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目錄
? 為行走障礙者研發的康復訓練機器人
? 從“I視角”開始的初期研發
? 成為轉折點的運動技能學習理論
? 十年磨一劍 出鞘露鋒芒
? 共甘苦后對豐田的印象有所改善
如果“移動出行”成為了人們挑戰夢想的障礙,那么豐田會以此為己任,全力攻克難關,使“移動出行”助力實現夢想。這正是“讓所有人都享受移動的自由”其本意。
4年前的2017年1月,豐田汽車宣布將全面轉型為移動出行公司,自此這句話便成為豐田迎接新挑戰的風向標,不斷在各種場合被提及。
但其實早在10年前,就已經有人提出了這一概念。本期ToyotaTimes將聚焦提出“移動的自由”這一理念的醫師與工程師們,了解一下他們在為“行走”而付出的努力。
截止至今年8月,豐田研發的康復訓練系列機器人“Welwalk”已累計銷售過百臺
這款機器人旨在輔助因腦中風等原因導致下肢功能障礙的患者練習行走。它能夠輔助雙腿失去行走能力的病人康復訓練,患者正前方的屏幕還可顯示各種矯正數據。
在以往的康復訓練中,理療師會用身體將患者架起來,邊提醒不要摔倒,邊練習行走,在這種狀態下很難從客觀的角度去觀察步行姿態。
但是,使用Welwalk的話,可以將機器人調整到適合患者病情狀態的輔助模式,從康復訓練初期就形成接近康復訓練目標的步行姿態。讓患者通過自己練習走路的實際感覺,自然而然地恢復行走功能。
另外,機器人還會定期采集病人的訓練數據,系統自動根據恢復情況進行調整與保存,而且為配合不同體型制成的可調整穿戴部件,還有刻度標記,因此即便是更換了治療師也能夠無縫連接,繼續原定的康復訓練計劃。
腦中風的危害很大,現在已經與癌癥、心臟病并列成為威脅日本人健康的三大疾病之一。發病患者每年約30萬人,患者總數已達到118萬人。是需要護理的重災區,很多患者在控制病情后都要進行漫長的康復訓練。
面對以為再也不能用自己雙腳走路的絕望病人,豐田為他們帶來了希望——Welwalk。
可以稱為Welwalk之父的新事業企劃部保健事業室鴻巢仁司主管,在采訪中說道:
“其實我們經常被問:‘為什么豐田會想到研發康復器械?’每當這時我就會回答:‘為人類提供走路這種最基本的移動手段,是我們豐田本應為之努力的使命’。大多數人在聽到這一回答后便釋然了。”
新事業企劃部 保健事業室 鴻巢仁司主管
很多人因病或因傷導致無法自由行走,要如何才能讓這些人也享受到“移動的自由”呢?對如今日本社會面臨的少子高齡化現象,豐田又能做出怎樣的貢獻呢?
懷著這樣的想法,豐田在2007年便開始了醫療、看護器械方面的研發工作。
其實,豐田在很早的時期就開始涉足機器人研發領域。從1980年用于制車工廠的工業機器人開始,到2005年日本國際博覽會(愛·地球博)為止,豐田一直致力于研發具有“與人共生”概念的機器人。
豐田研發人員活用積累下來的技術經驗,通過不斷摸索,終于在2007年完成了第一臺試驗機的制造。鴻巢主管與今井田昌幸經理(新事業企劃部保健事業室)等研發人員,拜訪了康復醫學界的權威,才藤榮一教授(現最高顧問),敲響了位于愛知縣豐明市的藤田保健衛生大學(現藤田醫科大學)的大門。
藤田醫科大學醫院(位于愛知縣豐明市)
雖然在拜訪才藤教授前,研發團隊沒有自負地認為技術有多厲害,也清楚研發工作不可能一蹴而就,但當聽到教授的話后,依然還是受到了打擊。教授在看到試驗機時表示:“這東西根本沒用,你們根本不懂康復訓練,也不了解患者的狀態。”
試驗機的外形非常蠢笨,并且在沒有行走障礙的腿上也要穿戴,總重量17kg。在研發時,所有的測試都是由健全的人驗證,這樣的成品在康復訓練專業人士,且自身右腳也有障礙的才藤教授眼里,是毫無意義的。
穿戴式步行輔助機器人(未來的Welwalk)試驗機
鴻巢主管回顧道:“現在回想起來,試驗機完全是賣弄技術,從“I視角”出發制作而成的機器人”。
才藤教授表示:“研發工作絕對不能脫離康復一線,你不了解患者,不懂得殘疾人的需求,就找不對研發方向”。自那時起,便開啟了醫研聯合的研發方式。
研發期間,教授每隔2、3天就會親自穿戴測試機器,汗流浹背地進行實驗測試,獲取數據后對問題進行排查。即便是沒有安排測試的日子,他也會來到醫院,在康復現場傾聽醫生、治療師以及患者們的訴求。
才藤教授與豐田研發團隊一起進行測試(上圖右側)
工程師們摒棄了原來的臆想和妄想,以現地現物為基礎,站在“You視角”開展研發工作。他們每天都會接觸患者,了解臨床所需要的是什么,一線的困難是什么,整理出解決問題的最佳技術。
今井田經理在回憶那段時光時表示:“能夠遇到親密的合作伙伴,真的是非常幸運。”
上圖為與鴻巢主管一起致力于Welwalk研發工作的新事業企劃部保健事業室 今井田經理。
隨著每天在醫院的實證試驗,研發人員逐漸掌握了醫療用語,也對康復訓練有了整體認知。但這時他們卻又遇到了新問題,仿佛總是無法領會醫師們所想要傳達的本意。
