國內(nèi)康復機器人行業(yè)市場空間廣闊,是未來幾年投資大機遇。目前行業(yè)處于導入期,行業(yè)內(nèi)各企業(yè)紛紛跑馬圈地,產(chǎn)業(yè)格局還沒有形成。那些具備技術(shù)和制造先發(fā)優(yōu)勢,同時積極搭建民營銷售渠道,合作模式靈活的公司將率先受益行業(yè)爆發(fā),成為國產(chǎn)化進程中的龍頭標。
康復機器人屬于醫(yī)療機器人領(lǐng)域的分支,產(chǎn)品系列及應(yīng)用領(lǐng)域日益廣闊
康復機器作為機器人技術(shù)與醫(yī)工技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物,目標是實現(xiàn)替代/輔助康復治療師,簡化傳統(tǒng)“一對一”的繁重的治療過程,幫助病患重塑中樞神經(jīng)系統(tǒng)。目前康復機構(gòu)配備主要是功能較多、自動化程度較高的、多自由度的牽引式/懸掛式康復機器人,但近年來在此基礎(chǔ)上技術(shù)升級的穿戴式康復機器人即外骨骼機器人異軍崛起。機器人在康復及療養(yǎng)領(lǐng)域上有著巨大的潛力,這類系統(tǒng)不僅能夠?qū)π袆诱系K進行治療(如由中風、創(chuàng)傷性腦損傷及其它損傷引起的行動障礙),也能夠作為社會與行為障礙的干預與治療工具,包括自閉癥類群、多動癥等,未來還將朝著促進原居安老、推遲老年癡呆癥的發(fā)生,通過陪護緩解老年人孤獨的方向上進一步發(fā)展。
全球康復機器人市場呈高速增長態(tài)勢,四大因素導致國內(nèi)外行業(yè)發(fā)展差距大
2015年全球康復機器人銷售額(行業(yè)規(guī)模)為5.77億美元,保守預計到2020年,市場規(guī)模將達到17.3億美元,復合年均增長率達24.51%。其中北美市場約9.3億美元,發(fā)展中國家約1.5億美元,造成康復機器人市場在發(fā)達國家和發(fā)展中國家的市場規(guī)模及增速不同的主要原因是產(chǎn)品接受度及廠商研發(fā)投入、政府支持力度、醫(yī)療保健支出及飲食種族導致的中風發(fā)病率。
國外康復機器人行業(yè)迎來外骨骼時代,市場爆發(fā)點在于個人用戶
歐美等發(fā)達國家康復機器人產(chǎn)業(yè)起步較早,適合康復機構(gòu)使用的牽引式/懸掛式機器人廠商眾多,經(jīng)過10多年的發(fā)展,競爭格局趨于穩(wěn)定且市場趨于飽和。近年來興起的外骨骼式機器人,基于仿生學和人體工程學設(shè)計,在患者的后期康復和殘疾人輔助方面治療效果和用戶體驗更加卓越。據(jù)測算,美國就有約189億美元的市場空間。外骨骼不僅適合康復中心等機構(gòu)用戶,而且在個人用戶普及方面顯示出巨大潛力:1)Rewalk與EKSO先后通過了FDAforperson的認證;2)機械外骨骼在康復領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)獲得美國軍方的權(quán)威認可,有望納入退伍軍人保險;3)美國首家保險公司公布將外骨骼機械人納入保險范圍,外骨骼有望全面納入醫(yī)療保險。
國內(nèi)康復機器人行業(yè)尚處于幼稚期,百億市場亟待開發(fā)
國內(nèi)尚處于機構(gòu)用戶普及階段,進入到臨床應(yīng)用的只有牽引式/懸掛式康復機器人。保守潛在市場空間約180億,三大因素助力市場增長:1)國民收入的增長和居民醫(yī)療保健意識的提高,而目前我國康復醫(yī)師占比例僅1.7人/10萬人,康復機器人是解決我國康復醫(yī)療行業(yè)現(xiàn)有專業(yè)人才供需矛盾的必然選擇;2)國內(nèi)各知名高研院所及企業(yè)加大研究,康復機器人專利申請數(shù)量呈上升趨勢,陸續(xù)有新產(chǎn)品上市,在中低端市場有一定保有量;3)在醫(yī)保覆蓋范圍及保險比例不斷提高,醫(yī)療器械國產(chǎn)化趨勢,以及國家衛(wèi)生部頒布的標準中明確要求三級康復醫(yī)院配備等利好政策不斷催化。
未來康復機構(gòu)特別是民營性質(zhì)大量興建,為國產(chǎn)化創(chuàng)造巨大的發(fā)展契機
