CN112082839A - 痰液标本采集机器人及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种痰液标本采集机器人，沿着本装置的行走路线预设有轨道，所述轨道上设有相配合的轨道轮，所述轨道轮的轮轴固定在基座的轴承内，所述基座底面设有驱动轮轴转动的动力电机，所述基座上固定有恒温箱，所述恒温箱内设有至少一组取样机构；本发明的优点在于自动化程度高，医务人员不需要与患者接触就能完成痰液样品获取，并能对痰液样品进行预处理并碾碎，同时能对病毒灭活，这样后续的化验检测工作也不会对外造成污染、传染。
Description
技术领域
本发明涉及医疗检测设备领域。
背景技术
目前临床上对痰液等体液标本进行临床分析检查，是明确病因监测病情不可或缺的医疗活动。临床医生以及医技科室医生对标本的采集和处理关系到标本的检测结果。
呼吸道疾病一般具有传染性，在样品采集时，常需要采集痰液测试，目前痰液采集大都需要医务人员现场采集，若采集对象的样本具有传染性，即便医务人员穿着防护服，仍具有被感染的风险，而且也会增加医院防护用品的消耗，并且痰液溶解性差，也为
发明内容
本发明所要解决的技术问题是实现一种能够避免医务人员接触病毒的痰液自动收集装置。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：痰液标本采集机器人，沿着机器人的行走路线预设有轨道，所述轨道上设有相配合的轨道轮，所述轨道轮的轮轴固定在基座的轴承内，所述基座底面设有驱动轮轴转动的动力电机，所述基座上固定有恒温箱，所述恒温箱内设有至少一组取样机构；
所述取样机构包括固定在恒温箱顶部的电动缸、位于恒温箱内部连接电动缸伸缩杆的支架、固定在支架上的夹子、采集器、固定在恒温箱内壁上用于夹持采集器外壳的固定夹、用于夹持软管的取样电动夹、出样电动夹，以及固定在支架上的碾碎电机，所述碾碎电机的输出轴上设有驱动齿轮，所述夹子夹持取样器的推柄，所述取样器的推杆上设有与驱动齿轮啮合的从动齿轮；
所述取样器圆柱形外壳的一端设有端盖，另一端由后盖密封，所述外壳内设有活塞，所述活塞后端与推杆一端连接，所述后盖中心设有导向孔，所述推杆的另一端由导向孔伸出外壳外并与推柄通过转轴连接，所述端盖上设有废液出口，所述废液出口通过密封盖密封，所述外壳靠近前端位置设有隔板，所述隔板为网格状板，所述隔板上固定有第一过滤膜，所述隔板两侧的外壳上均设有凸出的样品口，所述活塞上固定有海绵层，所述海绵层和隔板的相向面上均设有百洁布层，每个所述样品口均连接有软管，所述软管通过恒温箱底部的孔洞延伸至恒温箱外，所述取样电动夹和出样电动夹分别夹持一根软管。
所述恒温箱的底部设有一个标本室、以及与取样机构数量相同的取样室，位于隔板和端板之间的外壳上的样品口为用于排出液体的样品出口，另一个样品口为吸入液体的样品进口，每个连接样品进口的软管经取样电动夹延伸至其中一个取样室内，每个连接样品出口的软管经过出样电动夹延伸至标本室。
所述恒温箱内设有温度传感器以及用于加热或降温的温控机构，所述温度传感器输出信号至系统的控制器，所述控制器输出控制信号至温控机构。
所述基座上安装有为所有元器件供电的电池，所述控制器通过信号线连接动力电机，所述控制器通过信号线连接组取样机构的电动缸、取样电动夹、出样电动夹、碾碎电机，所述恒温箱的外表面设有触控屏、摄像头和扬声器，所述触控屏、摄像头和扬声器均通过信号线连接控制器，所述控制器连接有与远程控制单元无线通信的通信模块。
所述海绵层内填充有用于预处理所采集样品的预处理溶液。
所述端盖为网格状板，所述第一过滤膜固定在朝向后盖一侧的隔板上，所述隔板上的百洁布层固定在第一过滤膜上，所述端盖朝向隔板一侧设有第二过滤膜，所述第一过滤膜的孔隙大于第二过滤膜的孔隙。
基于所述痰液标本采集机器人的控制方法：
取样控制方法：
步骤1、通过遥控行驶至目标位置；
