CN112089447A - 一种高效自动化新冠病毒核酸智能采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了核酸检疫领域内的一种高效自动化新冠病毒核酸智能采集系统，包括工作台，工作台前侧设置有面部支架，工作台上对应设置有身份识别装置，所述工作台上对应面部支架设置有咽拭子核酸采集装置，工作台上设置有试管摆放工装，试管摆放工装上分别设置有未检测区、在检测区和已检测区，未检测区摆放有若干新采样试管，所述在检测区摆放有至少一个在测采样试管，已检测区摆放有若干放置有咽拭子标本的已测采样试管，所述工作台上对应试管摆放工装设置有采样试管移动装置，工作台上还设置有对未检测区的新采样试管进行标记的采样试管喷码装置。本发明能够自动采集咽拭子样本，收集采样更加高效而且不会有人员感染风险。

Description

一种高效自动化新冠病毒核酸智能采集系统

技术领域

本发明属于核酸检疫领域，特别涉及一种高效自动化新冠病毒核酸智能采集系统。

背景技术

随着新冠肺炎的蔓延，全球越来越多的民众被病毒感染，核酸检测是唯一一种确定是否感染新冠的标准，在目前全球迫切的复工的前景下，全民核酸检查势在必行，而目前核酸检查需刮取受检者口腔内壁唾液，但目前前往医院接受专业的医疗采样，存在极大的受感染风险，同时，因为医护人员人手问题，每天可进行的样本采样数量有限，且医护人员存在极大的感染风险。

现有技术中，有一种带正压及消毒装置的新冠肺炎核酸检测采样亭，其专利申请号：202010574077 .5；申请日：2020 .06 .22；其结构包括底座及固定安装在底座上的柜体，柜体至少一侧面设置有阻隔玻璃，阻隔玻璃上设两个通孔，两个通孔上均连接有橡胶伸缩手套，阻隔玻璃两侧分别安装有手套输送器和手套回收器，手套输送器和手套回收器通过滚轴安装有卷式手套带，阻隔玻璃在卷式手套带的上下两侧均设有滚轮密封条。

该检测采样亭通过物理屏障，保护医护人员进行核酸检测采样中，不被患者口腔鼻腔所播散的飞沫所感染，但是其不足之处在于：无法实现自动对受检者进行核酸采集，并将多份采样样本收集储存好，自动化程度不够高，无法做到智能采集并收集样本。

发明内容,

本发明的目的是提供一种高效自动化新冠病毒核酸智能采集系统，能够自动化采集受检者口腔分泌物的咽拭子样本，并且将采集到的多份咽拭子样本收集储存好，以便将各咽拭子样本统一送检，不仅收集采样更加高效而且采用自动化设备收集，不会有人员感染风险。

本发明的目的是这样实现的：一种高效自动化新冠病毒核酸智能采集系统，包括工作台，工作台前侧设置有用于定位被检测人员面部的面部支架，工作台上对应设置有用于识别被检测人员的身份识别装置，所述工作台上对应面部支架设置有自动采集被检测人员口腔内分泌物的咽拭子核酸采集装置，所述工作台上对应咽拭子核酸采集装置设置有试管摆放工装，试管摆放工装上分别设置有未检测区、在检测区和已检测区，未检测区摆放有若干新采样试管，所述在检测区摆放有至少一个在测采样试管，所述咽拭子核酸采集装置将采集到的咽拭子标本放入相应在测采样试管内，所述已检测区摆放有若干放置有咽拭子标本的已测采样试管，所述工作台上对应试管摆放工装设置有将采样试管的位置在未检测区、在检测区和已检测区移动切换的采样试管移动装置，工作台上还设置有对未检测区的新采样试管进行标记的采样试管喷码装置，所述身份识别装置识别被检测人员的身份信息后，采样试管喷码装置将身份信息标记到相应新采样试管上。

本发明工作时，被检测人员自己走到工作台前并将面部定位放在面部支架上，身份识别装置对被检测人员的身份信息进行识别，然后采样试管移动装置抓取试管摆放工装未检测区的一个新采样试管并送到采样试管喷码装置前，采样试管喷码装置将被检测人员的身份信息标记到相应新采样试管上，然后采样试管移动装置将标记好的新采样试管移送到试管摆放工装的在检测区，位于在检测区的即为在测采样试管，采样试管移动装置将在测采样试管的试管盖打开；咽拭子核酸采集装置通过咽拭子对被检测人员口腔内的扁桃体采集分泌物，然后将当前被检测人员的咽拭子标本送到试管摆放工装在检测区的在测采样试管处，通过剪断装置将咽拭子的棒体待剪断处剪断，咽拭子标本落入在测采样试管内部，采样试管移动装置将试管盖拧紧关闭然后将在测采样试管移送到已检测区，位于已检测区的即为已测采样试管，至此完成一名被检测人员的核酸采集操作；然后依据同样原理，下一名被检测人员走到工作台前并将面部定位放在面部支架上，身份识别装置对该被检测人员的身份信息进行识别，咽拭子核酸采集装置将咽拭子标本放入标记好的采样试管，收集到咽拭子标本的采样试管送到已检测区；以此类推，每名被检测人员都通过一个采样试管收集到咽拭子标本，最后已检测区摆放有多个装有各被检测人员的咽拭子标本的采样试管，统一将各咽拭子样本统一送检。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：能够自动化采集受检者口腔分泌物的咽拭子样本，并且将采集到的多份咽拭子样本收集储存好，以便将各咽拭子样本统一送检，不仅收集采样更加高效而且采用自动化设备收集，不会有人员感染风险。本发明可以用于新冠病毒核酸的采集检测。

