Мировой рынок искусственных мышц SIZE AND SHARE ANALYSIS - GROWTH TRENDS AND FORECASTS (2024-2031)

Мировой рынок искусственных мышц оценили в 2 107 млн долларов США в 2023 году Ожидается, что он достигнет US$ 4 671,2 млн. к 2031 году, растущий при совокупном годовом росте ставка (CAGR) 10,7% с 2024 по 2031 год.

Искусственные мышцы, которые также известны как полимерные гели или полиэлектролитные гели, представляют собой гелеобразные материалы, которые подвергаются сильным сокращениям или расширениям в ответ на внешние раздражители, такие как изменения температуры, влаги или электрические сигналы. Существует два основных типа искусственных мышц — термически активированные и электроактивные полимеры. Термально активированные мышцы используют тепло для сокращения или расширения полимерного геля, работая подобно мышцам человека. Электроактивные полимерные мышцы используют электрические сигналы или изменения напряжения для инициирования деформации. Они могут имитировать биологические мышцы и иметь потенциальное применение, когда требуется быстрое или деликатное движение.

Некоторые ключевые преимущества искусственных мышц перед традиционными двигателями включают их легкий вес, гибкость, время отклика и соотношение мощности к весу. Поскольку они полагаются на сжатие и расширение полимера, а не на механическое движение, они могут достигать очень высокой силы и выходной мощности по сравнению с их размером. Некоторые потенциальные применения искусственных мышц включают робототехнику, протезирование, формирование изменяющихся структур, минимально инвазивные хирургические инструменты и искусственные сердечные насосы. Однако недостатки включают ограниченный диапазон движения, усталостную стойкость и долговечность при длительном использовании. Необходимы дополнительные исследования для оптимизации существующих материалов и технологий, чтобы сделать искусственные мышцы пригодными для широкого коммерческого и медицинского использования.

Глобальный региональный рынок искусственных мышц

• Северная Америка Ожидается, что в течение прогнозируемого периода он станет крупнейшим рынком для искусственной мышцы, и в 2024 году на него пришлось более 33,6% доли рынка. В США, в частности, проживает большинство ведущих игроков, занимающихся разработкой и коммерциализацией технологий искусственной мышцы. Государственная поддержка регенеративной медицины и исследований экзоскелетов в стране способствовала продвижению материалов и конструкций.
• Европа Ожидается, что это будет второй по величине рынок искусственных мышц, на долю которого в 2024 году пришлось более 30,4% рынка. Рост рынка обусловлен высокими расходами на здравоохранение.
• Азиатско-Тихоокеанский регион Ожидается, что это будет самый быстрорастущий рынок искусственных мышц, который в течение прогнозируемого периода вырастет более чем на 12,2%. Рост рынка в Азиатско-Тихоокеанском регионе обусловлен правительственными инициативами по содействию исследованиям в таких областях, как робототехника и бионика, которые способствовали развитию искусственных мышечных технологий.

Фигура 1.Глобальная искусственная Доля мышечного рынка (%), по регионам, 2024

To learn more about this report, request sample copy

Мнения аналитика:

Глобальный рынок искусственных мышц имеет большой потенциал для роста в ближайшем будущем. Ожидается, что из-за растущего спроса на дружественных к человеку роботов и протезы спрос на искусственные мышцы значительно возрастет. Другим важным фактором, способствующим росту этого рынка, является увеличение инвестиций в исследования и разработки (НИОКР) ключевыми игроками рынка для развитых передовых биомиметических приводов. Однако высокие затраты, связанные с развитием биологически вдохновенных искусственных мышц, остаются сдерживающим фактором.

Азиатско-Тихоокеанский регион, особенно такие страны, как Китай, Япония и Южная Корея, вероятно, будет доминировать на рынке искусственных мышц из-за присутствия ведущих научно-исследовательских институтов и производителей робототехники. Северная Америка останется еще одним прибыльным регионом из-за сосредоточения внимания на разработках в области протезирования и экзоскелетов американскими компаниями и исследовательскими организациями. Ожидается, что рынок искусственных мышц будет расти быстрее всего в Европе благодаря увеличению финансирования исследований в области биороботов.

В то время как на гидрогелевые приводы в настоящее время приходится более 30% доли рынка, электроактивные полимеры становятся перспективными альтернативами и, как ожидается, станут свидетелями самого высокого роста. Достижения в области 3D-печати и материаловедения могут помочь снизить производственные затраты и расширить применение искусственных мышц в ближайшем будущем. Успешная коммерциализация мягкой робототехники и нейропротезирования создаст новые возможности. В целом, с продолжающимися технологическими инновациями, растущими приложениями в области здравоохранения и инвестициями в мягкую робототехнику.

