应(yīng)对新冠(guàn)疫情(qíng)中,核酸检测依然是(shì)新冠肺炎筛查、确诊(zhěn)的金标准,高质量(liàng)的核酸样本采集是检查检验的重(chóng)要保障。开发一种鼻咽拭子采(cǎi)样机(jī)器人,可(kě)大大(dà)减少医(yī)护人员的劳动强度,减少高(gāo)危(wēi)暴露风(fēng)险,将有限的医疗资源集中到急危重(chóng)症的(de)救治中,降低死亡率。
近(jìn)日,深圳(zhèn)市罗湖(hú)医(yī)院集团携手杭(háng)州湖(hú)西(xī)云百生(shēng)科技有限公司,发挥各自优势,紧密合作,完成全球首台全自动鼻咽拭(shì)子核酸采样机器人原型机研发。该款机器人命名为"鹏(péng)程青耕",灵感源自(zì)《山海经》,"青耕(gēng)"被认(rèn)为是(shì)上古神兽,有"青耕御疫"的传说和(hé)梦想,希望"青耕(gēng)一出,助天下(xià)无疫"。
无需人工干预,实现(xiàn)全程全自动核酸采样
新冠疫情防控至(zhì)今,深(shēn)圳市罗湖医(yī)院集团已完成 273 万个新冠样本(běn)的采(cǎi)集检测,数千人积极参与(yǔ)疫情防控,正是(shì)这些积(jī)极投身于(yú)一线防控的医护人员的切身感受,才有了探索一款(kuǎn)全自动鼻咽拭子采样机器人的(de)想法和冲动。
深(shēn)圳(zhèn)罗湖医院集团与杭州湖(hú)西云(yún)百生科技有限(xiàn)公司研发人(rén)员经过一年多的研发攻关(guān),一款全自动鼻咽(yān)拭子采样(yàng)机器人原型(xíng)机已经(jīng)诞生。据了解,这是世界第一台(tái)软组织上实现力控(kòng)、 自动导航和(hé)自动标定的(de)人工智能采样机器人。
"青耕(gēng)"以人工智(zhì)能技术为核(hé)心,在(zài)运(yùn)动规划系统控制(zhì)下机械(xiè)臂自(zì)动(dòng)获取鼻(bí)咽拭子,在机器视觉辅(fǔ)助(zhù)下(xià)追踪并精准定位到被(bèi)采集人面(miàn)部(bù)和鼻孔,精(jīng)确力控下轻柔完成鼻(bí)咽(yān)拭子(zǐ)的采集;实现了抓取、标定、采集(jí)和消(xiāo)杀(shā)全自动工作流程,实现全程(chéng)无需人工干预核酸采样整体解决方案;可实现规范样本采集,降(jiàng)低采样成本,减少医(yī)护人(rén)员高风险(xiǎn)暴露,节(jiē)约医疗(liáo)资源。
未来,基于(yú)该平台的(de)人工智能视(shì)觉识别和精准力控等技术可望在呼(hū)吸(xī)道、支气管(guǎn)、消化道和心血管等组织器官的检查(chá)检验、辅助诊断(duàn)发挥广阔的应用场景和实际价值。
AI 视觉分析,可实现(xiàn)精准定位采(cǎi)样
据研发人员介绍,"青耕"采样机器人(rén)最为核心(xīn)的技术就(jiù)是高灵敏(mǐn)度(dù)力控机器臂和力(lì)控伺(sì)服系(xì)统,最小(xiǎo)力控可达 0.2N。在(zài)研发人(rén)员自身尝试中,切实感受到这个力度(dù)和人工采集的力度相当。另(lìng)外机器人的应急暂停按钮也可用于突发情况,保护被采集人的安全。
"青耕"使(shǐ)用的AI视觉(jiào)分析技术,对人脸(liǎn) 500 多个特征点进行自动(dòng)判断(duàn)识别,运动追踪可以(yǐ)捕捉被采(cǎi)集人员的轻微移动轨迹(jì);在近距离(lí)时,使用有限(xiàn)元(yuán)仿真技术和高性能概率(lǜ)模型可消除(chú)噪声(shēng)和背景,定位(wèi)鼻孔并调整鼻咽(yān)拭(shì)子采集角度;激光雷达对色彩与纹理(lǐ)不敏感,对不同的体格、年龄和肤色人群均可识别。精(jīng)准力(lì)控力反馈技(jì)术则保证采样拭子在碰到(dào)咽后壁之后停止前进并及(jí)时采集足够样本。口腔的腔道(dào)大,则更(gèng)方便于激光雷达的(de)定位和 AI 定位识别。
此(cǐ)外,每个被采集人全流程中使用一次性(xìng)的采(cǎi)样拭子和样本保存管(guǎn),机器手臂持(chí)鼻咽拭子采集(jí)样本,不接触被(bèi)采集人。同时,系统集合红外(wài)自动感应消杀设(shè)备,在(zài)每一个样本(běn)采集后对采(cǎi)样臂完成完全消杀,避免交叉感染。
据悉,基于该平台人工智能视觉识别(bié)和精准(zhǔn)力控等关(guān)键技术,未来还将持续开发(fā) , 在呼吸道、支气管(guǎn)、消化道和心(xīn)血管等组织及器(qì)官的检查(chá)检验、辅助诊断等领域的临床应(yīng)用上拓(tuò)展应用范(fàn)围。