CN114842517A - 手持可视核酸采样系统、采样显示终端及采样控制方法 - Google Patents

手持可视核酸采样系统、采样显示终端及采样控制方法 Download PDF

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CN114842517A CN202210371646.5A CN202210371646A CN114842517A CN 114842517 A CN114842517 A CN 114842517A CN 202210371646 A CN202210371646 A CN 202210371646A CN 114842517 A CN114842517 A CN 114842517A
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Abstract

本发明公开了一种手持可视核酸采样系统、采样显示终端及采样控制方法,手持可视核酸采样系统包括:手持采样器,其第一控制处理模块根据信息采集模块发送的准备工作信息,控制夹持组件驱动模块取放咽拭子进行核酸采样,在核酸采样过程中,接收并发送信息采集模块发送的采样部位图像信息;采样显示终端获取并实时显示手持采样器采集的采样部位图像信息;消毒底座中,在检测到手持采样器时,第二控制处理模块控制消毒模块和充电模块对手持采样器进行消毒充电。基于本发明实施例实现核酸采样的可视化、便携化以及自动消毒,有利于提高核酸采样工作效率,且降低了核酸采样操作难度,扩大可使用人群范围,一定程度上保障了采样操作者的安全。

Description

手持可视核酸采样系统、采样显示终端及采样控制方法
技术领域
本发明涉及医疗器械领域,尤其是一种手持可视核酸采样系统、采样显示终端及采样控制方法。
背景技术
在全球新型冠状病毒肆虐的背景下,大量的医护人员投入到防疫抗疫的工作,而进行核酸采样是其中极为重要的一项工作。在一些突发情况下,医院一般会将经过专业核酸检测方面培训后的医护人员暂时调离原有岗位,参与到抗击疫情的工作中。但进行专业核酸检测方面培训以及实现人员调度需要一定的时间,在核酸检测工作中时而仍会出现人手不足的情况。目前的采样方式主要是利用人工采用口咽拭子或鼻咽拭子进行核酸采样。无论采用何种采样方式,进行核酸采样的医护人员都面临着直接暴露在病毒环境或者间接接触病毒的风险中。同时还面临着潜在阳性患者进行采样时的应激反应,例如:在进行口咽拭子采样时,进行核酸采样的医护人员会面临着被采样者进行口腔呼吸而带出来的大液滴或者飞沫;在进行鼻咽拭子检测时,被采样者可能会因为鼻腔内棉拭子异物的刺激产生打喷嚏等反应;无论是采用口咽拭子还是鼻咽拭子进行核酸采用,都有一定的几率使医护人员感染的风险增加。如何进一步减缓核酸采样点的运转压力、提高核酸采样的效率,是备受社会与民众关心的问题。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本发明实施例提供了一种手持可视核酸采样系统、采样显示终端及采样控制方法,能够实现核酸采样的可视化、便携化。核酸采样可视化有利于提高核酸采样的工作效率,且降低了核酸采样的操作难度,使得可使用的人群不局限于专业医护人员,能在一定程度上缓解核酸采样点的工作压力;便携化的设计也同样有利于核酸采样工作的展开;该系统能够自动消毒充电,减少了采样操作者被交叉感染的风险,在一定程度上保障了采样操作者的安全。
第一方面,本发明实施例提供了一种手持可视核酸采样系统,所述手持可视核酸采样系统包括:
手持采样器,包括第一控制处理模块、信息采集模块和夹持组件驱动模块;所述信息采集模块、所述夹持组件驱动模块与所述第一控制处理模块电性连接,所述第一控制处理模块用于根据所述信息采集模块发送的准备工作信息进入采样工作模式,控制所述夹持组件驱动模块取放咽拭子,在核酸采样过程中,接收并发送所述信息采集模块发送的采样部位图像信息;
采样显示终端,与所述手持采样器通信连接,用于获取并实时显示所述手持采样器采集的所述采样部位图像信息;
消毒底座,包括第二控制处理模块、接触感应模块、消毒模块和充电模块,所述接触感应模块、所述消毒模块和所述充电模块与所述第二控制处理模块电性连接,所述第二控制处理模块用于在所述接触感应模块检测到所述手持采样器时,控制所述消毒模块和所述充电模块对所述手持采样器进行消毒充电。
根据本发明的一些实施例,所述信息采集模块至少包括:
指纹采集模块、图像采集模块、位置检测模块和复位模块,所述指纹采集模块、所述图像采集模块、所述位置检测模块和复位模块分别与所述第一控制处理模块电性连接。
根据本发明的一些实施例,所述指纹采集模块包括指纹组件,用于采集并上传采样操作者的第一指纹信息,使所述第一控制处理模块在历史指纹信息库中匹配到与所述第一指纹信息相同的第二指纹信息的情况下,控制所述手持采样器进入采样工作模式。
根据本发明的一些实施例,所述图像采集模块还包括摄像组件,所述摄像组件相对于夹持的咽拭子倾斜设置,与所述第一控制处理系统电性连接,所述摄像组件用于获取并上传所述咽拭子的条形码图像,以使所述第一控制处理模块根据所述条形码图像获取咽拭子标识信息,与所述第一指纹信息对应存储;所述摄像组件还用于获取并上传核酸采样过程中的采样部位图像信息,以使所述第一控制处理模块处理所述采样部位图像信息,并将所述采样部位图像信息发送至采样显示终端。
