隨著國(guó)家一系列人口政策出臺(tái)和落地窖认,大眾對(duì)老齡化進(jìn)程有了越來(lái)越具體的感知。伴隨著人口結(jié)構(gòu)帶來(lái)的緊迫感,應(yīng)對(duì)老齡化的銀發(fā)經(jīng)濟(jì)夹供、老年健康產(chǎn)業(yè)迎來(lái)市場(chǎng)機(jī)遇制棉。
智能技術(shù)作為高效保障老年人健康的方式之一呕诉,已成為大勢(shì)所趨猖毫。《“十四五”國(guó)家老齡事業(yè)發(fā)展和養(yǎng)老服務(wù)體系規(guī)劃》提出镐依,要促進(jìn)老年用品科技化匹涮、智能化升級(jí);具體到產(chǎn)品上槐壳,要發(fā)展外骨骼康復(fù)訓(xùn)練然低、認(rèn)知障礙評(píng)估和訓(xùn)練、溝通訓(xùn)練课妙、失禁康復(fù)訓(xùn)練等拘挖。
其中,運(yùn)動(dòng)能力對(duì)老年人身心健康秋孕、社會(huì)生活參與度乃至整體生活質(zhì)量都有著直接影響卤酬,而外骨骼機(jī)器人作為熱門的智能化產(chǎn)品膛躁,可幫助患病老年人恢復(fù)行走功能或增強(qiáng)助力绞胡,將在老年人的康復(fù)治療、健康維護(hù)赢虚、日常生活等多個(gè)層面發(fā)揮價(jià)值覆逊,堪稱“行走的神器”。
驅(qū)動(dòng)技術(shù)迭代舰秀,外骨骼機(jī)器人發(fā)展迅速
20世紀(jì)60年代波媒,下肢外骨骼技術(shù)開(kāi)始發(fā)展起來(lái)屹请,最初用于軍事,而后被逐步用于康復(fù)治療領(lǐng)域腮鹦,國(guó)外研究早于國(guó)內(nèi)癣臭。20世紀(jì)80年代開(kāi)始,外骨骼機(jī)器人的研制與應(yīng)用在全球范圍內(nèi)獲得普遍的高度重視拍嵌,并且在醫(yī)療遭赂、工業(yè)與軍事領(lǐng)域全面發(fā)展。
外骨骼機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)技術(shù)直接影響產(chǎn)品性能和穿戴性横辆,也是影響其未來(lái)發(fā)展的重要因素撇他。
近年來(lái),驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的迭代推動(dòng)了外骨骼機(jī)器人發(fā)展:在傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的基礎(chǔ)上衍生出使用氣動(dòng)肌肉狈蚤、電活性聚合物困肩、磁流變液等新型致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)技術(shù),在傳統(tǒng)致動(dòng)器的基礎(chǔ)上發(fā)展出柔性/可變剛度致動(dòng)器脆侮,創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)技術(shù)的同時(shí)也為國(guó)內(nèi)外科研人員提供了新的研究方向锌畸。
外骨骼機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)技術(shù)、致動(dòng)器以及優(yōu)劣勢(shì)匯總靖避,資料來(lái)源:《醫(yī)療衛(wèi)生裝備》
國(guó)外已有多款代表性的外骨骼機(jī)器人應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域蹋绽,尤其是用于康復(fù)訓(xùn)練。
以色列公司Lifeward(原ReWalk Robotics筋蓖,2024年9月宣布更名Lifeward)研發(fā)的下肢外骨骼機(jī)器人ReWalk卸耘,適用于脊髓損傷、不完全截癱孟若、中風(fēng)等患者笙铸,幫助患者恢復(fù)行走能力,是全球首款獲得FDA的外骨骼機(jī)器人炮方。ReWalk主要由連接兩側(cè)髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)的機(jī)器人步態(tài)裝置奖踏、外部電池組、無(wú)線模式選擇器和傳感器組成誊批。
EksoNR是美國(guó)Ekso Bionics開(kāi)發(fā)的一款外骨骼機(jī)器人橱泻,用于卒中和脊髓損傷、獲得性腦損傷患者的康復(fù)卦唇,包括創(chuàng)傷或動(dòng)脈瘤抢坯、腦腫瘤、氧氣損失或其他疾病導(dǎo)致的損傷欢公;EksoNR的適應(yīng)癥還擴(kuò)大到多發(fā)性硬化癥豫鲁。
此外,日本Cyberdyne、瑞士Hocoma凛未、美國(guó)Parker Hannifin捅位、新西蘭Rex Bionics、韓國(guó)三星等公司也推出了多款外骨骼機(jī)器人搂抒。
不同動(dòng)力關(guān)節(jié)的下肢外骨骼機(jī)器人艇搀,圖片來(lái)源:《生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)》
