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Combatir COVID-19: el papel de la robótica en la gestión de la salud pública y las enfermedades infecciosas

El brote de COVID-19 ahora se ha convertido en una pandemia. El nuevo coronavirus ha afectado a casi todos los continentes; Al momento de escribir este artículo, Corea del Sur, Irán, Italia y otros países europeos han experimentado un fuerte aumento en los casos diagnosticados. La globalización y las economías cada vez más interconectadas significan que la mayoría de los países se verán afectados por COVID-19. Por lo tanto, se requiere un esfuerzo global para romper las cadenas de transmisión del virus.

¿Podrían los robots ser recursos efectivos para combatir COVID-19? 

Los robots tienen el potencial de desplegarse para la desinfección, la entrega de medicamentos y alimentos, la medición de los signos vitales y la asistencia a los controles fronterizos. A medida que aumentan las epidemias, los roles potenciales de la robótica se vuelven cada vez más claros. Durante el brote de ébola de 2015, los talleres organizados por la Oficina de Política de Ciencia y Tecnología de la Casa Blanca y la National Science Foundation identificaron tres áreas amplias en las que la robótica puede marcar la diferencia: atención clínica (por ejemplo, telemedicina y descontaminación), logística (por ejemplo, entrega y manejo de desechos contaminados) y reconocimiento (por ejemplo, monitoreo del cumplimiento de cuarentenas voluntarias). Muchas de estas aplicaciones se están explorando activamente en China, aunque en áreas limitadas y muchas como pruebas de concepto. Los profesionales de atención médica de primera línea todavía están expuestos al patógeno con contacto directo con el paciente, aunque con equipo de protección. El brote de COVID-19 ha introducido una cuarta área: continuidad del trabajo y mantenimiento de las funciones socioeconómicas. COVID-19 ha afectado la fabricación y la economía en todo el mundo. Esto resalta la necesidad de más investigación sobre la operación remota para una amplia gama de aplicaciones que requieren manipulación diestra, desde la fabricación hasta la operación remota de plantas de tratamiento de residuos o energía.

Para cada una de estas áreas, existen desarrollos extensivos, así como oportunidades, para ser explorados en robótica. En el caso de la atención clínica, las áreas de importancia específica incluyen la prevención, el diagnóstico y la detección de enfermedades, y la atención al paciente y el manejo de la enfermedad.

Para la prevención de enfermedades, se utiliza la desinfección de la superficie ultravioleta (UV) sin contacto controlada por robot porque COVID-19 se propaga no solo de persona a persona a través de la transferencia de gotas respiratorias por contacto cercano, sino también a través de superficies contaminadas. Los coronavirus pueden persistir en superficies inanimadas, incluyendo metal, vidrio o plástico, durante días, y se ha demostrado que los dispositivos de luz UV (como PX-UV) son efectivos para reducir la contaminación en las superficies de alto contacto en los hospitales. En lugar de la desinfección manual, que requiere la movilización de la fuerza laboral y aumenta el riesgo de exposición al personal de limpieza, los robots de desinfección autónomos o controlados a distancia podrían conducir a una desinfección rentable, rápida y efectiva Las oportunidades se encuentran en la navegación inteligente y la detección de áreas de alto riesgo y alto contacto, combinadas con otras medidas preventivas. Se podrían desarrollar nuevas generaciones de robots, desde macro a microescala, para navegar por áreas de alto riesgo y trabajar continuamente para esterilizar todas las superficies de alto contacto.

Para el diagnóstico y la detección, los robots móviles para la medición de temperatura en áreas públicas y puertos de entrada representan un uso práctico de tecnologías maduras. Los sistemas de cámara automatizados se usan comúnmente para filtrar a varias personas simultáneamente en grandes áreas. La incorporación de estos sensores térmicos y algoritmos de visión en robots autónomos o operados de forma remota podría aumentar la eficiencia y la cobertura de la detección. Estos robots móviles también podrían usarse para monitorear repetidamente las temperaturas de pacientes internos / externos en varias áreas de los hospitales con datos vinculados a los sistemas de información hospitalarios. Al conectar en red los sistemas de seguridad existentes con el software de reconocimiento facial, es posible rastrear los contactos de las personas infectadas para alertar a otras personas que podrían estar en riesgo de infección. Sin embargo, es importante introducir reglas apropiadas para respetar la privacidad.

