WO2020060056A1 - 자동식 멸균 배변채취기 - Google Patents

자동식 멸균 배변채취기 Download PDF

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WO2020060056A1
WO2020060056A1 PCT/KR2019/010906 KR2019010906W WO2020060056A1 WO 2020060056 A1 WO2020060056 A1 WO 2020060056A1 KR 2019010906 W KR2019010906 W KR 2019010906W WO 2020060056 A1 WO2020060056 A1 WO 2020060056A1
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WO
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sampling
gripper
sampling kit
kit
beating
Prior art date
Application number
PCT/KR2019/010906
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
박재현
Original Assignee
박재현
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 박재현 filed Critical 박재현
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B10/00—Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements
    • A61B10/0038—Devices for taking faeces samples; Faecal examination devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03D—WATER-CLOSETS OR URINALS WITH FLUSHING DEVICES; FLUSHING VALVES THEREFOR
    • E03D11/00—Other component parts of water-closets, e.g. noise-reducing means in the flushing system, flushing pipes mounted in the bowl, seals for the bowl outlet, devices preventing overflow of the bowl contents; devices forming a water seal in the bowl after flushing, devices eliminating obstructions in the bowl outlet or preventing backflow of water and excrements from the waterpipe

Definitions

  • the present invention relates to an automatic sterile defecation collector, and more specifically, an automatic sterile defecation that automatically collects the user's defecation for analyzing microorganisms in the gut with a sterilized kit and prevents deformation and damage of the collected defecation. It is about the harvester.
  • intestinal micro-organisms have been confirmed to be related to diseases such as obesity and diabetes.
  • diseases such as obesity and diabetes.
  • a high association with brain diseases such as depression, autism, and Alzheimer's has been confirmed, and it is highly variable by acquired factors such as sleep, diet, alcohol, caffeine, and exercise, and the human body in association with microbiome Studies to investigate the mechanism of action in the inner are being actively conducted.
  • the stool sample is collected by using a collection kit consisting of a collection paper and a swab-shaped stick, receiving feces at the collection site, collecting it with a cotton swab, and sending it to an analysis institution.
  • Korean Patent Registration No. 10-1312559 discloses a multifunctional toilet system for diagnosing health.
  • a collection unit capable of collecting urine or feces inside the toilet bowl, and the composition, image, color, shape, amount, etc. of urine or feces collected in the chip portion are analyzed, and self-diagnosis of bleeding in the feces
  • a test stick moving control unit is provided to move the test stick so as to contact the collected feces so as to be able to do so.
  • the toilet system of the registered patent is intended to measure the user's bowel movements for general biochemical values, etc., not for intestinal microbial DNA testing, and does not create a strict sterilization environment that is most required for intestinal microbial DNA testing. It is impossible to control microbial contamination from environmental factors and use it for highly sensitive intestinal microbial testing.
  • the environment after the mutation is released from the body is different from the anaerobic environment in the intestine, and if the microorganism in the existing stool is directly biochemically processed and the DNA is not preserved, the microbial composition is greatly changed. Because the cycle of microorganism propagation is 20 minutes, if the stool is left without special treatment, it becomes a composition different from the existing microorganism composition even after a few minutes.
  • the sterilized stool is frozen at 20 degrees below zero and stored to suppress the growth of microorganisms, or stored in a cell lysis buffer (cell wall crushing solution) to store the DNA in the extracellular solution at room temperature or 4 degrees. How to store in.
  • all of these methods bring a certain level of deformation to each microbial composition, causing bias in the data, and have the disadvantage that the maximum storage time is about 3 days at 4 degrees Celsius.
  • the system of the registered patent is a structure in which the analysis is performed through the collected bowel movement after collecting the entire amount, and it is cumbersome to process it after collecting the bowel movement, and the configuration is in reality complicated to implement the structure, which increases manufacturing cost. However, it is impossible to prevent deformation or damage of collected bowel movements.
  • An automatic sterile feces collection device can be installed in a toilet, and a feces collection device that automatically collects and stores feces is supplied with a sampling kit, a sampling device for collecting feces, and a control unit for controlling the operation of the sampling device Including, the sampling device includes a gripper for fixing one end of the sampling kit, a robot arm connected to the gripper, and an actuator unit for adjusting the position of the gripper by operating the robot arm.
  • the automatic sterilization bowel picker may further include a dispenser that stores the sampling kit therein and supplies the sampling kit to the sampling device, and a storage unit that receives and stores the sampling kit from the sampling device.
  • the toilet is installed on the toilet, and further includes a scanning unit that measures information about the user's body shape and transmits it to the control unit, and the control unit operates according to an algorithm set based on information about the user's body shape received from the scanning unit.
  • the position of the gripper can be adjusted by operating the unit.
  • the robot arm includes one or more joints, and the position of the gripper can be adjusted while being folded or unfolded based on the joint.
  • the gripper may include an upper fastener having a certain curvature on the inside and a lower fastener having a curvature equal to the upper fastener on the inside, and the actuator portion of the upper fastener and the lower fastener. While varying the separation distance, the gripper can be rotated about the central axis.
  • the sampling device may further include a drive bar provided between the upper and lower fixtures and extending in the longitudinal direction and reciprocating relative to the central axis of the gripper by the actuator portion.
  • the sampling kit includes a lid portion, a collecting portion connected to the lid portion, and a body portion that can be fastened to the lid portion and accommodates the collecting portion therein, and a buffer solution for preserving microorganisms can be filled in the body portion.
  • the lid portion is formed of a material having elasticity
  • the collecting portion includes a plurality of sampling rods respectively connected to the lid portion, and the sampling rods may vary in distance from each other by elasticity according to a load applied to the lid portion.
  • the protector is installed on the toilet and further comprises a protector to prevent contamination of the sampling kit, the protector is provided on the upper portion and a loop having a plate shape and a predetermined distance apart at a lower portion of the loop and comprising a plate-like support plate.
  • a gripper and a sampling kit may be located between the roof and the support plate.
  • the dispenser or storage unit may further include a bead beating device for crushing the side collected from the sampling kit.
  • the bead beating device may include a beating hammer that is connected to one side of the beating tube and the beating tube that can be coupled to the sampling kit and applies a blow or vibration at a set speed to the sampling kit coupled to the beating tube.
  • the bead beating device may further include a driving unit that generates an operation signal of the beating hammer according to the user's operation, and a beating control unit that operates the beating hammer for a predetermined time by an operation signal of the driving unit.
  • the automatic sterile feces picker is stable by automatically collecting the user's stool sample for microbial analysis through automatic supply of a sampling kit for collecting stool samples, automatic collection of stool samples, and automatic DNA isolation treatment. It provides a storage device.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an automatic sterile defecation collector according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is an exploded perspective view showing an automatic sterile defecation collector according to an embodiment of the present invention.
  • 3A to 3C are conceptual views illustrating a sampling kit according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 4A and 4B are conceptual views illustrating a dispenser and a storage unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a sampling device according to an embodiment of the present invention.
  • 6A and 6B are conceptual views illustrating a drive bar of a sampling device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A and 7B are perspective views illustrating a sampling device and a protector according to another embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8A and 8B are block diagrams illustrating a control unit and a bead beating control unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an automatic sterile defecation collector according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing an automatic sterile defecation collector according to an embodiment of the present invention.
  • the automatic sterile defecation collector can be installed in a toilet, and in the defecation collector automatically collecting and storing feces, the sampling kit 500 is stored and the sampling is performed.
  • Dispenser 100 for supplying kit 500, sampling device 300 receiving sampling kit 500 from the dispenser 100 and collecting bowel movements, control unit 700 for controlling operation of the sampling device 300 )
  • a storage unit 200 for receiving and storing the sampling kit 500 from the sampling device 300, wherein the sampling device 300 includes a gripper for fixing one end of the sampling kit 500.
  • a robot arm 310 connected to the gripper 340 and formed in the longitudinal direction, and an actuator unit 330 provided in the robot arm 310 and adjusting the position of the gripper 340.
  • 3A to 3C are conceptual views illustrating a sampling kit 500 according to an embodiment of the present invention.
  • the sampling kit 500 is a tool for collecting a user's stool, such as a lid part 510 and a lid part 510. It is configured to include a body portion 530 that is fastened to the collecting portion 520 and the lid portion 510 connected to the inside, and capable of receiving the collecting portion 520 therein.
  • the sampling kit 500 is supplied for each object from the dispenser 100, and the sampling device 300 is provided with a lid part 510 and a collecting part 520 from the sampling kit 500 supplied from the dispenser 100. ) Is separated from the body portion 530.
  • the lid part 510 and the collecting part 520 are again coupled to the body part 530 to store the storage part 200. It is a structure to keep through.
  • the lid portion 510 and the body portion 530 of the sampling kit 500 may be coupled to each other, and threads that engage with each other may be formed.
  • the body portion 530 of the sampling kit 500 may be filled with ethanol or buffer solution inside, and may have a shape protruding along the outer circumference at the bottom.
  • the lower protruding body portion 530 facilitates fixing in the dispenser 100 or the storage unit 200.
  • the shape of the body portion 530 can facilitate the coupling to the beating tube 211 described later.
  • the body portion 530 filled with the buffer solution allows the stool sample to be stably stored in a state in which damage or deformation of cells contained in the stool sample is prevented.
  • the collecting part 520 may include a plurality of sampling bars 521 coupled to the lid part 510 and connected to each other.
  • the sampling rod 521 may have a variable distance from each other at the other end, with one end coupled to the lid 510.
  • the collecting unit 520 has a fan shape.
  • the lid portion 510 may be formed of a material having elasticity, and the lid portion 510 is elastically deformed and deformed according to a load applied to the lid portion 510, and Depending on the deformation, the separation distance of the sampling rods 521 of the collecting unit 520 may be increased.
  • the outer top of the lid portion 510 when applying a compressive force to the outer top of the lid portion 510, the outer top of the lid portion 510 is concavely curved downward to the center of the point of action of the compressive force, and the surface area of the top surface is reduced. do.
  • the lower surface of the lid portion 510 has a relatively large surface area, and the separation of the sampling rod 521 according to the increase in the surface area of the lower surface at the connection position between the lid portion 510 and the sampling rod 521. It has a structure that increases distance. Accordingly, the collection unit 520 may be collected depending on the use state while collecting the stool sample.
  • a sampling network 522 may be connected between the sampling bars 521.
  • the collection network 522 exists in a folded state when both ends connect the insides of the sampling rods 521 to each other and the separation distance of the sampling rods 521 approaches, and the separation distance of the sampling rods 521 If is away from each other, it exists in an unfolded state.
