CN111481235A - 智能化咽拭子标本采集机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种智能化咽拭子标本采集机器人，包括隔离屏，隔离屏外侧面设有采集拭子置物盒、压舌板置物盒、采集拭子机械手和压舌板机械手，隔离屏的内侧面下部设有用于传送试剂瓶的传送轨道和用于裁切采样后的采集拭子的裁切装置；隔离屏上与传送轨道对应的位置开设供试剂瓶传送孔及其外侧面设有用于盛放试剂瓶的收纳盒；隔离屏的内侧面位于传送轨道上方的位置设有用于开启和回盖试剂瓶瓶盖的可上下伸缩和旋转的开合瓶器；隔离屏的外侧面还设有用于为该装置各部件提供动力的电机箱；隔离屏中部开设有实现采集拭子和压舌板穿入、移动的横向通槽和供采集拭子机械手进出的竖向通槽。本发明保证标本采集的正确性、同一性，提高标本采集的准确率。

Description

智能化咽拭子标本采集机器人

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，尤其是涉及一种智能化咽拭子标本采集机器人。

背景技术

新型冠状病毒核酸检测作为快速判断确诊病例的标准，能够在短时间内快速鉴别有鼻塞、流鼻涕等呼吸道症状、以及发烧、乏力、甚至有消化道症状的患者所感染的是流感病毒还是冠状病毒感染，以排除疑似病例，确诊感染病例，避免资源浪费，使真正的确诊病例能够得到及时的救治。同时，对无症状的患者能够及早发现、及早治疗，避免此类患者在人群中流动，从而造成大规模的交叉感染。

能够成功进行新型冠状病毒核酸检测，最重要的是采集咽拭子。传统的咽拭子采集包括口咽和鼻咽拭子采集两种，均需医护人员直接面对患者，在做咽拭子标本取材时，患者需摘下口罩，由于取样时会对咽部产生一定的刺激，患者可能出现咳嗽、打喷嚏、呵气、呕吐等反应，这就意味着可能产生大量携带病原体的飞沫传播，由此，采集标本工作被称为现阶段最容易发生职业暴露的高危操作之一，而相关医护人员被视为一线救治工作的“火线”岗位。目前核酸检查准确率为30-50％，究其原因可能是试剂问题，也可能是采集标本的人不同而致采集标本的准确率不高，或病人配合度不好，出现躲闪，造成采集部位不准确等，上述阐述的问题，因发生时间短，尚无法进行准确的追踪，但标本采集操作的正确性，直接影响核酸检测结果。

在现阶段，国内外采集咽拭子操作步骤是相同的，均为人直接接触患者采集，未有疫情发生时，采集标本均是在一级防护下进行采集，存在感染疾病的风险。而在传染病暴发阶段，需进行三级防护采集咽拭子，而三级防护耗材较高，费用较大，如果疫情时间长，生产防护装备不足时，进行咽拭子采集，极易造成院内感染发生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种智能化咽拭子标本采集机器人，保证标本采集的正确性、同一性，提高标本采集的准确率。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种智能化咽拭子标本采集机器人，包括隔离屏，所述隔离屏外侧面设有采集拭子置物盒、压舌板置物盒、用于夹取采集拭子和压舌板并完成采样的采集拭子机械手和压舌板机械手，所述隔离屏的内侧面下部设有用于传送试剂瓶的传送轨道和用于裁切采样后的采集拭子的裁切装置；所述隔离屏上与所述传送轨道对应的位置开设供试剂瓶输出的传送孔及其外侧面设有用于盛放试剂瓶的收纳盒；所述隔离屏的内侧面位于所述传送轨道上方的位置设有用于开启和回盖试剂瓶瓶盖的可上下伸缩和旋转的开合瓶器；所述隔离屏的外侧面还设有用于为该装置各部件提供动力的电机箱；所述隔离屏中部开设有实现采集拭子和压舌板穿入、移动的横向通槽和供采集拭子机械手进出的竖向通槽。

