日本核酸檢測進化:5分鐘,高精度
2021/11/22
日本為了迎接兼顧新冠防控和經濟活動的「與新冠共存」社會,相關技術的開發正在被推進。在檢測方面,適合大量自動處理和診所的技術相繼問世。川崎重工建立了最早可在2021年內把自動進行核酸(PCR)檢測的機器人的檢測量增至兩倍以上的體制,有望幫助解決日本新冠檢測量遲遲無法增長的課題。
9月的關西國際機場,已看不到新冠疫情前訪日遊客人頭攢動的景象。在機場內設置的長度超過10米的貨櫃中,13台機械臂已開始忙碌。這些自動控制機器人的工作是為機場的旅客進行核酸檢測。
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川崎重工和檢測設備企業希森美康(Sysmex)等開發的檢測系統使用了也用於半導體和汽車生産的工業機器人。只要放入檢測樣本,就會自動得出檢測結果。機器人可自動處理一系列檢測步驟,包括打開樣本容器的蓋子,以及從樣本中提取遺傳因子。據稱每次操作的誤差小於20微米,錯誤率低於人工檢測。
檢測能力因機器人的運作情況而異,單日可達到數千份,原本需要3個多小時的檢測步驟,現在只需約80分鐘。除關西機場外,希森美康運營的神戶市核酸檢測點也在9月引入了該系統。單日檢測能力提高至3倍,從原來的500份增加到1500份。
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雖然目前日本的疫情已經穩定,但新一波疫情何時到來不得而知。川崎重工正在為擴大檢測量做準備。為了能夠進行可同時檢測多個樣本的「混檢」,對系統進行了改進。
據稱即便年底時日本的感染人數猛增,也可以迅速提高檢測量。川崎重工核酸業務總括部的久保田哲也信心十足地表示,「雖然也要看陽性率,但簡單計算的話,檢測能力可達到5倍,至少能夠翻倍」。
新冠檢測首先要解決的問題是前往檢測點要方便。如果核酸檢測可以在家庭醫生的診所等處進行,並很快獲得可信度高的結果,就能遏制疫情蔓延。還可以通過今後有望投入使用的口服藥,立即進行治療。
從目前的檢測技術來看,核酸檢測的準確度很高,被認為達到7成左右。但面臨的課題是病毒的RNA純化和複製需要較長時間,醫務人員存在感染風險。檢查病毒蛋白質的抗原檢測雖然時間較短,但準確度有偏差。需要開發出檢測時間短、準確度高的新技術。
面向診所的新技術即將實用化。源自大阪大學的初創企業Aipore自2020年10月開始銷售利用人工智慧(AI)、通過唾液在5分鐘裏判斷是否感染的研究用檢測試劑盒。把唾液放到半導體晶片上進行檢測。根據病毒的種類,電流的流動方式會有所不同,借此區分是否感染新冠病毒。
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據稱檢測結果90%以上與核酸檢測一致,已達到實用化水準。該公司為了把用途擴大至患者診斷和篩查等領域,力爭獲得醫療器械認證。目前的課題是檢測成本達到數萬日元。Aipore的創始人兼董事谷口正輝(大阪大學教授)表示,「如果半導體晶片能大量生産,成本也將下降。希望將來以數千日元進行1次檢測」。
此外,以不低於核酸檢測的準確度在5分鐘裏完成檢測的技術也已問世。日本理化學研究所開發了放入樣本之後5分鐘內得出結果的檢測儀器。尺寸為可放在辦公桌上的大小,只要放入樣本就能自動給出檢測結果。將向希森美康轉讓技術,到2022年度實現實用化。理化學研究所的主任研究員渡邊力也表示,「準確度不低於核酸檢測」。
這種檢測儀器採用表面佈滿微小試管的塑膠晶片。把樣本和試劑放在晶片表面上之後,通過螢光判斷有無病毒。據稱檢測費用不高於核酸檢測。渡邊研究員表示期待稱,「如果放到各地的診所和人員密集的大規模設施,能輕鬆進行檢測」。
目前面臨的課題是研發出在家中能夠輕鬆且準確地進行檢測的試劑盒。日本厚生勞動省9月允許藥房銷售抗原檢測試劑盒,以應對檢測需求。
如果採用更高精度半導體的檢測試劑盒在診所等處得到使用,並且受到信賴,消費者或許也會購買並利用。
日本建立檢測體制遲緩,如何改善成為課題
日本建立新冠檢測體制遲緩。英國牛津大學的研究人員等創建的數據網站「用數據看世界(Our World in Data)」顯示,日本在感染人數較多的8月下旬的單日檢測數(7日移動平均)僅為每1000人約1件。和之前基本處於相同水準,檢測數並未增加。
在同一期間每日新增感染人數與日本比較接近的是法國,法國每1000人的檢測數超過10件。新加坡向各家庭免費發放檢測試劑盒,積極推進檢測,徘徊在8件以上。
日本厚生勞動省的統計顯示,目前日本的核酸檢測能力為每日約35萬件。其中主要由民營企業提供的自費檢測服務佔到約10萬件。
長崎大學研究所的教授柳原克紀(臨床檢測醫學)指出,「為了安心重啟經濟活動,日本需要繼續增加檢測能力」。
在日本,提供檢測服務的企業正在增加。東洋紡攜手富山大學開發了對新冠病毒産生反應的抗體,推出了相應的抗原檢測試劑盒。日本政府批准的抗原檢測試劑盒和核酸檢測試劑盒等「體外診斷用藥品」已超過70種。
日本要激活經濟,需要構建消費者能輕鬆獲得檢測試劑盒的環境,同時還要能篩選可靠性更高的檢測試劑盒。但圍繞檢測試劑盒的問題頻發,日本消費者廳呼籲選擇國家批准的體外診斷用藥品。
關於抗原檢測試劑盒,還在討論是否解禁電商銷售。日本需要打造在各種場合都能輕鬆檢測的環境。
日本經濟新聞(中文版:日經中文網)落合修平、張耀宇、北川舞、福岡幸太郎
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