在抗擊新冠疫情的戰(zhàn)斗中，如何安全、高效地進(jìn)行大規(guī)模核酸檢測(cè)是世界各國(guó)面臨的共同挑戰(zhàn)。一項(xiàng)由鐘南山院士領(lǐng)銜的廣州醫(yī)科大學(xué)呼吸疾病國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)與中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所聯(lián)合研發(fā)的科技成果——咽拭子采樣智能機(jī)器人正式亮相，為解決這一難題提供了創(chuàng)新的“中國(guó)方案”。
這項(xiàng)研發(fā)工作的核心目標(biāo)，是設(shè)計(jì)并制造一種能夠替代或輔助醫(yī)護(hù)人員，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化、可重復(fù)咽拭子采樣操作的智能機(jī)器人系統(tǒng)。研發(fā)團(tuán)隊(duì)充分認(rèn)識(shí)到，在疫情高發(fā)時(shí)期，醫(yī)護(hù)人員長(zhǎng)時(shí)間、近距離接觸潛在感染者進(jìn)行采樣，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度巨大，更面臨著極高的感染風(fēng)險(xiǎn)。因此，開(kāi)發(fā)一種能夠?qū)崿F(xiàn)“非接觸式采樣”的自動(dòng)化設(shè)備，具有保護(hù)醫(yī)護(hù)人員安全、提升采樣效率與規(guī)范性、緩解人力資源緊張等多重重要意義。
研發(fā)歷程與核心技術(shù)突破
研發(fā)過(guò)程并非一帆風(fēng)順，團(tuán)隊(duì)需要攻克多項(xiàng)技術(shù)難關(guān)。首要挑戰(zhàn)在于如何精準(zhǔn)定位采樣部位。人的咽部結(jié)構(gòu)存在個(gè)體差異，且采樣時(shí)可能因不適而產(chǎn)生本能躲避。為此，團(tuán)隊(duì)集成了先進(jìn)的視覺(jué)識(shí)別與定位技術(shù)。機(jī)器人通過(guò)高精度3D視覺(jué)系統(tǒng)（如結(jié)構(gòu)光或雙目視覺(jué)）快速構(gòu)建患者口腔的三維模型，智能識(shí)別懸雍垂、扁桃體、咽后壁等關(guān)鍵解剖標(biāo)志，從而規(guī)劃出最優(yōu)的采樣路徑。
是力感知與柔順控制技術(shù)。咽部黏膜十分脆弱，采樣力度必須恰到好處——既要保證采集到足量有效細(xì)胞，又要避免對(duì)受試者造成傷害或強(qiáng)烈不適。沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所在機(jī)器人力控方面的深厚積累發(fā)揮了關(guān)鍵作用。機(jī)器人末端執(zhí)行器（即采樣機(jī)械臂）集成了高靈敏度的力傳感器，能夠?qū)崟r(shí)感知與咽部接觸的力度，并通過(guò)精密的伺服控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“輕柔觸碰”與“自適應(yīng)隨動(dòng)”，模擬甚至超越經(jīng)驗(yàn)豐富醫(yī)護(hù)人員的“手感”。
全流程自動(dòng)化與生物安全防護(hù)也是研發(fā)重點(diǎn)。從受試者身份信息核對(duì)、體位引導(dǎo)、張嘴提示，到機(jī)器人自動(dòng)完成采樣、將拭子頭折斷存入密封試管、并對(duì)機(jī)器人關(guān)鍵部件進(jìn)行快速消毒，整個(gè)過(guò)程力求最大限度減少人工干預(yù)。設(shè)備通常配備有密閉防護(hù)罩或置于負(fù)壓艙內(nèi)，有效隔絕可能產(chǎn)生的氣溶膠，保障了操作環(huán)境的安全。
應(yīng)用前景與深遠(yuǎn)意義
這款咽拭子采樣智能機(jī)器人的成功研發(fā)，其意義遠(yuǎn)不止于應(yīng)對(duì)當(dāng)前疫情：
- 提升公共衛(wèi)生應(yīng)急能力：在發(fā)生大規(guī)模傳染病疫情時(shí)，機(jī)器人可以7×24小時(shí)不間斷工作，快速部署于機(jī)場(chǎng)、車(chē)站、社區(qū)等場(chǎng)所，極大提升核酸篩查的吞吐能力，為疫情防控爭(zhēng)取寶貴時(shí)間。
- 標(biāo)準(zhǔn)化醫(yī)療操作：機(jī)器人嚴(yán)格按預(yù)設(shè)程序操作，避免了因人工采樣手法差異導(dǎo)致的樣本質(zhì)量波動(dòng)，有助于提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性。
- 保護(hù)醫(yī)護(hù)人員：將醫(yī)護(hù)人員從高風(fēng)險(xiǎn)、高重復(fù)性的勞動(dòng)中解放出來(lái)，降低其職業(yè)暴露風(fēng)險(xiǎn)，體現(xiàn)了科技的人文關(guān)懷。
- 推動(dòng)智能醫(yī)療裝備發(fā)展：此項(xiàng)研發(fā)是臨床醫(yī)學(xué)與機(jī)器人技術(shù)深度融合的典范，為未來(lái)其他自動(dòng)化醫(yī)療操作（如自動(dòng)化體檢、遠(yuǎn)程手術(shù)輔助等）積累了寶貴的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。
- 緩解資源不均問(wèn)題：在偏遠(yuǎn)或醫(yī)療資源匱乏地區(qū)，此類(lèi)機(jī)器人經(jīng)過(guò)適當(dāng)簡(jiǎn)化后，可在遠(yuǎn)程專(zhuān)家指導(dǎo)下完成規(guī)范采樣，有助于提升基層醫(yī)療服務(wù)能力。
該技術(shù)的普及應(yīng)用仍面臨一些挑戰(zhàn)，例如設(shè)備的成本控制、對(duì)不同人群（尤其是兒童）的適應(yīng)性優(yōu)化、以及公眾對(duì)“機(jī)器采樣”的心理接受度等。但毫無(wú)疑問(wèn)，鐘南山團(tuán)隊(duì)與沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所的此次跨界合作，為全球抗疫提供了一種嶄新的思路和有力的工具。它標(biāo)志著我國(guó)在智能醫(yī)療機(jī)器人領(lǐng)域取得了又一重要進(jìn)展，是“面向人民生命健康”的科技創(chuàng)新宗旨的生動(dòng)實(shí)踐。隨著技術(shù)的不斷迭代與完善，智能機(jī)器人必將在未來(lái)醫(yī)療衛(wèi)生體系中扮演越來(lái)越重要的角色，為守護(hù)人類(lèi)健康貢獻(xiàn)更大的科技力量。