作为本发明的进一步改进，所述工作台下侧设置有工作柜，工作柜底部设置有若干移动滚轮，工作柜内部通过分隔板分隔为位于前侧的腿部放置槽和位于后侧的工具槽，腿部放置槽用来容纳被检测人员的腿部，工具槽的槽口处设置有可打开的柜门，与工作柜的腿部放置槽前侧相对应设置有可供被检测人员坐着的凳子。被检测人员坐在凳子上，腿部放在腿部放置槽内，脸部定位在面部支架上，使得被检测人员以舒适的坐姿进行核酸采集，符合人机工程学。

作为本发明的进一步改进，所述工作台的上侧对应设置有检测罩，检测罩包括位于上方的顶板，顶板的各边角处均设置有向下延伸的竖直支撑柱，各支撑柱下端分别与工作台的相应边角相固定，检测罩的后侧设置有可打开的罩门，检测罩的前侧、左侧和右侧均设置有可以打开的窗体，检测罩前侧的窗体上开设有可容被检测人员的面部进入的凹槽，所述检测罩内设置有消毒装置。工作台上的咽拭子核酸采集装置、试管摆放工装、采样试管移动装置等设备都封闭在检测罩内，核酸采集完成后对检测罩内部进行消毒，确保不同的被检测人员之间不会产生相互交叉感染。

作为本发明的进一步改进，所述咽拭子核酸采集装置包括六轴机器人，六轴机器人的前端设置有旋转盘，旋转盘中部同轴设置有向前延伸的旋转件，旋转件的前端固定连接有安装头，安装头内部沿轴向开设有安装孔，安装孔包括前侧的小径段和后侧的大径段，小径段的轴向长度大于大径段的轴向长度，所述安装孔大径段内安装有贴靠着旋转件前端的力传感器，咽拭子沿轴向穿过安装孔小径段并抵触着力传感器，所述安装头的侧面开设有压紧槽，安装头外周套设有嵌入压紧槽内的弹性压紧件，弹性压紧件压紧咽拭子的一侧，咽拭子的另一侧紧靠安装头的安装孔小径段内壁设置；所述旋转盘上安装有用于识别被检测人员口腔内部的深度相机。咽拭子的棒体轴向插入安装头的安装孔内直至抵触着力传感器，环形弹性压紧件将咽拭子稳定地固定在安装头上；六轴机器人可以在XYZ三轴移动和转动，保证安装头上的咽拭子可以沿正确路径进入被检测人员的口腔内；被检测人员张开嘴，旋转盘上的深度相机实时获取口腔内部RGB图像后，经人工智能算法，自动识别人体口腔内各部分器官，再利用深度相机识别物体深度的功能，通过算法实时反馈口腔中悬雍垂及左右两侧扁桃体位于深度相机坐标系内的三维坐标（A)给咽拭子核酸采集装置，六轴机器人的咽拭子移动路径需要导航：深度相机（B)以及咽拭子(C)在六轴机器人坐标系中相对位置固定，通过A-B-C三者空间位置关系，可得到咽拭子(C)与悬雍垂、扁桃体的三维坐标（A)的空间位置关系α； 至此，六轴机器人运行程序通过与深度相机实时通讯获取实时的α值，并根据这个值自动计算路径并移动咽拭子，将咽拭子头部伸入口腔内接触到扁桃体，然后旋转盘顺时针转90°后再逆时针转90°，使得咽拭子头部取到扁桃体上的核酸样本；咽拭子尾部与力传感器相接触，当咽拭子向前移动到顶撞口腔内壁时，力传感器接收到信号，六轴机器人停止向前运动，避免弄伤口腔，起到安全防护的作用，再重新规划六轴机器人的咽拭子移动路径。

作为本发明的进一步改进，所述面部支架包括固定在工作台表面的前侧边缘的安装横梁，安装横梁上设置有两个左右对应的安装座，安装横梁通过两个安装座固定连接有倒U形支撑架，支撑架包括支撑板，支撑板下侧垂直设置有两根相互平行的支撑腿，两根支撑腿下端分别与对应安装座相固定连接，支撑腿倾斜设置且支撑腿相对于安装横梁的倾斜角度可调设置；所述支撑板上设置有倒U形限位架，限位架包括位于支撑板上方的限位板，限位板与支撑板相平行，限位板下侧垂直设置有两根相互平行的限位杆，限位杆与支撑板相垂直，被检测人员的脸部放置在位于两根限位杆之间的支撑板上，限位板位于被检测人员的脸部上方。被检测人员的面部放置在支撑板上，倒U形限位架对面部限位。

