De beste medisinske robotene reflekterer omsorgsleverandørenes innspill

Stor interesse for (og industriell adopsjon av) robotikk har satt opp farten på utviklingen etter Covid-19-pandemien, samt at pandemien avslørte mangel på kvalifisert arbeidskraft. Nå er roboter spesielt egnet for medisinsk teknologi av alle slag. Konstruksjoner som tilfredsstiller disse bruksområdene, tar form av profesjonelle autonome bakkekjøretøyer (autonomous ground vehicles – AGV-er), automatiserte teststasjoner og pasientstøttesystemer for å komplimentere den mest sofistikerte operasjonsroboten på sykehus og andre medisinske behandlingsinnstillinger. Robotkonstruksjon for å tilfredsstille medisinske applikasjoner tar også form av husholdningsapparater som er konstruerte for å forbedre livskvaliteten for de som ønsker å opprettholde mobilitet og uavhengighet via aldersrelaterte tilnærminger, til tross for medisinske utfordringer.

Bilde 1: Medisinske roboter har ulike former. Noen automatiserer bare oppgaver som kan være kjedelige eller utsatt for å øke risikoen for menneskelig feil. (Bildekilde: Getty Images)

Selv om det er utenfor fokuset i denne artikkelen, er det verdt å merke seg at noen robotikkdesign tilpasser mange av de teknologiske fremskrittene innen hjemmesikkerhet (inkludert videosystemer) og HVAC-energiovervåking for husholdningsbruk for helseassistentrobotikk som utvider Internet of Things (IoT), hjemmeautomatisering og systeminteroperabilitet. For eksempel blir noen underliggende IoT-teknologier nå ansatt for å hjelpe de aldrende på plass for å overholde (noen ganger kompliserte) medisineringsplaner.

En annen voksende type medisinsk robotikk – eksoskjelett – har kommet til å representere konvergensen av proteser, ortotropisk og kroppsbårne enheter (wearables) for å hjelpe eldre samt lager og annet fabrikkpersonell med sikte på å unngå skader under anstrengende manuelle oppgaver. Mange av teknologiene her låner fra innovasjoner som først ble forfulgt for militære utrustninger. Nesten alle inkluderer IoT-tilkobling og sensormatriser for tilbakemelding.

Bilde 2: FSR400-serien en-sones kraftfølende motstander er robuste polymertykke filminnretninger som oppviser en reduksjon i motstand med en økning i påført kraft. Sensitivitet er egnet for bruk i grensesnitt mellom mennesker og maskiner, medisinske systemer og robotikk. (Bildekilde: Interlink Electronics)

Dynamisk marked klar for vekst

På sykehus og andre medisinske fasiliteter, robotikk:

• Forbedre repeterbarheten av delikate prosedyrer – som i minimalt invasive kirurgiske (MIS) prosedyrer og annen robotassistert kirurgi
• Utfør verdslige oppgaver i perioder som er lengre enn akseptable for medisinsk personale – som i AGV-er som transporterer sengetøy og annet vaskeri rundt spredte fasiliteter
• Hjelp i jobber som er usikre for omsorgspersoner / pleiere – som i pasientheiser og robotsenger for å hjelpe den immobile fra seng til stol eller omvendt
• Komplementere automatiserte systemer som bruker datasporing. Se den elektroniske videopresentasjonen Slik bruker du RFID til å øke pasientsikkerheten og beskytte inntekter, for mer om dette emnet
• Uavhengig samle inn og levere medisiner samt laboratorieprøver (utnytte sikret pasientdata)

Slike fremskritt kan utvide mulighetene til sykepleiere, leger og sykehusrengjøring sammen med vedlikeholdspersonell. De gir også muligheter til å forhåndsprogrammere forutsigbare og repeterbare oppgaver, samt utnytte informasjon fra ulike sykehussystemer – for å kontinuerlig forbedre pasientbehandlingen og støtte medisinsk forskningsinnsats.

