金点子化为新神器，“上海发明”多点开花助抗疫
来源:解放日报 作者:刘锟 时间:2020-02-26 点击:
依靠科学武器、大众智慧，抗疫新技术、新产品、新应用正不断涌现
无图说
可循环使用口罩：
采用新型纳米材料开发 过滤性能保持200小时
■本报记者 刘锟
面对井喷的口罩需求，有没有一种可循环使用的口罩？日前，一款运用了纳米材料的新型口罩在沪研制成功，防护等级达到民用KN95级别，“可重复使用”是其最大亮点。前天，这款口罩的日产能已爬升至10万只。经相关部门检测后，最快将于本周上市。
常规口罩生产线上，口罩是一个个从机器里“吐”出来，而记者在位于奉贤区的上海巨臣婴童服饰股份有限公司生产车间见到的这款新型口罩，制作流程更像是缝制一件缩小版的服装。“这款口罩完全是在原有服装加工平台上实现生产。”巨臣公司负责人贝史伟介绍，先经过自动裁床裁切出口罩初样，再转运至加工平台，由工人利用缝纫机缝制完成。
之所以如此加工，是因为材料的特殊性。常规一次性医用口罩或N95口罩以熔喷无纺布为主体材料，通过超声波工艺，将两层厚的无纺布进行“焊接”而成，防护原理是利用熔喷无纺布的静电效应，捕集微细尘埃和病毒。但这款新型口罩的防护功能，利用的是夹在口罩中间的滤芯材料，即纳米纤维微孔薄膜。它的厚度不超过3微米，但具有防水、透气和对颗粒物高度的初始过滤性能，而且环保、抗腐蚀、能耐受130℃的蒸汽。同时，新型口罩外部面料使用全棉材质，透气性、柔软度、舒适度优于无纺布材料，长时间佩戴，不会有潮湿不适之感。
市经信委主任吴金城介绍，上海一直探索口罩的创新性生产，尤其是推动企业用新材料、新技术研发新型口罩。当初，在排摸全市口罩等防疫物资产能时，市区两级经信部门同时收到两份申请：一份是巨臣的生产申请，另一份是上海汉圃新材料公司的原材料供应意向。后者就是纳米纤维微孔薄膜的生产者。
巨臣在2003年非典时期，曾发明了一款由头套、口罩、防护眼镜“三合一”的面部隔离防护罩专利产品。“这款防护罩主要原料为无纺布，最初诉求是希望政府帮助企业协调无纺布原料，启动产品生产。”贝史伟说，但无纺布原材料稀缺，市经信委给企业指了一条新路——与汉圃合作，利用新型高分子新材料开发全新的可重复使用的口罩。
汉圃研发的新材料——纳米微孔薄膜去年获国家专利授权。该材料可阻隔非油性及油性颗粒物，对飞沫、粉尘、气溶胶、细菌、病毒等防护效果超过99%，而且具有低呼吸阻力优点，可水洗并重复使用。当政府发出征集令后，汉圃提交了“通过政府向口罩及防护服企业供给纳米微孔薄膜”的诉求。2月9日下午，在市区经信部门牵线下，巨臣和汉圃一拍即合。当晚，工厂连夜赶制了初样产品。经检测，该口罩对直径75纳米的细小颗粒过滤性能超过95%，而新冠肺炎病原体病毒直径大约在100纳米。
经企业自测，该口罩经受沸水、酒精、84消毒液等反复消毒处理20次后，过滤性能仍保持基本稳定。正常佩戴、薄膜不破损的情况下，过滤性能可保持200个小时。但企业建议，重复使用次数最好不要超过10次。
声控电梯：
乘电梯无需手触按钮 语音报楼层自动抵达
■本报记者 刘锟
“电梯你好，我要去八楼。”“八楼，好的。”近日，宜昌市第二人民医院的声控电梯“蹿红”网络。乘梯人员无需用手按按钮，只需语音报出要去的楼层，电梯就可自动抵达目的地。