为了便于将被检测人员的身份信息标记到新采样试管上，所述身份识别装置通过扫描身份证或脸部以识别被检测人员的身份信息，采样试管移动装置将新采样试管移送到与采样试管喷码装置相对应的位置，采样试管喷码装置将身份信息标记到相应新采样试管上。

作为本发明的进一步改进，所述试管摆放工装为矩形放置架，未检测区设置在放置架靠近采样试管喷码装置的一侧，已检测区设置在放置架远离采样试管喷码装置的一侧，在检测区设置在放置架中部，放置架的未检测区和已检测区均开设有若干试管孔，各新采样试管放置在放置架未检测区的各试管孔内，各已测采样试管放置在放置架已检测区的各试管孔内，放置架表面与工作台表面之间对应采用试管留有间距；放置架的在检测区设置有电动夹爪，电动夹爪前端左右对称设置有两个可移动的夹爪头，两个夹爪头相对的一侧均设置有内凹的夹紧凹槽，夹紧凹槽包括梯形的凹槽一和矩形的凹槽二，两个夹爪头分别夹紧竖直放置的在测采样试管的左右两侧，所述夹紧凹槽与在测采样试管相匹配设置。矩形放置架纵向放置，新采样试管、在测采样试管和已测采样试管分别放置在未检测区、在检测区和已检测区，试管摆放工装上的各采样试管分区放置，互不影响；电动夹爪的两个夹爪头可将在测采样试管夹紧固定。

作为本发明的进一步改进，所述采样试管移动装置包括设置在工作台上的三轴机器人，三轴机器人上设置有可以抓取采样试管并将试管盖打开、关闭的旋盖抓取机构。三轴机器人带动旋盖抓取机构在XYZ三轴自由移动。

作为本发明的进一步改进，所述三轴机器人包括设置在工作台上的纵向支架，纵向支架上设置有纵向导轨，纵向导轨上滑动连接有移动座，所述纵向支架上对应移动座可转动地设有纵向丝杠，纵向丝杠的丝杠螺母与移动座相传动连接，所述移动座上竖直设有立式支架，立式支架上轴向设置有竖直导轨，竖直导轨上滑动连接有升降座，所述立式支架上对应升降座可转动地设置有竖直丝杠，竖直丝杠的丝杠螺母与升降座相传动连接；所述升降座上固定连接有导向座，与导向座相对应地设置有横向支架，横向支架上横向设置有与导向座相匹配的横向滑轨，横向滑轨沿横向与导向座相活动连接，所述横向支架上对应导向座可转动地设置有横向丝杠，横向丝杠的丝杠螺母与导向座相连接。纵向丝杆转动通过丝杠螺母带动移动座纵向移动，竖直丝杠转动通过丝杠螺母带动升降座上下移动，横向丝杠的丝杠螺母与导向座相固定，横向丝杠转动的同时还沿轴向移动，横向滑轨沿着导向座横向滑动，横向支架实现横向移动。

作为本发明的进一步改进，所述旋盖抓取机构包括设置在横向支架上的安装支架，安装支架包括与横向支架相固定的联接板，联接板上固定连接有相互对应的支座一和支座二，支座一上竖直安装有电机，电机的输出端设置有齿轮一，支座二上开设有轴承槽，轴承槽内对应安装有轴承，轴承的中心孔与旋转套相匹配设置，旋转套可转动地竖直安装在轴承上，旋转套的上端伸到支座二上方且安装有齿轮二，齿轮二与齿轮一相啮合，旋转套的套孔包括上孔段和下孔段，上孔段的内径小于下孔段的内径，所述旋转套的套孔下孔段同轴设置有内套，内套上端面与旋转套的套孔下孔段上端面之间设置有弹簧，弹簧轴线与内套轴线相重合，内套的左右两侧均开设有至少一个连接孔，连接孔上连接有导向键，旋转套侧面对应各导向键贯穿开设有若干导向槽，导向槽长度方向与内套轴线相平行，导向键垂直插入相应导向槽内，内套的下端伸出旋转套且连接有旋盖套夹具，旋盖套夹具内部轴向开设有贯穿孔，贯穿孔包括从上到下依次排列的连接孔段、中间孔段和旋盖孔段，中间孔段的内径小于连接孔段的内径、旋盖孔段的内径，旋盖套夹具连接孔段的内壁与内套外周螺纹连接，旋盖套夹具旋盖孔段的内壁设置有与采样试管的试管盖相匹配的凹槽或螺纹，所述电机上设置有电动推杆，电动推杆的工作端铰接有驱动杆，驱动杆向下依次穿过旋转套的套孔上孔段、弹簧、内套的中心孔后伸入旋盖套夹具的贯穿孔；横向支架上对应齿轮一、齿轮二设置有保护罩。旋盖套夹具内壁的凹槽或螺纹与采样试管的试管盖外周相匹配设置，三轴机器人带动旋盖套夹具移动到套装在新采样试管的试管盖外周的位置，由于旋盖套夹具与试管盖通过凹槽或螺纹相配合，旋盖抓取机构可以将新采样试管向上提起，三轴机器人可以将采样试管下端放置在电动夹爪的两个夹爪头之间竖直固定起来；电机的输出端朝下并带动齿轮一转动，齿轮一带动齿轮二转动，旋转套带动旋盖套夹具转动并将试管盖拧开，以便咽拭子标本进入采样试管内，完成咽拭子标本收集后，旋转套带动旋盖套夹具反向转动将试管盖拧紧关闭，然后三轴机器人通过旋盖抓取机构将在测采样试管移动到已检测区，电动推杆带动驱动杆向下将试管盖顶开，使得试管盖与旋盖套夹具分离。

