一种全自动咽拭子柔性采样装置的制作方法

1.本发明属于医疗器械技术领域，具体涉及一种全自动咽拭子柔性采样装 置。


背景技术：

2.关于肺炎病毒的主要识别方法为使用人咽喉部采集的咽拭子样本进行 核酸检测进而识别受测者是否感染。目前的咽拭子采样主要由医护人员与患 者面对面一对一的进行人工采样，但是由于病毒可通过空气飞沫传播且在一 定时间内可附着在物品上存活，因而在采样过程中，医务人员存在较大被感 染的风险，与此同时，在口咽拭子采样过程中，最重要的就是要确保拭子能 够精确采集到咽后壁及扁桃体隐窝、侧壁等处的样本，否则该样本将成为无 效样本。然而受限于体力极限、高温天气等都会使得医务人员过度劳累，进 而影响医务人员进行人工采样的效果，再进而造成对受测者病情结果的误 判。另外由于咽拭子采样需要一定的专业性，无法由普通志愿者进行完成， 这使得大批医务人员只能在检测一线完成采样，这一具有极高重复度的工 作，造成了宝贵医疗资源的浪费。
3.类似新冠肺炎这类呼吸道传染性疾病所具有的易感性和高危性，以及咽 拭子采样对于这类疾病诊断过程中的重要性，这些都使得开发设计一种能够 自动自主、无需人工干预对人体咽部进行样本采集的装置显得尤为重要。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种全自动咽拭子柔性采样装置，解决现有人工进 行咽拭子采样，存在较大感染风险，工作强度大以及所需专业性强的问题。
5.为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种全自动咽拭子柔 性采样装置，包括机架，所述机架中部设置有支撑板，机架的顶部设置有顶 板，所述支撑板上设置有信息识别机构、采样器预装机构、采样器收集机构、 采样器抓取机构、咽拭子抓取机构、头部定位机构和采样器打标机构；所述 采样器抓取机构位于所述采样器预装机构和所述采样器收集机构的上方，所 述咽拭子抓取机构位于所述采样器抓取机构的外侧，所述采样器打标机构位 于所述采样器收集机构的外侧，所述咽拭子抓取机构正对所述头部定位机 构。
6.作为本发明的一种优选的技术方案，所述信息识别机构包含设置在支撑 板上的支座和信息确认板，所述支座上设置有相机，所述相机和信息确认板 的信号输出端分别与后台控制中心连接。
7.作为本发明的一种优选的技术方案，所述采样器预装机构包含第一底 座，所述第一底座上设置有第一支架，所述第一支架上设置有多个用于插装 采样器的插孔。
8.作为本发明的一种优选的技术方案，所述采样器收集机构包含第二底 座，所述第二底座上设置有第二支架，所述第二支架上设置有多个用于插装 采样器的插孔。
9.作为本发明的一种优选的技术方案，所述采样器抓取机构包含第三支 架，所述第三支架上设置有一对第一导轨，所述第一导轨内设置有第一电机， 所述第一电机的驱动端
连接有第一丝杠，所述第一丝杠上螺纹装配有第一滑 块，两个第一滑块之间设置有第二导轨，所述第二导轨上设置有第二电机， 所述第二电机的驱动端设置有第二丝杠，所述第二丝杠上螺纹装配有第二滑 块，所述第二滑块上设置有第一直线电机，所述第一直线电机的驱动端设置 有舵机，所述舵机的驱动端设置有机械爪；所述第一丝杠和第二丝杠呈水平 90
°
布置，所述第一直线电机的驱动端朝下布置。
10.作为本发明的一种优选的技术方案，所述咽拭子抓取机构包含工形架， 所述工形架设置在所述顶板上，工形架的三个边上均铰接有电动推杆，所述 电动推杆的驱动端朝下布置，并且三个电动推杆的驱动端之间铰接有安装 板，所述安装板上连接有第四支架，所述第四支架内设置有第三电机，所述 第三电机的驱动端朝下布置，第三电机的驱动端设置有第五支架，所述第五 支架内设置有第四电机，所述第四电机的驱动端水平布置，第四电机的驱动 端设置有第六支架，所述第六支架的下侧设置有第三底座，第六支架内设置 有第五电机，所述第五电机的驱动端设置有第三底座，第五电机位于第四电 机下方时其驱动端朝下布置，第三底座内设置有第六电机，所述第六电机的 驱动端与第五电机的驱动端朝向一致，第六电机的驱动端设置有第三丝杠， 所述第三丝杠上螺纹装配有丝杠螺母，所述丝杠螺母上设置有多个柔性爪， 多个柔性爪的后端铰接在所述第三底座上，多个柔性爪的前端互相靠拢。
11.作为本发明的一种优选的技术方案，所述工形架的三个边上设置有固定 座，三个所述电动推杆的座体设置在所述三个固定座上。
12.作为本发明的一种优选的技术方案，多个所述柔性爪的前端内侧设置有 压力传感器，所述压力传感器与后台的后台控制中心连接。
13.作为本发明的一种优选的技术方案，所述头部定位机构包含设置在机架 上的第七支架，所述第七支架上设置有下巴衬板和扩口器。
14.作为本发明的一种优选的技术方案，所述采样器打标机构包含设置在支 撑板的第八支架，所述第八支架上设置有第三导轨，所述第三导轨的侧部设 置有第七电机，所述第七电机的驱动端设置有第四丝杠，所述第四丝杠上螺 纹装配有第三滑块，所述第三滑块上设置有第二直线电机，所述第二直线电 机的驱动端朝下布置，第二直线电机的驱动端设置有激光打标机。
