CN114937331A - 自动核酸采样亭及采样方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自动化技术领域，公开了一种自动核酸采样亭，包括亭主体，前侧为采样面板，亭主体内部设置采样管架阵列、驱动单元和控制单元，所述采样面板设置采样管输入输出单元、棉签输出单元、交互单元，交互单元确认采样人员信息后，驱动单元将采样管架阵列中取出采样管，送至采样管输出单元，所述采样管输入输出单元输出采样管，所述棉签输出单元输出棉签，所述采样人员采样完成后，将采样管返回至采样管输入输出单元，所述驱动单元将采样管输入输出单元中采样完成的采样管送返至采样管架阵列。本发明还公开了自动采样方法。本发明实现自动化自助式无人值守核酸采样，减少安全隐患，减少采样成本。

Description

自动核酸采样亭及采样方法

技术领域

本发明涉及自动化技术领域，尤其涉及一种自动核酸采样亭及采样方法。

背景技术

核酸采样亭体积小，布置灵活，被广泛地布置于社区、医院、工业园区等场所。现有的核酸采样亭都是通过人工服务，在亭内设置检测人员工作位，工作人员在亭内通过手套通道给亭外检测人员进行采样。参阅中国专利CN202121350469.X，其公开的采样亭就是这种结构。

随着自动化的普及，采样后的很多工艺都实现了实验室自动化，但采样过程还得借助于人工，每个核酸采样亭一般要配备两到三名工作人员，在常态化核酸检测状态下，人员培训，工作效率，病毒感染等因素都会影响检测成本，并带来交叉感染的风险。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种自动核酸采样亭及采样方法，实现自动化自助式无人值守核酸采样，减少安全隐患，减少采样成本。

本发明采取的技术方案是：

一种自动核酸采样亭，其特征是，包括亭主体，前侧为采样面板，亭主体内部设置采样管架阵列、驱动单元和控制单元，所述采样面板设置采样管输入输出单元、棉签输出单元、交互单元，交互单元确认采样人员信息后，驱动单元将采样管架阵列中取出采样管，送至采样管输出单元，所述采样管输入输出单元输出采样管，所述棉签输出单元输出棉签，所述采样人员采样完成后，将采样管返回至采样管输入输出单元，所述驱动单元将采样管输入输出单元中采样完成的采样管送返至采样管架阵列。

进一步，所述亭主体包括主机架和前侧的采样面板，在采样管架阵列的一侧设置取放门，所述亭主体内部封闭设置，在亭主体顶部设置高效过滤器组件，在亭主体的下方位置设置进风口。

进一步，所述采样管架阵列设置于内置冰箱中，所述冰箱为双开门结构，一开门侧位于所述取放门一侧，另一开门侧位于驱动单元一侧。

进一步，在所述亭主体内还设置空调，所述空调与高效过滤器组件并排设置。

进一步，所述驱动单元为机器人，所述机器人的机械臂的活动范围从采样管架阵列至采样管输入输出单元。

进一步，所述采样面板上开有交换口，所述采样管输入输出单元设置于所述交换口上，所述采样管输入输出单元包括旋转罩和旋转罩驱动电机，所述旋转罩的一侧开口，在旋转罩内设置采样管座，用于放置采样管，所述旋转罩驱动电机驱动旋转罩转动，所述旋转罩与交换口之间密封。

进一步，所述采样管座为转动设置，在所述旋转罩一侧的亭主体内设置扫码模块，所述旋转罩内设置喷淋头。

进一步，所述棉签输出单元安装在所述采样面板上采样管输入输出单元的一侧，包括棉签堆叠架和出签口，所述出签口位于棉签堆叠架的下方，在出签口下部，设置出签机构，所述出签机构将棉签堆叠架最下方的棉签包装从出签口输出。