步骤2、触发开始取样信号后，扬声器发出提示声音；
步骤3、触发执行取样信号后，取样电动夹松开，出样电动夹夹紧；
步骤4、驱动电动缸上拉推杆设定行程；
出样控制方法：
步骤1、通过遥控行驶至目标位置；
步骤2、触发出样信号后，扬声器发出提示声音；
步骤3、触发执行出样信号后，取样电动夹夹紧，出样电动夹松开；
步骤4、驱动碾碎电机旋转，同时驱动电动缸下推推杆设定行程。
本发明的优点在于自动化程度高，医务人员不需要与患者接触就能完成痰液样品获取，并能对痰液样品进行预处理并碾碎，同时能对病毒灭活，这样后续的化验检测工作也不会对外造成污染、传染。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为痰液标本采集机器人原理图；
图2为痰液标本采集机器人配套使用的采集器结构示意图；
上述图中的标记均为：1、推柄；2、推杆；3、活塞；4、海绵层；5、第一过滤膜；6、隔板；7、第二过滤膜；8、端盖；9、废液杯；10、废液出口；11、样品出口；12、样品进口；13、外壳；14、导向孔；15、后盖；16、密封盖；17、百洁布层；18、废液收集槽；19、固定夹；20、电动缸；21、取样室；22、碾碎电机；23、驱动齿轮；24、标本室；25、取样电动夹；26、出样电动夹；27、恒温箱27。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
装置设有一个行走的电动轨道小车，即沿着行走路线预设有轨道，轨道上设有相配合的轨道轮，轨道轮的轮轴固定在基座的轴承内，基座底面设有驱动轮轴转动的动力电机，这样就能够通过遥控控制小车沿着轨道进入采集区域，病人可以在装置引导下完成采样工作。
基座可以采样一个车体，在基座的上表面固定有恒温箱27，如图1所示，恒温箱27为一个密封的箱体，箱体壁内填充由保温层，恒温箱27内设有温度传感器以及用于加热或降温的温控机构，构成了一个能够保持箱体内温度维持在设定温度的机构，温度传感器输出信号至系统的控制器，控制器输出控制信号至温控机构，通过控制器获取箱内温度，并控制温控机构发热或降温，这样可以为样品提供恒温保存环境。恒温箱27的一侧设有箱门，箱门开口尺寸较大，这样方便工作人员区放采集器。
恒温箱27内设有至少一组取样机构，取样机构用于独立的采集一组样品，每组取样机构的结构相同，并排固定在恒温箱27内，取样机构的数量可以根据恒温箱27的尺寸设计，取样机构设有固定在恒温箱27顶部的电动缸20，电动缸20的本体固定在恒温箱27外，伸缩杆竖直延伸到恒温箱27内部，伸缩杆上固定有支架，支架上设有用于夹持采集器推柄1的夹子，采集器的外壳13的轴线与电动缸20伸缩杆的轴线平行，这样当夹子夹持推柄1后，能够通过电动缸20驱动推杆2上下活动，实现取样和出样。
恒温箱27内壁上还设有固定夹19，固定夹19用于夹持采样器的外壳13，每个取样机构还配有两个电动夹，即取样电动夹25、出样电动夹26，两个样电动夹为能够夹持软管使软管导通或关闭的结构，例如可以采样一个弧形的托架，托架上方设有一个橡胶压块，压块的上方通过电动缸20或气缸实现下压或上抬，将软管放置在托架上，就能够实现软管开合的可靠性。
由于痰液具有粘稠性，为了能够样品能够通过过滤膜，则需要增加碾碎功能，碾碎功能通过固定在支架上的碾碎电机22实现，碾碎电机22的输出轴上设有驱动齿轮23，取样器的推杆2上设有与驱动齿轮23啮合的从动齿轮，取样器的推杆2和推柄1之间通过转轴连接，可以相对转动，这样通过驱动碾碎电机22旋转，能够带动活塞3转动，使内部旋转产生碾碎痰液的旋转力。
