Werden wir bald von Robotern versorgt?

Der Arbeitsalltag in der stationären Pflegebranche ist für die Fachkräfte in der Altenpflege und im Krankenhaus oft kräftezehrend und nervenaufreibend. Die häufig belastenden Arbeitsbedingungen führen laut AOK-Bundesverband dazu, dass Pflegekräfte überdurchschnittlich oft krank sind.

So fielen in der stationären Altenpflege 6,3 Prozent der Mitarbeiter jeden Tag durch Krankheit aus, während der Krankenstand im Bundesdurchschnitt aller Branchen bei nur 4,8 Prozent liege. Zudem dominieren in der Pflegebranche, so die AOK, Langzeiterkrankungen, Beschäftigte können demnach häufig mehr als vier Wochen lang nicht arbeiten.

Darüber hinaus plagt die stationäre Pflege eine hohe Personalfluktuation, zugleich sitzt der Branche der demografische Wandel im Nacken. Laut Pflegestatistik des Statistischen Bundesamtes wurden 2013 insgesamt 764.000 Menschen in Heimen vollstationär versorgt - 29 Prozent aller im Sinne des Pflegeversicherungsgesetzes (SGB XI) pflegebedürftigen Menschen in Deutschland.

Deren Zahl, so prognostizieren Experten, wird künftig dramatisch steigen, wohingegen immer weniger Berufsanfänger in die - wirtschaftlich gesehen krisensichere - Pflege gehen. Bleibt abzuwarten, ob die mit dem Gesetz zur Reform der Pflegeberufe angedachte generalistische Ausbildung mit den Berufsabschlüssen Pflegefachfrau und Pflegefachmann mehr Anreize schaffen kann.

Impulsgeber Japan

Viel früher als Deutschland hat Japan bereits in den 1980er Jahren die Gefahren des demografischen Wandels und eines Fachkräftemangels in der Pflege erkannt und die Chancen identifiziert, die sich mittels Robotertechnik für die Entlastung der Pflegekräfte ergeben. Das Land ist noch in viel stärkerem Maße vom Demografiewandel betroffen.

Japans größter Forschungsverbund Riken schätzt die Zahl der Pflegebedürftigen in Heimen und Kliniken für das vergangene Jahr auf knapp 5,7 Millionen Menschen.

Bereits im August 2009 verkündete Riken, in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Tokai Rubber Industries den weltweit ersten Roboter entwickelt zu haben, der Personal und Patienten in der Pflege unterstützen könne.

RIBA (Robot for Interactive Body Assistance) sei in der Lage, Patienten mit einem Gewicht von bis zu 61 Kilogramm sicher aus einem Bett heben und in einen Rollstuhl setzen zu können. Umgekehrt gelte das auch.

RIBA sollte Leistungs- und Sicherheitsdefizite seines 2006 ebenfalls von Riken vorgestellten Vorgängers Ri-Man ausgleichen, bei dem es noch Probleme gegeben habe. Das Magazin "Time" kürte Ri-Man vor zehn Jahren zu einer der weltweit besten Erfindungen in der Kategorie Medizin.

Im August 2011 legten die im Nagoya Science Park beheimateten Riken-Forscher nach. RIBA-II sei mittels neuester Technik sogar in der Lage, niederzuknien und einen Menschen von einem Futon, dem traditionell auf Tatamimatten aufliegenden Bett auf dem Fußboden, zu heben und in einen Rollstuhl zu setzen.

Die Wissenschaftler betonten, dass eine japanische Pflegekraft im Schnitt 40 Mal am Tag diese Hebetätigkeit ausführe - eine immense körperliche Belastung. Dies gilt auch für Deutschland: Laut AOK entfiel der größte Anteil an allen Arbeitsunfähigkeitstagen in der Pflege mit 24 Prozent auf Muskel- und Skeletterkrankungen.

