Investigating Emergency Room Operations: A System for Tracking Movements, Monitoring Stress, and Assessing Equipment

Abstract

Denne masteroppgaven undersøker anvendelsen av Industri 4.0-teknologier for å forbedre effektiviteten og arbeidsmiljøet ved akuttmottaket på St. Olavs Hospital i Trondheim. Oppgaven er motivert av direkte forespørsl fra Overleger ved nevnte sykehus, og utfordringer som akuttmedisinsk personell opplever, som kapasitetsproblemer eller høyt stress nivå i arbeidshverdagen. Med utgangspunkt i en forstudie fokusert på sensor- og IoT-applikasjoner innenfor Makerspace, utvider denne avhandlingen disse metodene til helsesektoren, rettet mot Akuttmottak.

Prosjektet omfatter undersøkelser av monitoreringsteknologier ved følgende steg, behovsvurdering for å identifisere spesifikke behov knyttet til handlinger i Akuttmottak, utnytte prinsipper som Design Thinking og Rapid Prototyping til å integrere sensorer og IoT-teknologi for å overvåke bevegelse, maskinstatus og stress. Målet er å kombinere ulike sensorer til et monitoreringssystem som kan gi innsikter i arbeidsflyt og oppgaver som gjøres på Akuttmottaket. Selv om målet til prosjektet er å overvåke Akuttmottaket for å finne flaksehalser i prosessene som utføres der, ble det på grunn av praktiske begrensninger nødvendig å gjøre fullskala testingen et annet sted. Dette ble gjort som en prototype konkurranse utført i et makerspace. Målet er å bidra til utviklingen av et verktøy for å kunne bidra til forbedring av pasientflyt og skape et bedre arbeidsmiljø i Akuttmottaket.

Ved å dokumentere prosjektets steg, gjennom utvikling og testing, gir denne avhandlingen innsikt i utfordringene og mulighetene ved å anvende Industri 4.0-teknologier innenfor helse og akuttmedisin, ved å adressere kapasitetsproblemer og stress hos medisinsk personell.

This master's thesis conducted for the Department of Mechanical Engineering (MTP) at NTNU during fall/winter 2023/24, investigates the application of Industry 4.0 technologies to improve efficiency and the work environment in Emergency Rooms (ERs), motivated by the challenges faced by medical personnel under high stress and overcrowding conditions. Inspired by a direct request from senior physicians at St. Olavs Hospital in Trondheim, the research aims to harness the digital advancements of the fourth industrial revolution to optimize ER operations. Building on a pre-study focused on sensor and IoT applications within makerspaces, this thesis extends these methodologies to the healthcare sector, specifically targeting ER settings.

The scope of the project encompasses a comprehensive exploration of monitoring technologies, beginning with a needs assessment in the ER to identify critical operational challenges. Utilizing design thinking and rapid prototyping principles, the study integrates sensors and IoT technologies to monitor movement, machine status, and stress, with the goal of developing a system capable of providing actionable insights into ER workflows. Despite the primary objective targeting ER research, practical limitations necessitated initial testing within a makerspace environment, offering a parallel use-case for the developed sensor system.

Objectives of the thesis include conducting a needs assessment, monitoring movement and machine status, recognizing interactions, monitoring stress levels, integrating diverse data types, and conducting a full-scale test of the sensor system in a makerspace setting to evaluate its potential applicability in an ER context. These efforts aim to contribute to the development of a tool that could potentially improve patient flow and create a better work environment in ERs.

By documenting the project's phases, from development to testing, this thesis provides insight into the challenges and opportunities of applying Industry 4.0 technologies within healthcare and emergency medicine, by addressing capacity issues and stress among medical personnel.