最好的医疗机器人反映了护理人员的意见

自从 新冠疫情及由此暴露了技术工人短缺以来，人们越来越多地对机器人技术及其工业应用感兴趣了。现在，机器人在所有类型的医疗应用中都是切实可行的。专业级地面自主车辆 (AGV)、自动测试站和病人支持系统，就是为了满足这些用途的设计而采取的形式，用作医院和其他医疗环境中最复杂的手术机器人技术的补充。满足医疗应用的机器人设计也采取了家用电器的形式，旨在为那些尽管有健康问题，但希望通过就地养老来保持活动自由和独立的人提高生活质量。

图 1：医疗机器人有多种形式。有些机器人只是用来把可能繁琐或容易增加人为错误风险的任务实现自动化。（图片来源：Getty Images）

虽然超出本文的关注范围，但值得注意的是，一些机器人设计正在将居家安全（含视频系统）和暖通空调能量监测方面的许多技术进步应用于家用健康辅助机器人，以扩展物联网 (IoT)、家庭自动化和系统互操作性。例如，一些基础的物联网技术现在用来帮助居家养老的人按计划用药，这种用药计划有时很复杂。

另一类蓬勃发展的医疗机器人类型就是外骨骼机器人，这类机器人已经代表了假肢、矫形器和可穿戴设备的融合，可以帮助老年人以及仓库和其他工厂人员在剧烈的人工作业中避免受伤。这里的许多技术都借鉴了最初为军事应用所追求的创新技术。几乎所有的技术都包括物联网连接和用于反馈的传感器阵列。

图 2：FSR 400 系列单区力检测电阻器是一种坚固的聚合物厚膜器件，其电阻值会随着所施加力的增加而下降。灵敏度适合用于人机界面、医疗系统和机器人技术。（图片来源：Interlink Electronics）

市场充满活力，蓄势待发

在医院和其他医疗设施中，机器人技术的用途如下：

• 提高精细手术的可重复性——如微创外科手术 (MIS) 和其他机器人辅助手术
• 在超过医务人员可接受的时间内执行单调乏味的任务——如在广阔的设施中穿梭于床铺和其他衣物之间的地面自动驾驶驶车辆。
• 协助完成会威胁到护理人员安全的工作任务——如病人升降台和机器人病床，用于帮助行动不便的人从床上移动到椅子上，或者从椅子移动到床上。
• 对采用数据跟踪的自动化系统进行补充。欲详细了解此主题，请观看线上视频《如何利用 RFID 提高患者安全并保护收入》
• 独立收集和提供药物以及实验室标本（利用安全的病人数据）

此类技术进步提升了护士、医生和医院清洁及维护人员的工作能力。利用这些技术进步，就有可能对可预测、可重复的任务进行预先设定，以及利用来自医院不同系统的信息，从而不断改善病人护理并支持医学研究工作。

图 3：电子换向或无刷 DC (BLDC) 电机用于一些医疗机器人，以帮助手臂有活动障碍的病人重新训练、调节手臂和手部的运动。之所以能够执行此类任务，是因为这种电机特别紧凑、高效。（图片来源：Portescap）

手术机器人继续引领医疗领域自动化程度的提升——像过去一样协助外科医生，并越来越多地发挥人工智能和机器学习的优势。据《财富商业观察》的一份报告预测，到 2026 年手术机器人市场额将达到近 68 亿美元。这样的预测结果毫不意外，因为计算机辅助系统已经过充分验证，能够帮助外科医生通过放大的图像且不受疲劳、震颤或分心影响的精确末端执行器运动来提高病人的治疗效果。

图 4：ND 系列家族产品将工作温度范围从 -20°C 扩大到 +85°C，而压力传感器的特点是动态范围宽，可以服务六个设计更传统的传感器。更具体地说，这些组件包括集成电子器件、先进的压阻元件、一个 ADC、一个 DSP 和一个数字接口，可跟踪从 0.25 in. H₂O 到 5 psi 的压力，用于包括自动眼科手术设备和自主驾驶车辆在内的各种设计。（图片来源：Superior Sensor Technology Inc.）