  • the plurality of sampling bars 521 is preferably located on a horizontal surface.
  • the sampling unit 520 of the sampling kit 500 is variable, it is easy to secure fecal samples collected through the sampling network 522 and the sampling bar 521, and As the separation distance of the sampling bar 521 is approached, the collection network 522 is folded to prevent stray samples from being detached and to be stably stored.
  • FIGS. 4A and 4B are conceptual views illustrating a dispenser 100 and a storage unit 200 according to an embodiment of the present invention.
  • the dispenser 100 of the present invention supplies the sampling kit 500 to the sampling device 300, and the storage unit 200 is a sampling kit 500 in which collection of feces samples from the sampling device 300 is completed. Supplied and stored.
  • the sampling kit 500 supplied to the sampling device 300 or received from the sampling device 300 may refer to the lid part 510 and the collecting part 520 described above.
  • the storage unit 200 may be configured to receive a sampling kit 500 in which the collection of feces samples is completed from the dispenser 100 within the object range of the present invention for storing the sampling kit 500.
  • the dispenser 100 and the storage unit 200 may be connected to communicate with each other, and the dispenser 100 and the storage unit 200 may be provided outside the toilet T.
  • the dispenser 100 and the storage unit 200 may have a structure in communication with the interior of the toilet (T).
  • the storage unit 200 is provided below the dispenser 100, the sampling kit 500 is moved and stored by gravity or elastic force.
  • the dispenser 100 has a plurality of sampling kits ( 500) is accommodated, and the sampling kit 500 is supplied for each object from the top to the bottom.
  • the dispenser 100 supports and fixes the body portion 530 of the sampling kit 500 and supplies the lid portion 510 and the collecting portion 520 to the sampling device 300.
  • the body portion 530 has a lower protruding shape as described above, the dispenser 100 may be provided with a body catching jaw 110 to prevent departure of the body portion 530.
  • the body catching jaws 110 may be foldably connected to both sides of the dispenser 100 to have a structure to prevent departure of a specific direction of the body portion 530. That is, the collapsible body catching jaw 110 allows the sampling kit 500 to be moved only in the direction of the storage unit 200. Even if the lid portion 510 is detached from the body portion 530 of the sampling kit 500 through the body engaging jaw 110 having the foldable structure, the body portion 530 is fixed inside the dispenser 100 do.
  • the lid portion 510 of the sampling kit 500 When the lid portion 510 of the sampling kit 500 is re-coupled to the body portion 530 by the sampling device 300, the body portion 530 and the lid portion 510 are the storage portion 200 Can be moved to.
  • the dispenser 100 may be inclined at a predetermined angle to facilitate attachment and detachment of the body portion 530 and the lid portion 510 by the sampling device 300, and the storage unit 200 may include the dispenser ( 100) may be inclined at the same angle.
  • the dispenser 100 may be formed such that the upper portion is tapered such that the inner cross-sectional area is wider than the lower portion, and the storage unit 200 is communicated with the dispenser 100 at the lower portion and accommodated therein according to the shape of the dispenser 100.
  • the sampling kit 500 to be moved down by gravity for each object, and the moved sampling kit 500 can be moved to the storage unit 200 in communication with the dispenser 100 by the sampling device 300. have.
  • the sampling kit 500 moved to the storage unit 200 may be independently stored for each object.
  • the dispenser 100 is provided with an inlet of a predetermined size so that a part of the sampling device 300 can be inserted inward.
  • a bead beating device 210 that is provided inside the dispenser 100 or the storage part 200 and crushes feces collected from the sampling kit 500 may be further included.
  • the bead beating device 210 performs a role of crushing the cells of the stool collected from the sampling kit 500, and the crushing of the stool cells is smashed by strongly shaking the stool cells or giving a set blow to the stools to crush the cells
  • the prescribing method can be used.
  • the bead beating device 210 the sampling kit 500 is coupled to one side of the beating tube 211 and the beating tube 211 can be coupled to the sampling kit coupled to the beating tube 211 ( 500) may include a beating hammer 212 that applies a blow or vibration at a set speed.
  • the beating hammer 212 is applied to the cells of the stool sample at a rate of about 3600 times per minute by crushing or vibrating the cells of the stool sample, thereby releasing the DNA of the cell in the buffer solution environment of the body portion 530. Keep it.
  • the DNA of the stool sample can be stored at room temperature without change in the microbial composition group even if stored for a long period of time due to the high stability of the DNA through the above configuration, and at the same time it is possible to facilitate the process such as transportation.
  • the beating tube 211 may have various structures depending on the shape of the body portion 530, and it is preferable to easily release the coupling with the body portion 530 after the beading of the beating hammer 212 is completed. Do.
  • FIGS. 8A and 8B are block diagrams illustrating a control unit and a bead beating control unit according to an embodiment of the present invention, respectively.
  • the bead beating device 210 is the beating by the beating drive unit 213 and the beating drive unit 213 to generate the operating signal of the beating hammer 212 according to the user's operation by the beating
  • the hammer 212 may further include a beating control unit 214 that operates for a predetermined time.
  • the beater driving unit 213 may protrude outside the dispenser 100 or the storage unit 200 and is connected to the beater control unit 214 to form an operation signal by user manipulation.
  • the beating control part 214 operates the beating drive part 213
  • the beating hammer 212 is operated at a set speed for a predetermined time by a signal to induce the stool sample to be shredded, and when the stool sample is shredded, a specific operation of the sampling device 300 is induced to drive the beating tube 211 ) Can be operated by separating and storing from the beating hammer 212.
  • the bead-beating device 210 may use bead-beating, but may use cavitation, microwave, or the like using ultrasonic waves within the scope of the present invention.
  • the dispenser 100 or the storage unit 200 preferably has an open structure on one side so that the bead beating device 210 can be easily coupled and disassembled.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a sampling device according to an embodiment of the present invention.
  • the sampling device 300 of the present invention separates and moves the lid part 510 and the sampling part 520 of the sampling kit 500 supplied from the dispenser 100 from the body part 530. After the stool sample is collected, it is moved to the storage unit 200 or the bead beating device 210.
  • the sampling device 300 includes a gripper 340, a robot arm 310 connected to the gripper 340, and an actuator unit 320 for operating the robot arm 310.
  • the gripper 340 connected to one side of the robot arm 310 as the robot arm 310 is operated by using a plurality of motors constituting the actuator unit 320 and the robot arm 310 is operated Sampling while moving from the dispenser 100 or storage unit 200 to the inside of the toilet
  • the robot arm 310 is formed to extend in the longitudinal direction to move the sampling kit 500, which can be fixed to the end, into the interior of the toilet T or to the dispenser 100 or the storage unit 200. Perform.
  • the actuator unit 320 is connected to the robot arm 310 to rotate the robot arm 310 or change the length.
  • the robot arm 310 includes one or more joints, and the position of the gripper 340 may be adjusted while being folded or unfolded based on the joint.
  • the robot arm 310 may include a first arm, a second arm hinged to the first arm and a third arm hinged to the second arm, and the actuator unit 320 includes the robot arm ( 310) The first motor, the second arm, the second arm and the third arm rotating the first motor, the second arm, and the third arm rotating the entirety based on the first rotation axis.
  • the third motor may include a third motor that rotates from the first arm based on a third rotation axis, and a fourth motor that rotates the third arm from the second arm based on a fourth rotation axis.
  • the robot arm has two joints.
  • the first rotation axis is formed to extend in the vertical direction, and the first motor rotates the entire robot arm 310 along a horizontal direction within a predetermined range of angles. Accordingly, the robot arm 310 may move between the dispenser 100 and the inside of the toilet bowl by rotation.
  • the second rotation axis is formed to extend in the horizontal direction, is connected to one side of the first arm, and the second motor rotates the robot arm 310 in the vertical direction.
  • the third rotation shaft is provided on the other side of the first arm to connect the first arm and the second arm to each other, and the third motor rotates the second arm in the vertical direction from the first arm.
  • the fourth rotation shaft is provided on the other side of the second arm to connect the second arm and the third arm to each other, and the fourth motor rotates the third arm in the vertical direction from the second arm.
  • the robot arm 310 having the above structure adjusts the position of the sampling kit 500 fixed to the gripper 340 by moving the gripper 340 connected to one side of the robot arm 310 in three dimensions.
  • the operation of the first to fourth motors may be connected to the control unit 700 and controlled by a control signal from the control unit 700.
  • the first to fourth motors of the actuator part 320 are connected to, for example, a structure such as a spur gear or a bevel gear with the first to fourth rotation axes, and according to the driving of the first to fourth motors.
  • the first to fourth rotational shafts may have a structure that rotates in each direction, and the first to fourth motors or the first to fourth rotational shafts are within the range of the object for moving the gripper 340 of the present invention in three dimensions.
  • Various motors such as linear motors may be added or changed, or may be changed or added to various structures.
  • the structure and shape of the robot arm 310 may be variously modified within a range obvious to a person skilled in the art in addition to the examples described above.
  • the gripper 340 of the present invention is connected to one side of the robot arm 310 to fix the sampling kit 500.
  • the gripper 340 may be connected to the third arm, for example.
  • the gripper 340 is capable of contacting the sampling kit 500 and having an upper curvature 341 having a certain curvature inside and a curvature equal to the upper fastener 341 that is capable of contacting the sampling kit 500 and inside. It may include a lower fastener 342 having. In this case, the actuator unit 320 may rotate the gripper 340 relative to the central axis while varying the distance between the upper fastener 341 and the lower fastener 342.
  • the upper fastener 341 is contactable to the sampling kit 500 (lid part 510) and is formed to have a constant curvature inside
  • the lower fastener 342 is the sampling kit 500 (lid part ( 510)), and may be formed to have the same curvature as the upper fastener 341 inside.
  • the inner curvature of the upper fastener 341 and the lower fastener 342 is preferably the same as the outer curvature of the lid 510 of the sampling kit 500.
  • the sampling kit 500 is fixed to the inner side according to the closing, and the actuator part 320 is the upper fastener 341 based on the fifth rotation axis.
  • a fifth motor that rotates one side of the lower fastener 341 to adjust the distance between the upper fastener 341 and the lower fastener 341, and a sixth to rotate the gripper 340 relative to the sixth rotation axis. It may include a motor.
  • an upper fixing gear may be provided at one side of the upper fixing mechanism 341, and a lower fixing gear connected to mesh with the upper fixing gear may be provided at one side of the lower fixing mechanism 342.