作为优选方式，所述采集拭子机械手包括移动底座一、设于移动底座一前端的竖向伸缩臂和铰接于所述竖向伸缩臂前端的采集拭子机械爪；所述采集拭子机械爪可抓取采集拭子进行竖向90°旋转。

作为优选方式，所述压舌板机械手包括纵向的移动底座二、水平延伸设于移动底座二前端的伸缩臂和铰接设于伸缩臂前端的压舌板机械爪。

作为优选方式，所述传送轨道上设有对试剂瓶进行临时固定的限位装置；所述收纳容器设于所述限位装置的下方。

作为优选方式，所述传送轨道上设有可实现采样后的试剂瓶掉落的可自动开合的承接器；所述承接器的下方设有用于盛放采样后采集拭子的试剂瓶的收纳容器。

作为优选方式，所述裁切装置设于所述限位装置上，包括相对设置的可自动开合的两片刀片。

作为优选方式，所述电机箱内设有分别与采集拭子机械手、压舌板机械手滑动连接以实现后者横向移动和纵向移动的采集拭子弧形轨道、压舌板弧形轨道；所述采集拭子弧形轨道的纵向轨道由外向内伸出所述隔离屏。

作为优选方式，所述隔离屏上部向内垂直悬挑设有一纵向导轨，所述开合瓶器的移动底座三可滑动地安装于所述纵向导轨上，所述移动底座三的底端连接有竖向伸缩杆，所述竖向伸缩杆的底端设有可旋转、可升降的开启帽；所述开启帽可扣紧和松开试剂瓶的瓶盖。

作为优选方式，所述采集拭子弧形轨道的纵向轨道与开合瓶器的纵向导轨之间通过横向导轨相连通。

作为优选方式，还包括可起到协助固定头部的作用的头部限位装置，所述头部限位装置包括额部顶触器和抬颌器。

本发明涉及一种智能化咽拭子标本采集机器人，与现有设计相比，其优点在于：通过机械手实现自动采集咽拭子，通过开合瓶器和传送轨道实现试剂瓶的自动传送及试剂瓶瓶盖的开启、回盖，既可保证标本采集的正确性、同一性，在避免采集标本被感染风险的同时，又可保证标本采集的准确率、提高采集效率。

而且隔离屏还可拆卸，当被可视的痰液、呕吐物或血液等污染隔离屏时，可进行冲洗清洁，再消毒，重复使用，除可在负压仓无人操作下使用，亦可移动到隔离病房使用，当疫情结束时，可作为采集咽拭子常规操作使用。

附图说明

图1为本发明智能化咽拭子标本采集机器人的立体示意图。

图2为本发明智能化咽拭子标本采集机器人的俯视示意图。

图3为本发明智能化咽拭子标本采集机器人的仰视示意图。

图4为本发明采集拭子机械手与开合瓶器示意图。

图5为本发明试剂瓶传送轨道示意图。

图6为本发明开合瓶器仰视示意图。

具体实施方式

下文结合说明书附图1-6和具体实施例对本发明进行详细说明。

本具体实施例中，定义沿隔离屏长度方向为横向，水平垂直于横向的方向为纵向。靠近患者的一面为内，反之为外。

本发明涉及一种可设于负压舱内的智能化咽拭子标本采集机器人，配合可调节坐椅10使用，包括隔离屏20、位于隔离屏20内侧的消毒液喷洒装置22、头部限位装置、采集拭子置物盒41和压舌板置物盒42、用于放置试剂瓶的收纳盒43、用于夹取采集拭子并完成采样操作的采集拭子机械手81、用于夹取压舌板并完成压舌操作的压舌板机械手82、用于开启和回盖试剂瓶瓶盖的开合瓶器60、用于传送试剂瓶的传送轨道50、用于对试剂瓶起到临时固定作用的限位装置51、用于裁切采集拭子的裁切装置70、用于为该装置各部件提供动力的电机箱80、用于盛放采样后的试剂瓶的收纳容器、用于实现各部件自动化功能的带有电路板的操作平台、用于监控的摄像头、观看屏。操作平台在负压仓外，摄像头设在顶额器与隔离屏连接处轨道下缘，观看屏在电路板上侧安装在负压仓外墙面上，线路埋在导轨的空心管道内。

