同濟(jì)大學(xué)齊鵬團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用世界領(lǐng)先的人體三維模型識(shí)別算法及自適應(yīng)機(jī)器人技術(shù)，結(jié)合機(jī)電一體化無針注射器設(shè)計(jì)，聯(lián)合多家技術(shù)企業(yè)和中國心血管醫(yī)生創(chuàng)新俱樂部(CCI)，共同開發(fā)了一款全自動(dòng)無針頭疫苗注射機(jī)器人。17日，該款全自動(dòng)無針頭疫苗注射機(jī)器人正式發(fā)布，這也是國內(nèi)首次發(fā)布此項(xiàng)完整技術(shù)驗(yàn)證方案。

　　該自動(dòng)疫苗注射機(jī)器人可自動(dòng)識(shí)別人身上指定的疫苗注射位置，如常用的人體上肢三角肌部位。目前，該人體三維模型識(shí)別算法，通過一個(gè)簡單的三維點(diǎn)云相機(jī)對(duì)人體進(jìn)行拍攝(站姿或坐姿均可)，即可快速自動(dòng)擬合人體對(duì)應(yīng)部位(如肩肘部位)的三維模型，準(zhǔn)確識(shí)別疫苗注射部位及注射角度。

　　該機(jī)器人采用的七軸力控自適應(yīng)機(jī)械臂具備高精度、快速響應(yīng)的力控性能，應(yīng)用高精度力控貼合算法，能夠確保注射器末端垂直緊密貼合注射部位，提升注射效果，降低痛感體驗(yàn);同時(shí)，機(jī)械臂在接觸皮膚及注射過程中對(duì)接觸力與按壓力進(jìn)行精準(zhǔn)控制，可確保注射過程的安全。

　　無針注射是利用壓力源產(chǎn)生的瞬間壓力，推動(dòng)藥劑經(jīng)過一個(gè)極細(xì)的噴嘴，形成射流，高速穿過皮膚直接進(jìn)入到治療部位。藥液通過預(yù)灌裝或吸取的形式裝到具有極細(xì)噴嘴的容器中，可以將其稱作藥管。藥管是無菌一次性使用，在藥液注射后丟棄，保證使用安全。

　　針對(duì)疫苗注射的醫(yī)院應(yīng)用場(chǎng)景，目前該機(jī)器人注射系統(tǒng)采用氣壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)是適合快速的連續(xù)注射。藥液注射可以在半秒內(nèi)完成，在疫苗注射的高峰時(shí)段保證注射效率。

　　此外，注射精度可精確到0.01mL，可適用于不同的疫苗對(duì)注射劑量的要求;還有注射深度調(diào)節(jié)功能，可適用于皮下或肌肉注射的不同種類疫苗，或可滿足不同人群的注射需求。

　　據(jù)介紹，無針注射器相對(duì)有針注射在使用安全性方面優(yōu)勢(shì)突出，消除恐針、沒有針頭劃傷風(fēng)險(xiǎn)，主要是由于無針注射的原理是先將藥管按壓在預(yù)注射的部位，此時(shí)患者沒有任何疼痛或不適感，在保證注射條件充分后啟動(dòng)注射，藥液瞬間注射到皮下。如果在注射前患者移動(dòng)注射即不會(huì)啟動(dòng)，這種注射過程非常適合通過機(jī)器人自動(dòng)化的形式完成。

　　注射器頭部與皮膚表面貼合越密切、接觸角度越垂直，則注射效果越好、且痛感越小(可實(shí)現(xiàn)幾乎無痛感)。同時(shí)，由于人體表面具備一定的柔性、且人體形態(tài)各異，使用機(jī)器人實(shí)現(xiàn)貼合密切、接觸角垂直的無針注射對(duì)機(jī)器人控制能力的要求較高。

　　在獲取疫苗注射部位的空間位姿信息后，該項(xiàng)目中使用了自適應(yīng)機(jī)械臂可握持無針注射器至注射部位附近，應(yīng)用精準(zhǔn)力控算法確保注射器密切貼合人體皮膚、并與人體皮膚表面垂直，有效解決人體表面不確定性的難點(diǎn)。在注射過程中，機(jī)械臂可控制注射器持續(xù)保持對(duì)人體皮膚表面一定的按壓力，確保注射成功。通過使用結(jié)合自適應(yīng)力控機(jī)械臂與無針注射器注射疫苗，可以快速、無痛地完成疫苗注射。

　　機(jī)器人的誕生，可以解放醫(yī)護(hù)人員的雙手，讓重復(fù)性高的打針工作不再成為他們的負(fù)擔(dān)，可以把精力和時(shí)間花在更具難度和人力需求更大的地方，提升其工作效率和質(zhì)量，救助更多患者。

　　研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，不難預(yù)見，隨著大規(guī)模新冠疫苗加強(qiáng)針注射的普及，機(jī)器人結(jié)合時(shí)下的移動(dòng)疫苗接種車，一車一司機(jī)一機(jī)器人，便可全市范圍提供便捷的疫苗接種服務(wù)，避免交錯(cuò)感染的風(fēng)險(xiǎn)，真正地實(shí)現(xiàn)一站式無人化疫苗注射。

　　在其他領(lǐng)域，自主智能無針疫苗注射機(jī)器人能夠有效預(yù)防病毒交叉感染，在軍事化或不可抗力的緊急自然災(zāi)害情況下，可以大幅度節(jié)約黃金時(shí)間的同時(shí)，完全替代人類完成高負(fù)壓的工作量，將“穩(wěn)、準(zhǔn)、精”落到實(shí)處。

　　隨時(shí)主動(dòng)健康防疫的開展，無針注射將大大降低醫(yī)護(hù)人員的工作負(fù)擔(dān)，提高疫苗注射效率和作用效果，結(jié)合自動(dòng)化設(shè)備和機(jī)器人技術(shù)，將有助于高效完成無針注射流程，無針疫苗注射方式與機(jī)器人技術(shù)結(jié)合相輔相成。(完)