WO2022036563A1

WO2022036563A1 - 一种智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备

Info

Publication number: WO2022036563A1
Application number: PCT/CN2020/109850
Authority: WO
Inventors: 付朝品
Original assignee: 付朝品
Priority date: 2020-08-18
Filing date: 2020-08-18
Publication date: 2022-02-24

Abstract

一种智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，包括以下部件：主控板（410）通过通信模块（420）与云端服务器（700）连接，信号切换装置（430）与主控板（410）连接并分别与多个取样组件一一连接，每一取样组件均包括取样装置（100）、感应模块（210）、识别模块（220）；激光发射源（320）和拉曼散射收集器（340）均与主控板（410）连接；激光发射源（320）和每一取样组件均与激光切换器（380）光路连接，且每一取样组件均集成设置有一个测温器（310）、一个激光探头（330）和一个拉曼散射处理器（350）；激光照射尿液而形成的拉曼散射信号被对应的拉曼散射收集器（340）收集并传输至拉曼散射处理器（350）。该设备能实现多个取样组件的智能全自动化无人操控。

Description

一种智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备

技术领域

本申请涉及医疗检测设备技术领域，具体涉及一种智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备。

背景技术

拉曼光谱分析法是基于印度科学家C.V.拉曼（Raman）所发现的拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。由于拉曼光谱的分析方法不需要对样品进行前处理，也没有样品的制备过程，避免了一些误差的产生，因此在分析过程中具有操作简便，测定时间短，灵敏度高等优点。同时，由于水的拉曼光谱很弱、谱图又很简单，因此，拉曼光谱就比较适合于在接近自然状态下研究液态物质的微量成分。

尿液是人体代谢排出的成分复杂的产物，富含人体健康信息；同时，尿液也是最方便而直接地反映个人身体健康状况的生理样本，例如，尿液中的微量尿白蛋白和β2-微球蛋白联合检测对糖尿病肾病早期诊断具有指标性意义。通常，医院的尿液检测一般是使用专业的化学分析法进行，检测项目多，结果精确，但费时不方便而且检测价格不菲，只有确实需要检测的病人才会到医院进行尿检，这是治疗型的尿液检测。如果普通人能日常进行尿液检测，即日常健康型的尿液检测，那么，就可以随时、动态、趋势性地了解自己的身体健康状况，不用等到病得很严重了才发现问题。也就是说，日常健康型的尿液检测对于个人和社会的健康指数提升，是有重大意义的。为满足这个需求，目前，家用的尿液检测通常使用尿液检测试纸，然后通过小型的电子设备识别浸过尿液试纸颜色的变化来判断个人的健康状况。然而，现有的这种利用试纸进行家用尿液检测的方式，既不卫生也不方便，其检测结果也更不准确。另外，该试纸检测方式的检测项目通常也只有简单的几项，例如如尿糖是否偏高、尿酸是否正常等。因此，这种简单的检测方式无法在尿液中检测到更多的健康信息，例如尿液中的微量尿白蛋白和β2-微球蛋白等，其使用十分有限。

技术问题

本申请实施例的目的之一在于：提供一种智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，以解决现有技术中存在的日常尿液检测不够方便且检测单一不准确的技术问题。

技术解决方案

为解决上述技术问题，本申请实施例采用的技术方案是：

提供了一种智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，包括：

多个取样组件，每一取样组件均包括取样装置、感应模块、识别模块，感应模块和识别模块均设于取样装置的外部，取样装置用于接收并暂存被检测者的尿液，感应模块用于感应被检测者，识别模块用于识别被检测者身份；

控制组件，控制组件包括主控板、通信模块以及信号切换装置，主控板通过通信模块与云端服务器连接，信号切换装置具有第一信号端和多个第二信号端，第一信号端与主控板连接，每一第二信号端分别与一个取样组件连接；

探测组件，探测组件包括激光发射源、激光切换器、拉曼散射处理器、多个测温器、多个激光探头以及多个拉曼散射收集器；激光发射源和拉曼散射收集器均与主控板连接；每一取样装置上均集成设置有一个测温器、一个激光探头和一个拉曼散射收集器；激光发射源通过一光纤与激光切换器光路连接，每一取样组件均通过一光纤与激光切换器光路连接；激光发射源发出的激光通过其中一激光探头照射对应的取样装置中的尿液而形成拉曼散射信号，拉曼散射信号被对应的拉曼散射收集器收集并传输至拉曼散射处理器。