记者从相关部门获悉，这款附加了智能语音系统的特殊电梯，由上海爱登堡电梯公司制造。自疫情发生以来，有专家表示，电梯按钮可能会传染新冠病毒。爱登堡电梯资深工程师潘阿锁在与公司董事长李绥的一次视频会议中聊起这个问题，突然想起几年前曾开发过一套电梯声控设备，一直没有实现应用。“现在不正是声控系统的用武之时吗？”
正值大年初一，还在盐城老家的潘阿锁火速赶回上海，集结了10多位仍坚守在岗位的工人，把以前的资料翻出来，重新验证，加速开发声控电梯系统。潘阿锁在过去十几年的电梯制造实践中，独自完成过40多项技术攻关和技术创新项目。正当他带领团队连夜攻克声控系统时，一个个紧急任务同时到来，北京小汤山医院修缮工程以及湖北省宜昌市第二人民医院扩建工程都需紧急安装电梯。于是潘阿锁带领团队开启“两线作战”模式。当爱登堡把目前公司正在开发电梯声控设备的消息告知后，对方都很感兴趣。
2月10日，声控设备在公司内部电梯上完成测试。随后，马不停蹄运送至宜昌市第二人民医院，于2月22日在新安装的电梯上正式上岗。紧接着，北京小汤山医院也完成了声控设备加装。
李绥告诉记者，目前上海已有多家医院和商场向爱登堡提出加装需求，公司正在抓紧备货，近日将完成加装。其实，这套电梯声控设备不仅可以解决疫情期间交叉感染问题，平时也可解决电梯拥挤导致按钮被遮挡，乘梯人员无法便捷按钮的尴尬。目前这套声控设备的成本在4000元左右，随着批量化生产，未来有望降至1000元左右。
“瑞金小白”和两个专利齐登抗疫战场
提升医疗服务响应效率，助力一线医护人员防护
■本报记者 黄杨子
抗疫战场上，什么最重要？防护。医护人员只有保护好自己，才能保护病人。除了每天由院感工作人员帮助每个人检查防护外，日前，上海交通大学医学院附属瑞金医院第4批支援武汉医疗队开动脑筋，不仅借助最新IT技术，投用人工智能医护机器人，还设计了两项与防护有关的“作品”。前天上午，这两项实用新型专利同时申报，分别是“一种面部防压伤保护组件”和“一种咽拭子取样防护装置”。目前已启动专利转化工作，预计本周两项发明专利的样品将试用于武汉防疫的一线工作。
这几天，武汉同济医院光谷院区E3区4层病区，来了位特殊的医疗队员，即集合了最新IT技术的人工智能医护机器人，它可以实现隔离病房遥控查房、5G技术远程医疗、人工智能院感预警。这台名叫“瑞金小白”的机器人配备了激光雷达、红外雷达、5G通信以及机器人集群控制技术，通过人工智能算法，可发现医护人员在感染病区活动过程中、在穿脱防护服过程中出现的安全隐患，并及时加以提醒，降低感染风险。
这是上海交通大学医学院与其附属瑞金医院共同研发、具有自主知识产权的新一代人工智能机器人。瑞金第4批支援湖北医疗队员、学科规划处副处长林靖生是主要发明人之一。他告诉记者，“瑞金小白”可成为医生的替身，替代医生进入危险区域，完成查房、指导、患者沟通等工作。隔离病房外医生则通过手机APP访问部署在病房内的医护机器人。“这在一定程度上免去了医生多次穿脱防护服、进出隔离区所带来的感染风险，在节省医疗资源的同时，提升医疗服务响应效率。”
通过5G通信技术以及机器人集群控制技术，远在上海的各学科专家可随时与机器人进行连接，实现多地、跨院区的多学科远程会诊。这样，上海乃至全国的优质医疗资源能迅速、便捷地集中到武汉新冠肺炎疫情防控一线。
