CN114366171A - 全自动新冠病毒核酸检测采样器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，具体是全自动新冠病毒核酸检测采样器及方法，包括检测箱，检测箱的内部安装有防护壳，防护壳的内部通过螺栓安装有正反转电机，正反转电机的输出端连接有转动管，转动管的内部通过螺栓安装有固定盘，固定盘的一侧通过螺栓安装有电动伸缩杆，电动伸缩杆的输出端连接有移动架，移动架的内部通过螺栓安装有正反转马达，正反转马达的输出端连接有转动盘，转动盘的一侧安装有采样手臂，检测箱的内部固定有若干放置架，放置架的内壁开有放置槽。本发明的有益效果采样器能够全自动进行新冠病毒核酸检测，不仅减少检测人员，同时减少人工成本，降低医护人员劳动强度，提高对新冠病毒核酸检测的效率。

Description

全自动新冠病毒核酸检测采样器及方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体是全自动新冠病毒核酸检测采样器及方法。

背景技术

突如其来的新型冠状病毒对全球人民的健康和生活造成了巨大的影响，如何快速进行新冠病毒核酸检测采样成为抗击疫情的一个首要问题。目前大多数新冠病毒核酸检测采样通过人工方式，采集受测者呼吸道标本，如口咽拭子、鼻咽拭子等，传统的人工采样方式费时费力，因此急需一种全自动采样方式来减少人工成本，降低医护人员劳动强度，提高效率。

中国专利号CN202110475398.4提供一种咽拭子病毒采集装置及其采集方法，包括下支架、支撑板和上支架：所述支撑板上开设有长度和宽度均大于转运箱的开槽；所述下支架的底端水平设置有皮带输送机构；所述上支架上设置有咽拭子消毒箱，且咽拭子消毒箱位于开槽的正上方，所述咽拭子消毒箱内设置有板体，所述板体内设置有用于配合咽拭子采集管使用的负压通道。本发明采用咽拭子消毒箱多功能消毒设计，通过板体上的负压通道将咽拭子采集管吸附在其上，并通过升降机构带动板体和咽拭子采集管与咽拭子放置架脱离，从而将原本密闭堵塞的咽拭子放置架疏通，便于消毒液依次对咽拭子采集管外侧、咽拭子放置架内外侧以及转运箱进行分别消毒。

目前新冠病毒核酸检测人工采样方式，采用的检测人员较多，同时人工增加，医护人员劳动强度高，同时新冠病毒核酸检测的效率相对较低，不便于长期化对新冠病毒核酸检测采样的缺点，因此亟需研发全自动新冠病毒核酸检测采样器及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供全自动新冠病毒核酸检测采样器及方法，以解决上述背景技术中提出的目前新冠病毒核酸检测人工采样方式，采用的检测人员较多，同时人工增加，医护人员劳动强度高，同时新冠病毒核酸检测的效率相对较低的问题。

本发明的技术方案是：全自动新冠病毒核酸检测采样器，包括检测箱，所述检测箱的内部安装有防护壳，所述防护壳的内部通过螺栓安装有正反转电机，所述正反转电机的输出端连接有转动管，所述转动管的内部通过螺栓安装有固定盘，所述固定盘的一侧通过螺栓安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的输出端连接有移动架，所述移动架的内部通过螺栓安装有正反转马达，所述正反转马达的输出端连接有转动盘，所述转动盘的一侧安装有采样手臂，所述检测箱的内部固定有若干放置架，所述放置架的内壁开有放置槽，所述放置槽的内部设置有若干试管机构；

所述采样手臂包括有手臂杆，所述手臂杆的一端设置有压力传感器二，所述压力传感器二的一侧安装有端头，所述端头的一端嵌入安装有电磁铁，所述端头一端外壁固定有气动阀，所述气动阀的一侧连接有三向爪；

所述试管机构包括有采样试管，所述采样试管的顶部插接有棉签一体盖，所述棉签一体盖包括有塞子，所述塞子的一端嵌入安装有磁板，所述塞子的另一端固定有固定架，所述固定架的内部设置有软夹，所述软夹的内部卡接有棉签本体。

