CN108024799A - 生物材料收集系统 - Google Patents

Abstract

一种用于在设置在可闭合端口下方的容器中不需要手动收集例如尿液的生物材料的系统，所述容器能够通过至少部分地自动的密封机构密封，所述密封容器能被运送至存储区域。一般来说，本发明涉及至少部分地自动地不需要手动的生物收集系统。一方面，生物材料收集系统包括含有端口的生物材料采集区域、设置在采集区域下方的收集区域、设置在收集区域中并与端口对齐的容器、和设置在收集区域中用于密封容器的密封机构。

Description

生物材料收集系统

相关申请交叉引用

本申请于2015年11月11日提交作为2015年5月5日提交的第14/704,034号美国专利申请的PCT国际专利申请并要求了优先权，其内容通过全文引用在此合并。第14/704，034号美国专利申请在条款35U.S.C119的基础上要求了2014年5月6日提交的第61/989,210号美国临时专利申请第61/989,210号的权益，其内容通过全文引用在此合并。美国指示要求上述全部申请的优先权。

背景技术

生物材料(例如尿液、血液、粪便)经常由医疗及其它专业收集用于测试各种生物学状态、疾病、药物或酒精损害等等中的任一项。

需要改进用于收集和/或处理生物材料样品的系统。

发明内容

一般地说，本申请涉及一种不需要手动操作的生物材料收集系统，也就是说至少部分地自动化的生物材料收集系统。

一方面，生物材料收集系统包括：含有端口的生物材料采集区域、设置在采集区域下方的收集区域、设置在收集区域中并与端口对齐的容器、和设置在收集区域中用于密封容器的密封机构。

另一方面，生物材料收集系统包括包含端口的生物材料采集区域、设置在采集区域下方的收集区域、设置在收集区域中并与端口对齐的可膨胀容器、设置在收集区域中用于密封容器的密封机构、和至少部分地设置在端口上方的可膨胀漏斗。

在另一方面，生物材料收集系统包括具有排出部的废物容器、包含端口的生物材料采集区域、用于存储被密封收集的生物材料样品的存储区域、和设置在采集区域下方的收集区域、设置在收集区域中并与端口对齐的容器、和设置在收集区域中用于密封容器的密封机构。

在又一方面，生物材料收集系统包括包含端口的生物材料采集区域、设置在采集区域下方的收集区域、至少一个收集单元，至少一个收集单元包含设置在收集区域中的可膨胀且可拆卸容器和设置在采集区域中的可拆卸漏斗；该系统还包括密封机构，密封机构设置在收集区域中用于将容器密封和切割成多个生物材料离散包；该系统还包括传送机构，传送机构用于在存储位置、生物材料收集位置和处理位置之间运送至少一个收集单元；该系统还包括利用识别生物材料的来源的信息标记生物材料的离散包的打印机；该系统还包括用于保存被密封和被标记的生物材料包的冷冻贮藏单元、和用于将生物材料包运送至冷冻贮藏单元的传输机。

附图说明

图1是根据本公开的尿液收集系统的立体图，显示了收集系统的各种内部部件。

图2A是图1的收集系统的一部分的俯视立体图，图示了回收结构中的图1的外壳单元。

图2B是图1的收集系统的侧视图，图示了回收结构中的图1的外壳单元。

图3是沿图2B中的3-3线截取的图1的收集系统100的一部分的侧横截面图。

图4A是图1的收集系统的一部分的俯视图，图示了传送机构的处于第一位置的夹持元件。

图4B是图1的收集系统的一部分的俯视图，图示了传送机构的处于第二位置的夹持元件。

图4C是图1的收集系统100的一部分的俯视图，图示了传送机构的处于第三位置的夹持元件。

图5A是图1的示例收集单元的俯视立体图。

图5B是沿图5A中的5B-5B线截取的图5A的收集单元的剖视图。

图5C是沿图5A中的5C-5C线截取的图5A的收集单元的剖视图。

图6是图1的示例收集单元的俯视立体图，其中收集单元处于膨胀状态下。

图7A是图1的示例收集单元被定位在图1的端口116之前的代表性侧视图。

图7B是图7A的收集单元已经被定位在端口116之后并被连接至气泵一段时间之后的该收集单元的代表性侧视图。

图7C是在图7B中示出的一段时间之后的图7A的收集单元的代表性侧视图。

图7D是图7C中示出的一段时间之后的图7A的收集单元的代表性侧视图。

图8A是图1的示例密封机构的立体图。

图8B是图1的示例密封机构和图7的示例第二密封机构的另外的立体图。

图9A是图1的示例密封机构和收集单元在收集对象尿液之后的第一时间时的说明性侧视图。

图9B是图1的示例密封机构和收集单元在图9B的第一时间之后的第二时间时的说明性侧视图。

图9C是图1的示例密封机构和收集单元在图9B的第二时间之后的第三时间时的说明性侧视图。

图9D是图1的示例密封机构和收集单元在图9C的第三时间之后的第四时间时的说明性侧视图。

图10是图9的示例运输机和图1的示例贮藏容器的示意性视图。

图11是图1的示例尿液收集系统的一部分的主视图，图示了从对象收集尿液时的尿液收集系统。

图12是根据本公开的包括容器的可选实施例的示例收集单元的示意性视图。

具体实施方式

将参照附图详细地说明不同的实施例，在全部附图中，相同的附图标记表示相同的部件和组件。对不同实施例的说明不限制在此附上的权利要求的保护范围。此外，本说明书中任何示例的阐述不意指为被限制于或仅仅阐述所附权利要求的多种可能实施例中的几个。