RIBA-II verfügte laut Riken über hochpräzise taktile Sensoren an Armen und Beinen, die es dem Pflegeroboter erlaube, Sinne der Patientensicherheit mit einer Berührung das Gewicht des Pflegebedürftigen zu erfassen.

Im Februar vergangenen Jahres präsentierten die Riken-Forscher den in Zusammenarbeit mit Sumitomo Riko entwickelten experimentellen Pflegeroboter ROBEAR, der auch rückwärts gehen könne und Patienten unterstützen solle, die zum Aufstehen Hilfe brauchen, so die Wissenschaftler.

Im Gegensatz zu seinen Vorgängern könne er ein Vornüberfallen verhindern, da es möglich sei, die Beine des Roboters auszufahren, wenn ein Patient angehoben werden soll. Im Einsatz ist ROBEAR allerdings noch nicht.

2013 hat Japan unter der Federführung des Wirtschaftsministeriums ein zunächst auf fünf Jahre angelegtes Projekt initiiert, um die Entwicklung und Markteinführung von Servicerobotern in der Pflege voranzutreiben. Für das Fiskaljahr 2013 standen umgerechnet knapp 19 Millionen Euro an Fördermitteln zur Verfügung.

Der Fokus liegt dabei laut Ministerium auf den vier Bereichen Hebehilfen, Mobilitätshilfen, Toiletten sowie Überwachungssysteme für Patienten mit seniler Demenz. Eine Marktanalyse des Tokioter Yano Research Institute geht von einem Marktpotenzial des japanischen Pflegerobotikmarktes im Fiskaljahr 2020 von umgerechnet mehr als 272 Millionen Euro aus.

Bundestag gibt Gutachten in Auftrag

Dass sich Mensch und Maschine zunehmend annähern, hat auch die deutsche Pflegebranche realisiert. Da mittlerweile die Robotik und Neurotechnologie so weit fortgeschritten sind, können und sollen in Zukunft nicht zuletzt in der Pflege vermehrt autonome Assistenzsysteme eingesetzt werden - das Stichwort heißt Pflege 4.0.

Assistenzroboter ergänzen dabei, so das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart, existierende Lösungen aus den Bereichen Ambient Assisted Living (AAL) und Smart-Home: Die Roboter stellen nicht nur sensorische und informatorische Funktionen bereit, sondern sind zusätzlich auch in der Lage, sich fortzubewegen und/oder Handhabungsaufgaben durchzuführen.

Dabei reicht das Funktionsspektrum der Roboter von Transportaufgaben bis zu der Fähigkeit zur sozialen Interaktion.

In Deutschland werden die teils autonomen Robotiksysteme bisher vorwiegend in Forschungskontexten eingesetzt. Doch wie ist ein Einsatz in der Pflege zu beurteilen? Welche Herausforderungen verbergen sich dahinter? Die Antworten auf solche Fragen interessieren auch die Bundespolitik.

Unter der Leitung von Professor Hartmut Remmers von der Universität Osnabrück soll das nun in Zusammenarbeit mit der Hochschule Vallendar in einem Gutachten beurteilt werden.

Das Gutachten ist Teil des Projekts Mensch-Maschine-Entgrenzung mit einem Fokus auf Robotik in der Pflege und Rehabilitation. Initiiert hat das Projekt das Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag (TAB).

"Zum einen gilt es zu identifizieren, wie hoch der Bedarf an Robotertechnologie in pflegerischen Versorgungsprozessen ist. Zum anderen führt das Potenzial der neuen Technologie zu wichtigen ethischen Fragestellungen", erläutert Remmers den Forschungsauftrag.

Darüber hinaus wollen die Wissenschaftler beurteilen, welche praktischen Anforderungen der Technologieeinsatz an das Pflegepersonal und andere Nutzergruppen stellt."Im Fokus unserer Untersuchung stehen die potenziellen Auswirkungen des Einsatzes autonomer Assistenzsysteme auf die Gesamtheit des Pflegearrangements", verdeutlicht Anne Koppenburger aus dem Forscherteam.

