[論文レビュー] The Role of Robotics in Infectious Disease Crises

Gregory D. Hager, Vijay Kumar+3 more|arXiv (Cornell University)|Oct 19, 2020

Quality and Safety in Healthcare参考文献 16被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、感染症危機におけるロボティクスの統合を調査し、パンデミック期における医療、物流、消毒分野における対応能力の向上にロボットシステムが顕著に寄与すると提案している。国立工学アカデミーとコンピューターコミュニティ協会が主催したワークショップをもとに、主な工学的課題、研究上の障壁を特定し、今後のパンデミックへの備えのためのロボット展開を拡大するための戦略的投資を提言している。

ABSTRACT

The recent coronavirus pandemic has highlighted the many challenges faced by the healthcare, public safety, and economic systems when confronted with a surge in patients that require intensive treatment and a population that must be quarantined or shelter in place. The most obvious and pressing challenge is taking care of acutely ill patients while managing spread of infection within the care facility, but this is just the tip of the iceberg if we consider what could be done to prepare in advance for future pandemics. Beyond the obvious need for strengthening medical knowledge and preparedness, there is a complementary need to anticipate and address the engineering challenges associated with infectious disease emergencies. Robotic technologies are inherently programmable, and robotic systems have been adapted and deployed, to some extent, in the current crisis for such purposes as transport, logistics, and disinfection. As technical capabilities advance and as the installed base of robotic systems increases in the future, they could play a much more significant role in future crises. This report is the outcome of a virtual workshop co-hosted by the National Academy of Engineering (NAE) and the Computing Community Consortium (CCC) held on July 9-10, 2020. The workshop consisted of over forty participants including representatives from the engineering/robotics community, clinicians, critical care workers, public health and safety experts, and emergency responders. It identifies key challenges faced by healthcare responders and the general population and then identifies robotic/technological responses to these challenges. Then it identifies the key research/knowledge barriers that need to be addressed in developing effective, scalable solutions. Finally, the report ends with the following recommendations on how to implement this strategy.

研究の動機と目的

• 感染症危機、特にパンデミック期におけるロボティクスの現在および潜在的役割を評価すること。
• 感染症の流行期に医療従事者、救助関係者、一般市民が直面する重要な課題を特定すること。
• 危機状況におけるロボットシステムのスケーラビリティと有効性を制限する工学的・技術的障壁を分析すること。
• 公衆衛生緊急事態への準備にロボティクスを統合するための実行可能な研究開発戦略を提言すること。
• 今後の危機に耐性を持つために、ロボティクス専門家、臨床医、公衆衛生担当者、緊急対応関係者との連携を促進すること。

提案手法

• ロボティクス、医療、公共安全、緊急対応分野の40名以上の専門家を対象に、仮想ワークショップを実施した。
• 多様な分野のステークホルダーの知見を統合し、感染制御および危機対応分野における現在のロボット応用をマップした。
• ロボットが貢献できる主要な機能分野を特定した：患者ケア支援、物流・輸送、環境消毒、遠隔モニタリング。
• 信頼性、自律性、人間-ロボットインタラクション、規制フレームワークなど、展開を妨げる技術的・システム的障壁をマッピングした。
• 耐障害性・スケーラビリティ・倫理的根拠に基づいたロボットシステムを焦点とした、今後の研究開発のフレームワークを提言した。
• 国家的および機関的パンデミック備え計画にロボット技術を統合するための政策的・実施的提言を策定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 パンデミック期に、感染性物質への人的な露出を低減するために、ロボティクスをどのように効果的に展開できるか？
• RQ2 現在、医療および緊急対応現場におけるロボットシステムのスケーラビリティと信頼性を制限する技術的・システム的障壁は何か？
• RQ3 感染症危機期に、ロボティクスは物流、消毒、遠隔患者モニタリングのどの役割を果たせるか？
• RQ4 ロボティクス研究者、臨床医、公衆衛生専門家との連携を強化することで、危機対応の質をどのように向上できるか？
• RQ5 今後のパンデミックに大規模に展開可能なロボットシステムを実現するための、研究およびインfraストラクチャーへの投資は何か？

主な発見

• COVID-19パンデミック期に、消毒、輸送、遠隔患者モニタリングの限定的役割でロボットシステムがすでに展開されている。
• 最大の課題は、システムの信頼性、自律性、安全性、および既存の医療・緊急対応プロセスとの統合性にある。
• 医療・緊急用ロボットのための標準化された試験、認証、規制ルートの確立が急務である。
• 人間-ロボットインタラクションおよびロボットシステムへの信頼は、特にストレスの高い臨床環境において主要な障壁のままである。
• スケーラブルなロボットソリューションには、AIの進化、リアルタイム意思決定、不確実性下での耐性向上の技術的進歩が不可欠である。
• 報告書は、今後の感染症危機に備えるために、研究・開発・政策分野で実行可能な10の提言を結論として提示している。