Para las pruebas diagnósticas iniciales de COVID-19, la mayoría de los países recomiendan recolectar y analizar hisopos nasofaríngeos y orofaríngeos  Esto implica la recolección, manipulación, transferencia y prueba de muestras. Durante un brote importante, un desafío clave es la falta de personal calificado para tomar muestras de pacientes y procesar muestras de prueba. El frotis nasofaríngeo y orofaríngeo automatizado o asistido por robot puede acelerar el proceso, reducir el riesgo de infección y liberar al personal para otras tareas. Algunas personas no desarrollan síntomas del virus ni albergan el virus en el momento de la prueba. En estos casos, un análisis de sangre para verificar la aparición de anticuerpos podría ser crucial y utilizarse para identificar infecciones silenciosas. La automatización del proceso de extracción de sangre para pruebas de laboratorio también podría aliviar al personal médico de una tarea con un alto riesgo de exposición. Los investigadores están estudiando sistemas robóticos basados ​​en la identificación por ecografía de las venas periféricas del antebrazo para la punción venosa automatizada  Los ensayos multiplex automatizados en tiempo real permitirían la detección cualitativa rápida in vitro y la discriminación de patógenos. Se pueden utilizar drones autónomos o vehículos terrestres para la transferencia de muestras, así como la entrega de medicamentos a pacientes infectados cuando no se recomienda el movimiento.

COVID-19 podría ser un catalizador para el desarrollo de sistemas robóticos que se puedan implementar rápidamente con acceso remoto por parte de expertos y proveedores de servicios esenciales sin la necesidad de viajar al frente. La cuarentena generalizada de pacientes también puede significar un aislamiento prolongado de las personas de la interacción social, lo que puede tener un impacto negativo en la salud mental. Para abordar este problema, los robots sociales podrían desplegarse para proporcionar interacciones sociales continuas y adherencia a los regímenes de tratamiento sin temor a propagar enfermedades. Sin embargo, esta es un área de desarrollo desafiante porque las interacciones sociales requieren la construcción y el mantenimiento de modelos complejos de personas, incluidos sus conocimientos, creencias, emociones, así como el contexto y el entorno de la interacción.

La teleoperación también es una tecnología madura que se puede utilizar tanto para telemedicina como para teletrabajo. En las últimas semanas, las escuelas, universidades y empresas en China han adoptado cursos e interacciones en línea. A medida que el ancho de banda 5G y el video de 4-8K estén ampliamente disponibles, COVID-19 puede marcar el punto de inflexión de cómo operan las organizaciones futuras. En lugar de cancelar grandes exposiciones y conferencias internacionales, pueden aumentar las nuevas formas de reunión, en línea en lugar de la asistencia en persona. Los asistentes remotos pueden acostumbrarse a usar avatares y controles robóticos. Eventualmente, muchas conferencias pueden estar disponibles a través de la realidad virtual de alta definición y baja latencia, con los avatares de robots virtuales de los asistentes totalmente móviles e inmersos en el contexto de la conferencia. Todas estas modalidades reducirían las tasas de infección de enfermedades y la huella de carbono simultáneamente.

Históricamente, los robots se han desarrollado para asumir trabajos aburridos, sucios y peligrosos. Su primer despliegue generalizado fue en aplicaciones industriales, de manera similar, la lucha contra las enfermedades infecciosas implica un entorno que no es adecuado para los trabajadores humanos pero que es adecuado para los robots. Las experiencias con el brote de Ébola identificaron un amplio espectro de casos de uso, pero la financiación para la investigación multidisciplinaria, en asociación con agencias e industrias, para atender estos casos de uso sigue siendo limitada. Ahora, el impacto de COVID-19 puede impulsar una mayor investigación en robótica para abordar los riesgos de enfermedades infecciosas. Pero sin esfuerzos de investigación sostenidos, los robots, una vez más, no estarán listos para el próximo incidente. Al fomentar una fusión de profesionales de ingeniería y enfermedades infecciosas con fondos dedicados, podemos estar listos cuando (no si) llegue la próxima pandemia.

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