Водители мирового рынка искусственных мышц:

• Растущие требования к роботизированным протезам: Спрос на роботизированные протезы неуклонно растет с увеличением травм, несчастных случаев и врожденных нарушений. Более продвинутые роботизированные протезы помогают многим восстановить почти нормальную мобильность и функциональность. Протезы следующего поколения часто полагаются на передовые искусственные мышцы, которые имитируют настоящие человеческие мышцы. В результате роста потребностей в таких передовых протезах рынок искусственных мышц переживает значительный рост. Несколько сообщений указывают на растущий спрос на протезы. Согласно статье, опубликованной Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) 2021 года, более 1 млн человек ежегодно проходят ампутацию по разным причинам. Еще один доклад, опубликованный Американской академией ортопедический Хирурги в 2021 году заявляют, что только в США ежегодно происходит около 185 000 ампутаций, и ожидается, что заболеваемость будет расти, поскольку диабет и сосудистые заболевания становятся все более распространенными. По мере роста спроса на высококачественные протезы, соответствующие натуральным аналогам, рынок искусственных мышц, обслуживающий протезы, экзоскелеты и робототехнику, по прогнозам, будет продолжать расти в ближайшем будущем. Рынок переходит от простых приводов к по-настоящему биомиметическим решениям
• Растущий спрос на современные носимые экзоскелетные устройства: Спрос на современные носимые экзоскелетные устройства, которые могут повысить силу и выносливость человека, в последние годы неуклонно растет. Эти мощные экзоскелетные костюмы используют искусственные мышцы, которые имитируют функционирование человеческих мышц, тем самым позволяя владельцу выполнять задачи, которые требуют тяжелой атлетики или интенсивного ручного труда с большей легкостью. Согласно докладу, опубликованному Всемирной организацией здравоохранения в 2021 году, более 1 миллиарда человек во всем мире будут жить с той или иной формой инвалидности к 2050 году из-за увеличения стареющего населения и роста показателей хронических заболеваний. Ожидается, что эта растущая распространенность инвалидности и связанных с ней проблем здравоохранения будет способствовать дальнейшему внедрению экзоскелетных устройств для медицинской и личной помощи в течение следующего десятилетия. Аналогичным образом, промышленный сектор также будет продолжать в большей степени использовать такие носимые устройства, повышающие прочность, для того, чтобы справиться с меняющимися проблемами рабочей силы, обусловленными демографическими сдвигами. Этот постоянный растущий спрос в ключевых областях применения будет продолжать продвигать рынок искусственных мышц в ближайшем будущем.
• Растущая распространенность хронических заболеваний: Поскольку хронические заболевания продолжают затрагивать все больше населения во всем мире из-за старения, малоподвижного образа жизни и других факторов риска, спрос на вспомогательные технологии будет существенно расти. Поэтому ожидается, что в течение следующего десятилетия индустрия искусственных мышц получит значительные возможности для роста. Продукты, предназначенные для терапии, реабилитации и ухода за пожилыми людьми, будут пользоваться большим спросом. Согласно прогнозам экспертов в области здравоохранения, с которыми консультировалась Панамериканская организация здравоохранения (ПАОЗ), только опорно-двигательные заболевания повлияют на более чем 1,7 миллиарда человек и будут стоить 1,5 триллиона долларов США ежегодно к 2050 году, если не будут усилены профилактические меры. Это наглядно иллюстрирует надвигающееся социально-экономическое бремя и неудовлетворенную потребность в эффективных решениях, тем самым стимулируя рынок технологий искусственной мускулатуры.