根据本发明的一些实施例,所述位置检测模块包括位置检测组件,用于在所述位置检测组件能够检测的感应范围内检测到咽拭子的情况下,发送咽拭子感应信息,使所述第一控制处理模块根据所述咽拭子感应信息控制所述夹持组件驱动模块夹取所述咽拭子。
根据本发明的一些实施例,所述复位模块包括释放按键,所述释放按键与所述复位模块电性连接,所述复位模块用于当所述释放按键被触发时,产生并上传释放信息给所述第一控制处理模块,以使所述第一控制处理模块根据所述释放信息控制所述夹持组件驱动模块释放所述咽拭子。
根据本发明的一些实施例,所述夹持组件驱动模块包括夹持组件,所述夹持组件包括气泵、夹爪和连接杆,所述连接杆连接所述气泵和所述夹爪,所述气泵用于在所述夹持组件驱动模块的驱动下使所述夹爪取放所述咽拭子。
根据本发明的一些实施例,所述消毒模块包括消毒组件,所述消毒组件与所述消毒模块电性连接,在所述消毒模块的驱动下进行消毒工作。
第二方面,本发明实施例提供了一种采样控制方法,应用于第一方面所述的手持可视核酸采样系统,所述手持可视核酸采样系统包括:手持采样器、采样显示终端、消毒底座,所述手持采样器与所述采样显示终端通信连接,与所述消毒底座电性连接,所述采样控制方法包括:
根据所述准备工作信息的所述第一指纹信息以及历史指纹信息库,在所述历史指纹信息库存在与所述第一指纹信息匹配的第二指纹信息时,进入采样工作模式;
获取咽拭子的咽拭子标识信息,将所述咽拭子标识信息和所述第一指纹信息对应存储;
根据所述咽拭子感应信息控制夹持组件驱动模块夹取咽拭子,进行核酸采样;
并在采样过程中接收所述信息采集模块发送的采样部位图像信息;
将所述采样部位图像信息发送至所述采样显示终端,以使所述采样显示终端实时显示所述采样部位图像信息;
采样完成后,根据释放信息控制所述夹持组件驱动模块释放所述咽拭子至保存试管中;
接触感应模块检测到所述手持采样器后,控制所述消毒模块和所述充电模块对所述手持采样器进行消毒充电。
第三方面,本发明实施例提供了一种采样显示终端,应用于如第一方面所述的手持可视核酸采样系统中,与手持采样器通信连接,所述采样显示终端用于获取并实时显示所述手持采样器采集的所述采样部位图像信息,所述采样部位图像信息是所述手持采样器的第一控制处理模块根据信息采集模块所发送的准备工作信息进入采样工作模式后,在控制夹持组件驱动模块取放咽拭子进行核酸采样的过程中,由所述信息采集模块所采集的。
本发明实施例包括:一种手持可视核酸采样系统、采样显示终端及采样控制方法,手持可视核酸采样系统包括:手持采样器、采样显示终端和消毒底座。手持采样器中,第一控制处理模块根据信息采集模块发送的准备工作信息进入采样工作模式,控制夹持组件驱动模块取放咽拭子进行核酸采样,在核酸采样过程中,接收并发送信息采集模块发送的采样部位图像信息;采样显示终端获取并实时显示手持采样器采集的采样部位图像信息;完成核酸采样后,消毒底座中,第二控制处理模块在接触感应模块检测到手持采样器时,控制消毒模块和充电模块对手持采样器进行消毒充电。根据本发明实施例,根据本发明实施例,采样操作者可以使用手持采样器进行核酸采样,并能通过采样显示终端显示的采样部位图像信息观察采样者采样部位的情况,实现核酸采样可视化。核酸采样可视化有助于采样操作者在正确的采样位置进行采样,有利于采取到有效的样本,并提高核酸采样的工作效率;同时降低了核酸采样的操作难度,即使是经验较少的采样操作者或非专业医护人员也能够自助使用该系统,能在一定程度上缓解核酸采样点的工作压力;同时手持采样器、采样显示终端和消毒底座都是便于携带的,也同样有利于核酸采样工作的展开;该手持可视核酸采样系统能自动消毒充电,减少了采样操作者被交叉感染的风险,在一定程度上保障了采样操作者的安全。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案,并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明一实施例提供的手持可视核酸采样系统的工作示意图;
图2为本发明一实施例提供的手持可视核酸采样系统的结构示意图;
图3为本发明一实施例提供的手持可视核酸采样系统的模块示意图;
图4为本发明一实施例提供的采样控制方法的流程示意图;
图5为本发明一实施例提供的手持式核酸采样端的结构示意图;
图6为本发明一实施例提供的手持式核酸采样端的分解示意图一;
图7为本发明一实施例提供的手持式核酸采样端的分解示意图二;
图8为本发明一实施例提供的手持式核酸采样端的分解示意图三;
图9为本发明一实施例提供的摄像组件的结构示意图;
图10为本发明一实施例提供的电池盒的分解示意图;
图11为本发明一实施例提供的夹持组件结构示意图;
图12为本发明一实施例提供的手持采样器控制电路的结构示意图;
图13为本发明一实施例提供的姿态识别电路的结构示意图;
图14为本发明一实施例提供的图像视频采集电路的结构示意图;
图15为本发明一实施例提供的气泵驱动电路的结构示意图;
图16为本发明一实施例提供的底座控制电路的结构示意图;
图17为本发明一实施例提供的采样显示终端的实时显示界面示意图;
附图标记:消毒底座100、消毒腔101、充电电极102、消毒模块110、电池盒120、底座控制电路板121、隔热板122;
