CN114436185B - 应用于旋开式容器的开合盖装置及生物样本收集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于旋开式容器的开合盖装置及生物样本收集方法，开合盖装置包括多个夹头、第一动力装置以及第二动力装置，多个夹头之间形成容置容器盖的区域；第一动力装置被配置为驱动多个夹头在平面内靠近或者远离；第二动力装置被配置为驱动多个夹头在平面内转动；在第一动力装置的驱动下，多个夹头之间的内切圆的直径切换范围为2mm至80mm。本发明提供的技术方案适用于不同大小规格的容器盖子，并且还能够有效防止容器盖被污染。

Description

应用于旋开式容器的开合盖装置及生物样本收集方法

技术领域

本发明涉及瓶盖操作设备领域，尤其涉及一种应用于旋开式容器的开合盖装置及生物样本收集方法。

背景技术

工作人员对于带螺旋式瓶盖或胶塞式瓶盖的容器的开合操作大多是先用双手拧开或拔开容器的盖子，然后注入或吸出样本，再拧紧或塞紧容器的盖子，但是这种方式存在以下弊端：

a. 当需要处理成百上千个带盖容器时，反复拧开拧紧的操作很容易造成工作人员的肌损；

b. 工作人员戴着橡胶手套不便于操作，需要使更大的力，而且容易造成橡胶手套磨损，而不得不频繁更换手套，效率较低；且当橡胶手套破损，会失去部分防护功能，会造成操作者暴露于生物危害之下，大大增加生物安全风险；

c. 工作人员的双手既要进行容器的开合盖操作，又要完成样本吸取、加样分配、处理等操作，过程繁复且精细化要求高，因此整个流程环节极易造成容器/瓶盖倾倒、气溶胶污染、接触污染等实验事故；且由于样本实验处理的过程中双手总是会被开合盖环节不同程度占用，导致效率低且故障率高；

d. 对于带塞入式瓶盖的容器，其瓶盖拔出时，会对容器产生较大振动，极易造成其内部样本的震荡而导致气溶胶污染。

市面上虽然也出现了旋盖机，能够自动进行瓶盖的开合操作，但是其侧重针对同一规格（误差不超过5mm）的瓶盖进行旋盖处理，虽然也有适用于多类型瓶盖的旋盖机，比如公开号为CN 106219466A的中国专利申请，但是其适用的多类型瓶盖是指不同盖装方式的瓶盖，比如设置两个爪头以分别处理以旋盖和压盖方式进行盖装的瓶盖，可爪头能够处理的瓶盖的尺寸大小也是预先固定好的，针对不同规格的瓶盖必须手动更换上对应尺寸的开合夹具（爪头），导致操作不便，适应性差。

因此，现有技术中缺少一种不需要更换爪头即可应用于不同规格的旋开式容器的开合盖装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于旋开式容器的开合盖装置，适用于不同大小规格的容器盖子，且有效防止容器盖被污染。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种应用于旋开式容器的开合盖装置，包括：

多个夹头，所述多个夹头之间形成容置容器盖的区域；

第一动力装置，其被配置为驱动所述多个夹头在平面内靠近或者远离；

第二动力装置，其被配置为驱动所述多个夹头在平面内转动；

在第一动力装置的驱动下，所述多个夹头之间的内切圆的直径切换范围为2mm至80mm。

进一步地，所述开合盖装置还包括基座，所述基座上设有与所述夹头一一对应的条状的限位通槽，多个限位通槽的虚拟延长线汇交于中心点；

所述夹头被限制沿着基座的前后方向运动，所述夹头的前端在向前探出所述限位通槽的平面内沿着所述限位通槽的长度方向作直线运动。

进一步地，所述夹头包括第一夹头和第二夹头，所述第一夹头的数量为一个或多个，所述第二夹头的数量为一个或多个，其中，所述第一夹头上至少面向中心的局部表面的摩擦系数大于所述第二夹头上至少面向中心的局部表面的摩擦系数。

进一步地，所述多个夹头位于同一圆周边沿，所述第一动力装置设置在所述基座的背面，其驱动多个夹头同步运动，其中，所述第一动力装置包括联动杆、联动件以及与多个夹头一一对应的连杆，所述连杆的一端与对应的夹头端部的连接件转动连接，其另一端与所述联动件的转动连接；所述联动件被配置为在所述联动杆的作用力下靠近或远离所述基座；

