의료 기관의 의견을 반영하는 최고의 의료용 로보틱스

COVID 19 팬데믹과 이로 인해 드러난 숙련된 노동력 부족으로 인해 로보틱스에 대한 대중의 관심과 업계 채택이 급증했습니다. 이제 로봇은 모든 유형의 의료 응용 분야에서 특히 실용적으로 활용되고 있습니다. 이러한 용도를 충족하는 설계는 전문가 수준의 자율 지상 차량(AGV), 자동화된 테스트 스테이션, 환자 지원 시스템의 형태로 병원 및 기타 의료 치료 환경에서 가장 정교한 수술 로보틱스를 보완합니다. 의료 응용 분야를 충족하는 로봇 설계는 또한 의료 문제가 있음에도 불구하고 Age-in-Place(에이지 인 플레이스)를 통해 이동성과 독립성을 유지하려는 사람들의 삶의 질을 향상시키도록 설계된 가전 기기 형태를 취하기도 합니다.

그림 1: 의료용 로봇은 다양한 형태를 취합니다. 일부는 단순히, 지루하거나 인간이 실수하는 위험을 증가시킬 수 있는 작업을 자동화합니다. (이미지 출처: Getty Images)

이 기사의 초점은 벗어나지만, 일부 로보틱스 설계에서는 사물 인터넷(IoT), 홈 자동화, 시스템 상호 운용성을 확장하는 건강 도우미 로보틱스를 위해 가정용 보안(비디오 시스템 포함) 및 HVAC 에너지 모니터링에 많은 기술 발전을 적용하고 있다는 것은 주목할만 합니다. 예를 들어, 에이징 인 플레이스 중인 고령자들이 (복잡할 수도 있는) 약물 치료 스케줄을 지키도록 돕기 위해 일부 기본적인 IoT 기술들이 현재 사용되고 있습니다.

의료용 로보틱스의 또 다른 신흥 유형인 외골격은 보철, 보조기, 웨어러블의 융합을 대표하며 고령자는 물론 창고 및 기타 공장 직원들을 도와 힘든 수작업 중 부상을 방지하는 것을 목표로 합니다. 여기에 사용된 기술 대부분은 처음 군사 응용 제품을 위해 추구된 혁신에서 차용한 것입니다. 피드백을 위해 거의 모두가 IoT 연결 및 센서 어레이를 포함하고 있습니다.

그림 2: FSR 400-계열 단일 구역 힘 감지 저항기는 인가되는 힘이 증가하면 저항이 감소하는 견고한 고분자 후막 장치입니다. 민감도는 인간 기계 인터페이스, 의료 시스템, 로보틱스에서의 사용에 적합합니다. (이미지 출처: Interlink Electronics)

성장 가능한 역동적 시장

병원 및 기타 의료 시설에서 로보틱스는 다음을 수행합니다.

• 섬세한 절차의 반복성을 향상시킵니다(예: 최소 침습 수술(MIS) 절차 및 기타 로봇 보조 수술).
• 의료 직원보다 더 오래 시간 동안 일상적인 작업을 실행합니다(예: 침구 및 기타 세탁물을 넓은 지역에 걸친 시설로 운반하는 AGV).
• 간병인에게 위험한 작업을 돕습니다(예: 거동이 불편한 환자를 침대에서 의자로 또는 그 반대로 이동하는 데 도움이 되는 환자 리프트 및 로봇 침대).
• 데이터 추적을 사용하는 자동화된 시스템을 보완합니다. 이 주제에 대한 자세한 내용은 온라인 동영상 프레젠테이션 How to use RFID to Increase Patient Safety and Protect Revenue(RFID 통한 환자의 안전 향상 및 수익 보호)를 시청하세요.
• 약물 및 실험실 표본을 독립적으로 수집하고 전달합니다(보안된 환자 데이터 활용).

이러한 발전은 간호사, 의사, 병원 청소 및 유지보수 직원의 역량을 확장할 수 있습니다. 또한 예측 가능하고 반복 가능한 작업을 사전에 프로그래밍하고 다양한 병원 시스템의 정보를 활용하여 환자 치료를 지속적으로 개선하고 의료 연구 노력을 지원할 수 있는 기회를 제공합니다.