手持采样器200、手持壳体210、安装腔211、通孔212、夹持组件220、气泵221、进气管2211、出气管2212、夹爪222、固定板223、摄像组件230、镜头座231、摄像头232、照明灯233、手持采样控制电路板240、蓄电池241、释放按键242、指纹组件243、位置检测组件250、充电环260;
咽拭子300;
采样显示终端400。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
需要说明的是,虽然在流程图中示出了逻辑顺序,但是在某些情况下,可以以不同于流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。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。
根据本发明实施例,采样操作者可以使用手持采样器进行核酸采样,并能通过采样显示终端显示的采样部位图像信息观察采样者采样部位的情况,实现核酸采样可视化。核酸采样可视化有助于采样操作者在正确的采样位置进行采样,有利于采取到有效的样本,并提高核酸采样的工作效率;同时降低了核酸采样的操作难度,即使是经验较少的采样操作者或非专业医护人员也能够自助使用该系统,能在一定程度上缓解核酸采样点的工作压力;同时手持采样器、采样显示终端和消毒底座都是便于携带的,也同样有利于核酸采样工作的展开;该手持可视核酸采样系统能自动消毒充电,减少了采样操作者被交叉感染的风险,在一定程度上保障了采样操作者的安全。
下面结合附图,对本发明实施例作进一步阐述。
图1为本发明一实施例体用的手持可视核酸采样系统的工作示意图。手持可视核酸采样系统包括手持式核酸采样端和采样显示终端,该手持式核酸采样端包括手持采样器200和消毒底座100,手持采样器200与消毒底座100可拆卸连接。当手持采样器200和消毒底座100处于拆卸分离状态时,可以使用手持采样器200将咽拭子300伸入被采样者的体内(如咽喉、鼻腔)进行核酸采样,手持采样器200可以对被采样者的采样部位图像信息进行采集,并通过WIFI网络将采样部位图像信息发送给采样显示终端400,使采样显示终端400对手持采样器200采集的采样部位图像信息进行实时显示。
参照图2,图2为本发明一实施例提供的手持可视核酸采样系统的结构示意图,在图1的实例中,手持可视核酸采样系统包括手持采样器200、采样显示终端400和消毒底座100,手持采样器200和采样显示终端400通信连接,手持采样器200和消毒底座100电性连接。
参照图3,图3为本发明一实施例提供的手持可视核酸采样系统的模块示意图。手持采样器200,包括:第一控制处理模块、信息采集模块和夹持组件驱动模块;信息采集模块、夹持组件驱动模块与第一控制处理模块电性连接。第一控制处理模块用于根据信息采集模块发送的准备工作信息进入采样工作模式,控制夹持组件驱动模块取放咽拭子300,在核酸采样过程中,接收并发送信息采集模块发送的采样部位图像信息;采样显示终端400,与手持采样器200通信连接,用于获取并实时显示手持采样器200采集的采样部位图像信息;消毒底座100,包括第二控制处理模块、接触感应模块、消毒模块110和充电模块,接触感应模块、消毒模块110和充电模块与第二控制处理模块电性连接,第二控制处理模块用于在接触感应模块检测到手持采样器200时,控制消毒模块110和充电模块对手持采样器200进行消毒充电。
图3所示的采样显示终端400,与手持采样器200通信连接,采样显示终端400用于获取并实时显示手持采样器200采集的采样部位图像信息,采样部位图像信息是手持采样器200的第一控制处理模块根据信息采集模块所发送的准备工作信息进入采样工作模式后,在控制夹持组件驱动模块取放咽拭子300进行核酸采样的过程中,由信息采集模块所采集的。采样操作者能够在采样显示终端400上观察到被采样者体内的采样部位图像信息,以便于采样操作者在与被采样者间隔一定距离的情况下,观察被采样者体内的采样部位情况,能更准确地完成核酸采样,有利于提高核酸采样的工作效率;在该手持可视核酸采样系统中,手持采样器200使用完后,消毒底座100能对手持采样器200自动消毒充电,减少了采样操作者被交叉感染的风险,在一定程度上保障了采样操作者的安全。
参照图3,信息采集模块至少包括:指纹采集模块、图像采集模块、位置检测模块和复位模块,指纹采集模块、图像采集模块、位置检测模块和复位模块分别与第一控制处理模块电性连接。
根据本发明的一些实施例,指纹采集模块包括指纹组件,用于采集并上传采样操作者的第一指纹信息,使第一控制处理模块在历史指纹信息库中匹配到与第一指纹信息相同的第二指纹信息的情况下,控制手持采样器200进入采样工作模式。具体地,指纹采集模块采集并上传采样操作者的第一指纹信息;第一控制处理模块接收第一指纹信息,并对第一指纹信息进行匹配处理;在历史指纹信息库中匹配到与第一指纹信息相同的第二指纹信息的情况下,第一控制处理模块控制手持采样器200的整机电源,使手持采样器200进入工作状态。可以理解的是,第二指纹信息为提前录入的能够使用该手持采样器200的人员的指纹信息,第二指纹信息可以是采样操作者的指纹信息,也可以是进行自助核酸采样的被采样者的指纹信息。手持采样器200有固定的对应的使用者,第一控制处理模块在识别到对应的人员的第一指纹信息时才控制手持采样器200,有利于管理和维护该核酸采样设备。具体地,指纹采集模块包括姿态识别电路和指纹采集器。