Bilde3: Elektronisk kommuterte eller børsteløse DC-motorer (BLDC-motorer) brukes i noen medisinske roboter for å hjelpe til med omskolering og betingelse av arm- og håndbevegelser hos pasienter med armbevegelseshemminger. Det er fordi slike motorer er spesielt kompakte med høy virkningsgrad. (Bilde: Portescap)

Kirurgisk robotikk fortsetter å lede den økte automatiseringen av det medisinske feltet – for å hjelpe kirurger som tidligere og i økende grad utnytte fordelene med kunstig intelligens og maskinlæring. En rapport fra Fortune Business Insights spår at markedet for kirurgiske roboter vil nå nesten $ 6.8 milliarder innen 2026; Det er ikke rart, da datamaskinassistentsystemer er godt bevist for å hjelpe kirurger med å forbedre pasientresultatene med forstørrede bilder og nøyaktige slutt-effektorbevegelser som ikke er utsatt for tretthet, skjelvinger eller distraksjoner.

Bilde 4: ND-serien utvider driftstemperaturen fra -20 °C til +85 °C, mens trykksensorer har en bred dynamikk for å tjene jobben til et halvt dusin sensorer som har en mer tradisjonell design. Mer spesifikt inkluderer disse komponentene integrert elektronikk, avanserte piezoresistive elementer, en ADC, en DSP og et digitalt grensesnitt for å spore trykk fra 0,635 cm (0,25 tommer). H₂O til 5 pund (psi) for bruk i ulike konstruksjoner – inkludert automatisert øyekirurgisk utstyr og autonome kjøretøy. (Bilde: Superior Sensor Technology Inc.)

Andre designhensyn for medisinske roboter

Evaluerng av de beste konstruksjoner av medisinsk roboter blir tilbakemeldt av erfarent sykehuspersonell, så vel som andre medisinske fagfolk og omsorgspersoner / pleiere. Denne innspillingen og en grundig forståelse av menneskelig anatomi kan hjelpe robotdesignere med å levere design med tilstrekkelig nøyaktighet og manøvrerbarhet, enten for godstransport, omsorg, levering av legemidler eller kirurgi. Der medisinske roboter er avhengige av IoT-datasystemer for sanntidsinformasjon, er deres kompatibilitet med eksisterende sykehusnettverk det viktigste.

Bilde 5: Komponenter som strekkbelastningsceller sikrer at pasientløftene fungerer riktig og innenfor de beregnede spesifikasjonene. (Bilde: Loadstar Sensors)

Krav til leverandører av medisinske roboter

Ingeniører for av medisinske roboter, programvareutviklere og leverandører må ha omfattende kunnskap om anbefalt fremgangsmåte når behandlingen eller prosedyren blir motorisert eller automatisert. Også nødvendig er en god forståelse av underliggende forretningskrav og levedyktige tilnærminger for inntektsgenerering for bransjen.

Alle systemer knyttet til oppbevaring av pasientinformasjon krever sikker datahåndtering. Dette gjelder både strukturerte data (som oppbevares i databaser) og ustrukturerte data i tekstoppbevaringssystemer. Utmerket nettverksintegrasjon og analysefunksjoner er kjernen for å rettferdiggjøre den ekstra designinnsatsen for datastyring med prediktiv og adaptiv systematferd.

Datahensyn for medisinske roboter

Før fullskala adopsjon bør medisinsk robotikk evalueres for hvordan de påvirker pasientsikkerhet, behandlingskomfort og utfall. Resultater fra tidligere implementeringer bør studeres for å kvantifisere bedringer i rekonvalesensen for pasienter og kostnadsreduksjoner. Programmer for medisinske roboter bør også vurderes for hvordan de frigjør eksisterende sykehuspersonale til å sette mer av sitt fokus på pasientbehandling – enten personlig eller eksternt. Når robotteknologi viser seg å støtte sykehussystemenes kjerneoppdrag knyttet til kvalitetsomsorg, pasienttilfredshet og effektivitet, bør sykehusledere være involvert i å kommunisere disse fordelene til ansatte og lokalsamfunnet.

