サンプリングから結果報告まで、将来の核酸検査は「無人」でなければなりません

新型コロナウイルス感染症の流行は依然として世界各国を悩ませており、最前線で働く医療従事者は多大なリスクとプレッシャーに直面している。感染症問題の解決と業務効率の向上を図るため、時代の要請に応じて自動核酸検査装置が登場しました。

核酸検査は、かつてはなじみのない医学用語でしたが、今では今年のホットワードの 1 つになりました。

感染症対策の戦場において、核酸検査を担当する医療スタッフは、ウイルスを「保持」する戦士であり、仕事上、大きな感染リスクと心理的プレッシャーに耐えなければなりません。

最前線で医療従事者が完全武装したとしても、感染を100％避けることはできません。 CDCの報告書によると、国内で3,000人以上の医療従事者が新型コロナウイルスに感染している。そして世界中の何万人もの医療スタッフが感染の運命から逃れられていない。

この状況に対応して、さまざまな医療および科学研究機関は、医療スタッフ間の交差感染のリスクを根源から軽減するための自動化ソリューションの開発を積極的に行っています。

将来的には、核酸検出という困難かつ輝かしい仕事が、これらの美しい機械に引き継がれる可能性があります。

5 分以内に自分で行うことができる、完全セルフサービスの核酸サンプリング マシン

11月11日、深センハイテクフェアでは「核酸検査セルフサービスサンプリング機」が多くの来場者を集めた。

報道によると、このセルフサービスサンプリングマシンは、インテリジェントな全天候型無人核酸咽頭スワブサンプリングを実現できます。

  セルフサービスサンプリングの最初のステップ: 識別 

まず、サンプリングの前に、サンプリングされる人はまず顔認証によって個人情報を登録します。

コンピュータは、サンプリングされた人の身元情報を読み取って認証すると、すぐに一意の ID を取得し、その後のサンプリング プロセス全体がこの ID に関連付けられるため、手動操作で発生する可能性のあるエラーが回避されます。

  セルフサービスサンプリングの第 2 ステップ: 喉スワブサンプリング 

本人登録が完了すると、サンプリングを受ける人は、特別なサンプリングツールと開口器を受け取り、ビデオガイダンスの下で喉の綿棒の有効なサンプリング部位を正確に見つけて、適格なサンプルを収集します。その後、特別な装置を使用してロボットがサンプルを自動的に収集、梱包、保存します。

収集が適切に行われていない場合、サンプルが無効になる可能性があります。したがって、サンプリングの信頼性と有効性を確保するために、自律型サンプリング マシンは、1 回の収集で 4 つの有効な部分からサンプルを取得できます。サンプリング ツールは、サンプリング領域に到達した後、スワブの回転を自動的に開始して、上皮細胞を確実に収集します。

現在、核酸検査セルフサービスサンプリングマシンを使用した 1 人のサンプリングプロセス全体には、約 5 ～ 8 分かかります。また、単一採取と混合採取の要件にも対応できます（単一採取とは、1 人のサンプルを 1 本の採取管にのみ採取することを指します。混合採取とは、複数の人のサンプルを 1 本の採取管に採取することを意味します。混合採取の目的は、検出効率が向上します）。

研究開発担当者は、セルフサービスの核酸サンプリングマシンは監視なしで昼夜を問わず核酸サンプリングを完了でき、さまざまな使用シナリオに適しており、大規模なサンプリングを迅速に実行するためのツールであると述べています。将来的には、税関や病院で使用され、流行が発生した地域で使用される可能性があります。

核酸の抽出、増幅、マシン上での検出、パッケージング、マシンへの配送

核酸検査には複数のステップが含まれており、サンプリングは最初のステップにすぎません。

サンプリング後も、核酸の抽出と検出は依然として主要なプロジェクトです。サンプルの採取から結果のフィードバックまで、不活化、プレート移送、核酸抽出、試薬反応、結果判定などの複数のステップが必要となるため、この期間中に検査員が直面するリスクは依然として高い。

そのため、感染症の発生以来、国内外の多くの科学研究機関や医療機器メーカーは、検出効率を向上させるだけでなく、関連する医療関係者を効果的に保護する自動核酸検出器を次々に開発した。

ハルビン工業大学の科学研究チームが開発した新型コロナウイルス核酸自動検出器を例に挙げてみましょう。核酸抽出、増幅反応、RT-PCRシステム構築、結果報告までの全工程自動化を実現します。

  自動検出の最初のステップ: 核酸抽出 

核酸抽出は、分子診断実験における最初で最も重要なステップです。従来の方法は主にフェノール抽出法やアルカリ溶解法などで、沈殿や遠心分離などの操作が必要であり、抽出工程が複雑で時間と労力がかかり、収率も高くありませんでした。高くない。

自動抽出装置はこのプロセスをスピードアップし、効率を数十倍に高めます。既存の装置では基本的に1時間あたり70検体程度を同時に抽出でき、装置によっては140検体以上を抽出できるものもある。さらに、各オペレーターは同時に 1 ～ 3 台の機器を操作できるため、手作業の負荷が大幅に軽減されます。

   自動検出の第 2 ステップ: RT-PCR オンマシン検出 

このステップでは主に蛍光定量 PCR 装置を使用します。このタイプの装置はすでに非常に成熟した検出装置であり、検出時間と検出スループットは基本的に同様であり、大規模なスクリーニングのニーズに合わせて装置の数を増やすことができます。

一般的な蛍光定量 PCR 装置は、1 グループに 2 台のユニットを備えており、1 ラウンドで 192 個のサンプルを検出できますが、これには約 2 時間かかります。

現在、さまざまな科学研究機関は依然として自動核酸検出ソリューションを継続的に改良し、より便利で迅速かつ正確な流行モニタリングを目指しています。将来的には、サンプルが装置に入ってからレポート結果が装置から出力されるまで、わずか数十分で済むようになるでしょう。

新型コロナウイルスがまだ根絶されていない現在、これらの自動化装置は、緊急事態の流行と正常化された予防と制御に対する強力な保証を提供するでしょう。最前線で感染症と闘ってきた医療従事者たちは、ようやく疲れた制服を脱いでリラックスできるようになる。

ちなみに、今年6月にはデンマークの南デンマーク大学のロボット技術者のチームも、下の写真にあるような自動喉ぬぐい採取装置を開発しました。

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