进一步地，所述放置架的一侧通过螺栓安装有微型气缸，所述微型气缸的输出端连接有挤压板，所述检测箱的内部安装有收纳仓。

进一步地，所述转动管的顶部和底部均安装有安装架，所述安装架的一侧通过螺栓安装有步进电机，所述步进电机的输出端连接有扩口架。

进一步地，所述转动管的内部固定有固定块，所述固定块和固定盘之间固定有导向杆，所述移动架的一侧开有导向孔。

进一步地，所述检测箱的底部固定有支撑架，所述检测箱的一侧开有探口，所述检测箱的内部通过螺栓安装有控制器。

进一步地，所述检测箱的一侧嵌入安装有触摸显示屏，所述检测箱的一侧嵌入安装有扬声器。

进一步地，所述支撑架的一侧通过螺栓安装有固定板，所述固定板的顶部设置有压力传感器一，所述压力传感器一的顶部设置有支撑杆，所述支撑杆的顶部安装有托架。

进一步地，所述压力传感器一和压力传感器二的输出端通过导电线与控制器的输入端形成电性连接，所述触摸显示屏的输出端和输入端均通过导电线分别与控制器的输入端和输出端形成电性连接。

进一步地，所述控制器的输出端通过导电线与正反转电机、正反转马达和步进电机的输入端形成电性连接，所述控制器的输出端通过导电线与电动伸缩杆和微型气缸的输入端形成电性连接，所述控制器的输出端通过导电线与扬声器的输入端形成电性连接。

全自动新冠病毒核酸检测方法，包括以下步骤：

S1、人员就位检测：待检测人员将下巴放置在托架上，托架受到压力施加到压力传感器一上，压力传感器一检测到信号时，通过控制器启动正反转电机；

S2、取棉签：正反转电机带动转动管和采用手臂转动到放置架的一侧，启动电动伸缩杆，电动伸缩杆带动采样手臂和端头移动，当端头一端的电磁铁与棉签一体盖上的磁板相吸附，同时通过气动阀对三向爪供气，使三向爪抓在塞子上，启动电动伸缩杆取出棉签一体盖，然后启动正反转电机将采样手臂反正到原来位置；

S3、核酸检测采样：启动电动伸缩杆，电动伸缩杆带动采样手臂和端头移动，端头一端的棉签一体盖和棉签本体移动，棉签本体接触到口腔内时，启动步进电机带动扩口架转动，扩口架对被采样者的口起到支撑作用，棉签本体会受到阻力，棉签本体受到的力施加到压力传感器二上，压力传感器二检测到压力信号时，停止电动伸缩杆工作，启动正反转马达，正反转马达的带动手臂杆和棉签本体对口腔内进行擦拭，采样之后，启动步进电机反转带动扩口架回转，启动电动伸缩杆，电动伸缩杆带动棉签本体从口腔中取出；

S4、封闭：启动正反转电机带动转动管到放置架的一端，启动电动伸缩杆带动棉签一体盖插入到采样试管内，进行对棉签本体进行封闭；

S5、放置：启动微型气缸使挤压板的一侧离开采样试管的一侧，启动电动伸缩杆将试管机构从放置槽内取出，启动正反转电机带动转动管的一端转动到收纳仓上方，启动电动伸缩杆带动试管机构移动到收纳仓的上方，将电磁铁断电，同时对三向爪进行泄气，使试管机构脱离端头，试管机构落在收纳仓内，启动正反转电机将转动管恢复到原来初始位置。

