CN107583674A - 一种生物安全柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物安全柜，该生物安全柜包括柜体、柜门、控制单元和存储单元，柜门上具有两个指纹识别装置，柜体内具有多个安全格，每个安全格的安全门上具有一个指纹识别装置，并具有两个门锁，每个安全格用于放置不同防护等级和不同类型的生物材料；控制单元用于控制生物安全柜的各个部件，存储单元用于存储生物安全柜的各种相关数据。基于上述生物安全柜，本发明还提供了相应的放置和取用生物材料的方法。

Description

一种生物安全柜

【技术领域】

本发明属于生物材料保管和安全领域，尤其涉及一种生物安全柜。

【背景技术】

生物安全柜广泛应用在医疗卫生、疾病预防与控制、食品卫生、生物制药，环境监测以及各类生物实验室等领域，是保障生物安全和环境安全的重要基础，其通常用于保存原代培养物、菌毒株以及诊断性标本等具有感染性的生物材料。在实验室生物安全日益得到广泛关注的形势下,生物安全柜作为实验室生物安全管理工作的核心内容,做好保藏管理尤为重要。加强生物材料的保存不仅有利于开展研究和实验工作,而且也是确保生物材料安全的前提条件，生物材料一旦被窃取、遗失、偷盗，或被恶意使用，也会造成社会恐慌，甚至造成传染病的流行，发生重大实验室生物安全事故。现有的生物安全柜可分为一级、二级和三级三大类以满足不同的生物研究和防疫要求，因此实验室要根据具体情况购置不同类型的生物安全柜，成本较高，管理也很繁琐。

【发明内容】

为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种生物安全柜。

本发明采用的技术方案具体如下：

一种生物安全柜，包括柜门、柜体、控制单元和存储单元，其中：

所述柜门上具有第一指纹识别装置和第二指纹识别装置，用于同时识别输入的两个指纹，在同时输入的两个指纹验证都通过的情况下，所述柜门的柜门锁开启；

所述柜体内具有多个安全格，所述多个安全格呈N行M列的矩阵形式，每个安全格具有一个安全门，每个安全门上都具有一个指纹识别装置，用于验证用户身份，每个安全门具有第一门锁和第二门锁，只有在第一门锁和第二门锁都开启时，所述安全门才能打开；

预先将生物材料按照其需要的安全性划分为N个防护等级，从等级1到等级N，安全性依次升高；同时预先将生物材料划分成M个类型，类型编码为1到M；由此，第x行第y列的安全格用于放置防护等级x、类型编码y的生物材料(1≤x≤N，1≤y≤M)；

每个安全格内都具有RFID阅读器，其可以读取生物材料容器上粘贴的RFID标签，每个RFID标签中存储三元组(ID，n，m)，其中，ID是该RFID标签的标识符，n是该RFID标签粘贴的容器中生物材料的防护等级，m是该生物材料的类型编码；RFID阅读器将读取RFID标签内容发送给所述控制单元，控制单元可据此识别粘贴该RFID标签的容器是否属于该安全格；

所述控制单元用于控制该生物安全柜的各个部件，所述存储单元用于存储该生物安全柜的相关数据，并提供给控制单元使用。

进一步地，所述生物安全柜配备有多个安全管理员和类型管理员。

进一步地，每个防护等级都设置一个安全管理员，共有N个安全管理员；每种类型的生物材料设置一个类型管理员，共有M个类型管理员。

进一步地，所述存储单元中存储了各个管理员信息，包括每个管理员的指纹信息、对应的防护等级或生物类型编码，每一个指纹信息都唯一对应一个防护等级或者类型编码。

进一步地，用户向该生物安全柜保存生物材料的过程如下：

(1)当用户需要向该生物安全柜中放置生物材料时，其根据该生物材料的防护等级n和类型编码m，向标签管理员申请相应的RFID标签粘贴在生物材料的容器上；

(2)用户寻找与该防护等级n相匹配的安全管理员，以及与该类型编码m相匹配的类型管理员；并由所述安全管理员和类型管理员分别将手指放置在第一指纹识别装置和第二指纹识别装置上；

(3)所述第一指纹识别装置和第二指纹识别装置将识别得到的两个指纹信息发送到控制单元，该控制单元根据存储单元存储的各个管理员信息，查询与两个指纹信息分别相对应的防护等级n和类型编码m，如果查询失败，则忽略所述指纹信息；如果查询成功，则记录所述防护等级n和类型编码m，同时打开柜门锁；

