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Inspirés par les besoins pandémiques, des robots infirmiers humanoïdes en cours de développement pourraient aider le personnel médical à soigner les patients

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Inspirée par les besoins en soins de santé pendant la pandémie de COVID-19, la professeure adjointe d’ingénierie robotique Jane Li dirige une équipe de chercheurs sur un projet visant à développer des robots infirmiers humanoïdes avancés télécommandés qui peuvent aider les travailleurs médicaux à soigner les patients en quarantaine ou en isolement .

Les chercheurs, qui prévoient commencer à tester un nouveau prototype cet été, visent à développer un robot convivial capable d’effectuer des tâches liées aux soins infirmiers dans des environnements où un risque élevé de contagion ou d’infection menace la santé des infirmières.

Bien que les robots médicaux soient utilisés dans les grands hôpitaux aujourd’hui, dit Li, ils sont difficiles à apprendre à utiliser et difficiles à utiliser, ce qui augmente souvent la charge de travail des infirmières.

Pour résoudre ce défi, Li poursuit le développement d’un assistant infirmier intelligent télérobotique (TRINA), un robot humanoïde mobile qui a des bras aussi forts et doux pour transporter des médicaments ou des échantillons infectieux, aider les patients à ajuster leurs positions, et même soulever et transporter un malade. TRINA a été développé à l’Université Duke en 2016 ; Li était un chercheur postdoctoral sur le projet.

Selon Li, TRINA pourrait bénéficier aux patients ainsi qu’au personnel de santé qui font face à une population américaine vieillissante et à une pénurie persistante d’infirmières.

« Je comprends les lourdes charges de travail et le stress que rencontrent les infirmières, ainsi que leur peur d’être exposées à des maladies infectieuses lorsqu’elles soignent des patients », déclare Li, qui est chercheur principal (PI) du projet et directeur de la robotique d’inspiration humaine de WPI. Laboratoire. « Ces robots TRINA peuvent soulager le stress physique et émotionnel des travailleurs de la santé. Nous espérons que cela révolutionnera les soins aux patients, un avantage qui pourra s’étendre aux soins à domicile et aux cliniques.

Pénurie d’infirmières

Le COVID-19 a souligné le besoin continu de technologies qui peuvent aider les travailleurs de la santé. Depuis le début de la pandémie en 2020, les travailleurs de la santé sont soumis à de longues heures de travail, à des charges de travail plus lourdes et à la peur de contracter eux-mêmes le virus. Au cours des deux dernières années, plus d’un million de travailleurs de la santé américains ont été infectés par le COVID-19 et plus de 4 000 d’entre eux sont décédés, selon le CDC.

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Même avant la pandémie, une pénurie d’infirmières sévissait dans le domaine médical. Selon les projections du Bureau of Labor Statistics sur l’emploi, il y aura en moyenne 194 500 postes d’infirmiers autorisés à pourvoir chaque année aux États-Unis au cours de la décennie se terminant en 2030. Bon nombre de ces postes devraient résulter de la nécessité de remplacer les travailleurs qui prennent leur retraite, changer de métier ou quitter le marché du travail.

Pour aider à atténuer ces situations, Li travaille sur le projet avec le co-chercheur principal Cagdas Onal, professeur agrégé d’ingénierie robotique et directeur du WPI Soft Robotics Lab. Onal crée des gants haptiques, qui sont des dispositifs portables qui permettront à l’infirmière qui utilise le robot de ressentir ce que le robot détecte et de mieux contrôler les mouvements du robot. Les gants haptiques permettront aux infirmières de diriger les mouvements de la main du robot en temps réel.

Onal, dont les recherches se sont concentrées sur la création d’une robotique solide mais douce, explique que les gants haptiques sont conçus pour une grande précision des mouvements en miroir, permettant au robot de reproduire les gestes de la main de l’infirmière en temps réel.

« Cela permettra aux infirmières de se sentir comme si elles faisaient ces tâches en personne, tout en évitant de se trouver dans des conditions potentiellement dangereuses », dit-il.

Li ajoute que les infirmières n’apprennent généralement pas à utiliser des robots à l’école d’infirmières, « il doit donc leur sembler naturel de vouloir utiliser un robot. Nous concevons le système pour qu’elles sentent que le robot agit comme s’il s’agissait d’un extension de leur propre corps. En même temps, ils peuvent sentir ce que le robot touche. »

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Au lieu de faire fonctionner le robot à l’aide d’un clavier ou d’une manette de jeu, les infirmières porteraient des casques qui leur permettraient de voir ce que le robot voit.

Interaction homme-robot

Li travaille également avec le co-chercheur principal Jie Fu, professeur adjoint à l’Université de Floride, qui conçoit une interface utilisateur plus facile à comprendre, ainsi que des méthodes d’apprentissage pour faciliter la manipulation et l’apprentissage de l’interface par les utilisateurs novices. (Fu était membre du corps professoral du département d’ingénierie robotique du WPI lorsque la subvention NSF-CDC a été accordée et continue de travailler sur le projet grâce à une sous-subvention.)

Le travail de Fu se concentre sur le développement de commandes adaptatives pour le robot infirmier afin de permettre aux utilisateurs experts et novices de le diriger facilement. En utilisant la théorie des jeux, qui applique des modèles mathématiques pour élaborer des stratégies d’interactions, Fu s’efforce d’offrir une meilleure expérience utilisateur, d’améliorer les performances du robot et de permettre au robot de mieux apprendre à partir d’opérations répétées. Le système est conçu de manière à ce qu’un soignant puisse être formé pour faire fonctionner le robot en deux heures.

« Le système est plus qu’un simple robot physique », déclare Fu. « Il s’agit également d’un système autonome qui interagit avec l’infirmière qui le dirige. »

Le système permettra au robot d’apprendre des tâches répétées. Une fois qu’un robot a effectué une tâche à plusieurs reprises, comme retirer une couverture du lit du patient ou récupérer des échantillons, il pourra effectuer ces tâches sans recevoir d’instructions étape par étape. Le robot est également conçu pour aider les nouveaux utilisateurs à apprendre à travailler avec lui, en donnant aux utilisateurs des messages sur les prochaines étapes nécessaires pour effectuer des tâches spécifiques ou sur la façon de bouger leurs mains de manière appropriée avec les gants haptiques.


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