坐椅10的靠背可根据需要调节倾斜角度的至坐卧位，靠背的顶部安装有可伸缩和转动的头枕。坐椅的头枕与头部限位装置配合使用，起到调节和固定患者头部的作用，规范采取咽拭子的体位。

隔离屏20在坐椅的前方，所述隔离屏20为可透视、耐磨损、耐高温的光滑面材料制成的弧形隔离屏，隔离屏朝向坐椅的内侧面是凹面。此隔离屏与电机箱可拆卸，当人工接触采集咽拭子时，可单独使用隔离屏。

在坐椅10的侧边设有支架21，用于调节和固定隔离屏20。支架21的水平杆连接于隔离屏20上，隔离屏20可沿水平杆进行前后滑动，以调节其与座椅10的距离。十字型支架21的交叉处设有转动轴，转动轴上安装有可调节转动轴活动度的调节角度装置，实现水平杆可相对竖直杆在竖直方向的转动，从而带动隔离屏20转动，实现根据患者的坐位或卧位调节隔离屏的角度以适合正确采集标本。

支架21的竖直杆的顶端设有向座位10方向延伸悬挑的弧形钩状的端部，其弧形钩状的端部安装有用于喷洒消毒液的喷洒装置22，每采集完一个患者，即对采样现场进行喷洒消毒。

隔离屏20右侧设有两个贴合隔离屏20凸面处的采集拭子置物盒41和压舌板置物盒42。采集拭子置物盒41朝向隔离屏20左侧的方向的侧板下部开设通过自动向下弹压实现开合的开合口，采集拭子置物盒41的盒底的开合口处高度较低。具体地，在采集拭子置物盒41开合口底部设计有一“┘”形状的关闭开口的弹性装置，在“┘”形底部有电磁吸引器，当电磁吸引器通电时，“┘”弹性装置弹压向下，开合口打开，采集拭子输出。压舌板置物盒42位于采集拭子置物盒41的下侧，其中部朝向隔离屏20左侧的方向开设可使压舌板机械手和压舌板通过的固定开口。

在隔离屏20上开设一条带状的横向通槽23和与其垂直连通的一条带状的竖向通槽25。横向通槽23以供采集拭子和压舌板200穿入、横向移动，竖向通槽25以供采集拭子机械手夹取采集拭子后进出。隔离屏20内侧面水平悬挑延伸设有与横向通槽23底面相平齐的支撑板27，用于对压舌板起到支撑作用。

隔离屏20外凸面中部设有电机箱80，电机箱为本发明智能化咽拭子标本采集机器人的机械手、开合瓶器、裁切装置70、限位装置51、头部限位装置实现其各自的功能提供动力。电机箱可拆卸的安装于支架21的另一水平杆上，以分担隔离屏的称重。

电机箱80内设有抓取采集拭子和压舌板的采集拭子机械手81和压舌板机械手82，分别可抓住采集拭子100、压舌板200末端1/5～1/4处。电机箱 80内还水平设有供压采集拭子机械手81和压舌板机械手82向前后左右移动的轨道，包括采集拭子弧形轨道83和压舌板弧形轨道84，采集拭子弧形轨道83的横向轨道段起始于采集拭子置物盒41的开合口上方、经弧形弯曲后、其纵向轨道831端部伸出隔离屏20的竖向通槽25上部，压舌板弧形轨道84的横向轨道段起始于压舌板置物盒42的固定开口上方、弧形弯曲后的纵向轨道终于隔离屏20的横向通槽23。

