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核酸採樣機器人,一個新興的千億市場

WBOY
發布: 2023-04-09 14:11:12
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疫情幾年深刻改變了我們的生活,連日常寒暄都從“你吃了嗎”變成“你做核酸了嗎”,毫無疑問,測核酸已成為我們日常生活的一部分。

然而核酸檢測的龐大需求,讓各地都出現了醫務人員短缺和人力不足的情況,甚至因此影響到了醫院的正常運轉,導致不時出現其他病人得不到及時醫治的案例,此外長時間、高強度的重複採樣工作,對採樣人員的精神與體力也是一個巨大的挑戰,顯然這種狀態不能長時間持續下去。

於是使用無人的、非接觸性的機器人,來取代人工進行採樣工作,就成為了很自然的選擇,不僅可以降低醫護人員感染風險,分擔重複性的繁重勞動,一定程度上,還能緩解醫療資源缺損的現況。

核酸採樣機器人,一個新興的千億市場

據不完全統計,目前國內已有超過10家研究院及企業公佈了全自動核酸採樣機器人產品,其中有的產品已完成了多次迭代,達到了實用的標準,意味著核酸採樣機器人已來到了規模化應用的前夕。

核酸採樣機器人作為一種新的機器人應用品類,並且與我們的生活健康息息相關,許多人或許都會疑惑其是否可靠,未來也是否真的能普及,種種問題值得探討一二。

核酸採樣機器人如何運作的?

一般而言,核酸採樣的流程可分為採集、收樣、封裝、保存、消殺等環節,機器人採樣也是如此。其中較為困難的環節就是採樣,標準操作動作要求將拭子緩慢伸入口腔,越過舌根,在咽後壁上下擦拭,扁桃體隱窩或腭弓來回擦拭各部位至少3次,以收集黏膜細胞。

以目前試用的核酸採樣機器人來看,完成一次採樣的時間在30秒左右,比人工慢了許多,未來想要大規模普及,勢必要將速度提升上來。

據了解,機器人想要安全的完成一次取樣,背後最重要的有兩套系統,即視覺系統和力控系統,前者定位,後者執行。

在視覺系統上,機器人可透過機器視覺深度感知到人類喉嚨、整個口腔的以及後面小舌頭的位置,以確定拭子該擦拭的部位。這裡面的難點在於不同的人員和拍攝角度,顯示出來的口腔情況各異,如有的人扁桃體上火腫大,有的人甚至沒有扁桃體,需要機器人準確識別採用區域,有機器人企業發動員工進行咽部的照片採樣工作,收集五千多張樣本讓機器學習,直到能準確辨識採樣區域。

在力控系統上,為了確保採樣過程的安全性,則設定了針對成年人和小孩的安全工作範圍,同時一般將採樣力度控制在0.2牛至0.4牛之間,1牛頓約等於100g,大概兩個雞蛋的重量,即採樣力度大概是半個雞蛋的重量,這個力度不會傷到脆弱的口腔,同時動作精度也能控製到0.02mm,兩方面基本就能保證採樣的安全了。

事實上,目前這兩大系統-辨識影像的機器視覺系統與調整力度的力控系統都已十分成熟,在精度上早已遠超人類,現在只是由機器部件換成了更脆弱的人體咽喉而已,當然儘管技術很成熟,畢竟核酸採樣機器人是直接接觸人體口腔,所以在人機互動、偵測精準度、安全保障等各方面仍需持續精進。

核酸採樣機器人需求龐大

今年五月,國家衛健委要求在大城市建立步行15分鐘核酸採樣圈,進行常態化核酸檢測,隨之多城市宣布跟進,對相關檢測人員的需求暴增。

國務院聯防聯控機制會上指出,採樣點佈局方面,要綜合人口數量、地理交通以及核酸檢測機構情況,可以參考每2000-3000人設置一個採樣點,每600-800人設置一個採樣台。

參考此數據,目前一二線城市人員約為5.5億,如果以2000人配置一個採樣點的標準計算,就需要約27.5萬個核算採樣點,而每個採樣點一般3- 5個採樣台,需要至少10人,意味著需要275萬核酸工作人員,未來如果鋪開全國,需要的人員更多,可見專業人員的缺口之大。

此外與核酸檢測龐大需求同時而來的還有諸多的問題,如核酸採樣操作​​不標準、檢測分佈不合理、高峰時期排隊長、特殊人群檢測不便等,其中專業人員缺失、核酸採樣操作​​不標準的情況更是亟待解決的難題,使用機器人就是解決方法之一。

核酸採樣機器人,不僅能取代人工採樣員完成重複採樣工作,分擔醫護人員工作壓力,也能降低交叉感染的風險,儘管並不能完全避免,但其24小時待機的優勢,也能夠分散人流,方便人們靈活採樣,最大程度避免交叉感染。

未來隨著技術的進一步成熟,以及樣本數據越來越豐富,核酸採樣機器人相比人工將具有更高的效率和精準度。

有專家表示,為了提高檢測效率,減少人為誤差,亟需提高核酸採樣機器人的高通量化及自動化程度,目前雖有部分產品上市,但有待普及,未來核酸採樣機器人有著非常大的發展前景和市場空間。

還有哪些困難?

雖然核酸採樣機器人看起來前景十分美好,但作為一種新興應用,處於發展初期,不可避免的存在諸多問題需要解決。

首先就是效率問題,目前最快的核酸採樣機器人檢測一人也需要30秒,遠比不上熟練的醫護人員,提升採樣速度是必然趨勢。

其次則是採樣準確率,儘管目前機器視覺技術已經十分成熟,只要樣本足夠,可以做到精確定位,但人並不是固定的器件,人體會晃動,讓採樣難度大幅提升,目前的解決方法是採用咬口器的方式,將人的嘴巴限定在一個較小的範圍內,這樣浪費資源不說,很多人也不願意接受。

最後還有成本過高的問題,目前的核酸採樣機器人有兩種,一種是追求速度,將原本流水線上的工業機器人改造成能在核酸採樣場景使用,有些大材小用的意味;另一種則是透過核心部件量身定制生產核酸機器人,在價格上更便宜,但即使如此,有研發人員表示,這樣一台機器的報價也在100萬元左右,因此目前核酸採樣機器人的買家也主要是政府,規模化應用還有很長一段路要走。

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來源:51cto.com
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