CN116061175B - 基于移动方舱的核酸检测控制方法、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于移动方舱的核酸检测控制方法、设备及存储介质，涉及自动控制技术领域，移动方舱包括第一舱室、第二舱室和第三舱室；第一舱室的气压为正压，第二舱室、第三舱室的气压为负压；第一舱室设置有第一机械臂，第二舱室设置有第二机械臂，第三舱室设置有第三机械臂，相邻舱室之间设置有传递窗；通过对移动方舱分区，实现功能划分，适应不同阶段的处理需求，通过机器视觉算法进行位姿识别，实现对各个机械臂的自动控制，依次得到准备好的试剂、制备好的试剂，各个机械臂通过将存放容器在传递窗依次传递，最终将制备好的试剂传递到PCR扩增仪内扩增；本发明能够实现无人化的核酸检测，且提高核酸检测的便利性。
Description
技术领域
本发明涉及但不限于自动控制技术领域，尤其涉及一种基于移动方舱的核酸检测控制方法、设备及存储介质。
背景技术
目前，在试剂检测过程中，大多通过检测人员进行各种繁琐且单一的检测工序，需要大空间以及大批的检测人员，且需要在P2的生物安全等级的环境下进行运作，因此特殊的环境条件，运行时实验室能耗极高，在应对少批次或者少通量的情况时，面临着高昂的运行成本。给核酸提取工作带来诸多不便。
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基于移动方舱的核酸检测控制方法、设备及存储介质，能够实现无人化的核酸检测，且提高核酸检测的便利性。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于移动方舱的核酸检测控制方法，所述移动方舱包括第一舱室、第二舱室和第三舱室；所述第一舱室内的气压为正压，所述第二舱室内的气压和第三舱室内的气压均为负压；所述第一舱室设置有第一机械臂，所述第二舱室设置有第二机械臂，所述第三舱室设置有第三机械臂，所述第一舱室和第二舱室之间设置有第一传递窗；所述第二舱室和第三舱室之间设置有第二传递窗；
所述方法包括以下步骤：
步骤S110，基于机器视觉算法对所述第一舱室进行图像识别，得到第一位姿信息；其中，所述第一位姿信息包括所述第一舱室中装有蛋白酶的第一容器的位姿信息、装有无水乙醇的第二容器的位姿信息、装有核酸扩增反应液的第三容器的位姿信息、第一存放容器的位姿信息、第二存放容器的位姿信息和第一传递窗的位姿信息；
步骤S120，基于所述第一位姿信息控制所述第一机械臂分别将所述第一容器中的蛋白酶、第二容器中的无水乙醇吸取到所述第一存放容器中同一空置的试剂管内，得到第一试剂；将所述第三容器中的核酸扩增反应液转移到所述第二存放容器中空置的试剂管内，得到第二试剂，并将所述第一存放容器和第二存放容器搬运至第一传递窗；
步骤S130，基于机器视觉算法对所述第二舱室进行图像识别，得到第二位姿信息；其中，所述第二位姿信息包括所述第二舱室中装有待测试样本溶液的样本管的位姿信息、空置的试管盘的位姿信息、装有核酸裂解液的第三存放容器的位姿信息、核酸提取仪的位姿信息、所述第一传递窗中第一存放容器的位姿信息和第二存放容器的位姿信息；
步骤S140，基于所述第二位姿信息控制第二机械臂将第一传递窗中的第一存放容器和第二存放容器搬运到所述第二舱室，分别将所述第一试剂、所述样本管中的待测试样本溶液吸取到试管盘中经震荡、离心操作后，分离出上清液，将所述上清液滴入所述第三存放容器中的孔位；
步骤S150，控制第二机械臂将所述第三存放容器放入核酸提取仪进行核酸提取，并将提取的溶液滴入所述第二存放容器中存放第二试剂的试剂管内，得到制备好的试剂，进而将所述第二存放容器搬运至第二传递窗；
步骤S160，基于机器视觉算法对所述第三舱室进行图像识别，得到第三位姿信息；其中，所述第三位姿信息包括所述第三舱室中离心机的位姿信息、PCR扩增仪的位姿信息和所述第二传递窗中第二存放容器的位姿信息；
步骤S170，基于所述第三位姿信息控制第三机械臂将第二传递窗中的第二存放容器搬运到离心机内，以对制备好的试剂进行离心操作，将离心完成的第二存放容器从离心机中取出，并放置在PCR扩增仪内，以通过所述PCR扩增仪对第二存放容器中制备好的试剂进行扩增。
可选地，所述第一存放容器为第一96孔板，所述第二存放容器为第二96孔板，所述第一舱室还设置有物料区，所述第一容器、第二容器、第三容器、第一存放容器和第二存放容器设置于所述物料区；所述第一机械臂的末端设置有第一深度相机和第一电子移液枪；所述步骤S120包括：
步骤S121，基于第一位姿信息控制所述第一电子移液枪分别吸取所述第一容器中的蛋白酶、所述第二容器中的无水乙醇、所述第三容器中的核酸扩增反应液，将所述蛋白酶和无水乙醇混合在第一96孔板中同一空置的试剂管内，得到第一试剂；将所述第三容器中的核酸扩增反应液吸取并转移到所述第二96孔板中空置的试剂管内，得到第二试剂；