采集拭子机械手81包括移动底座一811、设于移动底座一811前端的竖向伸缩臂812和设于竖向伸缩臂812前端的采集拭子机械爪813，在采集拭子机械爪813与竖向伸缩臂812连接处设有滚动轴，可实现采集拭子机械爪 813相对竖向伸缩臂812进行左右移动及竖向90°转动，进而实现采集拭子进行左右移动及竖向90°转动。移动底座一811滑动连接于采集拭子弧形轨道83，可实现采集拭子机械手81在采集拭子弧形轨道83上横向和纵向移动。

压舌板机械手82位于隔离屏20的后侧，包括纵向的移动底座二、水平延伸设于移动底座二前端的伸缩臂821和设于伸缩臂821前端的压舌板机械爪822。在压舌板机械爪822与伸缩臂821连接处设有滚动轴，可实现压舌板机械爪带动压合板进行竖向移动，实现压舌板的抬起和下压。移动底座二滑动连接于电动箱内部的压舌板弧形轨道84，可实现压舌板机械手82在压舌板弧形轨道84上横向和纵向移动。

采集拭子机械手81和压合板机械手82的移动底座末端均设有触碰器，当采集拭子和压舌板触碰到目标位置时，触碰器收到感应，停止采集拭子和压舌板的输出。

在隔离屏20的右侧上部固定穿设固定有纵向导轨85，纵向导轨85上可滑动地设有开合瓶器60，实现试剂瓶瓶盖的开启和回盖。具体地，开合瓶器 60包括设于滑动连接于纵向导轨85上的移动底座三61和设于移动底座三61上的竖向伸缩杆62，在中空的竖向伸缩杆62的底端内壁设有内螺纹，通过螺纹连接有开启帽63，开启帽63可套设并固定住试剂瓶的瓶盖。移动底座三61可在纵向导轨85上进行前后移动，而竖向伸缩杆62可竖向自动伸缩，开启帽61在竖向伸缩杆62内自动向上或向下旋转，实现打开、回盖试剂瓶的瓶盖。此开启帽63内壁设有可自动松紧的弹性卡扣631，可自动抱紧和松开。

采集拭子弧形轨道81的纵向轨道831与开合瓶器的纵向导轨85之间通过横向导轨86相连通。采集拭子机械手81夹取采集拭子取样后可经横向导轨86移动至开合瓶器的纵向导轨85上，使其与试剂瓶上下对齐。

在隔离屏20右下端垂直悬挑设有用于传送咽拭子试剂瓶的纵向的传送轨道50，在隔离屏20位于传送轨道50顶部的位置开设与传送轨道50连通的供咽拭子试剂瓶输出的传送孔26，隔离屏20的外凸面设有用于放置试剂瓶的收纳盒43。收纳盒43的开合方式与采集拭子置物盒41相同。收纳盒 43内的试剂瓶落置于传送轨道50上的限位凹槽内，传送轨道带动试剂瓶向座椅方向移动。

在传送轨道50前端设有对试剂瓶进行临时固定的限位装置51，限位装置51与开合瓶器60上下对齐，限位装置51包括设于传送轨道50两侧的竖向的限位柱，两根限位柱的相对面是与试剂瓶瓶身弧面适配的弧形面。两根限位柱可自动靠近或远离，将试剂瓶的瓶身扣紧或松开，使开合瓶器60在打开瓶盖时扣紧试剂瓶以使其不会发生晃动移位，且瓶盖回盖后松开试剂瓶以方便其进行下一步操作。在限位装置51上设有将采集拭子截断的裁切装置70，裁切装置70包括水平设于两根限位柱上部的两片刀片71，刀片可自动向中心做水平伸缩动作，两片刀片合拢实现采集拭子的裁切。传送导轨上限位凹槽处设有可自动开合的、可使试剂瓶掉落的承接器。与承接器上下对应的位置下方安装有可拆卸的用于收纳试剂瓶的收纳袋。

