一种核酸检测咽拭子全自动自助采集设备的制作方法

本发明涉及咽拭子采集设备的技术领域，具体而言，涉及一种核酸检测咽拭子全自动自助采集设备。

背景技术：

正常人咽峡部培养应有口腔正常菌群，而无致病菌生长。咽部的细菌均来自外界，正常情况下不致病，但在机体全身或局部抵抗力下降和其他外部因素下可以出现感染等而导致疾病。因此，咽部拭子细菌培养能分离出致病菌，有助于白喉、化脓性扁桃体炎、急性咽喉炎等的诊断。

2020年，新冠疫情席卷全球，为了能够快速检测人体是否携带新冠病毒，各个国家普遍使用咽拭子采样检测的方法进行新冠病毒的核酸检测，如果咽拭子阳性即代表核酸检测阳性，说明体内携带新冠病毒。

现有技术中，在进行新冠病毒核酸检测的咽拭子采样时，一般由医护工作人员手部穿戴医用手套，使用医用棉签，从人体的咽部蘸取少量分泌物，接种于特制培养皿中。但是由于医护人员会接触大量的受检测人员，加大了医护工作者受感染的风险。此外，医护人员在采集完前一个样本后，由于手套未更换或者消毒不彻底，很容易造成交叉感染。

因此，如何设计出一种可以有效降低咽拭子采样人员受感染风险、以及降低受检测人员交叉感染风险的咽拭子采集设备，成为业内研究的热点。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种核酸检测咽拭子全自动自助采集设备，以解决现有技术中的咽拭子采样时采样人员受感染风险高和受检人员易交叉感染的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种核酸检测咽拭子全自动自助采集设备，包括：人体限位组件，包括高度限位装置和头部限位装置，高度限位装置设置于底面，用于人体坐姿高度调整，头部限位装置设置于高度限位装置上方，用于调整头部俯仰角度；采集驱动组件，包括双直线导轨装置、机械臂和夹具，双直线导轨装置倾斜安装在头部限位装置前侧，机械臂的第一端安装在双直线导轨装置上，夹具安装在机械臂第二端的端部；棉签架组件，包括带防护结构的棉签和皮带传送装置，棉签架组件设置在双直线导轨装置下方，位于头部限位装置前侧，夹具夹取棉签；样本保存管，其设置在头部限位装置前侧，并且设置在机械臂的下方，位于棉签架组件的前侧；控制装置，其与人体限位组件、采集驱动组件和棉签架组件电连接。

进一步地，棉签包括棉签头、棉签棒、防护罩和夹持部，棉签棒的头部设置棉签头，棉签棒的尾部设置夹持部，靠近夹持部设置防护罩。

进一步地，夹持部设置与棉签棒相互交叉的一根或者多根细杆。

进一步地，高度限位装置包括座位板和升降装置，座位板设置在升降装置上。

进一步地，头部限位装置包括下颚限位装置、后脑限位装置和面部框选装置，后脑限位装置通过背部支架设置在地面，下颚限位装置设置在后脑限位装置的前侧，面部框选装置倾斜设置在下颚限位装置的上部，后脑限位装置的顶部与面部框选装置的顶部相连。

进一步地，下颚限位装置包括旋转电机和隔板，旋转电机设置在双直线导轨装置的前侧、位于后脑限位装置的相对侧，旋转电机与隔板的一端相连以驱动隔板旋转预定角度。

进一步地，双直线导轨装置包括第一导轨、第二导轨和支撑板，支撑板的两端分别安装在第一导轨和第二导轨上，第一导轨为主动导轨，并通过传动轴驱动第二导轨与第一导轨同步旋转。

进一步地，机械臂具有多个自由度，且其端部设置的夹具可沿夹具的中心线旋转。

进一步地，机械臂包括第一电机、连接件、第二电机、第三电机和舵机，第一电机的机身设置在支撑板上，第一电机的输出端与连接件的第一端相连，连接件的第二端与第二电机的机身相连，第二电机的输出端与第三电机的机身相连，第三电机的输出端与夹具相连并驱动夹具旋转，舵机安装在夹具上以驱动夹具开闭。

进一步地，皮带传送装置包括齿形带、环形框架、驱动电机和设置在齿形带的锯齿反面的间隔相同的多个空心圆筒，空心圆筒开口朝上，驱动电机设置在环形框架上，齿形带围绕环形框架设置，驱动电机驱动齿形带绕环形框架旋转。

与现有技术相比，本发明的有益之处为：

应用本发明的技术方案，采样人员只需要在棉签架组件的皮带传送装置上放置好带有防护结构的棉签，然后将设备电源接通，等待受测人员自己操作即可。受测人员将样本保存管放置到设备的预定位置，坐在高度限位装置上，点击控制装置的开始采样按钮，然后高度限位装置工作自动将受测人员升到预定高度，使受测人员的头部上升到头部限位装置的位置，头部限位装置对头部进行调整，调整到适合采样的仰头姿态，然后在控制装置语音的提示下，张开嘴，等待采集驱动组件动作。

