隨著人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步,人類(lèi)的身體健康成為最大的訴求。未來(lái),人類(lèi)醫(yī)學(xué)將實(shí)現(xiàn)高科技、全自動(dòng)的救助、治療和康復(fù)過(guò)程。機(jī)器人將進(jìn)入醫(yī)藥學(xué)的各個(gè)方面,從藥物的研發(fā)、制造到醫(yī)院手術(shù)的操作、殘疾病人的護(hù)理乃至家中康復(fù)等。醫(yī)療機(jī)器人或稱為未來(lái)醫(yī)藥界的“救世主”。
醫(yī)藥制作
醫(yī)藥制作的機(jī)器人主要應(yīng)用在分揀、取件及處理、自動(dòng)檢測(cè)、搬運(yùn)及碼垛。由于行業(yè)特殊性,需要特別關(guān)注清潔衛(wèi)生、防水抗菌、拾取目標(biāo)物多樣性(易碎、大小不一)等方面,這對(duì)機(jī)器人視覺(jué)技術(shù)也提出了較高要求。
比如醫(yī)藥中有很多膠囊藥品,配藥公司需要全自動(dòng)封裝機(jī)把片劑放入膠囊中。當(dāng)手工操作時(shí),由于膠囊軟的外皮,會(huì)產(chǎn)生較高的劃傷率。而機(jī)器人就能輕松解決問(wèn)題。操作員在輸送帶上裝上待封裝片劑的托盤(pán),在托盤(pán)被送到機(jī)器人工作封裝區(qū)后,機(jī)器人自動(dòng)、準(zhǔn)確的揀取多個(gè)片劑,機(jī)械手旋轉(zhuǎn)到放置位置并把片劑放入膠囊中。
一些粉末狀的藥物對(duì)人工操作也提出了考驗(yàn)。粉末狀的藥物尤其需要注意分裝、稱重、包裝及檢測(cè)。醫(yī)藥公司為了確保準(zhǔn)確配料,必須在空氣過(guò)濾器上做大量的測(cè)試,這非常耗時(shí)耗力,而且冗繁的工作和疏忽會(huì)導(dǎo)致不精確的測(cè)試。使用機(jī)器人之后,測(cè)試工作量增加了500%,每一次測(cè)試減少97%的費(fèi)用;由于無(wú)人操作,最大程度地減少了人工費(fèi)用;能夠快速獲取檢測(cè)報(bào)告;由于提高測(cè)試能力,減少了批次損失率;在噴涂過(guò)程中降低了原料的消耗;由于隔離揮發(fā),環(huán)境安全性得到有效提高。
目前,醫(yī)藥制作的機(jī)器人品牌仍然主要集中在國(guó)外幾家大企業(yè)手中。史陶比爾超潔凈、準(zhǔn)確和高精度的4軸和6軸低負(fù)載機(jī)器人為生命科學(xué)領(lǐng)域自動(dòng)化的獨(dú)特需求提供理想解決方案。目前,其主要應(yīng)用在兩個(gè)方面,一是操作疫苗,細(xì)胞培養(yǎng)自動(dòng)化,20個(gè)分步驟的復(fù)雜批處理,生產(chǎn)周期長(zhǎng)達(dá)50天,該機(jī)器人完成所有的勞動(dòng)密集型操作,如接種、氣瓶充氣和細(xì)胞刮削。二是藥品開(kāi)發(fā)用的自動(dòng)化系統(tǒng),發(fā)新藥的自動(dòng)化系統(tǒng)P機(jī)器人解決方案用于平皿處理,超高通量篩選組織培養(yǎng)。細(xì)胞采集時(shí),可使用機(jī)器人來(lái)處理燒瓶和平皿,由此大大地消除了污染的風(fēng)險(xiǎn)。
手術(shù)治療
實(shí)際上,手術(shù)醫(yī)療機(jī)器人是一組器械的組合裝置。它通常由一個(gè)內(nèi)窺鏡(探頭)、刀剪等手術(shù)器械、微型攝像頭和操縱桿等器件組裝而成。目前使用中的手術(shù)機(jī)器人的工作原理是通過(guò)無(wú)線操作進(jìn)行的外科手術(shù),即醫(yī)生坐在電腦顯示屏前,通過(guò)顯示屏和內(nèi)窺鏡仔細(xì)觀察病人體內(nèi)的病灶情況,然后通過(guò)機(jī)器人手中的手術(shù)刀將病灶精確切除(或修復(fù))。此外,手術(shù)機(jī)器人還可做器官修補(bǔ)、血管吻合或骨磨削等需要十分精細(xì)的手術(shù)。近年來(lái),手術(shù)機(jī)器人被用于做包括基因移植、神經(jīng)手術(shù)和遠(yuǎn)程手術(shù)等在內(nèi)的各種重要手術(shù),從而大大提高了危重病人的存活率。
由于手術(shù)機(jī)器人的用途逐漸廣泛,它在世界各國(guó)的銷(xiāo)售數(shù)量越來(lái)越大。據(jù)國(guó)外報(bào)道,截至去年年底,美國(guó)的手術(shù)機(jī)器人保有量位居全球第一(約300多臺(tái)),其次為英國(guó)(約80~90臺(tái)),韓國(guó)居第三(37臺(tái))。但是還是由于機(jī)器人技術(shù)的限制,目前只有少數(shù)幾類(lèi)醫(yī)療機(jī)器人投入到了實(shí)際使用當(dāng)中,其中包括:腹部手術(shù)機(jī)器人、蛇形機(jī)器人、心血管手術(shù)機(jī)器人、便攜式低價(jià)手術(shù)機(jī)器人、膝部手術(shù)機(jī)器人。