在一个实施例中，每一取样组件中的激光探头、拉曼散射收集器通过对应的光纤形成一探测光路，激光切换器用于控制其中一探测光路与主控板、激光发射源以及拉曼散射处理器连接。

在一个实施例中，激光切换器包括光路切换件，激光切换器与主控板连接，光路切换件用于接收主控板经线路号器发送的线路号信息后，将激光发射源与线路号信息对应的探测光路连通。

在一个实施例中，在每一取样组件中，取样装置包括小便管、取样管和开关组件，小便管用于供被检测者的尿液流入，取样管与小便管的管侧壁连通，取样管上设有用于控制取样管开闭的开关组件；

每一第二信号端均与对应的一个取样组件中的开关组件、测温器、感应模块以及识别模块电连接。

在一个实施例中，信号切换装置包括切换连接器、线路号缓存器、线路号队列器、多个下传信息缓存器和多个上传信息缓存器；多个下传信息缓存器均分别与主控板电连接，多个上传信息缓存器分别与多个取样组件一一对应电连接；切换连接器分别与主控板、下传信息缓存器、上传信息缓存器、线路号队列器、线路号缓存器电连接；线路号队列器分别与下传信息缓存器、上传信息缓存器以及线路号缓存器电连接。

在一个实施例中，取样管具有上端开口和位于上端开口下方的下端开口，上端开口与下端开口均与小便管的内腔连通；

开关组件包括设于上端开口处的尿液入口磁阀开关以及设于取样管内部的尿液磁阀开关，尿液入口磁阀开关和尿液磁阀开关均通过信号切换装置与主控板电连接。

在一个实施例中，取样管包括依次连接的第一管段、第二管段以及第三管段；第一管段与小便管的轴向相比呈向外向下倾斜设置，第二管段呈水平设置，第三管段呈沿朝向小便管的方向向下倾斜设置；

激光切换器通过光纤与激光探头光路连接，激光探头的探测端自第二管段的上侧壁伸入第二管段中，激光探头的另一端通过光纤与拉曼散射收集器连接；拉曼散射收集器再通过激光切换器与拉曼散射处理器连接。

在一个实施例中，第一管段的内管径小于第二管段的内管径。

在一个实施例中，测温器的检测端自第二管段的上侧壁伸入第二管段中；激光探头的探测端和测温器的检测端均与第二管段中的尿液液面保持间距；

在一个实施例中，尿液磁阀开关位于第二管段内邻近第三管段处，且尿液磁阀开关的顶端与第二管段的内壁面顶部之间具有间距。

在一个实施例中，所述尿液磁阀开关的顶端与所述第二管段的内壁面顶部之间的距离为所述第二管段的内管径的1/4至1/2。

在一个实施例中，小便管的内壁面上凸设有内凸部，内凸部的顶端端面呈沿朝向小便管的横截面中心的方向向下倾斜设置；取样管的一侧穿设内凸部后，上端开口显露于内凸部的顶端端面上。

在一个实施例中，智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备还包括用于冲洗取样管的冲水开关，冲水开关设于小便管上并通过信号切换装置与主控板电连接。

在一个实施例中，识别模块包括人脸识别器、读卡器，感应模块包括人体红外感应器，人脸识别器和读卡器均依次通过信号切换装置、主控板以及通信模块与云端服务器信息连接，人体红外感应器通过信号切换装置与主控板连接；

在一个实施例中，智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备还包括安装在取样装置上的定位模块，定位模块依次通过信号切换装置、主控板以及通信模块与云端服务器信息连接。

有益效果

本申请实施例提供的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备的有益效果在于：由于本智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备设有多个取样组件、控制组件以及探测组件，其中，控制组件中的主控板通过信号切换装置可实现对多个取样组件中的某一取样组件的智能全自动化取样控制，同时，探测组件也可以通过激光切换器来实现与不同的取样组件之间的光路连接；因此，本智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备就能实现对多个取样组件的自动控制，使得多个取样组件能够共用一个控制设备以及一个激光发射源和拉曼散射处理器等，不但能够实现就地取样、随取随检、实时光谱分析等过程的实时且全自动化的运行，使得整个尿液检测的过程十分快捷便利，而且还能极大的减小具有多个取样组件的整个设备的成本，达到在提高检测效率的同时降低检测成本的目的。

