Protect Med. Szpital zakaźny i szpital jednoimienny – automatyczna rejestracja przez system MedTAB. Robot RobUV zdezynfekuje szpital, asystent medyczny BOBOT 2.0 to bezpieczny kontakt z zakażonym

PROTECTMED OD LEWEJ dr inż. Mirosław Kondratiuk prof. PB, dr hab. inż. Kazimierz Dzierżek prof. PB, dr hab. inż. Maciej Zajkowski
fot. Gabriela Kościuk: od lewej: dr inż. Mirosław Kondratiuk  – inżynieria konstrukcji i modelowanie CAD, integracja konstrukcji; prof. PB, dr hab. inż. Kazimierz Dzierżek  – główny specjalista ds. systemów robotycznych; prof. PB, dr hab. inż. Maciej Zajkowski – główny specjalista ds. systemów multimedialnych;
Automatyczna rejestracja przez system MedTAB, robot RobUV, który zdezynfekuje szpital, asystent medyczny BOBOT 2.0 pozwalający na bezpieczny kontakt z zakażonym to elementy innowacyjnego rozwiązania  „Protect Med”, które dla szpitala MSWiA w Białymstoku opracowują naukowcy z Politechniki Białostockiej.
  • Bezobsługowa rejestracja w szpitalu dzięki systemowi MedTAB, system m.in. zmierzy temperaturę, ciśnienie, wagę i wzrost pacjenta
  • Automatyczny robot RobUV zdezynfekuje powierzchnie oraz powietrze za pomocą promieniowania UV-C, innowacyjne urządzenie samodzielnie wysterylizuje powietrze
  • Zdalnie sterowany asystent medyczny BOBOT 2.0 umożliwi personelowi szpitalnemu bezpieczny kontakt z chorymi, proste badania, kontakt z bliskimi, a nawet dostarczanie niewielkich przesyłek

– To jest odpowiedź na potrzeby szpitala, który nie był przystosowany do pełnienia funkcji szpitala zakaźnego i musiał się nagle zmierzyć z różnymi trudnościami, zagrożeniami, niedoborami personalnymi – podkreśla dr hab. n. med. Beata Wojszel, kierownik projektu „Protect Med”,  ze szpitala MSWiA w Białymstoku.

Czym jest projekt „Protect Med”

Chodzi o stworzenie innowacyjnych technologicznych rozwiązań, które pomogą sprawnie diagnozować pacjentów, jednocześnie chroniąc personel placówki medycznej. Zadania tego podjęli się naukowcy z Politechniki Białostockiej. Sam pomysł pojawił się wiosną 2020 roku, kiedy świat opanowała pandemia koronawirusa. Najbardziej zagrożeni byli pracownicy służby zdrowia. To oni byli na pierwszej linii frontu, kontaktując się z zakażonymi koronawirusem SARS Cov-2. Jednocześnie niektóre szpitale zostały zamienione w tak zwane szpitale jednoimienne, czyli przeznaczone wyłącznie do leczenia pacjentów chorych na COVID-19. By zminimalizować ryzyko zakażenia personelu i usprawnić odkażanie przestrzeni, w których mogli pojawić się zakażeni pacjenci naukowcy z Politechniki jeszcze w 2020 roku stworzyli Robota UV dezynfekującego powierzchnie za pomocą promieniowania UV-C. Projekt „Protect Med” rozwinie tę innowacyjną maszynę, ale do problemu podchodzi w sposób kompleksowy – od momentu przyjęcia pacjenta do szpitala do opieki już na oddziale zakaźnym.

– Szukaliśmy tu porozumienia z naszą, mogę powiedzieć, Politechniką Białostocką, która według nas wiedzie tu, w rejonie północno-wschodnim prym i ma doświadczenie, by jeszcze bardziej pójść właśnie w  bezobsługową obsługę pacjentów – mówi dr. Marek Kiluk, zastępca dyrektora szpitala MSWiA w Białymstoku do spraw lecznictwa. – Gros wywiadu opiera się na ankietach, na bazach danych. Selekcja pacjentów opiera się na badaniu parametrów, dlatego lekarz czy pielęgniarka są praktycznie sprowadzani obecnie do roli minimum, by stwierdzić rozpoznanie lub potrzeby. Macie Państwo np. szczepienia, gdzie ta ankieta – praktycznie wypełnienie ankiety – z dokładnym bardzo wywiadem jest połową sukcesu. Pozostaje ocena stanu ogólnego, ewentualnie zmierzenie ciśnienia, czy inne rzeczy. Pomysł takiej diagnostyki łącznie: nie tylko ankiet, badań, historii, czy również drobnych rzeczy rentgenowskich, EKG, gazometrii –  to wszystko można zmierzyć i nie musi w tym uczestniczyć człowiek.