根据本发明的一些实施例,图像采集模块还包括摄像组件230,摄像组件230相对于夹持的咽拭子300倾斜设置,与第一控制处理系统电性连接,摄像组件230用于获取并上传所述咽拭子300的条形码图像,以使第一控制处理模块根据条形码图像获取咽拭子300标识信息,与第一指纹信息对应存储;摄像组件230还用于获取并上传核酸采样过程中的采样部位图像信息,以使第一控制处理模块处理采样部位图像信息,并将采样部位图像信息发送至采样显示终端400。具体地,摄像组件230还包括摄像头232、镜头座231,镜头座231相对于夹持的咽拭子300倾斜设置,摄像头232与第一控制处理系统电性连接,摄像头232用于获取并上传咽拭子300的条形码图像,以使第一控制处理模块根据条形码图像获取咽拭子标识信息,与第一指纹信息对应存储;摄像头232还用于获取并上传核酸采样过程中的采样部位图像信息,以使第一控制处理模块处理采样部位图像信息,并将采样部位图像信息发送至通信模块。
具体地,摄像头232获取并上传咽拭子300的条形码图像,第一控制处理模块根据条形码图像获取咽拭子标识信息,并将咽拭子标识信息与指纹采集模块发送的第一指纹信息对应保存;单次核酸采样工作结束后第一控制处理模块清除内部存储的咽拭子标识信息与第一指纹信息,以准备接收并上传下一次核酸采样工作中采集的咽拭子标识信息与第一指纹信息。有利于将咽拭子标识信息与采样操作者的指纹信息唯一关联,便于管理,也减小了因为非权限人员操作而产生事故以及其他安全问题的概率。
具体地,在采样操作者进行核酸采样工作的过程中,摄像头232获取并上传核酸采样过程中被采样者体内的采样部位图像信息;第一控制处理模块接收并处理采样部位图像信息,并将采样部位图像信息发送给采样显示终端400;采样显示终端400实时显示采样部位图像信息。通过实时通信技术,采样操作者可以在采样显示终端400实时看到咽拭子300在人体中的图像,即采样部位图像信息,可以提高核酸采样的效率,以及降低核酸采样难度,使非专业医护人员都能自助完成核酸采样,能够在一定程度上缓解医院以及大规模核酸采样点的工作压力。具体地,图像采集模块还包括图像视频采集电路,图像视频采集电路与摄像头232电性连接。具体地,在摄像头232旁增设摄像头光源,摄像头倾斜角度方式和增加摄像头光源,可以使得摄像头的可视范围恰好与咽拭子300末端的位置相重合,增加光源也使得采样操作者的视野更好更清晰。
根据本发明的一些实施例,位置检测模块包括位置检测组件,用于在位置检测组件能够检测的感应范围内检测到咽拭子300的情况下,发送咽拭子感应信息,使第一控制处理模块根据咽拭子感应信息控制夹持组件驱动模块夹取咽拭子300。位置检测组件250可以是红外传感器,红外传感器共四个,呈均匀对称分布,用于在位置检测模块能够检测的感应范围内检测到咽拭子300的情况下,发送咽拭子感应信息。具体地,位置检测模块配置为:在位置检测模块能够检测的感应范围内检测到咽拭子300的情况下,发送咽拭子感应信息,使第一控制处理模块根据咽拭子感应信息控制夹持组件驱动模块。具体地,位置检测模块在所能检测的感应范围内检测到咽拭子300时,生成并发送咽拭子感应信息,以通知第一控制处理模块咽拭子300准备就位;第一控制处理模块接收咽拭子感应信息,并根据此信息控制夹持组件驱动模块以夹取咽拭子300以备后续进行核酸采样工作。需要说明的是,位置检测组件可以是红外传感器,至少使用两对共四个红外传感器以保证基本的感应范围。
根据本发明的一些实施例,复位模块包括释放按键,释放按键与复位模块电性连接,复位模块用于当释放按键被触发时,产生并上传释放信息给第一控制处理模块,以使第一控制处理模块根据释放信息控制夹持组件驱动模块释放咽拭子300。可以理解的是,当采样工作结束后,采样操作者按下释放按键,使复位模块发送释放信息,第一控制处理模块接收释放信息,同时也控制夹持组件驱动模块以释放咽拭子300使咽拭子300保存在特定的保存容器中。该核酸采样控制系统能够半自动化实现取放咽拭子300,采样操作者不需要接触采样后的咽拭子300就能将之保存到特定容器中,有效地保障了采样操作者的安全,减小了被交叉感染的概率。
根据本发明的一些实施例,夹持组件驱动模块包括夹持组件220,夹持组件220包括气泵221、夹爪222和连接杆,连接杆连接气泵221和夹爪222,气泵221用于在夹持组件驱动模块的驱动下使夹爪222取放咽拭子300。具体地,夹持组件220可以包括夹爪222、连接杆和气泵221;气泵221具有进气管2211和出气管2212,连接杆的两端分别与气泵221的出气管2212以及夹爪222固定连接;夹爪222由柔性材料制成,具有爪的形状,能在气流方向的控制下实现咽拭子300的取放。此时,夹持组件驱动模块可以采用气泵221驱动电路来实现。采样工作模式下,控制气流方向从出气管2212向进气管2211,即气泵221抽气,夹爪222夹取咽拭子300;采样工作完成后,控制气流方向从进气管2211向出气管2212,即气泵221放气,夹爪222释放咽拭子300。
根据本发明的一些实施例,消毒模块110包括消毒组件,消毒组件与消毒模块110电性连接,在消毒模块110的驱动下进行消毒工作。在一些实施例中,消毒底座100中的接触感应模块配置为:当手持采样器200完成采样,接触感应模块检测到手持采样器200则发送归位信息,以使第二控制处理模块根据归位信息控制消毒模块和充电模块对手持采样器200进行消毒充电。第一控制处理模块驱动消毒模块110,消毒模块110驱动消毒组件工作,对手持采样器200进行消毒。消毒模块110还设置有时钟模块,以控制消毒组件工作的时间。
