CN113479460A - 一种生物样本转运智能安全云护系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及生物样本转运领域，尤其是一种生物样本转运智能安全云护系统，包括：A类生物安全转运箱、生物样本杯、智能监控器和远程监控系统；转运箱包括内箱和外箱，在外箱设置动态电子密码锁，内箱设置杯槽；生物样本杯包括杯体和杯盖，在杯体上部设置有生物样本消杀装置；杯体下部设置有电子控制单元；智能监控器设置在转运箱内，电子控制单元通过近距离无线通讯单元与智能监控器相连接，智能监控器采集转运箱内的温湿度、光照强度、震动、气压和定位数据，并实时将采集的数据上传至远程监控系统；在生物样本突发危急情况，给出指令传输给智能监控器，智能监控器控制电子控制单元启动生物样本消杀装置将生物样本销毁。本专利有利于生物样本的转运。

Description

一种生物样本转运智能安全云护系统
技术领域
本发明涉及生物样本转运领域，尤其是一种生物样本转运智能安全云护系统。
背景技术
生物样本包括标准化收集的疾病生物体的生物大分子、细胞、器官组织、全血、血浆、血清、生物体液或经处理过的DNA、RNA、蛋白等。这些生物样本在运输时，必须使用符合国家标准的生物样本转运箱。现有的转运箱通常包括密闭的箱体和置于箱体内部的生物样本容器，并在箱体内设置制冷装置，延长生物样本保存时间。
在生物样本运输过程中，会发生各种各样情况，可能对生物样本造成影响，例如箱体内的温湿度、光照强度、震动、气压等，但由于箱体是密闭的，运输人员和平台的监管人员无法及时获知箱体内部生物样本的状态。甚至在运输过程中，会出现生物样本突发危急情况，例如生物样本的运输路线偏离预定的路线，储运环境异常，样本遗失或泄露等，需要及时采取相关措施，销毁生物样本。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的是提供一种生物样本转运智能安全云护系统，在转运箱内设置智能监控器，采集转运箱内的温湿度、光照强度、震动、气压和定位数据，并实时将采集的数据通过远距离无线通讯单元以区块链技术上传至远程监控系统，确保所采集的环境参数具有不可篡改性。生物样本杯内设置生物样本消杀装置，在生物样本突发危急情况时，给出指令传输给智能监控器，智能监控器控制电子控制单元启动生物样本消杀装置将生物样本销毁。
为本发明的目的，采用以下技术方案予以实施：
一种生物样本转运智能安全云护系统，该系统包括：A类生物安全转运箱、生物样本杯、智能监控器和远程监控系统；
所述转运箱包括内箱和外箱，内箱采用高分子保温缓冲材料，外箱采用超轻航空铝镁合金，并在外箱设置动态电子密码锁，内箱设置用于固定放置生物样本杯的杯槽；
所述生物样本杯包括杯体和杯盖，在杯体上部设置有保温层，保温层中部为生物样本试管储槽，在储槽的侧壁设置有生物样本消杀装置；所述杯体下部设置有电子控制单元，所述电子控制单元包括控制器、近距离无线通讯单元和电池，近距离无线通讯单元连接控制器，控制器连接控制生物样本消杀装置；
所述智能监控器设置在转运箱内，智能监控器包括温湿度检测器、开箱报警单元、多模块定位单元、撞击报警单元和远距离无线通讯单元；所述电子控制单元通过近距离无线通讯单元与智能监控器相连接，智能监控器采集转运箱内的温湿度、光照强度、震动、气压和定位数据，并实时将采集的数据通过远距离无线通讯单元以区块链技术上传至远程监控系统；
所述远程监控系统与智能监控器进行稳定数据通信，确保生物样本杯内生物样本安全可控，在生物样本突发危急情况，给出指令传输给智能监控器，智能监控器控制电子控制单元启动生物样本消杀装置将生物样本销毁。
作为优选，多模块定位单元包括北斗定位系统、GPS、GLONASS、Galileo、wifi和基站中一种或多种组合。
作为优选，近距离无线通讯单元选用Zig-Bee、蓝牙(Bluetooth)、无线宽带(Wi-Fi)、超宽带(UWB)和近场通信(NFC)中的一种。
作为优选，近距离无线通讯单元选用蓝牙、无线宽带和近场通信，远距离无线通讯单元采用5G通讯。