  • the fifth rotation shaft is connected to the upper fixed gear or the lower fixed gear, and the fifth motor has a structure for rotating the upper fixed gear or the lower fixed gear.
  • the upper fixed gear and the lower fixed gear are preferably rotated in opposite directions by the operation of the fifth motor. That is, the upper fixed gear and the lower fixed gear may have a structure of a spur gear, and when the upper fixed gear rotates clockwise, the lower gear rotates counterclockwise.
  • the sixth rotating shaft may be formed in a direction parallel to the extension line of the central axis of the sampling kit 500 fixed by the gripper 340, and the sixth motor rotates the gripper to cover the lid of the sampling kit 500.
  • the part 510 and the body part 530 serve to separate each other.
  • the fifth rotation shaft and the sixth rotation shaft may have the same configuration or structure as the above-described first to fourth rotation shafts, and the fifth and sixth motors may have the same configuration or structure as the above-described first to fourth motors.
  • the locking member 344 protruding inward along the circumference may be provided inside the upper fastener 341 and the lower fastener 342.
  • the locking jaw 344 is caught between the lid portion 510 and the body portion 530 of the sampling kit 500 to remove the lid portion 510 and the body portion 530 of the sampling kit 500.
  • the locking jaws 344 may be plural, and may be formed to extend along the inner circumference of the upper fastener 341 and the lower fastener 342.
  • the locking jaw 344 may have an uneven shape inward.
  • 6A and 6B are conceptual views illustrating a drive bar of a sampling device according to an embodiment of the present invention.
  • the sampling device 300 in the present invention is provided between the upper fastener 341 and the lower fastener 342 and is formed to extend in the longitudinal direction and is gripper by the actuator unit.
  • a driving bar 350 reciprocating based on the central axis of 340 may be further included.
  • the central axis of the gripper 340 may be the same as the sixth rotation axis.
  • the driving bar 350 may be formed to extend along the longitudinal direction of the robot arm 310, and the longitudinal direction between the upper fixture 341 and the lower fixture 342 by driving the actuator unit 320. It has a structure that protrudes along.
  • the actuator unit 320 may further include a seventh motor for this purpose, and the seventh motor may have the same structure and configuration as the first to sixth motors.
  • the drive bar 350 has a lid portion 510 of the sampling kit 500 fixed between the upper fastener 341 and the lower fastener 342.
  • the upper portion of the lid portion 510 is pressed while protruding in the direction of the lid portion 510 by the actuator portion 320.
  • the lid portion 510 is formed of an elastic material as described above, and the collecting portion 520 includes a sampling network 522 provided between a plurality of sampling rods 521 and a sampling rod 521, and As the driving bar 350 presses the upper surface of the lid portion 510, an elastic deformation is generated in the lid portion 510 and the collection network 522 is opened by the elastic deformation.
  • the present invention in one embodiment of the present invention is installed in the toilet and measures the information about the user's body shape, and further includes a scanning unit 600 for transmitting it to the control unit 700 And, the control unit 700 can control the position of the gripper 340 by operating the actuator unit 320 according to an algorithm set based on information about the user's body shape received from the scan unit 600. have.
  • the scan unit 600 may be located inside the toilet, and measures the user's body and transmits the body information to the control unit 700.
  • the scan unit 600 may transmit information on a user's body shape to the control unit 700 by irradiating ultrasound and sensing ultrasound reflected by the user's body, for example.
  • the scan unit 600 scans the user's hip when the user is seated in the toilet, and transmits information about the shape of the hip to the controller 700. Accordingly, it is possible to more smoothly collect the stool sample by reducing the error range for the user's anus position and the dropping point of the stool.
  • the control unit 700 of the present invention controls the operation of the sampling device 300. Specifically, the actuator unit 320 of the sampling device 300 is adjusted to adjust the position of the sampling kit 500. When the actuator unit 320 includes the first to sixth motors, it is preferable that the first to sixth motors are independently controlled by the control unit 700.
  • control unit 700 receives the operation completion signal of the beater hammer 212 from the beater control unit 214, and operates the motors of the actuator unit 320 to turn the sampling kit 500 into the beater tube ( 211) can be stored in the storage unit 200.
  • FIG. 7A and 7B are perspective views illustrating a sampling device and a protector according to another embodiment of the present invention.
  • the present invention may further include a protector 400 installed on the toilet T and preventing contamination of the sampling kit 500.
  • the sampling device 300 is configured such that the actuator unit 320 has a variable length of the robot arm 310 including a linear motor and a rotating motor.
  • the sampling device 300 may be changed to various configurations in the present invention as described above.
  • the protector 400 serves to prevent contamination of the gripper 340 and the sampling kit 500 while supporting the sampling kit 500.
  • the protector 400 may include a roof 410 having a plate shape and a support plate 420 having a plate shape provided at a predetermined distance apart from the bottom of the roof 410.
  • the roof 410 and the support plate 420 may be connected to each other, and the support plate 420 preferably protrudes forward than the roof 410.
  • the protector 400 may be connected to the toilet T or the like.
  • the gripper 340 is positioned between the roof 410 and the support plate 420. According to the operation of the robot arm 310, the gripper 340 is located inside the protector 400. One side of the protector 400 is opened and the gripper 340 is opened through the opened position. For example, it is moved to the inside of the protector 400.
  • the roof 410 of the protector 400 protects the gripper 340 from a stool sample or other contaminants falling on it by having a gentle upward bend in a plate shape
  • the support plate 420 is a plate-shaped gripper While supporting the sampling kit 500 which is fixed through 340, it prevents the sampling kit 500 from being contaminated by splashing water accommodated inside the toilet T.
  • the support plate 420 may have a shape such as a fan shape or a trapezoid shape according to the shape of the sampling portion 520 of the sampling kit 500.
  • an eighth motor connected to one side of the protector 400 and rotating the protector 400 at an angle within the toilet bowl based on the eighth rotation axis according to a user's operation may be provided.
  • the eighth rotation axis may extend in a direction parallel to the second rotation axis and may be located at the rear of the toilet. Since the protector 400 rotates at the rear of the toilet bowl, the gripper 340 and the sampling kit 500 are protected as necessary, and after use is completed, the toilet bowl folds downward. Accordingly, hygiene of the gripper 340, the sampling kit 500, and the robot arm 310 may be improved.
  • the automatic sterile defecation collector according to the present invention is detachably installed in the toilet and may be similar in shape to a bidet.
  • the defecation collector may include a sheet, and the sampling device 300 and the scan unit 600 are located inside the toilet while connected to the sheet, and the dispenser 100 and the storage unit 200 are It is located on the outside of the toilet while connected to the seat.
  • the control unit 700 controls the operation of the first to fourth motors of the actuator unit 320 to position the gripper 340 to the dispenser 100. Thereafter, the control unit 700 controls the operation of the fifth motor to narrow the distance between the upper fastener 341 and the lower fastener 342 of the gripper 340 so that the upper fastener 341 and the lower fastener 342
  • the lid portion 510 of the sampling kit 500 is fixed to the inside and the operation of the sixth motor is controlled to separate the lid portion 510 and the collecting portion 520 from the body portion 530.
  • the scan unit 600 transmits information about the body shape of the user's hip to the control unit 700 using ultrasound, and the control unit 700 is based on the information measured by the scan unit 600.
  • the dropping position of the stool is calculated to control the operation of the first to fourth motors again to place the sampling kit 500 at the dropping position of the stool.
  • the control unit 700 controls the operation of the first to fourth motors to control the sampling kit 500 to the dispenser 100 or the storage unit 200. Move to and operate the fifth motor and the sixth motor to couple the lid part 510 to the body part 530.
  • the beating control unit 214 controls the operation of the beating hammer 212 according to the operation of the user's beating driving unit 213 to bead the stool sample at a set speed for a set time.
  • the sampling kit 500 may be coupled to the beater tube 211 provided in the dispenser 100 or the storage unit 200.
  • the completion signal of the beating control unit 214 is transmitted to the control unit 700, and the control unit 700 controls the first to fourth motors to sample the sampling kit 500 in the beating tube 211. After separating it, it is stored in the storage unit 200.
  • the beating tube 211 provided in the storage part may automatically separate the body part 530 of the sampling kit 500 when bead beating is completed through control of the control part.
  • the defecation collector of the present invention is easy to attach and detach to the existing toilet bowl, improves the inconvenience of collecting feces samples, and crushes microorganisms present in the feces samples to store DNA, so it can be stored stably for a long time. .
  • the sampling kit 500 accommodated in the dispenser 100 includes the body portion 530, the collecting portion 520, and the lid portion 510 in a state in which the object is moved along the gravity direction. It is accommodated in the dispenser 100.
  • the upper fastener 341 and the lower fastener 342 of the gripper 340 are tightened with each other according to the operation of the actuator unit 320 in the sampling device 300.
  • the lid part 510 is fixed, and the lid part 510 and the body part 530 are separated from each other.
  • the collecting part 520 is fixed to the lid part 510 and is moved together with the gripper 340.
  • the robot arm 310 is formed to extend in the longitudinal direction, and the actuator unit 320 rotates the robot arm 310 based on a first rotation axis through the first motor, and further configures a linear motor, etc. Adjust the length of the arm.
  • the protector 400 protrudes above the water surface accommodated inside the toilet T by the eighth motor controlled by the control unit 700.
  • the gripper 340 is located inside the protector 400 and the roof 410 of the protector 400 wraps and protects the upper portion of the gripper 340.
  • the collecting part 520 fixed by the gripper 340 is positioned above the support plate 420.
  • the lid portion 510 fixed by the gripper 340 is formed of an elastic material, and the driving bar 350 is advanced according to the operation of the seventh motor to press one side of the lid portion 510, Due to the elastic deformation of the lid portion 510, the gap between the plurality of sampling bars 521 fixed to the lid portion 510 increases, and the collection network 522 is opened.
  • the collection network 522 is folded as the user's stool sample is seated on the collection network 522 of the collection unit 520 and the elastic deformation of the lid 510 is released by the retraction of the driving bar 350. All.
  • the lid part 510 fixed to the gripper 340 according to the operation of the actuator part 320 is again engaged with the body part 530 fixed to the dispenser 100 and ,
  • the protector 400 descends by the operation of the eighth motor and is settled into the water accommodated inside the toilet T to be washed by flushing of the toilet T.
  • the sampling kit 500 is moved to the inside of the storage part 200 communicating in the inner direction of the dispenser 100.
  • the dispenser 100 may supply the new sampling kit 500 by moving it downward.
