抗疫战线的新技术

　　自2020年开始，新冠肺炎疫情就一直牵动着亿万人的心。在全球抗击新冠病毒的战役中，一些新技术被研发出来并得到应用。

　　检测方法

　　新冠病毒传播方式多样，除了经呼吸道飞沫和接触传播外，病毒还可以经由气溶胶、消化道、母婴等不同方式传播，传播渠道多，传染性强。因此，控制新冠病毒传播比SARS等冠状病毒传播更加困难，这也是全球感染率居高不下的重要原因之一。早发现、早隔离、早确诊、早治疗是本次疫情防控的重中之重。那么，有哪些检测方法呢？

　　当前批准上市的新冠肺炎检测试剂主要包括两类：一类是核酸检测试剂，一类是抗体检测试剂。截至目前，中国国家药监局批准了12个核酸检测试剂，8个抗体检测试剂。随着对疾病的认识和研发工作的进展，将来还会有更多的检测试剂和方法投入使用。

　　核酸检测过程包括标本处理、核酸提取，进行PCR检测等多个步骤，平均检测时间需要2～3个小时。因为它是直接对我们采集标本中的病毒核酸进行检测，所以特异性强，敏感度相对较高，是当前主要的检测手段。这种检测方法的缺点是核酸检测需要实验室、仪器设备、试剂耗材和专业技术人员，耗时较长，完成一批次检测需要近半天时间。之所以实际耗时要近半天，主要原因可能是在密闭送检环节花了较多时间。大量样本需要运往疾控中心和第三方检测机构，这样就有不少时间花在了路上。在核酸检测的各个环节中，有没有节省时间的可能性呢？ 答案是可能的。例如在样本采集环节，可增派检测人员，加快被检测者咽拭子采样进程。又如在病毒灭活环节，目前一些检测机构采用的是加热法，可以改用病毒裂解液，这样能让检测时间缩短近半小时。

　　核酸检测方法的好处是见机早，料敌在先：核酸在患者感染新冠病毒的早期就可以被检测到，理论上，患者感染1～2天即可检测到核酸，可以更早被发现、隔离和救治。

　　抗体检测方法包括胶体金法和磁微粒化学发光法，其中胶体金法平均检测时间15分钟左右，磁微粒化学发光法一般需要30～60分钟。抗体检测是对人体血液中的抗体水平进行检测。钟南山团队研发出IgM-IgG（免疫球蛋白M和G，也就是抗体）联合抗体检测试剂，用这种方法滴血可验，15分钟出结果。它既可以作为病毒核酸检测为阴性者的补充检测，提高临床诊断率，也可以作为快速筛查的手段，在全國复工复产复学等大面积人员流动和聚集的时期发挥筛查的优势，这大大缩短了检测时间，从而可以为更多的人进行检测。美国在抗体检测方法中取得很大进展，在短短12天，进行了6代抗体检测方法的更新，检测时间从最早两小时，到最后的5分钟，检测的准确率达到95%。例如，美国雅培制药有限公司公布一种新冠病毒检测方法，可在短短5分钟内判断某人是否感染。检测试剂盒尺寸很小，便于携带，几乎可在任何医疗环境中使用。美国还采用了一种血清检测试剂盒，两分钟内可以检测被检人体内是否有新冠病毒的抗体，大大缩短了检测时间。美国首次批准使用唾液检测新冠病毒，据已经进行的对比测试结果显示，准确率达到100%，这样既扩大了测试范围，又降低了医护人员感染概率。韩国采用多个样本混合在一起检测的方法，当结果呈现阳性时，再对样本单独检测。采用这种方法可大幅提高检测效率，在一定程度上缓解检测试剂紧缺等问题。这种检测法主要针对无症状人群进行病毒排查，以便在社区中快速发现潜在感染者，暂不会将此方法用于确诊测试。

　　抗体检测方法简单，而且检测时间短。那为什么不用它代替核酸检测方法呢？ 主要原因是假阴性率较高，在疾病的感染早期，人体内还没有产生抗体，用这种方法无法检测出来。而且如今有大量无症状的新冠病毒携带者，他们体内的抗体通常是阴性，用这种方法也无法检测出来。因此，抗体检测可用于对核酸检测为阴性的病例进行辅助诊断，也可以对病例进行排查筛查，但是还不能代替核酸检测方法。目前用到最多的检测方法就是对患者鼻咽拭子以及下呼吸道分泌物进行检测。现在发现采用唾液检测方法更好，检测人员在取样时可以不接触被检人，其准确率高于鼻咽拭子检查法。

