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医院物品配送机器人在手术室器械与耗材配送管理中的应用
项目整体方案包括6台医院物品配送机器人结合站点发货系统、电梯控制系统、自动门控制系统、收货系统、多机调度系统、后台服务系统以及运维系统组成。机器人本体搭载SLAM导航技术融合了视觉、声呐、IMU等多传感器,实现机器人自主导航和避障的同时,还赋予其科技感外观、防跌落,自主语音提示、操作界面简易、安全性高、人机友好等特性。

当代中国,随着国民经济的飞速发展和大众健康观念的与时俱进,医院的运营压力成为了医疗领域的新兴难题。医院传统物品运送方式展现出的诸多弊端,让业内清晰地认识到,只有利用信息化、智能化手段才能从根本上缓解运营压力。现阶段,越来越多的服务型机器人开始进入医药行业,助力其实现智慧化建设,在医药行业的多个环节中发挥极其重要的作用。其中在医院药品、器械配送方面,传统人工配送带来的交叉感染、效率低下、错误率高等问题已经阻碍手术科室的发展,无法满足医院精细化管理的需求。在这样的背景下,新松以机器人和人工智能技术为突破口展开攻坚,凭借多年的技术积累和应用经验,提出了以物流配送机器人为主体的智能物流解决方案。

深圳市人民医院正是在医院的精细化管理发展过程中遇到了如上所述问题,并亟需解决。经过与新松的多次沟通讨论,确定了采用医院物品配送机器人进行多科室物流管理的解决方案,包括手术室、消毒供应中心、中心药房以及静配中心等科室。

1 项目方案

项目整体方案包括6台医院物品配送机器人结合站点发货系统、电梯控制系统、自动门控制系统、收货系统、多机调度系统、后台服务系统以及运维系统组成。机器人本体搭载SLAM导航技术融合了视觉、声呐、IMU等多传感器,实现机器人自主导航和避障的同时,还赋予其科技感外观、防跌落,自主语音提示、操作界面简易、安全性高、人机友好等特性。

本项目其中3台机器人完成中心药房和静配中心对各个病房的药品和配液的运输工作,另外3台机器人完成手术室物品的运输工作。以手术室耗材或无菌包运输为例,在手术室的库房和各手术间及消毒中心运输器械包、输液包、药品等物资,各手术间根据需求通过机器人的调度系统订单功能派发订单,库房接收订单之后开始备货,由距离较近且无任务的机器人接单,库房人员根据订单权限将所需物资置于机器人储存柜中,机器人启动运输任务,保障运送的安全和信息化的闭环管理,运送的数据存储在服务器中并且与医院的SPD系统互通,进行实时高效的物资配送管理,手术后可将术后相关器械运送至消毒中心进行消毒再使用。如图1所示。

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图1 手术室物品配送流程

本项目手术室在3楼,药房和耗材库在1楼,消毒供应室在4楼,手术室的配送场景改造了2部电梯,其中1部洁物电梯、1部污物电梯。电梯控制器固定在轿厢顶部或顶部防护栏上,并将排线的常开端并接在目标楼层和开关门内呼按键线上,且排线需与原内呼按键和刷卡器整体形成并联关系,即电梯控制系统呼叫电梯时无需刷卡,实现机器人的自主乘梯作业。手术室的配送场景还改造了3部自动门,增加自动控制门开启和关闭的控制系统。同时,保留原有的刷卡、密码、远程呼叫等门禁系统。机器人通过局域网控制自动开关门控制系统,机器人自动门控制系统互联图如图2所示。

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图2 机器人自动门控制系统互联图

项目实施过程中,遇到较大的问题就是医院的无线网络覆盖问题,在院内的局部区域Wi-Fi信号较弱,机器人自主行走到该区域时有一定几率丢失定位。经过项目组的紧急排查调试,增加了4G/5G和Wi-Fi热点共存功能,在Wi-Fi信号较弱的情况下,及时切换到4G或5G信号,最大程度保障机器人的信号稳定性。虽然如此,在机器人的行进路线上仍有部分区域信号较弱,或在切换信号时瞬间产生信号丢失。在此场景下完善了自主导航算法,融入了多传感器,在短时间信号丢失期间,依靠其他传感器进行路径规划,直到网络信号再次稳定。克服上述困难,保障了机器人在现场的稳定配送作业,实现真正意义上的无人配送。

2 项目成果

项目交付稳定运行后,新松与院方对机器人配送与人工配送在手术耗材配送时效、医务人员的满意度调查以及配送物品遗漏率进行研究,应用统计学方法,采用SPSS2.0统计分析软件对配送时效和医务人员的满意度的两组均值比较,采用独立样本t检验,以平均值±标准差表示,P<0.05为差异有统计学意义,有如下成果。

(1)机器人配送缩短了手术器械耗材的配送时长

选择总计200台神经外科手术,将其随机分为人工配送组和机器人配送组,各100次配送。保证两组基础资料比较差异无统计学意义,具有可比性(P>0.05)。分别统计两组从手术医生术中通知手术巡回护士所需的耗材信息,到取得耗材的时间,做好时间的登记并进行比较,其中人工配送平均时间为9.8±1.5min/次,机器人配送平均时间为3.1±1.1min/次。可以看出机器人配送相比人工配送所耗时间更短,效率更高。