  • the stool sample collected by the sampling kit 500 may be stored in a crushed state by the bead beating device 210 provided in the storage unit 200.
  • the automatic supply of the sampling kit 500, the automatic collection of stool samples from the sampling device 300, and the automatic sampling kit 500 It is possible to automatically collect stool samples through functions such as storage, and at the same time, it is possible to collect stool samples from the structure of the sampling kit 500 and to protect the sampling kit 500 and stool samples from foreign substances, etc. It can be stored and stored stably at room temperature for a long time.

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Abstract

본 발명은 사용자의 대변샘플을 자동으로 채취하는 자동식 멸균 배변채취기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 자동식 멸균 배변채취기는 변기에 설치 가능하며 자동으로 배변을 채취하고, 샘플링키트를 공급받아 배변을 채취하는 샘플링장치 및 상기 샘플링장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 샘플링장치는 상기 샘플링키트의 일단을 고정시키는 그립퍼, 상기 그립퍼에 연결된 로봇암, 및 상기 로봇암을 동작시켜 상기 그립퍼의 위치를 조정하는 액추에이터부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 위와 같은 구성을 갖는 본 발명은 샘플링키트의 공급, 대변샘플의 채취 및 보관을 자동으로 수행 가능하며, 대변샘플의 채취를 원활하게 함과 동시에 채취된 대변샘플을 안정적으로 보관할 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 샘플링키트를 통해 채취된 대변샘플을 파쇄하는 비드비팅장치를 더 포함할 수 있으며, DNA 단위로 상기 대변샘플을 보관할 수 있어 장기간 보관하는데 용이한 장점이 있다.

Description

자동식 멸균 배변채취기
본 발명은 자동식 멸균 배변채취기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장내 미생물을 분석하기 위한 사용자의 배변을 멸균 처리된 키트로 자동으로 채취하고, 채취된 배변의 변형 및 손상을 방지하여 보관하는 자동식 멸균 배변채취기에 관한 것이다.
일반적으로 장내미생물은 비만, 당뇨병 등의 질병과의 연관성이 확인되어 최근 활발한 연구가 진행되고 있다. 특히, 최근에는 우울증, 자폐증, 알츠하이머 등과 같은 뇌질환과 높은 연관도가 확인되었으며, 수면, 식단, 알코올, 카페인, 운동량 등 후천적 인자들에 의해 크게 가변되며 마이크로바이옴(Mocrobiome)과의 연관성에서 인체 내의 작용 기작을 규명하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.
이러한 장내미생물에 대한 연구를 진행하기 위하여 통상적으로 대변샘플을 채취, 정제 및 분석하는 방법을 이용한다. 대변샘플의 채취는 채취지와 면봉 형상의 스틱으로 구성된 채취키트를 이용하여 채취지에 대변을 받고 이를 면봉으로 채취한 뒤 이를 분석기관에 보내는 등의 방식으로 이루어진다.
위와 같은 방식을 이용한 대변샘플의 채취는 환자나 사용자가 수작업으로 진행하므로 번거롭고 대변의 양이나 상태가 일관적이지 못하여 정확한 분석에 장애가 있으며, 대변샘플을 채취하는 사용자나 이를 분석하는 분석기관 모두 번거롭고 불편한 단점이 있다.
이를 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제10-1312559호에서는 건강을 진단하는 다기능 변기시스템이 개시되고 있다. 상기 등록특허에서는 변기의 내부에 소변이나 대변을 채취할 수 있는 채집부와, 상기 채칩부에서 채집된 소변이나 대변의 성분, 영상, 색상, 형태, 양 등을 분석하며, 대변 내 출혈을 자가 진단할 수 있도록 검사 스틱이 채집된 대변에 접촉되도록 이동하는 검사스틱 이동 제어부가 구비된다.
그러나 상기 등록특허의 변기시스템은 사용자의 배변을 장내미생물 DNA 검사가 아닌 일반적인 생화학적인 수치 등을 측정하기 위한 것으로, 장내미생물 DNA 검사에 가장 크게 요구되는 엄격한 멸균환경을 조성하지 못하며, 수세식 변기의 여러 환경적 요인으로부터의 미생물오염을 통제하지 못하여 민감도가 높은 장내미생물 검사에 활용하는 것이 불가능하다. 또한, 변이 체내에서 빠져 나온 뒤의 환경은 장안의 anaerobic 환경과 달라 기존의 변 내의 미생물을 바로 생화학적으로 처리하여 DNA를 보존하지 않을 경우 미생물 조성이 크게 뒤바뀌게 된다. 미생물의 번식 주기는 20분이기 때문에 특수처리 없이 변을 두게 될 경우 몇 분 만 경과하여도 기존의 미생물 조성과 다른 조성이 된다. 장내미생물 DNA 검사의 특수성을 위해서는 멸균 상태의 변을 곧바로 영하 20도에 얼려서 보관하여 미생물의 생장을 억제하거나, cell lysis buffer(세포벽 파쇄 용액)에 보관하여 DNA를 세포외 용액 상태에서 상온 혹은 4도에서 보관하는 방법 등이 있다. 그러나 본 방법들은 모두 제각각 미생물 조성에 어느 정도 수준의 변형을 가져와서 데이터에 편향을 발생시키며, 4도씨에서 최대 3일 정도가 최대 보관 기한이라는 단점을 가지고 있다. 또한 상기 등록특허의 시스템은 전량 채집한 후 채집된 배변을 통해 분석이 수행되는 구조이므로 배변을 채집한 뒤 이를 처리하기가 번거롭고 상기 구조를 실시하기 위하여 현실적으로 구성이 복잡해질 수밖에 없어 제조비용이 증대되며, 채집된 배변의 변형이나 손상을 방지할 수 없다.
사용자의 배변을 멸균환경에서 자동으로 손쉽게 채집하고, 채집된 배변의 손상 및 DNA수준에서의 변형을 방지하면서 별도의 온도 조절 장치 없이 장기 보관 가능하며 기존의 변기에 쉽게 적용 가능한 배변채취기의 도입이 요구된다.
위와 같은 점을 감안하여 발명된 본 발명의 목적은 장내미생물 검사를 위해 멸균환경에서 자동으로 손쉽게 배변을 채취 및 미생물 조성의 변화 없이 장기 보관할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
또한, 충분한 양의 배변 채취가 용이하고 채취된 배변의 손상을 방지하는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동식 멸균 배변채취기는 변기에 설치 가능하며 자동으로 변을 채취 및 보관하는 배변채취기는 샘플링키트를 공급받아 배변을 채취하는 샘플링장치 및 상기 샘플링장치의 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 샘플링장치는 상기 샘플링키트의 일단을 고정시키는 그립퍼, 상기 그립퍼에 연결된 로봇암 및 상기 로봇암을 동작시켜 상기 그립퍼의 위치를 조정하는 액추에이터부를 포함한다.
또한, 상기 자동식 멸균 배변채취기는 내부에 상기 샘플링키트가 보관되며 상기 샘플링장치로 상기 샘플링키트를 공급하는 디스펜서 및 상기 샘플링장치로부터 상기 샘플링키트를 전달받아 보관하는 보관부를 더 포함할 수 있다.
또한, 변기에 설치되며 사용자의 신체 형상에 대한 정보를 측정하고, 이를 제어부로 전달하는 스캔부를 더 포함하고, 제어부는 스캔부에서 전달받은 사용자의 신체 형상에 대한 정보를 기반으로 설정된 알고리듬에 따라 액추에이터부를 작동시켜 그립퍼의 위치를 조절할 수 있다.
또한, 로봇암은 하나 이상의 관절을 포함하고, 관절을 기준으로 접히거나 펴지면서 그립퍼의 위치가 조절될 수 있다.
또한, 그립퍼는, 샘플링키트에 접촉 가능하며 내측에 일정 곡률을 갖는 상부고정구 및 샘플링키트에 접촉 가능하며 내측에 상부고정구와 같은 곡률을 갖는 하부고정구를 포함하고, 액추에이터부는, 상부고정구와 하부고정구의 이격 거리를 가변시키면서, 그립퍼를 중심축을 기준으로 회전시킬 수 있다.
또한, 샘플링장치는, 상부고정구와 하부고정구의 사이에 구비되며 길이방향으로 연장 형성되고 액추에이터부에 의해 그립퍼의 중심축을 기준으로 왕복운동하는 구동바를 더 포함할 수 있다.
또한, 샘플링키트는, 뚜껑부, 뚜껑부에 연결된 채취부 및 뚜껑부에 체결 가능하며 내부에 채취부를 수용 가능한 몸체부를 포함하고, 몸체부의 내부에는 미생물 보존을 위한 버퍼용액이 충전될 수 있다.
또한, 뚜껑부는 탄성을 갖는 소재로 형성되며, 채취부는 뚜껑부에 각각 연결된 복수의 샘플링막대를 포함하고, 샘플링막대는 뚜껑부에 가해지는 하중에 따른 탄성에 의해 서로간의 거리가 가변될 수 있다.
또한, 변기에 설치되며 샘플링키트의 오염을 방지하는 프로텍터를 더 포함하고, 프로텍터는, 상부에 구비되며 판 형상을 갖는 루프 및 루프의 하부에 일정 거리 이격 구비되고 판 형상을 갖는 지지플레이트를 포함하고, 루프와 지지플레이트의 사이에 그립퍼 및 샘플링키트가 위치될 수 있다.
또한, 디스펜서 또는 보관부 내부에 구비되며 샘플링키트에서 채취된 변을 파쇄하는 비드비팅장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 비드비팅장치는, 샘플링키트와 결합 가능한 비팅튜브 및 비팅튜브의 일측에 연결되며 비팅튜브에 결합된 샘플링키트에 설정된 속도로 타격 또는 진동을 가하는 비팅해머를 포함할 수 있다.
또한, 비드비팅장치는, 사용자의 조작에 따라 비팅해머의 동작신호를 생성하는 구동부 및 구동부의 동작신호에 의해 비팅해머를 설정된 시간동안 작동시키는 비팅제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동식 멸균 배변채취기는 대변샘플을 채취하는 샘플링키트의 자동공급, 대변샘플의 자동채취 및 자동DNA 격리 처리를 통하여 사용자의 대변샘플을 미생물 분석 용도로 자동으로 채취하여 안정적으로 보관가능한 장치를 제공한다.
또한, 초음파 센서를 통해 사용자의 항문위치를 특정 지어 로봇암을 그 지점으로 자동 제어하는 알고리즘을 활용함으로서 대변샘플의 채취를 용이하게 한다.