Czytaj także: Koronawirus paniki?

Co wchodzi w skład projektu „Protect Med”?

Pierwszym planowanym rozwiązaniem, tworzonym przez pracowników Wydziału Elektrycznego, Wydziału Mechanicznego oraz Wydziału Informatyki Politechniki Białostockiej, jest system MedTAB. Pozwoli on pacjentom na samodzielną rejestrację w szpitalu zakaźnym czy jednoimiennym.

W niewielkim pomieszczeniu pacjent wypełni i podpisze niezbędne formularze w postaci elektronicznej, zeskanuje niezbędne dokumenty. System MedTAB zmierzy:

  • temperaturę,
  • ciśnienie,
  • wagę,
  • wzrost pacjenta.

Wydzielone na ten cel pomieszczenia będą automatycznie dezynfekowane i stale połączone elektronicznie z obsługą szpitala.

– Chcemy umożliwić szybką rejestrację oraz podstawową diagnostykę pacjentów w sposób bezpieczny, łatwy i sprawny, a także dający możliwość bezpośredniego przeniesienia danych do systemu szpitala – wyjaśnia dr hab. inż. Maciej Zajkowski. prof. PB z Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej. – MedTAB ma odpowiadać na potrzeby szybkiej pewnej i bezpiecznej rejestracji pacjentów z możliwością diagnostyki w sposób bezpieczny, efektywny, i też tak, aby istniała możliwość jakby bezpośredniego przeniesienia tych wszystkich danych wprost do systemu szpitala, bez konieczności dodatkowej ingerencji. Wprowadziliśmy rozwinięcie systemu, bo też zauważyliśmy potrzebę, którą zasygnalizował nam szpital, że rejestracja potrzebna jest też w momencie, kiedy przyjeżdża karetka  z chorym, a więc w zupełnie innym miejscu. Potrzebne jest uzupełnianie i modyfikowanie również tych danych o pacjencie. Wobec tego pojawiła się potrzeba skonstruowania i opracowania rozwiązania, które będzie jeszcze dodatkowo funkcjonowało w przestrzeni oddziału szpitalnego. I właśnie MedTAB to jest takie rozwiązanie stacjonarno-mobilne z podobną funkcjonalnością.

Krótko mówiąc, pacjent wchodzi do – my to nazywamy komorą, bo jest to niezależne pomieszczenie zlokalizowane na izbie przyjęć, po to, aby maksymalnie odizolować pacjenta z podejrzeniem choroby, czy w wypadku zakażenia Covidem. Chcieliśmy, aby była możliwość samodzielnej rejestracji, czyli wykorzystania jak najprostszych mechanizmów. W pierwszej kolejności mamy tam do dyspozycji wsparcie głosowe, czyli asystenta głosowego.  Następnie panel dotykowy z ekranem wizyjnym, po to, aby można było proste czynności wykonać za pomocą wyłącznie dotyku. Oczywiście mamy też do dyspozycji klawiaturę. Do tego jeszcze rozwiązanie, które jest dzisiaj coraz powszechniejsze w jednostkach medycznych, czyli specjalny długopis cyfrowy z możliwością rejestracji, podpisu cyfrowego i przekazywania tych danych do systemu szpitalnego. MedTAB posiada kamery i skaner, zatem mamy możliwość skanowania dokumentacji medycznej, z którą przychodzi pacjent: skierowania od lekarza pierwszego kontaktu, czy dodatkowych badań – one od razu będą  wprowadzane do tego systemu.