头部限位装置可起到协助固定头部的作用，包括额部顶触器91和抬颌器 92。在隔离屏20上端中部悬挑延伸的纵向伸缩套杆93，纵向伸缩套杆的内杆的自由端设有凹弧形的额部顶触器91。在隔离屏20下端中部悬挑延伸的纵向伸缩套杆93，纵向伸缩套杆的内杆的自由端设有竖向伸缩套杆，上凹弧形的抬颌器92设于竖向伸缩套杆的顶部。坐椅10的头枕与额部顶触器91、抬颌器92配合使用，起到调节和固定患者头部的作用，规范采取咽拭子的体位。

采样前，试剂瓶随传送轨道移动至限位装置处，限位装置将瓶身夹紧，开合瓶器向下移动至试剂瓶上方，开启帽罩设于瓶盖上方，开启帽内壁的弹性卡扣扣住试剂瓶的瓶盖后，开启杆和开启帽旋转、向上移动，带动瓶盖向上璇转，取下试剂瓶的瓶盖。

当进行鼻腔采样时，采集拭子置物盒的开合口打开，一根采集拭子通过开合口后由采集拭子机械手的机械爪进行夹取，夹取采集拭子的机械爪通过采集拭子弧形导轨先进行横向移动到隔离屏中部、后进行纵向移动经过隔离屏上的竖直通槽后，向患者方向推进，此时采集拭子一直处于水平状态，从患者鼻腔进入，至触碰到鼻腔有触感传递时，停止推进，进行采样，采样期间采集拭子机械爪通过滚动轴带动采集拭子进行小幅度的上下左右转动，以采集到最佳样本，采样后采集拭子退出鼻腔。

当进行口咽部采样时，如患者配合好，可配合机器的指示张口、发“啊”声，可不使用压舌板，上述采集拭子从口腔侧进入咽后壁或咽腭弓

桃腺处有触感时，停止推进，进行采样，采样后采集拭子退出口腔。如患者配合度差，需压舌板时，在机器驱动下压舌板置物盒的固定口打开，压舌板机械手的机械爪夹取，压舌板机械爪通过压舌板弧形导轨先进行横向移动到隔离屏中部、通过压舌板机械手的伸缩臂经横向通槽向患者方向伸出压舌板，期间压舌板一直处于水平状态，压舌板插入患者口腔至舌面中间前端1/3～1/2位置处往下轻压，采样毕，退出压舌板；压舌板机械手带动压舌板送至隔离屏的另一侧，松开压舌板机械爪，压舌板掉入医疗垃圾桶，压舌板机械爪退回原位。

采样完成后，采集拭子机械手夹取采集拭子，机械爪滚动轴进行90°旋转，使采集拭子竖直后，采集拭子机械手通过弧形轨道的纵向轨道转向至横向轨道、开合瓶器的移动底座三向靠近隔离屏方向移动，采集拭子机械手经过横向导轨移动至开合瓶器的纵向导轨上，使其与试剂瓶上下对齐，竖向伸缩臂伸长，采集拭子的头端便会进入试剂瓶中。

当采集拭子落入试剂瓶后，两根限位柱上的刀片合拢截断咽试子，使采集拭子头端全部落入试剂瓶内。采集拭子机械手再次经过纵向导轨和横向导轨返回至弧形轨道，同时开合瓶器返回原位于试剂瓶上下对齐，开合瓶器的伸缩杆向下伸长、开启帽旋转，将瓶盖向下套入试剂瓶瓶口并旋紧，传送导轨底面的承接器自动打开，采集拭子落入收纳袋内，收纳袋装满后，由人进入取下，更换新袋。裁切后采集拭子的残留上端横向移动置入医疗垃圾桶内。

Claims (10)