作为优选，远距离无线通讯单元采用GPRS/CDMA、数传电台通信、扩频微波通信、无线网桥、卫星通信和短波通信中的一种。
作为优选，生物样本消杀装置选自加热消杀、生化消杀、紫外线消杀和加热结合生化消杀中的一种。
作为优选，生物样本杯还具有声和\或光提示装置，声和\或光提示装置连接控制器，在装载生物样本时，声和\或光提示装置发出提醒。
作为优选，杯体由上杯体、上连接环、下连接环和下杯体构成；杯盖通过螺纹螺旋固定在上杯体上；所述下连接环上设置有多根连接柱，多根螺钉将上连接环固定在多根凸出的连接柱上，使下连接环和上连接环形成中间隔离空间，一块主PCB板固定设置在中间隔离空间内；所述的下连接环与下杯体固定连接，在下杯体内设置有储存腔体，所述的电池设置在储存腔体内，电池通过电连接接口连接至主PCB板，并在下杯体的底部设置有充电接口和开关装置；所述的上杯体与上连接环相固定连接，所述的保温层设置在上杯体内；所述的生物样本消杀装置设置在保温层内部；生物样本消杀装置包括竖直设置的加热管，加热管底部与上连接环固定连接，加热管引出导线与主PCB板相电连接；所述的生物样本试管储槽形成在加热管的内部，加热管的底部设置有开口，开口内设置用于检测生物样本试管储槽内是否有试管的传感器，传感器固定安装在保温层的底部，传感器引出导线与主PCB板相电连接；保温层的上部设置有试管卡口。
作为优选，上连接环和下连接环之间设置有环形凹槽，一个透明或半透明的环形体设置在环形凹槽内，环形体的外径与上杯体、下杯体相同，并在主PCB板上设置有LED显示灯，在放入样本后所述的LED显示灯变色使环形体相应变色。
作为优选，内箱内部设置有制冷装置、杯槽和智能监控器插槽；多个制冷装置设置在内箱的侧壁上；多个杯槽设置在内箱底部且至少形成两个杯槽区；智能监控器插槽设置在内箱底部且位于杯槽区之间；内箱上端面上设有凹槽；内箱上部设置内箱盖，内箱盖的底部设有与凹槽的凸缘、与杯槽对应的第一定位槽和与智能监控器插槽对应的第二定位槽；内箱盖的两侧设有抓手槽；外箱包括外箱体和外箱盖，外箱体内部用于容纳内箱；外箱盖的一侧端部与外箱体上部一侧铰接，外箱盖另一侧设置第一锁止件，外箱体上设有与第一锁止件对应的第二锁止件；外箱盖顶部转动设置拉环。
综上所述，本发明的优点是在转运箱内设置智能监控器，采集转运箱内的温湿度、光照强度、震动、气压和定位数据，并实时将采集的数据通过远距离无线通讯单元以区块链技术上传至远程监控系统，确保所采集的环境参数具有不可篡改性。在生物样本突发危急情况时，给出指令传输给智能监控器，智能监控器控制电子控制单元启动生物样本消杀装置将生物样本销毁。针对BSL-3到BSL-4等级的高致病性病源微生物样本在运输过程中发生储运环境异常、样本遗失或泄露等风险下，通过三层防护架构（生物安全可视、可防、可控），即可视化管理系统平台，具有智能开启功能的特制生物安全转运箱，以及在生物样本发生异常情况下的远程病毒可控消杀，达到生物安全风险的有效监管、防护和消除生物安全隐患。
附图说明
图1为一种生物样本转运智能安全云护系统的流程图。
图2和图3为外箱的结构示意图。
图4为内箱中放置生物样本杯和智能监控器的结构示意图。
图5为内箱去除生物样本杯和智能监控器后的结构示意图。
图6为内箱盖的结构示意图。
图7为生物样本杯的结构示意图。
图8为图7中沿A-A方向的剖面图。
图9为生物样本杯的爆炸结构示意图。
图10为上连接环、下连接环、主PCB板和环形体的爆炸结构示意图。
图11为保温层、加热管和传感器的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种生物样本转运智能安全云护系统，该系统包括：A类生物安全转运箱、生物样本杯2、智能监控器3和远程监控系统。A类生物安全转运箱符合UN2814标准。
如图2到6所示，转运箱包括内箱11和外箱12，内箱11采用高分子保温缓冲材料，外箱12采用超轻航空铝镁合金，并在外箱12设置动态电子密码锁，动态电子密码锁可以为海关密码锁、随机密码锁、指纹锁、人脸识别锁等智能锁，确保生物安全转运箱具有智能、安全开启的功能。内箱11设置用于固定放置生物样本杯2的杯槽111。
