核酸采样机器人,一个新兴的千亿市场
疫情几年深刻改变了我们的生活,连日常寒暄都从“你吃了吗”变成“你做核酸了吗”,毫无疑问,测核酸已成为我们日常生活的一部分。
然而核酸检测的庞大需求,让各地都出现了医务人员短缺和人力不足的情况,甚至因此影响到了医院的正常运转,导致不时出现其他病人得不到及时医治的案例,此外长时间、高强度的重复采样工作,对采样人员的精神与体力也是一个巨大的挑战,显然这种状态不能长时间持续下去。
于是使用无人的、非接触性的机器人,来替代人工进行采样工作,就成为了很自然的选择,不仅可以降低医护人员感染风险,分担重复性的繁重劳动,一定程度上,还能缓解医疗资源紧缺的现状。
据不完全统计,目前国内已有超过10家研究院及企业公布了全自动核酸采样机器人产品,其中有的产品已完成了多次迭代,达到了实用的标准,意味着核酸采样机器人已来到了规模化应用的前夜。
核酸采样机器人作为一种新的机器人应用品类,并且与我们的生活健康息息相关,很多人或许都会疑惑其是否可靠,未来也是否真的能普及,种种问题值得探讨一二。
核酸采样机器人如何作用的?
一般而言,核酸采样的流程可分为采集、收样、封装、保存、消杀等环节,机器人采样也是如此。其中较为困难的环节就是采样,标准操作动作要求将拭子缓慢伸入口腔,越过舌根,在咽后壁上下擦拭,扁桃体隐窝或腭弓来回擦拭各部位至少3次,以收集粘膜细胞。
以目前试用的核酸采样机器人来看,完成一次采样的时间在30秒左右,比人工慢了许多,未来想要大规模普及,势必要将速度提升上来。
据了解,机器人想要安全的完成一次采样,背后最重要的有两套系统,即视觉系统和力控系统,前者定位,后者执行。
在视觉系统上,机器人可通过机器视觉深度感知到人喉咙、整个口腔的以及后面小舌头的位置,以确定拭子该擦拭的部位。这里面的难点在于不同的人员和拍摄角度,显示出来的口腔情况各异,如有的人扁桃体上火肿大,有的人甚至没有扁桃体,需要机器人准确识别采用区域,有机器人企业发动员工进行咽部的照片采样工作,收集五千多张样本让机器进行学习,直到能够准确识别采样区域。
在力控系统上,为了保证采样过程的安全性,则设置了针对成年人和小孩的安全工作范围,同时一般将采样力度控制在0.2牛至0.4牛之间,1牛顿约等于100g,大概两个鸡蛋的重量,即采样力度大概是半个鸡蛋的重量,这个力度不会伤到脆弱的口腔,同时动作精度也能控制到0.02mm,两方面基本就能保证采样的安全了。
事实上,目前这两大系统——识别图像的机器视觉系统与调整力度的力控系统都已十分成熟,在精度上早已远超人类,现在只是由机器部件换成了更为脆弱的人体咽喉而已,当然尽管技术很成熟,毕竟核酸采样机器人是直接接触人体口腔,所以在人机交互、检测精度、安全保障等各方面还需继续精进。
核酸采样机器人需求庞大
今年五月,国家卫健委要求在大城市建立步行15分钟核酸采样圈,开展常态化核酸检测,随之多城市宣布跟进,对相关检测人员的需求暴增。
国务院联防联控机制会上指出,采样点布局方面,要综合人口数量、地理交通以及核酸检测机构情况,可以参考每2000-3000人设置一个采样点,每600-800人设置一个采样台。
参考此数据,目前一二线城市人员约为5.5亿,如果按2000人配置一个采样点的标准计算,就需要约27.5万个核算采样点,而每个采样点一般3-5个采样台,需要至少10人,意味着需要275万核酸工作人员,未来如果铺开全国,需要的人员更多,可见专业人员的缺口之大。
此外与核酸检测庞大需求同时而来的还有诸多的问题,如核酸采样操作不标准、检测分布不合理、高峰时期排队长、特殊人群检测不便等,其中专业人员缺失、核酸采样操作不标准的情况更是亟待解决的难题,使用机器人就是解决方法之一。
核酸采样机器人,不仅能替代人工采样员完成重复采样工作,分担医护人员工作压力,也能降低交叉感染的风险,尽管并不能完全避免,但其24小时待机的优势,也能够分散人流,方便人们灵活采样,最大程度避免交叉感染。
未来随着技术的进一步成熟,以及样本数据越来越丰富,核酸采样机器人相比人工将具有更高的效率和精准度。
有专家表示,为了提高检测效率,减少人为误差,亟需提高核酸采样机器人的高通量化及自动化程度,目前虽有部分产品上市,但有待普及,未来核酸采样机器人有着非常大的发展前景和市场空间。
此前据东吴证券研究所测算,如果未来所有一二线城市(2021年人口5.05亿)实施48小时常态化核酸检测,高、中、低风险地区分别按照48小时、72小时、一周一次的检测频次以及单人单管、单人单管+混检、混检的检测方式,年总体费用支出约为6670亿元。
还有哪些难点?
虽然核酸采样机器人看上去前景十分美好,但作为一种新兴应用,处于发展初期,不可避免的存在诸多问题需要解决。
首先就是效率问题,目前最快的核酸采样机器人检测一人也需要30秒,远比不上熟练的医护人员,提升采样速度是必然趋势。
其次则是采样准确率,尽管目前机器视觉技术已经十分成熟,只要样本足够,可以做到精确定位,但人并不是固定的器件,人体会晃动,让采样难度大幅提升,目前的解决方法是采用咬口器的方式,将人的嘴巴限定在一个较小的范围内,这样浪费资源不说,很多人也不愿接受。
最后还有成本过高的问题,目前的核酸采样机器人有两种,一种是追求速度,将原本流水线上的工业机器人改造成能在核酸采样场景使用,有些大材小用的意味;另一种则是通过核心部件量身定制生产核酸机器人,在价格上更便宜,但即使如此,有研发人员表示,这样一台机器的报价也在100万元左右,因此目前核酸采样机器人的买家还主要是政府,规模化应用还有很长一段路要走。
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