在寫作時，冠狀病毒病（Covid-19）影響了全球212個國家和地區。根據世界衛生組織（WHO）的數據，總共有4,735,622例確認病例，其中包括316,289例死亡[1]。在與Covid-19的鬥爭中，護士，醫生和其他醫護人員處於戰鬥的前線，帶有更高的感染風險[2]。國際護士理事會（ICN）收集了更多信息，建議全世界已有90,000多名醫護人員被感染[3]。個人防護設備（PPE）短缺是增加醫務人員感染風險的關鍵因素之一。因此，尋找降低感染風險的替代方法已成為要解決的緊迫問題。
使用機器人技術[4]和遠程醫療[5]為了幫助進行COVID-19的爆發的戰鬥，由於充分的理由而引起了人們的關注：更多的機器人和虛擬會議意味著更少的人與人接觸，因此，醫療保健工人的感染風險較低。使用機器人還可以減少社區傳播和PPE消耗。
為了贏得戰鬥，必須保證每位醫療工作者的健康和健康[6]。通過在大流行的早期進行的需求啟發調查中，采訪了智格大學醫學院第一家附屬醫院的醫護人員（法祖，指定的中國吉安吉省Covid-19診斷和治療醫院的醫院），，，，the following routines in the isolation ward are especially time-consuming or difficult while wearing PPE and are welcomed to be replaced using robotic devices: (1) Daily checkups on patient’s physical and mental conditions, (2) Delivery of medicine, food, or other essential items, (3) Operation of the medical instruments, (4) Extensive disinfection of the high-touch surfaces, (5) Auscultation while wearing PPE.
此外，即使使用PPE，在某些特殊情況下仍然可以感染醫護人員[7]。因此，可以在隔離病房中執行基本例程的遙控設備不僅可以降低感染的風險，而且還可以確保醫療人員有足夠的時間完成更重要的任務。
根據上述需求，在此開發和引入了用於隔離病房的遠程護理操作的遠程保健係統。該係統的研究和開發主要集中於機器人設計，運動捕獲，映射算法開發，遠程敏感軟件開發和控製策略設計。
擬議的遠程動物係統（圖1）有兩個主要子係統：遠程處理係統和觸覺係統：
發達的遠程動物係統的示意圖（患者和護理人員的矢量是由Freepik設計的）
- （1）
這秘密係統由可穿戴的初始運動捕獲裝置和雙臂協作機器人（Yumi，IRB14000）組成。使用運動捕獲裝置，可以獲得醫療工人的上肢運動數據，並用於遠程控製機器人臂運動。一對數據手套用於捕獲手指的運動，並對Yumi的抓地力或其他最終效應子進行詳細說明。
- （2）
這電視係統是通過連接到遙控機器人正麵的平板電腦來實現的。基於Web實時通信（WEBRTC）開發和部署了用於遠程醫療谘詢的多用戶音頻/視頻會議係統。開發了語音喚醒功能，以促進患者的手術，並減少了患者和機器人之間接觸的機會。此外，深層神經元網絡用於通過在平板電腦上部署來監測患者的情緒狀態。
擬議的係統旨在通過減少患者與醫護人員之間接觸的機會來阻止感染。借助兩個子係統，遙控機器人可以協助甚至更換醫務人員，以照顧隔離病房中的患者。換句話說，遙控機器人成為孤立病房中的醫護人員的眼睛，耳朵和身體。
自設計的遙控機器人有四個主要部分（圖2）：全向移動底盤，底盤上方的雙臂協作機器人，高度調整機製和其他支撐設備。底盤可以通過四個mecanum車輪的不同運動組合向各個方向移動，這適用於隔離病房狹窄空間中的柔性運動。ABB生產的合作機器人Yumi被選為遠程運行的操縱器。設計雙臂操縱器和移動底盤之間設計了電高度調節機製，以便可以調整Yumi的高度，以確保用於非結構化操作案例的工作區。為了滿足患者護理的確認需求，設計了各種末端效應器（手寫筆，多普勒超聲設備，手持式消毒設備等）的特殊可更換連接器。機器人側麵安裝了用於藥物，消毒劑和其他設備的儲藏室。平板電腦安裝在機器人的前部，該計算機用於進行遠程醫療檢查。根據平板電腦上使用攝像頭獲取的麵部數據，還可以實現患者的情緒狀態監測。通過機器人和醫療保健工作者之間的一對迷你WiFi中繼器來實現遙控器。
自設計的遙控機器人的結構
對於機器人控製，可穿戴運動捕獲訴訟由18個慣性測量單元（IMU）組成，以捕獲醫療人員的運動數據。使用操作員和機器人之間的增量運動映射來實現遠程操作，這是直觀且方便的。它使醫療保健工作者可以通過較少需要的培訓來通過機器人更有效地複製他們的專業技能。一對數據手套用於在遠距離運行期間收集醫療工作者手指的彎曲角度。各種手勢指令規則旨在控製最終效應子。
這項研究得到法祖臨床研究倫理委員會的批準。目前，擬議的遠程動物係統正在進行臨床試驗。Fahzu的教學和研究中心已經完成了功能驗證，擬議的遠程操作機器人已在Fahzu的急診中心重症監護室（ICU）中進行了測試。
使用附著在機器人臂末端的多普勒超聲聽診器實現遠程聽診，這使醫療保健工人能夠在隔離病房外診斷（圖）3）。為了實現遠程對象輸送，Yumi的兩指抓手用於從醫療儲物盒中抓住藥物或其他醫療必需品，然後將其交付給患者（圖4）。抓手手指末端附帶的定製設計的手寫筆用於遠程操作醫療器械（圖5）。遠程每日檢查是通過機器人正麵的平板電腦進行的，這使醫療保健工人可以與沒有身體接觸的患者進行交流（圖6）。最後但並非最不重要的一點是，通過定製設計的手持式紫外線消毒裝置來實現高點觸摸表麵的遠程廣泛消毒（圖7）。
使用基於遠程手術機器人的多普勒超聲聽診器的遠程聽診
使用遠程藥物使用遙控機器人交付
