Fallstudie: Automatisierter Probentransport mittels Service-Robotern in einer deutschen Klinik

Hintergrund
In einer süddeutschen Klinik werden täglich etwa 80 Blutproben in der Zentralen Notaufnahme (ZNA)
abgenommen und durch Mitarbeitende manuell ins klinikeigene Labor transportiert. Dies entspricht einer
jährlichen Transportanzahl von ca. 28.000 Vorgängen über eine Wegstrecke von rund 200 m.
In modernen Klinikneubauten erfolgt der Transport häufig über Rohrpostsysteme; in älteren Gebäuden
fehlen diese Infrastrukturen jedoch, sodass ein erheblicher personeller Zeitaufwand für den
Probentransport entsteht.

Zielsetzung
Zur Entlastung des medizinischen und pflegerischen Personals wurde die Einführung eines
automatisierten Transportverfahrens mittels Service-Robotern geprüft. Der Fokus lag auf einer sicheren,
hygienisch unbedenklichen und für den Klinikalltag praktikablen Lösung.

Eine besondere Herausforderung war, dass der Roboter die Transporte über klassische Klinikflure abwickeln muss, nicht wie oftmals üblich über gesicherte Wege bzw. Versorgungsgänge. Dort befinden sich sowohl fußläufige und bettlägerige Patienten in Gängen, die auf Untersuchungen warten, als auch normaler Besucherverkehr. Dies bedingt, dass der Roboter entsprechende Hindernisse und Personen automatisch erkennen und sicher überwinden muss.

Methodik
Im Rahmen einer Beratung durch das Unternehmen Alpha11 wurden die Transportwege und Abläufe
zwischen ZNA und Labor analysiert. Auf Basis dieser Analyse wurde ein Service-Roboter ausgewählt, der
über verschließbare und passwortgeschützte Türen verfügt. Diese Maßnahme dient dem Schutz der
sensiblen Proben vor unbefugtem Zugriff während des Transports.

Damit der Roboter sicher durch in einem so dynamischen Umfeld wie Patientenbetten, Besuchern und fußläufigen Patienten navigieren kann, verfügt dieser über zahlreiche Sensoren, wie einen intergrierten LiDAR-Kopf (Light Detection and Ranging), Beschleunigungssensoren, Odometrie- und Ultraschallsysteme.

Der Roboter orientiert sich besonders über eine „Punktewolke“, ähnlich einem Radar: Hierbei scannt er zyklisch seine Umgebung und vergleicht mit vorab bekannten Kartendaten auf dynamische Hindernisse. So wird die Fahrstreckenplanung über eine integrierte SLAM-Algorithmik (Simultaneous Localization And Mapping) stets situationsgerecht aktualisiert. Der Roboter reagiert rund innerhalb einer halben Sekunde mit Ausweichen, Stoppen oder auch einem freundlichem Hinweis, dass die Maschine gerne vorbeifahren möchte, um etwas auszuliefern.

Diese Technologie ist mehr als beeindruckend, wie dieses Video zeigt. Hier schlängelt sich ein Patientenbegleitroboter ohne Probleme in einer Berliner Klinik bei der „Langen Nacht der Wissenschaft“ sich durch die Menschenmenge:

Technische Anpassungen
Eine weitere besondere Herausforderung bestand darin, dass der Roboter nicht direkt in das Labor einfahren sollte. Stattdessen sollte bei Ankunft selbstständig ein akustisches und visuelles Signal auslösen. Hierfür entwickelte Alpha11 eine Zusatzlösung, den Alpha11 Bot-Pilot Türöffner. Diese Erweiterung ermöglicht es dem Roboter, eine Klingel zu betätigen, sowie eine Lampe innerhalb des Labors zu aktivieren. Damit wird das Laborpersonal zuverlässig über die Ankunft der Proben informiert.

Ergebnisse
Die Automatisierung des Probentransports reduziert den personellen Aufwand erheblich und gibt den
Mitarbeitenden der ZNA wertvolle Arbeitszeit für patientenorientierte Tätigkeiten zurück. Durch die
sicherheitsrelevanten Anpassungen am Service-Roboter von Alpha11 ist der Einsatz auch für sensible medizinische Proben geeignet.

Diskussion
Der Einsatz von Servicerobotik im klinischen Umfeld gewinnt zunehmend an Bedeutung. Während
Rohrpostsysteme als etablierte Technologie gelten, erfordern sie hohe Investitionskosten und sind in
Bestandsgebäuden oftmals nicht nachrüstbar [1]. Service-Roboter bieten hier eine flexible und
vergleichsweise kostengünstige Alternative.

Ein vereinfachter Kostenvergleich zeigt: Bei durchschnittlich 28.000 Transportwegen pro Jahr und einer
geschätzten Zeitdauer von fünf Minuten pro Wegstrecke entspricht dies rund 2.300 Arbeitsstunden
jährlich. Bei einem angenommenen Bruttolohn von 20 €/Stunde ergeben sich Personalkosten von ca.
46.000 € pro Jahr allein für den Probentransport. Ein Serviceroboter mit einer Investition von rund
20.000–25.000 € oder einem Leasingmodell von 500–700 € monatlich stellt daher eine ökonomisch
attraktive Option dar.

Darüber hinaus trägt die Robotik nicht nur zur Kostenreduktion, sondern auch zur Entlastung des Personals und Fehlerprävention bei. Dies geschieht, indem Mitarbeitende der Notaufnahmen in Hochphasen von fachfernen Nebentätigkeiten entkoppelt werden und so und für patientennahe Tätigkeiten verfügbar bleiben [2].

Fazit
Die vorgestellte Fallstudie zeigt, dass Service-Roboter im Probentransport eine praxistaugliche und
wirtschaftlich sinnvolle Alternative zum manuellen Transport darstellen. Die technische Erweiterung durch
Alpha11 zur Signalisierung bei Laborankunft gewährleistet eine sichere Übergabe der Proben.
Insbesondere für Kliniken ohne Rohrpostsystem eröffnen sich hierdurch neue Möglichkeiten zur
Prozessoptimierung.

Literatur
[1] Schneider J, Müller T. Automatisierte Transportsysteme in Kliniken – Status quo und
Zukunftsperspektiven. Gesundheitsökonomie & Qualitätsmanagement. 2022;27(4):185–192.
[2] Weber F, Hartmann K. Servicerobotik in der stationären Versorgung: Chancen und Grenzen.
Deutsches Ärzteblatt. 2021;118(12): A564–A568.