在全球范圍內(nèi),外骨骼機(jī)器人在幫助肌能衰退的老年人進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練求晶、提高老年人行走能力和生活質(zhì)量方面都發(fā)揮了舉足輕重的作用中符;同時(shí),技術(shù)快速迭代誉帅,產(chǎn)品逐步走向機(jī)械化和智能化淀散。
探索技術(shù)融合,康復(fù)應(yīng)用趨于多樣化
盡管國(guó)內(nèi)的外骨骼機(jī)器人研發(fā)應(yīng)用起步相對(duì)較晚蚜锨,但隨著科技研發(fā)投入加大档插、機(jī)器人研制技術(shù)演進(jìn)以及跨國(guó)企業(yè)在國(guó)內(nèi)布局,國(guó)內(nèi)已涌現(xiàn)出一批外骨骼機(jī)器人創(chuàng)新研發(fā)公司亚再,其產(chǎn)品應(yīng)用于不同的康復(fù)訓(xùn)練郭膛。
國(guó)內(nèi)已獲二類醫(yī)療器械審批的部分康復(fù)外骨骼產(chǎn)品,資料來(lái)源:國(guó)家藥監(jiān)局氛悬、各公司官網(wǎng)
造成運(yùn)動(dòng)功能障礙的原因眾多盏酵,患者所需的治療方式不一。以下肢外骨骼機(jī)器人為例勃撼,產(chǎn)品主要是輔助患者進(jìn)行站立及行走蚊霞,動(dòng)力關(guān)節(jié)主要是髖、膝和踝鳞集,讓髖關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)屈曲伸展姆盲,膝關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)屈曲伸展,踝關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)背屈和跖屈祷濒。整體來(lái)看盒咪,下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人主要起到了步態(tài)矯正、增強(qiáng)助力勘春、運(yùn)動(dòng)代償?shù)茸饔谩?/p>
步態(tài)矯正方面瘟麻,下肢外骨骼機(jī)器人在康復(fù)醫(yī)療機(jī)構(gòu)已有大量應(yīng)用,其主要特點(diǎn)在于擁有多個(gè)主動(dòng)關(guān)節(jié)刹埋,以及先進(jìn)的傳感和意圖識(shí)別技術(shù)钮咱。這類設(shè)備專注于步態(tài)的矯正,同時(shí)避免二次傷害和機(jī)器剛性摩擦跳昼,其設(shè)計(jì)核心在于準(zhǔn)確識(shí)別患者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)般甲,并提供安全的矯正力。
這些產(chǎn)品中鹅颊,程天科技推出的悠行UGO康復(fù)外骨骼適用于脊髓損傷敷存、腦卒中、下肢肌無(wú)力或其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病導(dǎo)致下肢運(yùn)動(dòng)功能障礙患者堪伍;產(chǎn)品基于“神經(jīng)可塑性”原理,多傳感器融合、感知運(yùn)動(dòng)意圖袜漩,糾正異常步態(tài)夫偶、建立正常步態(tài)。
安杰萊的LiteStepper單下肢外骨骼康復(fù)訓(xùn)練器則專為偏癱患者設(shè)計(jì)尸闸,輔助偏癱患者針對(duì)患側(cè)下肢進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練彻亲。產(chǎn)品采集患者健側(cè)主動(dòng)運(yùn)動(dòng)的步態(tài)信息、研判運(yùn)動(dòng)意圖吮廉、分析并學(xué)習(xí)其步態(tài)特征苞尝,帶動(dòng)患側(cè)進(jìn)行與健側(cè)相適應(yīng)的運(yùn)動(dòng)再學(xué)習(xí)康復(fù)訓(xùn)練。
邁步機(jī)器人的H系列下肢外骨骼康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人以專利技術(shù)柔性驅(qū)動(dòng)器作為動(dòng)力輸出宦芦,并通過(guò)特有專利技術(shù)動(dòng)力踝關(guān)節(jié)提供背屈助力佛雀,在助力下重復(fù)練習(xí)屈、伸動(dòng)作哟口,糾正足下垂和足內(nèi)翻的問(wèn)題逃净,提升平衡能力,糾正異常步態(tài)棠雌。
增強(qiáng)助力方面萨羽,產(chǎn)品主要在于幫助那些由于肌力不足而行動(dòng)不便的老年人,特別是能夠獨(dú)立行走而無(wú)需外部支撐的患者旬城;針對(duì)肌力退化的老年人或骨折后康復(fù)患者随港,其設(shè)計(jì)則需注重提供額外的力量支持。
