用于核酸检测采样的软体操作头、刚性基座及设备制造技术

本发明专利技术属于核酸检测采样技术领域，提供了一种用于核酸检测采样的软体操作头、刚性基座及设备。本发明专利技术基于软体材料内部空腔充放气和/或抽气会产生形变的原理，获得具有气腔构造的软体操作头，用于安装咽拭子并控制咽拭子进行采样，从而使医务人员在采样过程中无需亲自手持咽拭子进行操作，该软体操作头可以配合刚性基座及机械臂使用，从而获得一种能够让医务工作者进行远距离采样操作的设备，避免医务工作者近距离接触患者，降低感染风险，并且基于磁吸附连接原理可自动完成一次性软体操作头的更换，安全有效、成本低廉。

【技术实现步骤摘要】
用于核酸检测采样的软体操作头、刚性基座及设备
本专利技术属于核酸检测采样
，涉及一种用于核酸检测采样的软体操作头、刚性基座及设备，更具体地，涉及一种用于核酸检测的自动化采样设备末端操作头，特别是一种能够集成在机械臂末端的可实现全自动化安全采样的操作头，能够用于远程操作。
技术介绍
核酸检测作为新型冠状病毒确诊的重要依据之一，需由身穿防护服的医护人员亲自手持咽拭子自患者咽喉部刮擦下细胞样本与组织粘液，并保存至试管培养液中，才能进一步的送检得出结论。在人工采样的过程中，虽做了严密的防护，但由于长期、近距离的暴露在高密度的病毒中，仍有不少医护工作者不幸感染，这使得寻求一种无需人工的全自动化采样设备成为了抗击新冠病毒过程中的迫切需求之一。因此，亟需一种能够进行远程操作的核酸采样设备，以使医务工作者在远离感染源的环境下进行远程操作采样。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种用于核酸检测采样的软体操作头、刚性基座及设备，其目的在于，基于软体材料内部空腔充放气和/或抽气会产生形变的原理，获得具有气腔构造的软体操作头，用于安装咽拭子并控制咽拭子进行采样，从而使医务人员在采样过程中无需亲自手持咽拭子进行操作，该软体操作头可以配合刚性基座及机械臂使用，从而获得一种能够让医务工作者进行远距离采样操作的设备，避免医务工作者近距离接触患者，降低感染风险，并且基于磁吸附连接原理可自动完成一次性软体操作头的更换，安全有效、成本低廉。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种用于核酸检测自动化采样的软体操作头，包括：软体执行部和铁芯；所述软体执行部包括咽拭子安装面、基座对接面、咽拭子安装部、空腔和气孔；所述咽拭子安装部设于所述咽拭子安装面所在侧；多个相互隔断的所述空腔位于所述软体执行部内部，且分散布置于所述咽拭子安装部周围；每个所述空腔分别通过一个所述气孔直通外界；所述铁芯设于所述基座对接面所在侧，用于将所述软体执行部与待连接的基座进行磁吸附连接；使用状态下，在所述咽拭子安装部上安装咽拭子，通过各所述气孔向对应的所述空腔放入和/或抽取预定量的气体，改变各个所述空腔的形状，从而改变所述咽拭子安装部的姿态，进而带动所述咽拭子按照预设轨迹完成自动采样。进一步地，所述软体执行部为扁圆柱形，多个形状大小相同的所述空腔在所述软体执行部内部沿圆周方向均匀分布，且两两通过薄壁隔断；所述空腔是横截面为扇形、纵截面为梯形的环段状空腔，每个所述空腔的窄端各有一个直通外界的所述气孔。进一步地，包括对位部，所述对位部设于所述基座对接面上，用于与待连接的基座进行连接时，与待连接的基座上相匹配的导引部配合进行导引和对位；或者，所述铁芯突出于所述基座对接面表面，优选地，所述铁芯表面覆盖柔性材料。进一步地，所述铁芯为环状铁芯，数量与所述气孔的数量相等，每个所述气孔对应穿过一个所述所述铁芯的中心孔；或者，所述铁芯上开设有与所述气孔数量相等的第一通孔，每个所述气孔对应穿过一个所述第一通孔。进一步地，所述基座对接面为软体材料，所述铁芯埋设于所述基座对接面的表面下，以在所述软体执行部与待连接的基座进行磁吸附连接时，通过所述铁芯和所述待连接的基座挤压两者之间的软体材料实现自动气封。为了实现上述目的，按照本专利技术的另一个方面，提供了一种用于核酸检测自动化采样的刚性基座，用于安装如前任意一项所述的软体操作头，包括：基座本体、电磁铁和软管；所述基座本体具有操作头安装面，所述电磁铁设于所述操作头安装面上，且数量和位置与所述软体操作头上所述铁芯的数量与位置相对应，用于配合所述铁芯进行磁吸附连接；所述软管的数量及其出气口的位置与所述软体操作头上所述气孔的数量和位置相对应，以在所述软体操作头安装至所述操作头安装面时，与所述气孔一一对应匹配连接。