疫情暴发以来，很多医护人员拿下口罩后面部受伤的照片让人心疼。医护人员在佩戴护目镜、口罩等防护品时，主要通过绷紧护目镜、口罩上的绑带来实现较好的密封效果，由于这些防护品和绑带是直接与面部皮肤接触的，很容易在医护人员面部形成较深的勒痕，有的直接形成压伤，也增加了感染暴露的风险。
瑞金医疗队员们一开始利用现有的敷料裁剪成适合自己面部的形状，贴在面部以减轻防护品带来的压伤，但这些敷料都是需要医护人员自行裁剪，与护目镜、口罩的匹配度相对较差，而且自行裁剪费时费力，长时间穿戴防护品时产生的局部温度高、透气性差、血流不畅等问题均无法得到解决。为此，神经内科护士长刘琼提出了预制形状水胶体敷贴的设想，而感染科医生项晓刚正好也在思考这个问题。
早在2018年10月，瑞金临床医学院成立了大学生创新工作坊，项晓刚是创始人员。他立刻联系创新工作坊医生李啸扬、王濬等，连夜通过视频会议讨论各种方案的可行性，创新设计敷贴结构，并在预制形状的水胶体中加入能保护皮肤的成分。王濬连夜绘制设计图纸，并会同上海骁象知识产权代理有限公司构建专利，盐城金沃医疗科技有限公司则加班加点赶制样品，快递至武汉给医疗队测试。于是，一种面部防压伤保护组件诞生了，这套组件有望在各大医疗队使用，并在今后的各项防疫工作中发挥作用。
目前，新冠肺炎确诊均需进行核酸检测，而检测的标本一般是咽拭子，但其实护士们在从患者喉中采取咽拭子标本的过程中，非常容易被感染。急诊科90后护士梁晓虹在工作中发现，做咽拭子标本取材时，患者需摘下口罩配合医务人员操作。这个过程中会有一定的咽部刺激，患者很可能会出现咳嗽、打喷嚏、呕吐等情况，这就意味着可能产生大量携带病原体的飞沫传播。
为此，她与同事们商量后，经过与创新工作坊沟通对接，设计了一款咽拭子取样防护装置，在一个类似口罩型的装置上，根据取样的常规路线设置一个小口（通道），当护士准备做咽拭子检查时，就请病人戴上这个防护装置，护士可通过装置上的小孔去取咽拭子标本，提高安全系数。这个设计在确保正常防护的同时，设置有利于检测的通道，该通道可确保咽拭子取材工具顺利伸入病人口腔，同时防止患者口腔中飞沫和气溶胶喷出。
瑞金医院第4批医疗队队长胡伟国介绍，瑞金临床医学院创新工作坊两年来已帮助全院职工完成近50项专利申请。“我们希望，发明点子能快速落地成为实战产品，用创新支持全国抗疫。”
一次性防飞溅隔离巾可阻隔气溶胶
源自临床用于临床，从生产到送达火线不到48小时
■本报记者 黄杨子 通讯员 徐英
“我们已在重症监护病房用上一次性防飞溅隔离巾，在床边气管插管、吸痰过程中，确实能很好地避免喷溅，降低暴露性感染风险，对气溶胶能起到明显阻隔作用。”上海第九人民医院援助武汉三院光谷院区的副主任医师应佑国前天下午刚出病房，就忙不迭地给医院来电报喜。“两天前我才知道有这个新发明，马上申请能尽快试用，没想到今天下午就收到并用上了，效率真的很高。希望还能多生产一些，这里其他医院和医疗队也需要。”
不到两天，第一批100件战“疫”发明“一次性防飞溅隔离巾”已由九院联合生产企业迅速试制完成，分别送到武汉光谷院区、武汉金银潭医院和上海市公共卫生临床中心。据了解，这个发明源于九院急诊科医生吴嘉骏的创意。据其介绍，在进行有创操作、吸痰、更换呼吸机接头及呼吸回路时，发现医护人员非常需要一种防喷溅保护装置，以降低感染风险。为此，他联系了在上海交通大学生物医学工程学院、上海清华国际创新中心的同学夏伟梁和何锦涛，组成联合团队开始设计研发。此后，他又联系医院成果转化办公室，希望这个“防喷溅装置”的想法能尽快转化应用于临床，早日为抗疫一线服务。