　　这次抗疫检测还采用了自动化全基因组检测分析平台，该平台能根据 AI（人工智能）算法对疑似病例的病毒样本进行全基因组序列比对，而不只是检测病毒基因的局部，以防止病毒因变异而造成漏检的情况，而且，在 AI 的帮助下，疑似病例的病毒样本检测时间也从原来的数小时缩减为半小时，大幅提高了确诊效率，缓解医护资源紧张的情况。

　　体温检测和远程观察及指导系统

　　新冠肺炎的典型症状之一是高温发热，因此体温检测是抗击疫情的“第一道防线”。在疫情防控的非常时期，耳温枪、额温枪等测温“利器”纷纷上阵，各展其能。其中，“只是在人群中看了你一眼，温度就被记录下来”的红外热成像测温仪尤受青睐。

　　针对此次疫情，一些公司积极发挥自身优势，推出了全自动非接触式体温检测产品，为应对不同场景的疫情防控出新招。利用红外原理、人脸识别、AI等技术的红外热成像测温仪，能够在毫秒之间完成体温筛查，检测距离可达到10米，并自动记录温度异常信息，及时发出警报，甚至自动抓取发热人群。可以说，红外热成像测温仪在公共场所对疑似患者的甄别发挥了重要作用，是打赢疫情防控战的重要装备。5G 红外热成像测温系统就是其中之一。这套系统由红外线体温检测摄像头、体感黑体、5G-CPE以及电脑主机组成。相比传统的人工测温枪检测，5G红外热成像测温系统采用非接触式设计，也就是进出人员只需在镜头和传感器前走过，设备就能快速获取当前人员体温数据并进行筛查，从而免去人工逐一测试的步骤，提高了通行效率，减少人员滞留所造成的交叉感染。通过热成像技术和环境数据算法，仪器的测温精度可达到±0.1℃。借助5G网络，仪器所检测的体温数据会及时传输到防疫控制中心，当有人体温超过告警温度阈值，如疑似发烧时，设备将报警，提醒人员进行进一步检查 。整个检测过程仅需0.5秒，比人工测温快了近10倍。目前，5G 红外热成像测温系统已经在部分地区的商场、医院及交通枢纽中使用。

　　医院重症监护室是对抗病情的前线阵地，同时也是医患之间病毒传染最危险的地方。在一些医院的重症隔离区中，可以看到很多新安装的监控设备，但这些并不是普通的安防监控镜头，而是中国移动安装的“VR远程观察及指导系统”。通过这些分布在重症病区各处的镜头，医护人员能随时通过高清画面和VR技术对重症病区的患者进行观察，从而避免医护人员和重症患者之间的接触，减少医护人员可能因接触患者而出现感染的情况。与此同时，医院以外的专家也能通过这个系统对重症区病人进行观察，即使在异地，专家组也能及时给出诊疗方案，助力医院进行抢救工作。对于患者家属而言，通过这套系统就能观察到重症隔离区内亲人的情况。由于需要进行实时的高清 VR画面传输，这套系统同样也是基于 5G 网络搭建而成的。

　　口罩

　　一场新冠肺炎疫情，让口罩成为当时市场上供不应求的最重要的防护物品之一。除了加大产能保证口罩供应外，如何让有效的防护口罩延长使用寿命，也是解决疫情期间口罩供不应求局面的一个选择。

　　铜口罩

　　铜离子可渗入病原微生物外膜，使病原微生物体内重要营养物质流失及细胞代谢中断，最终导致病原微生物死亡，因此被广泛应用于消毒杀菌过程。智利一家公司就利用铜的这一特性生产出了一款铜口罩。铜口罩采用3D打印机制作。它是无缝且防水的，里面有3个铜边的过滤器。目前，该公司已经将口罩的设计图纸公开，任何拥有3D打印机的人都可以免费使用这种口罩的设计方案。

　　可重复使用的纳米口罩

　　清华大学的李勃和伍晖研究团队研发出可重复消毒使用的纳米口罩。该项研究来源于两个团队近年对纳米纤维类材料的合作开发。他们研发的纳米纤维膜具有良好的过滤性能（气纺纳米纤维具有超细的直径和高纤维密度的特性），可以满足一次性医用口罩、医用外科口罩和医用防护口罩的技术要求。