Mit Argusaugen schaut auch Bundesforschungsministerin Johanna Wanka (CDU) auf den bisher in Deutschland eher vernachlässigten Bereich der Servicerobotik für den Einsatz im Gesundheitswesen inklusive stationärer Pflege.

Im Februar hatte die Expertenkommission Forschung und Innovation (EFI) in ihrem Gutachten zu Forschung, Innovation und technologischer Leistungsfähigkeit Deutschlands der Bundesregierung mit explizitem Verweis auf die lange und erfolgreiche Robotikforschung in Japan geraten, eine eigenständige Robotikstrategie zu entwickeln, wie sie andere Länder bereits haben.

Dabei sollte eine der wachsenden Bedeutung der Servicerobotik angemessene Förderung vorgesehen werden. Die sehr starke Konzentration des Robotereinsatzes auf die Automobilindustrie in Deutschland sei kritisch zu beurteilen. An den Hochschulen müsse die Robotikforschung mehr Gewicht erhalten, so die EFI.

"Es freut mich, dass die Bürgerinnen und Bürger der Robotik gegenüber aufgeschlossen sind. Wir wollen die Forschung an Robotern, die uns im Haushalt oder im Gesundheitsbereich unterstützen können, weiter voranbringen", sagte Wanka dann im April zum Auftakt der Hannover Messe. Rückenwind hatte sie von der ansonsten nicht unbedingt so innovationsaffinen Gesellschaft in Deutschland bekommen.

Eine Umfrage im Auftrag ihres Ministeriums hatte ergeben, dass 80 Prozent die Forschung an Service-Robotern für den Einsatz in Haushalt, Pflege und Gesundheit für wichtig oder sogar sehr wichtig halten. Wanka warnte bei der Mensch-Roboter-Kollaboration vor der Dominanz der Maschine: "Der Mensch muss die Roboter beherrschen und leicht bedienen können."

Leichte Bedienbarkeit essenziell

Die von Wanka postulierte leichte Bedienbarkeit technischer Assistenzsysteme sieht auch die Ingenieurin und Informatikerin Dr. Birgit Graf vom Fraunhofer IPA als essenziell für den Erfolg einer Pflege 4.0 an, wie sie Ende Juni in München bei der 7. internationalen Fachmesse für Automation und Mechatronik Automatica im Gespräch mit der "Ärzte Zeitung" sagte.

Bei der weltgrößten Robotikmesse stellte Graf den in Kooperation mit dem Ludwigsburger Unternehmen MLR entwickelten Serviceroboter Casero 4 vor. Der teilautonome Pflegewagen soll das Personal stationärer Pflegeeinrichtungen unterstützen, indem er etwa Pflegeutensilien automatisch bereitstellt, so Graf.

Auf Anforderung fahre er zum Einsatzort oder folge dem Pflegepersonal während der Arbeit. Die Steuerung erfolge über ein Smartphone oder den integrierten Touchscreen. Letzterer diene auch der zeitnahen Dokumentation des Materialverbrauchs.

Als Serviceassistent könne er Patienten oder Heimbewohnern auf Anforderung - beispielsweise über stationäre Multimediaterminals - auch Snacks, Getränke, Zeitschriften und anderes in Aufenthaltsräume oder direkt ans Bett liefern. Wie Graf sagte, werde Casero 4 im Laufe des Jahres noch in zwei Pflegeheimen in Mannheim sowie der dortigen Uniklinik im Arbeitsalltag getestet, um 2017 die Marktreife zu erlangen.

"Wichtig ist zu sehen, wo es in der Zusammenarbeit mit dem Pflegepersonal eventuell noch hakt", so Graf. Der Grundstein für Casero 4 wurde am Fraunhofer IPA im Rahmen des Verbundforschungsprojektes "Förderung des Wissenstransfers für eine aktive Mitgestaltung des Pflegesektors durch Mikrosystemtechnik" (WiMi-Care) gelegt.