所述第二动力装置被配置为驱动所述基座正转或反转。

优选地，所述第一夹头的数量为两个且两两相对设置，所述第二夹头的数量为两个且两两相对设置；或者，

所述第一夹头和第二夹头均包括圆柱部，所述第一夹头的圆柱部上设有螺纹或防滑颗粒或柔性防滑层，所述第二夹头的圆柱部具有抛光的金属表面。

优选地，所述夹头探出基座的部分的厚度范围为2 mm至15 mm；和/或，

所述夹头探出基座的部分前端设有倒圆角。

进一步地，所述开合盖装置还包括壳体、支撑杆和底座，所述夹头、第一动力装置、第二动力装置安装在所述壳体内，且所述壳体的下表面还设有用于显露出夹头的开口；

所述支撑杆的下端部设置在底座上，其上端部与所述壳体连接。

进一步地，所述开合盖装置还包括设置在所述壳体与支撑杆之间的高度调节机构和俯仰调节机构。

进一步优选地，所述开合盖装置还包括控制器，所述控制器与所述第一动力装置、第二动力装置电连接；

所述开合盖装置还包括提示器和/或人机交互模块，所述提示器和/或人机交互模块与所述控制器电连接。

一种生物样本收集方法，其利用如上文所述的应用于旋开式容器的开合盖装置，所述生物样本收集方法包括：

S1、在夹头之间的区域能够容纳目标容器的盖的情况下，将目标容器放置在夹头之间；

S2、第一动力装置驱动夹头相互靠近，直至夹紧所述目标容器的盖；

S3、第二动力装置驱动夹头向开盖方向转动，以使得所述盖与目标容器分离；

S4、向所述目标容器中加入样本；

S5、将所述目标容器抵住盖，第二动力装置驱动夹头向合盖方向转动，直至所述盖旋紧在目标容器上；

S6、第一动力装置驱动夹头相互远离，以使所述盖脱离夹头，再移动所述目标容器至指定区域。

市面上虽然也出现了旋盖机，能够自动进行瓶盖的开合操作，但是其侧重针对同一规格（误差不超过5mm）的瓶盖进行旋盖处理，无法处理实验室常用的各种规格的容器的瓶盖开合，或者是针对不同规格的瓶盖必须手动更换上对应尺寸的开合夹具（爪头装置），导致操作不便，适应性差。现有技术中缺少一种对不同规格的旋开式容器的开合盖方法。

市面上常规的旋盖机是根据容器盖的规格而订制的，只能夹取单一规格的瓶盖。而本发明在提供一种仅有一组夹头也能够对不同规格的旋开式容器进行旋盖操作的旋盖机的基础上，提出了一种自动控制的开合盖方法，与常规旋盖机不同的是，本发明中的开合盖装置的夹头夹持管径范围在2mm至80mm，比如上一次夹持的盖子为10mm，合盖以后夹头外退2mm，那么下一次夹持的盖子依然是10mm或小于10mm甚至11mm，自然是可以操作的，但是若下一次夹持的盖子超过12mm，则开合盖装置按照既往的程序操作是无法夹到容器盖的，因此，不用在每次夹持盖子之前人工输入容器盖的尺寸信息就可以自动调整夹头的位置，以适配当前容器盖大于上一次夹持的容器盖外径的情况，这成为本发明要解决的其中一个技术问题，本发明能够对不同规格的容器连续地操作，比如上一次夹持18mm直径的容器，而在下一次就可以直接自适应地对40mm直径的容器进行操作，并且两次操作中无需额外对开合盖装置进行参数配置，更加方便智能。

基于此，本发明提供了一种旋开式容器的开合盖方法，能够对不同规格的旋开式容器单手完成开合盖操作的方法，另一只手以便处理样本移液操作，有效防止容器盖或者样本被污染，利用开合盖装置对旋开式容器进行开盖，所述开合盖装置包括多个能够在某一平面内靠近、远离及转动的夹头以及至少一个检测装置，所述检测装置被配置为能够检测到操作位置处的容器的信号，所述开合盖方法包括以下步骤：

响应于检测装置检测到容器的信号，开启计时，直至达到预设的时长，若当前时刻所述检测装置未检测到容器的信号，则控制夹头远离，并等待所述检测装置的下一次信号；

若当前时刻所述检测装置检测到容器的信号，则控制夹头靠近，直至多个夹头夹持所述容器的盖；再控制夹头向开盖方向转动，以使所述容器的盖与容器本体可分离。

本发明提供的开合盖方法能够自动检测容器信号而调整夹头间距以夹持并转动容器盖，从而实现自动开合盖操作，并且整个过程仅需操作者单手握持容器本体便可完成开盖和合盖的操作，便捷省力，同时有效防止容器盖被污染。

进一步地，所述开合盖装置具有预设的开合盖交替模式，在所述开合盖交替模式下，所述夹头向开盖方向转动后，且所述检测装置检测到由无容器转换为有容器的信号后，控制夹头向合盖方向转动，以使所述容器的盖锁在容器本体上，并控制夹头作远离动作。

进一步地，多个夹头位于同一圆周边沿，多个夹头以该圆的圆心为中心进行转动；

所述夹头每次转动的圈数可预先设定，或者，利用扭矩电机驱动夹头转动，当在开盖方向转动过程中检测到扭矩值小于预设的第一扭矩值，则扭矩电机停止工作，当在合盖方向转动过程中检测到扭矩值大于预设的第二扭矩值，则扭矩电机停止工作。

作为一种可选的方案，所述开合盖装置具有预设的连续开盖第一模式，在所述连续开盖第一模式下，所述夹头向开盖方向转动停止时，控制所述夹头作远离动作。

作为另一种可选的方案，所述开合盖装置具有预设的连续开盖第二模式，在所述连续开盖第二模式下，所述夹头向开盖方向转动停止后，响应于所述检测装置未检测到容器的信号，则控制所述夹头作远离动作。

进一步地，所述开合盖装置至少具有两种开合强度模式，在不同的开合强度模式下，驱动夹头开始转动的加速度和/或停止转动的加速度不同，以及/或者，驱动夹头转动的速度不同。

进一步地，所述开合盖装置至少具有两种夹紧力度模式，在不同的夹紧力度模式下，驱动夹头夹持容器的盖的作用力不同；和/或，

所述开合盖装置具有至少两种感应灵敏度模式，在不同的感应灵敏度模式下，所述预设的时长不同。

进一步地，所述开合盖装置具有不同的应用场景模式，所述应用场景模式包括核酸试管场景和/或非核酸试管场景，其中，在核酸试管场景下，根据夹头夹持容器的盖的位置，确定所述盖的直径，若其符合核酸试管的盖的尺寸，则统计夹持的次数；

在非核酸试管场景下，对各个夹持的盖统计数量，和/或根据盖的尺寸分类统计各种大小的盖分别被夹持的次数。

进一步地，所述若当前时刻所述检测装置未检测到容器的信号，控制夹头远离的模式包括：控制夹头直接向外退至极限位置，或者，在分档的前提下，控制夹头每次向外退一个档位；及/或，