　　同时，该材料还有可重复消毒使用的特性。常规医用防护口罩一般采用无纺布材料，这样的材料在蒸煮消毒之后，静电被消除导致防护作用劣化，因而无法重复使用。清华大学团队研发的纳米纤维膜材料，在用蒸气重复消毒后仍能维持高的过滤效率和低的气阻，可以满足大众在口罩短缺情况下的应急重复使用需求。

　　石墨烯抗疫口罩

　　东南大学电子科学与工程学院孙立涛教授团队，研发了“石墨烯基口罩”。据介绍，这款口罩将石墨烯复合物溶液喷涂于过滤网上，能够有效去除（干、湿）空气中的粉尘及PM2.5。这种口罩对PM2.5的去除率高达99.3%。因为此次疫情中的病毒主要通过飞沫或飞沫混合在空气中形成气溶胶传播，与通常的雾霾颗粒类似，所以石墨烯基口罩的防病毒功能很好。

　　过滤效率高过N95的口罩

　　中原工学院纺织服装产业研究院何建新教授团队在高效病毒防护用纳米纤维空气滤材与口罩关键技术及装备方向取得了突破性进展。通过自主研发的线性电极静电纺丝技术制备出直径50～150 纳米的纳米纤维，以此类超细纤维为原料可加工出过滤精度为100纳米的超薄非织造滤材，能够高效拦截呼吸道飞沫、PM2.5、病毒、油性颗粒等病原体传播介质。据悉，该口罩对0.3微米的标准颗粒物过滤效率在99.5%以上，超过N95口罩。此外，该技术还利用病毒杀灭剂改性纺丝原液，在纳米纤维中掺杂了具有抗病毒效果的中草药植物提取物，从物理拦截和生物杀灭两个方面做到对病毒的安全彻底防护。

　　N95口罩消毒机

　　美国一家公司最近开发了一种名为“重症监护去污系统”的机器，该机器使用气相过氧化氢对N95口罩进行消毒。该机器是用金属容器制成的，每天可清洁8万只N95口罩，使它们可以安全重复使用20次。

　　防疫机器人

　　2020年初，随着新冠肺炎疫情的蔓延，智能机器人也开始忙碌起来。它们不断进行技术革新，可投入使用后纷纷上阵一线，助力各地安全开展疫情防治工作。

　　人工智能配送机器人

　　2020年1月24日晚，TR188次航班从新加坡抵达杭州萧山机场，机上发现新冠肺炎确诊患者，同行的219名乘客被安排在杭州市市委党校进行集中隔离观察。被隔离乘客分布在一幢8层楼的200多个房间里，如何安全、快速送餐成了难题。

　　得知这一情况，擎朗智能24小时内紧急向隔离区免费提供了16台配送机器人，并在两天内完成了全部楼层的部署工作。工作人员只需将餐食放在机器人的3层托盘上，并输入目标房间号，机器人就能实现自动送达。3名配送人员1小时的工作量，一台配送机器人在20分钟内就可完成。

　　疫情防控机器人

　　很多社区和派出所里有一个创新探索人工智能语音系统，它可以借助人机对话的形式进行智能防疫排查工作，让信息收集变得更高效。有了这个系统，只要将拟排查人员电话分批输入系统，编写好固定程序，通过机器人智能电话，接通被排查人联系电话，就可以了解被隔离人的情况，并告知辖区居民关于最新疫情防控的通知，特别是居家隔离的要求。它一天至少可以打上万个电话，大大减轻了排查人员的工作压力。

　　机器人“警官”

　　“平平警官”是一位可用于旅客服務和安保的机器人。它在自主巡逻的同时，能够快速精确测量前方1.5米范围内多名过往旅客的体温，并在机器人中部的屏幕上实时显示每一名旅客的体温状况。它一旦监测发现体温高于正常值的旅客，就会第一时间向在旁执勤的民警和医护人员发出预警。在进行体温检测的同时，机器人还能同步识别出未佩戴口罩的旅客，通过语音播报功能实时提醒。旅客无需排队聚集即可进行体温检测，有效避免了人员接触及交叉感染。同时，“平平警官”还通过语音+视频模式，向过往旅客宣传疫情防范须知、防涉疫情诈骗要点等，进一步加强群众的安全防范意识。

　　智能巡逻机器人

　　一辆货车驶入海关查验区，在入口处，一位特殊的海关“新成员”开始了工作。这位“新成员”正是轮式智能巡逻机器人，它搭载红外线测温仪和360度全景摄像头，可实现体温检测、人脸识别、货物异动监测等功能。它对进场人员进行红外测温和人脸识别。1秒左右，查验区入口的屏幕就显示出人员的体温和身份信息，确认无异常情况，才予以放行。