Równolegle będą generowane ankiety zgodnie z zasadami, która są zawarte w procedurach szpitalnych. Te ankiety pacjent będzie wypełniał, bądź to za pomocą tego specjalnego pisaka, bądź z wykorzystaniem panelu dotykowego. Po wykonaniu tej wstępnej rejestracji, jeżeli będzie akceptacja do dalszych działań, pacjent będzie podlegał podstawowej diagnostyce. Do tej diagnostyki należy pomiar temperatury ciała. To jest standard, ale myśmy wprowadzili jeszcze pomiar ciśnienia, czyli takie specjalne rękawy, które nie wymagają dodatkowej obsługi. Pulsoksymetria, pomiar masy ciała, pomiar wzrostu – bez konieczności angażowania obsługi z zewnątrz. Co ważne, mamy tam ciągłą współpracę z rejestratorem żywym, czyli z osobą w rejestracji, która monitoruje co się dzieje w tym pomieszczeniu. Pomieszczenie jest zamknięte na czas rejestracji. Komora automatycznie się przymknie, dając jednak pewien poziom bezpieczeństwa i takiego komfortu, bo po prostu będzie można obserwować izbę przyjęć z tego pomieszczenia w sposób naturalny, czyli tak jak gdybyśmy się znajdowali w przeszklonej kapsule. No i mamy tam też rozwiązanie w postaci przycisku awaryjnego. Czyli gdyby coś się działo – ktoś  spanikuje, albo nie radzi sobie – zawsze może wezwać obsługę. Czyli mamy tam głosowe, wizyjne, ale też manualne wezwanie pomocy na wszelki wypadek.

Zobacz także: Dr hab. inż. Marta Kosior–Kazberuk, prof. PB – Jak będzie wyglądała Politechnika przyszłości? [wideo]

Bo MedTAB ma za zadanie zintegrować się z systemem szpitalnym. To jest jego podstawowa funkcjonalność.

– MedTAB posiada funkcję automatycznej dezynfekcji po każdym pacjencie – opowiada dr Zajkowski. – Mamy doświadczenie z wykorzystaniem promieniowania UV-C, które jest stosowane dzisiaj bardzo powszechnie do dezynfekcji i dekontaminacji. Zauważyliśmy, że to jest świetne rozwiązanie, które uzupełnia – oczywiście ono nie zastąpi w stu procentach, ale uzupełni – dezynfekcję w takich pomieszczeniach. Dodatkowo izba przyjęć wymaga też sterylizacji powietrza, więc MedTAB automatycznie zapewni sterylizację pomieszczenia izby przyjęć. Czyli będzie na bieżąco oczyszczać pomieszczenie z najróżniejszych patogenów, jakie mogą się tu znaleźć.

„Protect Med” to także roboty dezynfekujące RobUV i  RobUVair

Drugim istotnym elementem projektu „Protect Med”, tworzonym specjalnie na potrzeby szpitala MSWiA przez pracowników Wydziału Mechanicznego oraz Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej, jest RobUV. Będzie to rozbudowana wersja Robota UV dezynfekującego powierzchnie za pomocą promieniowania UV-C.

– RobUV jest pokłosiem działań, które rozpoczęliśmy wiosną 2020 roku. Zbudowaliśmy wtedy zdalnie sterowany prototyp robota, który stał się podstawą do komercjalizacji. W przeciągu kilku miesięcy nastąpiła komercjalizacja bezpośrednia właśnie takiego robota – wyjaśnia dr hab. inż. Kazimierz Dzierżek, prof. PB z Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej. – RobUV zostanie dostosowany wymiarami oraz funkcjami do potrzeb szpitala. Podstawową funkcjonalnością robota będzie pełna autonomia. Na początku robot zeskanuje pomieszczenie, aby wykryć wszystkie przeszkody znajdujące się na jego drodze. Następnie zostanie wprowadzony proces dekontaminacji  za pomocą promieniowania UV-C, robot będzie się poruszał w pomieszczeniu po zdefiniowanej ścieżce, aby dotrzeć do każdego zakamarka. Bardzo istotnym elementem w tym procesie jest autonomia, ponieważ podczas działa RobUV emitowane jest promieniowanie UV-C, które zabija wszystkie patogeny, ale jest także szkodliwe dla człowieka. System dezynfekcji będzie wyposażony w dodatkowe zabezpieczeniem przed przypadkowym wejściem kogokolwiek do dezynfekowanego pomieszczenia, jeżeli system wykryje otwarcie drzwi robot przerwie dezynfekcję i promieniowanie UV zostanie wyłączone. Po zakończeniu dezynfekcji pomieszczenia robot wysyła komunikat o zakończeniu pracy i może przejechać do kolejnego pomieszczenia. Działanie autonomiczne pozwala na wyeliminowanie obsługi, jej rola ogranicza się do zdalnego nadzoru za pomocą systemu wizyjnego i zaplanowania kolejności dezynfekcji.