Knackpunkt der potenziellen Erfolgsgeschichte von teilautonomen Pflegewagen dürften die hohen Investitions- und Betriebskosten sein.

Wie die zwischen Dezember 2009 und November 2010 vom Fraunhofer IPA gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI in Karlsruhe angefertigte Studie EFFIROB zeigt, gehen die Autoren bei insgesamt 11.029 Pflegeheimen in Deutschland von einem Marktpotenzial von lediglich 126 Pflegebetrieben aus.

Die Zahlen korrelieren mit der Gesundheitsberichterstattung des Bundes für das Jahr 2007.

Infrage kämen für die Anschaffung von teilautonomen Pflegewagen demnach nur stationäre Pflegeeinrichtungen mit mehr als 200 Plätzen. Die Bruttoinvestitionssumme wird in der Studie mit rund 29,7 Millionen Euro veranschlagt. Bei 33.100 Pflegeplätzen ergebe sich so ein Investitionsaufwand von 897 Euro je Platz.

Je nach Modellvariante wird langfristig mit einem oberen jährlichen Absatzpotenzial von fünf bis zehn Einheiten gerechnet - bei einem Systempreis von bis zu 152.400 Euro. Die Lebensdauer eines teilautonomen Pflegewagens wird mit bis zu zwölf Jahren angegeben.

Quasi als Pendant zu den japanischen Lösungen RIBA und ROBEAR forschen die Wissenschaftler vom Fraunhofer IPA auch an einen teilautonomen Multifunktionspersonenlifter. Im Rahmen des Elevon-Projekts wurde ein erster Prototyp aufgebaut. Dessen Weiterentwicklung erfolgt aktuell im Projekt des Forschungsverbundes SeRoDi (Servicerobotik zur Unterstützung bei personenbezogenen Dienstleistungen), bei dem das IPA Partner ist.

Ob beim Anheben zum Wechseln der Bettwäsche, beim Umsetzen auf einen Rollstuhl oder beim Baden: In der Pflege werden heute Menschen, die sich nicht oder nur teilweise bewegen können, auf unterschiedliche Weise gestützt, gehoben, positioniert oder transportiert. Bisher werden dafür, so das IPA, unterschiedliche Liftersysteme wie beispielsweise Hänge-, Gurt- oder Badelifter eingesetzt.

Solche Geräte eignen sich allerdings nur für die jeweiligen Situationen und sind nicht immer verfügbar. Häufig müssten sie erst aus einem anderen Raum geholt werden. Aus Zeitmangel würden Personen deshalb oft manuell bewegt, was wiederum zu einer erhöhten physischen Belastung der Pflegekräfte führe.

Ein erstes Ziel des Elevon-Projekts habe deshalb darin bestanden, ein Konzept für einen neuen multifunktionalen, teilautonomen Personenlifter zu entwickeln. Der Elevon-Multifunktionslifter sollte Aufgaben vereinen, die heute noch mehrere Einzel-Liftersysteme übernehmen.

Zusätzliche Assistenzfunktionen ermöglichten es, dass Pflegekräfte den Lifter elektronisch anfordern können. So könne er selbstständig dorthin navigieren, wo er gebraucht werde. Zudem sollten mithilfe des Lifters beispielsweise Personen vom Bett aufgenommen und sowohl in einer liegenden als auch in einer sitzenden Position transportiert werden können.

Anhand von Sensoren erkenne Elevon die Person automatisch, könne sein Aufnahmesystem entsprechend positionieren und somit die Bedienung extrem erleichtern.

Interaktiver Butler für Heim und Haus

Ebenfalls am Fraunhofer IPA entwickelt wurde die Serviceroboter-Plattform Care-o-bot. Als interaktiver Butler sei die dritte Produktserie bereits in der Lage gewesen, einfache Assistenzfunktionen im häuslichen Umfeld sowie im Kontext der stationären Pflege in Heimen zu übernehmen. Zum Beispiel könne der Care-o-bot 3 auf Anforderung selbstständig an einem Wasserspender einen Becher holen, diesen platzieren, Wasser zapfen und den befüllten Becher dann zu einem gewünschten Ort transportieren.