15.本发明的有益效果是：(1)本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置， 可以实现咽拭子采集过程的全流程自动化、无人化，可以有效降低医务人员 工作强度和感染风险；(2)本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置，能够 实现媲美人工采样的采样柔性和准确度，可以有效的避免对被测者的咽喉部 造成机械损伤；(3)本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置，其结构简单、 部分组件为标准件或采购件，整机成本低，适用于大规模的推广使用，从而 使更多的医疗资源可以投入在更重要的领域。
附图说明
16.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部 分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的 不当限定。在附图中：
17.图1为本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置的结构示意图；
18.图2为本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置中信息识别机构的结构 示意图；
19.图3为本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置中采样器预装机构的结 构示意图；
20.图4为本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置中采样器收集机构的结 构示意图；
21.图5为本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置中采样器抓取机构的结 构示意图；
22.图6为本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置中咽拭子抓取机构的局 部结构示意图；
23.图7为本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置中咽拭子抓取机构的局 部结构示意图；
24.图8为本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置中头部定位机构的结构 示意图；
25.图9为本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置中采样器打标机构的结 构示意图。
26.图中：1.信息识别机构，101.支座，102.相机，103.信息确认板，2.采样 器预装机构，201.第一底座，202.第一支架，3.采样器收集机构，301.第二底 座，302.第二支架，4.采样器抓取机构，401.第三支架，402.第一导轨，403. 第一丝杠，404.第二导轨，405.第二滑块，406.第二丝杠，407.第一电机，408. 第一直线电机，409.舵机，410.机械爪，411第二电机，5.咽拭子抓取机构， 501.工形架，502.固定座，503.电动推杆，504.安装板，505.第四支架，506. 第三电机，507.第四电机，508.第五电机，509.第六电机，510.柔性爪，511. 丝杠螺母，512.第三底座，513.第三丝杠，514.第六支架，515.第五支架，6. 头部定位机构，601.第七支架，602.扩口器，603.下巴衬板，7.采样器打标机 构，701.第八支架，702.第三滑块，703.第四丝杠，704.激光打标机，705.第 二直线电机，706.第七电机，707.第三导轨，8.机架，9.顶板，10.支撑板，11. 采样器，12.一次性拭子。
具体实施方式
27.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中 自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能 的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明， 而不能理解为对本发明的限制。
28.在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为 目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征 的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
29.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做 广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上 述词语在本发明中的具体含义。