步骤S122，控制所述第一机械臂分别将存放第一试剂的第一存放容器和存放第二试剂的第二存放容器搬运至第一传递窗。
可选地，所述第二舱室还设置有采样管堆放区、实验台、开盖机、离心机和核酸提取仪，所述采样管堆放区放置有样本管，所述实验台上放置有第三存放容器，所述第三存放容器为第三96孔板，所述第二机械臂的末端设置有第二深度相机和第二电子移液枪；
所述步骤S140包括：
步骤S141，控制第二机械臂将所述第一96孔板从第一传递窗搬运到实验台上；
步骤S142，控制第二机械臂末端的第二电子移液枪分别吸取样本管中的待测试样本溶液和所述第一96孔板中的第一试剂，并将所述待测试样本溶液和第一试剂存放在试管盘中同一空置的槽位进行混合；其中，存放所述待测试样本溶液的样本管和存放所述第一试剂的试剂管一一对应；
步骤S143，控制第二机械臂将试管盘放在离心机进行离心，取出离心后的试管盘，并静置10分钟后，控制第二电子移液枪从试管盘的每个槽位中分别取出固定量的上清液，并一一对应的滴入第三96孔板中的不同孔位；其中，第三96孔板上的每个孔位均装有核酸裂解液。
可选地，所述步骤S142之后，所述方法还包括：
通过调整第二机械臂末端的位姿，以使第二深度相机对贴在样本管管身的条形码进行扫描，读取所述条形码包含的第一编号信息；
将第一编号信息和该样本管准备进入试剂制备环节的第一工序信息传送到主控制器，通过主控制器将所述第一编号信息和第一工序信息记录在数据库。
可选地，所述步骤S143之后，所述方法还包括：
基于样本管中的待测试样本溶液所滴入的试管盘中的槽位，确定所述试管盘中各个槽位所对应的样本管；
基于所述第一编号信息和所述试管盘中各个槽位所对应的样本管确定所述试管盘中各个槽位的编号；
基于所述试管盘中每个槽位的上清液和第三96孔板中的不同孔位的一一对应关系确定所述第三96孔板中各个孔位的第二编号信息，将所述第二编号信息和进入核酸提取环节的第二工序信息通过通信模块传送到主控制器，通过主控制器将第二编号信息和第二工序信息记录在数据库中。
可选地，步骤S170之后，所述方法还包括：
基于第三96孔板中各个槽位的溶液和第二96孔板中存放第二试剂的槽位的一一对应关系，确定第二96孔板中存放第二试剂的各个槽位对应的第三编号信息；
获取所述PCR扩增仪对第二存放容器中制备好的试剂进行扩增的第三工序信息和扩增结果；
将所述第三编号信息、所述第三工序信息和所述扩增结果记录在数据库中。
可选地，步骤S150中，所述控制第二机械臂将所述第三存放容器放入核酸提取仪进行核酸提取，并将提取的溶液滴入所述第二存放容器中存放第二试剂的试剂管内，得到制备好的试剂，包括：
确定第三96孔板的每个孔位装满后，控制第二机械臂将所述第三96孔板放入核酸提取仪进行核酸提取，待核酸提取工序完结后，将所述第三96孔板放在实验台上，控制第二机械臂将所述第三96孔板中各个槽位的溶液吸取，并一一对应的滴入所述第二96孔板中存放第二试剂的槽位，进而控制第二机械臂将所述第二96孔板传入第二传递窗内。
可选地，第三舱室中设置有可伸缩底座、离心机和若干台PCR扩增仪，所述第三机械臂设置于所述可伸缩底座上；
所述步骤S170包括：
步骤S171，当检测到第二96孔板放置在第二传递窗时，控制第三机械臂将所述第二96孔板的盖板开启，并放置在离心机内；
步骤S172，若确定所述离心机完成离心，则控制第三机械臂将离心完成的第二96孔板从离心机中取出，并确定待使用的PCR扩增仪；
步骤S173，控制可伸缩底座伸长将第三机械臂垫高，以使所述第三机械臂的活动范围延伸至所述待使用的PCR扩增仪；
步骤S174，控制第三机械臂将第二96孔板放置在所述PCR扩增仪内部，以通过所述PCR扩增仪对第二96孔板中制备好的试剂进行扩增；
步骤S175，控制可伸缩底座收缩，并控制第三机械臂复位到第三舱室传递窗屏蔽门前。
第二方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的基于移动方舱的核酸检测控制方法。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如第一方面所述的基于移动方舱的核酸检测控制方法。
本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：本发明通过对移动方舱分区，实现功能划分，适应不同阶段的提取需求；采用自动化的手段进行物料的位姿识别，并通过多个机械臂实现自动控制，能够快速适配到不同的空间场景，高效安全地完成不同的检测项目；由于无需人工参与，所采用的移动方舱可以适合少批次和少通量的检测情况，能够提高核酸检测的便利性。可见，本发明能够实现无人化的核酸检测，且提高核酸检测的便利性。
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是本发明实施例中的一种基于移动方舱的核酸检测控制方法的流程示意图；