本发明通过改进在此提供全自动新冠病毒核酸检测采样器及方法，与现有技术相比，具有如下改进及优点：

（1）通过设置的采样手臂和正反转电机，采样手臂内的电动伸缩杆带动移动架和棉签一体盖进行平移，便于将棉签本体插入到口腔内，采用的压力传感器二能检测棉签本体插入到口腔内受到的压力，检测到有压力时停止移动棉签本体，通过正反转马达带动转动盘转动，转动盘带动手臂杆和棉签本体进行转动，使棉签本体对检测者口腔进行擦拭，正反转电机能带动转动管和采样手臂转动在检测箱内，便于采用手臂拿取棉签一体盖和试管机构放置，采样器能够全自动进行新冠病毒核酸检测，不仅减少检测人员，同时减少人工成本，降低医护人员劳动强度，提高对新冠病毒核酸检测的效率。

（2）通过设置的棉签一体盖和采样试管，棉签一体盖的塞子一端的磁板能吸附在端头一端的电磁铁上，提高对棉签一体盖吸附夹持时的稳定性，棉签一体盖采用之后将一端插入到采样试管内，采用试管起到对棉签一体盖一端棉签本体起到隔离作用。

（3）通过设置的放置架、微型气缸和挤压板，放置架便于放置多个试管机构，便于之后连续使用试管机构，微型气缸能带动挤压板进行对采样试管进行挤压，使得在采样手臂取棉签一体盖时进行对采用试管进行固定，提高取棉签一体盖时的稳定性。

（4）通过设置的步进电机、扩口架、压力传感器一、触摸显示屏和扬声器，步进电机带动扩口架转动，扩口架能对被采样者的口起到支撑作用，压力传感器一能检测采样者是否准备就位，触摸显示屏便于工作人员查看和操作采样器，扬声器便于提醒采样者做准备工作。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:

图1是本发明的整体立体结构示意图；

图2是本发明的检测箱内部结构示意图；

图3是本发明的检测箱内部俯视结构示意图；

图4是本发明的放置架结构示意图；

图5是本发明的试管机构结构示意图；

图6是本发明的棉签一体盖结构示意图；

图7是本发明的采样手臂结构示意图；

图8是本发明的控制器连接结构示意图；

图9是本发明的流程结构示意图。

附图标记说明：

1检测箱、2支撑架、3探口、4固定板、5托架、6压力传感器一、7支撑杆、8触摸显示屏、9扬声器、10控制器、11防护壳、12正反转电机、13转动管、14采样手臂、15放置架、16收纳仓、17微型气缸、18放置槽、19试管机构、20挤压板、21棉签一体盖、22采样试管、23塞子、24磁板、25固定夹、26软夹、27棉签本体、28固定盘、29电动伸缩杆、30移动架、31正反转马达、32转动盘、33固定块、34导向孔、35导向杆、36手臂杆、37压力传感器二、38端头、39气动阀、40三向爪、41电磁铁、42安装架、43步进电机、44扩口架。

具体实施方式

下面将结合附图1至图9对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明通过改进在此提供全自动新冠病毒核酸检测采样器，如图1-图8所示，包括检测箱1，检测箱1的内部安装有防护壳11，防护壳11的内部通过螺栓安装有正反转电机12，正反转电机12能带动转动管13和采样手臂14转动在检测箱1内，便于采用手臂14拿取棉签一体盖21和试管机构19放置，采样器能够全自动进行新冠病毒核酸检测，不仅减少检测人员，同时减少人工成本，降低医护人员劳动强度，提高对新冠病毒核酸检测的效率，正反转电机12的输出端连接有转动管13，转动管13的内部通过螺栓安装有固定盘28，固定盘28的一侧通过螺栓安装有电动伸缩杆29，电动伸缩杆29带动移动架30和棉签一体盖21进行平移，便于将棉签本体27插入到口腔内，电动伸缩杆29的输出端连接有移动架30，移动架30的内部通过螺栓安装有正反转马达31，通过正反转马达31带动转动盘32转动，转动盘32带动手臂杆36和棉签本体27进行转动，使棉签本体27对检测者口腔进行擦拭，正反转马达31的输出端连接有转动盘32，转动盘32的一侧安装有采样手臂14，检测箱1的内部固定有若干放置架15，放置架15便于放置多个试管机构19，便于之后连续使用试管机构19，放置架15的内壁开有放置槽18，放置槽18的内部设置有若干试管机构19；