如本公开全文使用的，生物材料包括通过人产生的任何生物学物质。生物材料的非限制性示例包括血液、尿液、唾液、精液、粪便、汗水等等。本公开的生物材料收集系统实施例将具体参照从受试验的人的收集的尿液进行说明。然而，应该被认识到这里所述的实施例的原理可以被容易地应用到其它生物材料的收集。

图1是根据本公开的尿液收集系统100的立体图，显示了收集系统100的各种内部部件。

收集系统100包括废物容器102、采集区域104、收集区域106、和存储区域108。外壳单元110容纳废物容器102、采集区域104、收集区域106和存储区域108。废物容器102包括储藏室112和排出部114。采集区域104包括可闭合端口116。在一些示例中，可闭合端口116设置在采集区域104的倾斜表面118中。一个或多个收集单元120、传送机构122、密封机构124和废物区域126设置在收集区域106中。在本示例中，存储区域108包括贮藏容器128。

在一些示例中，收集系统100提供用于收集测试目的用的尿液的自动或部分地自动系统。在一些示例中，收集系统100被配置成在连续目标排尿之间从多个目标顺序地收集尿液样品而不存在操作员(例如医疗专业人员)进行操作，该系统被配置成减少或防止从一个目标尿液样品到另一个目标尿液样品的交叉污染，并还被配置成通过与适当目标相关识别每个被收集的样品。

在一些示例中，收集系统100包括一个或多个自动消毒部件，该消毒部件对目标排尿之间的收集系统100的共享方面进行消毒。在一些示例中，收集系统100包括消毒机构，例如紫外线发生器和/或蒸汽发生器，用以在被提供尿液样品的连续目标使用之间对收集系统100的一个或多个部件进行消毒。

收集系统100通常由顶部130、底部132、前部134和后部136限定。顶部130和底部132通常限定整个收集系统100的垂直平面，而前部134和后部136通常限定整个收集系统100的水平平面。在一些示例中，收集系统100经由排出部114连接到用于处理人或其它废物的管道或华粪池系统。例如，废物容器102和排出部114可以具有传统厕所的功能。收集系统100的顶部130处开口允许流体(例如通过排尿)进入废物容器102和采集区域104。

废物容器102包括凹入部分138和排出部114。在一些示例中，废物容器102包含液体(例如水)，而排出部114包括用于从废物容器102选择性地排出液体和/或任何废物的阀门，例如利用厕所冲洗机构。在一些示例中，凹入部分138相对于采集区域104的倾斜表面118凹入，使得接触倾斜表面118的流体(经由重力作用力)流掉到废物容器102中。

在示出的实施例中，采集区域104设置在废物容器102的前方(即朝向废物容器102的前部134)，这可以便利在排尿过程中采集尿液。在其它示例中，采集区域104可以位于废物容器102的后方、侧部或者正上方。采集区域104通过打开状态和闭合状态限定。在打开状态下，可闭合端口116打开，从而允许采集区域104和收集区域106之间的连通。在闭合状态下，可闭合端口116关闭，从而提供采集区域104和收集区域106之间的流体封闭，使得进入采集区域104的流体(例如尿液)不会通过端口116。

收集区域106通常设置在采集区域104的下方(即朝向底部132)，允许收集区域106从采集区域104经由端口116接收尿液。收集区域106包含例如具有堆叠结构的一个或多个收集单元120。

每个收集单元120被配置成收集单个目标的尿液用于测试或其它处理。在显示的实施例中，收集单元堆121中的每个收集单元120在使用收集单元120收集尿液之前都具有紧凑的结构。在紧凑的结构中，收集单元120的收集元件通过壳体140密闭(见图5A)。壳体140保护收集元件(例如下方论述的容器200和漏斗196)在使用之前不受污染，并允许收集系统100的操纵者在收集系统100外部获得和存储收集单元120，并且在没有污染密闭在收集系统内的收集元件的情况下为收集系统100再补充新的收集单元120。

传送机构122包括基部142、轴144和夹持元件146。基部142连接至收集区域106的内表面。轴144从基部142向上延伸。夹持元件146被配置成可释放地夹持收集单元120。夹持元件146还被配置用于相对于轴144平移运动(例如轴144的上下)和/或绕着轴144旋转运动(见图1中的箭头)。在一些示例中，夹持元件146和轴144彼此螺纹地连接(例如与螺母和螺钉连接相似)，允许夹持元件146的相对于轴144进行可控制的旋转和平移运动(例如通过螺钉作用)，而不会使夹持元件146滑下轴144。