附图说明

图1为本发明的立体结构图。

图2为本发明的立体结构图。

图3为本发明的立体结构图。

图4为工作台的俯视图。

图5为工作台的立体结构图。

图6为试管摆放工装的立体结构图。

图7为工作台的立体结构图。

图8为工作台的立体结构图。

图9为咽拭子核酸采集装置的局部结构剖视图。

图10为工作台上采样试管移动装置的结构示意图。

图11为三轴机器人的结构示意图。

图12为三轴机器人的结构示意图。

图13为纵向支架和立式支架的剖视图。

图14为横向支架的剖视图。

图15为旋盖抓取机构的结构示意图。

图16为支座二上齿轮二、旋转套和旋盖套夹具的剖视图。

图17为旋转套、内套和旋盖套夹具的立体结构图。

图18为系统采集被检测人员口腔内悬雍垂和两侧扁桃体的照片。

图19为系统采集被检测人员口腔内悬雍垂和两侧扁桃体的照片。

其中，1工作台，2面部支架， 2a安装横梁，2b安装座，2c支撑架，2c1支撑板，2c2支撑腿，2d限位架，2d1限位板，2d2限位杆，3身份识别装置，4咽拭子核酸采集装置，4a六轴机器人，4b旋转盘，4c旋转件，4d安装头，4e安装孔，4e1小径段，4e2大径段，4f力传感器，4g压紧槽，4h深度相机，5试管摆放工装，5a未检测区，5b在检测区，5c已检测区，6采样试管移动装置，6a三轴机器人，6b旋盖抓取机构，7采样试管喷码装置，8工作柜，8a移动滚轮，8b分隔板，8c腿部放置槽，8d工具槽，8e柜门，9凳子，10检测罩，10a顶板，10b支撑柱，10c罩门，10d窗体，11试管孔，12电动夹爪，12a夹爪头，12b夹紧凹槽，12b1凹槽一,12b2凹槽二， 13纵向支架，13a纵向导轨，13b移动座，14安装支架，14a联接板，14b支座一,14c支座二，15电机，16齿轮一，17轴承，18旋转套，18a上孔段，18b下孔段，19齿轮二，20旋盖套夹具，20a连接孔段，20b中间孔段，20c旋盖孔段，21电动推杆，22驱动杆，23保护罩，24被检测人员，25立式支架，25a竖直导轨，25b升降座，26导向座，26a横向支架，26b横向滑轨，27内套，28连接孔，29导向槽。

具体实施方式

如图1-17，为一种高效自动化新冠病毒核酸智能采集系统，包括工作台1，工作台1前侧设置有用于定位被检测人员24面部的面部支架2，工作台1上对应设置有用于识别被检测人员24的身份识别装置3，工作台1上对应面部支架2设置有自动采集被检测人员24口腔内分泌物的咽拭子核酸采集装置4，工作台1上对应咽拭子核酸采集装置4设置有试管摆放工装5，试管摆放工装5上分别设置有未检测区5a、在检测区5b和已检测区5c，未检测区5a摆放有若干新采样试管，在检测区5b摆放有至少一个在测采样试管，咽拭子核酸采集装置4将采集到的咽拭子标本放入相应在测采样试管内，已检测区5c摆放有若干放置有咽拭子标本的已测采样试管，工作台1上对应试管摆放工装5设置有将采样试管的位置在未检测区5a、在检测区5b和已检测区5c移动切换的采样试管移动装置6，工作台1上还设置有对未检测区5a的新采样试管进行标记的采样试管喷码装置7，身份识别装置3识别被检测人员24的身份信息后，采样试管喷码装置7将身份信息标记到相应新采样试管上。

工作台1下侧设置有工作柜8，工作柜8底部设置有若干移动滚轮8a，工作柜8内部通过分隔板8b分隔为位于前侧的腿部放置槽8c和位于后侧的工具槽8d，腿部放置槽8c用来容纳被检测人员24的腿部，工具槽8d的槽口处设置有可打开的柜门8e，与工作柜8的腿部放置槽8c前侧相对应设置有可供被检测人员24坐着的凳子9。被检测人员24坐在凳子9上，腿部放在腿部放置槽8c内，脸部定位在面部支架2上，使得被检测人员24以舒适的坐姿进行核酸采集，符合人机工程学。

