本期前沿洞察帶來這些技術(shù)：可自動靜脈穿刺的扎針采血機(jī)器人；科學(xué)家在人體腸道中鑒定出超過14萬種病毒；讓機(jī)器人穿針引線夾雞蛋的新型磁性觸覺皮膚……

一起來看看吧：

實(shí)現(xiàn)自動靜脈穿刺的自動扎針機(jī)器人

疫情期間，為解決醫(yī)患交叉感染、醫(yī)護(hù)人員短缺的問題，智能消毒機(jī)器人、體溫檢測機(jī)器人、遠(yuǎn)程問診、AI 輔助診斷等系列醫(yī)療科技“抗疫助手” 不斷涌現(xiàn)。

同濟(jì)大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)針對疫情中的臨床需求，設(shè)計(jì)研發(fā)了自動扎針采血機(jī)器人，扎針采血機(jī)器人是一種自動化的設(shè)備，它不僅能減少交叉感染，還能進(jìn)行大批量扎針采血工作，這樣就大大減輕了醫(yī)護(hù)人員的工作負(fù)擔(dān)。

 

為保障機(jī)器人扎針比人工操作 “更快、更精準(zhǔn)、更穩(wěn)定”，并避免醫(yī)患交叉感染、實(shí)現(xiàn) “無接觸” 醫(yī)療自動化，扎針采血機(jī)器人系統(tǒng)有 需要有三項(xiàng)技能：

第一，能夠準(zhǔn)確識別皮下靜脈的近紅外攝像頭，使機(jī)器人 “雙眼” 看得更清晰，并通過機(jī)器學(xué)習(xí)算法迅速定位出適合的扎針點(diǎn)，提高靜脈穿刺效率，實(shí)現(xiàn)扎針采血過程 “更快”。

第二，有效識別靜脈深度的超聲探頭，使機(jī)器人扎得 “更精準(zhǔn)”。

通常在判斷靜脈血管的位置時(shí)，醫(yī)護(hù)人員通過目測以及手感來 “推測”。結(jié)合近紅外和超聲成像，該機(jī)器人可以將血管的走向和深度轉(zhuǎn)化為精準(zhǔn)的 “坐標(biāo)”。

基于獨(dú)特的成像原理，近紅外和超聲可以不受環(huán)境光的干擾，清晰辨識患者皮下淺靜脈血管并識別血管深度。

第三，小型、靈巧機(jī)器人系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動化扎針采血，標(biāo)準(zhǔn)化操作讓扎針 “更穩(wěn)定”。

靜脈穿刺機(jī)器人通過自身精確運(yùn)行的機(jī)械系統(tǒng)，可以將穿刺針的定位誤差控制在 0.2mm 以內(nèi)。在對血管進(jìn)行精準(zhǔn)成像的基礎(chǔ)上，機(jī)器人可將穿刺針的針尖精準(zhǔn)、穩(wěn)定地送到血管腔的中央。

目前扎針采血機(jī)器人項(xiàng)目已迭代研發(fā)出多款原型機(jī)，之后會陸續(xù)與各合作醫(yī)院開展聯(lián)合實(shí)驗(yàn)。

研究人員表示，接下來將重點(diǎn)關(guān)注技術(shù)研發(fā)，可能不需要非得‘無人化’，只要能精準(zhǔn)地幫助醫(yī)生找到扎針的位置就可以。希望通過機(jī)器人技術(shù)解決更多的臨床痛點(diǎn)。

科學(xué)家在人體腸道中鑒定出超過14萬種病毒

頂級期刊《細(xì)胞（Cell）》發(fā)表重磅成果，來自維康桑格研究所 (Wellcome Sanger Institute) 和歐洲生物信息學(xué)研究所（EMBL-EBI）的研究人員，通過分析在世界不同地區(qū)收集的 28000 多個(gè)腸道微生物組樣本，在人類腸道內(nèi)鑒定出了超過 14 萬種病毒，而且其中一半以上我們以前從未見過 。

研究人員表示，他們發(fā)現(xiàn)的人類腸道病毒數(shù)量和多樣性高得驚人，這些數(shù)據(jù)為了解腸道病毒如何影響人類健康開辟了新的研究途徑。

這項(xiàng)研究結(jié)果構(gòu)成了腸道噬菌體數(shù)據(jù)庫（GPD）的基礎(chǔ)，對于未來研究噬菌體及其調(diào)節(jié)人體健康方面的作用將是寶貴的資源，這種高質(zhì)量、大規(guī)模的人類腸道病毒數(shù)據(jù)庫的出現(xiàn)，將會作為人類腸道病毒的藍(lán)圖，指導(dǎo)未來病毒學(xué)研究的發(fā)展方向。

可以讓機(jī)器人穿針引線夾雞蛋的新型磁性觸覺皮膚

香港城市大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系申亞京教授課題組、香港大學(xué)計(jì)算機(jī)系潘佳教授課題組及其合作者，共同提出了一種基于磁性薄膜、類人類皮膚功能的觸覺傳感器，結(jié)合深度學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人觸覺傳感器的自解耦和超分辨率，為仿人類皮膚的觸覺感知提供了新的思路，也再一次刷新了我們對機(jī)器人的新認(rèn)知。

作為人類最大的器官，皮膚可以感知力的大小和方向，幫助人類完成非常精巧和復(fù)雜的任務(wù)，比如抓取易碎物品，進(jìn)行靈巧操作，但現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人觸覺傳感器與人類皮膚相比還存在較大差距。

這一研究將幫助機(jī)器人更好地完成自適應(yīng)抓取、靈巧操作，可用于人機(jī)交互，模式識別等重要領(lǐng)域，賦予機(jī)器人靈巧操作日常物品的能力，提高人機(jī)交互的安全性。

觸覺傳感器適用于機(jī)器人中模仿觸覺功能的傳感器，可以賦予機(jī)器人通過接觸來感知外部環(huán)境并與之交互的能力，在機(jī)器人靈巧操作、人機(jī)共融、模式識別等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。

在本次研究中，研究人員也同樣使用了一種磁性材料，擁有可編程性，可遠(yuǎn)程操控性等優(yōu)點(diǎn)，在微型機(jī)器人中應(yīng)用十分廣泛，可用于體內(nèi)藥物遞送，血管舒通等重要領(lǐng)域。針對磁膜的特性設(shè)計(jì)深度學(xué)習(xí)方法，將其超分辨率提高到了 60 倍，達(dá)到了與人類皮膚的超分辨率（約 40 倍）可比的程度。這對未來把人工皮膚覆蓋于機(jī)器人全身，使機(jī)器人擁有和人類一樣的全身觸覺感知能力至關(guān)重要。”

隨著該研究的發(fā)展，機(jī)器人表面觸覺將獲得新一輪提高，或許，工業(yè)機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人等也將隨著觸覺感知的發(fā)展迎來新的可能。

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