(4)所述控制单元将第n行第m列的安全格的安全门第一门锁打开；

(5)用户将其自己的手指放置在所述第n行第m列的安全格的安全门的指纹识别装置上，该指纹识别装置读取所述用户的指纹信息，并发送给控制单元；

(6)控制单元检查用户的指纹信息，确认该用户是否是合法用户，如果不是，则忽略该指纹信息；否则将第n行第m列的安全格的安全门第二门锁打开；

(7)用户开启该安全门，将粘贴有RFID标签的容器放入该安全格内，安全格内的RFID阅读器读取该RFID标签的内容，并发送给所述控制单元；

(8)所述控制单元基于该RFID标签的内容，判断该生物材料是否属于该安全格，如果不属于，控制单元发出报警，直到该RFID标签从安全格内取出；否则继续后续步骤；

(9)用户关闭该安全门，关闭柜门，锁上柜门锁，所述控制单元在柜门锁被锁上后，自动锁闭该安全门的两个门锁，同时控制单元在存储单元中记录相关信息。

进一步地，所述步骤9中的相关信息包括当前时间、所述RFID标签的ID、开启生物安全柜的安全管理员、类型管理员和用户，等等。

进一步地，生物安全柜的每一个用户都预先登记其指纹信息，并将所述指纹信息存储在存储单元中。

进一步地，用户从该生物安全柜中取生物材料的过程如下：

基于用户所要取用的生物材料的防护等级n和类型编码m，执行权利要求5中的步骤(2)-(6)；

用户开启相应安全格的安全门，取出装有所需生物材料的容器，关闭安全门，此时该安全格内的RFID阅读器读取当前还在该安全格内的所有RFID标签的ID，并发送给控制单元，控制单元通过与存储单元内所存储的信息进行核对，确认哪些RFID标签被取走，从而确认哪些生物材料被取走，并记录取走该生物材料的相关信息。

本发明的有益效果包括：使得生物安全柜更加安全可靠，管理设置更加灵活。

【附图说明】

此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1是本发明生物安全柜柜体的逻辑结构图。

【具体实施方式】

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

本发明的生物安全柜在整体上包括柜体和柜门，所述柜门上具有两个指纹识别装置，用于同时识别输入的两个指纹，只有在输入的两个指纹验证都通过的情况下，所述柜门的柜门锁开启。

参见附图1，所述柜体1内具有多个安全格2，所述安全格2呈N行M列的矩阵形式，每个安全格2用于放置不同防护等级和不同类型的生物材料。每个安全格都具有一个封闭安全格的安全门，每个所述安全门上具有一个指纹识别装置3，并具有两个门锁：第一门锁4和第二门锁5，只有在两个门锁都被打开时，所述安全门才能打开。

首先需要说明，为了使用本发明的生物安全柜，预先将所有可能的生物材料划分成M个类型，使用自然数1到M给这M个类型编码，同时将所有可能的生物材料按照其需要的安全性划分成N个防护等级，从等级1到等级N，安全性依次升高。基于此，本发明的生物安全柜的N行安全格对应所述N个防护等级，M列安全格对应M个类型编码，换言之，本发明的生物安全柜将防护等级n、类型编码m的生物材料放置在第n行第m列的安全格中。这样，每个安全格可以根据其相应的生物材料类型和防护等级，采用不同的防护措施。

本发明要求生物安全柜中的每份生物材料都放置于一个容器中(例如试管等)，在所述容器上粘贴一个RFID标签，每个RFID标签中存储了一个三元组(ID，n，m)。其中，ID是该RFID标签的标识符，为了标识的唯一性，该ID是一个全球唯一编码；n是该RFID标签粘贴的容器中生物材料的防护等级，m是该生物材料的类型编码，1≤n≤N，1≤m≤M。当用户需要在生物安全柜中保存生物材料时，其向标签管理员申请相应的RFID标签粘贴在所述容器上。在每个安全格内都具有RFID阅读器，其可以读取RFID标签内的内容，并传输给生物安全柜的控制单元，控制单元可据此识别粘贴该RFID标签的容器是否属于该安全格。