可以理解的是,消毒组件可以是紫外线消毒灯或是酒精气雾装置,或是紫外线消毒灯和酒精气雾装置的组合,本申请对采用的消毒组件不做具体的限制。当消毒组件为紫外线消毒灯时,消毒模块110可以采用紫外灯驱动电路;当消毒组件为酒精气雾装置,消毒模块110可以采用对应的驱动电路。
可以理解的是,消毒底座100通过充电模块为手持采样器200供电。充电模块用于在第二控制处理模块接收到归位信息的情况下,为手持采样器200充电。具体地,消毒底座100采用Type-c充电口与数据线连接的方式进行充电。消毒底座100通过采用充电电极102和充电环260进行配合的磁吸式充电方式为手持采样器200供电。
使用该手持采样器200以及采样显示终端400,采样操作者能够在采样过程中观察采样情况,并在完成采样之后一键释放咽拭子300,保存在保存液中,同时对该手持采样器200内能进行自动消毒和充电,简化了采样流程的同时减小了交叉感染的风险。
参照图4,图4为本发明一实施例提供的采样控制方法的流程示意图。采样控制方法可以应用于图3所示的手持可视核酸采样系统中,该采样控制方法可以包括但不限于有步骤S410、步骤S420、步骤S430、步骤S440、步骤S450、步骤S460和步骤S470。
步骤S410:获取信息采集模块发送的准备工作信息,准备工作信息包括传采样操作者的第一指纹信息、咽拭子感应信息、采样部位图像信息;
步骤S420:根据准备工作信息的第一指纹信息以及历史指纹信息库,在历史指纹信息库存在与第一指纹信息匹配的第二指纹信息时,进入采样工作模式;
步骤S430:获取咽拭子的咽拭子标识信息,将咽拭子标识信息和第一指纹信息对应存储;
步骤S440:根据咽拭子感应信息控制夹持组件驱动模块夹取咽拭子,进行核酸采样;
步骤S450:并在采样过程中接收信息采集模块发送的采样部位图像信息,将采样部位图像信息发送至采样显示终端,以使采样显示终端实时显示采样部位图像信息;
步骤S460:采样完成后,根据释放信息控制夹持组件驱动模块释放咽拭子至保存试管中;
步骤S470:接触感应模块检测到手持采样器200后,控制消毒模块110和充电模块对手持采样器200进行消毒充电。
该手持可视核酸采样系统是便携手持式的,且基于以上步骤,核酸采样控制系统实现核酸采样工作的可视化,核酸采样可视化有助于采样操作者在正确的采样位置进行采样,有利于采取到有效的样本,也有利于提高核酸采样的工作效率;核酸采样可视化还降低了核酸采样的操作难度,即使是经验较少的采样操作者或非专业医护人员也能够自助使用该系统,有利于能在一定程度上缓解核酸采样点的工作压力;同时手持采样器200、采样显示终端400和消毒底座100都是便于携带的,也同样有利于核酸采样工作的展开;该手持可视核酸采样系统能自动消毒充电,减少了采样操作者被交叉感染的风险,在一定程度上保障了采样操作者的安全。
参照图5至图8,手持式核酸采样端包括手持采样器200和消毒底座100。其中消毒底座100具有消毒腔101,手持采样器200与消毒底座100可拆卸连接,且能够装入消毒腔101中。其中,手持采样器200包括手持壳体210、夹持组件220、摄像组件230和手持采样控制电路板240;手持壳体210由两个匹配的外壳构成,手持壳体210的外形适合于采样操作者手持;手持壳体210具有安装腔211,安装腔211内设置有夹持组件220、摄像组件230和手持采样控制电路板240,夹持组件220和摄像组件230均与手持采样控制电路板240电性连接;手持采样控制电路板240固定在手持壳体210的内壁。夹持组件220包括气泵221、夹爪222和固定板223。气泵221和夹爪222通过连接杆连接,固定板223设置在安装腔211内用于固定加持组件。气泵221用于在驱动组件驱动下输出高压气体以驱动夹爪222,夹爪222用于夹持咽拭子300;为了固定夹持组件220,安装腔211设有固定板223,固定板223设有卡箍以固定气泵221,进而固定夹持组件220;定义手持壳体210朝向被采样者的一端为前端,手持壳体210的前端设置有通孔以供咽拭子300穿过;摄像组件230的镜头座231倾斜设置搭置在咽拭子300的端部,使得摄像头232能够拍摄采样部位;手持采样控制电路板240具有蓄电池241,蓄电池241用于为手持采样器200供电。手持采样控制电路板240上设置有Type-C接口以为蓄电池241充电,Type-C接口位于手持壳体210的后端。采样手持器通过无线通信模块与采样显示终端400通信连接,显示采样部位图像。手持采样器200还设置有充电模块,具体为充电环260,充电模块与手持采样控制电路电性连接;消毒底座100设置有电池盒120,消毒底座100具有连通消毒腔101的开口,开口的边缘设置有充电电极102,当手持采样器200装入消毒底座100的消毒腔,充电环260抵接充电电极102实现通电,从而进行充电。充电电极102与充电环260260采用磁吸式连接,同时作为接触感应模块识别手持采样器200是否装入消毒底座100的消毒腔101。手持壳体210连接有位置检测组件250,位置检测组件250连接于安装腔211的内壁,位于夹爪222的前方以检测咽拭子300。具体地,位置检测组件250采用红外传感器,采用两组红外传感器并且均匀分布在夹爪222的前方。