또한, 프로텍터를 통하여 대변샘플에 이물질이 유입되는 것을 방지하고 사용 후 프로텍터가 세척되어 유지관리가 용이하다.
또한, 즉시 세포내의 DNA를 추출 시키는 방법으로 비드비팅을 해줌으로써 채취된 대변샘플을 안정적으로 보관할 수 있으며, 변 내의 미생물을 곧바로 세포벽 수준에서 물리적으로 파쇄하여 모든 DNA를 상온에서 한 달 간 장기 보관하는 기계적인 모듈을 포함하고 있어 장내미생물 용도 변 시료의 처리에 특이적인 기여를 한다. 본 발명의 이러한 시스템이 있음으로서 가정에서 개인적으로 배변을 채취 및 보관하고 시료의 수거가 현실적으로 용이해질 수 있으며, 익숙한 비데형상으로 제작하여 사용, 판매 및 유통이 용이할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동식 멸균 배변채취기를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동식 멸균 배변채취기를 나타낸 분해사시도이다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플링키트를 나타낸 개념도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스펜서 및 보관부를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플링장치를 나타낸 사시도이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플링장치의 구동바를 나타낸 개념도이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 샘플링장치 및 프로텍터를 나타낸 사시도이다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부 및 비드비팅제어부를 나타낸 블록도이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동식 멸균 배변채취기를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동식 멸균 배변채취기를 나타낸 분해사시도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동식 멸균배변채취기는 변기에 설치 가능하며 자동으로 변을 채취 및 보관하는 배변채취기에 있어서, 샘플링키트(500)가 보관되며 상기 샘플링키트(500)를 공급하는 디스펜서(100), 상기 디스펜서(100)로부터 샘플링키트(500)를 공급받아 배변을 채취하는 샘플링장치(300), 상기 샘플링장치(300)의 동작을 제어하는 제어부(700) 및 상기 샘플링장치(300)로부터 상기 샘플링키트(500)를 전달받아 보관하는 보관부(200)를 포함하고, 상기 샘플링장치(300)는, 상기 샘플링키트(500)의 일단을 고정시키는 그립퍼(340), 상기 그립퍼(340)에 연결되며 길이방향으로 연장 형성된 로봇암(310) 및 상기 로봇암(310)에 구비되며 상기 그립퍼(340)의 위치를 조정하는 액추에이터부(330)를 포함한다.
도 3a 내지 도3c는 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플링키트(500)를 나타낸 개념도이다.
먼저 본 발명에서 사용되는 샘플링키트(500)를 설명하면, 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 샘플링키트(500)는 사용자의 변을 채취하기 위한 도구로 뚜껑부(510), 상기 뚜껑부(510)에 연결된 채취부(520) 및 상기 뚜껑부(510)에 체결되며 내부에 상기 채취부(520)를 수용 가능한 몸체부(530)를 포함하도록 구성된다. 상기 샘플링키트(500)는 상기 디스펜서(100)에서 객체별로 공급되며, 상기 샘플링장치(300)는 상기 디스펜서(100)에서 공급받은 상기 샘플링키트(500)에서 뚜껑부(510)와 채취부(520)를 상기 몸체부(530)에서 분리한다. 상기 뚜껑부(510)와 채취부(520)를 이용하여 대변샘플을 채취한 후 재차 상기 뚜껑부(510)와 채취부(520)를 상기 몸체부(530)에 결합하여 보관부(200)를 통해 보관하는 구조이다.
상기 샘플링키트(500)의 뚜껑부(510)와 몸체부(530)는 서로 결합 가능하며 각각 서로 맞물리는 나사산이 형성될 수 있다.
상기 샘플링키트(500)의 몸체부(530)는 내부가 에탄올이나 버퍼용액 등으로 채워질 수 있으며, 하부에는 외측 둘레를 따라 돌출된 형상을 가질 수 있다. 상기 하부가 돌출된 형상의 몸체부(530)는 디스펜서(100) 또는 보관부(200)에서의 고정을 용이하게 한다. 또한 상기 몸체부(530)의 형상은 후술하는 비팅튜브(211)에 결합을 용이하게 할 수 있다.
위와 같이 버퍼용액으로 내부가 충전된 몸체부(530)는 채취된 대변샘플을 상기 대변샘플에 함유된 세포 등의 파손이나 변형을 방지한 상태로 안정적으로 보관할 수 있도록 한다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에서 상기 채취부(520)는, 상기 뚜껑부(510)에 각각 결합되며 서로 연결된 복수의 샘플링막대(521)를 포함할 수 있다. 상기 샘플링막대(521)는 일단이 각각 상기 뚜껑부(510)에 결합된 상태로 타단에서 서로의 거리가 가변될 수 있다. 이 경우 상기 샘플링막대(521)들의 이격 거리가 멀어짐에 따라 상기 채취부(520)는 부채꼴 형상을 갖는다. 구체적으로, 상기 뚜껑부(510)는 탄성을 갖는 소재로 형성될 수 있으며 상기 뚜껑부(510)에 가해지는 하중에 따라 상기 뚜껑부(510)가 탄성을 가지며 변형되고 상기 뚜껑부(510)의 변형에 따라 상기 채취부(520)의 샘플링막대(521)들의 이격거리가 멀어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 뚜껑부(510)의 외측 상단에 압축력을 가하는 경우 압축력의 작용점을 중심으로 상기 뚜껑부(510)의 외측 상단은 하부로 오목하게 휘게 되고 상단면의 표면적은 작아지게 된다. 이때 상기 뚜껑부(510)의 하단면은 상대적으로 표면적이 넓어지며 상기 뚜껑부(510)와 상기 샘플링막대(521)의 연결 위치에서 상기 하단면의 표면적 증가에 따라 상기 샘플링막대(521)의 이격거리가 멀어지는 구조를 갖는다. 이에 따라 상기 채취부(520)는 사용상태에 따라 가변되면서 상기 대변샘플을 채취할 수 있다.
또한, 상기 샘플링막대(521) 사이에는 채취망(522)이 연결될 수 있다. 상기 채취망(522)은 양 단이 상기 샘플링막대(521)들의 내측을 서로 연결시키면서 상기 샘플링막대(521)의 이격거리가 가까워지는 경우 접혀진 상태로 존재하고, 상기 샘플링막대(521)의 이격거리가 서로 멀어지는 경우 펴진 상태로 존재한다. 이 경우 상기 복수의 샘플링막대(521)는 수평면 상에 위치되는 것이 바람직하다.
위와 같은 구조를 갖는 본 발명에서는 상기 샘플링키트(500)의 채취부(520)가 가변됨에 따라 상기 채취망(522)과 샘플링막대(521)를 통해 채취되는 대변샘플의 확보를 용이하게 하고, 상기 샘플링막대(521)의 이격거리가 가까워짐에 따라 상기 채취망(522)이 접히게 되어 채취된 대변샘플의 이탈을 방지하는 동시에 안정적으로 보관할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스펜서(100) 및 보관부(200)를 나타낸 개념도이다.
본 발명의 디스펜서(100)는 상기 샘플링키트(500)를 상기 샘플링장치(300)로 공급하고, 상기 보관부(200)는 상기 샘플링장치(300)로부터 대변샘플의 채취가 완료된 샘플링키트(500)를 공급받아 보관한다. 상기 샘플링장치(300)로 공급하거나 상기 샘플링장치(300)로부터 공급받는 샘플링키트(500)는 상술한 뚜껑부(510)와 채취부(520)를 의미할 수 있다. 또한, 상기 보관부(200)는 상기 샘플링키트(500)를 보관하는 본 발명의 목적 범위 내에서 상기 디스펜서(100)로부터 대변샘플의 채취가 완료된 샘플링키트(500)를 전달받는 구조이어도 무방하다.
본 발명에서 상기 디스펜서(100)와 보관부(200)가 서로 연통되도록 연결될 수 있으며, 상기 디스펜서(100)와 보관부(200)는 상기 변기(T)의 외측에 구비될 수 있다. 이 경우 상기 디스펜서(100)와 보관부(200)는 상기 변기(T)의 내부와 연통되는 구조를 가져도 무방하다.
상기 보관부(200)는 상기 디스펜서(100)의 하부에 구비되어 중력방식이나 탄성력 등에 의해 상기 샘플링키트(500)가 이동 및 보관된다.
도 1, 도 4a 및 도 4b를 참고하여 상기 디스펜서(100)와 보관부(200)의 구조를 설명하면, 본 발명의 일 실시예에서 상기 디스펜서(100)는 내부 수용공간에 다수의 샘플링키트(500)가 수용되며, 위에서 아래 방향으로 상기 샘플링키트(500)를 객체별로 공급한다.
상기 디스펜서(100)는 상기 샘플링키트(500)의 몸체부(530)를 지지 및 고정시키며 상기 뚜껑부(510)와 채취부(520)를 샘플링장치(300)로 공급한다. 상기 몸체부(530)는 상술한 바와 같이 하부가 돌출된 형상으로 상기 디스펜서(100)에는 상기 몸체부(530)의 이탈을 방지하는 몸체걸림턱(110)이 구비될 수 있다. 상기 몸체걸림턱(110)은 접철식으로 상기 디스펜서(100)의 양 측에 각각 연결되어 상기 몸체부(530)의 특정 방향의 이탈을 방지하는 구조를 가질 수 있다. 즉, 상기 접철식 몸체걸림턱(110)은 상기 샘플링키트(500)를 상기 보관부(200)의 방향으로만 이동 가능케 한다. 상기 접철식 구조를 갖는 몸체걸림턱(110)을 통해 상기 샘플링키트(500)의 몸체부(530)에서 뚜껑부(510)가 이탈되더라도 상기 몸체부(530)는 상기 디스펜서(100)의 내부에 고정된다.
상기 샘플링장치(300)에 의해 상기 샘플링키트(500)의 뚜껑부(510)가 몸체부(530)에 다시 재결합되는 경우 상기 몸체부(530)와 뚜껑부(510)는 상기보관부(200)로 이동될 수 있다.
상기 디스펜서(100)는 상기 샘플링장치(300)에 의한 몸체부(530)와 뚜껑부(510)의 탈부착이 용이하도록 일정 각도로 기울어져 배치될 수 있으며, 상기 보관부(200)는 상기 디스펜서(100)와 동일한 각도로 기울어져 배치될 수 있다.
