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智能咽拭子采集机器人

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2025-10-25 14:56:22

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 张慧如 | 2025-10-25 14:56:23

传统咽拭子采集依赖人工操作,存在采样一致性差、交叉感染风险高、医务人员工作量大等痛点,尤其在疫情期间矛盾突出。为此,北京海鹰科技情报研究所研发了智能咽拭子采集机器人,属于特种服务机器人范畴,旨在通过医工结合实现咽拭子采集全流程自动化,目前处于概念阶段。该机器人系统集成多项核心功能:自主完成身份信息读取及认证、咽拭子抓取、咽部样本采集及收集封存、耗材废弃物回收处理、采集装置消杀及采样数据联网上传。关键技术包括:咽拭子自动化供料设计、模拟医务人员操作的采集装置设计、力和视觉双重反馈控制(确保采集有效性)、季铵盐快速消杀与紫外线饱和式消杀结合(避免交叉感染)、内部负压环境设计(提升安全性)。其核心参数优异:单次采集时间≤1 分 30 秒,采集成功率≥99%,有效性≥95%,关键部位消杀有效性≥99.99%,支持单采 / 集采快速切换(单次试管补充可检测 45 人单采或 200 人集采)。适用于室内外多种环境,机械臂静止状态下采集,最大程度保障被采集者安全,为呼吸道疾病(如新冠肺炎、扁桃体炎等)临床诊断提供安全、高效、规范的样本采集解决方案。

传统人工咽拭子采集及简易自动化设备存在 “采样不规范、消杀不彻底、适应性差” 等局限,本成果通过技术创新实现突破,核心亮点如下:1. 全流程自动化与高精度控制:从身份认证到废弃物回收全流程自主完成,采用力和视觉双重反馈技术,实时监控采集过程,确保采样深度、力度符合规范,采集有效性达 95% 以上,解决人工采样一致性差的问题;2. 多重安全消杀机制:首创 “季铵盐快速消杀 + 紫外线饱和式消杀” 组合方案,配合内部负压环境,关键部位消杀有效性≥99.99%,彻底阻断交叉感染风险,较单一消杀方式安全性提升数倍;3. 高适应性与灵活切换:支持单采与集采模式快速切换,适配多种采集试管和试剂盒,单次试管补充可满足 45 人单采或 200 人集采需求,适应疫情防控中 “应检尽检”“区域筛查” 等不同场景;4. 安全与易用性设计:机械臂静止状态下完成采集,避免运动部件对被采集者的潜在风险;全流程视频 + 语音 + 图片引导,降低操作门槛,适用于各类人群(包括老年人、儿童)。

本项目研发的智能咽拭子采集机器人可广泛应用于呼吸道疾病样本采集场景,具体包括: 1. 重点管控人员检测:为密接者、入境人员、医护人员等 “应检尽检” 人群提供高效采集服务,在隔离点、医院发热门诊等场景替代人工,降低医务人员暴露风险; 2. 疫情区域爆发检测:在区域核酸筛查中快速部署,单台设备单次采集≤1.5 分钟,可支持大规模人群检测,缓解疫情高峰期采集能力不足的问题(如北京疫情期间日检测 2000 万人次的需求); 3. 常态化管控场景:在商场、办公区、社区等场所的核酸检测点,提供 72 小时 / 48 小时常态化检测服务,通过无人化操作提升检测效率,减少人力投入; 4. 特定区域检测:在海关入境口岸(如机场、陆路口岸),为入境人员提供 “落地检” 服务,适配出入境防疫流程;疫情后可应用于医院呼吸道疾病科室(如扁桃体病毒检测),长期缓解医务人员紧缺问题。 预计产业化后年销售量可达 1000 台,年产值 1 亿元,随着公共卫生防控常态化,其在疫情防控及日常呼吸道疾病诊断中的应用前景广阔。

(按解决该项成果技术问题所作贡献大小排序)1. 核心研发团队:由机械工程、自动化控制、医学检验等跨领域专家组成,主导智能咽拭子采集机器人的整体设计,攻克双重反馈控制、复合消杀等关键技术,负责医工结合方案的制定与验证,确保采集流程符合医学规范;2. 智能控制团队:专注于力和视觉反馈算法开发、机械臂运动控制及数据管理系统搭建,实现采集过程的精准化与自动化,保障采样有效性与数据追溯性;3. 安全与消杀团队:负责季铵盐 + 紫外线复合消杀系统、负压环境设计与测试,通过多次实验验证消杀有效性,解决交叉感染风险这一核心痛点。

为了研发该成果,团队已投入经费用于方案设计、核心技术攻关及概念验证,目前处于概念阶段,尚未产生实际收益。针对关键指标(如消杀有效性、采集成功率)的医学验证,尚需投入经费与具备资质的医学实验室合作,预计 1 年内完成相关试验并获取证明。 成果在推动科学技术进步方面,创新了咽拭子采集的自动化技术,促进特种服务机器人在公共卫生领域的应用;在公共卫生安全方面,减少医护人员与被采集者的直接接触,降低交叉感染风险,助力疫情防控;在经济效益方面,产业化后预计年销售量 1000 台、年产值 1 亿元,同时降低人工采集成本(按单台设备替代 2 名医护人员计算,年节省人力成本超千万元);在社会效益方面,提升采样规范性与效率,缓解疫情期间采集资源紧张问题,具有显著的公共卫生价值。

拟通过多种方式推动成果转化: 1. 合作开发:与有资质的医学实验室、检测机构合作,完成消杀有效性、采集有效性等关键指标的试验验证,获取权威证明,为实际应用奠定基础; 2. 技术许可 / 入股:向医疗设备制造商许可核心技术(如双重反馈控制、复合消杀系统),或通过技术入股组建产业化公司,推动机器人从概念向产品转化; 3. 自行实施与场景合作:依托中关村政策支持,寻求医院、海关、核酸检测机构等应用场景合作,开展试点应用,通过卫健委等政府机构协调,推动与核酸检测系统的数据对接; 转化目标:1 年内完成医学验证并进入原型机阶段,2 年内实现试点应用,3 年内产业化,年销售量达 100 台以上,成为公共卫生领域自动化采集的核心装备。