进一步，在所述亭主体内设置UV消毒灯，在采样面板的下方设置垃圾回收位。

进一步，在所述亭主体内还设置打码贴码单元，所述打码贴码单元位于采样管输入输出单元的一侧，所述机器人将采样管送至打码贴码单元贴码后，送至所述采样管输入输出单元。

进一步，在所述打码贴码单元一侧，设置采样管中转架，采样管中转架用于放置采样管架，所述机器人从采样管架阵列中取出一个采样管架放置于采样管中转架，进行打码和采样操作。

一种全自动核酸采样方法，其特征是，包括如下步骤：

第（1）步，设备运行中交互单元检测到采样用户，进行用户信息采集；

第（2）步，驱动单元从采样管架阵列夹取一根采样管，将采样管信息与用户信息关联后，送至采样管输入输出单元；

第（3）步，所述采样管输入输出单元将采样管从亭本体内通过交换口送至采样面板外侧；

第（4）步，所述棉签输出单元输出一个棉签；

第（5）步，采样人员自助采样后，将采样管放置于采样管输入输出单元内；

第（6）步，采样管输入输出单元将采样管转至亭本体内，进行扫码；

第（7）步，驱动单元从采样管输入输出单元内将采样管取出返回到采样管架阵列。

进一步，所述第（2）步中，还有一个对采样管进行打码的步骤，所述打码贴码单元根据采样用户信息生成条码后在采样管上进行打码。

进一步，所述第（2）步中，驱动单元首先从采样管架阵列中夹取一个采样管架，放置于采样管架中转架，然后从采样管架上夹取采样管进行采样操作，当采样管架中转架上的采样管用完后，将采样管架返回至采样管架阵列。

本发明的有益效果是：

（1）占地面积小，适合于各种室内外场所；

（2）自助式采样，减少运维成本；

（3）交互界面友好，适合各类人员使用；

（4）采样速度快，满足社区、商务楼等常规日常采样需求。

附图说明

附图1是本发明自动核酸采样亭的外部结构示意图；

附图2是本发明去除部分框架板后的内部结构示意图；

附图3是去除冰箱后，内部结构示意图；

附图4是采样管中转架位置的局部放大图；

附图5是采样管输入输出单元位置的局部放大图；

附图6是棉签输出单元的结构示意图；

附图7是棉签输出单元的出签机构的局剖放大图。

附图中的标号分别为：

1.采样亭； 2.万向滚轮；

3.顶盖； 4.透明窗；

5.高效过滤器组件； 6.进风口；

7.空调； 8.采样管架阵列；

9.采样管架； 10.冰箱；

11.机器人； 12.门固定架；

13.刷卡器； 14.显示屏；

15.摄像头； 16.消毒凝胶；

17.采样面板； 18.交换口；

19.采样管输入输出单元； 20.旋转罩；

21.采样管座； 22.扫码模块；

23.喷淋头； 24.棉签输出单元；

25.棉签堆叠架； 26.出签口；

27.出签机构； 28.胶辊；

29.电机； 30.采样管中转架；

31.打码贴码单元； 32.遮罩。

具体实施方式

下面结合附图对本发明自动核酸采样亭及采样方法的具体实施方式作详细说明。

参见附图1，核酸采样亭1为方形书报亭类似形状，或者根据安装现场的建筑物对应配合设置。采样亭1下方设置万向滚轮2，上方设置遮阳遮雨顶盖3，方便移动和户外工作。亭本体为框架结构，四方形的框架结构两侧可设置透明窗4，用于展示或维护时的观察。亭本体前方为采样面板17，侧边或后面设置开门，用于进入亭本体内部维护。

亭本体相对密封设计，在亭主体顶部设置高效过滤器组件5，在亭主体的下方位置设置进风口6。高效过滤器组件5定时更换，保证采样亭1主体内部保持负压。另外，在亭主体内还设置空调7，空调7与高效过滤器组件5并排设置，保证亭主体内工作时保持正常的工作温度。高效过滤器和空调7内机通过隔板固定，空调7出风口与高效过滤器的进风口分开一段位置，保证室内风的循环。在亭主体内设置UV消毒灯，在采样面板17的下方设置垃圾回收位。