상기 디스펜서(100)는 상부가 하부보다 내부 단면적이 넓도록 테이퍼지도록 형성될 수 있으며 상기 보관부(200)는 상기 디스펜서(100)와 하부에서 연통되어 상기 디스펜서(100)의 형상에 따라 내부에 수용되는 샘플링키트(500)가 객체별로 중력에 의해 아래로 이동하고, 아래로 이동된 샘플링키트(500)는 샘플링장치(300)에 의해 상기 디스펜서(100)와 연통된 보관부(200)로 이동할 수 있다. 상기보관부(200)로 이동된 샘플링키트(500)는 객체별로 독립적으로 보관될 수 있다.
상기 디스펜서(100)에는 상기 샘플링장치(300)의 일부가 내측으로 삽입 가능하도록 일정 크기의 입구가 구비되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 디스펜서(100) 또는 보관부(200) 내부에 구비되며 상기 샘플링키트(500)에서 채취된 변을 파쇄하는 비드비팅장치(210)를 더 포함할 수 있다.
상기 비드비팅장치(210)는 상기 샘플링키트(500)에서 채취된 변의 세포를 파쇄하는 역할을 수행하며, 상기 변 세포의 파쇄는 상기 변 세포를 강하게 흔들어 분쇄시키거나 변 세포에 설정된 타격을 주어 파쇄시키는 방식이 이용될 수 있다.
구체적으로, 상기 비드비팅장치(210)는, 상기 샘플링키트(500)가 결합 가능한 비팅튜브(211) 및 상기 비팅튜브(211)의 일측에 체결되며 상기 비팅튜브(211)에 결합된 샘플링키트(500)에 설정된 속도로 타격 또는 진동을 가하는 비팅해머(212)를 포함할 수 있다. 상기 비팅해머(212)는 분당 3600회 정도의 속도로 상기 대변샘플의 세포에 타격이나 진동을 가하여 상기 대변샘플의 세포를 파쇄함에 따라 상기 세포의 DNA를 상기 몸체부(530)의 버퍼용액 환경에서 보관시킨다. 본 발명에서는 위와 같은 구성을 통하여 상기 대변샘플의 DNA는 DNA의 높은 안정성에 의하여 장시간 보관하더라도 미생물 조성군에 변화가 없고 실온에서 보관이 가능한 동시에 운송 등의 과정을 용이하게 할 수 있다.
상기 비팅튜브(211)는 상기 몸체부(530)의 형상에 따라 다양한 구조가 적용될 수 있으며, 비팅해머(212)의 비드비팅이 완료된 후 상기 몸체부(530)와 결합의 해제가 용이한 것이 바람직하다.
도 8a 및 도 8b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부 및 비드비팅제어부를 나타낸 블록도이다.
도 8b를 참고하면, 상기 비드비팅장치(210)는 사용자의 조작에 따라 상기 비팅해머(212)의 동작신호를 생성하는 비팅구동부(213) 및 상기 비팅구동부(213)의 동작신호에 의해 상기 비팅해머(212)를 설정된 시간동안 작동시키는 비팅제어부(214)를 더 포함할 수 있다.
상기 비팅구동부(213)는 상기 디스펜서(100) 또는 보관부(200)의 외측으로 돌출될 수 있으며 상기 비팅제어부(214)와 연결되어 사용자의 조작에 의해 동작신호를 형성한다. 예를 들어, 상기 대변샘플의 채취가 완료된 샘플링키트(500)가 상기 보관부(200)에 구비된 비팅튜브(211)에 결합된 경우 상기 비팅제어부(214)는 상기 비팅구동부(213)의 동작신호에 의해 상기 비팅해머(212)를 설정된 시간동안 설정된 속도로 동작시켜 상기 대변샘플의 파쇄를 유도하고, 대변샘플의 파쇄가 완료된 경우 샘플링장치(300)의 특정 동작을 유도하여 상기 비팅튜브(211)를 상기 비팅해머(212)로부터 분리 및 보관하는 방식으로 운영될 수 있다.
상기 비드비팅장치(210)는 비드비팅(Bead-beating)을 이용한 것이나, 본 발명의 목적범위 내에서 초음파를 이용한 캐비테이션(cavitation), 마이크로파(microwave) 등을 이용할 수 있다.
상기 디스펜서(100) 또는 보관부(200)는 상기 비드비팅장치(210)가 쉽게 결합 및 해체될 수 있도록 일측이 개방된 구조를 갖는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플링장치를 나타낸 사시도이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 샘플링장치(300)는 상기 디스펜서(100)로부터 공급되는 샘플링키트(500)의 뚜껑부(510)와 채취부(520)를 몸체부(530)로부터 분리 및 이동시켜 대변샘플을 채취한 후 상기 보관부(200)나 상기 비드비팅장치(210)로 이동시킨다.
상기 샘플링장치(300)는 그립퍼(340), 상기 그립퍼(340)에 연결된 로봇암(310) 및 상기 로봇암(310)을 동작시키는 액추에이터부(320)를 포함한다. 상기 액추에이터부(320)를 구성하는 복수의 모터 등을 이용하여 상기 로봇암(310)이 동작하고, 상기 로봇암(310)이 동작함에 따라 상기 로봇암(310)의 일측에 연결된 그립퍼(340)가 디스펜서(100)나 보관부(200)에서 변기의 내부로 이동하면서 샘플링
키트(500)의 위치를 조절하는 구조이다.
상기 로봇암(310)은 길이방향으로 연장 형성되어 단부에 고정 가능한 샘플링키트(500)를 상기 변기(T)의 내부로 이동시키거나 상기 디스펜서(100)나 보관부(200)로 이동시키는 역할을 수행한다. 여기서 상기 액추에이터부(320)는 상기 로봇암(310)에 연결되어 로봇암(310)을 회전시키거나 길이를 가변시킨다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 로봇암(310)은 하나 이상의 관절을 포함하고, 상기 관절을 기준으로 접히거나 펴지면서 상기 그립퍼(340)의 위치가 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 로봇암(310)은 제1암, 제1암과 힌지연결된 제2암및 제2암과 힌지연결된 제3암을 포함할 수 있으며, 상기 액추에이터부(320)는 상기 로봇암(310) 전체를 제1회전축을 기준으로 회전시키는 제1모터, 상기 제1암, 제2암 및 제3암을 제2회전축을 기준으로 회전시키는 제2모터, 상기 제2암 및 제3암을 상기 제1암으로부터 제3회전축을 기준으로 회전시키는 제3모터, 상기 제3암을 상기 제2암으로부터 제4회전축을 기준으로 회전시키는 제4모터를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 로봇암은 2개의 관절을 갖는다. 상기 제1회전축은 수직방향으로 연장 형성되며, 상기 제1모터는 상기 로봇암(310) 전체를 일정 범위의 각도 내에서 수평방향을 따라 회전시킨다. 이에 따라 상기 로봇암(310)은 상기 디스펜서(100)와 변기의 내부 사이를 회전에 의해 이동할 수 있다. 상기 제2회전축은 수평방향으로 연장 형성되며, 상기 제1암의 일측에 연결되고, 상기 제2모터는 상기 로봇암(310)을 상하방향으로 회전시킨다. 상기 제3회전축은 상기 제1암의 타측에 구비되어 상기 제1암과 제2암을 서로 연결시키며, 상기 제3모터는 상기 제2암을 상기 제1암으로부터 상하 방향으로 회전시킨다. 상기 제4회전축은 상기 제2암의 타측에 구비되어 상기 제2암과 제3암을 서로 연결시키며, 상기 제4모터는 상기 제3암을 상기 제2암으로부터 상하 방향으로 회전시킨다. 상기와 같은 구조를 갖는 로봇암(310)은 상기 로봇암(310)의 일측에 연결된 그립퍼(340)를 3차원 이동시켜 상기 그립퍼(340)에 고정된 샘플링키트(500)의 위치를 조절한다. 상기 제1 내지 제4모터의 작동은 상기 제어부(700)와 연결되어 제어부(700)의 제어신호에 의해 조절될 수 있다.
상기 액추에이터부(320)의 제1 내지 제4모터는 예를 들어, 상기 제1회전축 내지 제4회전축과 스퍼기어나 베벨기어 등의 구조로 연결되어 상기 제1 내지 제4모터의 구동에 따라 상기 제1 내지 제4회전축이 각각의 방향으로 회전하는 구조일 수 있으며, 본 발명의 그립퍼(340)를 3차원 이동시키는 목적 범위 내에서 상기 제1 내지 제4모터 또는 상기 제1 내지 제4회전축은 리니어 모터 등 다양한 모터가 추가 또는 변경되거나 다양한 구조로 변경되거나 추가될 수 있다. 또한, 상기 로봇암(310)의 구조와 형상은 상술한 예 이외에도 통상의 기술자 입장에서 자명한 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.
본 발명의 그립퍼(340)는 상기 로봇암(310)의 일측에 연결되어 상기 샘플링키트(500)를 고정시킨다. 상기 그립퍼(340)는 예를 들어, 상기 제3암에 연결될 수 있다.
상기 그립퍼(340)는, 상기 샘플링키트(500)에 접촉 가능하며 내측에 일정 곡률을 갖는 상부고정구(341) 및 상기 샘플링키트(500)에 접촉 가능하며 내측에 상기 상부고정구(341)와 같은 곡률을 갖는 하부고정구(342)를 포함할 수 있다. 이 경우 상기 액추에이터부(320)는, 상기 상부고정구(341)와 상기 하부고정구(342)의 거리를 가변시키면서, 상기 그립퍼(340)를 중심축을 기준으로 회전킬 수 있다.
상기 상부고정구(341)는 상기 샘플링키트(500)(뚜껑부(510))에 접촉가능하며 내측에 일정 곡률을 갖도록 형성되고, 상기 하부고정구(342)는 상기 샘플링키트(500)(뚜껑부(510))에 접촉 가능하며 내측에 상기 상부고정구(341)와 같은 곡률을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 상부고정구(341)와 하부고정구(342)의 내부곡률은 상기 샘플링키트(500)의 뚜껑부(510)의 외측 곡률과 동일한 것이 바람직하다. 상기 상부고정구(341)와 하부고정구(342)의 거리가 가변되면서 오므림에 따라 내측에 샘플링키트(500)가 고정되며, 상기 액추에이터부(320)는 제5회전축을 기준으로 상기 상부고정구(341)와 하부고정구(341)의 일측을 회전시켜 상기 상부고정구(341)와 하부고정구(341)의 거리를 조절하는 제5모터와, 상기 그립퍼(340)를 제6회전축을 기준으로 회전시키는 제6모터를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 상부고정구(341)의 일측에는 상부고정기어가 구비되고 상기 하부고정구(342)의 일측에는 상기 상부고정기어와 맞물리도록 연결된 하부고정기어가 구비될 수 있다. 상기 제5회전축은 상기 상부고정기어 또는 하부고정기어에 연결되고, 상기 제5모터는 상기 상부고정기어 또는 하부고정기어를 회전시키는 구조를 갖는다. 이 경우 상기 상부고정기어와 하부고정기어는 상기 제5모터의 작동에 의해 서로 반대 방향으로 회전되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 상부고정기어와 하부고정기어는 스퍼기어의 구조를 가질 수 있으며 상기 상부고정기어가 시계방향으로 회전할 때 상기 하부기어는 반시계방향으로 회전된다.
