应对新冠疫(yì)情中,核酸检测依然是新冠肺炎筛查、确(què)诊的金标准,高质量的核酸样本采集是检查检验的重(chóng)要(yào)保障。开发一(yī)种鼻咽拭子采样(yàng)机器人,可大大(dà)减少医护人员的劳动强度,减少(shǎo)高危暴(bào)露风险,将有限的医(yī)疗资(zī)源集中(zhōng)到急危重症的救治中,降低死(sǐ)亡率。
近(jìn)日,深圳市罗(luó)湖医院集团携(xié)手杭(háng)州湖西云百生科(kē)技有限(xiàn)公司,发挥各自优势,紧密合作,完成全球首台全自动鼻咽拭子核酸采样机器人原型机研发。该款机器(qì)人(rén)命名为"鹏程青耕",灵感源(yuán)自(zì)《山海经(jīng)》,"青耕"被认为(wéi)是上古神兽,有"青耕(gēng)御疫"的传说和梦想(xiǎng),希望"青耕(gēng)一出,助(zhù)天下无疫"。
无(wú)需人工干(gàn)预,实现(xiàn)全程全自动核酸采样
新冠疫情防(fáng)控至今,深圳市罗湖医院集团(tuán)已完成 273 万个新冠(guàn)样本的采集(jí)检(jiǎn)测,数千(qiān)人积极参与疫情防控,正是这些积极投身于一(yī)线防控的(de)医护(hù)人员的切身感(gǎn)受(shòu),才有了探(tàn)索一(yī)款(kuǎn)全自动鼻咽拭子采样机器人的想法和冲动。
深(shēn)圳(zhèn)罗湖医(yī)院(yuàn)集团与杭州湖西云(yún)百生科(kē)技有限(xiàn)公司研发人员经过一年多(duō)的(de)研发攻关,一款全(quán)自动(dòng)鼻(bí)咽拭子采样机器人原型(xíng)机已经诞生。据(jù)了解,这(zhè)是世界第一(yī)台软组织上实现力控、 自动导航和自动标定的人(rén)工智能采样机器人。
"青(qīng)耕"以人工智能技术为核心(xīn),在运(yùn)动规(guī)划系统控(kòng)制下机械臂(bì)自(zì)动获取鼻咽拭(shì)子,在机器视觉(jiào)辅助下追踪(zōng)并精准定位到被采(cǎi)集(jí)人面部(bù)和鼻孔,精确力控下轻柔完成鼻咽(yān)拭子的采集(jí);实现了(le)抓取、标定、采(cǎi)集(jí)和消杀全自动工作流程,实现(xiàn)全程无需人工干预核酸采样整体解(jiě)决方案(àn);可实现规范样本采集(jí),降低采样成本,减少医护人员高风险暴露,节约医疗资源(yuán)。
未来,基于该(gāi)平(píng)台的人工智能视觉识别和精准力控等技(jì)术可望在呼吸道、支(zhī)气管、消化道和心血管等组织器(qì)官的(de)检查检验、辅助诊断发挥(huī)广阔的应用场景和实际价值(zhí)。
AI 视觉分析,可实(shí)现精准定(dìng)位采样
据研(yán)发(fā)人员介绍,"青(qīng)耕"采样机器人最为核心的技术(shù)就(jiù)是高灵敏度力控机器(qì)臂和力控伺服系统,最小力控可达 0.2N。在研发人(rén)员自(zì)身尝试中(zhōng),切(qiē)实感(gǎn)受(shòu)到这(zhè)个力度(dù)和人工采集(jí)的力度相当。另外(wài)机器人的应急暂停按钮也可用于突发情况,保护被(bèi)采集人的安全。
"青(qīng)耕"使用的AI视觉分析技术,对人脸 500 多个特征(zhēng)点(diǎn)进(jìn)行自(zì)动判断识别(bié),运(yùn)动追踪(zōng)可以捕捉被(bèi)采集人员的轻微移动轨(guǐ)迹;在近距离时,使用有限元仿真技术和高性能概率模型可消除(chú)噪声和背景,定位鼻孔并调整鼻(bí)咽拭子采集角度;激光雷达对色彩(cǎi)与纹理不敏感,对(duì)不(bú)同的体格、年龄(líng)和肤色人(rén)群均可(kě)识别。精(jīng)准力(lì)控力反馈技术则保证采样拭(shì)子在碰到咽后(hòu)壁之后(hòu)停止前进(jìn)并及时采集足够样本(běn)。口腔(qiāng)的腔道大,则更方便于激(jī)光(guāng)雷达(dá)的定位和(hé) AI 定位识(shí)别。
此外,每个(gè)被采集人(rén)全流程中使用一次性的(de)采样拭子和样(yàng)本保存管(guǎn),机器手臂持鼻咽拭子采(cǎi)集样(yàng)本,不接(jiē)触(chù)被采集人(rén)。同时,系统集合红(hóng)外自(zì)动感应消杀设(shè)备(bèi),在每一个(gè)样本采集后对采样(yàng)臂完成完全消(xiāo)杀,避免交叉感(gǎn)染。
据悉,基于该平台人工智(zhì)能(néng)视觉识别和精准力控等(děng)关(guān)键技(jì)术,未来还(hái)将持续开发 , 在呼吸道、支气管(guǎn)、消化(huà)道和心(xīn)血管等组(zǔ)织及器官(guān)的检查检验、辅助诊断等领域的临(lín)床应用上拓(tuò)展应用范围。