消毒腔101内设置有消毒组件(图中未示出),多个紫外光灯沿消毒腔101的内壁周向间隔分布,当手持采样器200装入消毒底座100的消毒腔101,消毒组件驱动电路驱动多个紫外光灯,利用多个紫外光灯反射的紫外线进行杀菌消毒。当然,消毒模块110也可以采用酒精气雾消毒,或者酒精气雾消毒和紫外光配套使用。
参照图8,手持采样控制电路板240电性连接有指纹采集模块,指纹采集模块包括指纹组件243,指纹组件243设置在手持壳体210的外壁,用于采集并上传采样操作者的第一指纹信息,使所述第一控制处理模块在历史指纹信息库中匹配到与所述第一指纹信息相同的第二指纹信息的情况下,控制所述手持采样器200进入采样工作模式。
参照图8,手持采样控制电路板240电性连接由有复位模块,复位模块包括释放按键242,释放按键242设置在手持壳体210的外壁,复位模块用于当释放按键242被触发时,产生并上传释放信息给第一控制处理模块,以使第一控制处理模块根据释放信息控制夹持组件220驱动模块释放咽拭子300。
参照图9,摄像组件230包括镜头座231、摄像头232及照明灯233,镜头座231固定于手持壳体210,并且是倾斜布置的,镜头座231具有贯通的内孔,摄像头232位于内孔中,因此摄像头232大致朝向咽拭子300的端部,也即核酸取样的位置;照明灯233连接于镜头座231的前端,利用照明灯233提供照明,便于医护人员观察拍摄的图像。具体地,照明灯233呈环形并且包围摄像头232,照明的亮度更均匀。
参照图10,电池盒120设置于消毒底座100内,位于消毒腔101的一侧;电池盒120设置隔热板122,隔热板122用于阻挡消毒腔101的热量,电池盒120内置有电池及底座控制电路板121,电池固定在底座控制电路板121上,充电电极102和电池均电性连接于底座控制电路板121,电池具有较大的容量,可以为蓄电池241充电多次,底座控制电路板121具有位于电池盒120外壁的充电口,用于为电池补充电路,电池同时为消毒模块110提供电能,满足消毒需求。
参照图11,夹持组件220包括气泵221和夹爪222,气泵221和连接杆,连接杆连接出气管2212与夹爪222。气泵221具有进气管2211及出气管2212,气泵221启动时,从进气管2211吸气,制取高压气体并通过出气管2212输出,出气管2212通过连接管安装夹爪222,夹爪222为柔性材质,当高压气体输入夹爪222,柔性材料膨胀即可夹紧咽拭子300,结构简单、方便易用。当气泵221停机,停止输出高压气体,则夹爪222释放咽拭子300。
可以理解的是,手持采样器200和底座中都设置有对应的控制电路板。手持采样器200的控制电路板上设置有第一控制处理模块、指纹识别模块、位置检测模块、图像采集模块、夹持组件驱动模块、复位模块和电源模块(图2中未示出);底座控制电路板上设置有第二控制处理模块、消毒模块110、接触感应模块和充电模块。
参照图12,具体地,手持采样器控制电路包括:主控芯片、姿态识别电路、图像视频采集电路、气泵221驱动电路、锂电池充电电路、电源电路,主控芯片还连接有指纹输入仪和红外传感器。主控芯片主要采用的是STM32F4芯片。
参照图13,图13为本发明一实施例提供的姿态识别电路的结构示意图。具体地,姿态识别电路主要由芯片SC7A20所构成,SC7A20的第1、4、8、9引脚直接与GND相连接;SC7A20芯片的第2引脚与BK7231U芯片的第36引脚相连接,为I2C通信的SDA引脚;SC7A20的第12引脚与BK7231U的第37引脚相连接,为I2C通信的SCL引脚;SC7A20的第7引脚与电源VCC相连接,提供芯片工作电压;SC7A20的第5、6、10、11引脚做悬空处理。
参照图14,图14为本发明一实施例提供的图像视频采集电路的结构示意图。具体地,图像视频采集电路主要由视频处理芯片BK7231U所组成的主控模块及其外围电路构成,BK7231U的第1引脚与第5、6引脚相连接,并通过2个10uF电容连接到GND,经过22Ω电阻连接到第40引脚,第40引脚通过1个10uF电容连接到GND;其第2引脚经过阻抗匹配电路与板载天线相连接;其第3、4引脚与VCC电源3.3V相连接,并通过10uF电容与GND相连接;其第7、8、10引脚分别通过串联一个10uF电容相连接到GND;其第9引脚与VCC电源3.3V相连接;其第11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22引脚与摄像头QC0312采集FPC底座相连接;其第23引脚与电源芯片JZ8P1520的第6引脚相连接,通过按键key控制系统电源开闭;其第24引脚与电阻98KΩ、电阻100KΩ组成的VCC电源分压电路相连接;其第26引脚与发光二极管LED2的负端相连接,发光二极管LED2的正端经过电阻1kΩ与VCC电源相连接;其第27引脚与Mos管NP2301的第3引脚经过2个电阻510KΩ对输入电池电压进行分压中点相连接;其第31引脚通过串联10KΩ电阻与VCC电源相连接;其第34、35引脚为调试Debug输出引脚,通过触点方式与外部调试接口相连接;其第36、37引脚为I2C通讯的SDA、SCL引脚,分别通过2KΩ电阻与电源2.8V相连接。