所述生物安全柜还包括控制单元和存储单元，所述控制单元用于控制上述生物安全柜的各个部件，包括各个指纹识别装置、门锁、RFID阅读器等；所述存储单元用于存储生物安全柜的各个相关数据，提供给控制单元使用。

基于上述生物安全柜的相关结构，所述控制单元和存储单元配合运行，通过预定的安全方式使用本发明的生物安全柜，下面对此进行详细说明。

首先，本发明为生物材料配备多个安全管理员和类型管理员。在优选情况下，每个防护等级都设置一个安全管理员，这样就共有N个安全管理员，每个安全管理员需要熟悉相应防护等级下的各种安全事项，负责其相应防护等级生物材料的安全管理。同样在优选情况下，为每种类型的生物材料设置一个类型管理员，这样就共有M个类型管理员，每个类型管理员都需要熟悉其所负责的生物材料类型，了解该类型生物材料的特性和注意事项。

预先在生物安全柜的存储单元中存储各个管理员信息，即每个安全管理员和类型管理员的相关信息，包括他们的指纹信息、对应的防护等级或生物材料类型编码。其中，每一个指纹信息都唯一对应一个防护等级或者类型编码。

用户向生物安全柜中保存生物材料的过程如下：

(1)当用户需要向生物安全柜中放置生物材料时，其根据该生物材料的防护等级n和类型编码m，向标签管理员申请相应的RFID标签粘贴在生物材料的容器上。

所述标签管理员可以记录用户申请RFID标签的相关信息，包括RFID标签的三元组(ID，n，m)、用户信息、相应生物材料的具体信息，等等，以备后续查询。

(2)用户寻找与该防护等级n相匹配的安全管理员，以及与该类型编码m相匹配的类型管理员；并由所述安全管理员和类型管理员分别将手指放置在柜门的两个指纹识别装置上。

(3)所述两个指纹识别装置将识别得到的两个指纹信息发送到控制单元，该控制单元根据存储单元存储的各个管理员信息，查询与两个指纹信息分别相对应的防护等级n和类型编码m，如果查询失败，则忽略所述指纹信息；如果查询成功，则记录所述防护等级n和类型编码m，同时打开柜门锁。

需要说明的是，只有当查询到其中一个指纹信息对应的防护等级，并且查询到另一个指纹信息对应的类型编码时，才认为是查询成功，否则就是查询失败，即使只能查询到其中一个，也认为是查询失败。这样就要求必须有安全管理员和类型管理员同时到场，才能打开柜门。

(4)基于打开柜门锁所获得的防护等级n和类型编码m，控制单元将第n行第m列的安全格的安全门第一门锁打开。

(5)用户将其自己的手指放置在所述第n行第m列的安全格的安全门的指纹识别装置上，该指纹识别装置读取所述用户的指纹信息，并发送给控制单元。

(6)控制单元检查用户的指纹信息，确认该用户是否是合法用户，如果不是，则忽略该指纹信息；否则将第n行第m列的安全格的安全门第二门锁打开。

为了安全控制，生物安全柜的每一个用户都需要预先登记其指纹信息，并将所述指纹信息存储在存储单元中，因而上述步骤可以根据安全门上的指纹识别装置确认用户是否是合法用户。

(7)在安全门的两个门锁都被打开后，该用户可以开启该安全门，将粘贴有RFID标签的容器放入该安全格内，安全格内的RFID阅读器读取该RFID标签的内容，并发送给所述控制单元。

(8)所述控制单元基于该RFID标签的内容，判断该生物材料是否属于该安全格，如果不属于，控制单元发出报警，直到检测到该RFID标签从安全格内取出；否则继续后续步骤。

如前所述，RFID标签的内容包括三元组(ID，n，m)，在正常情况下，RFID标签内的n、m应当与步骤3获取的n、m相同(实际上也是该安全格的行、列数)，因此控制单元可以判断其是否确实相同，如果不相同，说明该生物材料不属于该安全格。

(9)用户关闭该安全门，关闭柜门，锁上柜门锁，所述控制单元在柜门锁被锁上后，自动锁闭该安全门的两个门锁，同时控制单元在存储单元中记录相关信息，包括当前时间、所述RFID标签的ID、开启生物安全柜的安全管理员、类型管理员和用户，等等。