图2是本发明实施例中移动方舱的整体示意图；
图3是本发明另一个实施例提供的电子设备的结构图。
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、权利要求书或上述附图中的术语“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。
为解决背景技术中的技术问题，本申请提供了一种基于移动方舱的核酸检测控制方法、设备及存储介质，实现无人化的核酸检测，提高核酸检测的便利性。
下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
如图1和图2所示，图1是本发明一个实施例提供的一种基于移动方舱的核酸检测控制方法的流程图，所述移动方舱包括第一舱室、第二舱室和第三舱室；所述第一舱室的气压为正压，所述第二舱室、第三舱室的气压为负压；所述第一舱室设置有第一机械臂，所述第二舱室设置有第二机械臂，所述第三舱室设置有第三机械臂，所述第一舱室和第二舱室之间设置有第一传递窗；所述第二舱室和第三舱室之间设置有第二传递窗；
在该方法中，包括但不限于有以下步骤：
步骤S110，基于机器视觉算法对所述第一舱室进行图像识别，得到第一位姿信息；其中，所述第一位姿信息包括所述第一舱室中装有蛋白酶的第一容器的位姿信息、装有无水乙醇的第二容器的位姿信息、装有核酸扩增反应液的第三容器的位姿信息、第一存放容器的位姿信息、第二存放容器的位姿信息和第一传递窗的位姿信息；
在一些实施例中，所述第一机械臂的末端设置有第一深度相机，通过获取第一深度相机对第一舱室采集的图像信息，基于机器视觉算法识别所述图像信息中各个物料的位姿信息，作为第一位姿信息。
步骤S120，基于所述第一位姿信息控制所述第一机械臂分别将所述第一容器中的蛋白酶、第二容器中的无水乙醇吸取到所述第一存放容器中同一空置的试剂管内，得到第一试剂；将所述第三容器中的核酸扩增反应液转移到所述第二存放容器中空置的试剂管内，得到第二试剂，并将所述第一存放容器和第二存放容器搬运至第一传递窗；
步骤S130，基于机器视觉算法对所述第二舱室进行图像识别，得到第二位姿信息；其中，所述第二位姿信息包括所述第二舱室中装有待测试样本溶液的样本管的位姿信息、空置的试管盘的位姿信息、装有核酸裂解液的第三存放容器的位姿信息、核酸提取仪的位姿信息、所述第一传递窗中第一存放容器的位姿信息和第二存放容器的位姿信息；
在一些实施例中，所述第二机械臂的末端设置有第二深度相机，通过获取第二深度相机对第二舱室采集的图像信息，基于机器视觉算法识别所述图像信息中各个物料的位姿信息，作为第二位姿信息。
步骤S140，基于所述第二位姿信息控制第二机械臂将第一传递窗中的第一存放容器和第二存放容器搬运到所述第二舱室，分别将所述第一试剂、所述样本管中的待测试样本溶液吸取到试管盘中经震荡、离心操作后，分离出上清液，将所述上清液滴入所述第三存放容器中的孔位；
步骤S150，控制第二机械臂将所述第三存放容器放入核酸提取仪进行核酸提取，并将提取的溶液滴入所述第二存放容器中存放第二试剂的试剂管内，得到制备好的试剂，进而将所述第二存放容器搬运至第二传递窗；
步骤S160，基于机器视觉算法对所述第三舱室进行图像识别，得到第三位姿信息；其中，所述第三位姿信息包括所述第三舱室中离心机的位姿信息、PCR扩增仪的位姿信息和所述第二传递窗中第二存放容器的位姿信息；
在一些实施例中，所述第三机械臂的末端设置有第三深度相机，通过获取第三深度相机对第三舱室采集的图像信息，基于机器视觉算法识别所述图像信息中各个物料的位姿信息，作为第三位姿信息。
步骤S170，基于所述第三位姿信息控制第三机械臂将第二传递窗中的第二存放容器搬运到离心机内，以对制备好的试剂进行离心操作，将离心完成的第二存放容器从离心机中取出，并放置在PCR扩增仪内，以通过所述PCR扩增仪对第二存放容器中制备好的试剂进行扩增。
需要说明的是，本实施例中，第一舱室作为试剂准备区、第二舱室作为试剂制备区、第三舱室作为PCR核酸扩增及扩增结果分析区域；本申请提供的实施例中方法的各个步骤通过电子设备执行，电子设备分别与所述第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂连接；第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂均采用六自由度协作机械臂；需要说明的是，所述第一舱室作为试剂准备区域，需要在正压的环境下运作，以防止试剂在准备过程中因为外界传入的物质而受到污染，导致影响后续工序的测试结果。第二舱室为试剂制备区域，第二舱室室需要在负压的环境下运作，因为存放在第二舱室的部分样本管未经灭活处理，在负压环境下进行试剂准备的工序，能防止可能存在的生物感染问题。第三舱室作为PCR核酸扩增及扩增结果分析区域，此舱室需要运作在负压的环境下，并且负压值必须是三个舱室当中最大的，以避免此舱内PCR扩增仪在扩增过程中造成核酸分子的外泄，导致第二舱室的提取结果受到不必要的影响以及导致舱室外环境受到影响。