30.如图1所示，本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置，包括机架8， 机架8中部设置有支撑板10，机架8的顶部设置有顶板9，支撑板10上设 置有信息识别机构1、采样器预装机构2、采样器收集机构3、采样器抓取机 构4、咽拭子抓取机构5、头部定位机构6和采样器打标机构7；采样器抓取 机构3位于采样器预装机构2和采样器收集机构3的上方，咽拭子抓取机构 5位于采样器抓取机构4的外侧，采样器打标机构7位于采样器收集机构3 的外侧，
咽拭子抓取机构5正对头部定位机构6。
31.工作时：信息识别机构1先采集人的头像信息，将头像信息传递至后台 控制中心进行分析处理，以确认人的身份信息；之后，采样器抓取机构4将 取出采样器预装机构2中的一个采样器11，并将采样器11送至工作位；然 后，咽拭子抓取机构5将采样器11中的一次性拭子12拔出，并将一次性拭 子12输送至头部定位机构6处，伸入人的口腔中，完成取样；之后咽拭子 抓取机构5复位，咽拭子抓取机构5将一次性拭子12重新插回采样器11中， 采样器抓取机构4将采样器11放置在采样器收集机构3中；最后采样器打 标机构7对放入采样器收集机构3中的采样器11进行打标，以标记每个采 样器11的身份信息。
32.如图2所示，在本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置中，信息识别 机构1包含设置在支撑板10上的支座101和信息确认板103，支座101上设 置有相机102，相机102和信息确认板103的信号输出端分别与后台的后台 控制中心连接。
33.相机102采集到人头像的信息后，传递到后台控制中心进行身份对比分 析，结果将在信息确认板103上确认，待检测的人在信息确认板103上最终 确保是否为自己。
34.如图3所示，在本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置中，采样器预 装机构2包含第一底座201，第一底座201上设置有第一支架202，第一支 架202上设置有多个用于插装采样器11的插孔。
35.插孔在第一支架202上呈多排均匀布置，以便于采样器抓取机构4能够 按照顺序抓取采样器11。
36.如图4所示，在本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置中，采样器收 集机构3包含第二底座301，第二底座301上设置有第二支架302，第二支 架302上设置有多个用于插装采样器11的插孔。
37.插孔在第二支架302上呈多排均匀布置，以便于采样器抓取机构4能够 按照顺序将采集完样本的采样器11按照顺序放入第二支架302中的插孔中。
38.如图5所示，在本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置中，采样器抓 取机构4包含第三支架401，第三支架401上设置有一对第一导轨402，第 一导轨402内设置有第一电机407，第一电机407的驱动端连接有第一丝杠 403，第一丝杠403上螺纹装配有第一滑块，两个第一滑块之间设置有第二 导轨404，第二导轨404上设置有第二电机411，第二电机411的驱动端设 置有第二丝杠406，第二丝杠406上螺纹装配有第二滑块405，第二滑块405 上设置有第一直线电机408，第一直线电机408的驱动端设置有舵机409， 舵机409的驱动端设置有机械爪410；第一丝杠403和第二丝杠406呈水平 90
°
布置，第一直线电机408的驱动端朝下布置。
39.基于丝杠传动原理：第二导轨404将在两个第一电机407的驱动下在水 平方向前后运动；第二滑块405将在第二电机411的驱动下在水平方向进行 左右移动；从而实现机械爪410在水平方向前后左右运动。舵机409将在第 一直线电机408的驱动下上下移动，从而实现机械爪410高度调节。另外， 机械爪410还可在舵机409的驱动作用下进行转动，实现角度调节。因此， 机械爪410可在第一电机407、第二电机411、第一直线电机408和舵机409 的作用下完成机械爪410的位置调节，以便实现从采样器收集机构3中抓取 采样器11以及将采样器11放置在采样器收集机构3中等动作。
40.如图6和图7所示，在本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置中，咽 拭子抓取机
