从采样到结果报告,未来的核酸检测要实现「无人化」

新冠肺炎疫情依然困扰着全球各国,工作在一线的医务人员更是面临着巨大的风险与压力。为了解决感染问题以及提高工作效率,自动化核酸检测设备应运而生。

核酸检测,这个曾经陌生的医学名词,如今已成为今年的年度热词之一。

抗疫战场上,负责核酸检测的医务人员,是距离病毒最近的人之一,是「手握」病毒的勇士,工作中要承受极大的感染风险与心理压力。

疫情爆发时期,采样人员每天最多要采样数百甚至上千例

坚守一线的医护人员,即使全副武装,依然无法百分百避免感染。据中疾控报告显示,国内超过 3000 名医护人员感染了新冠病毒。而全球更是有数万名医护人员没能逃过被感染的厄运。

针对这一现状,各医疗、科研机构都在积极开发自动化解决方案,从源头上减少医护人员的交叉感染风险。

未来,核酸检测这项艰巨而光荣的任务,就可以交给这些可爱的机器了。

全自助核酸采样机,自己动手 5 分钟完事

11 月 11 日,在深圳开幕的高交会上,一台「核酸检测自助采样机」吸引了众多参观者。

据介绍,这台自助采样机可实现智能化、全天候、无人值守的核酸咽拭子采样。

该设备由南方医科大学深圳医院参与开发处理仓配有全外排负压系统和紫外消毒系统,避免样本污染

  自助采样第一步:身份识别 

首先,进行采样之前,被采样者首先通过人脸识别,进行人身份信息登记。

计算机在读取与认证被采样人员身份信息后,当即获得唯一 ID,此后的采样过程全流程与此 ID 相关联,避免了人工操作可能出错的情况。

  自助采样第二步:咽拭子采样 

身份登记完成后,被采样人员可领取专用采样工具和张口器,然后在视频引导下,准确找到咽拭子有效采样部位,并采集到合格样本,之后由机器人对样本进行自动化收集、封装、保存的专用设备。

如果采集不到位,可能会造成样本无效。因此,为了保证采样的真实性、有效性,自主采样机一次采集可获取四个有效部位样本,采样工具在拭子抵达采样区域后将自动触发拭子旋转,以确保采集到上皮细胞。

自助采样流程:1. 身份识别2. 领取采样工具3. 咽拭子采样

目前核酸检测自助采样机单人采样全程在 5 至 8 分钟左右,并且能够满足单采和混采的要求(单采指 1 个人的样本单独在 1 个采集管中,混采为多人样本集合于 1 个采集管中,混采的目的是提高检测效率)。

研发人员表示,核酸自助采样机能够在无人值守的情况下,全天候自助完成核酸采样,多种型号适应不同使用场景而广泛应用,是快速开展大规模采样的利器,未来可将在海关、医院、疫情突发地区投入使用。

核酸提取、扩增、上机检测,打包交给机器

核酸检测涉及多个步骤,采样只是第一步。

采样之后,核酸的提取与检测,依然是一项大工程。从收样到反馈结果,需要经过灭活、转板、核酸提取、试剂反应、结果判定等多个步骤,期间检测员面临的风险依然很高。

传统方式下,整个流程中需要多次手动操作

因此,自疫情爆发之后,国内外多家科研机构、医疗设备制造商,都相继研发出了核酸自动检测仪,不仅提高检测效率,也让相关的医务人员得到有效保护。

以哈工大科研团队研发的新冠病毒核酸自动检测仪为例,能够实现核酸提取、扩增反应、RT-PCR 体系配置和结果报告的全流程自动化。

  自动检测第一步:核酸提取 

核酸提取作为分子诊断实验的第一步,也是最关键的一步。传统的方法主要有酚抽提法、碱裂解法等,其中包含沉淀、离心等操作,其所需的生物样本量较大,且提取的步骤较为繁杂、费时费力,得率也不高。

自动化提取设备则加速了这一过程,将效率提升数十倍。现有的设备基本上每小时同时提取约 70  个样本,个别设备甚至可提取 140 多例。而且每名操作员可同时操作 1-3 台设备,大大降低了人工工作强度。

   自动检测第二步:RT-PCR 上机检测 

这一步主要是使用的是荧光定量 PCR 仪。该类设备已属于非常成熟的检测设备,检测时长和检测通量相差不多,基本上可以通过增加设备数量来应对大规模筛查的需要。

常见的荧光定量 PCR 仪,以 2 台为一组,一轮可以检测 192 例样本,用时大约两小时。

自动检测流程:1. 核酸提取2.RT-PCR 上机检测3. 输出检测报告

目前,各科研机构仍在不断改进自动化核酸检测方案,争取更加便捷、快速、准确的疫情监控。未来,从样本进设备,到报告结果出设备,将只需数十分钟。

在新冠病毒尚未被消灭的当下,这些自动化设备,都将为突发疫情和常态化防控提供了有力保障。那些坚守一线与疫情战斗的医务人员,也终于可以脱下疲惫的战衣,放松一下了。

顺便说一下,今年 6 月,丹麦的南丹麦大学机器人工程师团队,也研发出了自动咽拭子采样设备,如下图所示,你敢试试吗?

—— 完 ——

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