所述开合盖装置具有记忆模式，在所述记忆模式下，所述夹头被直接驱动至上一次夹持容器的盖的位置。

一种旋开式容器的合盖方法，利用开合盖装置对旋开式容器进行合盖，所述开合盖装置包括多个能够在某一平面内靠近、远离及转动的夹头以及至少一个检测装置，所述检测装置被配置为能够检测到操作位置处的容器的信号，所述合盖方法包括以下步骤：

响应于检测装置检测到容器的信号，开启计时，直至达到预设的时长，若当前时刻所述检测装置未检测到容器的信号，则控制夹头远离，并等待所述检测装置的下一次信号；

若当前时刻所述检测装置检测到容器的信号，则控制夹头靠近，直至多个夹头夹持所述容器的盖；再控制夹头向合盖方向转动，以使所述容器的盖锁在容器本体上，并控制夹头作远离动作。

现有技术中缺少一种能够对不同规格的瓶盖夹持作出精确检测的手段。市面上常规的旋盖机是根据容器盖的规格而订制的，只能夹取单一规格的瓶盖，因此，其爪头每次按照相同的力就可以对瓶盖进行夹持。而本发明在提供一种仅有一组夹头也能够对不同规格的旋开式容器进行旋盖操作的旋盖机的基础上，提出了一种自动检测夹头对盖的夹持状态的检测装置，与常规旋盖机不同的是，本发明中的开合盖装置的夹头夹持管径范围在2mm至80mm，其无法按照既定程序来操作不同规格的容器盖。

因此，需要引入适用于各种规格容器盖的自动检测手段，常规的做法是在夹头处设置压力传感器，或者，利用扭矩电机来驱动夹头夹容器盖；前者的缺点是，走线麻烦，尤其是夹头在夹持容器盖后还需要在平面内转动2-4圈；后者的缺点是，扭矩电机的价格一般是普通电机的5倍以上。本发明的目的在于提供一种能够克服以上两种缺点的夹头夹持检测装置。

一种用于夹头的夹持检测装置，其被配置为检测多个夹头在第一动力装置的驱动下对目标物体的夹持状况，所述夹持检测装置包括：

第一主体，其设置有至少两个探针；

第二主体，其上部设有与所述探针下端相配合的导电部，其下部通过多个连杆与对应的夹头连接，且所述连杆的两端均为铰接结构；

第一弹性件，其下端与所述第一主体连接，其上端与所述第二主体连接；

所述夹头被限制在预设平面内，所述夹持检测装置在第一动力装置的驱动下靠近或远离所述预设平面，在所述连杆的带动下，多个夹头在预设平面内相互远离或靠近；

在初始状态下，所述探针与导电部相接触，直至所述夹持检测装置在远离预设平面的方向上移动至使夹头接触到目标物体的位置，所述探针与导电部具有分离的趋势。

本发明提供的夹持检测装置即所述联动件，无需在夹头处安装压力传感器，避免在夹头处走线而影响夹头的转动；并且，无需使用昂贵的扭矩电机，降低第一动力装置的成本；同时，无论旋开式容器的盖大小如何，均可以精确精测到相应的夹持情况。

进一步地，在所述夹头接触到目标物体后，所述第一动力装置驱动所述夹持检测装置远离预设平面，进而所述第一主体相对于第二主体向上移动直至所述探针与导电部分离预设的距离，则控制所述第一动力装置停止驱动。

进一步地，所述探针与所述导电部被设置在一个电路回路中，该电路回路的通断信号被采集。

进一步地，所述第一动力装置为电机，所述电机为非扭矩电机；或者，

所述第一动力装置为气缸。

进一步地，所述第一主体上设有与所述探针一一对应的套筒，所述套筒内设有与所述探针连接的第二弹性件，在初始状态下，所述探针的下端探出所述套筒，且所述第二弹性件处于压缩状态或自然状态。

进一步地，所述第一主体还设有向第二主体下部延伸的延伸部，所述第二主体还设有用于容置所述延伸部的腔体，所述腔体的腔壁上设置有突出部；

所述第一弹性件设置在腔体内，其上端与所述突出部的下表面相抵，其下端与所述延伸部相连。

根据本发明的另一方面，提供了一种夹持设备，包括第一动力装置、多个夹头以及如上所述的夹持检测装置。

根据本发明的再一方面，提供了一种开合盖装置，包括如上所述的夹持检测装置以及以下部件：

基座，其设有多个条状的限位通槽，其各自虚拟延长线汇交于中心点；

与所述限位通槽一一对应的夹头，其探出对应的限位通槽且被限制在所述限位通槽外侧的预设平面内沿着对应的限位通槽作直线运动；每个夹头通过连杆与所述夹持检测装置转动连接；

第一动力装置，其被配置为驱动所述夹持检测装置远离或靠近所述基座；

控制器，其输入端与所述夹持检测装置电连接，其输出端与所述第一动力装置电连接，若所述夹持检测装置的探针与导电部由接触状态转换为分离至预设的距离，或者，所述探针与导电部由分离状态转换为接触状态，则所述控制器控制所述第一动力装置停止工作。