附图说明

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

图1为本申请一实施例提供的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备的功能模块图；

图2为图1中一个取样组件和控制组件以及探测组件的功能模块图；

图3为图2中信号切换装置、取样组件以及主控板的功能模块图；

图4为本申请一实施例提供的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备的结构示意简图；

图5为本申请另一实施例提供的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备的结构示意简图。

图6为图1中的激光切换器、主控板、探测组件的功能模块图。

本发明的实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

本申请一些实施例提供一种智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备。

请参阅图1、图2和图4，在一实施例中，该智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，包括多个取样组件、控制组件以及探测组件。在多个取样组件中，每一取样组件均包括取样装置100、感应模块210、识别模块220，感应模块210和识别模块220均设于取样装置100的外部，取样装置100用于接收并暂存被检测者的尿液，感应模块210用于感应被检测者，识别模块220用于识别被检测者身份。控制组件包括主控板410、通信模块420以及信号切换装置430，主控板410通过通信模块420与云端服务器700连接，信号切换装置430具有第一信号端和多个第二信号端，第一信号端与主控板410连接，每一第二信号端分别与一个取样组件连接。探测组件包括激光发射源320、激光切换器380、拉曼散射处理器350、多个测温器310、多个激光探头330以及多个拉曼散射收集器340；激光发射源320和拉曼散射收集器340均与主控板410连接；每一取样装置100上均集成设置有一个测温器310、一个激光探头330和一个拉曼散射处理器350；激光发射源320通过一光纤360与激光切换器380光路连接，每一取样组件均通过一光纤360与激光切换器380光路连接；激光发射源320发出的激光通过其中一激光探头330照射对应的取样装置100中的尿液而形成拉曼散射信号，拉曼散射信号被对应的拉曼散射收集器340收集并传输至拉曼散射处理器350。

基于此结构设计，在本实施例中，由于本智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备设有多个取样组件、控制组件以及探测组件，其中，控制组件中的主控板410通过信号切换装置430可实现对多个取样组件中的某一取样组件的智能全自动化取样控制，同时，探测组件也可以通过激光切换器380来实现与不同的取样组件之间的光路连接。因此，本智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备就能实现对多个取样组件的自动控制，使得多个取样组件能够共用一个控制设备以及一个激光发射源320和拉曼散射处理器350等，不但能够实现就地取样、随取随检、实时光谱分析等过程的实时且全自动化的运行，使得整个尿液检测的过程十分快捷便利，而且还能极大的减小具有多个取样组件的整个设备的成本，达到在提高检测效率的同时降低检测成本的目的。

在此需说明的是，本智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备可适用于居家检测，例如，可在多个卫生间内均设置一个取样组件，然后一户的多个取样组件共用一个控制设备以及一个激光发射源320和拉曼散射处理器350等，当然，本设备也可以适用于医院或体检机构等场所。具体地，小便管110即为小便池的污水管，即小便管110的上端与常规的小便池底部接口连接；为实现相应的数据处理和控制功能，主控板410上主要集成设有中央处理器以及相关的电气元件，而通信模块420可以集成设置在主控板410上，也可以单独设置。具体地，主控板410上的中央处理器可通过信号线和信号切换装置430与测温器310、取样装置100、感应模块210以及识别模块220等进行电连接以实现数据信息等的传送交互以及运行控制，就能很方便地实现取样组件的控制选择、被检测者的信息获取、尿液标准控制以及尿液取样的过程。而激光发射源320、激光切换器380、激光探头330、拉曼散射收集器340、拉曼散射处理器350之间可通过光纤360进行光传输，然后，拉曼散射处理器350则通过内部通信方式将处理后的信息传给中央处理器，然后，中央处理器通过通信模块420将信息上传到云端服务器700处进行存储、处理、分析，从而实现尿液检测、尿液光谱分析、信息上传存储分析等过程。此外，本设备还包括可插拔移动的电源500，该电源500可为各个相关部件供电，其供电方式可以是通过导线与功能部件直接连接供电，也可以是通过主控板410与相关功能部件间接连接供电。

请参阅图1和图2以及图6，在本实施例中，每一取样组件中的激光探头330、拉曼散射收集器340通过对应的光纤360形成一探测光路，激光切换器380用于控制其中一探测光路与主控板410、激光发射源以及拉曼散射处理器350连接。激光切换器380包括光路切换件（未图示），激光切换器380与主控板410连接，光路切换件用于接收主控板410经线路号器381发送的线路号信息后，将激光发射源320与线路号信息对应的探测光路连通。