例如确缩,傅利葉的ExoMotus M4可幫助各類型下肢運(yùn)動(dòng)障礙的患者在早期實(shí)現(xiàn)站立及步行功能訓(xùn)練溃登,在康復(fù)早期給用戶提供正確的感覺(jué)輸入,抑制異常步態(tài)形成缎苞。
增強(qiáng)助力型產(chǎn)品的核心特性包括輕便性犬捧、長(zhǎng)續(xù)航力和精準(zhǔn)的步態(tài)識(shí)別能力,可采用輕型柔性外骨骼設(shè)計(jì)售碳。
如司羿智能的EasyWalk下肢軟體外骨骼幫助解決卒中患者强重、腦外傷等的行走障礙問(wèn)題,產(chǎn)品采用了軟體結(jié)構(gòu)贸人,僅重3kg间景,集中在腰部佃声、易于穿戴,可避免傳統(tǒng)剛性外骨骼強(qiáng)制用戶行走的機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式倘要。
運(yùn)動(dòng)代償方面圾亏,產(chǎn)品主要為完全或部分喪失運(yùn)動(dòng)能力的截癱患者設(shè)計(jì),通過(guò)設(shè)備的運(yùn)動(dòng)功能來(lái)代償患者失去的行動(dòng)能力封拧。這類設(shè)備將安全性和穩(wěn)定性作為設(shè)計(jì)首要志鹃,兼顧患者日常生活的運(yùn)動(dòng)需求,并力求模擬自然步態(tài)泽西。
以布法羅機(jī)器人推出的Aider為例曹铃,產(chǎn)品能實(shí)現(xiàn)獨(dú)立站立行走,可用于步態(tài)訓(xùn)練捧杉、下肢肢體運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練陕见、肢體協(xié)調(diào)性訓(xùn)練、力量訓(xùn)練募型、認(rèn)知訓(xùn)練和姿態(tài)控制訓(xùn)練等尸校,進(jìn)行全身系統(tǒng)性協(xié)調(diào)訓(xùn)練,可針對(duì)脊髓空洞癥债鼎、脊髓炎替程、脊髓損傷等導(dǎo)致的截癱或四肢癱的患者進(jìn)行。
近年來(lái)蚂旁,康復(fù)外骨骼機(jī)器人積極探索技術(shù)融合撕陈,促進(jìn)產(chǎn)品升級(jí)迭代,并進(jìn)一步提升產(chǎn)品的安全性粤搂、有效性和智能化生凯。
基于腦機(jī)接口的外骨骼系統(tǒng)將運(yùn)動(dòng)意圖轉(zhuǎn)換為外骨骼的控制信號(hào),使患者可以在外骨骼的驅(qū)動(dòng)下執(zhí)行運(yùn)動(dòng)辜色,提供了更為豐富的感覺(jué)運(yùn)動(dòng)反饋啥葡,在結(jié)構(gòu)和功能方面提高神經(jīng)系統(tǒng)可塑性,實(shí)現(xiàn)意圖-驅(qū)動(dòng)閉環(huán)反饋潜呻,為下肢運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)提供新的治療策略政模。
虛擬現(xiàn)實(shí)及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)或可創(chuàng)造沉浸式虛擬環(huán)境,或可將虛擬世界與現(xiàn)實(shí)環(huán)境疊加蚂会,二者由此成為數(shù)字世界與真實(shí)場(chǎng)景的連接紐帶淋样;運(yùn)用到外骨骼康復(fù)中,則可將康復(fù)訓(xùn)練系統(tǒng)融入真實(shí)環(huán)境胁住,為用戶帶來(lái)真實(shí)趁猴、多樣化的交互體驗(yàn),尤其適合在家庭康復(fù)場(chǎng)景彪见、沒(méi)有康復(fù)治療師干預(yù)的情況下使用儡司。
此外娱挨,隨著近年來(lái)人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步,人工智能也已應(yīng)用于外骨骼機(jī)器人捕犬,幫助患者進(jìn)行功能性行走和步態(tài)訓(xùn)練跷坝、進(jìn)行外骨骼的安全性、耐受性和行走功能功效評(píng)估或听,可進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的智能機(jī)器人研發(fā)已成為必然趨勢(shì)探孝。如愛(ài)布機(jī)器人研發(fā)了基于人工智能算法的智能外骨骼機(jī)器人笋婿,專業(yè)化訓(xùn)練模式誉裆,幫助患者實(shí)現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)整體康復(fù)。
因此列啃,腦機(jī)接口捶卧、人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等前沿技術(shù)逐步融入外骨骼機(jī)器人研發(fā)制造屉馋,使得外骨骼機(jī)器人更能從真正意義上成為一套穿戴在身體外部疲飘,能夠與使用者協(xié)調(diào)或平行工作,以增強(qiáng)身體素質(zhì)和完成既定動(dòng)作為目的的智能設(shè)備伶段。
應(yīng)用空間開(kāi)拓婴悠,產(chǎn)品能否普及到“人均”一套?
