機(jī)器人技術(shù)應(yīng)對(duì)傳染病的挑戰(zhàn)

系統(tǒng)化的多場(chǎng)景解決方案

臨床需求

臨床方面使用的也是護(hù)理機(jī)器人，預(yù)期可以實(shí)現(xiàn)的一大應(yīng)用是協(xié)助護(hù)士處理他們每小時(shí)執(zhí)行的大量任務(wù)，包括許多簡(jiǎn)單但至關(guān)重要的任務(wù)，例如：

測(cè)溫

采集咽拭子

采血樣本

送藥

咽拭子智能機(jī)器防止了醫(yī)護(hù)人員與患者的交叉感染以及對(duì)檢查結(jié)果的影響，機(jī)器人統(tǒng)一了采集的方式，因此能更加規(guī)范采樣操作，獲得更高質(zhì)量的標(biāo)本，機(jī)器人咽拭子采樣也可以達(dá)到較高的質(zhì)量且受試者無(wú)不良反應(yīng)。

如果機(jī)器人能夠幫助完成如上所述的重復(fù)性任務(wù)，護(hù)士將有更多時(shí)間專注于問(wèn)診病人，個(gè)性化的患者護(hù)理和制定治療計(jì)劃。疫情防控期間，戴口罩，穿防護(hù)服對(duì)醫(yī)生來(lái)說(shuō)是一件必要但又很麻煩的事情。如果醫(yī)生每次進(jìn)入隔離室，必須立即脫下個(gè)人防護(hù)裝備然后在轉(zhuǎn)移到下一個(gè)病人之前，需再次準(zhǔn)備穿上防護(hù)服。每次必須再次花費(fèi)時(shí)間，而且都會(huì)增加人為感染的機(jī)會(huì)。比如你戴的口罩不夠緊，我們可以使用機(jī)器人巡房，問(wèn)病人基本的問(wèn)題，節(jié)約時(shí)間，避免交叉感染。

抽血機(jī)器人用于智能精準(zhǔn)地尋找靜脈然后抽血。機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室助理可以定位該血管并為患者抽取血液，同時(shí)減輕患者的痛苦和焦慮。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室工作，采集樣品并運(yùn)輸、分析和儲(chǔ)存樣品，并且分配藥物。

在較大的醫(yī)院中，機(jī)器人可以用手推車把床單從一層到另一層，食物等患者的必需品，乘坐電梯并自行通過(guò)自動(dòng)門。還有“齒輪和電線”機(jī)器人助手可以幫助截癱，需要輪椅的患者移動(dòng)，并進(jìn)行物理治療。

患者管理

遠(yuǎn)程醫(yī)療

相關(guān)報(bào)告指出，新的遠(yuǎn)程醫(yī)療方案是遠(yuǎn)程機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于超聲診斷。

遠(yuǎn)程機(jī)器人解決方案，即通過(guò)集成機(jī)器人技術(shù)、實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制技術(shù)、力反饋技術(shù)及超聲影像技術(shù)，打造出遠(yuǎn)程機(jī)器人控制以及現(xiàn)場(chǎng)視覺(jué)+聽(tīng)覺(jué)+觸覺(jué)回饋的傳送場(chǎng)景，達(dá)到如同親臨現(xiàn)場(chǎng)操作的靈活度和效果。遠(yuǎn)程機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用前景廣泛，如遠(yuǎn)程救災(zāi)，遠(yuǎn)程醫(yī)療手術(shù)、遠(yuǎn)程超聲診斷等，突破了傳統(tǒng)超聲診療方式的局限，能夠讓醫(yī)生遠(yuǎn)程操作、遠(yuǎn)程指導(dǎo)、實(shí)時(shí)診斷，改善了醫(yī)療資源分布不均的現(xiàn)狀，從而使醫(yī)療資源匱乏的地區(qū)也能享受到優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療服務(wù)。