采集驱动组件的双直线导轨装置驱动机械臂到达棉签架组件的上方，然后机械臂多自由度动作，使夹具夹取一支棉签，然后采集驱动组件使棉签对准受测人员的口腔咽部，机械臂动作使棉签进入咽部进行咽拭子采集。采集完后，机械臂将棉签插入样本保存管，然后高度限位装置和头部限位装置复位，受测人员取走带有棉签的样本保存管，交给采样人员即可。

综上，因为本发明的设备省去了采样人员与受测人员的直接接触，极大地降低了采样人员受感染的风险。并且，设备采用带有防护结构的棉签进行采样，不需要采样人员去采集，只需受测人员自主操作，极大地降低交叉感染的风险。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的整体结构示意图；

图2示出了图1中采集驱动组件和棉签架的结构示意图；

图3示出了图1中机械臂结构示意图；

图4示出了图1棉签的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、人体限位组件；11、高度限位装置；111、座位板；112、升降装置；12、头部限位装置；121、下颚限位装置；1211、旋转电机；1212、隔板；122、后脑限位装置；123、面部框选装置；

20、采集驱动组件；21、双直线导轨装置；211、第一导轨；212、第二导轨；213、支撑板；22、机械臂；221、第一电机；222、连接件；223、第二电机；224、第三电机；225、舵机；23、夹具；

30、棉签架组件；31、棉签；311、棉签头；312、棉签棒；313、防护罩；314、夹持部；32、皮带传送装置；321、齿形带；322、环形框架；323、驱动电机；324、空心圆筒；

40、样本保存管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

如图1至图4所示，本实施例的核酸检测咽拭子全自动自助采集设备，包括：人体限位组件10，包括高度限位装置11和头部限位装置12，高度限位装置11设置于底面，用于人体坐姿高度调整，头部限位装置12设置于高度限位装置11上方，用于调整头部俯仰角度；采集驱动组件20，包括双直线导轨装置21、机械臂22和夹具23，双直线导轨装置21倾斜安装在头部限位装置12前侧，机械臂22的第一端安装在双直线导轨上，夹具23安装在机械臂22第二端的端部；棉签架组件30，包括带防护结构的棉签31和皮带传送装置32，棉签架组件30设置在双直线导轨装置21下方，位于头部限位装置12前侧，夹具23夹取棉签31；样本保存管40，其设置在头部限位装置12前侧，并且设置在机械臂22的下方，位于棉签架组件30的前侧；控制装置，其与人体限位组件10、采集驱动组件20和棉签架组件30电连接。

应用本实施例的技术方案，采样人员只需要在棉签架组件30的皮带传送装置32上放置好带有防护结构的棉签31，然后将设备电源接通，等待受测人员自己操作即可。受测人员将样本保存管40放置到设备的预定位置，坐在高度限位装置11上，点击控制装置的开始采样按钮，然后高度限位装置11工作自动将受测人员升到预定高度，使受测人员的头部上升到头部限位装置12的位置，头部限位装置12对头部进行调整，调整到适合采样的仰头姿态，然后在控制装置语音的提示下，张开嘴，等待采集驱动组件20动作。采集驱动组件20的双直线导轨装置21驱动机械臂22到达棉签架组件30的上方，然后机械臂22多自由度动作，使夹具23夹取一支棉签，然后采集驱动组件20使棉签31对准受测人员的口腔咽部，机械臂22动作使棉签31进入咽部进行咽拭子采集。采集完后，机械臂22将棉签31插入样本保存管，然后高度限位装置11和头部限位装置12复位，受测人员取走带有棉签31的样本保存管40，交给采样人员即可。综上，因为本实施例的设备省去了采样人员与受测人员的直接接触，极大地降低了采样人员受感染的风险。并且，设备采用带有防护结构的棉签31进行采样，不需要采样人员去采集，只需受测人员自主操作，极大地降低交叉感染的风险。

需要说明的是，可以在所述夹具23上设置摄像头，用于识别人脸的位置和嘴巴的位置，从而根据摄像头识别的位置，使机械臂22做出相应的动作，从而夹具23夹取的棉签31准确送入口腔内。

如图1至图4所示，在一种实施的技术方案中，棉签31包括棉签头311、棉签棒312、防护罩313和夹持部314，棉签棒的头部设置棉签头311，棉签棒312的尾部设置夹持部314，靠近夹持部314设置防护罩313。现有技术中的棉签多为棉签头和棉签棒的组合，结构简单，在医护人员进行采样时，很容易因为棉签的深入口腔，导致飞沫喷出，也容易造成医护人员的手部与口腔内的接触，易引发交叉感染。而本实施例中，防护罩313可以将口腔与夹具23相隔离，避免口腔内的飞沫等沾染到夹具23上与下一位人员发生交叉感染。