当夹持元件146夹持收集单元120时，夹持元件146可选择地或自动地平移地和/或绕着轴144旋转地运送收集单元120。在夹持元件146的第一位置中，夹持元件146与收集单元120的堆121至少近似垂直地对齐(见图4A)。在夹持元件146的第二位置中，夹持元件146与端口116至少近似垂直地对齐(见图4B)。在夹持元件146的第三位置中，夹持元件146与废物区域126至少近似垂直地对齐(见图4C)。夹持元件146的运动可以通过任何合适的方法实现，例如利用连接至致动器的电动机和/或利用液压。在一些示例中，基部142包括用于驱动夹持元件146的原动元件。即，原动元件与夹持元件连通以提供夹持元件146的旋转、平移、和夹持/释放运动。原动元件的控制可以通过电子控制器完成，该电子控制器在收集系统100上具有界面或者与收集系统100远程连接。

密封机构124设置在采集区域104下方。在一些示例中，密封机构124包括第一和第二臂148。在一些示例中，第一和第二臂148在打开结构和闭合结构之间是可移动的。在其它示例中，当一个或多个加热的突起部从臂延伸和收缩以使密封机构124在打开结构和闭合结构之间移动时，臂148固定在相同的相对位置，如以下参照图8-9更详细地论述。在从打开结构移动至闭合结构时，第一臂和第二臂在一个或多个位置处夹紧或挤压尿液收集容器(下方更详细地说明)以在一个或多个位置处密封收集容器。

废物区域126设置在收集区域106内并被配置成在收集完成之后接受使用过的收集单元120的一个或多个部分。在一些示例中，废物区域126包括容器150，容器150排列有一次性液体密封袋152，用于从收集系统100卫生地移除使用过的收集单元120。在使用时，夹持使用过的收集单元120的传送机构122的夹持元件146绕着轴144旋转直到使用过的收集单元120位于废物区域126上方为止。在这一点处，夹持元件146释放使用过的收集单元120，该收集单元落到(经由重力作用力)废物区域126中。

存储区域108接收已经被收集的密封的尿液样品。在一些示例中，存储区域108包括用以保存收集的尿液样品直到获得适合的回收为止的冷藏容器128。贮藏容器128可以包括致冷单元和用于接近贮藏容器128中密封的尿液样品的门。

图2A是图1的收集系统100的一部分的俯视立体图，图示了回收结构中的图1的外壳单元110。图2B是图1的收集系统100的侧视图，图示了回收结构中的图1的外壳单元110。参照图2A和2B，收集系统100包括收集区域106、存储区域108、外壳单元110、未使用的收集单元120的堆121、传送机构122、废物区域126和贮藏容器128，，如上所述，收集系统100具有顶部130、底部132、前部134和后部136。

如图2A和2B所示，在收集系统100的一些示例中，外壳单元110具有允许进入收集区域106、存储区域108和废物区域126的回收结构。因此，例如，在回收结构中，密封的尿液样品和使用过的收集单元120可以从外壳单元110被回收，而新的收集单元120可以被补充。另外，回收结构可以考虑用于容纳在外壳单元110中的一个或更多部件的维护或更换。为获得回收结构，在一些示例中，外壳单元110相对于收集系统100的其余部件是可滑动的(例如沿底板随着轮子或辊子滑动)。回收结构可以手动和/或可选地利用电驱动驱动器实现。在一些示例中，外壳单元110沿一个或多个轨道154(图2B)滑动。应该认识到外壳单元110不需要沿如图2所示的前后方向滑动。例如，外壳单元110可以被配置成左右地滑动。可以根据收集系统100所在的空间自定义外壳单元如何精确地实现回收结构，从而允许在回收结构中更容易地进入外壳单元110的内部。

为使收集系统100返回至其操作模式，外壳单元110相对于收集系统100的其余部件移动返回到其原始位置。在可选实施例中，进入外壳单元110的内部可以通过可选装置实现，例如经由外壳单元110的一个或多个侧部上的一个或多个门或挡板。

图3是沿图2B中的线3-3截取的图1的收集系统100的一部分的横截面剖视图。收集系统100包括废物容器102、采集区域104、收集区域106、存储区域108、排出部114、端口116、收集单元120的堆121、贮藏容器128、轴144、和夹持元件146。另外，在本示例中，收集系统100包括管道系统160、垃圾处理部162、动力和控制单元164、收集单元存储器166和塞子168。

管道系统160从废物容器102经由排出部114接受废物(例如过量尿液、如下所述的收集单元120的漏斗部分)，以便冲洗废物容器102用于随后的使用。在本示例中，管道系统160包括从排出部114延伸并连接至污水系统的管161。垃圾处理部162接受行进通过管161的固体和液体物质并充分地(例如自动地和/或通过用户启动)分解固体材料(例如如下所述的收集单元120的漏斗部分)，使得固体材料可以流动通过管道系统而不会发生阻塞或其它故障。

动力和控制单元164(例如从出口、电池等)提供电力至收集系统100的一个或多个部件，例如控制单元164本身、塞子168、传送机构122、密封机构124、冷藏容器128、使外壳单元110在回收结构和操作结构之间移动的驱动器、垃圾处理部162、气泵230(在下方参照图7和11论述)、传输机(在下方参照图10论述)、和标记按压部304(在下方参照图10论述)。