可见，本发明由于有机器视觉的加入，因此当检测项目的更换时，实验室能根据此机器视觉，能够快速适配到不同的自动化检测设备，高效安全地完成不同的检测项目。实现了全程自动化工序，无需人工参与整体检测流程，适配多种检测项目的功能。所采用的移动方舱可以适合少批次和少通量的检测情况，且无需人工参与，因此可根据核酸提取的需求量减少空间，降低运行能耗。本发明由于不需要人员的进入，同时具有体积小、使用灵活以及移动方便的特点；区别于传统可移动PCR检测实验室，需要大空间以及大批的检测人员，本发明由于不需要人员的进入，同时具有体积小以及移动方便的特点；断绝了检测人员与病毒的接触途径，确保了检测人员的安全性。因此本发明可以放置在一些偏远山区的卫生站，又或是普遍存在的社区医院，以此来应对突发性的大范围卫生安全事件。
在一些实施例中，所述第一存放容器为第一96孔板，所述第二存放容器为第二96孔板，所述第一舱室还设置有物料区，所述第一容器、第二容器、第三容器、第一存放容器和第二存放容器设置于所述物料区；所述第一机械臂的末端设置有第一深度相机和第一电子移液枪；
所述步骤S120包括：
步骤S121，基于第一位姿信息控制所述第一电子移液枪分别吸取所述第一容器中的蛋白酶、所述第二容器中的无水乙醇、所述第三容器中的核酸扩增反应液，将所述蛋白酶和无水乙醇混合在第一96孔板中同一空置的试剂管内，得到第一试剂；将所述第三容器中的核酸扩增反应液吸取并转移到所述第二96孔板中空置的试剂管内，得到第二试剂；
步骤S122，控制所述第一机械臂分别将存放第一试剂的第一存放容器和存放第二试剂的第二存放容器搬运至第一传递窗。
需要说明的是，第一舱室内的蛋白酶、无水乙醇和核酸扩增反应液等试剂都放在物料区，可以通过相关工作人员对物料区的试剂进行补给。
在一些实施例中，所述第二舱室还设置有采样管堆放区、实验台、开盖机、离心机和核酸提取仪，所述采样管堆放区放置有样本管，所述实验台上放置有第三存放容器，所述第三存放容器为第三96孔板，所述第二机械臂的末端设置有第二深度相机和第二电子移液枪；
所述步骤S140包括：
步骤S141，控制第二机械臂将所述第一96孔板从第一传递窗搬运到实验台上；
需要说明的是，本实施例中，第二舱室内设置有的第二机械臂。为了增加检测种类的多样性，全程采用第二机械臂代替人工操作，基于机器视觉算法(SARNET算法)获取物体的位姿信息从而能实现包括对物件的搬运、移液和夹取，基于SARNET算法实现搬运、移液或夹取。
步骤S142，控制第二机械臂末端的第二电子移液枪分别吸取样本管中的待测试样本溶液和所述第一96孔板中的第一试剂，并将所述待测试样本溶液和第一试剂存放在试管盘中同一空置的槽位进行混合；其中，存放所述待测试样本溶液的样本管和存放所述第一试剂的试剂管一一对应；
具体地，第二机械臂将在第一舱室准备好的第一试剂和第二试剂从第一传递窗搬运到实验台上。再基于SARNET算法控制第二机械臂将所述采样管堆放区中的样本管夹取到开盖机，将所述样本管放在开盖机后，控制开盖机对所述样本管进行开盖处理，第二机械臂将开盖后的样本管夹取到位于实验台上的试管架。
通过第二机械臂末端的第二电子移液枪将每支样本管中的待测试样本溶液和每支试剂管中的第一试剂分别吸取后放在试管盘中同一空置的槽位内，待所述试管盘装满后密封，控制第二机械臂对所述试管盘进行震荡，使得同一槽位内的待测试样本溶液和第一试剂充分混合。
步骤S143，控制第二机械臂将试管盘放在离心机进行离心，取出离心后的试管盘，并静置10分钟后，控制第二电子移液枪从试管盘的每个槽位中分别取出固定量的上清液，并一一对应的滴入第三96孔板中的不同孔位；其中，第三96孔板上的每个孔位均装有核酸裂解液。
具体地，将试管盘放在离心机进行离心，充分分离槽位内的杂质和灭活取出离心后的试管盘，并静置10分钟后，每次从试管盘的一个槽位中取出200uL固定量的上清液，并分别滴入第三96孔板中的不同孔位，第三96孔板上的每个孔位均装有核酸裂解液。需要说明的是，第二电子移液枪的枪头在使用一次后抛到套有黄色垃圾袋的第二废料区再套上未使用过的枪头，第二废料区位于第二舱室内。试管盘的每个槽位与第三96孔板中的不同孔位一一对应；从而形成一个样本管和一个试剂管对应一个试管盘，一个试管盘对应一个第三96孔板中的孔位的对应关系。在一些实施例中，第一96孔板、第二96孔板和第三96孔板均为96孔细胞培养板。
在一些实施例中，所述步骤S142之后，所述方法还包括：
通过调整第二机械臂末端的位姿，以使第二深度相机对贴在样本管管身的条形码进行扫描，读取所述条形码包含的第一编号信息；