這些機(jī)器人在手術(shù)中應(yīng)用,將為以后更多種類(lèi)機(jī)器人的發(fā)展在技術(shù)支持上提搞一定的參考,預(yù)計(jì)未來(lái)醫(yī)療機(jī)器人將會(huì)在市場(chǎng)需求迎來(lái)一個(gè)繁榮的發(fā)展時(shí)期。并且由于現(xiàn)在機(jī)器人的發(fā)展有向智能化發(fā)展的趨勢(shì),未來(lái)機(jī)器人處理一些意外事故的時(shí),將會(huì)具備更高的靈活性。
當(dāng)前,國(guó)際上對(duì)手術(shù)機(jī)器人的研發(fā)高度重視,不僅在機(jī)器人本身的精度、靈活度上下功夫,而且還在系統(tǒng)集成、人性化開(kāi)發(fā)等軟件上不斷努力。
英國(guó)謝菲爾德大學(xué)工程學(xué)院的研究人員正在探討一種方式,可以使成千上萬(wàn)個(gè)微型機(jī)器人集群開(kāi)展工作。參與此項(xiàng)研究的研究員Roderich Gross指出:“機(jī)器人集群工作可以以非侵入式探測(cè)患者的血管網(wǎng),從而為患者提供更準(zhǔn)確的診斷和治療方式。”
2014年4月,中南大學(xué)湘雅三醫(yī)院在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展的三例國(guó)產(chǎn)機(jī)器人手術(shù)順利完成,這是我國(guó)自主研制的手術(shù)機(jī)器人系統(tǒng)首次運(yùn)用于臨床,標(biāo)志著中國(guó)打破了國(guó)外手術(shù)機(jī)器人技術(shù)在全球的壟斷局面。
不過(guò),機(jī)器人在醫(yī)療上的應(yīng)用應(yīng)該不止于在手術(shù)領(lǐng)域,蘇州的研究人員正在研究如何將機(jī)器人引入醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域。國(guó)外的研究人員也在開(kāi)展相關(guān)研究,讓機(jī)器人發(fā)揮更大價(jià)值。
康復(fù)護(hù)理
康復(fù)機(jī)器人作為醫(yī)療機(jī)器人的一個(gè)重要分支,正成為國(guó)際機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。工業(yè)機(jī)器人和醫(yī)用機(jī)器人的這一結(jié)合,目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用到康復(fù)護(hù)理、假肢和康復(fù)治療等方面,不僅促進(jìn)了康復(fù)醫(yī)學(xué)的發(fā)展,也帶動(dòng)了機(jī)械學(xué)、材料學(xué)等等相關(guān)領(lǐng)域的新技術(shù)和新理論的發(fā)展。上世紀(jì)80年代是康復(fù)機(jī)器人研究的起步階段,美國(guó)、英國(guó)和加拿大在康復(fù)機(jī)器人方面的研究處于領(lǐng)先地位。
日本政府?dāng)M致力于新型廉價(jià)護(hù)理機(jī)器人的普及,并將資助開(kāi)發(fā)企業(yè)研究費(fèi)用的三分之二。據(jù)透露,2013年補(bǔ)助金總額將約為24億日元(約合1.5億人民幣)。扶病人走路,抱起老年人等,日本政府將促進(jìn)集這些功能于一身的機(jī)器人開(kāi)發(fā),試圖減輕護(hù)理人員的工作負(fù)擔(dān)。并預(yù)備擴(kuò)大護(hù)理保險(xiǎn)對(duì)象,促使月費(fèi)數(shù)百萬(wàn)日元便能租賃到這些機(jī)器人。
日本政府把普及政策定位為6月份成長(zhǎng)戰(zhàn)略支柱,希望通過(guò)普及政策能夠環(huán)節(jié)護(hù)理人員不足的現(xiàn)狀以及促進(jìn)新產(chǎn)業(yè)的研究開(kāi)發(fā)。
加強(qiáng)機(jī)器人與人類(lèi)的交互性
加拿大英屬哥倫比亞大學(xué)機(jī)械工程系的研究人員正在對(duì)一臺(tái)名為Charlie機(jī)器人進(jìn)行編程,Charlie非常友好。此次研究的目的是使機(jī)器人能夠熟悉人類(lèi)身體語(yǔ)言以及非語(yǔ)言線索,并能安全友好地做出相應(yīng)反應(yīng),以便將來(lái)可以把機(jī)器人帶入家庭中,為獨(dú)居老年人或者殘障人士提供幫助。
醫(yī)療設(shè)備裝配、調(diào)劑、實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化操作、機(jī)械化、原料處理、包裝和電子匯編。高度競(jìng)爭(zhēng)的環(huán)境促使制造業(yè)快速發(fā)展,越來(lái)越多的醫(yī)藥器械制造者開(kāi)始關(guān)注自動(dòng)化合成與精密操作的設(shè)計(jì)。自動(dòng)化設(shè)備具有廣泛的應(yīng)用前景。進(jìn)一步引起醫(yī)療設(shè)備企業(yè)制造和提供多種自動(dòng)化醫(yī)療器械。