动力和控制单元164的控制器方面包括电子元件，电子元件包括例如计算机可读存储器、计算机处理器、一个或多个可编程电路(例如域-可编程门阵列)和用户界面(例如触摸屏或屏幕和键盘组合)，人类操作员可以通过用户界面以适合顺序(例如塞子168、传送机构122、密封机构124、冷藏容器128)操作(经由连接至控制器的电线)收集系统100的各种电子元件、用以使外壳单元110在回收结构和操作结构之间移动的驱动器、垃圾处理部162、气泵230(在下方参照图7和11论述)、传输机300(在下方参照图10论述)、标记按压部304(在下方参照图10论述)等等。

因此，用户输入至控制器的用户界面以产生操作收集系统100的一个或多个不同电子元件的电信号。在一些示例中，收集系统100的操作者输入数据，该数据识别提供尿液样品(例如名称、出生日期、尿液样品的日期)的目标，然后这些数据利用标记按压部304被打印在目标尿液的一个或多个密封样品上(图10)。

在一些示例中，控制器可以被编程，从而在收集的尿液样品从外壳单元110被回收之前自始至终地运行根据多个目标的多次尿液收集循环而没有操作员进行人为干预。在其它示例中，操作员在每个尿液收集之后通过使用控制器界面操作收集系统100的一个或多个电子元件。在一些示例中，动力和控制单元164的控制器方面远离(例如在另一个空间中)收集系统100的其余部件，并与收集系统100的电子元件远程通信(例如经由射频信号)。控制器方面可以被安全启用，防止未被授权的个体(例如提供尿液样品的目标)访问。

收集单元存储器166被配置成例如以堆121的形式保持多个未使用的收集单元120。在图3所示的示例中，收集单元存储器166包括多个垂直支撑部167、支撑部167之间的横向间隔被设置成具有保持收集单元120的堆121的尺寸。在一些示例中，在收集单元存储器166底部处的垂直定向的偏压机构(例如弹簧)克服收集单元120的重量施加向上偏压作用力，使得最上面的收集单元120处于相同的高度或近似相同的高度，用于通过传送机构122采集用于连续尿液收集循环，即，正当收集单元120被用尽时收集尿液样品。

塞子168具有一定尺寸并被配置成可逆地插塞端口116，当插塞端口116时，塞子168提供流体防护密封，防止来自采集区域104的流体通过端口116进入到收集区域106中。在一些示例中，塞子168包括垫圈或其它密封装置。塞子168在插塞位置和未插塞位置之间可移动。在一些示例中，当塞子168处于插塞位置时，收集系统100可以用作厕所。当塞子168处于未插塞位置时，收集系统100可用于收集一个或多个尿液样品。塞子可以在插塞和未插塞位置之间手动或者利用电动驱动器移动。

图4A是图1的收集系统100的一部分的俯视图，图示了传送机构122的处于第一位置中的夹持元件146。图4B是图1的收集系统100的一部分的俯视图，图示了传送机构122的处于第二位置中的夹持元件146。图4C是图1的收集系统100的一部分的俯视图，图示了传送机构122的处于第三位置中的夹持元件146。参照图4，收集系统100包括收集区域106、存储区域108、外壳单元110、端口116、收集单元120、传送机构122、废物区域126、外壳单元基部142、轴144、夹持元件146、和塞子168。另外，在本示例中，收集系统100包括驱动器170、塞子臂172、运送臂174、延伸部176、和夹持部枢轴178，并且收集单元120中的每一个都具有突出部180和阀门182。

驱动器170连接至塞子168并利用塞子臂172使塞子移动进入插塞位置或移动出插塞位置。在一些示例中，塞子臂172能够同时上下运动和左右运动(和/或前后运动)。塞子臂172的上下运动允许塞子168向上被插入到端口116中和从端口116向下被移除。左右(和/或前后)运动允许塞子从传送机构122的运动路径中定位离开。

运送臂174可旋转地连接至轴144。在一些示例中，延伸部176可移动地连接至运送臂174，允许运送臂174相对于轴144的纵向轴线的径向延伸和缩回。在其它示例中，延伸部176固定地连接至运送臂174，使得运送臂174相对于轴144的纵向轴线保持恒定的半径。夹持元件146从延伸部176径向突起。在一些示例中，夹持元件146和延伸部之间连接处的枢轴178允许夹持元件146的指状部179关于收集单元120打开和关闭，用于拾取和运送收集单元120。

收集单元120中的每一个都具有突出部180，用于配合气泵230(图11)。设置在突出部180中的单向阀门182被配置成与气泵的喷嘴相配合，单向阀门打开阀门，允许气流进入到收集单元120的内部，如下方更详细地说明。

参照图4A，传送机构122处于第一位置，运送臂174朝向收集单元120的堆121延伸(图1)，使得夹持元件146的指状部179被定位以夹持堆121上的最上面的收集单元120。同时，塞子168在端口116中的适当位置处插塞端口116。

参照图4B，运送臂174绕着轴144沿逆时针方向旋转(相对于图4A)，运载最上面的收集单元120直到其与端口116对齐为止。在运送臂174旋转至该位置之前或同时，驱动器170使塞子臂172从端口116向下降低寨子，然后向后使得塞子168不再与端口116对齐。应该认识到在可选结构中，寨子的运送臂174设置在收集区域106的上方(例如采集区域104中)，并且塞子168可以向下移动进入到端口116的适当位置中，以及向上移动以从端口116移除塞子168。