参见附图2、3，亭主体内部设置采样管架阵列8、驱动单元和控制单元，采样管架阵列8为堆叠的多层采样管架9，亭主体内安装双开门冰箱10，多层采样管架9布置于冰箱10内。驱动单元为六轴机器人11，根据采样亭1的结构和尺寸，驱动单元也可以采用导轨加机械臂的结构。驱动单元的功能主要是对采样管架9以及采样管的抓取搬运等操作。

冰箱10的双开门结构，一开门侧位于侧边或后面的门位置，打开冰箱门后，用于取放采样管架9。冰箱10的另一开门侧位于驱动单元一侧，用于驱动单元从冰箱10内取出采样管架9或采样管。位于驱动单元一侧的冰箱门设置自动开门组件11，通过开门电驱配合蜗轮蜗杆减速机构连接至冰箱门，实现冰箱门的启闭，在冰箱门开启最大位置，设置门固定架12，使开启后的冰箱门得到支撑。

继续参见附图1，交互单元包括对采样人员的信息采集、语音提示、操作示范、人机交互等多个功能。采样人员可通过刷卡器13刷身份证、手机二维码、人脸识别等信息采集功能录入人员基本信息。控制单元的信息处理系统进行信息的识别和录入。通过显示屏14进行相关安全知识的提示和操作规范的演示，指导采样人员按规定完成采样操作。并通过摄像头15进行操作步骤的检查以及监控，保证采样过程的正确性和完整性，并留作流调数据以便后续查验参考。同时，采样面板17上还安装消毒相关部件，比如消毒凝胶16、喷淋口等，供采样人员使用。

参见附图4、5，采样面板17上开有交换口18，采样管输入输出单元19设置于交换口18上，采样管输入输出单元19包括旋转罩20和旋转罩驱动电机，旋转罩20的一侧开口，在旋转罩20内设置采样管座21，用于放置采样管，旋转罩驱动电机驱动旋转罩20转动，旋转罩20与交换口18之间通过密封条密封，保证旋转罩20在旋转过程中，亭主体内外不产生空气交换。

采样管座21为转动设置，在旋转罩20一侧的亭主体内设置扫码模块22，采样完成后，旋转罩20转至开口位置位于亭主体内部扫码模块22一侧，扫码模块22工作时，采样管转动，实现对采样管的条码进行扫描，将条码数据与内部数据校核对应。

在交换口18上设置遮罩32，突出于旋转罩20之外，防止旋转过程中对采样人员产生夹手等伤害事件。旋转罩20内设置喷淋头23，当旋转罩20转至开口位于亭主体内部时，喷淋头23喷出消毒水对采样管进行消毒，消毒水可选用双氧水，避免选用酒精，以免发生火灾。在采样面板17前方也可设置外置喷淋头，在非采样时段，定期对采样面板17前方进行消毒。

参见附图6、7，棉签输出单元24安装在采样面板17上采样管输入输出单元19的右侧，方便采样人员左手持采样管，右手操作棉签进行喉鼻部位采样。棉签输出单元24包括棉签堆叠架25和出签口26，出签口26位于棉签堆叠架25的下方，在出签口26下部，设置出签机构27，出签机构27将棉签堆叠架25最下方的棉签包装从出签口26输出。棉签为单个包装，在棉签堆叠架25上堆叠，根据每个检测周期，配置足够数量的棉签。出签机构27包括胶辊28和电机29，电机29带动胶辊28运动，胶辊28顶住棉签堆叠最下方的棉签，转动时，通过摩擦力将最下方的棉签从出签口26推出。