具体地，当某一取样组件中开始取样后，即主控板410上的中央处理器监测到与该取样组件对应的某号光路上的高于环境温度值的温度稳定后，中央处理器会将该光路的线路号传给激光切换器380，然后，激光切换器380将对应线路号的光路联通，并发准备就绪信息给中央处理器；然后，中央处理器接收到激光切换器380的光路已准备就绪的信息后，就会控制激光发射源320发射激光，激光通过激光切换器380连通的该路光路到达对应线路号的激光探头330，以对该取样装置100中暂存的尿液进行照射产生拉曼散射信号，同时，中央处理器也发送对应线路号给拉曼散射处理器350；然后，拉曼散射收集器340将收集的拉曼散射信号再次通过激光切换器380连通的光路，传送到拉曼散射处理器350处理；最后，拉曼散射处理器350将处理好的信息，按对应线路号发送给中央处理器，如此，就完成了一次尿液自动检测的过程。

请参阅图1至图4，具体在本实施例中，在每一取样组件中，取样装置100包括小便管110、取样管120和开关组件130，小便管110用于供被检测者的尿液流入，取样管120与小便管110的管侧壁连通，取样管120上设有用于控制取样管120开闭的开关组件130；每一第二信号端均与对应的一个取样组件中的开关组件130、测温器310、感应模块210以及识别模块220电连接。

具体地，如图3所示，信号切换装置包括切换连接器431、线路号缓存器432、线路号队列器433、多个下传信息缓存器434和多个上传信息缓存器435；多个下传信息缓存器434均分别与主控板电连接，多个上传信息缓存器435分别与多个取样组件一一对应电连接；切换连接器431分别与主控板、下传信息缓存器434、上传信息缓存器435、线路号队列器433、线路号缓存器432电连接；线路号队列器433分别与下传信息缓存器434、上传信息缓存器435以及线路号缓存器432电连接。

下面以第一取样组件至第n取样组件为例（n为正整数），信号切换装置430的工作原理如下：

第一步，本设备第一次上电使用时，主控板410上的中央处理器将第一下传信息缓存器434至第n下传信息缓存器434、线路号队列器433、线路号缓存器432、第一上传信息缓存器435、第n上传信息缓存器435等清空。

第二步，本设备开始工作时，第一取样组件内的所有设备上传的信息，全部存入第一上传信息缓存器435中，同时，给线路号队列器433发送第一线路号后等待读取；同样地，第n取样组件内的所有设备上传的信息，全部存入第n上传信息缓存器435中，同时，给线路号队列器433发送第n线路号后等待读取。

第三步，中央处理器将需要下传的信息按对应的线路号存入第一下传信息缓存器434以及第n下传信息缓存器434中，同时，通过线路号缓存器432的信号线给线路号队列器433对应的线路号（如1、2、3等）后等待读取。此时，无论是上传信息还是下传信息，线路号队列器433只能按线路号大小插入没有的线路号，已有线路号的，则无需插入线路号队列。

第四步，信号切换装置430读取线路号队列器433中的线路号到线路号缓存器432中并删除线路号队列器433中对应的线路号。

第五步，信号切换装置430读取线路号缓存器432中的线路号，按线路号读取该线路号上的第一上传信息缓存器435、第n上传信息缓存器435中的信息并通过中央处理器执行，同时，按线路号读取并发送第一下传信息缓存器434、第n下传信息缓存器434中的该线路号的所有信息，执行完成后，在线路号缓存器432中删除该线路号；同样地，执行下一个线路号。直到当前的线路号缓存为空。然后，信号切换装置430循环重复第四步和第五步的步骤。

一并参照图4，在本实施例中，取样管120具有上端开口124和位于上端开口124下方的下端开口125，上端开口124与下端开口125均与小便管110的内腔连通。开关组件130包括设于上端开口124处的尿液入口磁阀开关131以及设于取样管120内部的尿液磁阀开关132，尿液入口磁阀开关131和尿液磁阀开关132均通过信号切换装置430与主控板410电连接。这样，主控板410就可以通过信号切换装置430而实现对需取样检测的取样装置100的精确控制，特别是对该取样装置100中的各个磁阀开关的控制，进而实现取样过程的无人自动化。具体地，尿液入口磁阀开关131主要用于取样管120的上端开口124的开闭控制，尿液磁阀开关132主要用于控制取样管120中尿液的停留和释放。在实际使用过程中，当被检测者的尿液经小便管110进入取样管120后，测温器310，例如红外测温器311就会开始对取样管120中的尿液进行测温，主控板410上的中央处理器会接收到红外测温器311发送的连续测温信息，当中央处理器监测到温度高于环境温度值且持续稳定到预定值时，就会发送关闭指令给尿液入口磁阀开关131以及尿液磁阀开关132，两开关关闭后，尿液便停留在透明的取样管120中，如此，就可确保取样管120中被检测的为符合医学取样标准的中段的尿液，且尿液处于稳定状态，可以保证尿液检测的标准统一，减少误差以提高尿液检测的准确性。