一旦收集单元120与端口116垂直对齐，传送机构使收集单元120(沿轴144向上)升高进入端口116中，建立收集单元120和端口116之间的密封。此时空气被泵送到收集单元120中，如下参照图6-7所述。

如图4C中所示，一旦已经从个人目标收集尿液样品或样品(多个)，承载夹持元件146中使用过的收集单元120的运送臂174再次沿逆时针方向旋转，直到其与废物区域126垂直对齐。一旦依此方式对齐，夹持元件146释放该使用过的收集单元120(例如通过绕着枢轴178枢转打开夹持元件146的指状部179)，由此使使用过的收集单元下降到废物区域126中。在一些示例中(包括图4C中示出的)，当运送臂174在尿液收集之后旋转远离端口116时，驱动器170致使塞子臂172使塞子168向前和向上移动返回到端口116中适当位置中，由此插塞端口116直到利用收集系统100执行另一个尿液收集为止。然而，在一些示例中，端口116可以在运送臂174旋转远离端口116之后保持打开，由此使收集系统100保持在准备好随后的尿液收集的配置。

在使用过的收集单元120被释放之后，运送臂174可以沿顺时针方向(或在一些示例中，沿逆时针方向旋转整个360°)旋转，直到其返回至图4C所示的第一位置位置，从而夹持最上面的收集单元120准备下一个尿液收集循环。如上所述，在一些示例中，定位在未使用的收集单元120的堆下方的偏压机构平衡堆的重量，使得堆中最上面的收集单元120始终处于用于通过夹持元件146夹持的相同的垂直位置。

图5A是图1的示例收集单元120的俯视立体图。图5B是沿图5A中的5B-5B线截取的图5A的收集单元120的剖视图。图5C是沿图5A中的5C-5C线截取的图5A的收集单元120的剖视图。参照图5A、5B和5C，如上所述，收集单元120包括壳体140、突出部180和阀门182。此外，在本示例中，收集单元120包括顶部密封部192、底部密封部194、漏斗196、一个或多个溢流口198、和容器200。

图5A、5B和5C全部显示了密封结构中的收集单元120，即，在顶部密封部192和底部密封部194未经触动的情况下并且在空气经由阀门182被泵送到收集单元120的内部腔室199中之前。

在一些示例中，如下方更详细地说明，壳体140由相对强且具有刚性的材料(例如硬塑料制品)构成，足以在漏斗196和容器200膨胀时迫使漏斗196和容器200的膨胀分别通过顶部密封部192和底部密封部194。

顶部密封部192和底部密封部194可以由防止漏斗196和容器200的污染以及在漏斗196和容器200的胀大和膨胀时的相对容易的破损的材料(例如相对薄的铝片状结构、塑料制品等等)构成。在具体示例中，顶部密封部192和底部密封部194由厚度小于0.3毫米的铝箔构成。

如图5B中所示，容器200的顶部204邻接漏斗196的底部202，确保漏斗在胀大时从其底部202向上膨胀，同时确保容器在胀大时从其顶部204向下膨胀。

参照图5C，在一些示例中，壳体140包括容纳漏斗196的上部部件201、和容纳容器200的下部部件203。上部部件201和下部部件203(以及同样地漏斗196和容器200)可以被分开制造然后连接在一起以形成收集单元120。

在一些示例中，漏斗196和容器200一体形成使得单个空气管道可以将空气同时泵送到漏斗196和容器200中。在图5C所示的示例中，漏斗196和容器200是分离的部件并且经由分离、不连接的空气通道216(相对于容器200)和空气通道220(相对于漏斗196)接收增压空气。增压空气经由导引自阀门182的共用导管207进入空气通道216，增压空气遵循图5C中箭头所示的路径。

在一些示例中，空气通道216、220中的一个或两者包括放气阀205。放气阀205在通道216、220中达到阈压力时分别打开，以将空气释放到环境中，并由此防止通道216、220的过压(和潜在的过早破坏)。即使低于阈压力，放气阀205可以提供来自通道216、220的可控制的空气释放。在漏斗196的情况下，经由放气阀205控制的空气释放有助于减小使用过的漏斗196的尺寸，为经由废物容器102的安全处理准备(图1)。

仍参照图5，当通过目标排出的尿液量超过预定用量时，(当漏斗膨胀时)过量尿液可以经由设置在漏斗196的壁中的一个或多个溢流口198从漏斗196中排出。溢流口198是与漏斗196的内部流体连通的中空(例如管状的)构件，定位在与预定用量相对应的漏斗的高度上，截流用于尿液收集。过量尿液排出通过溢流口198直接进入到废物容器102中(图1)。

容器200由耐用、柔性、可臌胀的、流体防护材料制成，例如聚乙烯。在一些示例中，聚乙烯的内表面被涂覆有适用于保存尿液的材料。漏斗196由柔性、可臌胀的、流体防护材料制成，该材料相对于污水和腐烂物安全、和/或可溶解在水中、和/或在通过垃圾处理部162处理时容易碎裂的材料(图3)。在一些示例中，漏斗196由聚氯乙烯制成。