恒温箱27的底部设有一个标本室24、以及与取样机构数量相同的取样室21，位于隔板和端板之间的外壳13上的样品口为用于排出液体的样品出口11，另一个样品口为吸入液体的样品进口12，每个连接样品进口12的软管经取样电动夹25延伸至其中一个取样室21内，每个连接样品出口11的软管经过出样电动夹26延伸至标本室24。每个用于取样的软管均延伸至其中一个取样室21内，每个用于出样的软管均延伸至标本室24内，采集器的废液出口10下方设有放置恒温箱27底部的废液收集槽18，废液出口10通过密封盖密封，当需要排出取样器内废液时，只需要摘下密封盖，驱动电动缸20下推，则能够将取样器内剩余废液排至废液收集槽18。每个取样室21的室门可以进行编号，或者用不同的颜色区分，方便患者自己根据提示打开相应的室门，利用内壁的软管抽取样品，无需医务人员操作，标本室24的软管数量较多，可以在每个软管上贴上一个标记，标记上数字，方便医务人员或患者自己将相应软管内的样品排入到准备好的容器内。
整个装置通过固定在基座上的电池供电，控制器连接无线通信模块，可以实现远程遥控，控制器通过信号线连接组取样机构的碾碎电机22、动力电机、电动缸20、电动夹，可以控制整个系统工作，恒温箱27的外表面设有触控屏、摄像头和扬声器，触控屏、摄像头和扬声器均通过信号线连接控制器，触控屏可以用于操作触发相关信号，摄像头可以进行远程观察，扬声器可以发出提示声音。
如图2所示，采集器设有圆柱形外壳13，其一端设有端盖8，另一端由后盖15密封，外壳13内设有活塞3，活塞3后端与推杆2一端连接，后盖15中心设有导向孔14，推杆2的另一端由导向孔14伸出外壳13外并与推柄1连接，端盖8上设有废液出口10，构成类似注射器的结构。
废液出口10包括连接罩和出液口，连接罩一面为开口侧，另一面与出液口连接，连接罩的开口侧的边缘固定在外壳13上，废液出口10外一圈卡扣结构，卡扣结构上套有废液杯9。
外壳13靠近前端位置设有隔板6，隔板6上固定有第一过滤膜5，第一过滤膜5的孔隙不能让大分子病毒通过，而能够让分解的小分子通过，隔板6两侧的外壳13上均设有凸出的样品口，位于隔板6和端板之间的外壳13上的样品口为用于排出液体的样品出口11，另一个样品口为吸入液体的样品进口12，废液出口10、样品出口11和样品进口12上均设有密封盖16，样品出口11和样品进口12均配有当取下密封盖16时连接的橡胶软管，密封盖16优选螺纹盖结构，能够在推杆2下压时避免脱离，也能保证气密性。
活塞3上固定有海绵层4，海绵层4内填充有用于预处理所采集样品的预处理溶液，预处理溶液根据样品的类型而定，隔板6和端盖8为网格状板，第一过滤膜5固定在朝向后盖15一侧的隔板6上，隔板6上的百洁布层17固定在第一过滤膜5上，端盖8朝向隔板6一侧设有第二过滤膜7，这样能够使隔板6和端盖8支撑过滤膜，避免过滤膜脱落。第一过滤膜5的孔隙大于第二过滤膜7的孔隙，第二过滤膜7仅能供水分子通过，让分解的病毒也不能通过，留在处理器内，等待以后对医疗废弃物统一处理。
海绵层4和隔板6的相向面上均设有百洁布层17，百洁布层17能够相互作用碾碎痰液，使痰液样品充分的被处理，并能快速的通过第一过滤膜5，导向孔14为圆形孔洞，推杆2为圆柱形杆状结构，推杆2的外径小于导向孔14的内径，方便旋转推杆2，推杆2与活塞3固接，则进一步带动活塞3和上面的百洁布层17旋转，达到碾碎痰液的目的。
推杆2上设有卡槽，卡槽内嵌入有可选择插入或拔出的插片，当插片插入到卡槽时作为推杆2推入到外壳13内行程的限位机构，当插片接触后盖15时，两个百洁布层17之间具有间隙，避免操作，推动推杆2挤出海绵层4内的预处理溶液。
使用前装上采样器，使用后摘下已经使用过的采样器(包括软管)，丢弃到指定位置，基于上述痰液标本采集机器人的控制方法：
取样控制方法：
步骤1、通过遥控行驶至目标位置；
步骤2、触发开始取样信号后，扬声器发出提示声音；
步骤3、触发执行取样信号后，取样电动夹25松开，出样电动夹26夹紧；
步骤4、驱动电动缸20上拉推杆2设定行程；
出样控制方法：
步骤1、通过遥控行驶至目标位置；
步骤2、触发出样信号后，扬声器发出提示声音；
步骤3、触发执行出样信号后，取样电动夹25夹紧，出样电动夹26松开；