参照图15,图15为本发明一实施例提供的气泵驱动电路的结构示意图。具体地,气泵驱动电路主要由2个电极驱动芯片BTS7960所构成,两个BTS7960的第1引脚直接与GND相连接;两个BTS7960的第2引脚各串联一个4.7kΩ电阻后分别与主控芯片STM32的PWM1、PWM2相连接;两个BTS7960的第3引脚分别串联一个4.7KΩ电阻后与电源电压5.0V相连接;其两个BTS7960的第4、8引脚各自并联后分别连接到电机控制端子Motor-、Motor+;两个BTS7960的第5、6引脚分别串联一个510Ω电阻后与GND相连接;两个BTS7960的第7引脚都直接与电源电压5.0V相连接,并通过1个10uF无极性电容与GND相连接。
可以理解的是,消毒底座100为手持采样器200供电,手持采样器200也对应设置有电源模块,电源模块包括电源电路和锂电池充电电路,用于为手持采样器200自身供电以及存储电能。具体地,电源电路主要由电源芯片XC6210B332MR,电源芯片ME6206A28M3,电源芯片MCC6288所构成。电源芯片XC6210B332MR使锂电池稳定输出3.3V电源VCC,作用于全部VCC电源供电,其第1、3引脚与锂电池输入端子正极相连接,并且通过1uF和10uF无极性电容并联与GND相连接;其第2、6引脚悬空处理;其第4引脚直接与GND相连接;其第5引脚通过并联一个1uF电容连接到GND,直接输出VCC电源3.3V。电源芯片ME6206A28M3使锂电池稳定输出2.8V电源电压,作用于姿态识别电路中,其Vin引脚为电源输出引脚,并联22uF和1nF的无极性电容;其Vss引脚直接与GND相连接;其Vout引脚通过并联一个1nF的无极性电容进行滤波处理,输出2.8V电源电压。电源芯片MCC6288使锂电池稳定升压至5.0V电源,作用供给于气泵电源驱动,其EXT引脚连接Mos管的栅极;其LX引脚连接Mos的源极;其GND引脚与Mos的漏极、锂电池负极、滤波电容负极相连接;其Vout、En引脚并联在二极管D5819的负极,同时连接到输出端。可以理解的是,电源电路中会设置有电源开关(图中未示出)控制供电中断。
具体地,锂电池充电电路主要由电源芯片PW4054所构成,PW4054的第1引脚与发光二极管LED1的负极相连接,LED1的正极串联一个560Ω的电阻与电源VCC相连接;PW4054的第2引脚与GND相连接;SC7A20的第3引脚直接与锂电池的正极相连接;PW4054的第4引脚与D1二极管1N5825的正极相连接,正极与电源输入相连接,同时第4引脚直接与电源VCC连接,并通过1uF电容与GND相连接;PW4054的第1引脚串联一个3.6KΩ的电阻与GND相连接。
参照图16,图16为本发明一实施例提供的底座控制电路的结构示意图。底座控制电路主要包括紫外灯驱动电路、电源输入电路和电源输出电路。紫外灯驱动电路包括紫外线灯珠驱动芯片、电源输入、紫外线灯和计时时钟模块。计时时钟模块用于控制消毒时间。紫外灯驱动电路主要由紫外线灯珠驱动芯片HD7279A所构成,其第1、2引脚直接与消毒底座100输入的电源电压VCC2相连接;其第3引脚直接与GND相连接;其第5、6、7、8引脚连接到二极管1N5825的负极,二极管1N5825的正极与电源电压VCC2相连接;其第10~25引脚分别连接到紫外线灯珠的正极,提供工作电压;其第27引脚与电阻5.5KΩ和电容15pF并联相连接;其第28引脚直接与电源电压VCC2相连接。电源输入电路为紫外灯驱动电路供电,电源输出电路则通过磁吸式方式为采样器供电,电源输入电路和电源输出电路的结构不做具体的说明,通常采用5V电源。
参照图17,图17为本发明一实施例提供的采样显示终端的实时显示界面示意图。采样工作中,采样显示终端400会显示采样部位图像信息,并通过一些功能操作按键实现一些操作,功能操作按键包括:广角镜头、聚焦镜头、横屏、竖屏、拍照、录像和相册。即可以实现横竖屏切换、拍照录像、以及查看拍摄的照片视频的功能。采样显示终端400还具有设备连接软件界面,通过该界面可以控制采样终端设备与手持采样器200实现通信连接,并可以直观得到连接的进度。使用图5至图10所示的手持采样器200和消毒底座100,以及采样显示终端400,进行的核酸采样流程,能够实现以下具体步骤:
步骤1:采样操作者从底座中取出采样器,将手指放在指纹采集器上,采样器完成对采样操作者的唯一身份识别后,开启整机电源进入待机模式。
步骤2:在采样显示终端400的APP软件上通过WiFi完成与采样器的无线通信连接。
步骤3:采样操作者将镜头对准咽拭子的条形码进行扫描,将拭子标识信息上传至APP中,完成指纹信息与咽拭子标识信息的对应管理,实现咽拭子和采样操作者的唯一绑定。
步骤4:将扫码记录后的咽拭子插入采样器的安装孔中,手持采样器中的红外传感器检测到咽拭子后,采样器中的夹持组件夹取该咽拭子。
步骤5:采样操作者手持该采样器进行核酸采样,可以通过APP软件在采样显示终端400上观察到咽拭子前端的采样部位图像信息,当采样操作者按照指定步骤完成核酸采样操作后,将采样器移出被人体。
步骤6:采样完成后,将按下复位开关按键,释放采样后的咽拭子,将之保存在特定的保存管中。
步骤7:将使用完的采样器插回底座中,底座中的接触感应模块检测到该采样器后,底座将自动消毒和充电的操作,同时删除保存的采样操作者唯一身份和咽拭子条形码信息,进入待机状态,等待下一次核酸采样的开始。