Opplæring av ansatte i funksjoner med medisinske roboter

Helseorganisasjoner som tar i bruk medisinsk robotikk, bør sikre at teknologiene er godt tilpasset pleierkompetanse; for alle sykehuspersonell som vil bruke robotikken, bør forhånds- og etteropplæringsprogrammer implementeres. Her kan standard opplæringsstandarder mangle – så organisasjoner bør søke partnere for å anbefale og lage opplæringsmoduler etter behov. I tillegg til opplæring i hvordan robotteknikk kan brukes og vedlikeholdes på en sikker måte (der det er aktuelt), bør slik instruksjon også omfatte prosedyrer for forsikringsdokumentasjon og fakturering – supplert med lett tilgjengelige håndbøker og digitale oppfriskningsmoduler for sykehuspersonalet.

Data for å støtte tilkoblede operasjoner

Datasynlighet og AI kan optimalisere kontrollen over utstyr, samtidig som det gir dyp innsikt i ulike robotiserte prosedyrer. Deretter kan utstyrstilkobling på tvers av nettverk la sykehus analysere data for å vurdere robotprogrammers effektivitet ... noe som er spesielt nyttig der sykehussystemer tar sikte på å skalere et gitt robotprogram.

Bilde 6: USB-til-serie- og nettverks-til-serie-produkter kan gi tilkoblinger mellom medisinsk robotikk og utstyr som ikke opprinnelig er konstruert for tilkobling. Datatilkoblingsløsninger kan også overvåke miljøer som må kontrolleres tett – og holde mobil robotikk sikkert og pålitelig tilkoblet. (Bilde: Digi)

Data for å oppfylle myndighetskrav / regelverk

Sammenhengende data-management systemer kan hjelpe multi-site sykehus nettverk så vel som frittstående sykehus, klinikker og kirurgiske sentre mer effektivt verifisere tilfredshet med regjeringen og industrien forskrifter. Nettsteder som bruker medisinsk robotikk er mer sannsynlig å ha enhetlige nettverk på plass, eller i det minste standard tilnærminger for å koble separate systemer. Tillegget av robotutstyr for kritiske oppgaver drar også nytte av måten de fleste helseinstitusjoner allerede har på plass strøm- og sikkerhetskopieringssystemer med rask respons.

Bilde 7: Isolasjonstransformatorer av medisinsk kvalitet støtter problemfri drift av robotikk og annet utstyr med kontinuerlig støyfiltrering og 100 % isolasjon fra inngangs-nettilkobling. UL 60601-1 medisinsk-grade notering med sykehus-grade plugg og stikkontakter gjør transformatorene egnet for beskyttelse av elektronisk utstyr i pasientbehandlingsområder. (Bilde: Tripp Lite)

Selvfølgelig krever medisinsk robotikk streng fysisk sikkerhet og cybersikkerhet. Dette nødvendiggjør ofte tett begrenset og overvåket tilgang til robotaktuatorer, styreenheter, nettverk og datalagring. Overholdelse av bransje-, leverandør- og myndighetsforskrifter må være strengt oppfylt og dokumentert.

Konklusjon

I USA har den medisinske industriens adopsjon av robotikk fortsatt uforminsket i det siste tiåret. Disse investeringene vil trolig fortsette som en aldrende befolkning er mer avhengig av bransjen – selv mens sykehusbudsjettene står overfor alvorlige utfordringer i hele landet. Tross alt kan robotikk tilby langsiktige driftsbesparelser for mange rutinemessige helsefunksjoner ... for ikke å nevne de mest avanserte alternativene for operasjoner og andre behandlinger som er maksimalt presise og minimalt invasive.

Advarselene her, er at vedtak av robotikk krever klar kartlegging av sykehusbehov og egnede robotikkløsninger; tilfredsstiller eksepsjonelt strenge regulatoriske krav; og innkjøp fra medisinske leverandører som er i stand til langsiktig designstøtte. I hvert fall for de fleste større sykehussystemer krever robotprogrammer også dedikerte forbindelser med automatiseringsekspertise for å koordinere kontinuerlig forbedringsarbeid.

Til slutt bør tilbudet fra medisinske roboter vurderes grundig i forhold til pasientsikkerhet og komfort, samt effektiviteten og virkningsgraden for prosedyrer og behandlinger.