Czytaj także: Sztuczna inteligencja kontra epidemia

W ramach rozbudowy automatyzacji ochrony przestrzeni, w jakiej pracują medycy i personel pomocniczy, uczeni z Politechniki Białostockiej stworzą mniejszą wersję urządzenia, które samodzielnie będzie sterylizować powietrze.

– Zauważyliśmy, zresztą po dyskusji ze szpitalem, że potrzeba jest zdecydowanie więcej działań – kontynuuje dr Zajkowski. – Dlatego zaproponowaliśmy drugiego, mniejszego robota do sterylizacji powietrza.

– Drugi robot, o roboczej nazwie RobUVair, będzie mniejszą wersją RobUV – wyjaśnia dr Dzierżek. Jego podstawową funkcjonalnością będzie dezynfekcja powietrza. Ze względu na mniejsze rozmiary będzie on w stanie zdezynfekować powietrze w każdym zakamarku szpitala. Układ zasilania pozwoli na co najmniej 12-godzinną pracę robota bez ładowania. Robot będzie autonomicznie poruszał się po szpitalu, zgodnie z zaprogramowaną trasą, omijając przeszkody. Jeżeli układ sterowania RobUVair wykryje niski poziom zasilania, robot samodzielnie podłączy się do ładowania w stacji dokującej, po jego zakończeniu ponownie rozpocznie sterylizację.

Kolejnym urządzeniem zbudowanym w tym etapie będzie komora sterylizująca promieniowaniem UV-C, w której będą dezynfekowane roboty. W komorze tej będzie można także sterylizować inne przedmioty oraz dokumenty.

W czym pomoże  zdalnie sterowany asystent medyczny BOBOT 2.0?

Trzecią nowością przeznaczoną specjalnie dla szpitala MSWiA w Białymstoku będzie zdalnie sterowany asystent medyczny BOBOT 2.0, budowany przez pracowników Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej. Taki asystent umożliwi personelowi szpitalnemu:

– bezpieczny kontakt z chorymi,

– wykonywanie prostych badań (pomiar pulsu i temperatury ciała pacjentów),

– dostarczenie niewielkich przesyłek.

Oprócz tego BOBOT 2.0 pomoże pacjentom przebywającym na oddziale szpitalnym: zadzwoni do bliskich, przeczyta bajkę lub wyświetli film.

– Moduł BOBOT 2.0 obejmuje konstrukcję i wdrożenie do użytku w warunkach szpitalnych dwóch mobilnych, zdalnie sterowanych  robotów wyposażonych w liczne funkcje multimedialne i proste możliwości diagnostyczne – wyjaśnia dr inż. Mirosław Kondratiuk z Katedry Robotyki i Mechatroniki Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej. – Koncepcja robotów zrodziła się na bazie opracowanego na Wydziale Mechanicznym projektu BOBOT – mobilnego robota dedykowanego do pracy z dziećmi w placówkach medycznych, opiekuńczych, szkolnych, itp. Na podstawie doświadczeń wyniesionych z pierwszego projektu oraz rozpoznaniu zapotrzebowania systemu ochrony zdrowia na innowacyjne, bezkontaktowe metody interakcji z pacjentem określono zakres funkcji robotów modułu BOBOT 2.0. Główne cechy projektowanych konstrukcji to:

