英汉思：精耕轻型康复机器人市场，自主研发核心零部件

2018年4月,上海一家三甲医院的康复科室内,一位脑卒中病人正在试用英汉思的助力型动力外骨骼。对于这次产品的试用,英汉思的CEO兼创始人朱瀚琦既期待又有些担忧。“尽管之前的人体试验很成功,但听到一位病人告诉我,试用我们的仪器后,行走明显感觉更加省力,行走时长也增加了不少的时候,我才觉得这些年的努力终有所获。” 朱瀚琦告诉动脉网记者。

英汉思(Enhanced Robotics)成立于2017年12月,总部位于美国达拉斯,专注于轻型康复机器人研发。2018年9月,公司完成第一代Demo样机开发,并在2019年初向FDA、CE提交了临床资质认证,获得多家医院试用,采购意向。从公司成立到产品进入审批,看似仅仅用了一年的时间,事实上,从2013年开始,团队前身就获得了美国国立研究院(NIH)的数百万美元研究基金,开始了早期的动力外骨骼的研究。

用于家庭康复的轻型康复机器人

“切入康复领域一方面是由于康复机器人是博士期间的课题,另一方面源于一篇对行走障碍人群的调研。”朱瀚琦表示。拿到机械工程与电气工程双硕士学位后,朱瀚琦去往美国德州大学攻读博士学位,博士期间,他看到NIH的一篇中老年人的调研中写道,行走障碍人群中发生抑郁、焦虑、社会隔离的比例高达30.8%,而没有行走障碍的人群,这个比例仅为3.8%。

在中国,随着人群老龄化速度加快,中老年人数量快速增长,脑卒中、肌无力、关节炎等患有中老年常见疾病的人数也逐年增加。

据统计,截止到2018年,全国有超过1.5亿人需要接受康复治疗或者长期伴随行走障碍问题。目前行走障碍康复主要依靠康复师的运动物理治疗,效率低下。

另一方面,中国康复师资源缺口超30万,康复资源供应不足,高性能的康复器具被外企垄断,且由于其多为大型器械,价格高昂,只能在医院内使用,患者不能自行使用。

“我们希望将专业的康复器械变成一种消费型的电子医疗器械,从而帮助行走障碍人群提高生活质量,这也是公司创立的初衷。” 朱瀚琦说道。这篇调研也决定了英汉思团队的技术导向并不以大型康复器械为主,而是以高性能的轻量化的康复动力外骨骼为主。

2017年初,朱瀚琦及其团队研发的轻型动力外骨骼样机已经过三次迭代,可以实现助力行走的功能。2018年11月,经过详细的市场调研,英汉思最终将产品使用场景定义为家庭康复以及院内外骨骼康复,分别推出了智能膝关节康复机器人和助力型动力外骨骼两款轻型康复机器人产品。

突破壁垒,自主研发生产核心零部件

“轻型康复机器人的核心在于动力驱动,我们产品整个动力驱动的零部件,包括电机、传动、电驱等,都是自主研发,并在国内生产的。”朱瀚琦解释道。与院内大型康复器械不同,由于轻型康复器械体积小,重量轻,对成本的要求更高。以膝关节康复器械为例,如果直接进口外企的核心零部件,单单动力驱动的成本就高达1万元及其以上,总物料成本将达到3-5万,高额的售价使其难以作为家庭康复器械使用。英汉思的两款产品在硬件上都是自产自研,因此成本更低。此外,传统的液压驱动的动力外骨骼机器人整体重量达到十五六公斤,而英汉思自研的产品重量仅为两公斤左右,患者佩带也更加轻便。

英汉思的核心产品助力型动力外骨骼主要针对脑卒中病人的康复阶段,传统的动力外骨骼使用范围有限,通常在院内使用,通过轨迹控制算法带动病人在院内行走。“但对中风康复期病人而言,他们往往可以缓慢行走,只是步态不标准。在这种情况下,轨迹控制型的轻型康复机器人使用场景有限,不能适应院外不同的复杂行走环境。”

英汉思的助力型动力外骨骼通过结合AI、扭矩控制等技术,实现在不同的环境中的智能辅助行走,从而大大拓展了动力外骨骼的使用潜力。该产品根据患者的使用习惯分为单膝和单髋两个不同的版本,重量不超过3.5公斤。据朱瀚琦透露,英汉思的助力型动力外骨骼设计的核心算法曾被选为知名期刊《IEEE Control System》的封面。

助力型动力外骨骼

公司的另一款核心产品是针对关节置换、十字韧带修复、半月板修复等膝关节手术后3-6个月的膝关节动力外骨骼机器人。该产品是一款可穿戴型自动化康复设备,重量仅为2.7公斤,集智能关节活动度训练、等张肌力训练、重力模拟训练、等速肌力评测等功能为一体,用于协助康复师帮助患者完成多功能的训练,提升康复效率。同时,该设备可以记录追踪康复过程中的人体数据并进行分析,从而优化康复训练。而与这款轻型膝关节拥有同等功能的一款大型进口医疗康复器械重量超过500公斤,售价近百万。

膝关节动力外骨骼机器人

对于产品的推进,朱瀚琦透露,公司的两款产品已在上海、西安的几家三甲医院进行试用,同时两款产品均提交了二类医疗器械的注册申请。产品上市将从二级专科康复医院、康养结合的养老机构、院外运营的康复中心、社康中心等北上广深的高端康复市场切入,通过医疗器械代理销售或向医院直销的方式,在医生的推荐下提供给患者。

“虽然目前康复医疗器械并不能脱离医疗机构直接面向患者,但我们最终的目标是希望患者能将我们的产品作为日常康复器械使用。” 朱瀚琦表示。

推进产品的同时,英汉思也在寻求医疗器械厂商的合作,共同制定康复综合性解决方案提供给医院。朱瀚琦表示,虽然动力外骨骼可以作为单一的医疗器械独立使用,但也可以与其他康复医疗器械配套使用。

例如,助力型动力外骨骼可以与智能天轨系统搭配使用,帮助脑卒中病人尽快康复。膝关节动力外骨骼也可以与神经肌肉电刺激疗法配套使用,让患者的康复过程更加安全、高效、舒适、便捷。

目前,英汉思正在进行Pre-A轮融资,资金将用于产品临床资质认证,产品中试等。