进一步地，所述开合盖装置还包括第二动力装置，其被配置为驱动所述基座以所述中心点为轴心作顺时针转动或者逆时针转动；

所述第二动力装置与所述控制器的输出端电连接，仅在所述探针与导电部相分离的状态下，所述控制器控制所述第二动力装置启动工作。

进一步地，所述控制器还被配置为控制所述第二动力装置的转动方向，包括：

所述开合盖装置具有开盖合盖交替模式，在所述开盖合盖交替模式下，响应于容器被放置在操作位置的触发信号，控制第一动力装置驱动所述夹持检测装置远离基座，直至所述探针与导电部由接触状态转换为分离至预设的距离，再控制所述第二动力装置驱动所述基座向开盖方向转动，以使所述容器的盖与容器本体可分离；响应于容器再次被放置在操作位置的触发信号，控制所述第二动力装置驱动所述基座向合盖方向转动，以使所述容器的盖锁在容器本体上，并控制所述第一动力装置驱动所述夹持检测装置靠近所述基座；及/或，

所述开合盖装置具有连续合盖模式，在所述连续合盖模式下，响应于容器被放置在操作位置的触发信号，控制第一动力装置驱动所述夹持检测装置远离基座，直至所述探针与导电部由接触状态转换为分离至预设的距离，再控制所述第二动力装置驱动所述基座向合盖方向转动，以使所述容器的盖锁在容器本体上，并控制所述第一动力装置驱动所述夹持检测装置靠近所述基座。

本发明提供的技术方案带来的有益效果为：通过多个夹头的配合可以对不同直径的试容器盖子进行拧紧和拧开的操作，无需对每种规格的容器盖子设置相应的夹头，成本较低，并且，工作人员使用本开合盖装置时，手不会接触到试容器盖子，有效防止生化污染。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一个示例性实施例提供的开合盖装置的示意图；

图2为本发明的一个示例性实施例提供的开合盖装置经调节高度后的第一示意图；

图3为本发明的一个示例性实施例提供的开合盖装置经调节高度后的第二示意图；

图4为本发明的一个示例性实施例提供的开合盖装置的第一局部示意图；

图5为本发明的一个示例性实施例提供的开合盖装置的第二局部示意图；

图6为图5中A部分的局部放大示意图；

图7为本发明的一个示例性实施例提供的开合盖装置的夹头夹持容器的局部示意图；

图8为本发明的一个示例性实施例提供的开合盖装置的第三局部示意图；

图9为本发明的一个示例性实施例提供的开合盖装置的正向视角立体结构示意图；

图10为本发明的一个示例性实施例提供的夹头刚触碰到盖时的剖视结构示意图；

图11为图10中B部分的局部放大示意图；

图12为本发明的一个示例性实施例提供的夹头轻微夹持盖时的剖视结构示意图；

图13为图12中C部分的局部放大示意图；

图14为本发明的一个示例性实施例提供的夹头夹紧盖时的剖视结构示意图；

图15为图14中D部分的局部放大示意图。

其中，附图标记包括：100-基座，110-限位通槽，210-第一夹头，220-第二夹头，230-连接件，310-联动杆，320-联动件，330-连杆，410-壳体，420-支撑杆，430-底座，440-吸盘，450-滑槽，460-检测装置，470-人机交互模块，5-容器盖子，610-第一主体，612-探针，614-延伸部，620-第二主体，622-导电部，624-突出部，630-第一弹性件。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

实验室容器（比如试管）是化学/生物实验中用于存储样本的重要容器，为了保持容器内腔的洁净，在存储样本之前和/或之后需要对容器口进行盖合，常见的是先旋开盖，后放入样本，然后合盖，由于一手拿容器，另一手拧容器盖，因此无法腾出手来使用移液枪滴入样本，操作不便，同一只手即接触样本又接触管盖，容易造成管盖与样本之间相互污染而产生风险。

并且，一个实验员一天的开合盖操作任务量可能要达到上千，长时间的旋盖操作容易使得实验员手部腱鞘组织受损，为了减少实验员高强度的旋盖工作带来的肌理损伤，市场上出现了旋盖机可以取代人工旋盖操作，但是市面上大大小小的容器规格不一，目前常规的做法是针对不同的规格订制相应的旋盖机，或者至少订制相应的爪头，通过更换旋盖机或者爪头，来对不同规格的容器盖进行旋盖操作。本发明的目的在于提供一种仅有一组夹头也能够对不同规格的旋开式容器进行旋盖操作的开合盖装置，需要强调的是，本发明能够在上一次对比如18mm直径的容器进行操作，而在下一次就可以对比如40mm直径的容器进行操作，并且两次操作中无需额外对旋盖机进行参数配置，可以直接对不同规格的容器进行旋盖，更加方便智能。

在本发明的一个实施例中，提供了一种应用于旋开式容器的开合盖装置，如图1所示，本开合盖装置包括壳体410、支撑杆420以及底座430，其中，支撑杆420的上端部与壳体410连接以支撑壳体410，支撑杆420的下端部设置在底座430上，并且在壳体410与支撑杆420之间还设有高度调节机构和俯仰调节机构，工作人员通过这两个调节机构获得一个最佳操作的高度和朝向，方便灵活。根据不同的应用场景，可以将开合盖装置制成落地式的或桌面式的。壳体410内设有用于操作盖的执行部件，具体如下详述。

在本实施例中，高度调节机构具有沿竖直方向设置的滑槽450，壳体410能够沿着滑槽450方向进行往复运动，如图2所示，当壳体410滑至滑槽450的最上端时，壳体410处于最高高度，如图3所示，当壳体410滑至滑槽450的最下端时，壳体410处于最低高度。需要说明的是，上述利用滑槽450来调节壳体410高度的方式仅为举例说明，具体实施时可采取其他方式，不以此限定本发明的保护范围。如图1所示，本开合盖装置还包括设置在底座430上的多个吸盘440，在吸盘440的吸附作用下，本开合盖装置能够更加牢固地放置于桌面或其他承载面上。