工作台1的上侧对应设置有检测罩10，检测罩10包括位于上方的顶板10a，顶板10a的各边角处均设置有向下延伸的竖直支撑柱10b，各支撑柱10b下端分别与工作台1的相应边角相固定，检测罩10的后侧设置有可打开的罩门10c，检测罩10的前侧、左侧和右侧均设置有可以打开的窗体10d，检测罩10前侧的窗体10d上开设有可容被检测人员24的面部进入的凹槽，检测罩10内设置有消毒装置。工作台1上的咽拭子核酸采集装置4、试管摆放工装5、采样试管移动装置6等设备都封闭在检测罩10内，核酸采集完成后对检测罩10内部进行消毒，确保不同的被检测人员24之间不会产生相互交叉感染。

咽拭子核酸采集装置4包括六轴机器人4a，六轴机器人4a的前端设置有旋转盘4b，旋转盘4b中部同轴设置有向前延伸的旋转件4c，旋转件4c的前端固定连接有安装头4d，安装头4d内部沿轴向开设有安装孔4e，安装孔4e包括前侧的小径段4e1和后侧的大径段4e2，小径段4e1的轴向长度大于大径段4e2的轴向长度，安装孔4e大径段4e2内安装有贴靠着旋转件4c前端的力传感器4f，咽拭子沿轴向穿过安装孔4e小径段4e1并抵触着力传感器4f，安装头4d的侧面开设有压紧槽4g，安装头4d外周套设有嵌入压紧槽4g内的弹性压紧件，弹性压紧件压紧咽拭子的一侧，咽拭子的另一侧紧靠安装头4d的安装孔4e小径段4e1内壁设置；旋转盘4b上安装有用于识别被检测人员24口腔内部的深度相机4h。如图18-19,系统采集多张人体口腔内照片，深度相机4h智能学习、识别口腔内结构；被检测人员24张开嘴，旋转盘4b上的深度相机4h实时获取口腔内部RGB图像后，经人工智能算法，自动识别人体口腔内各部分器官，再利用深度相机4h识别物体深度的功能，通过算法实时反馈口腔中悬雍垂及左右两侧扁桃体位于深度相机4h坐标系内的三维坐标（A)给咽拭子核酸采集装置4，六轴机器人4a的咽拭子移动路径需要导航：深度相机4h（B)以及咽拭子(C)在六轴机器人4a坐标系中相对位置固定，通过A-B-C三者空间位置关系，可得到咽拭子(C)与悬雍垂、扁桃体的三维坐标（A)的空间位置关系α； 至此，六轴机器人4a运行程序通过与深度相机4h实时通讯获取实时的α值，并根据这个值自动计算路径并移动咽拭子，将咽拭子头部伸入口腔内接触到扁桃体，然后旋转盘4b顺时针转90°后再逆时针转90°，使得咽拭子头部取到扁桃体上的核酸样本。

面部支架2包括固定在工作台1表面的前侧边缘的安装横梁2a，安装横梁2a上设置有两个左右对应的安装座2b，安装横梁2a通过两个安装座2b固定连接有倒U形支撑架2c，支撑架2c包括支撑板2c1，支撑板2c1下侧垂直设置有两根相互平行的支撑腿2c2，两根支撑腿2c2下端分别与对应安装座2b相固定连接，支撑腿2c2倾斜设置且支撑腿2c2相对于安装横梁2a的倾斜角度可调设置；支撑板2c1上设置有倒U形限位架2d，限位架2d包括位于支撑板2c1上方的限位板2d1，限位板2d1与支撑板2c1相平行，限位板2d1下侧垂直设置有两根相互平行的限位杆2d2，限位杆2d2与支撑板2c1相垂直，被检测人员24的脸部放置在位于两根限位杆2d2之间的支撑板2c1上，限位板2d1位于被检测人员24的脸部上方。被检测人员24的面部放置在支撑板2c1上，倒U形限位架2d对面部限位。

为了便于将被检测人员24的身份信息标记到新采样试管上，身份识别装置3通过扫描身份证或脸部以识别被检测人员24的身份信息，采样试管移动装置6将新采样试管移送到与采样试管喷码装置7相对应的位置，采样试管喷码装置7将身份信息标记到相应新采样试管上。

试管摆放工装5为矩形放置架，未检测区5a设置在放置架靠近采样试管喷码装置7的一侧，已检测区5c设置在放置架远离采样试管喷码装置7的一侧，在检测区5b设置在放置架中部，放置架的未检测区5a和已检测区5c均开设有若干试管孔11，各新采样试管放置在放置架未检测区5a的各试管孔11内，各已测采样试管放置在放置架已检测区5c的各试管孔11内，放置架表面与工作台1表面之间对应采用试管留有间距；放置架的在检测区5b设置有电动夹爪12，电动夹爪12前端左右对称设置有两个可移动的夹爪头12a，两个夹爪头12a相对的一侧均设置有内凹的夹紧凹槽12b，夹紧凹槽12b包括梯形的凹槽一12b1和矩形的凹槽二12b2，两个夹爪头12a分别夹紧竖直放置的在测采样试管的左右两侧，夹紧凹槽12b与在测采样试管相匹配设置。新采样试管、在测采样试管和已测采样试管分别放置在未检测区5a、在检测区5b和已检测区5c，试管摆放工装5上的各采样试管分区放置，互不影响。