　　在深圳宝安黄田辖区，自疫情防控工作开展以来，每天有6台5G巡逻机器人忙碌在辖区重要路段、人流密集区域，开展疫情宣传、热成像测温等工作。目前主要用于大巴乘客的集中体温检测，发现体温异常的人，系统能够自动报警。经实际使用，工作效率比人工手持测温枪检测提高4倍以上。

　　消毒防疫机器人

　　消毒防疫机器人能够根据设定的路线自动、高效、精准地对室内进行消毒防疫。消毒防疫机器人以机器人为载体，在机器人内部装置消毒系统产生消毒气体，利用机器人的气动系统将消毒气体快速地在室内空间扩散，增加消毒的覆盖面和均匀性，能有效、无死角地杀灭空气中的致病微生物。

　　5G防疫机器人

　　5G防疫机器人基于中国移动5G网络，集合智能感知、物联网、AR、人工智能等技术，部署在公共场所和人流密集场所，除具备来访人员体温检测、佩戴口罩识别、语音告警、防疫宣传、人脸考勤等无接触式交互防疫功能外，还可以根据现场需求化身展厅讲解员、前台咨询员、带路小能手等，通过导航、导览、讲解、业务咨询问答等方式成为办事群众的助手。另外，防疫机器人还能通过5G网络及高清摄像头将现场视频实时传输，帮助实现无死角监控。机器人的一系列自动化、智能化作业不但节约时间，而且大大降低防疫人员的劳动强度和病毒传播风险。其中5G-X Pepper床旁关护机器人通过人工智能技术，能进行病人关怀、咨询答疑、防疫宣传、视频互动，还可协助病人与医生远程交流、视频查看病人情况并回传，大大地减轻了医护人员的工作量和交叉感染的风险。

　　智能方舱医院

　　方舱医院的创设，是此次抗击新冠肺炎疫情中很关键的一招，在防与治两个方面发挥了不可替代的重要作用。在这场“战疫”中，方舱医院对于智能化的要求比普通医院更高，各种信息系统需要全部一次性规划并建设到位，包括5G智能机器人、远程诊断、大数据等技术和设备支持。智能方舱医院的建成既可以减轻医疗人员负担、降低传染概率，更可以为患者带来及时的服务和贴心的关怀，在防控疫情、救治病患、调配资源、追溯病毒根源、监测并分析疫情上起到了良好的作用。

　　在智能方舱医院中运用信息化，采用移动查房、治疗、检查、检验、会诊等全流程无纸化，確保医疗数据完整、可监测；完善适应方舱医院特点的电子病历信息；引进智能机器人，用于医疗物资和生活物资从舱外到舱内的及时配送；为患者配备手环，自动连续监测血氧饱和度、心率。举例来说，病人进入方舱医院时，5G连网温度计筛检每个人的体温，通报发高烧的病人；每个病人会佩戴智能手环，医院随时从AI平台监控体温、心跳、血氧等生命征象；医护人员也要佩戴智能手环来掌握自己有无感染迹象。

　　方舱医院有很多执行不同功能的机器人。会领舞、会跳健康操的5G医疗服务机器人一上岗，就受到患者们的喜爱，纷纷与之共舞。跳舞只是5G医疗服务机器人的才艺之一，它最主要的职责是导诊分诊，监控病房，与医护人员、患者交流互动，并与医生合作，对隔离病房、方舱病人进行远程视频辅助诊断。5G清洁消毒机器人，专门装载了消毒水箱，可按规定路线自主完成消毒清洁任务、自主避障、自主检查清洁效果，自动报告任务状态、反馈任务详情。在整个流程中实现无人化操作，独立完成消毒清扫工作，节约人力成本，提高了效率。机器人也会帮忙递送食物、饮品和药物。机器人无需防护设备，可以极大节约十分紧缺的防护服、口罩等物资。机器人虽然不能取代医护人员，但会帮助医护人员，让他们的工作更加高效、更加安全。

　　智能方舱医院的云端AI指挥系统，管控着医院的全部设施，所有的病人都有物联网的设备，能够掌握他们的实时心跳、温度等所有的状态。在5G网络的支持下，智能方舱医院甚至可以完成远程问诊的工作。这就是传统医院升级成为智能医院的全新模板。

　　沈羡云

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