棉签输出单元24设置两个，一个工作一个备用，以防工作中失效。

继续参见附图4,为了减少频繁开关冰箱门，在亭本体内设置采样管中转架30，采样管中转架30用于放置采样管架9，机器人11从采样管架阵列8中取出一个采样管架9放置于采样管中转架30，每次采样时，使用采样管中转架30上的采样管进行采样，当采样管中转架30上的采样全部采样完成后，将采样管架9送至冰箱10内的采样管架阵列8上，更换新的采样管架9至采样管中转架30。

在亭主体内还设置打码贴码单元31，打码贴码单元31位于采样管输入输出单元19的一侧，机器人11将采样管送至打码贴码单元31贴码后，送至采样管输入输出单元19。打码贴码单元31与采样管中转架30设置在一起，如果需要对采样管进行打码贴码时，从采样管中转架30上取出采样进行操作。

打码贴码单元31采用碳带打印机配合旋转式试管贴码设备，打印条码稳定，不受外界温度，湿度以及紫外线等因素影响，保证采样管数据准确安全。

亭主体内可以同时配备两套采样管架阵列8，两台冰箱10，亭子可以做得相对体积约两倍大，在亭前侧或两侧分别设置采样面板17，一台机器人11同时实现对两个操作位进行操作。使采样亭1的效率提高一倍。为避免交叉感染，两个采样位置的间距足够大。

通过采样亭1进行核酸采样，具体采样人员的操作，以及系统的工作过程如下：

（1）待检测人员靠近采样亭1后，自动检测人员靠近，交互屏自动播放注意事项。开始所有操作前，采样人员挤出凝胶进行手部消毒。

（2）待检测人员进行身份信息确认（刷身份证或者识别核酸码）和人脸识别。

（3）驱动单元从采样管架阵列8夹取一根采样管，将采样管信息与用户信息关联后，送至采样管输入输出单元19。

如果采样管没有预贴条码，则设备自动完成打码贴码，打码信息根据要求设定，关联采样人员的身份信息。

（4）采样管输入输出单元19将采样管从亭本体内通过交换口18送至采样面板17外侧。同时，棉签输出单元24输出一个独立包装好的棉签。

（5）语音提醒取完采样管和棉签拭子后，后退至地面标识的采样操作区，提醒后退至操作区前不要摘下口罩，杜绝采样过程中污染采样亭1。视频演示如何使用采样管和拭子完成采样，提醒不正确操作可能导致样本不符合要求，导致核酸检测失败。

（6）采样人员自助采样后，将采样管放置于采样管输入输出单元19内，采样内容按提示进行，将棉签头折断后放入采样管中盖好。并将采样管放置于采样管输入输出单元19内。将棉签折断后的剩余拭子部分和包装放入垃圾回收位。对应的垃圾回收箱可设置于亭本体内部，定时进行消毒。

（7）采样管输入输出单元19将采样管转至亭本体内，先进行喷淋消毒，再进行扫码；驱动单元从采样管输入输出单元19内将采样管取出返回到采样管架阵列8。

（8）设备语音播报提醒检测人员检测结束，离开采样亭1。

当使用采样管架9中转架时，驱动单元首先从采样管架阵列8中夹取一个采样管架9，放置于采样管架9中转架，然后从采样管架9上夹取采样管进行采样操作，当采样管架9中转架上的采样管用完后，将采样管架9返回至采样管架阵列8。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种自动核酸采样亭，其特征在于：包括亭主体，前侧为采样面板，亭主体内部设置采样管架阵列、驱动单元和控制单元，所述采样面板设置采样管输入输出单元、棉签输出单元、交互单元，交互单元确认采样人员信息后，驱动单元将采样管架阵列中取出采样管，送至采样管输出单元，所述采样管输入输出单元输出采样管，所述棉签输出单元输出棉签，所述采样人员采样完成后，将采样管返回至采样管输入输出单元，所述驱动单元将采样管输入输出单元中采样完成的采样管送返至采样管架阵列。