采样试管移动装置6包括设置在工作台1上的三轴机器人6a，三轴机器人6a上设置有可以抓取采样试管并将试管盖打开、关闭的旋盖抓取机构6b。三轴机器人6a带动旋盖抓取机构6b在XYZ三轴自由移动。

三轴机器人6a包括设置在工作台1上的纵向支架13，纵向支架13上设置有纵向导轨13a，纵向导轨13a上滑动连接有移动座13b，纵向支架13上对应移动座13b可转动地设有纵向丝杠，纵向丝杠的丝杠螺母与移动座13b相传动连接，移动座13b上竖直设有立式支架25，立式支架25上轴向设置有竖直导轨25a，竖直导轨25a上滑动连接有升降座25b，立式支架25上对应升降座25b可转动地设置有竖直丝杠，竖直丝杠的丝杠螺母与升降座25b相传动连接；升降座25b上固定连接有导向座26，与导向座26相对应地设置有横向支架26a，横向支架26a上横向设置有与导向座26相匹配的横向滑轨26b，横向滑轨26b沿横向与导向座26相活动连接，横向支架26a上对应导向座26可转动地设置有横向丝杠，横向丝杠的丝杠螺母与导向座26相连接。纵向丝杆转动通过丝杠螺母带动移动座13b纵向移动，竖直丝杠转动通过丝杠螺母带动升降座25b上下移动，横向丝杠的丝杠螺母与导向座26相固定，横向丝杠转动的同时还沿轴向移动，横向滑轨26b沿着导向座26横向滑动，横向支架26a实现横向移动。

旋盖抓取机构6b包括设置在横向支架26a上的安装支架14，安装支架14包括与横向支架26a相固定的联接板14a，联接板14a上固定连接有相互对应的支座一14b和支座二14c，支座一14b上竖直安装有电机15，电机15的输出端设置有齿轮一16，支座二14c上开设有轴承槽，轴承槽内对应安装有轴承17，轴承17的中心孔与旋转套18相匹配设置，旋转套18可转动地竖直安装在轴承17上，旋转套18的上端伸到支座二14c上方且安装有齿轮二19，齿轮二19与齿轮一16相啮合，旋转套18的套孔包括上孔段18a和下孔段18b，上孔段18a的内径小于下孔段18b的内径，旋转套18的套孔下孔段18b同轴设置有内套27，内套27上端面与旋转套18的套孔下孔段18b上端面之间设置有弹簧，弹簧轴线与内套27轴线相重合，内套27的左右两侧均开设有至少一个连接孔28，连接孔28上连接有导向键，旋转套18侧面对应各导向键贯穿开设有若干导向槽29，导向槽29长度方向与内套27轴线相平行，导向键垂直插入相应导向槽29内，内套27的下端伸出旋转套18且连接有旋盖套夹具20，旋盖套夹具20内部轴向开设有贯穿孔，贯穿孔包括从上到下依次排列的连接孔28段20a、中间孔段20b和旋盖孔段20c，中间孔段20b的内径小于连接孔28段20a的内径、旋盖孔段20c的内径，旋盖套夹具20连接孔28段20a的内壁与内套27外周螺纹连接，旋盖套夹具20旋盖孔段20c的内壁设置有与采样试管的试管盖相匹配的凹槽或螺纹，电机15上设置有电动推杆21，电动推杆21的工作端铰接有驱动杆22，驱动杆22向下依次穿过旋转套18的套孔上孔段18a、弹簧、内套27的中心孔后伸入旋盖套夹具20的贯穿孔；横向支架26a上对应齿轮一16、齿轮二19设置有保护罩23。旋盖套夹具20内壁的凹槽或螺纹与采样试管的试管盖外周相匹配设置，三轴机器人6a带动旋盖套夹具20移动到套装在新采样试管的试管盖外周的位置，由于旋盖套夹具20与试管盖通过凹槽或螺纹相配合，旋盖抓取机构6b可以将新采样试管向上提起，三轴机器人6a可以将采样试管下端放置在电动夹爪12的两个夹爪头12a之间竖直固定起来；电机15的输出端朝下并带动齿轮一16转动，齿轮一16带动齿轮二19转动，旋转套18带动旋盖套夹具20转动并将试管盖拧开，以便咽拭子标本进入采样试管内，完成咽拭子标本收集后，旋转套18带动旋盖套夹具20反向转动将试管盖拧紧关闭，然后三轴机器人6a通过旋盖抓取机构6b将在测采样试管移动到已检测区5c，电动推杆21带动驱动杆22向下将试管盖顶开，使得试管盖与旋盖套夹具20分离。