将第一编号信息和该样本管准备进入试剂制备环节的第一工序信息传送到主控制器，通过主控制器将所述第一编号信息和第一工序信息记录在数据库。
本实施例中，所述样本管中存放有待测试样本溶液，并由人工放在采样管堆放区，样本管的管身贴有条形码，所述条形码包含与所述样本管对应的第一编号信息；通过调整第二机械臂末端的位姿，从而调整第二深度相机扫描样本管的位姿，基于Opencv的条形码识别功能，对贴在样本管管身的条形码进行扫描，直至扫描到条形码，读取所述条形码包含的第一编号信息，并通过与第二深度相机信号连接的通信模块将第一编号信息和该样本管准备进入试剂制备环节的第一工序信息传送到主控制器，主控制器将所述第一编号信息和第一工序信息记录在数据库，能够追踪每个样本管对应的编号。
在一些实施例中，所述步骤S143之后，所述方法还包括：
基于样本管中的待测试样本溶液所滴入的试管盘中的槽位，确定所述试管盘中各个槽位所对应的样本管；
基于所述第一编号信息和所述试管盘中各个槽位所对应的样本管确定所述试管盘中各个槽位的编号；
基于所述试管盘中每个槽位的上清液和第三96孔板中的不同孔位的一一对应关系确定所述第三96孔板中各个孔位的第二编号信息，将所述第二编号信息和进入核酸提取环节的第二工序信息通过通信模块传送到主控制器，通过主控制器将第二编号信息和第二工序信息记录在数据库中。
需要说明的是，本实施例中，由于将所述第一编号信息和第一工序信息、第二编号信息和第二工序信息记录在数据库中，通过数据库能够查找出第二96孔板中的每个孔位所对应的编号，从而确定每个孔位所对应的核酸裂解液和上清液，进而通过上清液确定对应的待测试样本溶液和第一试剂，从而能够对第三96孔板中的每个孔位追踪出对应的待测试样本溶液、以及相关的试剂。
在一些实施例中，步骤S170之后，所述方法还包括：
基于第三96孔板中各个槽位的溶液和第二96孔板中存放第二试剂的槽位的一一对应关系，确定第二96孔板中存放第二试剂的各个槽位对应的第三编号信息；
获取所述PCR扩增仪对第二存放容器中制备好的试剂进行扩增的第三工序信息和扩增结果；
将所述第三编号信息、所述第三工序信息和所述扩增结果记录在数据库中。
需要说明的是，由于是将第三96孔板中各个槽位的溶液一一对应的滴入第二96孔板中存放第二试剂的槽位，则第三96孔板中存放第二试剂的槽位与滴入的溶液具有一一对应的编号关系，从而形成第三编号信息；本申请提供的实施例中，所述数据库可以为SQL数据库。
在一些实施例中，步骤S110包括：
获取第一深度相机对所述第一舱室采集的RGB图像和深度图像，确定所述RGB图像和深度图像中物体的位姿信息；其中，所述物体包括第一容器、第二容器、第三容器、第一存放容器和第二存放容器。
步骤S130包括：
获取第二深度相机对所述第二舱室采集的RGB图像和深度图像，确定所述RGB图像和深度图像中物体的位姿信息；其中，所述物体包括所述第二舱室中装有待测试样本溶液的样本管、空置的试管盘、核酸提取仪、所述第一传递窗中第一存放容器和第二存放容器。
步骤S160包括：
获取第三深度相机对所述第三舱室采集的RGB图像和深度图像，确定所述RGB图像和深度图像中物体的位姿信息；其中，所述物体包括所述第三舱室中的离心机、PCR扩增仪和所述第二传递窗中的第二存放容器。
在一些实施例中，所述确定所述RGB图像和深度图像中物体的位姿信息，包括：
步骤S101，获取RGB图像和深度图像；
具体地，确定深度相机在当前位置的位姿信息，获取深度相机在当前位置下对物料区采集的RGB图像和深度图像；
步骤S102，通过MaskRCNN模型对所述RGB图像中的各个物料进行分割，并确定所述RGB图像中各个物料的类别模板点云；
步骤S103，对所述深度图像转换得到深度通道点云，将深度通道点云输入到三维图形卷积网络生成所述深度图像中物体的观测点云；
步骤S104，将所述观测点云和类别模板点云输入SARNET模型，预测所述深度图像中各个物料的目标模型和对齐点云；
步骤S105，采用Umeyama算法对所述深度图像中各个物料的目标模型和对齐点云进行三维旋转计算获得对称点云；
步骤S106，对所述观测点云和对称点云进行拼接、编码与解码，得到所述RGB图像中各个物料的三维尺寸和位姿信息。
本实施例中，通过第一深度相机记录在当前位姿得到的RGB图像和深度图像，输入图像到SARNET模型对待测物料进行类型判别、三维建模与位姿估计，即可顺利确定仪器或试剂的搬运及夹取。
以第一深度相机为例，通过第一机械臂末端安装的第一深度相机采集RGB图像和深度图像，基于机器视觉算法对RGB图像和深度图像处理，得到蛋白酶容器和无水乙醇容器的位姿，通过设置在第一机械臂末端的第一电子移液枪分别吸取两个容器的溶液并混合在空的96孔板中，获得第一试剂，期间，第一电子移液枪的枪头在移同一种溶液的时候可以重复利用，但在交换移另一种溶液的时候需要把枪头抛到废料区再套上未使用过的枪头，使用过的枪头要放进套上黄色垃圾袋的第一废料区，以便工作人员进行回收处理，第一废料区位于第一舱室内。再通过设置在第一机械臂末端的第一电子移液枪吸取核酸扩增反应液(第二试剂)滴入空的第一96孔板中，且搬运第一试剂和第二试剂至送往第一传递窗。