采样手臂14包括有手臂杆36，手臂杆36的一端设置有压力传感器二37，采用的压力传感器二37能检测棉签本体27插入到口腔内受到的压力，检测到有压力时停止移动棉签本体27，压力传感器二37的一侧安装有端头38，端头38的一端嵌入安装有电磁铁41，端头38一端外壁固定有气动阀39，气动阀39的一侧连接有三向爪40；

试管机构19包括有采样试管22性，棉签一体盖21采用之后将一端插入到采样试管22内，采用试管22起到对棉签一体盖21一端棉签本体27起到隔离作用，采样试管22的顶部插接有棉签一体盖21，棉签一体盖21包括有塞子23，塞子23的一端嵌入安装有磁板24，棉签一体盖21的塞子23一端的磁板24能吸附在端头38一端的电磁铁41上，提高对棉签一体盖21吸附夹持时的稳定性，塞子23的另一端固定有固定架25，固定架25的内部设置有软夹26，软夹26的内部卡接有棉签本体27。

进一步地，放置架15的一侧通过螺栓安装有微型气缸17，微型气缸17能带动挤压板20进行对采样试管22进行挤压，使得在采样手臂14取棉签一体盖21时进行对采用试管22进行固定，提高取棉签一体盖21时的稳定性，微型气缸17的输出端连接有挤压板20，检测箱1的内部安装有收纳仓16。

进一步地，转动管13的顶部和底部均安装有安装架42，安装架42的一侧通过螺栓安装有步进电机43，步进电机43带动扩口架44转动，步进电机43的输出端连接有扩口架44，扩口架44能对被采样者的口起到支撑作用。

进一步地，转动管13的内部固定有固定块33，固定块33和固定盘28之间固定有导向杆35，移动架30的一侧开有导向孔34，导向杆35能对移动架30起到导向作用，提高移动架30移动时的稳定性。

进一步地，检测箱1的底部固定有支撑架2，支撑架2用于对检测箱1进行支撑，检测箱1的一侧开有探口3，探口3便于内部采样手臂14移出检测箱1，检测箱1的内部通过螺栓安装有控制器10。

进一步地，检测箱1的一侧嵌入安装有触摸显示屏8，触摸显示屏8便于工作人员查看和操作采样器，检测箱1的一侧嵌入安装有扬声器9，扬声器9便于提醒采样者做准备工作。

进一步地，支撑架2的一侧通过螺栓安装有固定板4，固定板4的顶部设置有压力传感器一6，压力传感器一6能检测采样者是否准备就位，压力传感器一6的顶部设置有支撑杆7，支撑杆7的顶部安装有托架5。

进一步地，压力传感器一6和压力传感器二37的输出端通过导电线与控制器10的输入端形成电性连接，触摸显示屏8的输出端和输入端均通过导电线分别与控制器10的输入端和输出端形成电性连接。

进一步地，控制器10的输出端通过导电线与正反转电机12、正反转马达21和步进电机43的输入端形成电性连接，控制器10的输出端通过导电线与电动伸缩杆29和微型气缸17的输入端形成电性连接，控制器10的输出端通过导电线与扬声器9的输入端形成电性连接。

如图9所示，全自动新冠病毒核酸检测方法，包括以下步骤：

S1、人员就位检测：待检测人员将下巴放置在托架5上，托架5受到压力施加到压力传感器一6上，压力传感器一6检测到信号时，通过控制器10启动正反转电机12；

S2、取棉签：正反转电机12带动转动管13和采用手臂14转动到放置架15的一侧，启动电动伸缩杆29，电动伸缩杆29带动采样手臂14和端头38移动，当端头38一端的电磁铁41与棉签一体盖21上的磁板24相吸附，同时通过气动阀39对三向爪40供气，使三向爪40抓在塞子23上，启动电动伸缩杆29取出棉签一体盖21，然后启动正反转电机12将采样手臂14反正到原来位置；

