作者：Edward O’Brien

　　自COVID-19 大流行 及其暴露的所有熟練勞動力短缺以來，人們對機器人技術(shù)(和工業(yè)采用)的興趣加速了?，F(xiàn)在，機器人特別適用于所有類型的醫(yī)療應(yīng)用。滿足這些用途的設(shè)計采用專業(yè)級自主地面車輛 (AGV)、自動測試站和患者支持系統(tǒng)的形式，以補充醫(yī)院和其他醫(yī)療環(huán)境中最復(fù)雜的手術(shù)機器人。滿足醫(yī)療應(yīng)用的機器人設(shè)計也采用家用電器的形式，旨在改善那些盡管有醫(yī)療問題但仍希望通過原地養(yǎng)老方法保持活動能力和獨立性的人的生活質(zhì)量。

　　圖 1：醫(yī)療機器人有多種形式。有些只是自動執(zhí)行可能乏味或容易增加人為錯誤風險的任務(wù)。 (圖片來源：蓋蒂圖片社)

　　盡管超出了本文的重點，但值得注意的是，一些機器人設(shè)計正在適應(yīng)家庭安全(包括視頻系統(tǒng))和家用 HVAC 能源監(jiān)控方面的許多技術(shù)進步，以用于擴展物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的健康輔助機器人、家庭自動化和系統(tǒng)互操作性。例如，現(xiàn)在正在采用一些底層物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來幫助那些老齡化的人遵守(有時是復(fù)雜的)藥物治療計劃。

　　另一種新興的醫(yī)療機器人——外骨骼——已經(jīng)代表了假肢、矯形器和可穿戴設(shè)備的融合，以幫助老年人以及倉庫和其他工廠人員避免在繁重的體力勞動中受傷。這里的許多技術(shù)借鑒了最初為軍事應(yīng)用而追求的創(chuàng)新。幾乎所有都包括物聯(lián)網(wǎng)連接和用于反饋的傳感器陣列 。

　　圖 2：FSR 400 系列單區(qū)力敏電阻器是堅固的聚合物厚膜器件，隨著施加力的增加電阻會降低。靈敏度適用于人機界面、醫(yī)療系統(tǒng)和機器人技術(shù)。 (圖片來源：Interlink Electronics)

　　充滿活力的市場有望增長

　　在醫(yī)院和其他醫(yī)療機構(gòu)中，機器人技術(shù)：

　　提高精細手術(shù)的可重復(fù)性——如微創(chuàng)手術(shù) (MIS) 手術(shù)和其他機器人輔助手術(shù)

　　執(zhí)行日常任務(wù)的時間超過醫(yī)務(wù)人員可接受的時間——例如在龐大的設(shè)施周圍穿梭運送床上用品和其他衣物的 AGV

　　協(xié)助看護人從事不安全的工作——例如病人升降機和機器人床，以幫助無法移動的人從床上移到椅子上，反之亦然

　　補充采用數(shù)據(jù)跟蹤的自動化系統(tǒng)。觀看在線視頻演示如何使用 RFID 提高患者安全并保護收入 以了解有關(guān)此主題的更多信息

　　獨立收集和交付藥物以及實驗室標本(利用安全的患者數(shù)據(jù))

　　這些進步可以擴展護士、醫(yī)生和醫(yī)院清潔人員以及維護人員的能力。它們還提供了對可預(yù)測和可重復(fù)任務(wù)進行預(yù)編程以及利用來自各種醫(yī)院系統(tǒng)的信息的機會——以持續(xù)改善患者護理并支持醫(yī)學研究工作。

　　圖 3：電子換向或無刷直流 (BLDC) 電機用于一些醫(yī)療機器人，以幫助重新訓練和調(diào)節(jié)手臂活動障礙患者的手臂和手部運動。那是因為這種電機特別緊湊和高效。 (圖片：Portescap)

　　手術(shù)機器人技術(shù)繼續(xù)引領(lǐng)醫(yī)療領(lǐng)域自動化程度的提高——一如既往地協(xié)助外科醫(yī)生，并越來越多地利用人工智能和機器學習的優(yōu)勢。Fortune Business Insights的一份報告預(yù)測，到 2026 年，手術(shù)機器人市場將達到近 $6.8B;這不足為奇，因為計算機輔助系統(tǒng)已被充分證明可以幫助外科醫(yī)生通過放大的圖像和不受疲勞、顫抖或分心影響的精確末端執(zhí)行器運動來改善患者的治療效果。

　　圖 4：ND 系列將工作溫度從 -20°C 擴展到 +85°C，而壓力傳感器具有寬動態(tài)范圍，可以勝任六個具有更傳統(tǒng)設(shè)計的傳感器的工作。更具體地說，這些組件包括集成電子元件、高級壓阻元件、ADC、DSP 和數(shù)字接口，用于跟蹤從 0.25 in. H 2 O 到 5 psi的壓力，用于各種設(shè)計——包括自動眼科手術(shù)設(shè)備和自主汽車。 (圖片來源：Superior Sensor Technology Inc.)