如图4所示，在本实施例中，取样管120包括依次连接的第一管段121、第二管段122以及第三管段123；第一管段121与小便管110的轴向相比呈向外向下倾斜设置，第二管段122呈水平设置，第三管段123呈沿朝向小便管110的方向向下倾斜设置，如此，则有利于尿液的接收和短暂存储，且取样管120通常为便于观察尿液液面和方便激光照射检测的透明管。当然，于其他实施例中，取样管120的下端开口125还可以和其他的可供尿液排出的管道连通，但在本实施例中，弯折状的取样管120集成连接在小便管110上，且上端开口124与下端开口125均与小便管110的内腔连通的设计，能避免开设多余管道，使得取样装置100结构更简单，且占用空间更小。此外，在如图5所示的另一实施例中，除了前述的部件结构之外，在小便管110的入口处还罩盖有隔渣网140，该隔渣网140主要起到隔绝与尿液检测无关的杂质的作用，从而可进一步提高本设备对尿液检测准确性。

在本实施例中，如图4所示，激光切换器380通过光纤360与激光探头330光路连接，激光探头330的探测端自第二管段122的上侧壁伸入第二管段122中，激光探头330的另一端通过光纤360与拉曼散射收集器340连接；拉曼散射收集器340再通过激光切换器380与拉曼散射处理器350连接。测温器310的检测端自第二管段122的上侧壁伸入第二管段122中；激光探头330的探测端和测温器310的检测端均与第二管段122中的尿液液面保持间距；同时，尿液磁阀开关132位于第二管段122内邻近第三管段123处，且尿液磁阀开关132的顶端与第二管段122的内壁面顶部之间具有间距。在此，测温器310可以是为非接触式的红外测温器311，以尽可能避免与尿液接触，当然，于其他实施例中，测温器310也可以是浸入式接触测温等，在此不做限制。具体地，拉曼散射收集器340和激光探头330均垂直于第二管段122放置并固定，红外测温器311放置在第二管段122上方，以便于可以连续检测温度，激光探头330和红外测温器311的检测端与第二管段122的管内壁之间基本平齐或略微凸出，以在实现探测功能的同时，避免遭受尿液污染，进而避免因样品污染而造成的测试不良的情况发生。

具体地，第一管段121的内管径小于第二管段122的内管径。，尿液磁阀开关132的顶端与第二管段122的内壁面顶部之间的距离为第二管段122的内管径的1/4至1/2，且在本实施例中，该距离可以是为1/4，即尿液磁阀开关132的高度可以是为第二管段122的内管径的3/4。可以理解，由于尿液磁阀开关132的高度为第二管段122的内管径的3/4，故当关闭尿液磁阀开关132时，就只能关闭第二管段122的3/4管口，而不会全部关闭，即尿液多余时，会从尿液磁阀开关132的顶端流出，第二管段122中的尿液液位不会超过其内管径的3/4。这样，第二管段122的内壁面的顶部就不会接触到尿液，从而保证该顶部区域不被尿液污染，减少因第二管段122顶部被污染而导致的检测信息不准确。

请参阅图4，在本实施例中，为达到更方便取样管120取样的目的，小便管110的内壁面上凸设有内凸部111，该内凸部111可以是环形，也可以是由多个凸块沿小便管110的内壁面周向间隔排布而成，且内凸部111可以是设于小便管110的中部偏下。在此，内凸部111的顶端端面呈沿朝向小便管110的横截面中心的方向向下倾斜设置；取样管120的一侧穿设内凸部111后，上端开口124显露于内凸部111的顶端端面上，这样，由于内凸部111的顶端端面呈倾斜设置，则从小便管110内流下的尿液会短暂停留在内凸部111的顶端端面上而不会立即全部流走，进而尿液会从取样管120的上端开口124处流入取样管120中。

