机器人技术满足医疗保健需要:找到寨卡流行病的根治方法

这篇文章来源于DevicePlus.com英语网站的翻译稿。

在过去几年中,寨卡病毒的迅速蔓延在西半球产生了可怕的后果。由于数千名婴儿出生时患有神经系统疾病和先天性缺陷,这种现象令公共卫生官员和育龄妇女感到恐慌。

虽然科学家们正在竞相开发一种有效防治这种流行病的疫苗,但拥有自动化和机器人技术的科技公司已经加入了破坏寨卡病毒和其他蚊子传播病毒(如基孔肯雅病毒和登革热病毒)的行列。

mosquito born zika virus

这些技术型公司包括硅谷巨头,如微软和前Alphabet生命科学部门–Verily等公司。通过与科技公司的合作,公共卫生官员现在配备了高科技工具,可以测试并有效防治地球上蚊子传播的疾病。

例如,Verily正致力于加速 研制绝育雄性蚊子以使之与野外雌性蚊子交配。主要策略是提供一种避孕方式,以更好地控制蚊子种群。

另一方面,微软正在 测试智能陷阱来捕获和分离埃及伊蚊,即已知的寨卡病毒载体,以帮助昆虫学家更好地预测病毒爆发时间。虽然可能需要数年时间才能广泛使用这项技术,但它绝对有可能优化载体控制,这些控制在历史上严重依赖于传统的防御措施,如杀虫剂和幼虫灭杀剂。

将性别与机器人分开

减少蚊子种群的一种方法是使雄性埃及伊蚊免疫。由于当雄性不育个体与野生雌性个体交配时,其卵子永远不会孵化,因此这项技术可用作化学杀虫剂的创新型替代品。

但当前的挑战是首先通过圈养蚊子进行分类,以有效识别需要免疫的雄性。Verily的机器人通过将蚊子自动分类有效地解决了该问题。

事实证明,这种方法不仅速度快,而且成本效益高。通过传感器和算法的组合可以加速这一过程。在这种方法中,需要将蚊子释放到野外,但由于雄性蚊子不会咬人,因此目前已经在测试地点采用这种方法。

其他公司 — 如Oxitec(总部位于Germantown的英国子公司)和Intrexon公司 — 也参与了蚊子的绝育研究。他们的策略涉及基因改造,在蚊子被释放到野外之前使其绝育(并且已经在最初试验地–巴西实行)。

由肯塔基大学的研究人员组成的一家名为MosquitoMate的创业公司采用了略有不同的方法。他们的方法涉及利用一种天然存在的称为Wolbachia pipientis的细菌,这种细菌可以入侵全世界60%的昆虫,但不会感染埃及伊蚊。他们使用该细菌有效地使雄性蚊子绝育。

为了实现这一目标,该公司已与Verily联手,首先识别未成熟的雄性蚊子,然后通过类似筛选机制强迫使小型雄性与较大雌性有效分离。

用智能陷阱捕捉埃及伊蚊白纹伊蚊

虽然南美洲的寨卡病例数已逐渐减少,但能够携带病毒的蚊子继续在美洲各地蔓延,包括美国南部的部分地区。

在美国报告中绝大多数寨卡病例来自在他们离开所在国家时感染病毒的人。但是佛罗里达州和德克萨斯州两个州都记录了当地蚊子传播的病例。

这使得这两个州成为微软智能陷阱的主要试验场。这些设备—大约相当于面包箱的大小—利用云计算、红外传感器、机器学习(ML)和机器人技术来监控潜在携带疾病的昆虫。

这些机器人蚊子陷阱非常聪明,可以分辨出蚊子嗡嗡声和电动牙刷之间的区别。不过这项技术的真正优点在于这些智能陷阱可以有效地从一种昆虫中识别出另一种不同昆虫。

传统的捕蚊器捕获所有昆虫,包括苍蝇、飞蛾和其他蚊子品种。由于昆虫学家不得不对各种各样的昆虫标本进行分类,因此全面减缓了研究工作的进度。

另一方面,微软的智能机器通过测量每个物种独有的特征来区分昆虫,从而加速了这一过程。因此,在智能陷阱的64个腔室中如果识别到了埃及伊蚊,门就会迅速关闭。

在这种情况下由机器本身决定捕获蚊子,因此无需人为干预。目前,这些智能陷阱能够检测和捕获昆虫的准确度已经达到了85%,并且随着ML的发展,预计会越来越好。

微软的智能陷阱也能够记录以下数据:

  • 湿度
  • 其他昆虫的影子
  • 温度

这些智能陷阱不仅节省了时间,而且还为研究人员提供了对蚊子行为的精确数据。此外,还可利用这些数据建立能够更好地预测蚊子活跃时间和地点的模型。

这些智能设备若在全球范围内被采用(尤其是在发展中国家),将有望在流行病爆发以前提前预防。

最后,希望技术型公司和医疗机构的共同努力能在挽救生命方面发挥关键作用。塞卡病毒可能已经将医疗保健和机器人技术融合在一起,预计不久的将来其发展速度将大大加快。