《流言终结者》的亚当·萨维奇正在吞下一台PillBot机器人。 | 来源:萨维奇的YouTube频道
想象一个核动力手术机器人,专门针对胶质母细胞瘤。或者想象一下,利用一种寄生蝇的幼虫来进行精细的内部手术。这些场景听起来可能很疯狂,但Endiatx的首席执行官托里·史密斯却像在描述一个雄心勃勃的家居改造项目一样,认为这些挑战是完全可行的,只要有正确的方法和工具。
虽然这些场景听起来像是从科幻小说中摘取的,但对于史密斯来说,它们并非仅仅是幻想。他在2024年RoboBusiness大会上发表了闭幕主题演讲。然而,尽管史密斯有着大胆的长期目标,但他真正的关注点是PillBot,这是一种目前正在进行临床试验的可吞咽机器人。
这种可吞咽的、配备摄像头的胶囊旨在在医生的远程控制下在胃中导航,捕捉实时图像,这些图像很快就能取代一些侵入性的内窥镜检查。
他作品中的电影联系并非巧合。史密斯指出,他从亲人中目睹的痛苦和悲剧以及个人联系和经典科幻小说中汲取灵感——从《星际迷航II:可汗的愤怒》中令人不安的进入耳朵的寄生虫,到《2001太空漫游》中HAL控制的飞船上的自动机械臂舱,以及1987年科幻冒险电影《缩微人》中的微型旅程。
“在我的整个医疗器械创业生涯中,我一直在复制别人的设备。……你总会问自己,你是否想用余生来实现别人的梦想?”
—史密斯
史密斯的职业生涯跨越了多个成功的医疗器械创新,每个创新都代表着介入医疗保健中的战略性市场地位。他花了九年时间开发了一种用于动脉斑块去除的动脉切除术系统,该系统解决了心血管介入领域的一个重要市场部门。
然后,史密斯花了两年时间设计了一种用于子宫内膜手术的汽化消融装置——这项技术后来成为微创妇科治疗的标准。他关于血管闭合系统的研究解决了导管插入术中的一个关键需求,快速止血可以将患者的恢复时间从数小时缩短到数分钟。
虽然这些项目在商业上取得了成功,但它们遵循着战略性市场进入的既定模式。史密斯指出,他随后战略性地转向了更具颠覆性的创新。
从渐进式改进转向技术飞跃,以及重大的个人和职业风险。他说,在早期,他知道,当试图为可吞咽机器人寻找媒体报道时,信誉将很难获得。
“这些人是认真的吗?他们只是另一群骗子吗?我觉得我们当时处于刀锋边缘,”他回忆道。
Endiatx带着非传统的愿景,没有一条现成的道路可循。相反,该公司从零开始建立自己的声誉。史密斯说,辛勤工作、灵活的创新以及不断积累的技术专长,推动Endiatx克服了最初的怀疑。
如今,他说他的团队不再仅仅是好奇心——它已经从一个初出茅庐的、取得渐进式进展的团队,转变为一个严肃的竞争者,旨在重新定义医疗机器人领域的可能性。
从特斯拉线圈到可吞咽机器人
PillBot被誉为“世界上第一款低成本、远程控制的内窥镜胶囊”。 | 来源:Endiatx
对史密斯来说,敢于做大事并不新鲜。在创办Endiatx之前,他在内华达州沙漠中展示了他对大型实验项目的偏爱。
“我创办了一个名为‘Sextant’的火人节主题营地。我们建造了一个30英尺高、百万伏的特斯拉线圈,”他回忆道。“我们有一个高塔,塔中间有一个咖啡馆,从塔顶可以乘坐滑索横跨一个街区。”
这些大型装置教会了他,将看似不可能的梦想变成现实,不仅仅是一种艺术上的刺激,更是一种史密斯可以在职业生涯中运用的纪律。
“在做这一切的过程中,我意识到,业余爱好和职业之间是有区别的,”他说。
史密斯将自己创建Sextant的决定描述为“将一群行动派聚集在一起——这些人会不遗余力地建造疯狂的东西。”
这种对看似疯狂的技术的追求,也体现在史密斯目前对胃镜检查之外的关注点上。他说,他设想一个超小型手术机器人时代——这些微型设备只有米粒大小,可以在体内游走,进行微观尺度的干预。