近年來,國家政策對社會資本辦醫(yī)的扶持力度不斷加大,同時康復醫(yī)院以其人才要求低、盈利周期短、易復制擴張的優(yōu)點極易受到社會資本的青睞,截止目前康復醫(yī)院中民營占比已經(jīng)達到58.1%。我們認為,未來民營醫(yī)院將成為采購康復機器人主力,相較于公立醫(yī)療機構(gòu)渠道壁壘高且建設(shè)費用高,更加注重設(shè)備的功能性、可靠性、對價格不敏感的特點,民營醫(yī)療機構(gòu)采購周期短且規(guī)?;?,更看重性價比,國產(chǎn)康復機器人以其高性價且合作方式靈活將率先切入民營康復機構(gòu)市場。
康復機器人行業(yè)近況:品系豐富,應(yīng)用領(lǐng)域日益寬廣
康復機器人屬于醫(yī)療機器人領(lǐng)域的分支,是機器人技術(shù)與醫(yī)工技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有高度的可塑性是近30多年在神經(jīng)康復領(lǐng)域的最主要的成果之一,這也是康復醫(yī)學和機器人技術(shù)結(jié)合的最重要的醫(yī)學依據(jù)。其總的目標是替代/輔助康復治療師,對行動障礙進行治療(如由中風、創(chuàng)傷性腦損傷及其它損傷引起的行動障礙),簡化傳統(tǒng)康復治療“一對一”的繁重的治療過程。
從Handy1開始至今已有近30年的發(fā)展歷史。最早實現(xiàn)商業(yè)化的康復機器人是由英國MikeTopping公司1987年研制的Handy1。早期研發(fā)的康復機器人均以單自由度為主,代表性的產(chǎn)品有美國的NUSTEP康復器、德國的THERA-Vital智能康復訓練器、以色列的APT系列智能康復訓練器、意大利的Fisiotek下肢被動運動訓練器。上述設(shè)備運動模式單一,而價格也便宜,所以被醫(yī)療單位廣泛應(yīng)用。
目前國外的康復機構(gòu)配備的主要是功能更多、自動化程度較高的、多自由度的牽引式/懸掛式康復機器人。牽引式/懸掛式康復機器人的分類尚未有通用的標準。按照針對的肢體部分不同,主要可分為牽引式上肢康復機器人、牽引式下肢康復機器人和懸掛式下肢康復機器人。
牽引式上肢康復機器人系統(tǒng):是一種以普通連桿機構(gòu)或串聯(lián)機器人機構(gòu)為主體機構(gòu),使機器人末端與患者手臂連接,通過機器人運動帶動患者上肢運動來達到康復訓練目的的機械系統(tǒng)。機器人系統(tǒng)與患者相對獨立,僅通過患者手部與機器人末端相連.其結(jié)構(gòu)簡單、易于控制,系統(tǒng)可靠性高,但自由度低導致引入不需要的康復運動,或需要的康復運動無法完全實現(xiàn)。代表性產(chǎn)品有瑞士的Armeo,意大利的TechnoBody。
牽引式下肢康復機器人:牽引式下肢機器人又稱為坐臥式康復機器人,多用于適用于運動功能完全喪失的癱瘓患者和中風患者的康復訓練前期。其優(yōu)勢在于在運動訓練過程中,患者處于坐立、斜躺或平躺的姿態(tài),無需下肢為身體提供支撐。但是對于已經(jīng)能夠部分自主控制下肢肌肉收縮的患者而言,坐臥的身體姿勢不利于患肢步行功能的恢復。
牽引式下肢康復機器人有兩種,一種是末端牽引式康復機器人,屬于下肢康復機器人中的低端設(shè)備:采用一對腳踏板與患者的雙足相接觸,除此之外機構(gòu)和患者之間再無其他的相互作用點。這類機器人成本較低,易于操作使用,但只能實現(xiàn)相對簡單的訓練策略和末端運動軌跡,多用于緩解癱瘓帶來的關(guān)節(jié)僵硬、肌肉萎縮等并發(fā)癥,康復效果非常有限。另一種是多關(guān)節(jié)牽引式下肢康復機器人,屬于下肢康復機器人中的中高端設(shè)備。此類下肢康復機器人既可以方便地實現(xiàn)單關(guān)節(jié)的運動,也能夠完成多關(guān)節(jié)協(xié)調(diào)的訓練,運動軌跡在工作空間內(nèi)自由可編程,并具備多種主被動康復訓練策略。代表性產(chǎn)品有土耳其耶爾德茲技術(shù)大學設(shè)計Physiotherabot,瑞士公司Swortec的MotionMaker。