“源自临床，用于临床。一次性防飞溅隔离巾的创新发明和临床使用充分体现了转化医学的理念。”九院学科规划处处长许锋说，“2月18日，收到吴嘉骏的设计草图，医院迅速召集了眼耳鼻头颈外科、急诊科等相关学科主任医师汪照炎、王珮华、徐兵等专家进行专业分析、可行性评估和细节改进，同时听取了正在武汉金银潭医院支援的主任医师熊维宁的意见，这个发明很快被确定立项，并迅速启动知识产权保护和成果转化流程。”
2月20日，九院联系上海高校技术市场寻求生产企业对接；21日，一次性防飞溅隔离巾项目获国家知识产权实用新型专利申请批号；22日，第一件一次性防飞溅隔离巾样品试制完成。23日一早，医院紧急招募十余名志愿者前往生产厂家，参加第一批隔离巾的加工试制；23日下午5时半，100件一次性防飞溅隔离巾经全面辐照消毒“整装待发”；24日一早，这批运往武汉上海援鄂医疗队试用的一次性防飞溅隔离巾随高铁发出，4个半小时后，货物顺利运抵武汉，于下午3时40分送达九院援医队员手中。
徐兵介绍，在临床医疗救治中，有部分操作会有血液、痰液导致的气溶胶污染，容易使医护人员发生暴露性感染风险，比如气管切开、肺结核患者的胸部手术、呼吸管口换管、吸痰等。即使有防护配备，也很难防止气溶胶短时间在局部气流中传播。这种隔离巾由防护材料和透明材料组合而成，预设有两对袖套式操作口，既确保视野，方便医护人员实施临床治疗，又能降低手术和操作过程中的感染暴露风险。在临床资源有限的情况下，可有效地为医护人员提供额外安全防护，提高各种操作的可行性。
防护鼻罩、钮式面罩：
在医护进餐时提供防护 改善患者呼吸且更舒适
■本报记者 顾泳
2月15日，复旦大学附属中山医院发出“英雄帖”：“让我们携手守护那些保护我们的白衣卫士！”3天前，中山医院向全国募集企业迅速转化投产的、来自战疫前线的“上海发明”——一次性医用防护鼻罩已正式签订专利权实施许可合同，上海罗莱家用纺织品有限公司作为第一家响应“英雄帖”的企业，仅用3天时间就完成两次打样，随后以10000只/天的速度量产，为医护人员在医疗场所提供进餐饮水时的贴心守护。
如何在规范使用防护用品之外，降低医务人员感染风险？驰援武汉金银潭医院的中山医院副主任医师蒋进军观察到，医务人员由于工作时间比较长，一日三餐都在医院解决，在进餐和饮水时就会脱下口罩，时间从数分钟到数十分钟不等。因进餐时无法佩戴防护品，口鼻必然敞开，存在很大的暴露危险，给病毒可乘之机。
为解决临床医务人员在医院病房就餐区就餐时容易发生病毒或细菌感染的高风险问题，蒋进军和后方上海中山医院呼吸科主任宋元林协商，迅速组建研发团队进行探索，成功构思并制作出一种结构简单、成本低廉、使用方便、用后即抛的一次性医用防护鼻罩，可在就餐时佩戴，提供呼吸道感染防护。
防护鼻罩已申请国家知识产权局实用新型专利。据专家评价，在进食或饮水过程中，正常情况下呼吸空气主要经过鼻或口腔途径完成，如果能予以合理防护，可隔断大部分病毒感染。中国科学院院士、中山医院院长樊嘉表示，一线医护人员奋战在抗疫前线，为他们提供更好的保障、降低其感染率迫在眉睫，医院支持尽快跑赢创新的“最后一公里”。在樊嘉、葛均波、闻玉梅三位院士的支持和关心下，专利转化工作迅速启动。