上文所述的用于操作盖的执行部件包括基座100、多个夹头、第一动力装置以及第二动力装置，壳体410下部设有开口，基座100设置在开口处，基座100上设有与多个夹头一一对应的条状的限位通槽110，且多个限位通槽110的虚拟延长线汇交于中心点。夹头通过限位通槽110设置在基座100的外侧，如图4、5所示，通过该开口能够显露出至少部分基座100，即该开口能够显露出夹头，从而工作人员能够利用由多个夹头形成的容置容器盖的区域，以对容器盖子5进行开合盖操作。多个夹头可位于同一圆周边沿且该圆周的圆心位于中心点，使得当夹头夹住容器盖子5进行转动时，容器盖子5亦绕中心轴转动。并且每个夹头与限位螺钉配合，以使得夹头只能沿着对应的限位通槽110的长度方向移动（不能沿着基座100的前后方向移动），多个夹头之间形成容置容器盖的区域。第一动力装置和第二动力装置设置在基座100的背面，即壳体410内部，在第一动力装置的驱动下，多个夹头可以沿着相应的限位通槽110相互靠近或者远离，在第二动力装置的驱动下，基座100可以转动，进而带动多个夹头在基座100外侧的平面内转动。可以看出，限位通槽110的长度决定了开合盖装置能够适用的容器盖的规格范围，本实施例中的开合盖装置的多个夹头之间的内切圆的直径切换范围为2mm至80mm，即可以夹持最细2mm外径的盖子，也可以夹持最粗80mm外径的盖子，可以对不同规格的容器盖子5进行操作，而无需对每种规格的容器盖子5设置相应的夹头，适用性更强，操作便捷，且有效降低成本。

在本发明的一个实施例中，开合盖装置的多个夹头之间的内切圆的直径切换范围为8mm至60mm；在本发明的一个实施例中，开合盖装置的多个夹头之间的内切圆的直径切换范围为8mm至40mm；在本发明的一个实施例中，开合盖装置的多个夹头之间的内切圆的直径切换范围为8mm至35mm；在本发明的一个实施例中，开合盖装置的多个夹头之间的内切圆的直径切换范围为8mm至20mm。

在本实施例中，夹头包括第一夹头210和第二夹头220，第一夹头210的数量为一个或多个，第二夹头220的数量为一个或多个，其中，第一夹头210上至少面向中心的局部表面的摩擦系数大于第二夹头220上至少面向中心的局部表面的摩擦系数。在本实施例中，如图4所示，第一夹头210的数量为两个且两两相对设置，第二夹头220的数量为两个且两两相对设置；如图5所示，第一夹头210和第二夹头220均包括圆柱部，第一夹头210的圆柱部上设有螺纹（如图6所示）或防滑颗粒（比如磨砂颗粒）或柔性防滑层（比如硅胶层或橡胶层），第二夹头220的圆柱部具有抛光的金属表面；这样做的目的在于纠偏，使得在操作过程中，实验员无需严格将盖放置在中心位置等待夹头来靠拢夹持，因为第一夹头210和第二夹头220的以上结构，即使将盖放置在偏心位置，当第一个夹头接触至盖时，会将盖推向中心使得最终夹头在中心处夹持盖，如图7所示，而不会造成两个相邻的夹头夹住偏心位置的瓶盖的状况，这种状态在夹头比较远离而待夹持的容器盖较小的情况下更容易发生，这种情况对于常规针对相应规格的盖订制相应的旋盖机是不会出现的，因此现有技术无法给出设置两种不同摩擦系数的夹头的技术教导。要确保夹头在中心处夹持盖带来的有益效果也是显著的：由于第二动力装置驱动基座100绕中心转动，若盖被夹持在中心，则瓶盖绕自身中心旋转，人手只需在原地握持容器本体，而无需甩动；反之一旦盖被偏心夹持，则偏心高速转动的容器本体容易将人手甩开，或者在开盖的瞬间发生容器本体飞出，或者在合盖的过程中容器本体倾翻而泼洒出样本，造成严重后果，本实施例中的第一夹头210和第二夹头220的设计正是可以避免这种严重后果。

本发明并不限定第一夹头210或第二夹头220的数量为两个以上，比如，两个第一夹头210与一个第二夹头220，或者一个第一夹头210和两个第二夹头220，均可以作为实现本发明技术方案的其中一个实施例。

夹头探出基座100的部分的厚度范围为2 mm至15 mm，进一步优选为4mm至12mm，或者，进一步优选为6mm至10mm，另外，在实际操作中，工作人员将容器盖子5抵至容置区域中间，从而在多个夹头的动作下将该容器盖子5夹持于限位通槽110的虚拟延长线的交汇点处，即该容器盖子5被夹持在中心且紧贴基座100表面，所以只需人手在原地握持容器本体即可完成开盖操作。并且在本发明的一个实施例中，夹头探出基座100的部分前端还设有倒圆角，避免容器盖子5磕碰至夹头处而出现损坏情况。

在本发明的一个实施例中，第一动力装置被配置为驱动多个夹头同步运动即驱动多个夹头在平面内同时靠近或者同时远离，从而能够夹持容器盖子5（如图7所示）或松开容器盖子5。具体地，如图8所示，第一动力装置包括电机、联动杆310、联动件320以及与多个夹头一一对应的连杆330，其中，联动件320设置在联动杆310上，且联动件320还与连杆330的一端转动连接，同时，连杆330的另一端与对应的夹头端部的连接件230转动连接，使得当电机驱动联动杆310靠近或远离基座100运动时，联动件320在联动杆310的作用力下靠近或远离基座100，从而连杆330带动夹头向基座100中心远离或靠近。