以上操作可以由采样操作者完成,也可以由患者自主采样完成。该手持可视核酸采样系统成本低、体积小、运输方便和操作简单的优点。对于医护人员采样而言,采样可视化,使采样更准确到位,提升了采样的有效性。通过可视化的图像界面和规范化的核酸采样操作步骤,患者或被隔离的个人也能够自主完成核酸采样的操作,有效缓解了医院核酸采样工作的压力。该手持可视核酸采样系统在采样完成后可以自动消毒,自动充电,实现了重复利用。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明,但本发明并不局限于上述实施方式,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换,这些等同的变形或替换均包含在本发明权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种手持可视核酸采样系统,其特征在于,所述手持可视核酸采样系统包括:
手持采样器,包括第一控制处理模块、信息采集模块和夹持组件驱动模块;所述信息采集模块、所述夹持组件驱动模块与所述第一控制处理模块电性连接,所述第一控制处理模块用于根据所述信息采集模块发送的准备工作信息进入采样工作模式,控制所述夹持组件驱动模块取放咽拭子,在核酸采样过程中,接收并发送所述信息采集模块发送的采样部位图像信息;
采样显示终端,与所述手持采样器通信连接,用于获取并实时显示所述手持采样器采集的所述采样部位图像信息;
消毒底座,包括第二控制处理模块、接触感应模块、消毒模块和充电模块,所述接触感应模块、所述消毒模块和所述充电模块与所述第二控制处理模块电性连接,所述第二控制处理模块用于在所述接触感应模块检测到所述手持采样器时,控制所述消毒模块和所述充电模块对所述手持采样器进行消毒充电。
2.根据权利要求1所述的手持可视核酸采样系统,其特征在于,所述信息采集模块至少包括:
指纹采集模块、图像采集模块、位置检测模块和复位模块,所述指纹采集模块、所述图像采集模块、所述位置检测模块和复位模块分别与所述第一控制处理模块电性连接。
3.根据权利要求2所述的手持可视核酸采样系统,其特征在于,所述指纹采集模块包括指纹组件,用于采集并上传采样操作者的第一指纹信息,使所述第一控制处理模块在历史指纹信息库中匹配到与所述第一指纹信息相同的第二指纹信息的情况下,控制所述手持采样器进入采样工作模式。
4.根据权利要求3所述的手持可视核酸采样系统,其特征在于,所述图像采集模块还包括摄像组件,所述摄像组件相对于夹持的咽拭子倾斜设置,与所述第一控制处理系统电性连接,所述摄像组件用于获取并上传所述咽拭子的条形码图像,以使所述第一控制处理模块根据所述条形码图像获取咽拭子标识信息,与所述第一指纹信息对应存储;所述摄像组件还用于获取并上传核酸采样过程中的采样部位图像信息,以使所述第一控制处理模块处理所述采样部位图像信息,并将所述采样部位图像信息发送至采样显示终端。
5.根据权利要求4所述的手持可视核酸采样系统,其特征在于,所述位置检测模块包括位置检测组件,用于在所述位置检测组件能够检测的感应范围内检测到咽拭子的情况下,发送咽拭子感应信息,使所述第一控制处理模块根据所述咽拭子感应信息控制所述夹持组件驱动模块夹取所述咽拭子。
6.根据权利要求5所述的手持可视核酸采样系统,其特征在于,所述复位模块包括释放按键,所述释放按键与所述复位模块电性连接,所述复位模块用于当所述释放按键被触发时,产生并上传释放信息给所述第一控制处理模块,以使所述第一控制处理模块根据所述释放信息控制所述夹持组件驱动模块释放所述咽拭子。
7.根据权利要求6所述的手持可视核酸采样系统,其特征在于,所述夹持组件驱动模块包括夹持组件,所述夹持组件包括气泵、夹爪和连接杆,所述连接杆连接所述气泵和所述夹爪,所述气泵用于在所述夹持组件驱动模块的驱动下使所述夹爪取放所述咽拭子。
8.根据权利要求1所述的手持可视核酸采样系统,其特征在于,所述消毒模块包括消毒组件,所述消毒组件与所述消毒模块电性连接,在所述消毒模块的驱动下进行消毒工作。
9.一种采样控制方法,其特征在于,应用于如权利要求1至8中任一项所述的手持可视核酸采样系统,所述手持可视核酸采样系统包括:手持采样器、采样显示终端、消毒底座,所述手持采样器与所述采样显示终端通信连接,与所述消毒底座电性连接,所述采样控制方法包括:
获取信息采集模块发送的准备工作信息,所述准备工作信息包括传采样操作者的第一指纹信息、咽拭子感应信息、采样部位图像信息;
根据所述准备工作信息的所述第一指纹信息以及历史指纹信息库,在所述历史指纹信息库存在与所述第一指纹信息匹配的第二指纹信息时,进入采样工作模式;
获取咽拭子的咽拭子标识信息,将所述咽拭子标识信息和所述第一指纹信息对应存储;
根据所述咽拭子感应信息控制夹持组件驱动模块夹取咽拭子,进行核酸采样;
并在采样过程中接收所述信息采集模块发送的采样部位图像信息;
将所述采样部位图像信息发送至所述采样显示终端,以使所述采样显示终端实时显示所述采样部位图像信息;
采样完成后,根据释放信息控制所述夹持组件驱动模块释放所述咽拭子至保存试管中;
接触感应模块检测到所述手持采样器后,控制所述消毒模块和所述充电模块对所述手持采样器进行消毒充电。
10.一种采样显示终端,其特征在于,应用于如权利要求1所述的手持可视核酸采样系统中,与手持采样器通信连接,所述采样显示终端用于获取并实时显示所述手持采样器采集的所述采样部位图像信息,所述采样部位图像信息是所述手持采样器的第一控制处理模块根据信息采集模块所发送的准备工作信息进入采样工作模式后,在控制夹持组件驱动模块取放咽拭子进行核酸采样的过程中,由所述信息采集模块所采集的。
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