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目录
• 为行走障碍者研发的康复训练机器人
• 从“I视角”开始的初期研发
• 成为转折点的运动技能学习理论
• 十年磨一剑 出鞘露锋芒
• 共甘苦后对丰田的印象有所改善
如果“移动出行”成为了人们挑战梦想的障碍,那么丰田会以此为己任,全力攻克难关,使“移动出行”助力实现梦想。这正是“让所有人都享受移动的自由”其本意。
4年前的2017年1月,丰田汽车宣布将全面转型为移动出行公司,自此这句话便成为丰田迎接新挑战的风向标,不断在各种场合被提及。
但其实早在10年前,就已经有人提出了这一概念。本期ToyotaTimes将聚焦提出“移动的自由”这一理念的医师与工程师们,了解一下他们在为“行走”而付出的努力。
截止至今年8月,丰田研发的康复训练系列机器人“Welwalk”已累计销售过百台
这款机器人旨在辅助因脑中风等原因导致下肢功能障碍的患者练习行走。它能够辅助双腿失去行走能力的病人康复训练,患者正前方的屏幕还可显示各种矫正数据。
在以往的康复训练中,理疗师会用身体将患者架起来,边提醒不要摔倒,边练习行走,在这种状态下很难从客观的角度去观察步行姿态。
但是,使用Welwalk的话,可以将机器人调整到适合患者病情状态的辅助模式,从康复训练初期就形成接近康复训练目标的步行姿态。让患者通过自己练习走路的实际感觉,自然而然地恢复行走功能。
另外,机器人还会定期采集病人的训练数据,系统自动根据恢复情况进行调整与保存,而且为配合不同体型制成的可调整穿戴部件,还有刻度标记,因此即便是更换了治疗师也能够无缝连接,继续原定的康复训练计划。
脑中风的危害很大,现在已经与癌症、心脏病并列成为威胁日本人健康的三大疾病之一。发病患者每年约30万人,患者总数已达到118万人。是需要护理的重灾区,很多患者在控制病情后都要进行漫长的康复训练。
面对以为再也不能用自己双脚走路的绝望病人,丰田为他们带来了希望——Welwalk。
可以称为Welwalk之父的新事业企划部保健事业室鸿巢仁司主管,在采访中说道:
“其实我们经常被问:‘为什么丰田会想到研发康复器械?’每当这时我就会回答:‘为人类提供走路这种最基本的移动手段,是我们丰田本应为之努力的使命’。大多数人在听到这一回答后便释然了。”
新事业企划部 保健事业室 鸿巢仁司主管
很多人因病或因伤导致无法自由行走,要如何才能让这些人也享受到“移动的自由”呢?对如今日本社会面临的少子高龄化现象,丰田又能做出怎样的贡献呢?
怀着这样的想法,丰田在2007年便开始了医疗、看护器械方面的研发工作。
其实,丰田在很早的时期就开始涉足机器人研发领域。从1980年用于制车工厂的工业机器人开始,到2005年日本国际博览会(爱·地球博)为止,丰田一直致力于研发具有“与人共生”概念的机器人。
丰田研发人员活用积累下来的技术经验,通过不断摸索,终于在2007年完成了第一台试验机的制造。鸿巢主管与今井田昌幸经理(新事业企划部保健事业室)等研发人员,拜访了康复医学界的权威,才藤荣一教授(现最高顾问),敲响了位于爱知县丰明市的藤田保健卫生大学(现藤田医科大学)的大门。
藤田医科大学医院(位于爱知县丰明市)
虽然在拜访才藤教授前,研发团队没有自负地认为技术有多厉害,也清楚研发工作不可能一蹴而就,但当听到教授的话后,依然还是受到了打击。教授在看到试验机时表示:“这东西根本没用,你们根本不懂康复训练,也不了解患者的状态。”
试验机的外形非常蠢笨,并且在没有行走障碍的腿上也要穿戴,总重量17kg。在研发时,所有的测试都是由健全的人验证,这样的成品在康复训练专业人士,且自身右脚也有障碍的才藤教授眼里,是毫无意义的。
穿戴式步行辅助机器人(未来的Welwalk)试验机
鸿巢主管回顾道:“现在回想起来,试验机完全是卖弄技术,从“I视角”出发制作而成的机器人”。
才藤教授表示:“研发工作绝对不能脱离康复一线,你不了解患者,不懂得残疾人的需求,就找不对研发方向”。自那时起,便开启了医研联合的研发方式。
研发期间,教授每隔2、3天就会亲自穿戴测试机器,汗流浃背地进行实验测试,获取数据后对问题进行排查。即便是没有安排测试的日子,他也会来到医院,在康复现场倾听医生、治疗师以及患者们的诉求。
才藤教授与丰田研发团队一起进行测试(上图右侧)
工程师们摒弃了原来的臆想和妄想,以现地现物为基础,站在“You视角”开展研发工作。他们每天都会接触患者,了解临床所需要的是什么,一线的困难是什么,整理出解决问题的最佳技术。
今井田经理在回忆那段时光时表示:“能够遇到亲密的合作伙伴,真的是非常幸运。”
上图为与鸿巢主管一起致力于Welwalk研发工作的新事业企划部保健事业室
今井田经理。
随着每天在医院的实证试验,研发人员逐渐掌握了医疗用语,也对康复训练有了整体认知。但这时他们却又遇到了新问题,仿佛总是无法领会医师们所想要传达的本意。
