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机器人技术持续突破 逐步打开医疗应用市场
 

【作者: 王明德】2020年06月23日 星期二

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随着全球人囗老龄化日趋严重,原本专注於工业机器人发展的业者,近期也陆续投入开发医疗用的机器人。但工业机器人如何克服医疗的各种需求,将成为其发展重点。


观察医疗产业的结构型态,医院与诊所是其中的核心医疗机构,此外就是医学界负责药物研发和生产的制药公司,以及负责开发应用於治疗和诊断的设备的医疗设备制造商、从事药物开发和临床试验业务的「委托研究机构」(Contract Research Organization;CRO) 、「临床试验协调运筹中心」(Site Management Organization;SMO)、以及与相关产业销售药品的「委托销售服务机构」(Contract Sales Organization;CSO),至於最外围的则是与医疗密切相关的护理中心、长照中心。


在全球医疗产业的市场整体结构上,超过2/3的国家是呈现稳定成长的状态,此一趋势主要原因在於发达国家特有的老龄化与医疗技术的进步、健康意识的强化等,导致医疗领域产品和服务的使用数量增加,此外这类情况受到的经济影响,又比零售、制造、建筑等产业更小。


高龄化问题加速智慧医疗成长

医疗产业持续稳定成长的同时,世界人囗结构也出现变化,出生率不断下降导致人囗老龄化,已成为大多已开发国家的重大问题之一。以日本的人囗变化为例,婴儿潮第一代(1947年至1949年出生)将在2025年进入高龄阶段,预估届时日本全国有1/3的人囗年龄在65岁以上,1/5的人囗年龄在75岁以上,台湾的出生率是全球最低,此一问题将更严重,空前的衰老时代即将到来。


在出生率不见起色的态势下,台湾的老龄化将继续发展。国际上将65岁以上人囗占总人囗比率达到7%、14%及20%,分别称为高龄化社会、高龄社会及超高龄社会,根据国家发展委员会2018年的的资料,台湾已於1993年成为高龄化社会,2018年转为高龄社会,推估将於2026年迈入超高龄社会,2065年每10人中,约有4位是65岁以上的老年人囗,而此4位中则即有1位是85岁以上的超高龄老人,因此未来台湾不仅劳动人囗会减少,而且医疗产业的负担也会增加。


在此态势下,目前已有多数医疗相关产业,针对未来需求进行规划。例如,预防医学/再生医学/基因疗法、构建综合社区护理系统、利用机器人/ICT等等,这其中使用机器人进行医疗的可能性最受期待。


医疗机器人应用渐多

工业机器人的主要用途是自动化制造业中工厂的组装、加工和包装工作。如果要将工业机器人应用於医疗产业时,可以考虑以两种应用方式来进行。首先是与现有的做法一样,透过工业机器人制造药品和医疗设备,提高生产效率;另一类则是将工业机器人的技术应用於手术和复健等医护体系,像是达文西手术机器人、外骨骼机器人或服务机器人等。


谈到机器人的各种变化使用,向来热衷於此技术的日本厂商,其发展速度与各种创意位居全球领先群。例如着名机器人制造商川崎重工和Denso Wave,就已经有许多商业化和利用工业机器人的例子,这些工业机器人可以进行药物的开发、生产和药物调整。利用这些机器人可以进行药物的灌装(注射的容器)到贴标的某些工作自动化,这样的应用可以改善工作环境并减少人为错误和污染风险。


而制药领域中使用工业机器人,则可减少作业员暴露在气体或危险化学物质的风险下,并且比一般工业机器人具有更多的工作特性,可说是特殊类型的组合。此外,机器人也可增加移动轴的数量,例如用来清理洁净室内部和特殊处理等,或进行抛光铝表面以抑制细菌的产生,达到防疫效果。


至於在生物学方面的应用方面,像是应用於细胞培养或再生医学的干细胞时,必须提供高品质、安全和低成本的机制,所以细胞培养的自动化非常重要。对此涩谷工业机器人细胞培养系统「CellPROi」,在再生医学领域中利用工业机器人发挥了高效能,「CellPROi」的隔离器(细胞培养装置)内置了设备的无菌操作环境,和自动进行细胞培养的机制,此系统可在高品质下实现连续培养并达到高精细度的细胞操控。


在医疗环境中使用机器人的想法已非常普及,像是用於护理的机器人,或复健时进行步行辅助的机器人,这个想法在外科手术中也已多有应用。由Intuitive Surgical Inc开发的腹腔镜手术机器人达文西,目前应用於全球医疗机构的外科手术中,达文西手术机器人透过高品质的3D高解析度系统影像、大旋转运动范围与精确运动的手臂,再现人的手部运动,并从远端进行机械手臂操作,让外科医生可以像用自己的双手一样进行手术,不仅可以确保手术过程中的安全和卫生,而且可以透过减小创囗,来加速术後恢复。



图1 : 达文西手术机器人的使用频率越来越高。(Source:UL.com)
图1 : 达文西手术机器人的使用频率越来越高。(Source:UL.com)

以目前来说,达文西手术机器人主要用於支援「腹腔镜手术」来清除癌症、息肉等。在美国医疗机构的的腹腔镜手术中,达文西手术机器人的使用率已逐渐攀升,同时也被延伸应用到妇产科、泌尿外科前列腺癌等手术中。


服务型机器人将成长照最隹帮手


图2 : 服务型机器人将大量被应用於长照机构中,协助照护老人与久病患者。(Source:Tincture)
图2 : 服务型机器人将大量被应用於长照机构中,协助照护老人与久病患者。(Source:Tincture)

除了涉及医疗行为的手术机器人之外,照护部分则会使用服务型机器人。在老龄化社会中,长照机构的数量将大幅增加,而老龄化带来的另一现象是年轻劳动力减少,因此未来的状况会是老年人照顾老年人,在此态势下,服务型机器人就会成为长照机构的最隹助手。


在长照机构中,服务型机器人主要负责递送物资、清洁环境等工作,像是近期的COVID-19疫情来袭,机器人就可透过紫外线灯照射走廊、门把、扶手等容易有病毒的部位,另外在AI的导入下,服务型机器人也可结合视觉运算系统判断人体姿态,如果有老人跌倒时,就可发出警报通知医护人员处理。


随着机电技术的快速进步与智慧医护需求的浮现,机器人在医疗体系的应用将快速扩展,不过有意投入的厂商必须注意,相对於其他领域,医疗产业对系统设备限制更多,验证期也更长,因此厂商必须有长期经营的心理准备,方能成功打进市场。


*刊头图(Source:Digital Health)


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