“也许它可以像《2001太空漫游》中的太空舱一样——伸出一些小机器人手臂,”他说。史密斯预测,PillBot的未来紧凑版本可能会针对脑癌。
火人节Sextant营地中,两个谐振变压器线圈(特斯拉线圈)两侧是照明的中央塔,这是史密斯LinkedIn个人资料上的夜间照片。 | 摄影师:邓肯·罗林森,来自LinkedIn
对米粒大小机器人的愿景
推动机器人尺寸极限的动力,体现在史密斯所设想的“微型外科医生”设备的愿景中,这些设备将依靠定制的硅芯片和MEMS(微机电系统)来代替标准电路板和电池。
史密斯承认,锂离子化学不适合这种规模:“锂离子无法像那样缩小规模。”相反,他正在研究核贝塔伏打电池——这项技术利用微型放射源发射的稳定电子流。
“你需要的是一个贝塔粒子发射器——基本上是一个核太阳能电池,”他解释道。“某种形式的核电池即将出现。”
可以理解的是,植入核动力微型机器人的想法可能会引起人们对辐射暴露的担忧。但史密斯很快将其置于透视中:“如果我们能够……屏蔽和捕获[辐射],使其只变成微不足道的热量,希望它能像吃一根香蕉一样,辐射量更低。”
燃料量也只是一点点。史密斯引用了放射性种子在肿瘤学中的既定用途,这些种子已被安全地植入患者体内以治疗前列腺癌。他说,相比之下,一个微小的、经过良好屏蔽的核电池,其危险性不会超过日常环境暴露。
Endiatx进军前所未有的内窥镜领域
不过,目前,史密斯的雄心壮志集中在一个更简单但仍然意义重大的目标上:重新思考标准的上消化道内窥镜检查。
“现在,对于上消化道内窥镜检查:你可能胃痛,也许你会去急诊室,然后是初级保健,然后是消化科,然后可能是药物试验,多次就诊,最终你会做一次内窥镜检查,花五分钟诊断出胃炎,”他解释道。“这对于几分钟就能完成的事情来说,要花费数万美元。”
相比之下,史密斯说,他的愿景是让诊断过程变得简单。“我们能否将几个月去医院的次数变成一次Zoom通话?”他问道。
从原型到医疗器械的旅程很少一帆风顺。史密斯说,目前一代的PillBot在鱼缸中比在人体胃中更容易控制。史密斯本人已经多次吞下了这些原型——71次。
今年10月,史密斯在加州圣克拉拉举行的RoboBusiness大会上,在舞台上现场吞下了一颗胶囊。与会者有机会观看史密斯胃部的实时视频,同时他讨论了该系统。
感恩节后的第二天,他在消化科医生兼Endiatx联合创始人维韦克·库姆巴里博士的指导下,一次吞下了三颗胶囊。消化科医生兼肝病学家特雷塔·普罗希特博士和急诊室医生本杰明·邦内斯博士也轮流控制着这台可吞咽的机器人。
潜在的“数据源泉”
随着2024年接近尾声,Endiatx在新西兰正在进行PillBot 1.0的临床试验。与此同时,PillBot 2.0的开发——史密斯称之为“赛马”模型——正在加速,重点是通过新的电池技术和更小的电机来大幅缩减尺寸。目标是实现中性浮力,与目前的负浮力版本不同。
通过将PillBot 1.0的改进与2.0中这些先进的功能整合,到2025年底,Endiatx旨在重新定义胃肠道诊断。该公司筹集了900万美元,正在为史密斯所描述的“谷歌级别的医疗保健机会”做好准备。
PillBot建立在可吞咽医疗器械技术既定的发展轨迹之上。该领域可以追溯到1957年的第一个射频胶囊,该胶囊传输基本的生理数据。
一个关键的里程碑是Given Imaging的PillCam,该产品于2001年获得FDA批准,是第一个商业上可行的胶囊内窥镜平台。随着Covidien在2014年以8.6亿美元收购Given Imaging,市场整合随之而来,美敦力最终在2015年与Covidien合并后整合了这些资产。