内箱11内部设置有杯槽111、制冷装置112和智能监控器插槽113。多个（图3中为四个）制冷装置112设置在内箱11的侧壁上。多个（图4中为八个）杯槽111设置在内箱111底部且至少形成两个杯槽区。智能监控器插槽113设置在内箱111底部且位于杯槽区之间。内箱11上端面上设有便于内箱盖115定位的凹槽114。内箱11上部设置内箱盖115，内箱盖115的底部设有与凹槽114的凸缘1151，便于将内箱盖115安装到内箱111上。内箱盖115的底部还设有与杯槽111对应的第一定位槽1152，从上方和下方同时对生物样本杯2进行固定，防止生物样本杯2在转运时发生移动，更好的保存生物样品。内箱盖115的底部还设有与智能监控器插槽113对应的第二定位槽1153，便于固定智能监控器3。内箱盖115的两侧设有抓手槽1154，便于在打开时，抓住内箱盖115。
外箱12包括外箱体121和外箱盖122，外箱体121内部用于容纳内箱11。外箱盖122的一侧端部与外箱体121上部一侧铰接，便于外箱盖122的开启。外箱盖122另一侧设置第一锁止件1221，外箱体121上设有与第一锁止件1221对应的第二锁止件1211。外箱盖122顶部转动设置拉环1222，便于抓取外箱12，进行转运。
如图7和图8所示，生物样本杯2包括杯体21和杯盖22，在杯体21上部设置有保温层23，保温层23中部为生物样本试管储槽231，在储槽231的侧壁设置有生物样本消杀装置。生物样本消杀装置选自加热消杀、生化消杀、紫外线消杀和加热结合生化消杀中的一种。其中加热方式采用高导热材料与大能量密度的锂电池相结合，使得生物样本消杀装置在7分钟内达到100℃的高温区间，并维持至少5分钟持续加热，达到生物样本有效消杀的目的。保温层23采用采用新型材料防止热量外溢。生物样本消杀装置采用IP67高防护等级设计，并可耐受95Kpa压差无泄漏。杯体21表面处理具备抑菌能力，材质易于每次使用后消毒。
杯体21下部设置有电子控制单元，电子控制单元包括控制器、近距离无线通讯单元和电池24，近距离无线通讯单元连接控制器，控制器连接控制生物样本消杀装置。无线通讯连接稳定可靠，具备安全鉴权能力。生物样本杯2单次电量续航能力不低于365天。
如图7到11所示，杯体21由上杯体211、上连接环212、下连接环213和下杯体214构成。杯盖22通过螺纹螺旋固定在上杯体211上。下连接环213上设置有多根连接柱2131，多根螺钉将上连接环212固定在多根凸出的连接柱2131上，使下连接环213和上连接环212形成中间隔离空间，一块主PCB板25固定设置在中间隔离空间内。下连接环213与下杯体214固定连接，在下杯体214内设置有储存腔体，的电池24设置在储存腔体内，电池24通过电连接接口241连接至主PCB板25，并在下杯体214的底部设置有充电接口26和开关装置27。
上杯体211与上连接环212相固定连接，保温层23设置在上杯体211内，生物样本消杀装置设置在保温层23内部。生物样本消杀装置包括竖直设置的加热管28，加热管28采用高导热性能新型材料。加热管28底部与上连接环212固定连接，加热管28引出导线与主PCB板25相电连接。生物样本试管储槽231形成在加热管28的内部。
加热管28的底部设有开口，开口内设置有用于检测生物样本试管储槽231内是否有试管的传感器281，传感器281固定安装在保温层23的底部，传感器281引出导线与主PCB板25相电连接。保温层23的上部设置有试管卡口232。
生物样本杯2还具有装载生物样本时声、光提示装置。上连接环212和下连接环213之间设置有环形凹槽，一个透明或半透明的环形体29设置在环形凹槽内，环形体29的外径与上杯体211、下杯体214相同，并在主PCB板25上设置有LED显示灯251，在放入样本后的LED显示灯251变色使环形体29相应变色。