상기 제6회전축은 상기 그립퍼(340)에 의해 고정되는 샘플링키트(500)의 중심축의 연장선과 나란한 방향으로 형성될 수 있으며, 상기 제6모터는 상기 그립퍼를 회전하여 상기 샘플링키트(500)의 뚜껑부(510)와 몸체부(530)를 서로 분리시키는 역할을 수행한다.
상기 제5회전축 및 제6회전축은 상술한 제1 내지 제4회전축과 동일한 구성 또는 구조를 가질 수 있으며, 상기 제5모터 및 제6모터는 상술한 제1 내지 제4모터와 동일한 구성 또는 구조를 가질 수 있다. 상기 제5모터 및 제6모터는 상기 제어부(700)에 의해 작동이 제어되는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 상부고정구(341) 및 하부고정구(342)의 내측에는 둘레를 따라 내측으로 돌출된 걸림턱(344)이 구비될 수 있다. 상기 걸림턱(344)은 상기 샘플링키트(500)의 뚜껑부(510)와 몸체부(530)의 사이에 걸려 상기 샘플링키트(500)의 뚜껑부(510)와 몸체부(530)의 이탈을 원활하게 한다. 상기 걸림턱(344)은 복수일 수 있고, 상기 상부고정구(341) 및 하부고정구(342)의 내측둘레를 따라 연장 형성될 수 있다. 또한, 상기 걸림턱(344)은 내측으로 요철 형상을 가질 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 샘플링장치의 구동바를 나타낸 개념도이다.
도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이 본 발명에서 샘플링장치(300)는, 상기 상부고정구(341)와 하부고정구(342)의 사이에 구비되며 길이방향으로 연장 형성되고 상기 액추에이터부에 의해 상기 그립퍼(340)의 중심축을 기준으로 왕복운동하는 구동바(350)를 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 그립퍼(340)의 중심축은 상기 제6회전축과 동일할 수 있다.
상기 구동바(350)는 상기 로봇암(310)의 길이방향을 따라 연장 형성될 수 있으며 상기 액추에이터부(320)의 구동에 의해 상기 상부고정구(341)와 하부고정구(342)의 사이에서 길이방향을 따라 돌출되는 구조를 갖는다. 상기 액추에이터부(320)는 이를 위하여 제7모터를 더 포함할 수 있으며, 상기 제7모터는 제1 내지 제6모터와 동일한 구조와 구성을 가질 수 있다.
본 발명의 구동바(350)의 동작상태를 설명하면, 상기 구동바(350)는 상기 상부고정구(341)와 하부고정구(342) 사이에 샘플링키트(500)의 뚜껑부(510)가 고정된 경우 상기 액추에이터부(320)에 의해 상기 뚜껑부(510)의 방향으로 돌출되면서 상기 뚜껑부(510)를 상단 면을 가압시킨다.
상기 뚜껑부(510)는 상술한 바와 같이 탄성 소재로 형성되며 상기 채취부(520)는 복수의 샘플링막대(521)와 샘플링막대(521) 사이에 구비된 채취망(522)을 포함하고, 상기 구동바(350)가 상기 뚜껑부(510)의 상단면을 가압함에 따라 상기 뚜껑부(510)에 탄성변형이 발생되고 상기 탄성변형에 의해 상기 채취망(522)이 펴지는 구조이다.
다시 도 1 및 도 8a를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에서 상기 변기에 설치되며 사용자의 신체 형상에 대한 정보를 측정하고, 이를 상기 제어부(700)로 전달하는 스캔부(600)를 더 포함하고, 상기 제어부(700)는 상기 스캔부(600)에서 전달받은 사용자의 신체 형상에 대한 정보를 기반으로 설정된 알고리듬에 따라 상기 액추에이터부(320)를 작동시켜 상기 그립퍼(340)의 위치를 조절할 수 있다.
구체적으로 상기 스캔부(600)는 상기 변기의 내부에 위치될 수 있으며, 사용자의 신체를 측정하고 상기 신체의 정보를 제어부(700)에 전달한다. 상기 스캔부(600)는 예를 들어, 초음파를 조사하고 사용자의 신체에 의해 반사되는 초음파를 센싱하여 사용자의 신체 형상에 대한 정보를 상기 제어부(700)로 전달할 수 있다. 상기 스캔부(600)는 사용자가 변기에 착석하였을 때 사용자의 엉덩이 부분을 스캔하고, 엉덩이 부분의 형상에 대한 정보를 제어부(700)로 전달한다. 이에 따라 사용자의 항문의 위치와 대변의 낙하지점에 대한 오차범위를 감소시켜 대변샘플의 채취를 더욱 원활하게 수행할 수 있다.
본 발명의 제어부(700)는 상기 샘플링장치(300)의 작동을 제어하는데, 구체적으로 상기 샘플링장치(300)의 액추에이터부(320)를 조절하여 샘플링키트(500)의 위치를 조절한다. 상기 액추에이터부(320)가 제1 내지 제6모터를 포함하는 경우 상기 제1 내지 제6모터는 독립적으로 상기 제어부(700)에 의해 제어되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제어부(700)는 상기 비팅제어부(214)로부터 비팅해머(212)의 동작 완료 신호를 수신하고, 상기 액추에이터부(320)의 모터들을 작동시켜 상기 샘플링키트(500)를 상기 비팅튜브(211)로부터 분리하여 보관부(200)에 보관시킬 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 샘플링장치 및 프로텍터를 나타낸 사시도이다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 상기 변기(T)에 설치되며 상기 샘플링키트(500)의 오염을 방지하는 프로텍터(400)를 더 포함할 수 있다.
도 7a 및 도 7b에서 상기 샘플링장치(300)는 액추에이터부(320)가 리니어모터와 회전모터를 포함하여 로봇암(310)의 길이가 가변되도록 구성된다. 상기 샘플링장치(300)는 상술한 바와 같이 본 발명에서 다양한 구성으로 변경될 수 있다.
상기 프로텍터(400)는 상기 그립퍼(340)와 샘플링키트(500)의 오염을 방지하는 동시에 상기 샘플링키트(500)를 지지하는 역할을 수행한다. 상기 프로텍터(400)는 상부에 구비되며 판 형상을 갖는 루프(410) 및 상기 루프(410)의 하부에 일정 거리 이격 구비되고 판 형상을 갖는 지지플레이트(420)를 포함할 수 있다.
상기 루프(410)와 상기 지지플레이트(420)는 서로 연결될 수 있으며, 상기 지지플레이트(420)는 상기 루프(410)보다 전방으로 돌출되는 것이 바람직하다. 상기 프로텍터(400)는 상기 변기(T) 등에 연결될 수 있다.
상기 그립퍼(340)는 상기 루프(410)와 상기 지지플레이트(420)의 사이에 위치된다. 상기 로봇암(310)의 동작에 따라 상기 그립퍼(340)는 상기 프로텍터(400)의 내측에 위치되는데, 상기 프로텍터(400)의 일측은 개방되고 상기 개방된 위치를 통해 상기 그립퍼(340)가 상기 프로텍터(400)의 내측으로 이동되는 예를 들 수 있다.
상기 프로텍터(400)의 루프(410)는 판 형상으로 완만한 상향 굴곡을 가져 위에 낙하하는 대변샘플이나 기타 오염물로부터 상기 그립퍼(340)를 보호하고, 상기 지지플레이트(420)는 판 형상으로 상기 그립퍼(340)를 통해 고정되는 샘플링키트(500)를 지지하는 동시에 상기 변기(T)의 내부에 수용된 물이 튀어 상기 샘플링키트(500)가 오염되는 것을 방지한다. 상기 지지플레이트(420)는 상기 샘플링키트(500)의 채취부(520) 형상에 따라 부채꼴이나 사다리꼴 등의 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 프로텍터(400)의 일측에 연결되며 사용자의 조작에 따라 상기 프로텍터(400)를 제8회전축을 기준으로 상기 변기의 내부에서 일정 각도 회전시키는 제8모터가 구비될 수 있다. 상기 제8회전축은 상기 제2회전축과 나란한 방향으로 연장될 수 있으며 상기 변기의 후미에 위치될 수 있다. 상기 프로텍터(400)는 상기 변기의 후미에서 회전하므로 필요에 따라 상기 그립퍼(340)와 샘플링키트(500)를 보호하고 사용이 완료 후 변기의 내부 아래 방향으로 접어지는 구조이다. 이에 따라 그립퍼(340)와 샘플링키트(500) 및 로봇암(310)의 위생성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통하여 대변샘플의 채취과정을 설명한다.
제1 실시예
본 발명에 따른 자동식 멸균 배변채취기는 변기에 착탈 가능하게 설치되며 비데의 형상과 유사할 수 있다. 상기 배변채취기는 시트를 포함하여 구성될 수 있으며, 상기 샘플링장치(300) 및 스캔부(600)는 상기 시트에 연결된 상태로 변기의 내부에 위치되고, 디스펜서(100) 및 보관부(200)는 상기 시트에 연결된 상태로 변기의 외부에 위치된다.
사용자가 상기 시트에 착석한 경우 상기 제어부(700)는 상기 액추에어터부(320)의 제1모터 내지 제4모터의 작동을 제어하여 상기 그립퍼(340)를 상기 디스펜서(100)로 위치시킨다. 이후, 상기 제어부(700)는 상기 제5모터의 작동을 제어하여 상기 그립퍼(340)의 상부고정구(341)와 하부고정구(342)의 거리를 좁혀 상기 상부고정구(341)와 하부고정구(342)의 내부에 샘플링키트(500)의 뚜껑부(510)를 고정시키고 상기 제6모터의 작동을 제어하여 상기 뚜껑부(510)와 채취부(520)를 상기 몸체부(530)에서 분리시킨다.