在一些实施例中，步骤S150中，所述控制第二机械臂将所述第三存放容器放入核酸提取仪进行核酸提取，并将提取的溶液滴入所述第二存放容器中存放第二试剂的试剂管内，得到制备好的试剂，包括：
确定第三96孔板的每个孔位装满后，控制第二机械臂将所述第三96孔板放入核酸提取仪进行核酸提取，待核酸提取工序完结后，将所述第三96孔板放在实验台上，控制第二机械臂将所述第三96孔板中各个槽位的溶液吸取，并一一对应的滴入所述第二96孔板中存放第二试剂的槽位，进而控制第二机械臂将所述第二96孔板传入第二传递窗内。
本实施例中，第一存放容器为第一96孔板，第二存放容器为第二96孔板，第三存放容器为第三96孔板，具体地，待第三96孔板的每个孔位装满后将其放在核酸提取仪对应的槽位，进行核酸提取工序。待核酸提取工序完结后，将第三96孔板放在实验台上，存放第二试剂的第二96孔板同样放在实验台，将第三96孔板对应的槽位的溶液吸取5uL，其中包括1个阳性对照和3个阴性对照，且阴性对照随机分布滴入第二96孔板中存放第二试剂的槽位，完结后盖上第二96孔板盖板，用第二机械臂传入第二传递窗内。
需要说明的是，架在试管架的样本管需要关盖，第二机械臂将样本管搬运至冰箱保存24小时，若样本24小时全部阴性，则将样本放入套有黄色垃圾袋的废料区。若样本检出有阳性，控制第二机械臂从冰箱中拿出疑似阳性样本重复上述的步骤。
在一些实施例中，第三舱室中设置有可伸缩底座、离心机和若干台PCR扩增仪，所述第三机械臂设置于所述可伸缩底座上；
所述步骤S170包括：
步骤S171，当检测到第二96孔板放置在第二传递窗时，控制第三机械臂将所述第二96孔板的盖板开启，并放置在离心机内；
步骤S172，若确定所述离心机完成离心，则控制第三机械臂将离心完成的第二96孔板从离心机中取出，并确定待使用的PCR扩增仪；
步骤S173，控制可伸缩底座伸长将第三机械臂垫高，以使所述第三机械臂的活动范围延伸至所述待使用的PCR扩增仪；
步骤S174，控制第三机械臂将第二96孔板放置在所述PCR扩增仪内部，以通过所述PCR扩增仪对第二96孔板中制备好的试剂进行扩增；
步骤S175，控制可伸缩底座收缩，并控制第三机械臂复位到第三舱室传递窗屏蔽门前。
需要说明的是，当第二96孔板放置在第二传递窗时，第二传递窗内的传感器识别到第二96孔板的存在，随后由电机驱动打开第二传递窗的屏蔽门，第三机械臂在接收到来自总控制器发送的电信号后，将第二96孔板抓取并搬运出第二传递窗，待第二传递窗当中传感器检测到无96孔板过后2s，第三舱室的传递窗屏蔽门关闭。
接着，将第二96孔板的盖板开启，通过第三机械臂将第二96孔板从第二传递窗抓取并放置在离心机内，第三机械臂将离心完成的第二96孔板从离心机中取出，准备进行核酸扩增。
由于第三舱室中的PCR扩增仪以立体方式进行摆放，面对大通量的核酸检测需求时，控制可伸缩底座伸长将第三机械臂垫高，第三舱室当中位于左上方的PCR扩增仪的盖子被电机驱动打开，随后第三机械臂将第二96孔板放置在PCR扩增仪内部，并盖上盖子后加以压实，控制第三机械臂复位到第三舱室传递窗屏蔽门前，并控制可伸缩底座收缩。
接着，控制PCR扩增仪对核酸进行扩增，扩增结束后，由电机驱动PCR扩增仪的盖子打开，第三机械臂将扩增结束的96孔板放置在第三传递窗。驱动PCR扩增仪关闭盖子，PCR扩增仪进行消杀工序。PCR扩增仪又称为PCR基因扩增仪、PCR核酸扩增仪、聚合酶链反应核酸扩增仪，是利用PCR(Polymerase chain reaction，聚合酶链反应)技术对特定DNA扩增的一种仪器设备。本实施例中，采用荧光PCR核酸扩增仪作为PCR扩增仪。
另外，参照图3，本发明的一个实施例还提供了一种电子设备10，该电子设备10包括：存储器11、处理器12及存储在存储器11上并可在处理器12上运行的计算机程序。
处理器12和存储器11可以通过总线或者其他方式连接。
实现上述实施例的基于移动方舱的核酸检测控制方法所需的非暂态软件程序以及指令存储在存储器11中，当被处理器12执行时，执行上述实施例中的基于移动方舱的核酸检测控制方法。
此外，本发明的一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个处理器或控制器执行，例如，被上述电子设备实施例中的一个处理器执行，可使得上述处理器执行上述实施例中的基于移动方舱的核酸检测控制方法。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
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)