S3、核酸检测采样：启动电动伸缩杆29，电动伸缩杆29带动采样手臂14和端头38移动，端头38一端的棉签一体盖21和棉签本体27移动，棉签本体27接触到口腔内时，启动步进电机43带动扩口架44转动，扩口架44对被采样者的口起到支撑作用，棉签本体27会受到阻力，棉签本体27受到的力施加到压力传感器二37上，压力传感器二37检测到压力信号时，停止电动伸缩杆29工作，启动正反转马达31，正反转马达31的带动手臂杆36和棉签本体27对口腔内进行擦拭，采样之后，启动步进电机43反转带动扩口架44回转，启动电动伸缩杆29，电动伸缩杆29带动棉签本体27从口腔中取出；

S4、封闭：启动正反转电机12带动转动管13到放置架15的一端，启动电动伸缩杆29带动棉签一体盖21插入到采样试管22内，进行对棉签本体27进行封闭；

S5、放置：启动微型气缸17使挤压板20的一侧离开采样试管22的一侧，启动电动伸缩杆29将试管机构19从放置槽18内取出，启动正反转电机12带动转动管13的一端转动到收纳仓16上方，启动电动伸缩杆29带动试管机构19移动到收纳仓16的上方，将电磁铁41断电，同时对三向爪40进行泄气，使试管机构19脱离端头38，试管机构19落在收纳仓16内，启动正反转电机12将转动管13恢复到原来初始位置。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.全自动新冠病毒核酸检测采样器，其特征在于：包括检测箱（1），所述检测箱（1）的内部安装有防护壳（11），所述防护壳（11）的内部通过螺栓安装有正反转电机（12），所述正反转电机（12）的输出端连接有转动管（13），所述转动管（13）的内部通过螺栓安装有固定盘（28），所述固定盘（28）的一侧通过螺栓安装有电动伸缩杆（29），所述电动伸缩杆（29）的输出端连接有移动架（30），所述移动架（30）的内部通过螺栓安装有正反转马达（31），所述正反转马达（31）的输出端连接有转动盘（32），所述转动盘（32）的一侧安装有采样手臂（14），所述检测箱（1）的内部固定有若干放置架（15），所述放置架（15）的内壁开有放置槽（18），所述放置槽（18）的内部设置有若干试管机构（19）；

所述采样手臂（14）包括有手臂杆（36），所述手臂杆（36）的一端设置有压力传感器二（37），所述压力传感器二（37）的一侧安装有端头（38），所述端头（38）的一端嵌入安装有电磁铁（41），所述端头（38）一端外壁固定有气动阀（39），所述气动阀（39）的一侧连接有三向爪（40）；

所述试管机构（19）包括有采样试管（22），所述采样试管（22）的顶部插接有棉签一体盖（21），所述棉签一体盖（21）包括有塞子（23），所述塞子（23）的一端嵌入安装有磁板（24），所述塞子（23）的另一端固定有固定架（25），所述固定架（25）的内部设置有软夹（26），所述软夹（26）的内部卡接有棉签本体（27）。

2.根据权利要求1所述的全自动新冠病毒核酸检测采样器，其特征在于：所述放置架（15）的一侧通过螺栓安装有微型气缸（17），所述微型气缸（17）的输出端连接有挤压板（20），所述检测箱（1）的内部安装有收纳仓（16）。

3.根据权利要求1所述的全自动新冠病毒核酸检测采样器，其特征在于：所述转动管（13）的顶部和底部均安装有安装架（42），所述安装架（42）的一侧通过螺栓安装有步进电机（43），所述步进电机（43）的输出端连接有扩口架（44）。

4.根据权利要求1所述的全自动新冠病毒核酸检测采样器，其特征在于：所述转动管（13）的内部固定有固定块（33），所述固定块（33）和固定盘（28）之间固定有导向杆（35），所述移动架（30）的一侧开有导向孔（34）。

5.根据权利要求1所述的全自动新冠病毒核酸检测采样器，其特征在于：所述检测箱（1）的底部固定有支撑架（2），所述检测箱（1）的一侧开有探口（3），所述检测箱（1）的内部通过螺栓安装有控制器（10）。