构5包含工形架501，工形架501设置在顶板9上，工形架501 的三个边上均铰接有电动推杆503，电动推杆503的驱动端朝下布置，并且 三个电动推杆503的驱动端之间铰接有安装板504，安装板504上连接有第 四支架505，第四支架505内设置有第三电机506，第三电机506的驱动端 朝下布置，第三电机506的驱动端设置有第五支架515，第五支架515内设 置有第四电机507，第四电机507的驱动端水平布置，第四电机507的驱动 端设置有第六支架514，第六支架514的下侧设置有第三底座512，第六支 架514内设置有第五电机508，第五电机508的驱动端设置有第三底座，第 五电机508位于第四电机507下方时其驱动端朝下布置，第三底座内设置有 第六电机509，第六电机509的驱动端与第五电机508的驱动端朝向一致， 第六电机509的驱动端设置有第三丝杠513，第三丝杠513上螺纹装配有丝 杠螺母511，丝杠螺母511上设置有多个柔性爪510，多个柔性爪510的后 端铰接在第三底座512上，多个柔性爪510的前端互相靠拢。
41.柔性爪510在三个电动推杆503的驱动下可实现高度调节，柔性爪510 在第三电机506的驱动下可在水平方向进行转动，柔性爪510在第四电机507 的驱动下可在竖向进行转动。柔性爪510在第五电机508的驱动下可进行转 动。柔性爪510在电动推杆503、第三电机506、第四电机507和第五电机 508的驱动作用下可进行高度和角度的调节，实现从机械爪410中取出采样 器11中一次性拭子12，将一次性拭子12插入人的口腔进行取样，将取样后 的一次性拭子12重新插入机械爪410中的采样器11中等动作。
42.基于丝杠传动原理，丝杠螺母511在第六电机509的驱动下沿着第三丝 杠513运动，丝杠螺母511带动多个柔性爪510以第三底座512为铰接点进 行转动，以此来实现多个柔性爪510前端之间的靠拢或远离，达到夹紧和松 开一次性拭子12的目的。
43.如图6所示，在本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置中，工形架501 的三个边上设置有固定座502，三个电动推杆503的座体设置在三个固定座 502上。
44.三个电动推杆503通过三个固定座502铰接在工形架501的三个边上， 便于进行拆装。
45.如图7所示，在本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置中，多个柔性 爪510的前端内侧设置有压力传感器，压力传感器与后台控制中心连接。
46.压力传感器检测到压力后，回传递至与后台控制中心，后台控制中心将 控制第六电机509的启动，以此来实现一次性拭子12被夹紧的程度。
47.如图8所示，在本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置中，头部定位 机构6包含设置在机架8上的第七支架601，第七支架601上设置有下巴衬 板603和扩口器602。
48.使用时，人的下巴在下巴衬板603上，人的口腔面对扩口器602，咽拭 子抓取机构5驱动一次性拭子12从扩口器602进入人的口腔完成取样。
49.如图9所示，在本发明的一种全自动咽拭子柔性采样装置中，采样器打 标机构7包含设置在支撑板10上的第八支架701，第八支架701上设置有第 三导轨707，第三导轨707的侧部设置有第七电机706，第七电机706的驱 动端设置有第四丝杠703，第四丝杠703上螺纹装配有第三滑块702，第三 滑块702上设置有第二直线电机705，第二直线电机705的驱动端朝下布置， 第二直线电机705的驱动端设置有激光打标机704。
50.基于丝杠传动原理，第三滑块702在第七电机706的驱动下会沿着第四 丝杠703往复移动，以实现激光打标机704前后移动。激光打标机704在第 二直线电机705的驱动下可
上下移动。因此，激光打标机704将在第七电机 706和第二直线电机705的驱动下，完成上下前后位置调节，以便对装入采 样器收集机构3中的采样器11进行打标。
51.综上所示，与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)本发明的一种 全自动咽拭子柔性采样装置，可以实现咽拭子采集过程的全流程自动化、无 人化，可以有效降低医务人员工作强度和感染风险；(2)本发明的一种全自 动咽拭子柔性采样装置，能够实现媲美人工采样的采样柔性和准确度，可以 有效的避免对被测者的咽喉部造成机械损伤；(3)本发明的一种全自动咽拭 子柔性采样装置，其结构简单、部分组件为标准件或采购件，整机成本低， 适用于大规模的推广使用，从而使更多的医疗资源可以投入在更重要的领 域。
52.上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解 发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可 用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过 上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和 变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。