请参阅图1和图2，在本实施例中，智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备还包括用于冲洗取样管120的冲水开关，冲水开关设于小便管110上并通过信号切换装置430与主控板410电连接，如此，就可通过信号切换装置430精确控制对应的取样装置100上的冲水开关开闭，达到对对应的取样管120实现自动冲洗的目的。在此，冲水开关可以是为磁阀开关，并与水管连接，可实现对取样管120的自动保洁，以确保当前的尿液不被上次的尿液污染，提高检测准确性。具体地，当感应模块210，例如人体红外感应器感知到有被检测者时，就会发送打开信号给冲水开关对取样管120进行第一次冲洗，并在预设时间，例如3秒后发送关闭信号以关闭冲水开关；当检测完成，人体红外感应器感知被检测者离开时，就会经过主控板410再次发送打开信号给冲水磁阀开关，以对取样管120进行第二次冲洗，并在预设时间后发送关闭信号；两次冲洗过程中用于冲洗的清水从均从取样管120的上端开口124进入，自动清洗取样管120后从下端开口125流出。

请参阅图1和图2，在本实施例中，识别模块220包括人脸识别器、读卡器，感应模块210包括人体红外感应器，人脸识别器和读卡器均依次通过信号切换装置430、主控板410以及通信模块420与云端服务器700信息连接，人体红外感应器通过信号切换装置430与主控板410连接；当然，于其他实施例中，识别模块220还可以是其他类型的身份识别器，感应模块210也并不限于人体红外感应器这一种；但在本实施例中，由于本设备长期置于非洁净环境，故被污染是在所难免的，而使用人体红外感应器、人脸识别器、NFC（Near Field Communication，近场通信）读卡器等无接触获取信息的设备，就使得被检测者避免了接触的污染风险。具体来说，由于在尿液检测前已读取了被检测者的NFC卡信息或人脸识别信息，故在生成检测报告时，就已自动进行了检测结果和被检测者身份的关联，从而可以实现检测报告与被检测者之间的自动匹配。在检测完成后，本装置可以自动将检测结果通过通信模块420存储于云端服务器700，这样，被检测者就可以随时随地查看检测报告，十分方便。此外，在本实施例中，还可以利用人脸识别器来识别是否是注册用户，如果不是注册用户，则不进行尿液分析，如果是注册用户，则进行尿液分析处理。

此外，在本实施例中，智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备还包括安装在取样装置100上的定位模块800，定位模块800依次通过信号切换装置430、主控板410以及通信模块420与云端服务器700信息连接。在此，通讯模块可以是5G网络通信，当然，于其他实施例中，也可以是WIFI网络通信或其他网络通信等。可以理解，在设置定位模块800后，通过GPS定位信息，用户可以从手机端查找离自己最近的设备进行尿液检测；营运方也可利用定位模块800来判断设备是否被移动；当然，若设备发生故障时，维修员也可以通过GPS定位信息，定位故障设备进行维修。

最后，综合以上技术方案，并参阅图1至图4，本智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备的整个运作流程如下：

第一阶段是本设备的准备工作阶段。首先，第一次打开电源500时，定位模块800通过通信模块420和5G网络通信发送被检测者选择的一个取样组件的定位信息给云端服务器700；然后，主控板410上的中央处理器通过信号切换装置430选择对应的信号通道发送信息，以打开尿液入口磁阀开关131和关闭尿液磁阀开关132；同时，中央处理器还通过信号切换装置430发送启动连续测温信号给红外测温器311，红外测温器311将测得的温度信息通过信号切换装置430传输至中央处理器，并设置保存该值为环境温度值，然后，中央处理器通过信号切换装置430发送停止连续测温信号给红外测温器311，红外测温器311停止测温；同时，通过信号切换装置430发送停止信号给人脸识别器，并同时发送关闭信息给冲水开关，此时，设备即进入正常工作状态。