智能监控器3设置在转运箱内，智能监控器3包括温湿度检测器、开箱报警单元、多模块定位单元、撞击报警单元和远距离无线通讯单元。电子控制单元通过近距离无线通讯单元与智能监控器3相连接，智能监控器3采集转运箱内的温湿度、光照强度、震动、气压和定位数据，并实时将采集的数据通过远距离无线通讯单元以区块链技术上传至远程监控系统，确保所采集的环境参数具有不可篡改性。
远程监控系统与智能监控器3进行稳定数据通信，确保生物样本杯2内生物样本安全可控，在生物样本突发危急情况，给出指令传输给智能监控器3，智能监控器3控制电子控制单元启动生物样本消杀装置将生物样本销毁。
智能监控器3具备高灵敏度温度侦测（+/- 0.5℃温度误差）和高灵敏度湿度侦测（+/-5%RH 湿度误差），且单次充电续航能力不低于12天。通讯需能有效穿透信号屏蔽，稳定传输信号，不发生数据丢失，通讯频率与采样频率可依据需求设置。
多模块定位单元包括北斗定位系统、GPS、GLONASS、Galileo、wifi和基站中一种或多种组合，实现全球物流轨迹追踪溯源。
近距离无线通讯单元选用Zig-Bee、蓝牙(Bluetooth)、无线宽带(Wi-Fi)、超宽带(UWB)和近场通信(NFC)中的一种。远距离无线通讯单元采用5G通讯。
远距离无线通讯单元还可以采用GPRS/CDMA、数传电台通信、扩频微波通信、无线网桥、卫星通信和短波通信中的一种。
一种生物样本转运智能安全云护系统，采用SaaS 架构，依托成熟中间件，通过多数据中心支持服务器，确保采集数据不可篡改。服务可用性99.9%，数据可靠性99.9%，支持千万级设备长连接，百万级设备并发，端到云极低延时的高稳定表现SaaS云平台。
该系统能够针对BSL-3到BSL-4等级的高致病性病源微生物样本在运输过程中发生储运环境异常、样本遗失或泄露等风险下，通过三层防护架构（生物安全可视、可防、可控），即可视化管理系统平台，具有智能开启功能的特制生物安全转运箱，以及在生物样本发生异常情况下的远程病毒可控消杀，达到生物安全风险的有效监管、防护和消除生物安全隐患。

Claims (10)

1.一种生物样本转运智能安全云护系统，其特征在于，该系统包括：A类生物安全转运箱、生物样本杯（2）、智能监控器（3）和远程监控系统；
所述转运箱包括内箱（11）和外箱（12），内箱（11）采用高分子保温缓冲材料，外箱（12）采用超轻航空铝镁合金，并在外箱（12）设置动态电子密码锁，内箱（11）设置用于固定放置生物样本杯（2）的杯槽（111）；
所述生物样本杯（2）包括杯体（21）和杯盖（22），在杯体（21）上部设置有保温层（23），保温层（23）中部为生物样本试管储槽（231），在储槽（231）的侧壁设置有生物样本消杀装置；所述杯体（21）下部设置有电子控制单元，所述电子控制单元包括控制器、近距离无线通讯单元和电池（24），近距离无线通讯单元连接控制器，控制器连接控制生物样本消杀装置；
所述智能监控器（3）设置在转运箱内，智能监控器（3）包括温湿度检测器、开箱报警单元、多模块定位单元、撞击报警单元和远距离无线通讯单元；所述电子控制单元通过近距离无线通讯单元与智能监控器（3）相连接，智能监控器（3）采集转运箱内的温湿度、光照强度、震动、气压和定位数据，并实时将采集的数据通过远距离无线通讯单元以区块链技术上传至远程监控系统；
所述远程监控系统与智能监控器（3）进行稳定数据通信，确保生物样本杯（2）内生物样本安全可控，在生物样本突发危急情况，给出指令传输给智能监控器（3），智能监控器（3）控制电子控制单元启动生物样本消杀装置将生物样本销毁。
2.根据权利要求1所述的一种生物样本转运智能安全云护系统，其特征在于，多模块定位单元包括北斗定位系统、GPS、GLONASS、Galileo、wifi和基站中一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种生物样本转运智能安全云护系统，其特征在于，近距离无线通讯单元选用Zig-Bee、蓝牙(Bluetooth)、无线宽带(Wi-Fi)、超宽带(UWB)和近场通信(NFC)中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种生物样本转运智能安全云护系统，其特征在于，近距离无线通讯单元选用蓝牙、无线宽带和近场通信，远距离无线通讯单元采用5G通讯。
