вирішили виходити на ринок саме цієї країни?
Газда: З першого дня ми створювали міжнародну компанію, і знали що США — це наш основний ринок.
Україна — це маленький ринок, із внутрішніми проблемами. Він ніколи не був бізнес-метою, але в нас тут є особлива не бізнес-мета.
США — це найбільший ринок у світі, 40% світового ринку протезування, із зрозумілою сертифікацією та високими страховими виплатами на покриття таких девайсів.
Європейський Союз — також великий ринок, але насправді це 27 окремих ринків, в них різне регулювання, різні традиції. Експансія в ЄС набагато складніша, ніж між штатами у США.
Ми продаватимемо продукт через протезні клініки. На нашому сайті є черга на встановлення протезів, список очікування. Людям, які є у цьому списку, рекомендуватимемо звернутися в розташовану поруч із ними протезну клініку. В 95% випадків вартість протеза в США відшкодовують страхові компанії.
Ціну протеза для ринку США ми визначимо після бета-тестування. Наразі у нас є ціна, яку запропонували клініки та дистриб’ютори. Вона приблизно на 10% вища за ціну інших протезів на ринку. У нас більш функціональний продукт, за багатьма характеристиками він кращий за аналоги, але ціна не набагато вища, аби була можливість встановлювати більшу кількість протезів.
Esper Hand
Протези для українців
— На початку квітня ви оголосили, що збираєте інформацію про українців, яким потрібні протези. Чи є варіанти, як ви зможете допомогти їм?
Газда: Так, для українців у нас є окремий список очікування. Ми отримуємо багато запитів щодо встановлення протеза. Думаю, що зможемо допомогти більшості українців, які до нас звернулися. Комусь допоможемо нашим продуктом, а комусь, кому наш протез руки не підходить, — краще зрозуміти послідовність дій, які треба виконати для встановлення інших видів протезів.
Для ринку України ми встановили особливі умови, із ціною, меншою за собівартість. Роборуку встановлюватимуть усім, кому вона підходить за випадком.
Ми маємо запити від певних компаній-донорів, які хочуть закуповувати наші протези. Залюбки співпрацюватимемо з ними, проте поки що ми не відкриваємо публічну кампанію зі збору коштів на протези. Вважаємо, що донати треба поділяти на термінові й ті, які йдуть на допомогу конкретним людям і відбудову країни. Ургентні донати — це ті, які допомагають швидше перемогти у війні. Ми не хотіли б конкурувати з ними.
Україна не є для нас бізнес-ринком, ми просто хочемо допомогти якомога більшій кількості людей. Це — наш обов’язок і відповідальність.
Про роботу команди та майбутні розробки
— Скільки людей працює в команді Esper Bionics? Скільки з них — розробники, технічні спеціалісти?
Белєванцева: У нас у команді 24 людини, 18 — технічні спеціалісти. Ми маємо три офіси: у Нью-Йорку, Києві та Берліні. Головний офіс — у Нью-Йорку. Тут працює бізнес-команда, яка спілкується з партнерами й веде операційні справи. У Берліні люди працюють над електронікою, прошивками. І найбільша частина команди, 12 людей, працює в Києві. Київська команда займається розробкою, hardware-частиною та усім, що стосується виробництва та складання протезів для тестування.
Щомісяця ми розширюємо команду. За останні три місяці в компанії з’явилося вісім нових спеціалістів, більшість із них — в Україні. Тепер шукаємо фахівців
Газда: В Україні ми розширюємо не тільки команду розробників, інженерів, а й бізнес-спеціалістів. Оскільки у нас зростатиме кількість українських користувачів продукту, треба розбудувати повноцінний сервіс для підтримки клієнтів. Важливо, щоб люди могли швидко отримувати відповіді на свої запитання, розв’язувати проблеми.
Белєванцева: В Україні ми також шукаємо координаторів і проджект-менеджерів. Людей, які могли б взяти на себе комунікацію з українськими протезними клініками, державними органами, органами соціального забезпечення і повністю б менеджерили допомогу українцям, що постраждали через війну.
Також ми нарощуватимемо бізнес-команду в США. Після виходу на ринок і початку активних продажів нам потрібна буде sales-команда, команда маркетингу тощо.
— Як побудована робота технічних спеціалістів в компанії? Чи є окремі відділи, команди?
Газда: Ми все ще маленька компанія, у нас лише 18 інженерів. Тож поки що працюємо як одна команда, часто перетинаємось, не маємо зовсім відокремлених відділів. Загалом роботою технічних спеціалістів керує Ігор Ільченко, VP of Engineering та співзасновник компанії.
Наш продукт комплексний, складний. Тому є люди, які взяли на себе конструкторську роботу. Вони розробляють рухомі механізми: роблять прототипи, тестують їх, вдосконалюють. Здебільшого цим займаються четверо фахівців.
Ще четверо спеціалістів працюють з електронікою та firmware (вбудованими програмами). Стільки ж людей дбають про програмне забезпечення. Також є інженери, які опікуються виробництвом і складанням протезів.
— Які ще продукти плануєте розробляти найближчим часом?
Газда: Окрім роборуки, ми розробили контролер, систему управління для багатьох видів протезів (це та сама технологія управління, про яку ми вище розповіли. Вона є частиною куксоприймача) Контролер має вийти на ринок як окремий продукт. Закінчуємо роботу над ним, готуємо до сертифікації. Процес сертифікації контролера складніший, ніж роборуки.
Далі нас чекає робота над іншими частинами руки, адже поки що готова лише кисть. І зважуємо розробку інших термінальних девайсів, таких, як протез ноги. Наша система побудована для багатьох видів носимих рухомих девайсів, і через багато запитів від українців можливо доповнимо план розробок. Поки що тут ми на етапі дослідження.