本发明工作时，被检测人员24自己走到工作台1前并将面部定位放在面部支架2上，身份识别装置3对被检测人员24的身份信息进行识别，然后采样试管移动装置6抓取试管摆放工装5未检测区5a的一个新采样试管并送到采样试管喷码装置7前，采样试管喷码装置7将被检测人员24的身份信息标记到相应新采样试管上，然后采样试管移动装置6将标记好的新采样试管移送到试管摆放工装5的在检测区5b，位于在检测区5b的即为在测采样试管，采样试管移动装置6将在测采样试管的试管盖打开；咽拭子核酸采集装置4通过咽拭子对被检测人员24口腔内的扁桃体采集分泌物，然后将当前被检测人员24的咽拭子标本送到试管摆放工装5在检测区5b的在测采样试管处，通过剪断装置将咽拭子的棒体待剪断处剪断，咽拭子标本落入在测采样试管内部，采样试管移动装置6将试管盖拧紧关闭然后将在测采样试管移送到已检测区5c，位于已检测区5c的即为已测采样试管，至此完成一名被检测人员24的核酸采集操作；然后依据同样原理，下一名被检测人员24走到工作台1前并将面部定位放在面部支架2上，身份识别装置3对该被检测人员24的身份信息进行识别，咽拭子核酸采集装置4将咽拭子标本放入标记好的采样试管，收集到咽拭子标本的采样试管送到已检测区5c；以此类推，每名被检测人员24都通过一个采样试管收集到咽拭子标本，最后已检测区5c摆放有多个装有各被检测人员24的咽拭子标本的采样试管，统一将各咽拭子样本统一送检。本发明的优点在于：能够自动化采集受检者口腔分泌物的咽拭子样本，并且将采集到的多份咽拭子样本收集储存好，以便将各咽拭子样本统一送检，不仅收集采样更加高效而且采用自动化设备收集，不会有人员感染风险。本发明可以用于新冠病毒核酸的采集检测。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高效自动化新冠病毒核酸智能采集系统，其特征在于，包括工作台，工作台前侧设置有用于定位被检测人员面部的面部支架，工作台上对应设置有用于识别被检测人员的身份识别装置，所述工作台上对应面部支架设置有自动采集被检测人员口腔内分泌物的咽拭子核酸采集装置，所述工作台上对应咽拭子核酸采集装置设置有试管摆放工装，试管摆放工装上分别设置有未检测区、在检测区和已检测区，未检测区摆放有若干新采样试管，所述在检测区摆放有至少一个在测采样试管，所述咽拭子核酸采集装置将采集到的咽拭子标本放入相应在测采样试管内，所述已检测区摆放有若干放置有咽拭子标本的已测采样试管，所述工作台上对应试管摆放工装设置有将采样试管的位置在未检测区、在检测区和已检测区移动切换的采样试管移动装置，工作台上还设置有对未检测区的新采样试管进行标记的采样试管喷码装置，所述身份识别装置识别被检测人员的身份信息后，采样试管喷码装置将身份信息标记到相应新采样试管上。

2.根据权利要求1所述的一种高效自动化新冠病毒核酸智能采集系统，其特征在于，所述工作台下侧设置有工作柜，工作柜底部设置有若干移动滚轮，工作柜内部通过分隔板分隔为位于前侧的腿部放置槽和位于后侧的工具槽，腿部放置槽用来容纳被检测人员的腿部，工具槽的槽口处设置有可打开的柜门，与工作柜的腿部放置槽前侧相对应设置有可供被检测人员坐着的凳子。

3.根据权利要求1或2 所述的一种高效自动化新冠病毒核酸智能采集系统，其特征在于，所述工作台的上侧对应设置有检测罩，检测罩包括位于上方的顶板，顶板的各边角处均设置有向下延伸的竖直支撑柱，各支撑柱下端分别与工作台的相应边角相固定，检测罩的后侧设置有可打开的罩门，检测罩的前侧、左侧和右侧均设置有可以打开的窗体，检测罩前侧的窗体上开设有可容被检测人员的面部进入的凹槽，所述检测罩内设置有消毒装置。

4.根据权利要求1或2 所述的一种高效自动化新冠病毒核酸智能采集系统，其特征在于，所述咽拭子核酸采集装置包括六轴机器人，六轴机器人的前端设置有旋转盘，旋转盘中部同轴设置有向前延伸的旋转件，旋转件的前端固定连接有安装头，安装头内部沿轴向开设有安装孔，安装孔包括前侧的小径段和后侧的大径段，小径段的轴向长度大于大径段的轴向长度，所述安装孔大径段内安装有贴靠着旋转件前端的力传感器，咽拭子沿轴向穿过安装孔小径段并抵触着力传感器，所述安装头的侧面开设有压紧槽，安装头外周套设有嵌入压紧槽内的弹性压紧件，弹性压紧件压紧咽拭子的一侧，咽拭子的另一侧紧靠安装头的安装孔小径段内壁设置；所述旋转盘上安装有用于识别被检测人员口腔内部的深度相机。