總的來(lái)說(shuō)汞坚,隨著我國(guó)人口老齡化進(jìn)程加深罐闰,在康復(fù)護(hù)理資源整體不足的背景下,外骨骼康復(fù)機(jī)器人可在醫(yī)療機(jī)構(gòu)內(nèi)助力老年人康復(fù)效率和質(zhì)量的提升梦立。隨著延遲退休等一系列與老齡化相關(guān)的政策落地噪芭,老年人對(duì)來(lái)自行動(dòng)能力的功能康復(fù)更加重視,行業(yè)機(jī)遇進(jìn)一步擴(kuò)大港遇。
在這一趨勢(shì)下楞艾,外骨骼機(jī)器人的應(yīng)用場(chǎng)景正加快從醫(yī)療機(jī)構(gòu)延伸至家庭,在康復(fù)中后期使用龄广,或作為日常助行工具使用硫眯,以幫助患者更好地恢復(fù)功能、回歸社會(huì)择同、預(yù)防復(fù)發(fā)舟铜。目前,多家企業(yè)已布局居家康復(fù)型的外骨骼機(jī)器人奠衔、消費(fèi)級(jí)助行設(shè)備谆刨,解決個(gè)人康復(fù)訓(xùn)練、日常行走等問(wèn)題归斤。
其中痊夭,程天科技推出了悠行UGO康復(fù)外骨骼個(gè)人版刁岸,適用于社區(qū)和家居場(chǎng)景的個(gè)人康復(fù)使用,設(shè)備采用機(jī)械固定和綁帶保護(hù)設(shè)計(jì)她我,可根據(jù)使用者的身體參數(shù)進(jìn)行手動(dòng)刻度調(diào)節(jié)虹曙,操作簡(jiǎn)單,非專業(yè)人員在學(xué)習(xí)后即可協(xié)助穿戴者使用番舆。
新松機(jī)器人的下肢外骨骼訓(xùn)練器在用戶與專業(yè)醫(yī)生或治療師定期溝通下露您,也可用于居家場(chǎng)景,幫助偏癱患者激發(fā)患側(cè)肢體主動(dòng)參與能力吗修,提高日常生活水平烙欧;并幫助患者糾正異常步態(tài)和足內(nèi)外翻、足下垂問(wèn)題鼠泊,改善雙腿重心分布耙侵,增加患側(cè)著地時(shí)間,提高步行速度耽坤。
很顯然宝庵,外骨骼康復(fù)機(jī)器人在老年人由疾病康復(fù)轉(zhuǎn)變至健康狀態(tài)輔助方面應(yīng)用價(jià)值巨大。同時(shí)瘸酒,外骨骼技術(shù)已在工業(yè)植碳、物流等重體力勞動(dòng)領(lǐng)域有諸多應(yīng)用,減輕勞動(dòng)者長(zhǎng)期工作時(shí)的負(fù)擔(dān)钙幼,并減少腰肌勞損等問(wèn)題雳唧。例如,太希智能的有源腰手外骨骼機(jī)器人可為用戶的大腿捂齐、腰部蛮放、手部進(jìn)行智能助力;傲鯊智能的外骨骼機(jī)器人覆蓋上肢奠宜、腰部包颁、下肢、全身等压真,還推出“千元級(jí)外骨骼”產(chǎn)品娩嚼;邁寶智能的產(chǎn)品已經(jīng)切入到工業(yè)物流、汽車裝配滴肿、家政服務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域岳悟。