参见图10-15，联动件320即为夹持检测装置，其包括：

第一主体610，其设置有至少两个探针612；

第二主体620，其上部设有与探针612下端相配合的导电部622，其下部通过多个连杆330与对应的夹头连接，且连杆330的两端均为铰接结构；

第一弹性件630，其下端与第一主体610连接，其上端与第二主体620连接；具体地，第一主体610还设有向第二主体620下部延伸的延伸部614，第二主体620还设有用于容置延伸部614的腔体，腔体的腔壁上设置有突出部624；第一弹性件630设置在腔体内，其上端与突出部624的下表面相抵，其下端与延伸部614相连；

夹头被限制在预设平面内，联动件320在第一动力装置（非扭矩电机或气缸）的驱动下靠近或远离预设平面，在连杆330的带动下，多个夹头在预设平面内相互远离或靠近；

在初始状态下（夹头未对待夹持的目标物体施加压力，参见图11），探针612与导电部622相接触，直至联动件320在远离预设平面的方向上移动至使夹头接触到目标物体的位置，探针612与导电部622具有分离的趋势。

在本实施例中，第一主体610与延伸部614为组合安装结构，具体地，第一主体610为PCB电路板，其中部开设有圆孔，延伸部614穿过圆孔并向下延伸，延伸部614的上部与PCB电路板固定安装，探针612可焊接在PCB电路板上；同理，突出部624与第二主体620为组合安装结构，突出部624可以为轴承，其轴承外圈与第二主体620固定连接，轴承内圈与延伸部614的外部接触以增强机械稳定性，而轴承外圈与轴承内圈之间设有滚珠，使得在轴承外圈可转动的过程中，轴承内圈可以保持不转动，以免对第一主体610和延伸部614造成机械磨损。

在夹头接触到目标物体后，第一动力装置驱动联动件320远离预设平面，即由图11的状态转换至图13的状态，进而第一主体610相对于第二主体620向上移动直至探针612与导电部622分离预设的距离，即最终转换为图15的状态，则控制第一动力装置停止驱动。

本实施例中的所述探针612与导电部622被设置在一个电路回路中，该电路回路的通断信号被采集，具体地，至少两个探针612连接到旋盖机的控制器电连接，从而控制器可以获得该电路回路的通断信号。

如图11、13、15所示，第一主体610上设有与探针612一一对应的套筒，套筒内设有与探针612连接的第二弹性件（未图示，可以是套设在探针612外的弹簧），在初始状态下，探针612的下端探出套筒，且第二弹性件处于压缩状态或自然状态。在初始状态下第二弹性件处于微微压缩状态可以有效避免误脱开，确保对容器盖具有一定夹持力后才会使探针612与导电部622分离。

需要说明的是，在本发明的一个实施例中，连接件230与夹头为错位设置，即连接件230相比夹头更远离基座100中心，这样设置的好处在于尤其是在夹持小规格瓶盖时能够缩短连杆330的行程，并且连接件230错位分布可以避免在夹持小规格瓶盖时发生干涉，还可以增大对（比如外径不超过8mm的）小规格瓶盖的夹紧力。

第二动力装置被配置为驱动基座100正转或反转，从而驱动多个夹头在平面内转动，即随着基座100转动而转动。

另外，本开合盖装置还包括控制器，控制器与第一动力装置、第二动力装置电连接，从而在控制器的控制下，第一动力装置、第二动力装置能够进行驱动工作。具体地，当本开合盖装置进行开盖操作时，第一动力装置驱动夹头运动至合适位置以夹住容器盖子5（如图7所示），然后第二动力装置驱动基座100正向转动，从而使容器盖子5和容器本体分离，待工作人员完成取样或放样工作后，再将容器本体对准容器盖子5，从而在第二动力装置的驱动下，夹头带动容器盖子5反向转动，使得容器盖子5旋紧于容器本体，以完成合盖操作。至于开盖操作和合盖操作的触发方式可以采取按键触发方式，或者是传感智能触发，后者在下述的方法实施例中详述。

在本发明的一个实施例中，提供了一种利用上文所述的应用于旋开式容器的开合盖装置的生物样本收集方法，本生物样本收集方法包括以下步骤：

S1、在夹头之间的区域能够容纳目标容器的盖的情况下，将目标容器放置在夹头之间；

S2、第一动力装置驱动夹头相互靠近，直至夹紧目标容器的盖；

S3、第二动力装置驱动夹头向开盖方向转动，以使得盖与目标容器分离；

S4、向目标容器中加入样本；

S5、将目标容器抵住盖，第二动力装置驱动夹头向合盖方向转动，直至盖旋紧在目标容器上；

S6、第一动力装置驱动夹头相互远离，以使盖脱离夹头，再移动目标容器至指定区域。

本生物样本收集方法实施例的思想与上述实施例中开合盖装置的工作过程属于同一思想，通过全文引用的方式将上述开合盖装置实施例的全部内容并入本生物样本收集方法实施例，不再赘述。

参见图9，开合盖装置还包括检测装置460，其检测方向朝向夹头下方的操作区域，比如，在开盖和合盖过程中，检测装置460能够检测到容器本体或者盖。

步骤S1中，响应于检测装置460检测到容器的信号，开启计时，直至达到预设的时长，若当前时刻检测装置460未检测到容器的信号，说明当前容置区域的大小无法放置待处理的容器盖而移走容器，则控制夹头远离，调整夹头以提供一个合适的容置区域；反之若当前时刻检测装置460检测到容器的信号（说明当前容置区域能够放置待处理的容器盖），即满足S1所述的在夹头之间的区域能够容纳目标容器的盖的情况下，此时目标容器放置在夹头之间；