需要说明的是，防护罩313为中间凹陷的薄壳，凹陷的中心位置与棉签棒312相连，且薄壳的凹陷的内部朝向嘴巴，从而将嘴巴覆盖和遮挡，有效阻挡飞沫传播。

如图1至图4所示，在一种实施的技术方案中，夹持部314设置与棉签棒312相互交叉的一根或者多根细杆。现有技术中，棉签棒多为圆柱形细杆，使用夹具23较难夹持。而本实施例中，夹持部314为棉签31的尾部，其尾部为相互交叉的细杆，使得具有平面夹持面的夹具23可以夹住棉签31的尾部，从而棉签31跟随夹具23的动作而动作，进而更好的完成咽拭子采样的动作。

如图1至图4所示，在一种实施的技术方案中，高度限位装置11包括座位板111和升降装置112，座位板111设置在升降装置112上。上述设置使得受测人员的头部高度得到较好的调整。

如图1至图4所示，在一种实施的技术方案中，头部限位装置12包括下颚限位装置121、后脑限位装置122和面部框选装置123，后脑限位装置122通过背部支架设置在地面，下颚限位装置121设置在后脑限位装置122的前侧，面部框选装置123倾斜设置在下颚限位装置121的上部，后脑限位装置122的顶部与面部框选装置123的顶部相连。下颚限位装置121可以限位受测者的下巴，使受测者仰头45度，更利于采样。面部框选装置123便于受测者脸部的采样位置的自我定位，并且面部框选装置123可以作为摄像头识别定位的依据，从而使机械臂22带动夹具23更准确的找到口腔位置。后脑限位装置122对头部前后定位，防止受测者距离太远或者太近，造成采样位置的误差较大。

需要说明的是，后脑限位装置122包括挡板和水平驱动装置。面部框选装置123与后脑限位装置122的顶部通过阻尼合页连接，通过阻尼合页的设置实现面部框选装置123的倾斜角度调节，从而使得适用范围较广。

如图1至图4所示，在一种实施的技术方案中，下颚限位装置121包括旋转电机1211和隔板1212，旋转电机1211设置在双直线导轨装置21的前侧、位于后脑限位装置122的相对侧，旋转电机1211与隔板1212的一端相连以驱动隔板1212旋转预定角度。隔板1212的端部可设置如压力感应等的传感器，以判断接触人的下颚，然后停止动作。

如图1至图4所示，在一种实施的技术方案中，双直线导轨装置21包括第一导轨211、第二导轨212和支撑板213，支撑板213的两端分别安装在第一导轨211和第二导轨212上，第一导轨211为主动导轨，并通过传动轴驱动第二导轨212与第一导轨211同步旋转。

如图1至图4所示，在一种实施的技术方案中，机械臂22具有多个自由度，且其端部设置的夹具23可沿夹具23的中心线旋转。机械臂22在不仅驱动夹具23去夹取棉签31，还要带动夹具23完成咽拭子的采样动作。

如图1至图4所示，在一种实施的技术方案中，机械臂22包括第一电机221、连接件222、第二电机223、第三电机224和舵机225，第一电机221的机身设置在支撑板213上，第一电机221的输出端与连接件222的第一端相连，连接件222的第二端与第二电机223的机身相连，第二电机223的输出端与第三电机224的机身相连，第三电机224的输出端与夹具23相连并驱动夹具23旋转，舵机225安装在夹具23上以驱动夹具23开闭。

需要说明的是，咽拭子的采样动作一般包括棉签31的前后摩擦和旋转摩擦。第一电机221、连接件222和第二电机223实现夹具23的前后动作，进而完成棉签31的前后摩擦。第三电机224的输出轴旋转轴心与第一电机221和第二电机223的垂直，第三电机224的旋转带动夹具23的旋转，夹具23的旋转带动棉签31的旋转，从而完成棉签31的旋转摩擦取样。舵机225实现夹具23的开闭。此处的结构，模拟采样的动作，彻底解放医护人员手动采样，实现自动采样，有效减少采样人员和受测人员的接触，从而降低采样人员的工作风险，降低受测人员交叉感染的风险。

如图1至图4所示，在一种实施的技术方案中，皮带传送装置32包括齿形带321、环形框架322、驱动电机323和设置在齿形带的锯齿反面的间隔相同的多个空心圆筒324，空心圆筒324开口朝上，驱动电机323设置在环形框架322上，齿形带321围绕环形框架322设置，驱动电机323驱动齿形带321绕环形框架322旋转。在使用时，采样人员或者工作者，只需将本申请中的棉签31的棉签头311插入空心圆筒324中，使夹持部314朝上，便于夹具23的夹取。夹具23夹取后，齿形带321转动，将下一个位置的棉签31传送到夹具23的待夹取位置。皮带传送装置32可以实现棉签31的自动传送，从而利于整个设备尽可能的实现自动化。需要说明的是，皮带传送装置32还包括调整结构，调整结构将棉签31的夹持部314调整为一个方向，便于夹具23夹取。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。