譬如,他們在對才藤教授指出的問題進行改善后,就會被說:“我確實是這么說的,但你們的理解與我的意圖不太一樣”,總發生這種理解上的偏差。
在研發團隊萬分苦惱為什么會發生這種事情時,才藤教授給出了答案:“這應該是因為你們不懂運動技能學習理論導致的”。聽到這番話后他們馬上開始了學習。
所謂運動技能學習理論是指,幫助因病失去運動機能的患者再次掌握運動方式的理論。2019年,大高洋平教授接過才藤教授的接力棒,繼續協助研發團隊工作。他說道:
“一般來說,如果是工程學的人制作機器人,腦子里一定是以機器為主。醫療上來講,無論是‘做手術’還是‘開處方藥’,都是以介入治療為主。但是康復訓練卻不同,如果病人本身不能自覺動起來,一切努力都是枉然。康復訓練是幫助有下肢障礙的人,重新學習走路的過程,最重要的是輔助本人自主學習。”
“以前的康復治療手段,普遍是治療師利用各種輔助道具幫助患者訓練。但要如何創造一種適合的、能夠無縫連接的學習環境卻是個難題。這種環境必須要符合不能太過于輔助介入,又不能讓患者覺得練習難度太大的要求。而Welwalk正好符合這些條件,它能夠貼身輔助病人自主訓練,為患者們早日康復做出了貢獻。”
上圖為隸屬藤田醫科大學的大高教授,他從才藤教授手中接過接力棒,繼續為Welwalk研發工作不斷貢獻。
才藤教授曾說過:“走”和“能走”的差別非常大。也許患者能通過機器人輔助變得“能走”,但過于依賴輔助器械,自己就會變得懶惰,從而無法學會自己“走”。
可以理解醫師們想要表達的真實意圖成為了研發轉折點。自此,豐田的研發團隊遵循著醫師顧問的意見,在順利研發的同時,還提出了很多具有創新的提案。
之后被命名為Welwalk的康復器械援助機器人,汲取了各種醫療現場的反饋。2011年開始在醫療現場進行實證試驗,自2014年開始,經歷了日本全國23家醫療機構的臨床驗證。
2016年Welwalk WW-1000正式獲得了醫療器械的批準,次年開始租賃服務。自研發開始,歷經十年,終于取得了成果。在本應松一口氣慶祝一番之時,今井田經理卻說,其實當時的研發團隊心情十分復雜。
“在投放市場使用前,我們已在多家醫院進行了驗證,對器械的輔助作用是有一定信心的。但考慮到今后要面對更多患者,每位患者的走路方式與體態又都不同。康復訓練的方式也要做到能夠因人而異才行。因此,喜悅之余我們又萌生了一絲擔憂。”
然而,事實卻為忐忑不安的研發團隊吃下了一顆定心丸。原計劃進行租賃服務的80臺設備被全部約滿,并且公司已經開始著手生產下一批設備。
2019年,功能與舒適度均得到提升的Welwalk WW-2000問世,并且從租賃形式轉為了銷售。兩種型號的器械合計94臺,遍布日本全國,至今為止使用過這種康復訓練器械的患者已超5000人。
大高教授期待Welwalk能夠給康復治療這一醫學領域帶來革新。
“康復治療所面臨的許多問題都非常復雜。很大程度上要依賴熟練的技術與臨床經驗,因此也更迫切地需要數據化處理。可要如何客觀的、定量的收集數據,建構標準化與構造化卻是個大難題。如,你要治療高血壓,可以有吃多少藥能夠控制血壓到多少的參考,但康復治療方面卻無從考證。”
“但現在使用機器人的話就不一樣了,不但能夠提高治療效果,還能定量監測記錄每次治療結果。這樣一直以來所面臨的無法標準化、結構化的難題,便迎刃而解了。這將成為醫學史上一次偉大的進步。”
以實現“不讓任何人掉隊的社會”為目標的豐田,已開始研發下一個型號的Welwalk。截至今年為止,已經參與豐田研發項目五年之久的大高教授表示,經過這段時間的接觸,他對豐田的印象有所改變。
“意外地發現豐田的人都非常能吃苦。那種不畏失敗,努力奮進的樣子,使我對豐田的印象以及相處方式都發生了改變。從原本的‘知名大企業精英’變成了‘一群汗流浹背的人’。”
藤田醫科大學醫院一直以來所奉行的“重視臨床”,與豐田的“現地現物”理念不謀而合。擁有著共同價值觀的醫院與企業,在時間的磨合下,如今已經貫通融會,成為了不可分割的存在。
不過,挑戰還未結束。當被問到今后還有什么待解決的問題時,鴻巢主管回答道:“為了讓所有人都能夠用得起我們的康復器械,接下來的使命就是突破價格壁壘。”
大高教授也早已制定好了下一個目標,他表示:“一直以來,我們的康復對象都是腦中風癥狀較重的患者,但今后希望能夠將治療輻射到更大的范圍。如持續把控病人出院后的日常康復訓練,或者因其他疾患導致下肢障礙病人的治療。”
在采訪的最后,我們問大高教授,作為醫生您最想實現的夢想是什么?他如此答道。
“如果‘讓所有人都享受移動的自由’是豐田的使命,那么‘讓所有人都享受活動的自由’就是負責康復訓練的我們的使命。其實我們殊途同歸,挑戰的是同一座高山。”
通過“移動”和“活動”的自由,量產幸福。志同道合的醫師與工程師們,還在繼續著他們的攀登。
上圖從左往右分別是大高教授、鴻巢主管、今井田經理(拍攝于藤田醫科大學醫院)