因此,對(duì)于仍參與體力勞動(dòng)的老年人來(lái)說(shuō)泼差,工業(yè)型外骨骼機(jī)器人也能起到健康維護(hù)的作用贵少。據(jù)了解,作為全球老齡化水平最高的國(guó)家之一堆缘,日本的外骨骼機(jī)器人發(fā)展主要源于老齡化帶來(lái)的社會(huì)需求滔灶。在日本普碎,產(chǎn)業(yè)巨頭進(jìn)行外骨骼產(chǎn)品研發(fā)時(shí),醫(yī)療與工業(yè)并重拿翠,除了助老助殘的醫(yī)療應(yīng)用之外陡顶,許多公司在申請(qǐng)專利的同時(shí)還把目光投向了工業(yè)應(yīng)用,即通過(guò)外骨骼技術(shù)減輕工人作業(yè)負(fù)重允合。
外骨骼機(jī)器人面向醫(yī)療和工業(yè)有著技術(shù)上的同一性段鲜,同步發(fā)展策略可提升研發(fā)效率。不過(guò)泌盒,國(guó)內(nèi)企業(yè)在醫(yī)療應(yīng)用和泛工業(yè)應(yīng)用的融合研發(fā)上涉足還不多潦寂,隨著人口老齡化和勞動(dòng)力短缺的問(wèn)題日益突出,既解決老年人的康復(fù)問(wèn)題颤赤,又針對(duì)老年人身體機(jī)能特征勉窟、解決勞動(dòng)場(chǎng)景中的健康維護(hù)問(wèn)題皱埋,有望成為外骨骼機(jī)器人市場(chǎng)進(jìn)一步發(fā)展壯大的路徑之一暑锈。
但要看到,外骨骼機(jī)器人普遍價(jià)格昂貴拧移,在全球市場(chǎng)內(nèi)哀卿,大多在數(shù)萬(wàn)至數(shù)百萬(wàn)之間,核心部件的成本和終端產(chǎn)品價(jià)格成為制約外骨骼機(jī)器人商業(yè)化的一大因素澡绩。此外稽揭,無(wú)論在哪個(gè)場(chǎng)景,多數(shù)老年群體對(duì)外骨骼器械的了解還較少肥卡,也在一定程度上制約了產(chǎn)品的應(yīng)用溪掀。
當(dāng)然,外骨骼機(jī)器人也被應(yīng)用于兒童及其他相應(yīng)疾病的康復(fù)訓(xùn)練步鉴,本文暫不討論揪胃。
對(duì)于老齡化而言,外骨骼機(jī)器人的市場(chǎng)需求已是確定性的存在氛琢。未來(lái)喊递,隨著科技進(jìn)步、大眾消費(fèi)能力與意愿提升阳似,對(duì)罹患疾病導(dǎo)致行動(dòng)不便或運(yùn)動(dòng)能力下降的老年人來(lái)說(shuō)骚勘,是否能實(shí)現(xiàn)“人均”一套外骨骼以獲得更佳的晚年生活質(zhì)量?這還取決于行業(yè)通過(guò)持續(xù)的技術(shù)迭代降低產(chǎn)品成本撮奏,進(jìn)一步驗(yàn)證產(chǎn)品安全性與有效性俏讹,并加深目標(biāo)群體對(duì)外骨骼產(chǎn)品的認(rèn)知。
參考資料:
勞動(dòng)參與與中老年人衛(wèi)生服務(wù)利用的關(guān)聯(lián)分析——以健康水平為中介變量
人口研究:中國(guó)低齡老年人勞動(dòng)參與的現(xiàn)狀珠校、特征及趨勢(shì)
生物醫(yī)學(xué)工程學(xué):下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人的分類及其應(yīng)用現(xiàn)狀
科技工作:下肢外骨骼機(jī)器人研究進(jìn)展及趨勢(shì)
醫(yī)療衛(wèi)生裝備:可穿戴外骨骼機(jī)器人驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究進(jìn)展