Мировой рынок искусственных мышц Возможности:

• Развивающиеся страны представляют большой пул пациентов: Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) сообщает, что бремя неинфекционных заболеваний (НИЗ) наиболее резко возрастает в развивающихся странах, при этом смертность от сердечных заболеваний, инсульта, диабета и рака, по прогнозам, увеличится более чем на 50% к 2030 году в этих странах. Этот резкий рост НИЗ добавит новый спрос в секторе здравоохранения, включая спрос на вспомогательные устройства, работающие на основе инновационных технологий, таких как искусственные мышцы. Их универсальность и низкая стоимость делают их привлекательными вариантами для развивающихся рынков, борющихся с перегруженными системами здравоохранения и растущими проблемами заболеваний. Искусственные мышечные устройства, разработанные для конкретных медицинских применений, могут помочь решить как растущий пробел в лечении, так и экономические проблемы в развивающихся странах.
• Растущие области применения: Новые приложения разрабатываются для улучшения существующих методов лечения. Например, искусственные накачанные мышцами желудочные баллоны находятся в клинических испытаниях для управления потерей веса. По сравнению с существующими воздушными шарами, они потенциально безопаснее и комфортнее, поскольку мышечное действие имитирует естественный перистальтику. Другие применения включают прецизионные насосы для доставки лекарств и системы закрытия ран. Искусственные мышечные полосы могут быть даже встроены в швы, чтобы ускорить послеоперационное восстановление. Кроме того, исследователи работают над искусственными мышцами, которые могут имитировать целые органы и метаболические функции вне тела. Согласно докладу, опубликованному Департаментом ООН по экономическим и социальным вопросам, в 2021 году более 820 млн человек страдали от голода в 2020 году, а изменение климата усугубило отсутствие продовольственной безопасности во всем мире. Лабораторные прототипы гидропонных ферм с искусственными мышцами обещают устойчивое производство сельскохозяйственных культур в помещениях, независимо от погодных условий или земельных ограничений. Такие инновации могут повысить надежность поставок продовольствия и глобальный уровень здорового питания в будущем.

Мировой рынок искусственных мышц Тренды:

• Миниатюризация устройств: По мере того, как искусственные мышцы становятся меньше, это дает возможность незаметных протезов, которые могут быть полностью скрыты под одеждой, а также внутренних имплантатов, которые могут работать независимо без громоздких внешних компонентов. Это открывает новые возможности для вспомогательных устройств, чтобы помочь восстановить естественное движение для ампутантов или людей с ограниченной подвижностью. Это также помогает продвигать менее инвазивные хирургические методы. Например, в 2023 году, согласно отчету, опубликованному FDA США об использовании хирургических роботов, число роботизированных операций с использованием таких систем, как да Винчи, которые используют миниатюрные запястья и суставы, увеличилось на 25%. Уменьшенный размер этих роботов позволяет уменьшить разрезы и ускорить время восстановления для пациентов.
• Разработка автономных систем: Эта тенденция к самоуправляемым искусственным мышцам революционизирует сектор, поскольку делает эти технологии значительно более практичными и удобными для пользователя. Отсутствие необходимости менять или перезаряжать батареи означает, что мышцы могут работать непрерывно в течение длительных периодов времени. Это открывает новые возможности для таких приложений, как мягкие роботизированные экзоскелеты, которые помогают в физической реабилитации или протезировании, которые восстанавливают почти естественное движение. Отсутствие необходимости управлять внешним источником питания снижает потребности в обслуживании и улучшает переносимость. С автономными системами искусственные мышцы могут быть легче и менее громоздкими, поскольку им не нужно размещать тяжелые батареи.
• Интеграция умных технологий: Интеграция интеллектуальных технологий оказывает значительное влияние на рынок искусственных мышц. Благодаря достижениям в таких областях, как биомедицинская инженерия, нанотехнологии, робототехника и 3D-печать, исследователи могут разрабатывать инновационные конструкции искусственных мышц, которые точно имитируют свойства естественных человеческих мышц. Одним из примеров является развитие проводящих полимерных искусственных мышц. Проводящие полимеры обладают сократительными свойствами, которые позволяют им сжиматься или расширяться в ответ на электрическую стимуляцию. Исследователи работают над улучшением проводящих полимерных составов и методов изготовления для создания искусственных мышц с высокой прочностью, гибкостью и возможностями движения. Несколько академических исследовательских лабораторий продемонстрировали проводящие искусственные мышцы на основе полимера, которые могут поднимать тяжести, оказывать помощь инвалидам и создавать мягкие роботизированные конструкции. Ожидается, что это исследование превратится в интеллектуальные протезы и ортопедии с более естественным движением и реалистичным ощущением по сравнению с традиционными устройствами с питанием.