食品和藥品傳輸

實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)護(hù)人員的日常離不開(kāi)藥物以及醫(yī)療設(shè)備的傳輸。而傳輸物資如果使用機(jī)器人，長(zhǎng)期下來(lái)會(huì)節(jié)省很大的成本開(kāi)銷以及時(shí)間。

這種技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，使用 Wi-Fi 與電梯、自動(dòng)門和火警進(jìn)行通信。醫(yī)院中食品和藥品傳輸機(jī)器人，可用于在醫(yī)院環(huán)境中運(yùn)送藥物、實(shí)驗(yàn)室標(biāo)本或其他敏感材料，使用內(nèi)置地圖和一系列車載傳感器進(jìn)行導(dǎo)航。

社交機(jī)器人可以幫助維持社交互動(dòng)和心理健康

很多國(guó)家預(yù)計(jì)將面臨可用護(hù)理人員數(shù)量短缺的問(wèn)題。院外護(hù)理使用機(jī)器人變得異常重要。未來(lái)，這些機(jī)器人將被要求執(zhí)行越來(lái)越多更復(fù)雜的任務(wù)，從提醒患者何時(shí)服藥到為那些缺乏藥物的人提供情感支持和互動(dòng)，扮演陪伴者的角色，讓患者臥病在床也可以享受社交的快樂(lè)。

社交機(jī)器人甚至能基于來(lái)訪者的文化社會(huì)背景和個(gè)人特征設(shè)計(jì)咨詢方案，因此可以達(dá)到和人類咨詢師相同的效果，甚至有更容易被信任，高效率的優(yōu)勢(shì)。

公共需求

檢疫消毒

在公共區(qū)域消毒是疫情期間的重中之重，一些智能洗地、消毒的機(jī)器人也加入了防疫大軍，在機(jī)場(chǎng)、火車站等地區(qū)，通過(guò)自動(dòng)駕駛完成消毒清潔作業(yè)，避免人群密集場(chǎng)所的聚集和接觸。消毒工作對(duì)于人們而言具有高風(fēng)險(xiǎn)，這時(shí)，消毒機(jī)器人可作為一線工作者，沖鋒在前，替代人工完成這項(xiàng)艱巨的任務(wù)。消毒機(jī)器人可以輕易進(jìn)入病毒重度污染的區(qū)域，對(duì)地面和空氣進(jìn)行消毒，使用消毒機(jī)器人還能間接降低防護(hù)服及其配套防護(hù)品的消耗量，降低采購(gòu)難度及復(fù)雜性。

物流

物流機(jī)器人解決方案具有極強(qiáng)的可擴(kuò)展性，可以靈活機(jī)動(dòng)增加機(jī)器人數(shù)量來(lái)應(yīng)付電商銷售波峰波谷問(wèn)題，也可以按照業(yè)務(wù)量在多個(gè)倉(cāng)庫(kù)之間調(diào)動(dòng)機(jī)器人使用，這都是傳統(tǒng)揀選模式不能代替的。

包括京東物流、美團(tuán)外賣等都推出了不同性能的無(wú)人配送物流機(jī)器人，以配送食物、藥品等應(yīng)急物資。后疫情時(shí)代，電商，快遞物流、醫(yī)藥、食品、冷鏈、新零售、商超等行業(yè)領(lǐng)域?qū)δ┒伺渌偷男枨髸?huì)繼續(xù)保持增長(zhǎng)，這為末端無(wú)人配送機(jī)器人的技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)應(yīng)用提供了新的機(jī)會(huì)。

智能化程度的提升

人工智能

醫(yī)院或護(hù)理設(shè)施內(nèi)