그림 3: 전자식으로 정류된 또는 브러시리스 DC(BLDC) 모터는 일부 의료용 로봇에 사용되어 팔을 움직이기 어려운 환자의 팔과 손의 움직임을 재훈련하고 조절하는 데 도움을 줍니다. 이러한 모터는 콤팩트성과 효율이 특히 뛰어나기 때문입니다. (이미지: Portescap)

외과적 로보틱스는 과거에도 그랬듯이 외과 의사를 보조하고 인공 지능 및 머신 러닝의 이점을 점점 더 많이 활용하면서 의료 분야의 자동화 증가를 계속적으로 주도하고 있습니다. Fortune Business Insights의 보고서에서는 수술용 로봇 시장이 2026년까지 약 68억 달러에 달할 것으로 예측합니다. 컴퓨터 보조 시스템은 외과 의사가 확대된 이미지와 함께, 피로나 떨림이나 방해 없이 정확한 엔드 이펙터 움직임을 통해 환자 치료 결과를 개선하는 데 도움이 되는 것으로 입증되었기 때문에 놀라운 일이 아닙니다.

그림 4: ND 계열 제품군은 -20°C에서 +85°C까지 확장된 작동 온도를 제공하며 압력 센서는 보다 전통적인 설계를 가진 6가지 센서 작업을 지원하기 위해 넓은 동적 범위를 특징으로 합니다. 더 구체적으로 이러한 부품에는 자동 안과 수술 장비 및 자율 주행 차량을 포함하는 다양한 설계에 사용할 수 있도록 0.25in H₂O ~ 5psi의 압력을 추적하는 통합 전자 장치, 고급 압전 저항 소자, ADC, DSP, 디지털 인터페이스가 포함되어 있습니다. (이미지: Superior Sensor Technology Inc.)

기타 의료용 로봇 설계 고려 사항

최고의 의료용 로봇 설계는 숙련된 병원 종사자 및 기타 의료 전문가/간병인의 의견을 기반으로 합니다. 이러한 의견과 인체 해부학에 대한 완벽한 이해는 로봇 설계자가 물품 운송, 간병, 약물 전달 또는 수술 분야에 대해 충분한 정확도와 기동성을 갖춘 설계를 제공하는 데 도움이 될 수 있습니다. 의료용 로봇이 실시간 정보를 위해 IoT 데이터 시스템에 의존하는 경우 병원의 기존 네트워크와의 호환성이 핵심입니다.

그림 5: 인장 로드 셀과 같은 부품은 환자 리프트가 설계 사양 내에서 정확하게 작동하도록 합니다. (이미지: Loadstar Sensors)

의료용 로봇 제조업체 요구 사항

의료용 로보틱스 엔지니어, 소프트웨어 개발업체, 제조업체는 동력화되거나 자동화되는 치료 또는 절차와 연관된 광범위한 모범 사례 지식을 보유하고 있어야 합니다. 또한 기본적인 비즈니스 요구 사항 및 해당 산업의 실행 가능한 이익 창출 접근 방식에 대한 예리한 이해가 필요합니다.

환자 정보 저장과 연관된 모든 시스템은 안전한 데이터 관리가 필수입니다. 이는 데이터베이스에 보관된 구조적 데이터와 텍스트 저장 시스템의 비구조적 데이터 모두에 적용됩니다. 뛰어난 네트워크 통합 및 분석 역량은 예측 및 적응형 시스템 동작으로 추가적인 데이터 관리 설계 노력을 정당화하는 데 있어 가장 중요합니다.

의료용 로봇 데이터 고려 사항

전범위적으로 채택하기 전에 의료용 로보틱스는 환자의 안전, 치료 편의성, 결과에 어떠한 영향을 미치는지 평가되어야 합니다. 환자의 회복 개선 및 비용 감소를 수량화화도록 이전 구현의 결과를 연구해야 합니다. 또한 의료용 로보틱스 프로그램은 기존 병원 의료진이 대면 또는 원격으로 환자 치료에 더 집중할 수 있도록 그들의 부담을 얼마나 줄여줄 수 있는지 평가되어야 합니다. 로보틱스가 뛰어난 치료, 환자 만족, 효율성과 관련된 병원 시스템의 핵심 임무를 지원하는 것으로 입증되면 병원 경영진은 이러한 이점을 직원과 지역 사회에 전달하는 데 참여해야 합니다.