5.根据权利要求1或2 所述的一种高效自动化新冠病毒核酸智能采集系统，其特征在于，所述面部支架包括固定在工作台表面的前侧边缘的安装横梁，安装横梁上设置有两个左右对应的安装座，安装横梁通过两个安装座固定连接有倒U形支撑架，支撑架包括支撑板，支撑板下侧垂直设置有两根相互平行的支撑腿，两根支撑腿下端分别与对应安装座相固定连接，支撑腿倾斜设置且支撑腿相对于安装横梁的倾斜角度可调设置；所述支撑板上设置有倒U形限位架，限位架包括位于支撑板上方的限位板，限位板与支撑板相平行，限位板下侧垂直设置有两根相互平行的限位杆，限位杆与支撑板相垂直，被检测人员的脸部放置在位于两根限位杆之间的支撑板上，限位板位于被检测人员的脸部上方。

6.根据权利要求1或2 所述的一种高效自动化新冠病毒核酸智能采集系统，其特征在于，所述身份识别装置通过扫描身份证或脸部以识别被检测人员的身份信息，采样试管移动装置将新采样试管移送到与采样试管喷码装置相对应的位置，采样试管喷码装置将身份信息标记到相应新采样试管上。

7.根据权利要求1或2 所述的一种高效自动化新冠病毒核酸智能采集系统，其特征在于，所述试管摆放工装为矩形放置架，未检测区设置在放置架靠近采样试管喷码装置的一侧，已检测区设置在放置架远离采样试管喷码装置的一侧，在检测区设置在放置架中部，放置架的未检测区和已检测区均开设有若干试管孔，各新采样试管放置在放置架未检测区的各试管孔内，各已测采样试管放置在放置架已检测区的各试管孔内，放置架表面与工作台表面之间对应采用试管留有间距；放置架的在检测区设置有电动夹爪，电动夹爪前端左右对称设置有两个可移动的夹爪头，两个夹爪头相对的一侧均设置有内凹的夹紧凹槽，夹紧凹槽包括梯形的凹槽一和矩形的凹槽二，两个夹爪头分别夹紧竖直放置的在测采样试管的左右两侧，所述夹紧凹槽与在测采样试管相匹配设置。

8.根据权利要求1或2 所述的一种高效自动化新冠病毒核酸智能采集系统，其特征在于，所述采样试管移动装置包括设置在工作台上的三轴机器人，三轴机器人上设置有可以抓取采样试管并将试管盖打开、关闭的旋盖抓取机构。

9.根据权利要求8所述的一种高效自动化新冠病毒核酸智能采集系统，其特征在于，所述三轴机器人包括设置在工作台上的纵向支架，纵向支架上设置有纵向导轨，纵向导轨上滑动连接有移动座，所述纵向支架上对应移动座可转动地设有纵向丝杠，纵向丝杠的丝杠螺母与移动座相传动连接，所述移动座上竖直设有立式支架，立式支架上轴向设置有竖直导轨，竖直导轨上滑动连接有升降座，所述立式支架上对应升降座可转动地设置有竖直丝杠，竖直丝杠的丝杠螺母与升降座相传动连接；所述升降座上固定连接有导向座，与导向座相对应地设置有横向支架，横向支架上横向设置有与导向座相匹配的横向滑轨，横向滑轨沿横向与导向座相活动连接，所述横向支架上对应导向座可转动地设置有横向丝杠，横向丝杠的丝杠螺母与导向座相连接。

10.根据权利要求9所述的一种高效自动化新冠病毒核酸智能采集系统，其特征在于，所述旋盖抓取机构包括设置在横向支架上的安装支架，安装支架包括与横向支架相固定的联接板，联接板上固定连接有相互对应的支座一和支座二，支座一上竖直安装有电机，电机的输出端设置有齿轮一，支座二上开设有轴承槽，轴承槽内对应安装有轴承，轴承的中心孔与旋转套相匹配设置，旋转套可转动地竖直安装在轴承上，旋转套的上端伸到支座二上方且安装有齿轮二，齿轮二与齿轮一相啮合，旋转套的套孔包括上孔段和下孔段，上孔段的内径小于下孔段的内径，所述旋转套的套孔下孔段同轴设置有内套，内套上端面与旋转套的套孔下孔段上端面之间设置有弹簧，弹簧轴线与内套轴线相重合，内套的左右两侧均开设有至少一个连接孔，连接孔上连接有导向键，旋转套侧面对应各导向键贯穿开设有若干导向槽，导向槽长度方向与内套轴线相平行，导向键垂直插入相应导向槽内，内套的下端伸出旋转套且连接有旋盖套夹具，旋盖套夹具内部轴向开设有贯穿孔，贯穿孔包括从上到下依次排列的连接孔段、中间孔段和旋盖孔段，中间孔段的内径小于连接孔段的内径、旋盖孔段的内径，旋盖套夹具连接孔段的内壁与内套外周螺纹连接，旋盖套夹具旋盖孔段的内壁设置有与采样试管的试管盖相匹配的凹槽或螺纹，所述电机上设置有电动推杆，电动推杆的工作端铰接有驱动杆，驱动杆向下依次穿过旋转套的套孔上孔段、弹簧、内套的中心孔后伸入旋盖套夹具的贯穿孔；横向支架上对应齿轮一、齿轮二设置有保护罩。

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