1.一种基于移动方舱的核酸检测控制方法，其特征在于，所述移动方舱包括第一舱室、第二舱室和第三舱室；所述第一舱室内的气压为正压，所述第二舱室内的气压和第三舱室内的气压均为负压；所述第一舱室设置有第一机械臂，所述第二舱室设置有第二机械臂，所述第三舱室设置有第三机械臂，所述第一舱室和第二舱室之间设置有第一传递窗；所述第二舱室和第三舱室之间设置有第二传递窗；
所述方法包括以下步骤：
步骤S110，基于机器视觉算法对所述第一舱室进行图像识别，得到第一位姿信息；其中，所述第一位姿信息包括所述第一舱室中装有蛋白酶的第一容器的位姿信息、装有无水乙醇的第二容器的位姿信息、装有核酸扩增反应液的第三容器的位姿信息、第一存放容器的位姿信息、第二存放容器的位姿信息和第一传递窗的位姿信息；
步骤S120，基于所述第一位姿信息控制所述第一机械臂分别将所述第一容器中的蛋白酶、第二容器中的无水乙醇吸取到所述第一存放容器中同一空置的试剂管内，得到第一试剂；将所述第三容器中的核酸扩增反应液转移到所述第二存放容器中空置的试剂管内，得到第二试剂，并将所述第一存放容器和第二存放容器搬运至第一传递窗；
步骤S130，基于机器视觉算法对所述第二舱室进行图像识别，得到第二位姿信息；其中，所述第二位姿信息包括所述第二舱室中装有待测试样本溶液的样本管的位姿信息、空置的试管盘的位姿信息、装有核酸裂解液的第三存放容器的位姿信息、核酸提取仪的位姿信息、所述第一传递窗中第一存放容器的位姿信息和第二存放容器的位姿信息；
步骤S140，基于所述第二位姿信息控制第二机械臂将第一传递窗中的第一存放容器和第二存放容器搬运到所述第二舱室，分别将所述第一试剂、所述样本管中的待测试样本溶液吸取到试管盘中经震荡、离心操作后，分离出上清液，将所述上清液滴入所述第三存放容器中的孔位；
步骤S150，控制第二机械臂将所述第三存放容器放入核酸提取仪进行核酸提取，并将提取的溶液滴入所述第二存放容器中存放第二试剂的试剂管内，得到制备好的试剂，进而将所述第二存放容器搬运至第二传递窗；
步骤S160，基于机器视觉算法对所述第三舱室进行图像识别，得到第三位姿信息；其中，所述第三位姿信息包括所述第三舱室中离心机的位姿信息、PCR扩增仪的位姿信息和所述第二传递窗中第二存放容器的位姿信息；
步骤S170，基于所述第三位姿信息控制第三机械臂将第二传递窗中的第二存放容器搬运到离心机内，以对制备好的试剂进行离心操作，将离心完成的第二存放容器从离心机中取出，并放置在PCR扩增仪内，以通过所述PCR扩增仪对第二存放容器中制备好的试剂进行扩增；
其中，步骤S110包括：
获取第一深度相机对所述第一舱室采集的RGB图像和深度图像，确定所述RGB图像和深度图像中物体的位姿信息；其中，所述物体包括第一容器、第二容器、第三容器、第一存放容器和第二存放容器；
步骤S130包括：
获取第二深度相机对所述第二舱室采集的RGB图像和深度图像，确定所述RGB图像和深度图像中物体的位姿信息；其中，所述物体包括所述第二舱室中装有待测试样本溶液的样本管、空置的试管盘、核酸提取仪、所述第一传递窗中第一存放容器和第二存放容器；
步骤S160包括：
获取第三深度相机对所述第三舱室采集的RGB图像和深度图像，确定所述RGB图像和深度图像中物体的位姿信息；其中，所述物体包括所述第三舱室中的离心机、PCR扩增仪和所述第二传递窗中的第二存放容器；
其中，所述确定所述RGB图像和深度图像中物体的位姿信息，包括：
步骤S101，获取RGB图像和深度图像；
具体地，确定深度相机在当前位置的位姿信息，获取深度相机在当前位置下对物料区采集的RGB图像和深度图像；
步骤S102，通过MaskRCNN模型对所述RGB图像中的各个物料进行分割，并确定所述RGB图像中各个物料的类别模板点云；
步骤S103，对所述深度图像转换得到深度通道点云，将深度通道点云输入到三维图形卷积网络生成所述深度图像中物体的观测点云；
步骤S104，将所述观测点云和类别模板点云输入SARNET模型，预测所述深度图像中各个物料的目标模型和对齐点云；
步骤S105，采用Umeyama算法对所述深度图像中各个物料的目标模型和对齐点云进行三维旋转计算获得对称点云；
步骤S106，对所述观测点云和对称点云进行拼接、编码与解码，得到所述RGB图像中各个物料的三维尺寸和位姿信息。
2.根据权利要求1所述的基于移动方舱的核酸检测控制方法，其特征在于，所述第一存放容器为第一96孔板，所述第二存放容器为第二96孔板，所述第一舱室还设置有物料区，所述第一容器、第二容器、第三容器、第一存放容器和第二存放容器设置于所述物料区；所述第一机械臂的末端设置有第一深度相机和第一电子移液枪；
所述步骤S120包括：
步骤S121，基于第一位姿信息控制所述第一电子移液枪分别吸取所述第一容器中的蛋白酶、所述第二容器中的无水乙醇、所述第三容器中的核酸扩增反应液，将所述蛋白酶和无水乙醇混合在第一96孔板中同一空置的试剂管内，得到第一试剂；将所述第三容器中的核酸扩增反应液吸取并转移到所述第二96孔板中空置的试剂管内，得到第二试剂；