步骤4、驱动碾碎电机22旋转，则两层百洁布层17碾碎痰液，同时驱动电动缸20下推推杆2设定行程。
这样的操作方式，第一过滤膜5不能让大分子的病毒通过，只能在病毒灭活分解成小分子后通过，这样就能避免污染；当从取样区域出来后，输出的液体不会携带获得病毒，而第二过滤膜6只能滤出水分子，其他有毒有害的杂质会留在采集器内。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.痰液标本采集机器人，沿着机器人的行走路线预设有轨道，所述轨道上设有相配合的轨道轮，所述轨道轮的轮轴固定在基座的轴承内，所述基座底面设有驱动轮轴转动的动力电机，其特征在于：所述基座上固定有恒温箱，所述恒温箱内设有至少一组取样机构；
所述取样机构包括固定在恒温箱顶部的电动缸、位于恒温箱内部连接电动缸伸缩杆的支架、固定在支架上的夹子、采集器、固定在恒温箱内壁上用于夹持采集器外壳的固定夹、用于夹持软管的取样电动夹、出样电动夹，以及固定在支架上的碾碎电机，所述碾碎电机的输出轴上设有驱动齿轮，所述夹子夹持取样器的推柄，所述取样器的推杆上设有与驱动齿轮啮合的从动齿轮；
所述取样器圆柱形外壳的一端设有端盖，另一端由后盖密封，所述外壳内设有活塞，所述活塞后端与推杆一端连接，所述后盖中心设有导向孔，所述推杆的另一端由导向孔伸出外壳外并与推柄通过转轴连接，所述端盖上设有废液出口，所述废液出口通过密封盖密封，所述外壳靠近前端位置设有隔板，所述隔板为网格状板，所述隔板上固定有第一过滤膜，所述隔板两侧的外壳上均设有凸出的样品口，所述活塞上固定有海绵层，所述海绵层和隔板的相向面上均设有百洁布层，每个所述样品口均连接有软管，所述软管通过恒温箱底部的孔洞延伸至恒温箱外，所述取样电动夹和出样电动夹分别夹持一根软管。
2.根据权利要求1所述的痰液标本采集机器人，其特征在于：所述恒温箱的底部设有一个标本室、以及与取样机构数量相同的取样室，位于隔板和端板之间的外壳上的样品口为用于排出液体的样品出口，另一个样品口为吸入液体的样品进口，每个连接样品进口的软管经取样电动夹延伸至其中一个取样室内，每个连接样品出口的软管经过出样电动夹延伸至标本室。
3.根据权利要求2所述的痰液标本采集机器人，其特征在于：所述恒温箱内设有温度传感器以及用于加热或降温的温控机构，所述温度传感器输出信号至系统的控制器，所述控制器输出控制信号至温控机构。
4.根据权利要求3所述的痰液标本采集机器人，其特征在于：所述基座上安装有为所有元器件供电的电池，所述控制器通过信号线连接动力电机，所述控制器通过信号线连接组取样机构的电动缸、取样电动夹、出样电动夹、碾碎电机，所述恒温箱的外表面设有触控屏、摄像头和扬声器，所述触控屏、摄像头和扬声器均通过信号线连接控制器，所述控制器连接有与远程控制单元无线通信的通信模块。
5.根据权利要求1-4中任一所述的痰液标本采集机器人，其特征在于：所述海绵层内填充有用于预处理所采集样品的预处理溶液。
6.根据权利要求7所述的痰液标本采集机器人，其特征在于：所述端盖为网格状板，所述第一过滤膜固定在朝向后盖一侧的隔板上，所述隔板上的百洁布层固定在第一过滤膜上，所述端盖朝向隔板一侧设有第二过滤膜，所述第一过滤膜的孔隙大于第二过滤膜的孔隙。
7.基于权利要求1-6中任一所述痰液标本采集机器人的控制方法，其特征在于：
取样控制方法：
步骤1、通过遥控行驶至目标位置；
步骤2、触发开始取样信号后，扬声器发出提示声音；
步骤3、触发执行取样信号后，取样电动夹松开，出样电动夹夹紧；
步骤4、驱动电动缸上拉推杆设定行程；
出样控制方法：
步骤1、通过遥控行驶至目标位置；
步骤2、触发出样信号后，扬声器发出提示声音；
步骤3、触发执行出样信号后，取样电动夹夹紧，出样电动夹松开；
步骤4、驱动碾碎电机旋转，同时驱动电动缸下推推杆设定行程。
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