下圖所示是豐田公司開(kāi)發(fā)的，可以識(shí)別透明物體的機(jī)器人。在復(fù)雜環(huán)境中識(shí)別透明物體，例如，玻璃杯，試管，窗戶是機(jī)器困難的研發(fā)。其公司高管指出：“為了克服這個(gè)問(wèn)題，機(jī)器人專家開(kāi)發(fā)了一種新的訓(xùn)練方法來(lái)感知場(chǎng)景的 3D 幾何形狀，同時(shí)還能檢測(cè)物體和表面。這種組合使研究人員能夠使用大量合成數(shù)據(jù)來(lái)訓(xùn)練系統(tǒng)?！边@類機(jī)器人可以用于醫(yī)院的玻璃儀器分揀，以及在清潔工作中，對(duì)環(huán)境的復(fù)雜度的辨識(shí)。

在醫(yī)護(hù)用品生產(chǎn)工廠和公眾場(chǎng)所（如機(jī)場(chǎng)、購(gòu)物中心和餐館）

智能彈性體使未來(lái)的機(jī)器人更加靈敏，想象一下可以向各個(gè)方向扭轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活手術(shù)器械，例如微型章魚手臂，可以應(yīng)用于生產(chǎn)線上的工作人員，這些工種對(duì)機(jī)器人靈活度要求高。這個(gè)發(fā)明得益于由智能聚合物材料制成的強(qiáng)壯“肌肉”和敏感“神經(jīng)”的結(jié)合。

智能彈性技術(shù)基于智能聚合物系統(tǒng)，使用這種復(fù)合材料制造人造肌肉和神經(jīng)，可以實(shí)現(xiàn)彈性部位即使被壓縮，但隨后可以被拉伸以恢復(fù)其原始形狀。

它可用于制造醫(yī)療器械的微型觸手或制造用于工業(yè)應(yīng)用的大型機(jī)械臂。但與當(dāng)今使用的重型機(jī)械臂不同，由智能彈性體制成的機(jī)械臂將輕得多。“我們的機(jī)械臂不需要由電機(jī)或液壓或氣動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)——它們可以簡(jiǎn)單地通過(guò)施加電流來(lái)驅(qū)動(dòng)。彈性體肌肉也可以制成滿足特定應(yīng)用要求的形狀，而且它們消耗的電能很少。根據(jù)電容的不同，流過(guò)的電流在微安范圍內(nèi)。這種軟機(jī)器人技術(shù)既節(jié)能，制造成本又低，未來(lái)有巨大的發(fā)展前景”。

由智能材料專家 Stefan Seelecke 教授和薩爾大學(xué)初級(jí)教授 Gianluca Rizzello 領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)正在探索這個(gè)值得期待的，柔韌性極強(qiáng)的機(jī)器人領(lǐng)域的基本方面。

5G技術(shù)的應(yīng)用

如今，科技發(fā)展著實(shí)得益于5G，5G技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域主要應(yīng)用于遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制，遠(yuǎn)程操作、高清圖像傳輸?shù)龋旅媾e例說(shuō)明。

例如，Sk Telecom 與韓國(guó)歐姆龍電子公司合作開(kāi)發(fā)了一款 5G 驅(qū)動(dòng)的自主機(jī)器人，以開(kāi)始對(duì)抗 COVID-19。新機(jī)器人旨在用于大堂和公共區(qū)域，以執(zhí)行多種措施來(lái)對(duì)抗 COVID-19。它能夠在使用 5G 網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，結(jié)合傳感器，檢測(cè)客人的體溫，在有人測(cè)量到 37.5°C (99.5°F) 以上時(shí)提醒工作人員，對(duì)表面進(jìn)行消毒，并提醒客人保持社交距離。

該機(jī)器人采用5G、人工智能、自動(dòng)駕駛和物聯(lián)網(wǎng)等尖端技術(shù)構(gòu)建，可以為訪客進(jìn)行非接觸式體溫篩查和建筑物消毒等多種活動(dòng)

在檢測(cè)到訪客后，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)向他們移動(dòng)，使用熱成像攝像機(jī)檢查他們的體溫。如果測(cè)得的溫度為 37.5°C (99.5°F) 或更高，它會(huì)發(fā)出警報(bào)并向控制中心發(fā)出警報(bào)。