　　其他醫(yī)療機器人設(shè)計注意事項

　　最好的醫(yī)療機器人設(shè)計是由經(jīng)驗豐富的醫(yī)院人員以及其他醫(yī)療專業(yè)人員和看護人員提供的。這種輸入和對人體解剖學的透徹理解可以幫助機器人設(shè)計師提供足夠準確和可操作性的設(shè)計，無論是用于貨物運輸、護理、藥物輸送還是手術(shù)。在醫(yī)療機器人依賴物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)系統(tǒng)獲取實時信息的地方，它們與現(xiàn)有醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)的兼容性是關(guān)鍵。

　　圖 5：張力稱重傳感器等組件 可確?；颊咭莆粰C正常運行并符合設(shè)計規(guī)范。 (圖片：Loadstar 傳感器)

　　醫(yī)療機器人供應(yīng)商要求

　　醫(yī)療機器人工程師、軟件開發(fā)人員和供應(yīng)商必須廣泛了解與機動化或自動化治療或程序相關(guān)的最佳實踐。還需要對行業(yè)的基本業(yè)務(wù)需求和可行的貨幣化方法有敏銳的理解。

　　任何與保留患者信息相關(guān)的系統(tǒng)都需要安全的數(shù)據(jù)管理。這適用于結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)(保存在數(shù)據(jù)庫中)和文本保留系統(tǒng)中的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。出色的網(wǎng)絡(luò)集成和分析功能是證明具有預(yù)測性和自適應(yīng)系統(tǒng)行為的額外數(shù)據(jù)管理設(shè)計工作合理性的核心。

　　醫(yī)療機器人數(shù)據(jù)注意事項

　　在全面采用之前，應(yīng)評估醫(yī)療機器人如何影響患者安全、治療舒適度和結(jié)果。應(yīng)研究先前實施的結(jié)果，以量化患者康復(fù)的改善和成本降低。還應(yīng)該評估醫(yī)療機器人計劃如何釋放現(xiàn)有的醫(yī)院工作人員，讓他們將更多的注意力放在患者護理上——無論是面對面還是遠程。如果機器人技術(shù)被證明支持醫(yī)院系統(tǒng)與質(zhì)量護理、患者滿意度和效率相關(guān)的核心任務(wù)，醫(yī)院高管應(yīng)該參與向員工和當?shù)厣鐓^(qū)傳達這些好處。

　　對員工進行醫(yī)療機器人功能培訓

　　采用醫(yī)療機器人的醫(yī)療保健組織應(yīng)確保技術(shù)與看護人的專業(yè)知識保持一致;對于所有將與新機器人技術(shù)接口的醫(yī)院工作人員，應(yīng)實施前期和持續(xù)培訓計劃。在這里，可能缺乏標準培訓標準，因此組織應(yīng)尋求合作伙伴來根據(jù)需要推薦和制作培訓模塊。除了關(guān)于如何安全操作和維護機器人(如適用)的培訓外，此類指導還應(yīng)包括保險文件和計費程序，并輔以易于訪問的手冊和醫(yī)院工作人員的數(shù)字復(fù)習模塊。

　　支持互聯(lián)運營的數(shù)據(jù)

　　數(shù)據(jù)可見性和人工智能可以優(yōu)化對設(shè)備的控制，甚至可以深入了解各種機器人化程序。然后，跨網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備連接可以讓醫(yī)院分析數(shù)據(jù)以評估機器人程序的有效性......這在醫(yī)院系統(tǒng)旨在擴展給定機器人程序的情況下特別有用。

　　圖6： USB 轉(zhuǎn)串行和網(wǎng)絡(luò)到串行 產(chǎn)品可以提供醫(yī)療機器人和最初不是為連接而設(shè)計的設(shè)備之間的接口。數(shù)據(jù)連接解決方案還可以監(jiān)控必須嚴格控制的環(huán)境，并保持移動機器人安全可靠的連接。(圖片： 迪吉)

　　滿足法規(guī)要求的數(shù)據(jù)

　　有凝聚力的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)可以幫助多站點醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)以及獨立醫(yī)院、診所和外科中心更有效地驗證政府和行業(yè)法規(guī)的滿意度。使用醫(yī)療機器人的站點更有可能擁有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)，或者至少是連接獨立系統(tǒng)的標準方法。為關(guān)鍵任務(wù)增加機器人設(shè)備也受益于大多數(shù)醫(yī)療機構(gòu)已經(jīng)擁有快速響應(yīng)電源和數(shù)據(jù)備份系統(tǒng)的方式。

　　圖 7：醫(yī)療級隔離變壓器支持機器人和其他設(shè)備的無故障運行，具有連續(xù)的噪聲過濾和與輸入交流 100% 的隔離。帶有醫(yī)院級插頭和插座的 UL 60601-1 醫(yī)療級列表使變壓器適用于保護病人護理區(qū)的電子設(shè)備。 (圖片：Tripp Lite)

　　當然，醫(yī)療機器人技術(shù)需要嚴格的物理安全和網(wǎng)絡(luò)安全。這通常需要嚴格限制和監(jiān)控對機器人執(zhí)行器、控制器、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)存儲的訪問。必須嚴格遵守行業(yè)、供應(yīng)商和政府法規(guī)并記錄在案。

　　結(jié)論

　　在美國，醫(yī)療行業(yè)對機器人技術(shù)的采用在過去十年中一直有增無減。隨著人口老齡化更加依賴該行業(yè)，這些投資可能會繼續(xù)——即使全國的醫(yī)院預(yù)算面臨嚴峻挑戰(zhàn)。畢竟，機器人技術(shù)可以為許多常規(guī)醫(yī)療保健功能提供長期的運營節(jié)省……更不用說最先進的手術(shù)和其他最精確和微創(chuàng)治療的選擇了。

　　這里需要注意的是，采用機器人技術(shù)需要明確醫(yī)院需求和合適的機器人解決方案;滿足異常嚴格的監(jiān)管要求;從能夠提供長期設(shè)計支持的醫(yī)療供應(yīng)商處采購。至少對于大多數(shù)大型醫(yī)院系統(tǒng)而言，機器人項目還需要具有自動化專業(yè)知識的專門聯(lián)絡(luò)員來協(xié)調(diào)持續(xù)改進工作。

　　最終，醫(yī)療機器人產(chǎn)品還應(yīng)該通過患者安全和舒適度以及程序或治療效率和有效性的角度進行全面評估。