用户从生物安全柜中取生物材料的过程如下：

首先，基于用户所要取用的生物材料的防护等级n和类型编码m，取用生物材料的前面5个步骤与放置生物材料的步骤(2)-(6)相同，即通过相应的安全管理员、类型管理员和用户自身的指纹分别打开柜门和相应的安全门。

在打开安全门后，用户就可以从安全格中取出所需要的生物材料，用户在取走生物材料后，关闭安全门，此时安全格内的RFID阅读器读取当前还在该安全格内的所有RFID标签的ID，并发送给控制单元，控制单元通过与存储单元内所存储的信息进行核对，可以发现哪些RFID标签被取走，从而可以知道哪些生物材料被取走，并记录取走该生物材料的相关信息，包括取走时间、取走的RFID标签的ID、取走该生物材料的安全管理员、类型管理员和用户，等等。

通过上述生物安全柜及相应的控制过程，本发明可以针对不同防护等级、不同类型的生物材料提供不同的保护措施，整个安全控制更加灵活、可靠，适用于不同的使用场景。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (10)

1.一种生物安全柜，其特征在于，包括柜门、柜体、控制单元和存储单元，其中：

所述柜门上具有第一指纹识别装置和第二指纹识别装置，用于同时识别输入的两个指纹，在同时输入的两个指纹验证都通过的情况下，所述柜门的柜门锁开启；

所述柜体内具有多个安全格，所述多个安全格呈N行M列的矩阵形式，每个安全格具有一个安全门，每个安全门上都具有一个指纹识别装置，用于验证用户身份，每个安全门具有第一门锁和第二门锁，只有在第一门锁和第二门锁都开启时，所述安全门才能打开；

预先将生物材料按照其需要的安全性划分为N个防护等级，从等级1到等级N，安全性依次升高；同时预先将生物材料划分成M个类型，类型编码为1到M；由此，第x行第y列的安全格用于放置防护等级x、类型编码y的生物材料(1≤x≤N，1≤y≤M)；

每个安全格内都具有RFID阅读器，其可以读取生物材料容器上粘贴的RFID标签，每个RFID标签中存储三元组(ID，n，m)，其中，ID是该RFID标签的标识符，n是该RFID标签粘贴的容器中生物材料的防护等级，m是该生物材料的类型编码；RFID阅读器将读取RFID标签内容发送给所述控制单元，控制单元可据此识别粘贴该RFID标签的容器是否属于该安全格；

所述控制单元用于控制该生物安全柜的各个部件，所述存储单元用于存储该生物安全柜的相关数据，并提供给控制单元使用。

2.根据权利要求1所述的生物安全柜，其特征在于，所述生物安全柜配备有多个安全管理员和类型管理员。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的生物安全柜，其特征在于，每个防护等级都设置一个安全管理员，共有N个安全管理员；每种类型的生物材料设置一个类型管理员，共有M个类型管理员。

4.根据权利要求2-3任意一项所述的生物安全柜，其特征在于，所述存储单元中存储了各个管理员信息，包括每个管理员的指纹信息、对应的防护等级或生物类型编码，每一个指纹信息都唯一对应一个防护等级或者类型编码。

5.根据权利要求4所述的生物安全柜，其特征在于，用户向该生物安全柜保存生物材料的过程如下：

(1)当用户需要向该生物安全柜中放置生物材料时，其根据该生物材料的防护等级n和类型编码m，向标签管理员申请相应的RFID标签粘贴在生物材料的容器上；

(2)用户寻找与该防护等级n相匹配的安全管理员，以及与该类型编码m相匹配的类型管理员；并由所述安全管理员和类型管理员分别将手指放置在第一指纹识别装置和第二指纹识别装置上；

(3)所述第一指纹识别装置和第二指纹识别装置将识别得到的两个指纹信息发送到控制单元，该控制单元根据存储单元存储的各个管理员信息，查询与两个指纹信息分别相对应的防护等级n和类型编码m，如果查询失败，则忽略所述指纹信息；如果查询成功，则记录所述防护等级n和类型编码m，同时打开柜门锁；

