作者：Edward O’Brien

　　自COVID-19 大流行 及其暴露的所有熟练劳动力短缺以来，人们对机器人技术(和工业采用)的兴趣加速了。现在，机器人特别适用于所有类型的医疗应用。满足这些用途的设计采用专业级自主地面车辆 (AGV)、自动测试站和患者支持系统的形式，以补充医院和其他医疗环境中最复杂的手术机器人。满足医疗应用的机器人设计也采用家用电器的形式，旨在改善那些尽管有医疗问题但仍希望通过原地养老方法保持活动能力和独立性的人的生活质量。

　　图 1：医疗机器人有多种形式。有些只是自动执行可能乏味或容易增加人为错误风险的任务。 (图片来源：盖蒂图片社)

　　尽管超出了本文的重点，但值得注意的是，一些机器人设计正在适应家庭安全(包括视频系统)和家用 HVAC 能源监控方面的许多技术进步，以用于扩展物联网 (IoT) 的健康辅助机器人、家庭自动化和系统互操作性。例如，现在正在采用一些底层物联网技术来帮助那些老龄化的人遵守(有时是复杂的)药物治疗计划。

　　另一种新兴的医疗机器人——外骨骼——已经代表了假肢、矫形器和可穿戴设备的融合，以帮助老年人以及仓库和其他工厂人员避免在繁重的体力劳动中受伤。这里的许多技术借鉴了最初为军事应用而追求的创新。几乎所有都包括物联网连接和用于反馈的传感器阵列 。

　　图 2：FSR 400 系列单区力敏电阻器是坚固的聚合物厚膜器件，随着施加力的增加电阻会降低。灵敏度适用于人机界面、医疗系统和机器人技术。 (图片来源：Interlink Electronics)

　　充满活力的市场有望增长

　　在医院和其他医疗机构中，机器人技术：

　　提高精细手术的可重复性——如微创手术 (MIS) 手术和其他机器人辅助手术

　　执行日常任务的时间超过医务人员可接受的时间——例如在庞大的设施周围穿梭运送床上用品和其他衣物的 AGV

　　协助看护人从事不安全的工作——例如病人升降机和机器人床，以帮助无法移动的人从床上移到椅子上，反之亦然

　　补充采用数据跟踪的自动化系统。观看在线视频演示如何使用 RFID 提高患者安全并保护收入 以了解有关此主题的更多信息

　　独立收集和交付药物以及实验室标本(利用安全的患者数据)

　　这些进步可以扩展护士、医生和医院清洁人员以及维护人员的能力。它们还提供了对可预测和可重复任务进行预编程以及利用来自各种医院系统的信息的机会——以持续改善患者护理并支持医学研究工作。

　　图 3：电子换向或无刷直流 (BLDC) 电机用于一些医疗机器人，以帮助重新训练和调节手臂活动障碍患者的手臂和手部运动。那是因为这种电机特别紧凑和高效。 (图片：Portescap)

　　手术机器人技术继续引领医疗领域自动化程度的提高——一如既往地协助外科医生，并越来越多地利用人工智能和机器学习的优势。Fortune Business Insights的一份报告预测，到 2026 年，手术机器人市场将达到近 $6.8B;这不足为奇，因为计算机辅助系统已被充分证明可以帮助外科医生通过放大的图像和不受疲劳、颤抖或分心影响的精确末端执行器运动来改善患者的治疗效果。

　　图 4：ND 系列将工作温度从 -20°C 扩展到 +85°C，而压力传感器具有宽动态范围，可以胜任六个具有更传统设计的传感器的工作。更具体地说，这些组件包括集成电子元件、高级压阻元件、ADC、DSP 和数字接口，用于跟踪从 0.25 in. H 2 O 到 5 psi的压力，用于各种设计——包括自动眼科手术设备和自主汽车。 (图片来源：Superior Sensor Technology Inc.)