步骤S122，控制所述第一机械臂分别将存放第一试剂的第一存放容器和存放第二试剂的第二存放容器搬运至第一传递窗。
3.根据权利要求2所述的基于移动方舱的核酸检测控制方法，其特征在于，所述第二舱室还设置有采样管堆放区、实验台、开盖机、离心机和核酸提取仪，所述采样管堆放区放置有样本管，所述实验台上放置有第三存放容器，所述第三存放容器为第三96孔板，所述第二机械臂的末端设置有第二深度相机和第二电子移液枪；
所述步骤S140包括：
步骤S141，控制第二机械臂将所述第一96孔板从第一传递窗搬运到实验台上；
步骤S142，控制第二机械臂末端的第二电子移液枪分别吸取样本管中的待测试样本溶液和所述第一96孔板中的第一试剂，并将所述待测试样本溶液和第一试剂存放在试管盘中同一空置的槽位进行混合；其中，存放所述待测试样本溶液的样本管和存放所述第一试剂的试剂管一一对应；
步骤S143，控制第二机械臂将试管盘放在离心机进行离心，取出离心后的试管盘，并静置10分钟后，控制第二电子移液枪从试管盘的每个槽位中分别取出固定量的上清液，并一一对应的滴入第三96孔板中的不同孔位；其中，第三96孔板上的每个孔位均装有核酸裂解液。
4.根据权利要求3所述的基于移动方舱的核酸检测控制方法，其特征在于，所述步骤S142之后，所述方法还包括：
通过调整第二机械臂末端的位姿，以使第二深度相机对贴在样本管管身的条形码进行扫描，读取所述条形码包含的第一编号信息；
将第一编号信息和该样本管准备进入试剂制备环节的第一工序信息传送到主控制器，通过主控制器将所述第一编号信息和第一工序信息记录在数据库。
5.根据权利要求4所述的基于移动方舱的核酸检测控制方法，其特征在于，所述步骤S143之后，所述方法还包括：
基于样本管中的待测试样本溶液所滴入的试管盘中的槽位，确定所述试管盘中各个槽位所对应的样本管；
基于所述第一编号信息和所述试管盘中各个槽位所对应的样本管确定所述试管盘中各个槽位的编号；
基于所述试管盘中每个槽位的上清液和第三96孔板中的不同孔位的一一对应关系确定所述第三96孔板中各个孔位的第二编号信息，将所述第二编号信息和进入核酸提取环节的第二工序信息通过通信模块传送到主控制器，通过主控制器将第二编号信息和第二工序信息记录在数据库中。
6.根据权利要求5所述的基于移动方舱的核酸检测控制方法，其特征在于，步骤S170之后，所述方法还包括：
基于第三96孔板中各个槽位的溶液和第二96孔板中存放第二试剂的槽位的一一对应关系，确定第二96孔板中存放第二试剂的各个槽位对应的第三编号信息；
获取所述PCR扩增仪对第二存放容器中制备好的试剂进行扩增的第三工序信息和扩增结果；
将所述第三编号信息、所述第三工序信息和所述扩增结果记录在数据库中。
7.根据权利要求3所述的基于移动方舱的核酸检测控制方法，其特征在于，步骤S150中，所述控制第二机械臂将所述第三存放容器放入核酸提取仪进行核酸提取，并将提取的溶液滴入所述第二存放容器中存放第二试剂的试剂管内，得到制备好的试剂，包括：
确定所述第三96孔板的每个孔位装满后，控制第二机械臂将所述第三96孔板放入核酸提取仪进行核酸提取，待核酸提取工序完结后，将所述第三96孔板放在实验台上，控制第二机械臂将所述第三96孔板中各个槽位的溶液吸取，并一一对应的滴入所述第二96孔板中存放第二试剂的槽位，进而控制第二机械臂将所述第二96孔板传入第二传递窗内。
8.根据权利要求7所述的基于移动方舱的核酸检测控制方法，其特征在于，第三舱室中设置有可伸缩底座、离心机和若干台PCR扩增仪，所述第三机械臂设置于所述可伸缩底座上；
所述步骤S170包括：
步骤S171，当检测到第二96孔板放置在第二传递窗时，控制第三机械臂将所述第二96孔板的盖板开启，并放置在离心机内；
步骤S172，若确定所述离心机完成离心，则控制第三机械臂将离心完成的第二96孔板从离心机中取出，并确定待使用的PCR扩增仪；
步骤S173，控制可伸缩底座伸长将第三机械臂垫高，以使所述第三机械臂的活动范围延伸至所述待使用的PCR扩增仪；
步骤S174，控制第三机械臂将第二96孔板放置在所述PCR扩增仪内部，以通过所述PCR扩增仪对第二96孔板中制备好的试剂进行扩增；
步骤S175，控制可伸缩底座收缩，并控制第三机械臂复位到第三舱室传递窗屏蔽门前。
9.一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至8中任意一项所述的基于移动方舱的核酸检测控制方法。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令用于执行如权利要求1至8中任意一项所述的基于移动方舱的核酸检测控制方法。
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