  • Zdalne sterowanie z wykorzystaniem aplikacji mobilnej oraz autonomiczne funkcje bazujące na rozpoznawaniu warunków otoczenia za pomocą laserowego czujnika odległości (LIDAR) i metod wizyjnych;
  • Monitorowanie szpitalnych sal oraz przesyłanie obrazu i dźwięku z wbudowanych kamer i mikrofonów;
  • Przeprowadzanie prostych badań, takich jak mierzenie pulsu wbudowanym pulsometrem czy temperatury ciała wbudowaną kamerą na podczerwień;
  • Bycie robotyczną i mobilną platformą dla potrzeb telemedycyny – zdalnych konsultacji lekarskich;
  • Umożliwianie telespotkań, wideokonferencji, zdalnych spotkań z bliskimi;
  • Wyświetlanie filmów, odtwarzanie muzyki, udostępnianie gier;
  • Przewożenie małych przesyłek.

Skonstruowane roboty umożliwią znaczne ograniczenie bezpośredniego kontaktu między osobami zakażonymi i personelem medycznym.

– Członkowie personelu medycznego będą zdalnie z „dyżurki” wysyłali robota do konkretnej sali szpitalnej, w której operator będzie mógł podjechać do pacjentów z różnych stron, odwrócić robota w wymaganym kierunku, prze systemy multimedialne skomunikować się z pacjentami, zdalnie zmierzyć temperaturę, wykonać zdjęcie termowizyjne, poprosić o przyłożenie palca do pulsometru, przeprowadzić swobodną konwersacje z dźwiękiem i obrazem wideo oraz przekazać drobne przesyłki – tłumaczy dr Kondratiuk. – Po wykonaniu tych czynności, proste przywołanie robota z poziomu aplikacji mobilnej spowoduje jego powrót do „dyżurki”, gdzie będzie mógł zostać zdezynfekowany, a dane diagnostyczne odpowiednio zarchiwizowane i poddane analizie. Zdalne prowadzenie rutynowych badań diagnostycznych takich jak pomiar temperatury czy pulsu ograniczy ryzyko zakażenia oraz poprawi komfort psychiczny pacjentów i personelu szpitala. Ponadto, wbudowane w roboty systemy multimedialne umożliwią stały i swobodny kontakt lekarzy oraz pielęgniarek z chorymi, monitoring sal, prowadzenie wywiadów medycznych oraz zdalne dozorowanie stanu i zachowań pacjentów – wszystko to bez narażania zdrowia lekarzy, pielęgniarek i personelu szpitala.

Czytaj także: Uczelnie wspierają walkę z koronawirusem

System „Protect Med” to efekt współpracy naukowców różnych specjalności z medykami

Cały system „Protect Med” to nie tylko efekt współpracy ze szpitalem MSWiA w Białymstoku, ale też dowód na udaną wewnętrzną współpracę naukowców z różnych wydziałów Politechniki Białostockiej.

– Warto podkreślić, że każdy z tych modułów realizują z jednej strony poszczególne zespoły z wydziału – mówi dr Zajkowski. – MedTAB to głównie Wydział Elektryczny, moduł robotów do dezynfekcji oraz roboty asystujące BOBOT 2.0 to głównie Wydział Mechaniczny. Ale jest też część informatyczna, którą tutaj realizują specjaliści informatyki z Wydziału Informatyki PB. Ale co ważne, my ciągle współpracujemy, przenikamy się wzajemnie wiedzą i kompetencjami, bo bez tego po prostu nie możemy funkcjonować. Tym bardziej istotne jest w tym momencie również to, że dyskutujemy z osobami ze szpitala. Staramy się zrealizować postawione tam wymagania.

Zdaniem władz białostockiego szpitala MSWiA, pandemia koronawirusa wymusiła i przyspieszyła decyzje o wprowadzeniu innowacji w pracy szpitala. Tworzone przy współpracy z naukowcami Politechniki Białostockiej rozwiązania mogłyby służyć nie tylko szpitalom jednoimiennym, ale także szpitalom zakaźnym, czy szerzej – wszystkim placówkom medycznym stawiającym na innowacje.

– Chcę podkreślić, że projekt powstawał wiosną 2020 roku, a my w międzyczasie jako szpital, zdobywaliśmy coraz większe doświadczenie z wirusem – przyznaje dr hab. n. med. Zyta Beata Wojszel, ze szpitala MSWiA w Białymstoku. – Z pracą z pacjentem zakażonym, z nowymi zupełnie sytuacjami, z którymi musieliśmy się zmierzyć. I tak naprawdę dopiero ta praca w kolejnych miesiącach uzmysławiała nam rzeczywiste potrzeby.