其他医疗机器人的设计注意事项

最好的医疗机器人设计基于经验丰富的医院人员以及其他医疗专业人士、护理人员提供信息。这些信息和对人体解剖学的充分理解可以帮助机器人设计人员实现具有充分准确性和可操作性的设计，无论是货物运输、护理、药物输送还是手术。在医疗机器人依靠物联网数据系统获得实时信息的情况下，医疗机器人与现有医院网络的兼容性是重中之重。

图 5：诸如拉伸测压元件等部件可确保病人升降机正确运行并符合设计规范。（图片来源：Loadstar Sensors）

对医疗机器人供应商的要求

医疗机器人工程师、软件开发人员和供应商必须对与电动化或自动化治疗或手术有关的最佳做法有广泛的了解。此外，还需要对行业的基本业务要求和可行的盈利方法有敏锐的认识。

任何与保留病人信息有关的系统都需要进行数据安全管理。这既适用于结构化数据（如数据库中保留的数据），也适用于文本保存系统中的非结构化数据。出色的网络集成和分析能力，是证明额外数据管理设计工作是否具有预见性和适应性系统特性的核心。

医疗机器人的数据注意事项

在全面采用医疗机器人技术之前，应评估其如何影响病人的安全、治疗舒适度和治疗效果。应研究以前的技术实施成果，从而对病人疗效改善和成本降低情况进行量化。还应评估医疗机器人项目如何解放现有的医院工作人员，让他们有更多的精力放在病人护理上——无论是以面对面还是远程形式。当机器人技术被证明有助于医院系统实现在高质量护理、病人满意度和效率方面的核心任务时，医院高管应向员工和当地社区宣传这些好处。

就机器人功能培训工作人员

采用医疗机器人技术的医疗机构应确保相关人员掌握这些技术，并对所有将要接触新机器人技术的医院工作人员实施前期和持续培训计划。在这种情况之下，可能是缺乏标准化的培训标准——所以医疗机构应寻找合作伙伴，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的培训（如适用），此类用法说明还应该包括保险存档和计费程序，并辅之以医院工作人员可随时查阅的手册和数字式复习模块。

支持联网操作的数据

数据可见性和人工智能可以优化设备控制，与此同时向各种机器化手术注入深刻见解。然后，借助跨网络设备连接，医院就可以分析数据，以评估机器人项目的有效性...这在医院系统计划扩大特定的机器人项目时特别有用。

图 6：USB 转串行和网络转串行产品可以在医疗机器人和最初没有设计连接功能的设备之间提供接口。数据连接解决方案还能够监测必须严格控制的环境，并保持移动机器人的连接安全、可靠。（图片来源：Digi）

满足监管要求的数据

内聚型数据管理系统有助于多站点医院网络以及独立医院、诊所和手术中心更有效地验证对政府及行业法规的满足程度。采用医疗机器人技术的场所更有可能拥有统一网络，或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拥有快速响应型电源和数据备份系统的方式。

图 7：医疗级隔离变压器有助于机器人和其他设备无故障运行，具有持续的噪声滤波和 100% 交流输入隔离的能力。UL 60601-1 医疗级认证和医疗级插头、插座使得变压器适用于保护病人护理区的电子设备。（图片来源：Tripp Lite）

当然，医疗机器人有严格的物理和网络安全要求。这往往需要严格限制和监控机器人执行器、控制器、网络和数据存储。必须严格遵守行业、供应商和政府的法规并记录存档。

结束语

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。这方面的投资可能会继续，因为人口老龄化对该行业的依赖程度越来越高，即使全美的医院都面临严重的预算挑战。通过机器人技术，毕竟许多常规的医疗保健功能可以实现长期的节约型运行...更不用说最先进的手术和其他治疗选择，即最高的精确性和最小的创伤。

这里需要注意，采用机器人技术需要明确的是：医院的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来说，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。

最后，医疗机器人产品也应该通过病人的安全、舒适度以及手术或治疗的效率、效果来进行充分评估。