这一血统验证了胶囊内窥镜在可视化小肠和诊断胃肠道出血和炎症性肠病等疾病方面的有效性。Endiatx正在进入一个市场细分领域,其中包括美敦力的PillCam等老牌企业,以及Navicam等新型磁控系统。
场景/设施类型 | 平均成本 | 价格范围 | 来源 |
---|---|---|---|
总体平均 | $2,750 | $1,250 – $4,800 | New Choice Health |
门诊中心 | $2,550 | $1,286 – $2,850 | New Choice Health |
医院(住院) | $4,350 | $3,500 – $10,000 | New Choice Health |
无保险患者 | N/A | $1,500 – $10,000 | GI Endoscopy Practice |
加州(门诊) | $1,850 | $1,286 – $2,850 | Sidecar Health |
有保险(患者自付) | 取决于计划 | 免赔额和共同保险 | GI Endoscopy Practice |
Endiatx运营发展
为了实现其目标,Endiatx在内部能力方面投入了巨资。该公司的团队运营着自己的洁净室,进行射频分析,甚至从eBay上购买了一台阿博格注塑机。这是一段漫长而艰苦的旅程,历时一年,更换了零件,并学习了机电方面的细微差别。现在,Endiatx正在建造自己的工具。
“我们基本上是在家里工作,”史密斯回忆起早期的情况。如今,Endiatx日益复杂的设施反映了该公司从临时原型制作到真正制造准备就绪的进步。控制生产流程对于他们扩大规模至关重要,既要确保质量,又要确保成本效益。
这张双面板可视化图表根据Endiatx的预测,量化了PillBot技术在胃肠道诊断中的运营和财务影响。
Endiatx在会议上展出,亚马逊MARS
战略性外联和公开演示放大了Endiatx的发展轨迹。受邀参加亚马逊MARS,这是一个由杰夫·贝索斯主持的精英会议,重点关注机器学习、自动化、机器人技术和太空,被证明是一个转折点。
Endiatx联合创始人亚历克斯·吕布克博士在舞台上现场演示了PillBot,给与会者留下了深刻的印象,以至于在TED大会召开前几周,消息传到了TED组织者那里。TED迅速为Endiatx提供了一个名额,使他们能够进行另一场现场演示,从而导致投资者参与度增加。
史密斯说,一位密友的家人死于胃癌,此前他们一直避免传统的内窥镜检查。“PillBot没有真正的输家,除了胃癌,”史密斯说。
该公司更具未来感的概念,从核动力手术机器人到生物启发的介入设备,可能看起来很遥远,但它们与硅谷挑战现状的大部分挑战相一致。如果该公司有一天成功地制造出米粒大小的机器人,他们不太可能止步于此。
“总有一天,会有纳米机器人,”史密斯断言。“这是不可避免的——只是时间问题,以及谁会做到。”
近年来,风险投资对硅谷的热情有所降温,而奥斯汀、迈阿密和西雅图等城市则吸引着初创企业。但该地区仍然是一股不可忽视的力量,部分原因在于其教育实力和工程人才。
“我们在我的客厅里创建了Endiatx,我决心向世界证明,硅谷的魔力仍然存在,”史密斯说。
另一部探索机器人穿越人体的概念的电影是1966年的《神奇旅程》。 | 来源:詹姆斯·沃恩,来自Flickr(根据知识共享许可)
编者按:本文转载自《机器人报告》的姊妹出版物《研发世界》。
PillBot临床试验继续进行,Endiatx首席执行官计划下一步行动,最初发表于《机器人报告》。