根據(jù)通過(guò) 5G 網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸?shù)倪@些數(shù)據(jù)，SK Telecom 將能夠采取必要措施，例如禁止有可疑癥狀的人進(jìn)入建筑物等。

應(yīng)用 SK Telecom 自主開(kāi)發(fā)的基于 AI 的視頻分析解決方案，5G 機(jī)器人還將能夠識(shí)別人們聚集的地方，然后移動(dòng)到該位置，用廣播的形式，大聲播放強(qiáng)調(diào)社交距離重要性的信息。它還能識(shí)別未戴口罩的人，并要求他們戴上口罩。

此外，SK Telecom 將通過(guò)其大數(shù)據(jù)分析解決方案的應(yīng)用，確保機(jī)器人的操作和管理效率更高。解決方案是在后端將分析通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳感器收集的機(jī)器人組件管理數(shù)據(jù)，以檢查機(jī)器人的實(shí)時(shí)狀態(tài)并進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)。

5G也應(yīng)用于遠(yuǎn)程診療技術(shù)，直接遠(yuǎn)程操控超聲探頭，即可對(duì)病人實(shí)施遠(yuǎn)程診斷。遠(yuǎn)程超聲機(jī)器人可通過(guò)集成機(jī)器人，實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程控制及超聲影像等技術(shù)，搭載5G網(wǎng)絡(luò)，突破傳統(tǒng)超聲診療方式的局限。

一方面，人工智能通過(guò)提供實(shí)時(shí)探頭的操作指引和患者身體定位，模仿專業(yè)醫(yī)生的取圖手法，可以更好地獲取圖像。另一方面，超聲終端獲取的圖像上傳至云服務(wù)器進(jìn)行智能輔助閱讀圖片，通過(guò)人工智能算法對(duì)病理圖像進(jìn)行智能識(shí)別和標(biāo)記，從而提高了超聲診斷效率。

此外，5G遠(yuǎn)程超聲機(jī)器移動(dòng)車，通過(guò)5G+超聲機(jī)器人的結(jié)合，基于觸覺(jué)交互反饋系統(tǒng)，可真正實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)在千里之外的醫(yī)生對(duì)病人進(jìn)行超聲診斷。不僅彌補(bǔ)了專業(yè)醫(yī)生數(shù)量的不足，更實(shí)現(xiàn)了智能化與標(biāo)準(zhǔn)化，推動(dòng)醫(yī)療服務(wù)普及，高效，彌補(bǔ)偏遠(yuǎn)地區(qū)醫(yī)療條件不足的缺陷。

完善多元化的交互系統(tǒng)

完善多元化的交互系統(tǒng)是自然語(yǔ)言處理、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)融合的產(chǎn)物，能夠讓機(jī)器以一種人性化且互動(dòng)式的個(gè)性化方式理解和響應(yīng)任何形式的文本或語(yǔ)音，達(dá)到像人一樣體察情感和解決問(wèn)題。

監(jiān)控體溫異常人群、測(cè)量體溫并傳回大數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)

這里其實(shí)是用了物聯(lián)網(wǎng)的平臺(tái)，儀器端測(cè)量體溫并且通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳回給大數(shù)據(jù)的平臺(tái)，后端或許會(huì)使用人工智能等高科技進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)體溫異常人群進(jìn)行追蹤。

通常這款機(jī)器人囊括了高精度自主導(dǎo)航系統(tǒng)、360°無(wú)死角監(jiān)控系統(tǒng)、相控陣?yán)走_(dá)預(yù)警系統(tǒng)、北斗定位系統(tǒng)、紅外溫度探測(cè)系統(tǒng)、人臉識(shí)別、智能語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)、5G通訊模塊及智能大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)于一體。這樣的機(jī)器人在公共場(chǎng)合可以無(wú)死角的監(jiān)控密集人群，將人臉和體溫，回傳給大數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

心理疏導(dǎo)