第二阶段是本设备的正式工作阶段。当该取样组件上的人体红外感应器感知有被检测者时，主控板410上的中央处理器会通过信号切换装置430发送打开信号给冲水开关，以对取样管120进行第一次冲洗，并在预设时间例如3秒后发送关闭信号以关闭冲水开关。同时，中央处理器通过信号切换装置430发送打开信号给人脸识别器进行人脸识别，或者，被检测者主动刷NFC卡以读取NFC卡信息，这些信息会通过信号切换装置430发送至中央处理器；中央处理器收到信息后，通过通信模块420和5G网络通信，就能把人脸识别信息或NFC卡信息与云端服务器700中存储的已注册用户进行比对；如果为非注册用户，则不进行尿液检测，如果是注册用户，则会将该信息反馈给中央处理器；然后，中央处理器通过信号切换装置430发送连续测温信号给红外测温器311进行连续测温。当被检测者开始小便时，尿液会在小便池底汇聚并进入小便管110中，然后落在内凸部111倾斜的顶端端面上，此时，尿液入口磁阀开关131处于打开状态，尿液就能在重力作用下自动进入透明的取样管120中。在尿液进入取样管120的过程中，红外测温器311会连续测温并将测温结果通过信号切换装置430发送给中央处理器，而当中央处理器监测到高于环境温度值的温度稳定后，就会通过信号切换装置430发送相关信号以同时关闭尿液入口磁阀开关131和尿液磁阀开关132。同时，中央处理器会通过信号切换装置430发送关闭信号给红外测温器311以停止测温，并控制激光发射源320发射激光；激光通过光纤360以及激光切换器380到达激光探头330后照射透明的取样管120中的尿液，以形成拉曼散射的光信号，这些拉曼散射信号会被拉曼散射收集器340收集并通过光纤360和激光切换器380传到拉曼散射处理器350（拉曼散射处理器350可集成在主控板410上也可以单独设置）中；然后，拉曼散射处理器350将这些光信号转化为数字信息后传送至中央处理器；然后，中央处理器通过通信模块420和5G网络通信，就能很快把这些信息传到云端服务器700进行存储和分析处理。

在检测完成后，中央处理器会通过信号切换装置430发送信号以打开尿液入口磁阀开关131和尿液磁阀开关132，这样，取样管120中的尿液在重力作用下会从取样管120的下端开口125即尿液出口流出。当人体红外感应器感知被检测者离开时，会经过主控板410的中央处理器发送打开信号给冲水开关，以对取样管120进行第二次冲洗，并在预设时间例如3秒后发送关闭信号；第二次冲洗的清水从取样管120的上端开口124即尿液入口进入，自动清洗取样管120，然后从取样管120的下端开口125即尿液出口流出。这样，就完成了一次智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备的尿液分析，从而可实现尿液检测的实时性。当然，此过程仅为一个取样组件的运行过程，在本设备的信号切换装置430和激光切换器380的作用下，还可以依次或同时进行多个取样组件的运行，其每一取样组件的运行过程与前述一致。

以上仅为本申请的可选实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims

一种智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，包括：

多个取样组件，每一所述取样组件均包括取样装置、感应模块、识别模块，所述感应模块和所述识别模块均设于所述取样装置的外部，所述取样装置用于接收并暂存被检测者的尿液，所述感应模块用于感应被检测者，所述识别模块用于识别被检测者身份；

控制组件，所述控制组件包括主控板、通信模块以及信号切换装置，所述主控板通过所述通信模块与云端服务器连接，所述信号切换装置具有第一信号端和多个第二信号端，所述第一信号端与所述主控板连接，每一所述第二信号端分别与一个所述取样组件连接；

探测组件，所述探测组件包括激光发射源、激光切换器、拉曼散射处理器、多个测温器、多个激光探头以及多个拉曼散射收集器；所述激光发射源和所述拉曼散射收集器均与所述主控板连接；每一所述取样装置上均集成设置有一个所述测温器、一个所述激光探头和一个所述拉曼散射收集器；所述激光发射源通过一光纤与所述激光切换器光路连接，每一所述取样组件均通过一所述光纤与所述激光切换器光路连接；所述激光发射源发出的激光通过其中一所述激光探头照射对应的所述取样装置中的尿液而形成拉曼散射信号，所述拉曼散射信号被对应的所述拉曼散射收集器收集并传输至所述拉曼散射处理器。
如权利要求1所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，每一所述取样组件中的所述激光探头、所述拉曼散射收集器通过对应的光纤形成一探测光路，所述激光切换器用于控制其中一所述探测光路与所述主控板、所述激光发射源以及所述拉曼散射处理器连接。
如权利要求2所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，所述激光切换器包括光路切换件，所述激光切换器与所述主控板连接，所述光路切换件用于接收所述主控板经线路号器发送的线路号信息后，将所述激光发射源与所述线路号信息对应的所述探测光路连通。
如权利要求2所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，在每一所述取样组件中，所述取样装置包括小便管、取样管和开关组件，所述小便管用于供被检测者的尿液流入，所述取样管与所述小便管的管侧壁连通，所述取样管上设有用于控制所述取样管开闭的开关组件；