图6是图1的收集单元120的俯视立体图，收集单元120处于膨胀状态。如上所述，收集单元120包括壳体140、突出部180、阀门182、漏斗196、溢流口198、和容器200。此外，在本示例中，收集单元120由顶部210和底部212限定。容器200具有通过表层217限定的内部空间214。漏斗196包括表层218和网状物221，网状物221构成一个或多个横向通道222和一个或多个纵向通道224，纵向通道224邻接于横向通道。当膨胀时，图5C的通道220、216分别形成图6的网状物221和表层217。

泵送通过阀门182的空气沿导管207(图5C)传递进入到密封的收集单元120的内部中。导管207(图5C)输送到形成漏斗196的网状物221的通道220中(图5C)，使空气压缩横向通道222和纵向通道224的膨胀，由此迫使网状物221进入其膨胀形状。网状物221的膨胀打破顶部密封部192(图5)(如上所述，漏斗196形成在端口116上方(图1))，以使通过目标排出的尿液漏过端口116进入到容器200中。表层218横跨纵向通道224和横向通道222之间的空间，由此形成完整的内部漏通表面。

应该容易地认识到用于漏斗的可选结构。例如，网状物221可以由诸如钢丝的柔性、非可臌胀的材料组成，其提供骨架结构，限定漏斗196的膨胀形状，同时表层218的一个或多个部分可经由导管207(图5C)膨胀，以便产生通过顶部密封部192的膨胀。

由于漏斗196在网状物221膨胀时成形，因此配置一个或多个溢流口198，溢流口在采集区域104中结束(图1)，使得过量尿液最后流出并进入到废物容器102中(图1)。

由于空气经由导管207(图5C)被泵送通过阀门182进入密封的收集120的内部中，因此通道216(图5C)中的上升的空气压力还使容器200膨胀并破坏底部密封部194(图5)，形成由端口116下方的表层217限定的内部空间214(图1)。因此，表层217的一个或多个部分是可臌胀的(例如具有内层和外下部，其中空气可填充在内层和外下部之间的空间中)。在可选示例中，泵送的空气立即施加压力到内部空间214周围的表层217的表面，由此向下推动表层以形成容器200。

在一些示例中，膨胀的容器200(图6所示)被预制具有带刻度的标记，以指示用于从单个目标收集多个尿液样品的体积增量。在一些示例中，膨胀的容器200包括一个或多个测试部件，该测试部件在与收集的尿液初始或持续接触时指示收集的尿液中的一种或多种组分或化学物质的存在。

图7A是图1的收集单元120的示例在被定位在图1的端口116之前的代表性侧视图。图7B是图7A的收集单元120在已经定位在端口116中之后并连接至气泵一段时间以后的代表性侧视图。图7C是图7A的收集单元120在图7B所示的一段时间之后的代表性侧视图。图7D是图7A的收集单元120在图7C所示的一段的时间之后的代表性侧视图。

参照图7，如上所述，收集单元120包括突出部180、漏斗196、容器200、和溢流口198。图7还显示了如上所述的端口116和倾斜表面118。此外，在本示例中，收集系统100(图1)包括气泵230，气泵230具有释放端口232，空气通过释放端口232被泵送到收集单元120中，当释放端口与突出部180中的阀门配合时，释放端口232能够打开阀门182(图6)。此外，如上所述，容器200具有带刻度标记234，用于测量来自单个目标的多个尿液样品。参照图7D，还显示了第二密封机构250。

参照图7A和7B，在将密封的收集单元120连接至端口116时(见图7A中的箭头)，气泵230的臂231移动到适当位置中并经由突出部180中的阀门182(图6)与收集单元120配合。在一些示例中，气泵230的臂231处于与突出部180对齐的固定位置中，使得在收集单元120被引入到端口116中时自动实现阀门182通过气泵230的接合；根据这些示例，当收集单元120从端口116降低时，气泵从阀门182自动脱离。如上所述，当阀门182通过气泵230接合时，空气然后被泵送到漏斗196和容器200中，使得漏斗和容器膨胀(见图7B中的箭头)，直到两者如图7C中所示完全膨胀为止。

当在容器200中从目标收集尿液和从容器200隔离密封的尿液样品(一个或多个)之后(如下参照图9所述)，如图7D所示，气泵臂231从收集单元120分离，并且收集单元从端口116下降(见图7D中的下部箭头)直到漏斗196的下部与第二密封机构250对齐为止。第二密封机构250密封收集单元120的在该第二密封机构下方的部分，并隔离漏斗196，该漏斗被抽出空气并可以经由废物容器102(图1)被抛掉(图7D中的上部箭头)。参见图7C中的箭头，表示了收集单元120的余留部分然后可以以参照图4所述的方式被传送至废物区域126。

图8A是图1的密封机构124的立体图。图8B是图1的密封机构124和定位在图1的端口116下方的图7的第二密封机构250的又一立体图。参照图8，密封机构124包括如上所述的第一臂和第二臂148。此外，在本示例中，第一臂和第二臂148中的每一个包括外壳260，并且臂148中的每一个都包括一个或多个加热元件266；两个臂148都包括安装架262和一个或多个可收缩突起部264，一个臂148的可收缩突起部264与另一个臂148的可收缩突起部264水平对齐。