使用遙控機器人的醫療器械的遠程操作
遠程使用觸覺係統對身體和精神狀況進行遠程谘詢
使用遙控機器人遠程對高觸摸表麵的大量消毒
總而言之，這個新設計的遠程動物係統結合了醫護人員的優勢（患者護理的專家知識）和機器人技術的優勢（在危險環境中工作的社會疏遠和能力）為患者和醫療保健工人提供最佳結果。在與COVID-19的戰鬥中，機器人實施了機器人的實施，從而獲得了醫療保健工人的積極反饋，因為它在阻止了不斷的任務中阻止醫務人員的感染和有效性方麵的潛力。此外，該遙控機器人在其他領域還具有潛力，例如太空勘探，炸彈處置，災難救援和任何其他需要遠程操作的領域。
參考
WHO冠狀病毒病（Covid-19）儀表板。https://covid19.who.int/。2020年5月20日訪問。
柳葉刀。COVID-19：保護醫護人員。柳葉刀，2020，395（10228）：992。
ICN要求有關醫療工人感染率和死亡的數據。https://www.icn.ch/news/icn-calls-data-healthcare-worper-worker-infection-rates-and-and-and-and-and-Deaths。2020年5月6日訪問。
G-Z Yang，B J Nelson，R R Murphy等。打擊COVID-19-機器人技術在管理公共衛生和傳染病中的作用。科學機器人技術，2020，5（40），EABB5589。https://doi.org/10.1126/scirobotics.abb5589。
G Yang，Z Pang，M J Deen等。醫療保健4.0的家庭護理機器人係統：願景和支持技術。IEEE生物醫學和健康信息學雜誌，2020年（早期訪問）。https://doi.org/10.1109/jbhi.2020.2990529。
M Tavakoli，J Carriere，Torabi。機器人技術，智能可穿戴技術和共同醫療保健期間的自治智能係統：對技術的狀態和未來願景的分析。高級智能係統，2020，2000071。https://doi.org/10.1002/aisy.202000071。
CDC Covid-19響應團隊。COVID-19的醫療保健人員的特征。發病率和死亡率每周報告2020，69（15），477–481。https://doi.org/10.15585/mmwr.mm6915e6。2212。
致謝
作者將感謝Zhibo Pang博士，Huafen Wang，Junwei Su博士，Jinghua Wang博士，Gaoyang Pang的技術支持並在臨床試驗中提供幫助。This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51975513), the Natural Science Foundation of Zhejiang Province (LR20E050003), the Zhejiang University Special Scientific Research Fund for COVID-19 Prevention and Control (2020XGZX017), and China’s Thousand Talents Plan Young Professionals Program, Major Research Plan (51890884), State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems (SKLoFP_ZZ_2002), Science Fund for Creative Research Groups (51821093); Robotics Institute of Zhejiang University (K18-508116-008-03).
作者信息
從屬關係
貢獻
Gy和Hy構想了這個想法，並監督了這項工作的發現。HL，JD，ZZ，LY和SY開發了與機器人相關的關鍵技術。JD指導臨床試驗。所有作者都討論了結果，HL對最終手稿做出了最大的貢獻。所有作者閱讀並認可的終稿。
作者的信息
Geng Yang，出生於1980年，目前是中國審大學機械工程學院流體力和機電係統的國家關鍵實驗室。
Honghao LV出生於1996年，目前是中國審大學機械工程學院流體力和機電係統的國家關鍵實驗室
Zhiyu Zhang出生於1996年，目前是中國審大學機械工程學院流體力和機電係統的國家關鍵實驗室。
劉楊（Liu Yang）出生於1996年，目前是中國審大學機械工程學院流體力和機電係統的國家關鍵實驗室。
鄧賈（Deng Jia），出生於1994年，目前是中國審大學機械工程學院流體力和機電係統的國家關鍵實驗室。
Siqi You，出生於1992年，目前是中國審大學機械工程學院流體力和機電係統的國家關鍵實驗室。
胡安·杜（Juan Du）出生於1981年，目前是中國智大學醫學院第一附屬醫院胃腸病學係。
Huayong Yang出生於1961年，目前是中國審大學機械工程學院流體力和機電係統的國家關鍵實驗室。
對應作者
道德聲明
利益爭奪
作者沒有宣稱沒有競爭的財務利益。
權利和權限
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關於這篇文章
引用本文
Yang，G.，LV，H.，Zhang，Z。等。確保醫療保健工人的安全：在隔離病房中，將遠程處理機器人應用於Covid-19預防和控製。下巴。J. Mech。工程。33，47（2020）。https://doi.org/10.1186/s10033-020-00464-0
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