Глобальный рынок искусственных мышц:

• Высокая стоимость: Высокие затраты являются одним из основных факторов, сдерживающих рост мирового рынка искусственных мышц. Разработка искусственной мышцы включает в себя обширные исследования и испытания, что является очень дорогостоящим процессом. Эти искусственные мышцы создаются путем имитации естественных мышечных волокон и их функционирования с помощью сложных нанотехнологий и материалов. Создание синтетических материалов, которые могут выполнять те же деликатные задачи, что и естественные биологические мышцы, требует изучения новых методов производства на молекулярном уровне. Этот уровень передовых исследований и экспериментов требует огромных вложений времени и средств. К этому добавляются затраты на клинические испытания, которые имеют решающее значение для проверки эффективности и безопасности этих искусственно разработанных мышц, прежде чем они могут быть развернуты у людей. С немедленными последствиями для здоровья нормативные утверждения для этих новых медицинских технологий, по понятным причинам, очень строгие. Проведение надежных клинических испытаний на добровольцах-людях, как того требуют регулирующие органы, такие как FDA США, требует значительных капитальных затрат. Кроме того, создание передовой исследовательской инфраструктуры с современными лабораториями, наем специализированной научной рабочей силы также требует больших капитальных затрат. Все это в совокупности увеличивает общие затраты на разработку новых технологий искусственных мышц для медицинского применения.

Контрбаланс: Ключевые игроки рынка должны сосредоточиться на снижении общих затрат на разработку новых технологий искусственной мышцы и, таким образом, снизить высокие затраты, связанные с искусственными мышцами.

• Вопросы биосовместимости: Проблемы биосовместимости представляют собой серьезную проблему для роста рынка искусственных мышц. Когда чужеродные материалы имплантируются в организм человека, всегда существует риск того, что организм откажется от этих материалов. Человеческое тело эволюционировало в течение миллионов лет, чтобы обнаружить и устранить что-либо инородное или потенциально вредное. Искусственные мышцы, созданные из синтетических материалов, не имеют такого же биохимического состава, как естественные мышцы. Их введение в организм в качестве замены или улучшения может вызвать иммунный ответ. Иммунная система организма может попытаться атаковать и удалить эти искусственные имплантаты через воспалительные реакции и отторжения. Эта проблема биосовместимости возникает из-за взаимодействия между синтетическими материалами, которые используются в искусственных мышцах и окружающих биологических тканях в организме. Различные материалы имеют различные уровни совместимости с живыми тканями. Хотя некоторые материалы не вызывают серьезных проблем, другие могут быть очень антигенными и провоцировать аутоиммунные заболевания. Тестирование всех потенциальных материалов и изготовление мышц с оптимальной биосовместимостью остается постоянной проблемой. Любой признак отторжения представляет опасность для здоровья пациентов и требует удаления имплантатов. Это существенно препятствует применению искусственных мышц в здравоохранении.

Последние события

Ключевые события

• В октябре 2023 года, БлатчфордОдин из всемирно известных производителей протезов запустил Tectus, интеллектуальное ортопедическое устройство, которое позволяет людям с частичным параличом нижних конечностей ходить легче, естественно и комфортно с повышенной уверенностью и безопасностью.
• В 2022 году, ОссурКомпания, которая разрабатывает, производит и продает неинвазивное оборудование для ортопедии, включая средства крепления и поддержки, компрессионную терапию и протезы, запустила свой новый POWER KNEE, первый в мире микропроцессорный протез коленного сустава для людей с ампутацией выше колена или разницей конечностей. POWER KNEE - это новаторская бионическая технология, «умный» протез с двигателем, который использует передовые алгоритмы для обнаружения моделей движения человека, учится и адаптируется к скорости и каденции его владельца в режиме реального времени.

Фигура 2. Доля мирового рынка искусственных мышц (%), по типу материала, 2024

To learn more about this report, request sample copy

Лучшие компании на мировом рынке искусственных мышц

• Дюпон
• SRI International
• Foster-Miller, Inc.
• Американские искусственные мышцы
• Soft Robotics Inc.
• Festo AG & Co. KG
• Циндао Jinlu JF Machinery Co., Ltd.
• Техноботы
• Mercatore S.p.A.
• Искусственные мышцы Оттавы
• Другие известные игроки

Определение: Искусственные мышцы, которые также известны как синтетические мышцы, являются материалами или устройствами, которые имитируют функцию биологических мышц, сокращаясь, расширяясь или вращаясь при стимуляции. Они способны преобразовывать химические или электрические сигналы в механическую энергию. Эти материалы могут быть изготовлены из различных веществ, включая полимеры, электроактивные полимеры (EAP), сплавы с памятью формы и биогибридные системы. Развитие искусственных мышц является важной областью исследований в области робототехники, протезирования и носимых технологий.