譬如,他们在对才藤教授指出的问题进行改善后,就会被说:“我确实是这么说的,但你们的理解与我的意图不太一样”,总发生这种理解上的偏差。
在研发团队万分苦恼为什么会发生这种事情时,才藤教授给出了答案:“这应该是因为你们不懂运动技能学习理论导致的”。听到这番话后他们马上开始了学习。
所谓运动技能学习理论是指,帮助因病失去运动机能的患者再次掌握运动方式的理论。2019年,大高洋平教授接过才藤教授的接力棒,继续协助研发团队工作。他说道:
“一般来说,如果是工程学的人制作机器人,脑子里一定是以机器为主。医疗上来讲,无论是‘做手术’还是‘开处方药’,都是以介入治疗为主。但是康复训练却不同,如果病人本身不能自觉动起来,一切努力都是枉然。康复训练是帮助有下肢障碍的人,重新学习走路的过程,最重要的是辅助本人自主学习。”
“以前的康复治疗手段,普遍是治疗师利用各种辅助道具帮助患者训练。但要如何创造一种适合的、能够无缝连接的学习环境却是个难题。这种环境必须要符合不能太过于辅助介入,又不能让患者觉得练习难度太大的要求。而Welwalk正好符合这些条件,它能够贴身辅助病人自主训练,为患者们早日康复做出了贡献。”
上图为隶属藤田医科大学的大高教授,他从才藤教授手中接过接力棒,继续为Welwalk研发工作不断贡献。
才藤教授曾说过:“走”和“能走”的差别非常大。也许患者能通过机器人辅助变得“能走”,但过于依赖辅助器械,自己就会变得懒惰,从而无法学会自己“走”。
可以理解医师们想要表达的真实意图成为了研发转折点。自此,丰田的研发团队遵循着医师顾问的意见,在顺利研发的同时,还提出了很多具有创新的提案。
之后被命名为Welwalk的康复器械援助机器人,汲取了各种医疗现场的反馈。2011年开始在医疗现场进行实证试验,自2014年开始,经历了日本全国23家医疗机构的临床验证。
2016年Welwalk WW-1000正式获得了医疗器械的批准,次年开始租赁服务。自研发开始,历经十年,终于取得了成果。在本应松一口气庆祝一番之时,今井田经理却说,其实当时的研发团队心情十分复杂。
“在投放市场使用前,我们已在多家医院进行了验证,对器械的辅助作用是有一定信心的。但考虑到今后要面对更多患者,每位患者的走路方式与体态又都不同。康复训练的方式也要做到能够因人而异才行。因此,喜悦之余我们又萌生了一丝担忧。”
然而,事实却为忐忑不安的研发团队吃下了一颗定心丸。原计划进行租赁服务的80台设备被全部约满,并且公司已经开始着手生产下一批设备。
2019年,功能与舒适度均得到提升的Welwalk WW-2000问世,并且从租赁形式转为了销售。两种型号的器械合计94台,遍布日本全国,至今为止使用过这种康复训练器械的患者已超5000人。
大高教授期待Welwalk能够给康复治疗这一医学领域带来革新。
“康复治疗所面临的许多问题都非常复杂。很大程度上要依赖熟练的技术与临床经验,因此也更迫切地需要数据化处理。可要如何客观的、定量的收集数据,建构标准化与构造化却是个大难题。如,你要治疗高血压,可以有吃多少药能够控制血压到多少的参考,但康复治疗方面却无从考证。”
“但现在使用机器人的话就不一样了,不但能够提高治疗效果,还能定量监测记录每次治疗结果。这样一直以来所面临的无法标准化、结构化的难题,便迎刃而解了。这将成为医学史上一次伟大的进步。”
以实现“不让任何人掉队的社会”为目标的丰田,已开始研发下一个型号的Welwalk。截至今年为止,已经参与丰田研发项目五年之久的大高教授表示,经过这段时间的接触,他对丰田的印象有所改变。
“意外地发现丰田的人都非常能吃苦。那种不畏失败,努力奋进的样子,使我对丰田的印象以及相处方式都发生了改变。从原本的‘知名大企业精英’变成了‘一群汗流浃背的人’。”
藤田医科大学医院一直以来所奉行的“重视临床”,与丰田的“现地现物”理念不谋而合。拥有着共同价值观的医院与企业,在时间的磨合下,如今已经贯通融会,成为了不可分割的存在。
不过,挑战还未结束。当被问到今后还有什么待解决的问题时,鸿巢主管回答道:“为了让所有人都能够用得起我们的康复器械,接下来的使命就是突破价格壁垒。”
大高教授也早已制定好了下一个目标,他表示:“一直以来,我们的康复对象都是脑中风症状较重的患者,但今后希望能够将治疗辐射到更大的范围。如持续把控病人出院后的日常康复训练,或者因其他疾患导致下肢障碍病人的治疗。”
在采访的最后,我们问大高教授,作为医生您最想实现的梦想是什么?他如此答道。
“如果‘让所有人都享受移动的自由’是丰田的使命,那么‘让所有人都享受活动的自由’就是负责康复训练的我们的使命。其实我们殊途同归,挑战的是同一座高山。”
通过“移动”和“活动”的自由,量产幸福。志同道合的医师与工程师们,还在继续着他们的攀登。
上图从左往右分别是大高教授、鸿巢主管、今井田经理(拍摄于藤田医科大学医院)