托架262将臂148以平行结构安装至收集区域106的表面或其它结构部件(一个或多个)(图8)。每个臂148中的外壳260包含原动元件(例如电磁线圈)，原动元件被配置成使可收缩突起部从臂148水平延伸和收缩(即朝向或远离设置在另一个臂148中的可收缩突起部)。此外，在臂148中的至少一个臂中，外壳260内的部件提供电流至加热元件266，以经由电阻加热加热元件。在一些示例中，加热元件266包括一个或多个电阻器并被设置在可收缩突起部264上。应该认识到可收缩突起部264和加热元件266的数量和位置可以根据具体需求改变。可收缩突起部的数量指示分离的尿液样品的数量，可以从单个目标的排出收集该分离的尿液样品。还应该认识到，加热元件266可以以各种适合的结构被设置在两个臂148上。类似地，在一些可选示例中，仅臂148中的一个包括可收缩突起部，该可收缩突起部能够延伸足以关闭两个臂148之间的间距。

参照图8B，第二密封机构250设置在第一密封机构124上方和端口116下方。在本示例中，第二密封机构250包括第一和第二板270，第一和第二板270朝向和远离彼此移动(具有通过例如电磁线圈提供的致动)，板270连接至轨道272并沿轨道272移动。加热元件274(可以通过例如电磁线圈被加热)设置在一个或两个板270上，该板与另一个板270相对。

图9A是图1的密封机构124示例和收集单元120在收集目标尿液之后的第一时间时的说明性侧视图。图9B是图1的密封机构124示例和收集单元120在图9B的第一时间之后的第二时间时的说明性侧视图。图9C是图1的密封机构124示例和收集单元120在图9B的第二时间之后的第三时间时的说明性侧视图。图9D是图1的密封机构124示例和收集单元120在图9C的第三时间之后的第四时间时的说明性侧视图。

参照图9，如上所述，密封机构124包括臂148、可收缩突起部264和加热元件266；收集单元120包括漏斗196和容器200，容器200包含目标尿液。还显示了气泵230、端口116、塞子168和塞子臂172。此外，参照图9B，在本示例中，传输机300设置在密封机构下面并与端口116垂直对齐。

参照图9A，在第一时间时，在尿液收集在容器200中之后，收集单元120处于端口116中的适当位置上，气泵230向上钩住收集120，而可收缩突起部264在一个或多个位置中伸出并夹紧容器200。一个或多个加热元件266在一个或多个位置处密封容器200并将容器200切割到尿液的一个或多个分离的密封包290中。在一些示例中，加热元件266通过熔化容器的密封点来切割容器200。在其它示例中，可以为此目的使用例如一个或多个刀片的另一个切割部件。

在一些示例中，当足够的尿液已经被收集在一对相应的可收缩突起部264中每一个的下方时，设置在臂148上的光学传感器或其它传感器对完整的尿液样品进行检测，使得信号被发送至一对可收缩突起部中的每个突起部，以使下方的尿液延伸并密封成组290。

在一些示例中，设置在密封机构124上或靠近密封机构124设置的一个或多个温度传感器例如通过测量形成组290的容器200的外部温度测量收集在一个或多个组290中的尿液的温度，由于样品比最近排出尿液的典型温度范围更热或更冷以指示目标是否提供了他们自己尿液的同时期样品，所以测量尿液样品的温度可以有助于检测由提供尿液样品的目标造成的损害或欺骗。在一些示例中，通过一个或多个温度传感器测量的温度信息可以被(直接或经由上面论述的控制器；见图10)反馈到打印机302，并且温度读数可以被打印在放置在包含相应尿液样品的密封包290上的标记上(见图10)。

参照图9B，在第一时间之后的第二时间时，收集单元120在端口116中保持在适当的位置，并且相应对的可收缩突起部264顺序收缩，从最下对开始向上移动。每个缩回时，分离密封且被切割的尿液组290下降到传输机300上，其中每个组290都被标记并且每个组290都被输送到存储区域108中。

参照图9C，在第二时间之后的第三时间时，全部的可收缩突起部264的相应对具有来自容器200的收缩、分离的收集尿液290的全部离散包。此外，收集单元的其余部分已经从端口116向下下降，并且第二密封机构250密封并切割漏斗196的底部。基于排出的多少，该尿液排出中的一些可以随后离开收集单元120的余留部分中的过量未收集的尿液的密封废物纵槽292，密封废物纵槽292由漏斗196的密封下部和容器200的密封上部限定。

参照图9D，在第三时间之后的第四时间时，收集单元120远离端口116水平移动直到其与废物区域126对齐为止(图1)，其中收集单元与废物纵槽292一起下降。此外，其中可以包含任何额外尿液的漏斗196通过第二密封机构250释放到采集区域104中(图1)，使得其可以最后经由废物容器102(图1)被冲走。此外，塞子168已经随塞子臂172移动返回到端口116的适当位置中。

图10是图9的传输机300和图1的贮藏容器128的示意图。传输机300设置在端口116下方(图1)的收集区域106(图1)中。

参照图10，打印机302被指示(例如通过电子控制器)将目标具体信息(即，关于提供尿液样品的目标)打印在标记上。打印机302将打印的商标沉积在运送带308上。运送带308使标记移动到端口116(图1)下面的位置中，由此在其从容器200释放时使标记与密封包290对齐。密封包290位于在运送带308上的标记上。此时，电磁线圈306驱动按压部304，该按压部将标记(例如经由标记上的粘合剂)施加至密封包290。在将标记施加到密封包290之后，运送带308将标记和密封包290顺序地传送到辊子或输送装置310上，其中(例如经由重力作用力)使组290运送通过贮藏容器128的开口进入贮藏容器128。一旦所有目标组290已经被标记并被沉积在贮藏容器128中，打印机302可以被重新编程具有与下一个目标相对应的识别信息，并且可以开始随后的尿液收集周期。