Współpraca największej uczelni technicznej w regionie ze szpitalem dowodzi ogromnego znaczenia innowacyjności technicznej i zdolności błyskawicznego reagowania świata nauki na niespodziewane zagrożenia pojawiające się nie tylko lokalnie, ale wręcz  skali światowej.

– Ten projekt jest szczególny, ponieważ jego koncepcja powstała wiosną 2020 roku, w warunkach narastającego zagrożenia koronawirusem i była szybką odpowiedzią na konkretne zapotrzebowania – podkreśla dr hab. inż. Marta Kosior-Kazberuk, prof. PB, rektor Politechniki Białostockiej.

Medycy z białostockiego szpitala nie mają wątpliwości, że taka współpraca przyniesie znakomite efekty.

– Ja po prostu to widzę oczami wyobraźni – entuzjazmuje się dr Kiluk. – To jest chyba jeden z tych projektów, które przekładają się z nauki na życie codzienne. Życie pisze zaskakujące scenariusze. Teraz czekają nas szczepienia. To są ogromne rzesze ludzi, gdzie są ankiety, są też badane podstawowe parametry. Nie wiem, czy nie będzie „grubszego” zamówienia na takie kabiny. Oby tak było. Jesteśmy do dyspozycji.

Projekt „Protect Med”– opracowanie innowacyjnych rozwiązań zwiększających bezpieczeństwo personelu i pacjentów szpitali zakaźnych i jednoimiennych” znalazł uznanie Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.

Na rozwiązania pomagające sprawnie diagnozować pacjentów, jednocześnie chroniąc personel placówki medycznej Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach projektów pozakonkursowych – prewencja i leczenie: COVID-19. przeznaczyło blisko 8,9 mln zł. Szpital MSWiA i Politechnika Białostocka na realizację projektu ma czas do końca 2021 roku.

Czytaj także: Mobilizacja w kryzysie

Dr hab. inż. Kazimierz Dzierżek, prof. PB

  • Katedra Robotyki i Mechatroniki Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej
  • ekspert w Narodowym Centrum Badań i Rozwoju
  • autor ponad 110 publikacji i 50 rozwiązań komercyjnych
  • opiekun Koła Naukowego Robotyków, w którym powstają łaziki marsjańskie

Dr hab. inż. Maciej Zajkowski, prof. PB

  • Katedra Fotoniki, Elektroniki i Techniki Świetlnej Wydziału Elektrycznego Politechniki Białostockiej
  • ekspert w Narodowym Centrum Badań i Rozwoju
  • członek Prezydium Polskiego Komitetu Oświetleniowego SEP
  • konsultant w Narodowym Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej
  • doradca ds. OZE w Urzędzie Marszałkowskim woj. podlaskiego
  • autor ponad 140 publikacji, patentów, twórca produktów i rozwiązań komercyjnych

Dr inż. Mirosław Kondratiuk

  • Katedra Robotyki i Mechatroniki Wydziału Mechanicznego Politechniki Białostockiej
  • autor ponad 40 publikacji, 4 zgłoszeń patentowych oraz rozwiązań komercyjnych
  • ekspert w Narodowym Centrum Badań i Rozwoju oraz recenzent MDPI
  • bogate doświadczanie w praca ze studentami (kierowanie projektami studenckimi, liczne krajowe i międzynarodowe nagrody oraz wyróznienia, promotorstwo ponad 60 prac dyplomowych)
  • opiekun Międzywydziałowego Koła Naukowego GTM (do 2019 roku) i współopiekun Koła Naukowego Mechatronix (od 2020 roku)

 

Zobacz także:

Dr hab. inż. Maciej Zajkowski, Dr hab. inż. Kazimierz Dzierżek – Co potrafi Rob UV? [wideo]

Rozmowa z JM Rektorem Politechniki Białostockiej prof. dr hab. inż. Lechem Dzienisem

Prof. dr hab. Robert Flisiak – Czy mamy się czego obawiać w związku z koronawirusem? [wideo]