(4)所述控制单元将第n行第m列的安全格的安全门第一门锁打开；

(5)用户将其自己的手指放置在所述第n行第m列的安全格的安全门的指纹识别装置上，该指纹识别装置读取所述用户的指纹信息，并发送给控制单元；

(6)控制单元检查用户的指纹信息，确认该用户是否是合法用户，如果不是，则忽略该指纹信息；否则将第n行第m列的安全格的安全门第二门锁打开；

(7)用户开启该安全门，将粘贴有RFID标签的容器放入该安全格内，安全格内的RFID阅读器读取该RFID标签的内容，并发送给所述控制单元；

(8)所述控制单元基于该RFID标签的内容，判断该生物材料是否属于该安全格，如果不属于，控制单元发出报警，直到该RFID标签从安全格内取出；否则继续后续步骤；

(9)用户关闭该安全门，关闭柜门，锁上柜门锁，所述控制单元在柜门锁被锁上后，自动锁闭该安全门的两个门锁，同时控制单元在存储单元中记录相关信息。

6.根据权利要求5所述的生物安全柜，其特征在于，所述步骤9中的相关信息包括当前时间、所述RFID标签的ID、开启生物安全柜的安全管理员、类型管理员和用户，等等。

7.根据权利要求5所述的生物安全柜，其特征在于，生物安全柜的每一个用户都预先登记其指纹信息，并将所述指纹信息存储在存储单元中。

8.根据权利要求5所述的生物安全柜，其特征在于，用户从该生物安全柜中取生物材料的过程如下：

基于用户所要取用的生物材料的防护等级n和类型编码m，执行权利要求5中的步骤(2)-(6)；

用户开启相应安全格的安全门，取出装有所需生物材料的容器，关闭安全门，此时该安全格内的RFID阅读器读取当前还在该安全格内的所有RFID标签的ID，并发送给控制单元，控制单元通过与存储单元内所存储的信息进行核对，确认哪些RFID标签被取走，从而确认哪些生物材料被取走，并记录取走该生物材料的相关信息。

9.一种基于权利要求1所述的生物安全柜的控制方法，其特征在于，包括用户向该生物安全柜保存生物材料的方法，具体步骤如下：

(1)当用户需要向该生物安全柜中放置生物材料时，其根据该生物材料的防护等级n和类型编码m，向标签管理员申请相应的RFID标签粘贴在生物材料的容器上；

(2)用户寻找与该防护等级n相匹配的安全管理员，以及与该类型编码m相匹配的类型管理员；并由所述安全管理员和类型管理员分别将手指放置在第一指纹识别装置和第二指纹识别装置上；

(3)所述第一指纹识别装置和第二指纹识别装置将识别得到的两个指纹信息发送到控制单元，该控制单元根据存储单元存储的各个管理员信息，查询与两个指纹信息分别相对应的防护等级n和类型编码m，如果查询失败，则忽略所述指纹信息；如果查询成功，则记录所述防护等级n和类型编码m，同时打开柜门锁；

(4)所述控制单元将第n行第m列的安全格的安全门第一门锁打开；

(5)用户将其自己的手指放置在所述第n行第m列的安全格的安全门的指纹识别装置上，该指纹识别装置读取所述用户的指纹信息，并发送给控制单元；

(6)控制单元检查用户的指纹信息，确认该用户是否是合法用户，如果不是，则忽略该指纹信息；否则将第n行第m列的安全格的安全门第二门锁打开；

(7)用户开启该安全门，将粘贴有RFID标签的容器放入该安全格内，安全格内的RFID阅读器读取该RFID标签的内容，并发送给所述控制单元；

(8)所述控制单元基于该RFID标签的内容，判断该生物材料是否属于该安全格，如果不属于，控制单元发出报警，直到该RFID标签从安全格内取出；否则继续后续步骤；

(9)用户关闭该安全门，关闭柜门，锁上柜门锁，所述控制单元在柜门锁被锁上后，自动锁闭该安全门的两个门锁，同时控制单元在存储单元中记录相关信息。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括用户从该生物安全柜取用生物材料的方法，具体步骤如下：

基于用户所要取用的生物材料的防护等级n和类型编码m，执行权利要求9中的步骤(2)-(6)；

用户开启相应安全格的安全门，取出装有所需生物材料的容器，关闭安全门，此时该安全格内的RFID阅读器读取当前还在该安全格内的所有RFID标签的ID，并发送给控制单元，控制单元通过与存储单元内所存储的信息进行核对，确认哪些RFID标签被取走，从而确认哪些生物材料被取走，并记录取走该生物材料的相关信息。