6.根据权利要求1所述的全自动新冠病毒核酸检测采样器，其特征在于：所述检测箱（1）的一侧嵌入安装有触摸显示屏（8），所述检测箱（1）的一侧嵌入安装有扬声器（9）。

7.根据权利要求1所述的全自动新冠病毒核酸检测采样器，其特征在于：所述支撑架（2）的一侧通过螺栓安装有固定板（4），所述固定板（4）的顶部设置有压力传感器一（6），所述压力传感器一（6）的顶部设置有支撑杆（7），所述支撑杆（7）的顶部安装有托架（5）。

8.根据权利要求6所述的全自动新冠病毒核酸检测采样器，其特征在于：所述压力传感器一（6）和压力传感器二（37）的输出端通过导电线与控制器（10）的输入端形成电性连接，所述触摸显示屏（8）的输出端和输入端均通过导电线分别与控制器（10）的输入端和输出端形成电性连接。

9.根据权利要求5所述的全自动新冠病毒核酸检测采样器，其特征在于：所述控制器（10）的输出端通过导电线与正反转电机（12）、正反转马达（21）和步进电机（43）的输入端形成电性连接，所述控制器（10）的输出端通过导电线与电动伸缩杆（29）和微型气缸（17）的输入端形成电性连接，所述控制器（10）的输出端通过导电线与扬声器（9）的输入端形成电性连接。

10.全自动新冠病毒核酸检测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、人员就位检测：待检测人员将下巴放置在托架（5）上，托架（5）受到压力施加到压力传感器一（6）上，压力传感器一（6）检测到信号时，通过控制器（10）启动正反转电机（12）；

S2、取棉签：正反转电机（12）带动转动管13和采用手臂（14）转动到放置架（15）的一侧，启动电动伸缩杆（29），电动伸缩杆（29）带动采样手臂（14）和端头（38）移动，当端头（38）一端的电磁铁（41）与棉签一体盖（21）上的磁板（24）相吸附，同时通过气动阀（39）对三向爪（40）供气，使三向爪（40）抓在塞子（23）上，启动电动伸缩杆（29）取出棉签一体盖（21），然后启动正反转电机（12）将采样手臂（14）反正到原来位置；

S3、核酸检测采样：启动电动伸缩杆（29），电动伸缩杆（29）带动采样手臂（14）和端头（38）移动，端头（38）一端的棉签一体盖（21）和棉签本体（27）移动，棉签本体（27）接触到口腔内时，启动步进电机（43）带动扩口架（44）转动，扩口架（44）对被采样者的口起到支撑作用，棉签本体（27）会受到阻力，棉签本体（27）受到的力施加到压力传感器二（37）上，压力传感器二（37）检测到压力信号时，停止电动伸缩杆（29）工作，启动正反转马达（31），正反转马达（31）的带动手臂杆（36）和棉签本体（27）对口腔内进行擦拭，采样之后，启动步进电机（43）反转带动扩口架（44）回转，启动电动伸缩杆（29），电动伸缩杆（29）带动棉签本体（27）从口腔中取出；

S4、封闭：启动正反转电机（12）带动转动管（13）到放置架（15）的一端，启动电动伸缩杆（29）带动棉签一体盖（21）插入到采样试管（22）内，进行对棉签本体（27）进行封闭；

S5、放置：启动微型气缸（17）使挤压板（20）的一侧离开采样试管（22）的一侧，启动电动伸缩杆（29）将试管机构（19）从放置槽（18）内取出，启动正反转电机（12）带动转动管（13）的一端转动到收纳仓（16）上方，启动电动伸缩杆（29）带动试管机构（19）移动到收纳仓（16）的上方，将电磁铁（41）断电，同时对三向爪（40）进行泄气，使试管机构（19）脱离端头（38），试管机构（19）落在收纳仓（16）内，启动正反转电机（12）将转动管（13）恢复到原来初始位置。

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