Ein weiteres Einsatzgebiet für Serviceroboter hat sich bereits bei Patienten mit verschiedenen neurologischen und psychischen Krankheitsbildern eröffnet. Laut Helmholtz Gemeinschaft gibt es in diesem Bereich mit der Tiertherapie viele positive Erfahrungen. Die verbale und haptische Kommunikation und Fürsorge könnten das körperliche und seelische Wohlbefinden von Patienten verbessern.

Der Einsatz von Tieren sei jedoch aufwändig, Allergien, Fragen der Hygiene und Sicherheit und das Wohl des Tieres seien zu beachten. Zudem empfänden nicht alle Menschen Zuneigung zu Hunden und Katzen und hätten keinen unbeschwerten emotionalen Zugang zu ihnen.

Wettlauf zwischen Tier und Roboter

Als Alternative komme hier der Assistenzroboter PARO als therapeutisches Tier ins Spiel. Der rund 60 Zentimeter lange Roboter ist mit einem kuscheligen weißen, antibakteriellen Fell und schwarzen, großen Kulleraugen ausgestattet. Zusätzlich klimpert er mit langen Wimpern und fiepst mit einer zerbrechlichen Stimme.

All das spricht unser Kindchenschema an, so die Helmholtz Gemeinschaft. PARO-Schöpfer Takanori Shibata vom japanischen National Institute of Advanced Industrial Science and Technology hat den Roboter sozial programmiert und mit entsprechender Sensortechnik ausgestattet.

Sensoren messen Berührungen, Licht, Akustik, Temperatur und Position des Roboters und versorgen zwei Computer im Inneren mit Infos.

Dadurch kann PARO - der Verkaufspreis liegt in Deutschland bei rund 5000 Euro - aktiv mit seiner Umwelt interagieren. Werde die 2,5 Kilogramm schwere Robbe intensiv gestreichelt, gebe sie Wohlfühlgeräusche von sich und bewege die Flossen. Werde die Robbe unsanft an den Schnurrbarthaaren gezogen, quietsche sie unwillig.

PARO speichere Stimmmuster, und intensive Interaktionen, erkenne Menschen wieder und drücke seine Freude beispielsweise mit Flossenwackeln , Augenklimpern oder Fiepen aus. Nach fünf Stunden sei Zeit zum Aufladen - mit dem Stromschnuller.

"Studien über den Einsatz von PARO in Alten- und Pflegeheimen mit dementen und mehrfach behinderten Patienten zeichnen ein positives Bild", so Barbara Klein, Professorin am Fachbereich Soziale Arbeit und Gesundheit an der Frankfurt University of Applied Sciences.

2009 hatte die Fachhochschule nach eigenen Angaben als erste in Deutschland einen solchen Roboter für Forschung und Lehre angeschafft.

"Der Zuwendungsroboter kann die emotionale Arbeit unterstützen und stellt in bestimmten Situationen eine Alternative und Ergänzung dar", erklärt Klein, die zur emotionalen Robotik forscht. Der Roboter müsse zur Patientenbiografie passen und das Pflegepersonal speziell geschult sein, damit Demenzpatienten eine therapeutisch wirksame Bindung eingehen könnten, so Klein.

Experten sehen PARO als Vorreiter künftiger Assistenzroboter, die mehr Lebensqualität und Selbstständigkeit für Menschen mit Erkrankungen, Behinderungen und bei altersbedingten Einschränkungen versprechen.

Just ist mit der in Schweden entwickelten, rund 1500 Euro teuren Therapiekatze JustoCat ein weiterer emotionaler Roboter für die Aktivierung von Demenzpatienten auf den Markt gekommen.