　　其他医疗机器人设计注意事项

　　最好的医疗机器人设计是由经验丰富的医院人员以及其他医疗专业人员和看护人员提供的。这种输入和对人体解剖学的透彻理解可以帮助机器人设计师提供足够准确和可操作性的设计，无论是用于货物运输、护理、药物输送还是手术。在医疗机器人依赖物联网数据系统获取实时信息的地方，它们与现有医院网络的兼容性是关键。

　　图 5：张力称重传感器等组件 可确保患者移位机正常运行并符合设计规范。 (图片：Loadstar 传感器)

　　医疗机器人供应商要求

　　医疗机器人工程师、软件开发人员和供应商必须广泛了解与机动化或自动化治疗或程序相关的最佳实践。还需要对行业的基本业务需求和可行的货币化方法有敏锐的理解。

　　任何与保留患者信息相关的系统都需要安全的数据管理。这适用于结构化数据(保存在数据库中)和文本保留系统中的非结构化数据。出色的网络集成和分析功能是证明具有预测性和自适应系统行为的额外数据管理设计工作合理性的核心。

　　医疗机器人数据注意事项

　　在全面采用之前，应评估医疗机器人如何影响患者安全、治疗舒适度和结果。应研究先前实施的结果，以量化患者康复的改善和成本降低。还应该评估医疗机器人计划如何释放现有的医院工作人员，让他们将更多的注意力放在患者护理上——无论是面对面还是远程。如果机器人技术被证明支持医院系统与质量护理、患者满意度和效率相关的核心任务，医院高管应该参与向员工和当地社区传达这些好处。

　　对员工进行医疗机器人功能培训

　　采用医疗机器人的医疗保健组织应确保技术与看护人的专业知识保持一致;对于所有将与新机器人技术接口的医院工作人员，应实施前期和持续培训计划。在这里，可能缺乏标准培训标准，因此组织应寻求合作伙伴来根据需要推荐和制作培训模块。除了关于如何安全操作和维护机器人(如适用)的培训外，此类指导还应包括保险文件和计费程序，并辅以易于访问的手册和医院工作人员的数字复习模块。

　　支持互联运营的数据

　　数据可见性和人工智能可以优化对设备的控制，甚至可以深入了解各种机器人化程序。然后，跨网络的设备连接可以让医院分析数据以评估机器人程序的有效性......这在医院系统旨在扩展给定机器人程序的情况下特别有用。

　　图6： USB 转串行和网络到串行 产品可以提供医疗机器人和最初不是为连接而设计的设备之间的接口。数据连接解决方案还可以监控必须严格控制的环境，并保持移动机器人安全可靠的连接。(图片： 迪吉)

　　满足法规要求的数据

　　有凝聚力的数据管理系统可以帮助多站点医院网络以及独立医院、诊所和外科中心更有效地验证政府和行业法规的满意度。使用医疗机器人的站点更有可能拥有统一的网络，或者至少是连接独立系统的标准方法。为关键任务增加机器人设备也受益于大多数医疗机构已经拥有快速响应电源和数据备份系统的方式。

　　图 7：医疗级隔离变压器支持机器人和其他设备的无故障运行，具有连续的噪声过滤和与输入交流 100% 的隔离。带有医院级插头和插座的 UL 60601-1 医疗级列表使变压器适用于保护病人护理区的电子设备。 (图片：Tripp Lite)

　　当然，医疗机器人技术需要严格的物理安全和网络安全。这通常需要严格限制和监控对机器人执行器、控制器、网络和数据存储的访问。必须严格遵守行业、供应商和政府法规并记录在案。

　　结论

　　在美国，医疗行业对机器人技术的采用在过去十年中一直有增无减。随着人口老龄化更加依赖该行业，这些投资可能会继续——即使全国的医院预算面临严峻挑战。毕竟，机器人技术可以为许多常规医疗保健功能提供长期的运营节省……更不用说最先进的手术和其他最精确和微创治疗的选择了。

　　这里需要注意的是，采用机器人技术需要明确医院需求和合适的机器人解决方案;满足异常严格的监管要求;从能够提供长期设计支持的医疗供应商处采购。至少对于大多数大型医院系统而言，机器人项目还需要具有自动化专业知识的专门联络员来协调持续改进工作。

　　最终，医疗机器人产品还应该通过患者安全和舒适度以及程序或治疗效率和有效性的角度进行全面评估。