의료용 로봇 기능에 대한 직원 교육

의료용 로보틱스를 채택하는 의료 조직은 해당 기술이 간병인의 전문 지식에 맞는지 확인해야 하며, 새로운 로보틱스를 접하게 되는 모든 병원 직원을 대상으로 사전부터 지속적인 교육 프로그램을 시행해야 합니다. 이때 교육 표준이 부족할 수 있으므로 해당 조직은 필요에 따라 교육 모듈을 추천하고 제작할 수 있는 파트너를 찾아야 합니다. 이러한 교육에는 로보틱스를 안전하게 작동하고 유지 관리하는 방법(해당되는 경우)에 대한 교육 외에도 보험 문서화 및 청구가 포함되어야 하며, 병원 직원이 쉽게 이용할 수 있는 매뉴얼과 디지털 재교육 모듈로 보완해야 합니다.

연결된 작동을 지원하기 위한 데이터

데이터 가시성 및 AI는 다양한 로봇화 절차에 대한 심층적인 통찰력을 제공하면서도 장비에 대한 제어를 최적화할 수 있습니다. 그런 다음 네트워크를 통한 장비 연결을 바탕으로 병원에서 데이터를 분석하여 로봇 프로그램의 효과를 평가할 수 있으며, 이는 병원 시스템에서 지정된 로보틱스 프로그램을 확장하려는 경우에 특히 유용합니다.

그림 6: USB-직렬 및 네트워크-직렬 제품은 원래 연결하도록 설계되지 않은 의료용 로보틱스와 장비 간에 연결할 수 있습니다. 또한 데이터 연결 솔루션은 엄격하게 제어해야 하는 환경을 모니터링하고, 모바일 로보틱스가 안전하고 안정적으로 연결 상태를 유지하도록 할 수 있습니다. (이미지: Digi)

규제 요구 사항을 충족하기 위한 데이터

응집된 데이터 관리 시스템은 독립형 병원, 클리닉, 수술 센터뿐만 아니라 여러 곳에서 이루어지는 병원 네트워크가 정부 및 업계 규제를 준수하는지 여부를 보다 효율적으로 확인할 수 있도록 지원합니다. 의료용 로보틱스를 사용하는 장소에는 통합 네트워크가 구축되어 있거나 적어도 별도의 시스템을 연결하는 표준 접근 방식이 적용되어 있을 가능성이 높습니다. 중요한 작업에 로봇 장비를 추가하면 대부분의 의료 시설이 이미 빠른 응답 전력 및 데이터 백업 시스템을 갖추고 있다는 이점도 누릴 수 있습니다.

그림 7: 의료용 변압기는 지속적인 잡음 필터링과 입력 AC로부터의 100% 분리를 통해 로보틱스 및 기타 장비의 원활한 작동을 지원합니다. 이 변압기는 병원용 플러그 및 콘센트 리셉터클이 포함된 UL 60601-1 의료용 목록에 등재되어 있어 환자 치료 영역의 전자 장비를 보호하는 데 적합합니다. (이미지: Tripp Lite)

물론, 의료용 로보틱스에는 엄격한 물리적 보안과 사이버 보안이 요구됩니다. 이를 위해서는 로봇 액추에이터, 컨트롤러, 네트워크, 데이터 스토리지에 대한 액세스를 엄격하게 제한하고 모니터링해야 하는 경우가 많습니다. 산업, 제조업체, 정부 규정을 엄격하게 준수하고 문서화해야 합니다.

결론

미국에서는 지난 10년 동안 의료 산업에서의 로보틱스 채택이 조금도 누그러지지 않고 계속되고 있습니다. 전국적으로 병원 예산이 심각한 어려움에 직면한 상황에서도 고령화 인구가 의료 산업에 더욱 의존함에 따라 이러한 투자는 계속될 것입니다. 결국, 로보틱스는 최대한으로 정밀하고 최소한으로 침습적인 수술 및 기타 치료를 위한 최신 옵션은 말할 것도 없고, 여러 일상적인 의료 기능에 대해 운영 비용을 장기적으로 절감할 수 있습니다.

여기서 주의할 점은 로보틱스를 채택하려면 병원의 필요 사항과 적합한 로보틱스 솔루션에 대한 명확한 매핑, 매우 엄격한 규제 요구 사항 충족, 장기적인 설계 지원이 가능한 의료 부품 제조업체로부터의 소싱이 필요하다는 것입니다. 적어도 대부분의 대형 병원 시스템의 경우 로보틱스 프로그램에는 지속적인 개선 노력을 조정하기 위해 자동화 전문 지식을 갖춘 전담 연락 담당자가 필요합니다.

궁극적으로 의료용 로봇 제품은 환자의 안전과 편의성은 물론 절차 또는 치료의 효율성과 효과라는 렌즈를 통해 철저하게 평가되어야 합니다.