懸掛式下肢康復機器人:懸掛式下肢機器人又稱為直立式康復機器人,不適用于下肢運動功能完全喪失的病人,多用患者中后期康復?;颊咴谑褂弥绷⑹较轮祻蜋C器人進行康復運動時采用站立的姿態(tài)。作用介質(zhì)主要分為三種,分別是腳踏板、跑步機和地面。但患者軀干被束縛懸掛,舒適性差,對后期康復患者的適應(yīng)性差,且價格昂貴,售價幾百萬元。代表性的產(chǎn)品有瑞士的Lokomat,德國的LokoHelp,美國的Robomedica。
近年來一種可穿戴外骨骼康復機器人異軍崛起。可穿戴外骨骼式康復機器人基于仿生原理進行設(shè)計,結(jié)合人體工程學,能舒適穿戴于患肢.患肢,每個自由度在機器人上都對應(yīng)一個單獨驅(qū)動裝置。因此,可以確保其運動與人體自由度運動同軸.可以實現(xiàn)更自然有效的康復訓練,但目前多用于后期康復訓練和殘疾人輔助。代表性的有以色列公司ReWalkRobotics公司的ReWalk系列,日本Cyberdyne公司的HAL、美國BerkeleyBionics公司的eLEGS、新西蘭RexBionics公司的REX。
康復機器人系統(tǒng)設(shè)計可以劃分為機械本體設(shè)計和運動控制策略兩部分。
機械本體設(shè)計:應(yīng)綜合考慮患者的病情特點、實現(xiàn)功能、訓練模式、安全舒適性等,提高訓練動作的種類,增大動作幅度,積極探索新材料技術(shù)在康復機械中的應(yīng)用,使機械更加簡潔輕巧,穿戴起來更加舒適。
運動控制策略設(shè)計:是目前的一個難點,因為康復機器人是一個具有時變、強耦合和非線性的動力學特征的系統(tǒng),加上患者在過程中因肌張力的變化、肌肉痙攣等造成的環(huán)境不確定性,其控制十分復雜。如果控制系統(tǒng)不穩(wěn)定,會給病患部位造成二次損傷??祻蜋C器人運動控制策略從控制手段主要分為:力控制策略、力場控制策略及生物電信號控制策略。運用力傳感器是直接檢測機器人同病患部位之間的相互作用力并對之進行控制的力控制策略,是機器人輔助康復運動控制中應(yīng)用最廣泛的一種控制策略,力位混合控制和阻抗控制又是其中最為常用的兩種方法。
現(xiàn)在的康復機器人種類已經(jīng)十分豐富,應(yīng)用領(lǐng)域也不再限于康復訓練。如今出現(xiàn)了很多種殘疾人輔助康復機器人,例如智能輪椅、導盲手杖、機器人假肢以及各種外骨骼助力裝置??祻蜋C器人在社會行為障礙的干預與治療方面也顯示出巨大的潛力,包括自閉癥類群、多動癥以及其它目前相當普遍且數(shù)量不斷上升的兒童行為障礙。隨著人口老齡化趨勢越來越明顯,康復機器人技術(shù)還朝著促進原居安老、推遲老年癡呆癥的發(fā)生,通過陪護緩解老年人孤獨的方向上進一步發(fā)展。
全球康復機器人市場高速增長,發(fā)達國家進入外骨骼機器人時代
1.未來五年呈高速增長態(tài)勢,發(fā)達國家與發(fā)展中國家差距明顯
英國市場研究公司Technavio在2016年3月份發(fā)布報告稱2015年全球康復機器人銷售額(行業(yè)規(guī)模)為5.77億美元,預計到2020年,市場規(guī)模將達到17.3億美元,復合年均增長率達24.51%??祻蜋C器人市場在美國歐洲等發(fā)達地區(qū)的市場份額及增速要明顯高于發(fā)展中國家。
2.四大因素致使康復機器人市場全球發(fā)展不均衡
產(chǎn)品知曉度、政府支持力度、醫(yī)療保健支出及中風發(fā)病率等因素是康復機器人市場在發(fā)達國家和發(fā)展中國家的市場規(guī)模及增速不同的主要原因。
中風是一種以腦部缺血及出血性損傷癥狀為主要臨床表現(xiàn)的疾病,又稱腦卒中,具有發(fā)病率高、死亡率高、致殘率高、復發(fā)率高以及并發(fā)癥多的“四高一多”特點。
中風已經(jīng)成為當今世界對人類危害最大的3種疾病之一,并且在發(fā)達國家的發(fā)病率遠高于發(fā)展中國家。世界衛(wèi)生組織發(fā)布的全球疾病負擔報告顯示2013年全球新發(fā)腦卒中人數(shù)達2800萬人,發(fā)展中國家中風發(fā)病率為670人/10萬人,而發(fā)達國家為990人/10萬人。