步骤S3和S5中，转动的圈数可以是预先设定的，比如，常规的容器盖一般旋转2.5圈或3圈即可，当设定圈数大于实际所需转动圈数时，合盖过程中人手无需紧握容器本体，而是允许其在手中自由转动若干角度即可，对于开盖过程仅使得脱离容器本体的盖空转多余的圈数而已。

步骤S6中，为了提高下一次的开合盖效率，可以将夹头向外驱动微小距离，比如2mm，既可以使盖脱离夹头，又可以方便下一次将相同大小或者更小的容器盖子5放入容置区域。

上述通过检测装置460检测信号而自动控制夹头动作的方式，使得不用在每次夹持盖子之前人工输入容器盖的尺寸信息就可以自动调整夹头的位置，就可以适配当前容器盖大于上一次夹持的容器盖外径的情况。

在本发明的一个实施例中，本开合盖装置还包括提示器和/或人机交互模块470，提示器和/或人机交互模块470与控制器电连接。提示器可以采用不同发光颜色的指示灯，比如在开合盖过程中，控制指示灯亮红色，在可以放入容器进行操作的无异常的备用状态下，控制指示灯亮绿色。

本实施例中，人机交互模块470为触摸操作屏，通过触摸操作屏可以选择工作模式，比如选择开合盖交替模式，使得开合盖装置能够循环进行“开盖-合盖”的操作。在开合盖交替模式下，夹头向开盖方向转动后，且检测装置460检测到由无容器转换为有容器的信号后（也可以增设一个延迟时间），控制夹头向合盖方向转动，以使容器的盖锁在容器本体上，并控制夹头作远离动作。即对容器开盖后，开合盖装置保持夹持容器盖，等操作者将容器瓶即容器本体放置于容置区域内，则检测装置460检测到由无容器转换为有容器的信号后，开合盖装置控制夹头向合盖方向转动以使容器盖锁在容器本体上。另外，需要说明的是，本发明中的“合盖方向”和“开盖方向”均可以根据实际的容器盖的情况而预先设置好，不以此限定本发明的保护范围，比如是螺纹盖，则根据其螺旋方向分别确定开/合盖方向，或者也可以是没有螺纹的橡胶盖，则可以自由确定其开/合盖方向。

除了将工作模式选择为开合盖交替模式，还可以通过触摸操作屏选择连续开盖第一模式、连续开盖第二模式以及连续合盖模式，具体如下一一说明：

在连续开盖第一模式下，夹头向开盖方向转动停止时，控制夹头作远离动作。在本模式下，当开合盖装置完成开盖操作时容器盖留在容器上，这样设置的好处在于批量开盖后方便后续操作用，而在此期间可以将盖虚掩在容器口上，比如适用于后续将一种样本分装在多个容器中，这种连续开盖模式使得后续操作也能批量操作，提高效率。

在连续开盖第二模式下，夹头向开盖方向转动停止后，响应于检测装置460未检测到容器的信号，则控制夹头作远离动作。在本模式下，一般会在开合盖装置下方放置具有开口的箱体，当开合盖装置完成开盖操作后，容器盖掉落至箱体中进行回收或者报废处理，比如需要对多个核酸检测样本进行混检操作时，将容器开盖后便不需要容器盖了，因此使用本模式会更方便高效。

在连续合盖模式下，响应于检测装置460检测到容器的信号，开启计时，直至达到预设的时长，若当前时刻检测装置460未检测到容器的信号，则控制夹头远离，并等待检测装置460的下一次信号。此步骤同理上文中开盖方法，其为了使夹头间的容置区域符合待处理的容器尺寸，此处不再赘述。反之，若当前时刻检测装置460检测到容器的信号，则控制夹头靠近，直至多个夹头夹持容器的盖；再控制夹头向合盖方向转动，以使容器的盖锁在容器本体上，并控制夹头作远离动作。具体地，当操作者拿着容器本体（容器本体上虚掩未合盖的容器盖）放置于操作位置处，开合盖装置调整夹头的位置以夹持容器盖，并控制夹头向合盖方向转动以实现合盖操作。

除了多种工作模式的功能，本实施例中开合盖装置的触摸操作屏还可以人工设置开合强度，其至少具有两种开合强度模式，在不同的开合强度模式下，驱动夹头开始转动的加速度和/或停止转动的加速度不同，以及/或者，驱动夹头转动的速度不同。当容器内样本量过大或者当样本具有一定危险性时，通过设置柔和开合强度模式，可以缓和开盖的动作，防止样本外溢而带来风险。

再者，本实施例中开合盖装置的触摸操作屏还可以人工设置夹紧力度，其至少具有两种夹紧力度模式，具体为当探针612与导电部622分离的间距达到预设的距离阈值，则控制第一动力装置停止工作，在不同的夹紧力度模式下，驱动夹头夹持容器的盖的作用力不同，探针612与导电部622相分离的距离阈值设得越大，则夹紧力度越大，这样设置的目的是为了防止夹持力度过大而给容器盖带来损坏或者放置加持力度过小而无法夹持一些表面比较光滑的特殊容器盖，因此，根据容器盖的实际情况，可以选择合适的夹紧力度档位。

另外，本实施例中开合盖装置的触摸操作屏还可以人工设置感应灵敏度，其具有至少两种感应灵敏度模式，在不同的感应灵敏度模式下，预设的时长不同，以满足不同的工作环境或者操作者的反应灵敏度的需求。比如，反应快的操作者可以将预设的时长设置在0.2s或者0.6s，反应慢的操作者可能需要1s甚至2s才能反应过来夹头之间的容置区域不适配当前的容器盖，则可以将预设的时长设置在1s或者2s。