每一所述第二信号端均与对应的一个所述取样组件中的所述开关组件、所述测温器、所述感应模块以及所述识别模块电连接。
如权利要求1所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，所述信号切换装置包括切换连接器、线路号缓存器、线路号队列器、多个下传信息缓存器和多个上传信息缓存器；多个所述下传信息缓存器均分别与所述主控板电连接，多个所述上传信息缓存器分别与多个取样组件一一对应电连接；所述切换连接器分别与所述主控板、所述下传信息缓存器、所述上传信息缓存器、所述线路号队列器、所述线路号缓存器电连接；所述线路号队列器分别与所述下传信息缓存器、所述上传信息缓存器以及所述线路号缓存器电连接。
如权利要求4所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，所述取样管具有上端开口和位于所述上端开口下方的下端开口，所述上端开口与所述下端开口均与所述小便管的内腔连通；

所述开关组件包括设于所述上端开口处的尿液入口磁阀开关以及设于所述取样管内部的尿液磁阀开关，所述尿液入口磁阀开关和所述尿液磁阀开关均通过所述信号切换装置与所述主控板电连接。
如权利要求6所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，所述取样管包括依次连接的第一管段、第二管段以及第三管段；所述第一管段与所述小便管的轴向相比呈向外向下倾斜设置，所述第二管段呈水平设置，所述第三管段呈沿朝向所述小便管的方向向下倾斜设置；

所述激光切换器通过所述光纤与所述激光探头光路连接，所述激光探头的探测端自所述第二管段的上侧壁伸入所述第二管段中，所述激光探头的另一端通过所述光纤与所述拉曼散射收集器连接；所述拉曼散射收集器再通过所述激光切换器与所述拉曼散射处理器连接。
如权利要求7所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，所述第一管段的内管径小于所述第二管段的内管径。
如权利要求7所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，所述测温器的检测端自所述第二管段的上侧壁伸入所述第二管段中；所述激光探头的探测端和所述测温器的检测端均与所述第二管段中的尿液液面保持间距。
如权利要求9所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，所述尿液磁阀开关位于所述第二管段内邻近所述第三管段处，且所述尿液磁阀开关的顶端与所述第二管段的内壁面顶部之间具有间距。
如权利要求10所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，所述尿液磁阀开关的顶端与所述第二管段的内壁面顶部之间的距离为所述第二管段的内管径的1/4至1/2。
如权利要求6所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，所述小便管的内壁面上凸设有内凸部，所述内凸部的顶端端面呈沿朝向所述小便管的横截面中心的方向向下倾斜设置；所述取样管的一侧穿设所述内凸部后，所述上端开口显露于所述内凸部的顶端端面上。
如权利要求4所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，所述智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备还包括用于冲洗所述取样管的冲水开关，所述冲水开关设于所述小便管上并通过所述信号切换装置与所述主控板电连接。
如权利要求1所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，所述识别模块包括人脸识别器、读卡器，所述感应模块包括人体红外感应器，所述人脸识别器和所述读卡器均依次通过所述信号切换装置、所述主控板以及所述通信模块与所述云端服务器信息连接，所述人体红外感应器通过所述信号切换装置与所述主控板连接。
如权利要求3所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，所述识别模块包括人脸识别器、读卡器，所述感应模块包括人体红外感应器，所述人脸识别器和所述读卡器均依次通过所述信号切换装置、所述主控板以及所述通信模块与所述云端服务器信息连接，所述人体红外感应器通过所述信号切换装置与所述主控板连接。
如权利要求5所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，所述识别模块包括人脸识别器、读卡器，所述感应模块包括人体红外感应器，所述人脸识别器和所述读卡器均依次通过所述信号切换装置、所述主控板以及所述通信模块与所述云端服务器信息连接，所述人体红外感应器通过所述信号切换装置与所述主控板连接。
如权利要求10所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，所述识别模块包括人脸识别器、读卡器，所述感应模块包括人体红外感应器，所述人脸识别器和所述读卡器均依次通过所述信号切换装置、所述主控板以及所述通信模块与所述云端服务器信息连接，所述人体红外感应器通过所述信号切换装置与所述主控板连接。
如权利要求1所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，所述智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备还包括安装在所述取样装置上的定位模块，所述定位模块依次通过所述信号切换装置、所述主控板以及所述通信模块与所述云端服务器信息连接。
如权利要求3所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，所述智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备还包括安装在所述取样装置上的定位模块，所述定位模块依次通过所述信号切换装置、所述主控板以及所述通信模块与所述云端服务器信息连接。
如权利要求5所述的智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备，其特征在于，所述智能全自动无人操控多探头拉曼光谱分析设备还包括安装在所述取样装置上的定位模块，所述定位模块依次通过所述信号切换装置、所述主控板以及所述通信模块与所述云端服务器信息连接。