中山医院科研处联合上海容智知识产权代理有限公司，在1小时内集结工作团队。发布募集企业迅速转化投产“英雄帖”后仅10个小时，就收集到740余条潜在的合作企业信息。通过梳理，快速遴选出第一批拟合作企业。三天内完成第一份合同签约，当天即赶制了一批新型鼻罩样品连夜送往武汉前线。仅三天时间，创意源于武汉金银潭医院的“上海发明”，就从图纸变成了戴在医护人员脸上的防护用品。
此外，由时任中山医院呼吸科主任钮善福教授带领团队一起研发的“钮式面罩”也再上抗疫战场。在多例危重患者救治过程中，蒋进军发现，无创通气对抢救早期的呼吸困难病人能起到很好的作用，“但当地医院使用的无创通气面罩，密封性不如我们中山医院的钮式面罩，无法实现最佳治疗效果。”据介绍，钮式面罩是一款多功能硅胶面膜通气面罩，吸气时加压压力可达30厘米水柱，帮助患者改善呼吸，后期还增加可通过胃管的通道，解决了胃减压排气、反流和鼻饲营养等问题。在蒋进军紧急联系下，上海中山医疗科技发展公司迅速寄出5箱最新款无创机械通气面罩，于2月3日运抵武汉。“我们立即投入使用，多数病人觉得这款面罩很舒适。对于发生呼吸衰竭的病人，如果早期开展无创通气，相当一部分也可避免气管插管，逆转病情。”
语音输入宝、随访机器人：
医生无需写病历减负荷 助力发热筛查跟进随访
■本报记者 舒抒
2月24日，一批来自上海人工智能企业的智能化防疫物资启运，发往上海援助武汉医疗队。其中，来自科大讯飞的智能语音输入宝和疫情智能语音随访机器人运抵东方医院援助武汉医疗队，在武汉方舱医院投入使用，帮助减轻一线医务人员工作负荷，降低医护人员感染风险，提高患者救治效率。
记者了解到，此次支援上海援鄂医疗队的讯录智能语音输入宝，可在电脑端实现每分钟400字的语音转换和医疗文字极速输入，准确率最高可达98%以上。自疫情发生以来，这款可以解放医务人员双手、提升医疗文书书写效率，同时避免交叉感染的智能语音产品，已陆续在武汉金银潭医院、襄阳市中心医院等投入使用。
科大讯飞副总裁赵翔介绍，针对疫情防控时间紧、任务重、人员紧缺等特点，科大讯飞疫情智能语音随访机器人也“奔赴”抗疫一线。基于人工智能技术，这款语音机器人可根据医生为不同人群制定的随访方案，辅助进行重点人群的发热筛查和跟进随访。语音机器人还可应用于社区人员排查和通知回访等场景，协助进行新冠肺炎疫情防控。目前，语音机器人助手已在上海北新泾街道等多个社区落地。“人工智能随访机器人具有标准统一、多路并发、可自动分析数据、汇总结果等特点，借助它，社区工作者不用面对面开展人员排查，可大大降低交叉感染风险。”
本市《关于开展征集第一批防控新型冠状病毒感染的肺炎疫情新技术、新产品、新应用的通知》发布后，仅上海人工智能企业就累计征集了300多项新技术、新产品、新应用，并以上海市公共卫生临床中心、上海市东方医院（含援助武汉医疗队）作为首批新冠肺炎疫情防控人工智能重点应用场景。据悉，2018年，科大讯飞上海总部与人工智能研究院落户长宁区。依托上海人工智能发展联盟和行业力量，企业系统性深化技术研发与应用，充分发挥人工智能赋能抗击疫情的作用，运用智能技术解决一线防控瓶颈和痛点问题。
责任编辑：日升