即使在操作失误的情况下，导致夹头夹空，开合盖装置内部也预设有纠错程序，即当夹头靠近到极限位置，仍然未产生夹持盖的信号，则程序重置。

在本发明的一个实施例中，开合盖装置的触摸操作屏还可以人工设置不同的应用场景模式，应用场景模式比如包括核酸试管场景和/或非核酸试管场景，在核酸试管场景下，根据夹头夹持容器的盖的位置，确定盖的直径，若其符合核酸试管的盖的既定尺寸（既定尺寸可以不止一种，可以包括十混一的管的尺寸，也可以是二十混一的管的尺寸），则统计夹持的次数，该场景下主要侧重于统计核酸样本数量，若计算得到的尺寸不符合核酸试管盖的既定尺寸；而在非核酸试管场景下，对各个夹持的盖统计数量，和/或根据盖的尺寸分类统计各种大小的盖分别被夹持的次数，从而能够计算操作者的工作量。

本实施例中还可以通过触摸操作屏设置夹头外退远离的模式：若当前时刻检测装置460未检测到容器的信号，控制夹头远离的模式包括：控制夹头直接向外退至极限位置，或者，在分档的前提下，控制夹头每次向外退一个档位；以及在合盖完成后，或者连续开盖模式下完成开盖后，可以设置夹头在当前位置向外移动预设的距离（比如2mm）或者设置外退的档位或者是直接退至极限位置。

在一个实施例中，开合盖装置可以设置记忆模式，在记忆模式下，夹头被直接驱动至上一次夹持容器的盖的位置，记忆模式一般应用于对同一规格的数量较多容器开合盖，故通过记忆模式可以高效快速地完成开合盖工作。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种应用于旋开式容器的开合盖装置，其特征在于，包括：

多个夹头，所述多个夹头之间形成容置容器盖的区域；所述夹头包括第一夹头（210）和第二夹头（220），所述第一夹头（210）上至少面向中心的局部表面的摩擦系数大于所述第二夹头（220）上至少面向中心的局部表面的摩擦系数，所述第一夹头（210）的数量为两个且两两相对设置；所述第一夹头（210）上至少面向中心的局部表面设有螺纹或防滑颗粒或柔性防滑层，所述第二夹头（220）上至少面向中心的局部表面具有抛光的表面；

第一动力装置，其被配置为驱动所述多个夹头在平面内靠近或者远离；

第二动力装置，其被配置为驱动所述多个夹头在平面内转动；

在第一动力装置的驱动下，所述多个夹头之间的内切圆的直径切换范围为2mm至80mm。

2.根据权利要求1所述的应用于旋开式容器的开合盖装置，其特征在于，还包括基座（100），所述基座（100）上设有与所述夹头一一对应的条状的限位通槽（110），多个限位通槽（110）的虚拟延长线汇交于中心点；

所述夹头不能沿自身轴向方向运动，所述夹头的前端在向前探出所述限位通槽（110）的平面内沿着所述限位通槽（110）的长度方向作直线运动。

3.根据权利要求2所述的应用于旋开式容器的开合盖装置，其特征在于，所述多个夹头位于同一圆周边沿，所述第一动力装置设置在所述基座（100）的背面，其驱动多个夹头同步运动，其中，所述第一动力装置包括联动杆（310）、联动件（320）以及与多个夹头一一对应的连杆（330），所述连杆（330）的一端与对应的夹头端部的连接件（230）转动连接，其另一端与所述联动件（320）的转动连接；所述联动件（320）被配置为在所述联动杆（310）的作用力下靠近或远离所述基座（100）；

所述第二动力装置被配置为驱动所述基座（100）正转或反转。

4.根据权利要求1所述的应用于旋开式容器的开合盖装置，其特征在于，所述第二夹头（220）的数量为两个且两两相对设置；或者，所述第一夹头（210）和第二夹头（220）均包括圆柱部，所述第一夹头（210）的圆柱部上设有螺纹或防滑颗粒或柔性防滑层，所述第二夹头（220）的圆柱部具有抛光的金属表面。

5.根据权利要求2所述的应用于旋开式容器的开合盖装置，其特征在于，所述夹头探出基座（100）的部分的厚度范围为2 mm至15 mm；和/或，

所述夹头探出基座（100）的部分前端设有倒圆角。

6.根据权利要求1所述的应用于旋开式容器的开合盖装置，其特征在于，还包括壳体（410）、支撑杆（420）和底座（430），所述夹头、第一动力装置、第二动力装置安装在所述壳体（410）内，且所述壳体（410）的下表面还设有用于显露出夹头的开口；

所述支撑杆（420）的下端部设置在底座（430）上，其上端部与所述壳体（410）连接。

7.根据权利要求6所述的应用于旋开式容器的开合盖装置，其特征在于，还包括设置在所述壳体（410）与支撑杆（420）之间的高度调节机构和俯仰调节机构。

8.根据权利要求6所述的应用于旋开式容器的开合盖装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与所述第一动力装置、第二动力装置电连接；

所述开合盖装置还包括提示器和/或人机交互模块（470），所述提示器和/或人机交互模块（470）与所述控制器电连接。

9.一种利用权利要求1所述的应用于旋开式容器的开合盖装置的生物样本收集方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在夹头之间的区域能够容纳目标容器的盖的情况下，将目标容器放置在夹头之间；

S2、第一动力装置驱动夹头相互靠近，直至夹紧所述目标容器的盖；

S3、第二动力装置驱动夹头向开盖方向转动，以使得所述盖与目标容器分离；

S4、向所述目标容器中加入样本；

S5、将所述目标容器抵住盖，第二动力装置驱动夹头向合盖方向转动，直至所述盖旋紧在目标容器上；

S6、第一动力装置驱动夹头相互远离，以使所述盖脱离夹头，再移动所述目标容器至指定区域。

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