3.巨額研發(fā)投入是市場增長的重要推動力
在發(fā)達國家,近年來由于診療水平的提高,中風的死亡率有所降低,但致殘率仍居高不下,約80%的存活者尚有不同程度的功能障礙,即中風后遺癥,康復治療需求嚴峻。傳統(tǒng)的康復療法是由康復治療師對患者進行一對一的康復治療,存在效率低下、效果難以控制等問題,并且發(fā)達國家的技術(shù)人才的人力成本很高??祻蜋C器人的出現(xiàn)極大的降低了康復師的工作量,提高了康復師的治療效率,并能促進患者的主動參與、客觀評價康復訓練的強度、時間和效果,使康復治療更加系統(tǒng)化和規(guī)范化。發(fā)達國家的廣闊市場前景催生了眾多康復機器人廠商,它們投入了巨額的研發(fā)及推廣資金,大大提高了康復機器人的技術(shù)體驗和在治療師及民眾間的知曉度,進一步促進了康復機器人的普及。
4.醫(yī)療保健支出與康復機器人市場規(guī)模是線性相關(guān)的
高醫(yī)療保健支出的國家為使用康復機器人之類的先進設(shè)備來縮短康復的時間并且提高效果創(chuàng)造了有利條件。2015年,北美地區(qū)是康復機器人市場最大的貢獻者,約合2.82億美元并且未來五年將保持27%的高復合增長率,該地區(qū)有著世界上最高的醫(yī)療保健支出,二者的相關(guān)系數(shù)高達99%。
5.康復機器人行業(yè)發(fā)展與政府的引導與扶持密不可分
發(fā)達國家在康復機器人領(lǐng)域引領(lǐng)整個產(chǎn)業(yè)的研發(fā)方向,近年來眾多外骨骼機器人廠商涌現(xiàn),這與發(fā)達國家對于該產(chǎn)業(yè)的引導與扶持是密不可分的。以美國與日本為例,美國的外骨骼機器人廠商EKSO從公司創(chuàng)立到產(chǎn)品的研發(fā)推廣都得到了美國軍方與國防部的大力支持,日本方面,外骨骼機器人廠商CYBERDYNE則列為“日本LifeInnovation大國戰(zhàn)略發(fā)展計劃”的重要環(huán)節(jié),所在地區(qū)將被納入筑波國家戰(zhàn)略特區(qū)。
6.國外康復機器人行業(yè)迎來可外骨骼時代,市場爆發(fā)點在于個人用戶
外骨骼機器人以其獨特的優(yōu)勢在殘疾人輔助及后期康復細分替代傳統(tǒng)康復機器人潛力巨大。歐美等發(fā)達國家的康復醫(yī)療行業(yè)較為發(fā)達,康復機器人產(chǎn)業(yè)起步較早,適合康復機構(gòu)使用的牽引式/懸掛式機器人廠商眾多,經(jīng)過10多年的發(fā)展,競爭格局趨于穩(wěn)定且市場趨于飽和。近年來興起的外骨骼式機器人在患者的后期康復和殘疾人輔助方面效果更加卓越,外骨骼機器人基于仿生學和人體工程學的設(shè)計使其擁有末端牽引式康復機器人無法比擬的治療效果與用戶體驗,不僅適合康復中心等機構(gòu)用戶,而且在個人用戶普及方面顯示出巨大潛力。
外骨骼機器人本身的技術(shù)及用戶體驗在不斷升級,各家廠商的研發(fā)費用與銷售推廣費用保持高速增長。外骨骼機器人的更新?lián)Q代十分迅速,電池容量更大,更加輕質(zhì)便攜,步態(tài)控制能力和可定制性也不斷提升。
Rewalk與EKSO先后通過了FDAforperson的認證,該認證敲開了美國潛在個人用戶的大門。廠商的不斷加入能夠逐漸普及大眾的認識以及促使不斷升級技術(shù)體驗,規(guī)?;笸夤趋纼r格降低。
機械外骨骼在康復領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)獲得美國軍方的權(quán)威認可,有望納入退伍軍人保險。2015年12月中旬,美國退伍軍人事務(wù)部宣布,同意為符合條件的癱瘓老兵提供Rewalk外骨骼機器人的評估、訓練和配備。
今年5月份,美國首家保險公司公布將外骨骼機械人納入保險范圍,個人版未來很有可能普遍加入歐美國家的醫(yī)保計劃。因為每年全球由于脊髓損傷后遺癥而再次住院的費用超過100億美元,每年還在迅速增加中。使用外骨骼機器人系統(tǒng)后,將能大大減少再次住院的總體費用,未來可能會獲得保險公司的認同而進入醫(yī)保。