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希润医疗:全栈自研软体康复机器人为手功能障碍患者打造全周期全场景康复方案

时间: 2024-11-18 19:49:34 |   作者: 实力展示

  软体机器人是一种新型柔性机器人,作为机器人技术的新兴分支,其能适应各种非结构化环境,与人类的交互也更安全。

  软体机器人的独特之处,在于采用创新驱动方式取代了依赖复杂电机、编码器和传感器构建的驱动关节或装置。凭借完全柔性的材料、精妙的设计及结构,软体机器人实现了传统机器人需大量零部件和元器件集成才能完成的功能。这种软体的特性不仅赋予了它们卓越的适应性,还极大地提升了人机结合的舒适度与安全性,同时降低了制造成本,可低至传统外骨骼康复机器人的十分之一乃至百分之一。

  在日常生活中,人的上肢承担着比下肢更复杂多样的运动任务,比如抓握、捏取、旋转等,不能离开双手的灵活性和手指的精细操控。相比之下,下肢的功能较为单一,大多数都用在站立、行走和奔跑,但在运动精细度和复杂度上远不及上肢。

  上肢功能在大脑皮层运动功能区里占的区域很大,上肢、手的运动皮层的区域都远大于下肢。上肢为精细运动,相对运动皮层的区域比较大;下肢为粗大运动,运动皮层的区域小一些。所以,脑卒中病人中,上肢功能障碍患者所占比例高于下肢运动功能障碍患者,且上肢的康复治疗更复杂精细,恢复过程也更加缓慢艰难。因此,上肢功能康复一直是脑卒中康复的难点和重点。

  “手部关节多、神经复杂、结构精细,传统刚性外骨骼机械结构在康复应用中效果有限,因而我们研发了更具高适应性和柔顺性、更贴合更安全的软体康复机器人。”宁波希润医疗科技有限公司(以下简称“希润医疗”)创始人孟铭强告诉动脉网。

  希润医疗成立于2019年1月,自成立以来始终深耕康复科技领域,依托上海交通大学康复机器人转化平台,致力于康复机器人技术的研发,打造软体康复机器人系列新产品,立志成为国内产品线最全、功效最好的康复手功能机器人企业。公司产品拥有四十多项专利,并取得国内NMPA、欧盟CE、美国FDA医疗器械注册证。

  就在今年,希润医疗完成了由宁波复创创业互助基金和宁波天使基金联合投资的数千万元Pre-A轮融资。紧接着,在9月,公司又获得了由上海市药品监督管理局颁发的手功能康复训练设备二类医疗器械注册证(沪械注准)。

  而在今年年初的第十二届中国创新创业大赛AIGC医疗健康专业赛中,希润医疗凭借“手功能软体康复机器人项目”荣获优秀企业奖。

  软体机器人的驱动方式颇多,包括气动、液压弹性驱动、形状记忆合金驱动、牵引线驱动、气电联合等。在多次尝试后,希润医疗最终选择了气体驱动(气动)作为核心驱动方式。

  创始人孟铭强告诉动脉网,希润医疗最初也尝试过牵引线驱动等驱动方案,但存在绳索易松弛、维护成本高等问题。相比之下,气动不仅技术成熟可靠,而且是真正的完成了完全柔性。并且气动易于模块化,可任意组合,例如一个驱动器可以同时驱动多个关节,大幅度的提升了系统的灵活性和效率。此外,气动使用压缩空气作为动力源,不产生污染,相较于液压等驱动方式更为干净清洁。

  软体机器人核心技术可大致分为结构设计、加工工艺、软件算法三部分。在立项初期,希润医疗就与高校和临床机构紧密合作,深入挖掘临床实际的需求,采用创新的结构设计,使得手指贴合度更高,能够精确控制手指完成期望动作。该设计实现了弯曲角度和弯曲力度的平衡,指尖弯曲力可达7-8N以上,手指弯曲范围覆盖0到270度,较好地满足了手功能康复的需求。

  此外,希润医疗还采用了模块化设计。这种设计不仅便于后续拓展至全身康复产品线,实现脚踝、手腕等部位的联动康复,而且易于拆卸组装。其采用的快插接口设计,也让使用更为简便。

  由于软体机器人在国内发展时间不长,整体技术仍处于新兴阶段,因此在材料和加工工艺方面存在诸多挑战。希润医疗凭借全流程自主制造的能力,成功克服了这些难题。

  在软件方面,希润医疗基于解剖学的手部骨骼自研反馈控制算法,采用动作捕捉技术,可获取指套的精确运动控制和精细动作运动,实现AI康复评估、CPM被动康复、ART阻抗康复、MT主从(镜像)康复、BFT生物反馈康复,以此来实现了患者手指精细运动的多模式康复训练。

  以镜像康复模式为例,希润医疗采用了高精度陀螺仪来精准识别患侧手势。每根手指都配备了高精度九轴陀螺仪采集手指的动作姿态和角度,以帮助患肢进行精准的镜像康复训练,实现更好的康复效果。

  鉴于每位患者手指的长度粗细以及功能障碍程度各异,希润医疗依托软体机器人的柔软特性和全栈自研能力,在临床应用反馈的基础上不断迭代手套的尺寸与细节设计。公司现已推出5款尺寸各异的手套,旨在适配不同患者需求,从而辅助患者达到更佳的康复效果。

  希润医疗凭借其从结构设计、生产的基本工艺到软件控制的全链自主可控能力,在国内软体康复机器人领域独树一帜。

  “黄金康复期往往持续半年到一年,仅仅医院内一两个星期的治疗是不够的。要想达到更好的康复效果,患者出院后仍需保持规律的康复训练。”孟铭强补充道,脑卒中病人在急性发作期,即发病后的1-2周内,通常在医院接受康复治疗。当患者步入恢复中后期乃至后遗症期,康复治疗则更多在社区或家庭环境中进行。

  针对不同康复周期及不同场景需求,希润医疗推出了旗舰医疗版、专业康复版及便携康复版三大系列,涵盖十余款型号,价格的范围从几千到几十万均有覆盖,可满足从医院、社区、家庭的全场景康复需求,助力患者把握康复“黄金期”。

  那么,针对医院、社区、家庭这三种不同场景的手功能软体康复机器人,究竟有何差异呢?

  孟铭强告诉动脉网,三款产品均融合了当前最新的康复理论、康复概念、康复功能,但各有侧重。医院版强调功能的全面性和性能的卓越性,集成了EMG、电刺激、脑机接口等专业功能;社区版则更看重功能性与易用性的平衡;而家庭版则着重于便携性、易用性和高性价比。

  目前,希润医疗的产品已取得国内NMPA、欧盟CE、美国FDA医疗器械注册证。相关这类的产品也已经在上海超20家医院做临床使用,并且得到了医生和患者的一致好评。根据此前披露,希润医疗在医院开展了临床试验,患者在五个星期手功能评分平均提高了30%。

  商业化方面,希润医疗已与国药集团等国内有名的公司达成合作,其产品远销泰国、新加坡、韩国以及中东、欧洲等多个地区。

  接下来,公司将持续在软体机器人纵深推进,从结构、工艺、材料等方面做出更多的探索、优化、提升。随着明年有关产品陆续获批,希润医疗有望成为国内手功能软体康复机器人的领军品牌。

  展望未来,手功能软体康复机器人只是希润医疗万里征途的第一步。希润医疗将持续深化产品布局,致力于将软体康复机器人技术拓展至手腕、脚踝、膝关节、肘关节乃至全身多个关节的康复领域,以更全面的产品线满足患者的多样化需求。

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