2.根据权利要求1所述的自动核酸采样亭，其特征在于：所述亭主体包括主机架和前侧的采样面板，在采样管架阵列的一侧设置取放门，所述亭主体内部封闭设置，在亭主体顶部设置高效过滤器组件，在亭主体的下方位置设置进风口。

3.根据权利要求2所述的自动核酸采样亭，其特征在于：所述采样管架阵列设置于内置冰箱中，所述冰箱为双开门结构，一开门侧位于所述取放门一侧，另一开门侧位于驱动单元一侧。

4.根据权利要求3所述的自动核酸采样亭，其特征在于：在所述亭主体内还设置空调，所述空调与高效过滤器组件并排设置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的自动核酸采样亭，其特征在于：所述驱动单元为机器人，所述机器人的机械臂的活动范围从采样管架阵列至采样管输入输出单元。

6.根据权利要求5所述的自动核酸采样亭，其特征在于：所述采样面板上开有交换口，所述采样管输入输出单元设置于所述交换口上，所述采样管输入输出单元包括旋转罩和旋转罩驱动电机，所述旋转罩的一侧开口，在旋转罩内设置采样管座，用于放置采样管，所述旋转罩驱动电机驱动旋转罩转动，所述旋转罩与交换口之间密封。

7.根据权利要求6所述的自动核酸采样亭，其特征在于：所述采样管座为转动设置，在所述旋转罩一侧的亭主体内设置扫码模块，所述旋转罩内设置喷淋头。

8.根据权利要求5所述的自动核酸采样亭，其特征在于：所述棉签输出单元安装在所述采样面板上采样管输入输出单元的一侧，包括棉签堆叠架和出签口，所述出签口位于棉签堆叠架的下方，在出签口下部，设置出签机构，所述出签机构将棉签堆叠架最下方的棉签包装从出签口输出。

9.根据权利要求5所述的自动核酸采样亭，其特征在于：在所述亭主体内设置UV消毒灯，在采样面板的下方设置垃圾回收位。

10.根据权利要求5所述的自动核酸采样亭，其特征在于：在所述亭主体内还设置打码贴码单元，所述打码贴码单元位于采样管输入输出单元的一侧，所述机器人将采样管送至打码贴码单元贴码后，送至所述采样管输入输出单元。

11.根据权利要求10所述的自动核酸采样亭，其特征在于：在所述打码贴码单元一侧，设置采样管中转架，采样管中转架用于放置采样管架，所述机器人从采样管架阵列中取出一个采样管架放置于采样管中转架，进行打码和采样操作。

12.一种全自动核酸采样方法，应用如权利要求1至9中任一项所述的核酸采样亭，其特征在于：包括如下步骤：

第（1）步，设备运行中交互单元检测到采样用户，进行用户信息采集；

第（2）步，驱动单元从采样管架阵列夹取一根采样管，将采样管信息与用户信息关联后，送至采样管输入输出单元；

第（3）步，所述采样管输入输出单元将采样管从亭本体内通过交换口送至采样面板外侧；

第（4）步，所述棉签输出单元输出一个棉签；

第（5）步，采样人员自助采样后，将采样管放置于采样管输入输出单元内；

第（6）步，采样管输入输出单元将采样管转至亭本体内，进行扫码；

第（7）步，驱动单元从采样管输入输出单元内将采样管取出返回到采样管架阵列。

13.根据权利要求12所述的全自动核酸采样方法，其特征在于：所述第（2）步中，还有一个对采样管进行打码的步骤，所述打码贴码单元根据采样用户信息生成条码后在采样管上进行打码。

14.根据权利要求12所述的全自动核酸采样方法，其特征在于：所述第（2）步中，驱动单元首先从采样管架阵列中夹取一个采样管架，放置于采样管架中转架，然后从采样管架上夹取采样管进行采样操作，当采样管架中转架上的采样管用完后，将采样管架返回至采样管架阵列。

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