心理疏導(dǎo)的機(jī)器人使用聲音識(shí)別，語(yǔ)義識(shí)別去感知人類的情感，后端有大量算法開(kāi)發(fā)，是機(jī)器可以理解人的心理，并且采取相應(yīng)的回答。

與傳統(tǒng)咨詢師相比，人工智能做心理咨詢優(yōu)勢(shì)在于：

人工智能推斷患者心理狀態(tài)

人工智能有強(qiáng)大的記憶、學(xué)習(xí)能力。通過(guò)人工智能，將來(lái)訪者癥狀，個(gè)人病史、家族史信息傳輸給機(jī)器人，讓他不斷記憶學(xué)習(xí)，迭代算法模型，它能夠快速給予診斷，為干預(yù)心理問(wèn)題爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。心理咨詢行業(yè)已經(jīng)開(kāi)始使用編碼軟件錄入來(lái)訪者互動(dòng)過(guò)程的情緒反應(yīng)和交流行為，這些就可以作為機(jī)器學(xué)習(xí)的資料。

根據(jù)文化背景解決心理問(wèn)題

人工智能能夠產(chǎn)出符合文化和交流背景的反應(yīng)，可以認(rèn)為機(jī)器可以通過(guò)學(xué)習(xí)病人的資料，將他們的病史、來(lái)訪語(yǔ)言和行為、生活故事、他人的評(píng)價(jià)以及病人所來(lái)自的文化背景，最終轉(zhuǎn)化為機(jī)器可以理解的運(yùn)算方式進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算，最后做出符合病人特征的診斷。

減少治療成本

基于龐大文化數(shù)據(jù)庫(kù)的運(yùn)算，人工智能咨詢師可以調(diào)用不同文化的方案，最終選擇適合特定來(lái)訪者的需求?，F(xiàn)實(shí)生活中，跨文化的咨詢師和來(lái)訪者之間可能會(huì)出現(xiàn)不匹配的情況，導(dǎo)致無(wú)法深層溝通，治療效果不佳。如此以來(lái)，人工智能就可以做到一個(gè)系統(tǒng)的通用性，最終降低治療成本。可以預(yù)見(jiàn)，前期的訓(xùn)練和研發(fā)雖然耗資巨大，但是在各方面條件成熟之后，診斷以及治療每個(gè)病人的短期成本將非常低。

機(jī)器人保護(hù)患者隱私

與人工智能機(jī)器人對(duì)話，可以保護(hù)個(gè)人隱私，提供相對(duì)安全說(shuō)話的環(huán)境。因?yàn)榇髷?shù)據(jù)時(shí)代，數(shù)據(jù)會(huì)加密存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，只有醫(yī)生，以及指定權(quán)限的工作人員可以進(jìn)入，并且他們有權(quán)保護(hù)患者隱私。有些人可能不喜歡和人交往，如果和機(jī)器說(shuō)話可能會(huì)感到舒適自在些，機(jī)器人更易于讓患者敞開(kāi)心扉。

總結(jié)

本文通過(guò)臨床需求、患者管理，以及公共需求的角度介紹了系統(tǒng)化的多場(chǎng)景解決方案。人工智能和5G介紹了機(jī)器人智能化程度的提升。最后講解了如何提升和完善多元化的交互系統(tǒng)以及實(shí)現(xiàn)交互系統(tǒng)的重要性。

后疫情時(shí)代人們也不可以放松警惕，疫情是地球必將再次爆發(fā)的戰(zhàn)爭(zhēng)，這次的慘痛教訓(xùn)應(yīng)該吹響人們心中的警鐘。在高科技如此發(fā)達(dá)的今天，希望科學(xué)家齊心協(xié)力研制交互式更強(qiáng)，更安全，高效的智能化的機(jī)器人，醫(yī)護(hù)人員將專注于病人本身，在更加安全的環(huán)境下為病人診療，節(jié)省成本，人力以及物力。我們可以憧憬一個(gè)全民受益于醫(yī)療科技的新時(shí)代。

審核編輯：郭婷