5.根据权利要求1所述的一种生物样本转运智能安全云护系统，其特征在于，远距离无线通讯单元采用GPRS/CDMA、数传电台通信、扩频微波通信、无线网桥、卫星通信和短波通信中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种生物样本转运智能安全云护系统，其特征在于，生物样本消杀装置选自加热消杀、生化消杀、紫外线消杀和加热结合生化消杀中的一种。
7.根据权利要求1所述的一种生物样本转运智能安全云护系统，其特征在于，生物样本杯（2）还具有声和\或光提示装置，声和\或光提示装置连接控制器，在装载生物样本时，声和\或光提示装置发出提醒。
8.根据权利要求1所述的一种生物样本转运智能安全云护系统，其特征在于，杯体（21）由上杯体（211）、上连接环（212）、下连接环（213）和下杯体（214）构成；杯盖（22）通过螺纹螺旋固定在上杯体（211）上；所述下连接环（213）上设置有多根连接柱（2131），多根螺钉将上连接环（212）固定在多根凸出的连接柱（2131）上，使下连接环（213）和上连接环（212）形成中间隔离空间，一块主PCB板（25）固定设置在中间隔离空间内；所述的下连接环（213）与下杯体（214）固定连接，在下杯体（214）内设置有储存腔体，所述的电池（24）设置在储存腔体内，电池（24）通过电连接接口（241）连接至主PCB板（25），并在下杯体（214）的底部设置有充电接口（26）和开关装置（27）；所述的上杯体（211）与上连接环（212）相固定连接，所述的保温层（23）设置在上杯体（211）内；所述的生物样本消杀装置设置在保温层（23）内部；生物样本消杀装置包括竖直设置的加热管（28），加热管（28）底部与上连接环（212）固定连接，加热管（28）引出导线与主PCB板（25）相电连接；所述的生物样本试管储槽（231）形成在加热管（28）的内部，加热管（28）的底部设置有开口，开口内设置用于检测生物样本试管储槽（231）内是否有试管的传感器（281），传感器（281）固定安装在保温层（23）的底部，传感器（281）引出导线与主PCB板（25）相电连接；保温层（23）的上部设置有试管卡口（232）。
9.根据权利要求8所述的一种生物样本转运智能安全云护系统，其特征在于，上连接环（212）和下连接环（213）之间设置有环形凹槽，一个透明或半透明的环形体（29）设置在环形凹槽内，环形体（29）的外径与上杯体（211）、下杯体（214）相同，并在主PCB板（25）上设置有LED显示灯（251），在放入样本后所述的LED显示灯（251）变色使环形体（29）相应变色。
10.根据权利要求1所述的一种生物样本转运智能安全云护系统，其特征在于，内箱（11）内部设置有制冷装置（112）、杯槽（111）和智能监控器插槽（113）；多个制冷装置（112）设置在内箱（11）的侧壁上；多个杯槽（111）设置在内箱（111）底部且至少形成两个杯槽区；智能监控器插槽（113）设置在内箱（111）底部且位于杯槽区之间；内箱（11）上端面上设有凹槽（114）；内箱（11）上部设置内箱盖（115），内箱盖（115）的底部设有与凹槽（114）的凸缘（1151）、与杯槽（111）对应的第一定位槽（1152）和与智能监控器插槽（113）对应的第二定位槽（1153）；内箱盖（115）的两侧设有抓手槽（1154）；外箱（12）包括外箱体（121）和外箱盖（122），外箱体（121）内部用于容纳内箱（11）；外箱盖（122）的一侧端部与外箱体（121）上部一侧铰接，外箱盖（122）另一侧设置第一锁止件（1221），外箱体（121）上设有与第一锁止件（1221）对应的第二锁止件（1211）；外箱盖（122）顶部转动设置拉环（1222）。
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