(2)机器人配送的满意度更高

同样的200台神经外科手术,由手术间医务人员填写满意度调查表,分别针对人工配送和机器人配送进行满意度调查。其中,“非常满意”为3分,“满意”为2分,“一般满意”为1分,“不满意”为0分。发出问卷260份,收回文件260份,有效问卷为100%。人工配送和机器人配送分别打分130次,其中人工配送的满意度得分为1.16±0.55,机器人配送的满意度得分为2.63±0.47。可以看出机器人配送的满意度更高,并具有统计学意义。

(3)机器人配送的遗漏率更低

同样的200台神经外科手术,对于机器人配送和人工配送,分别统计物品的遗漏率,其中机器人配送遗漏1次,原因是耗材库管理员漏拿,遗漏率为1%。人工配送遗漏率3次,其中3次均为取货人员核对错误遗漏,遗漏率为3%。可见机器人在发货前以及送货时的物品核查功能能够有效地降低物品运输的遗漏率。

另外在疫情期间,院内的病区与药房、门诊进行封闭式管理,人员出入要求极其严格,关闭了多部直接通往病区的电梯。新松通过对电梯改造成机器人配送专用电梯,规划了机器人专有的运输路线,极大地降低了院内感控的压力,保障病区物资的及时配送。

3 项目效益

通过本项目可以看出新松的医院物品配送机器人极大地提高了医院物资配送的及时性,提高配送效率,降低了配送物品的遗漏率,获得医务人员的广泛好评。

另外医院物品配送机器人相较于其他三个传统医院物流系统(气动物流传输系统、轨道式物流传输系统和高架单轨推车传输系统)而言,其高运输量(300kg以上)、高适用性(95%以上)、无需铺设专用轨道、站点成本低等优点,使其成为当前医院智能物流传输系统的主流担当。

新松未来仍将继续深耕医院物品配送机器人行业,形成全院物流信息化解决方案,结合数字孪生、业务大数据分析等技术手段,进一步提升医院的智慧化建设能力。

精彩对话

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沈阳新松机器人自动化股份有限公司医疗与服务机器人事业部市场总监陈禹希

自动化博览:新松主要服务于医药行业的哪些具体领域?2021年取得了怎样的业绩?

陈禹希:在医药行业,新松的产品和技术主要服务如下领域:

(1)采用新松自主研发的多传感器融合的自主导航技术,利用机器人对医院的药品、配液、制剂、检验样本、高值耗材、医疗垃圾等进行自主配送。

目前已在全国多个三甲医院应用,涵盖药房、静配中心、检验科以及手术室等场景下的物资配送。保证物品配送的差错率为0,同时大大提升了医院物资运输效率以及医院的精细化管理程度,尤其在疫情期间,通过机器人进行配送,防止院内的交叉感染。

(2)将智能机器人柔性控制、人机工程等技术应用于医疗康复领域,已有多款康复机器人上市,并取得多款产品的医疗器械注册证,在国内多家综合医院和康复医院应用。

2021年在全球疫情肆虐的情况下,医院的无人配送物流系统和医疗康复行业都取得飞速发展,在医药行业中,用机器人代替人工是必然的趋势。新松2021年在全国范围已建立多个应用场景,提升了医院智能化水平。

自动化博览:新松能够为医药行业提供哪些产品或者解决方案?具有怎样的特色?

陈禹希:(1)医院具体科室乃至全院的机器人物流配送解决方案。针对医院的环境及业务流程,提供不同形态、不同大小、不同载体的配送机器人产品,能够实现自主乘电梯、自动开门、业务后台实时监控,配送效率高、差错率低、防止各科室的交叉感染、部署简单,与传统物流系统相比对医院的环境改动非常小。既适合新建医院的物流系统搭建,也适合老旧医院的物流系统改造。

(2)医院康复科室的整体解决方案,包括神经康复、骨科康复等。将智能机器人技术融入到康复医学当中,除了降低治疗师的劳动强度外,还具备更加深远的临床意义,例如在机器人训练过程中加入视神经反馈功能以及康复评估功能等,最大程度地提高功能障碍患者的恢复水平。

可以看出,新松在医药行业提供的产品和解决方案都采用了智能机器人相关技术,具有较高的科技水平,将大大降低医护人员的劳动力,提升作业效率,助力医药行业的智慧化建设。

自动化博览:新松在医药行业如何定位自己的产品?核心优势是什么?

陈禹希:新松作为机器人行业的领先企业,在工业自动化、智能制造领域是行业领军企业,在医药行业还需要积极的不断探索。以高技术、强创新引领高端的医药行业市场,成为行业标准的制定者。依托公司强大的技术支撑,包括柔性运动控制技术、人机工程技术、自主导航技术、视觉处理技术等,通过市场引领技术快速切入行业,同时新松拥有丰富的现场实施和设备部署经验,流畅的体系保证无论是产品开发或是项目实施都能做到短周期、高质量交付。

自动化博览: 您认为自动化技术在医药行业未来会有怎样的发展趋势?新松将如何布局?

陈禹希:新冠疫情的爆发使医药行业智慧化建设上更加紧迫,未来自动化技术在医药行业将应用的越来越广泛,越深入,必然也是大势所趋。从医药行业的各个角度以及各个细分领域,几乎都可以引入自动化技术进行升级。例如目前比较热门的手术机器人降低了培养专业手术医生的门槛,人工智能诊断目前也已经超过了人工诊断的平均水平。新松未来将更加深入的细分医药行业市场,进一步深耕智慧医院配送机器人和智能康复机器人的临床应用,利用更先进的技术提升产业水平,引领行业标准。

摘自《自动化博览》2022年5月刊

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