1.一种智能化咽拭子标本采集机器人，其特征在于，包括隔离屏(20)，所述隔离屏(20)外侧面设有采集拭子置物盒(41)、压舌板置物盒(42)、用于夹取采集拭子和压舌板并完成采样的采集拭子机械手(81)和压舌板机械手(82)，所述隔离屏(20)的内侧面下部设有用于传送试剂瓶的传送轨道(50)和用于裁切采样后的采集拭子的裁切装置(70)；所述隔离屏(20)上与所述传送轨道(50)对应的位置开设供试剂瓶输出的传送孔(26)及其外侧面设有用于盛放试剂瓶的收纳盒(43)；所述隔离屏(20)的内侧面位于所述传送轨道(50)上方的位置设有用于开启和回盖试剂瓶瓶盖的可上下伸缩和旋转的开合瓶器(60)；所述隔离屏(20)的外侧面还设有用于为该装置各部件提供动力的电机箱(80)；所述隔离屏(20)中部开设有实现采集拭子和压舌板穿入、移动的横向通槽(23)和供采集拭子机械手进出的竖向通槽(25)。

2.根据权利要求1所述的一种智能化咽拭子标本采集机器人，其特征在于，所述采集拭子机械手(81)包括移动底座一(811)、设于移动底座一(811)前端的竖向伸缩臂(812)和铰接于所述竖向伸缩臂(812)前端的采集拭子机械爪(813)；所述采集拭子机械爪(813)可抓取采集拭子进行竖向90°旋转。

3.根据权利要求1所述的一种智能化咽拭子标本采集机器人，其特征在于，所述压舌板机械手(82)包括纵向的移动底座二、水平延伸设于移动底座二前端的伸缩臂(821)和铰接设于伸缩臂前端的压舌板机械爪(822)。

4.根据权利要求1所述的一种智能化咽拭子标本采集机器人，其特征在于，所述传送轨道(50)上设有对试剂瓶进行临时固定的限位装置(51)；所述收纳容器设于所述限位装置(51)的下方。

5.根据权利要求1所述的一种智能化咽拭子标本采集机器人，其特征在于，所述传送轨道(50)上设有可实现采样后的试剂瓶掉落的可自动开合的承接器；所述承接器的下方设有用于盛放采样后采集拭子的试剂瓶的收纳容器。

6.根据权利要求4所述的一种智能化咽拭子标本采集机器人，其特征在于，所述裁切装置(70)设于所述限位装置(51)上，包括相对设置的可自动开合的两片刀片(71)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种智能化咽拭子标本采集机器人，其特征在于，所述电机箱(80)内设有分别与采集拭子机械手(81)、压舌板机械手(82)滑动连接以实现后者横向移动和纵向移动的采集拭子弧形轨道(83)、压舌板弧形轨道(84)；所述采集拭子弧形轨道(83)的纵向轨道(831)由外向内伸出所述隔离屏(20)。

8.根据权利要求7所述的一种智能化咽拭子标本采集机器人，其特征在于，所述隔离屏(20)上部向内垂直悬挑设有一纵向导轨(85)，所述开合瓶器(60)的移动底座三(61)可滑动地安装于所述纵向导轨(85)上，所述移动底座三(61)的底端连接有竖向伸缩杆(62)，所述竖向伸缩杆(62)的底端设有可旋转、可升降的开启帽(63)；所述开启帽(63)可扣紧和松开试剂瓶的瓶盖。

9.根据权利要求8所述的一种智能化咽拭子标本采集机器人，其特征在于，所述采集拭子弧形轨道(83)的纵向轨道(831)与开合瓶器(60)的纵向导轨(85)之间通过横向导轨(86)相连通。

10.根据权利要求1所述的一种智能化咽拭子标本采集机器人，其特征在于，还包括可起到协助固定头部的作用的头部限位装置(90)，所述头部限位装置包括额部顶触器(91)和抬颌器(92)。

Images