상기 스캔부(600)에서는 초음파를 이용하여 사용자의 엉덩이 부분의 신체 형상에 대한 정보를 상기 제어부(700)로 전달하고, 상기 제어부(700)는 상기 스캔부(600)에서 측정한 정보를 기반으로 대변의 낙하 위치를 산출하여 재차 상기 제1모터 내지 제4모터의 작동을 제어하여 상기 샘플링키트(500)를 상기 대변의 낙하 위치에 위치시킨다.
상기 샘플링키트(500)를 이용한 대변의 채취가 완료된 후 상기 제어부(700)는 상기 제1 내지 제4모터의 작동을 제어하여 상기 샘플링키트(500)를 상기 디스펜서(100) 또는 보관부(200)로 이동시키고 상기 제5모터 및 제6모터를 동작시켜 상기 몸체부(530)에 상기 뚜껑부(510)를 결합시킨다. 상기 결합이 완료된 후 사용자의 비팅구동부(213) 조작에 따라 비팅제어부(214)가 비팅해머(212)의 동작을 제어하여 설정된 시간동안 설정된 속도로 상기 대변샘플을 비드비팅시킨다. 이 경우 상기 샘플링키트(500)는 상기 디스펜서(100)나 보관부(200)에 구비된 비팅튜브(211)에 결합될 수 있다. 비드비팅이 완료된 후 상기 비팅제어부(214)의 완료신호는 상기 제어부(700)로 전달되며 상기 제어부(700)는 제1 내지 제4모터를 제어하여 상기 비팅튜브(211)에서 샘플링키트(500)를 분리시킨 후 상기 보관부(200)에 보관한다.
상기 보관부에 구비된 비팅튜브(211)는 상기 샘플링키트(500)의 몸체부(530)를 상기 제어부의 제어를 통해 비드비팅이 완료된 경우 자동으로 분리시킬 수 있다.
위와 같은 구조에 따른 본 발명의 배변채취기는 기존의 변기에 탈부착이 용이하며 대변샘플의 채취에 불편한 점을 개선하며, 대변샘플에 존재하는 미생물을 파쇄하여 DNA를 보관하므로 장시간 안정적으로 보관이 가능하다.
제2 실시예
본 발명의 제2 실시예에서 상기 디스펜서(100)에 수용된 샘플링키트(500)는 몸체부(530), 채취부(520), 뚜껑부(510)가 결합된 상태로 중력방향을 따라 객체별로 상기 디스펜서(100)에 수용된다. 상기 디스펜서(100)에 수용된 샘플링키트(500)는 상기 샘플링장치(300)에서 액추에이터부(320)의 작동에 따라 상기 그립퍼(340)의 상부고정구(341)와 하부고정구(342)가 서로 조여지면서 상기 뚜껑부(510)가 고정되고, 상기 뚜껑부(510)와 상기 몸체부(530)는 서로 분리된다. 상기 뚜껑부(510)에는 채취부(520)가 고정된 상태로 상기 그립퍼(340)와 함께 이동된다. 상기 로봇암(310)은 길이방향으로 연장 형성되며 상기 액추에이터부(320)는 상기 제1모터를 통해 로봇암(310)을 제1회전축을 기준으로 회전시키고, 리니어모터 등을 추가로 구성하여 로봇암의 길이를 조절한다.
이 때 상기 프로텍터(400)는 상기 제어부(700)에 의해 조절되는 제8모터에 의해 상기 변기(T)의 내부에 수용된 물의 수면 위로 돌출된다. 상기 그립퍼(340)는 상기 프로텍터(400)의 내부에 위치되며 상기 프로텍터(400)의 루프(410)는 상기 그립퍼(340)의 상부를 감싸 보호한다. 상기 그립퍼(340)에 의해 고정된 채취부(520)는 상기 지지플레이트(420)의 상부에 위치하게 된다.
상기 그립퍼(340)에 의해 고정된 뚜껑부(510)는 탄성소재로 형성되며 상기 제7모터의 동작에 따라 상기 구동바(350)가 전진하여 상기 뚜껑부(510)의 일측 면이 가압하고, 상기 뚜껑부(510)의 탄성 변형에 의해 뚜껑부(510)에 고정된 복수의 샘플링막대(521) 사이의 간격이 멀어지면서 채취망(522)이 펴진다.
사용자의 대변샘플이 상기 채취부(520)의 채취망(522)에 안착되고 상기 구동바(350)의 후퇴에 의해 뚜껑부(510)의 탄성 변형이 해제됨에 따라 상기 채취망(522)은 접힌다.
상기 대변샘플의 채취가 완료된 경우 재차 상기 액추에이터부(320)의 작동에 따라 상기 그립퍼(340)에 고정된 뚜껑부(510)는 상기 디스펜서(100)에 고정되어 있는 몸체부(530)와 결합되고, 상기 프로텍터(400)는 상기 제8모터의 작동에 의해 하강하여 상기 변기(T)의 내부에 수용된 물속으로 침강되어 변기(T)의 물내림에 의해 세척된다.
상기 뚜껑부(510)와 몸체부(530)가 결합된 상태에서 상기 샘플링키트(500)는 상기 디스펜서(100)의 내측 방향으로 연통된 보관부(200)의 내부로 이동된다. 상기 샘플링키트(500)의 보관이 완료된 후 상기 디스펜서(100)는 새로운 샘플링키트(500)를 아래 방향으로 이동시켜 공급할 수 있다. 이 때 상기 샘플링키트(500)로 채취된 대변샘플은 상기 보관부(200)에 구비된 비드비팅장치(210)에 의해 파쇄된 상태로 보관될 수 있음은 물론이다.
상기 제1 내지 제2 실시예에서 설명한 바와 같이 위와 같은 구성과 방식을 이용한 본 발명에서는 샘플링키트(500)의 자동공급, 샘플링장치(300)로부터 대변샘플의 자동채취, 샘플링키트(500)의 자동보관 등의 기능을 통하여 자동으로 대변샘플의 채취가 가능한 동시에, 샘플링키트(500)의 구조로부터 안정적인 대변샘플의 채취가 가능하고 샘플링키트(500)와 대변샘플을 외부 이물질 등으로부터 보호하면서 DNA 단위로 저장하여 실온에서 장시간 안정적으로 저장할 수 있다.

Claims (12)

  1. 변기에 설치 가능하며 자동으로 배변을 채취하는 배변채취기에 있어서,
    샘플링키트를 공급받아 배변을 채취하는 샘플링장치; 및
    상기 샘플링장치의 동작을 제어하는 제어부;를 포함하고,
    상기 샘플링장치는,
    상기 샘플링키트의 일단을 고정시키는 그립퍼;
    상기 그립퍼에 연결된 로봇암; 및
    상기 로봇암을 동작시켜 상기 그립퍼의 위치를 조정하는 액추에이터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동식 멸균 배변채취기.
  2. 제 1항에 있어서,
    내부에 상기 샘플링키트가 보관되며 상기 샘플링장치로 상기 샘플링키트를 공급하는 디스펜서; 및
    상기 샘플링장치로부터 상기 샘플링키트를 전달받아 보관하는 보관부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동식 멸균 배변채취기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 변기에 설치되며 사용자의 신체 형상에 대한 정보를 측정하고, 이를 상기 제어부로 전달하는 스캔부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 스캔부에서 전달받은 사용자의 신체 형상에 대한 정보를 기반으로 설정된 알고리듬에 따라 상기 액추에이터부를 작동시켜 상기 그립퍼의 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 자동식 멸균 배변채취기.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 로봇암은 하나 이상의 관절을 포함하고, 상기 관절을 기준으로 접히거나 펴지면서 상기 그립퍼의 위치가 조절되는 것을 특징으로 하는 자동식 멸균 배변채취기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 그립퍼는,
    상기 샘플링키트에 접촉 가능하며 내측에 일정 곡률을 갖는 상부고정구; 및
    상기 샘플링키트에 접촉 가능하며 내측에 상기 상부고정구와 같은 곡률을 갖는 하부고정구;를 포함하고,
    상기 액추에이터부는,
    상기 상부고정구와 상기 하부고정구의 거리를 가변시키면서,
    상기 그립퍼를 중심축을 기준으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 자동식 멸균 배변채취기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 샘플링장치는,
    상기 상부고정구와 하부고정구의 사이에 구비되며 길이방향으로 연장 형성되고 상기 액추에이터부에 의해 상기 그립퍼의 중심축을 기준으로 왕복운동하는 구동바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동식 멸균 배변채취기.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 샘플링키트는,
    뚜껑부;
    상기 뚜껑부에 연결된 채취부; 및
    상기 뚜껑부에 체결 가능하며 내부에 상기 채취부를 수용 가능한 몸체부;를 포함하고,
    상기 몸체부의 내부에는 미생물 보존을 위한 버퍼용액이 충전되는 것을 특징으로 하는 자동식 멸균 배변채취기.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 뚜껑부는 탄성을 갖는 소재로 형성되며,
    상기 채취부는 상기 뚜껑부에 각각 연결된 복수의 샘플링막대를 포함하고,
    상기 샘플링막대는 상기 뚜껑부에 가해지는 하중에 따른 탄성에 의해 서로간의 거리가 가변되는 것을 특징으로 하는 자동식 멸균 배변채취기.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 변기에 설치되며 상기 샘플링키트의 오염을 방지하는 프로텍터를 더 포함하고,
    상기 프로텍터는,
    상부에 구비되며 판 형상을 갖는 루프; 및
    상기 루프의 하부에 일정 거리 이격 구비되고 판 형상을 갖는 지지플레이트;를 포함하고,
    상기 루프와 지지플레이트의 사이에 상기 그립퍼 및 샘플링키트가 위치되는 것을 특징으로 하는 자동식 멸균 배변채취기.
  10. 제 2항에 있어서,
    상기 디스펜서 또는 보관부 내부에 구비되며 상기 샘플링키트에서 채취된 변을 파쇄하는 비드비팅장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동식 멸균 배변채취기.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 비드비팅장치는,
    상기 샘플링키트와 결합 가능한 비팅튜브; 및
    상기 비팅튜브의 일측에 연결되며 상기 비팅튜브에 결합된 샘플링키트에 설정된 속도로 타격 또는 진동을 가하는 비팅해머;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동식 멸균 배변채취기.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 비드비팅장치는,
    사용자의 조작에 따라 상기 비팅해머의 동작신호를 생성하는 구동부; 및
    상기 구동부의 동작신호에 의해 상기 비팅해머를 설정된 시간동안 작동시키는 비팅제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동식 멸균 배변채취기.
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