图11是图1的尿液收集系统100的一部分的主视图，图示了正在从目标收集尿液时的尿液收集系统100。尿液收集系统100包括采集区域104、收集区域106、端口116、收集单元120(包括使用时密封设置的收集单元)、密封收集单元120的堆121、传送机构122、密封机构124、收集单元存储器166、漏斗196、容器200和气泵230，如上所述。此外，在本示例中，气泵230包括固定至收集区域106内侧的压缩机330，而偏压机构332(如上所述)被图示出位于收集单元存储器166中的收集单元120的堆121的下方。

图12是具有容器400的可选实施例的收集单元120的示意图。容器400包括与4个尿液样品组406中的每一个的尿液的预定用量相对应的带刻度标记402。带刻度标记402同样地对应于适当的密封和切割点，用于与加热元件266和密封机构124的可收缩突起部264(图8)相对应。在由带刻度标记402限定的4个尿液样品组区域406中的每一个尿液样品组内，尿测试条带404被粘附在容器200内部，该测试条带404被配置成用于尿液样品中的化合物或混合物中的一种的测试。

当上面完整地论述了本发明的一些实施例的同时，可以使用不同的可选形式、修改和等效形式。因此上述说明书将不会作为对所附权利要求限定的本发明的保护范围的限制。

Claims (20)

1.一种用于收集生物材料的系统，所述系统包括：

采集区域，所述采集区域具有端口；

收集区域，所述收集区域设置在所述采集区域下方；

收集单元，所述收集单元设置在所述收集区域中并包括容器和漏斗，所述容器至少部分地设置在所述端口下方，所述漏斗至少部分地设置在所述端口上方并与所述端口对齐；和

密封机构，所述密封机构设置在所述收集区域中，用于在容器中收集一种或多种生物材料之后密封所述容器。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述密封机构包括可收缩部件和加热元件，所述加热元件被配置成密封和切割所述容器。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述密封机构被配置成将所述容器密封并切割成收集生物材料的多个密封包。

4.根据权利要求3所述的系统，还包括传输机和冷藏容器，并且其中所述传输机将所述多个密封包从收集区域输送至冷藏容器。

5.根据权利要求4所述的系统，还包括打印机和标记施加器，其中所述打印机被配置成打印识别所述多个密封包中的生物材料的标记，而所述标记施加器被配置成将打印的标记施加至生物材料的所述多个密封包中的每一个。

6.根据权利要求1所述的系统，还包括设置在所述收集区域中的传送机构，所述传送机构包括用于夹持所述收集单元且在第一位置与第二位置之间运送所述收集单元的夹持元件，其中在第一位置中收集单元与收集单元存储器对齐，而且其中在第二位置中所述收集单元与所述端口对齐。

7.根据权利要求6所述的系统，还包括废物区域，所述废物区域设置在所述收集区域中，并且其中所述夹持元件还被配置成将所述收集单元运送至第三位置，所述第三位置与所述废物区域对齐。

8.根据权利要求6所述的系统，还包括贮藏容器和外壳单元，所述外壳单元容纳所述贮藏容器和所述收集区域，并且其中所述外壳单元能够相对于所述采集单元滑动。

9.根据权利要求6所述的系统，其中所述收集单元存储器被配置成存储多个收集单元，所述收集单元存储器还包括偏压机构。

10.根据权利要求6所述的系统，其中所述传送机构还包括基部、从所述基部垂直延伸的轴、和从所述轴径向延伸的臂，并且其中所述夹持元件被连接至从所述轴径向延伸的臂。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述夹持元件被配置成用于相对于所述轴进行旋转运动和横向运动。

12.根据权利要求1所述的系统，还包括塞子，所述塞子能够被移除地定位在所述端口中。

13.根据权利要求1所述的系统，还包括气泵，并且其中所述容器和所述漏斗中的至少一个能够通过气泵膨胀。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述收集单元包括突出部和设置在所述突出部中的阀门，并且其中所述气泵能够被移除地连接至所述阀门。

15.根据权利要求13所述的系统，其中所述容器和所述漏斗都能够膨胀，并且其中所述漏斗包括多个能够膨胀的通道。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述漏斗包括放气阀。

17.根据权利要求15所述的系统，其中所述漏斗包括从所述漏斗的侧壁延伸的至少一个溢流口，所述溢流口被配置成排出超过用于收集的预定量的生物材料的生物材料。

18.根据权利要求1所述的系统，其中所述容器包括用于测量收集在所述容器中的多个生物材料样品的带刻度标记。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述容器包括多个测试条带，所述多个测试条带用于测试多个生物材料样品，以用于测试至少一种混合物的存在。

20.根据权利要求1所述的系统，其中所述密封机构包括两个臂，其中每个所述臂包括多个突起部，和其中一个所述臂包括设置在所述多个突起部中的每一个突起部上的加热元件。