进一步地，包括导引部，所述导引部设于所述操作头安装面上，用于与在所述刚性基座与所述软体操作头连接时，与所述软体操作头上的所述对位部配合进行自动导引和对位；或者，所述电磁铁凹进所述操作头安装面内，且凹陷形状与所述铁芯的突出形状相匹配，以在所述软体操作头安装至所述操作头安装面时，自动吸附突出于所述基座对接面表面的所述铁芯，并在进行磁吸附连接的同时，自动进行磁吸附对位导引；而在完成磁吸附后，所述电磁铁与所述铁芯共同挤压二者之间的柔性材料实现气封。进一步地，所述电磁铁为环状电磁铁，数量与所述软管的数量相等；每个所述软管的出气端对应穿过一个所述电磁铁的中心孔，以在所述刚性基座与所述软体操作头连接时，与各自对应的所述气孔对接；或者，所述电磁铁上开设有与所述软管的数量相等的第二通孔，每个所述软管的出气端对应穿过一个所述第二通孔，以在所述刚性基座与所述软体操作头连接时，与各自对应的所述气孔对接。进一步地，所述电磁铁朝向所述软体操作头的端面高于所述操作头安装面，用以在吸合所述铁芯时挤压二者间的软体材料实现自动气封。为了实现上述目的，按照本专利技术的另一个方面，提供了一种用于核酸检测自动化采样的设备，包括如前任意一项所述的软体操作头，以及如前任意一项所述的刚性基座；优选地，还包括用于安装所述软体操作头和所述刚性基座的机械臂或机械臂平台。总体而言，本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：1、本专利技术所设计的用于核酸检测的自动化采样设备末端操作头通过引入软体机器人技术，使得一方面软体操作头可以灵活的操控咽拭子在患者口腔内实现摆动与旋转等动作完成采样，且过程中借助软体机器人的顺应性优势将咽拭子与患者咽部的接触力控制在安全范围内；另一方面由于气动软体机器人的独特驱动原理以及低廉的制造成本，可将软体操作头设计为一次性的易消耗品，直接与咽拭子集成为一体，相同病人多次采样以及不同病人交替采样过程中均对软体操作头进行自动更换，从而将交叉感染的风险降到最低。2、软体操作头运用了软体机器人成本低廉以及顺应性的优势，因为采用电磁吸附原理，故可以实现软体操作头自动化更换，也正因此，软体操作头能够进行一次性设计，从而能够全面考虑患者与医生的安全，坚决阻断不同患者间潜在的传播风险，且由于咽部是人体中较敏感的部位，故自动采样设备需在灵活操控咽拭子完成采样的同时，将接触力严格控制在一定范围内，而气动控制驱动柔性材料变形的方案具有易于控制接触力且接触柔和的优点，从而能够保证安全、快捷的完成预定工作。3、本专利技术适用于各种不同类型的机械臂以及机械臂平台，例如UR机械臂或者与UR机械臂相似的其他六自由度或多自由度机械臂平台，需要采样时，患者脸部需固定，将机械臂移动至患者口腔附近定住，由软体操作头来实现进一步的采样工作即可，易于推广使用。4、本专利技术的设备主体由刚性基座、软体操作头以及UR机械臂三部分组成，其中刚性基座通过电磁吸附原理借助软体操作头中内置的环形铁芯实现对软体操作头的吸附与自动更换，软体操作头采用气动原理，通过对内置空腔选择性的抽真空，借助软体操作头的本体形变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于核酸检测自动化采样的软体操作头，其特征在于，包括：软体执行部(102)和铁芯(103)；/n所述软体执行部(102)包括咽拭子安装面、基座对接面、咽拭子安装部(104)、空腔(105)和气孔(106)；/n所述咽拭子安装部(104)设于所述咽拭子安装面所在侧；/n多个相互隔断的所述空腔(105)位于所述软体执行部(102)内部，且分散布置于所述咽拭子安装部(104)周围；每个所述空腔(105)分别通过一个所述气孔(106)直通外界；/n所述铁芯(103)设于所述基座对接面所在侧，用于将所述软体执行部(102)与待连接的基座进行磁吸附连接；/n使用状态下，在所述咽拭子安装部(104)上安装咽拭子(101)，通过各所述气孔(106)向对应的所述空腔(105)放入和/或抽取预定量的气体，改变各个所述空腔(105)的形状，从而改变所述咽拭子安装部(104)的姿态，进而带动所述咽拭子(101)按照预设轨迹完成自动采样。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于核酸检测自动化采样的软体操作头，其特征在于，包括：软体执行部(102)和铁芯(103)；
所述软体执行部(102)包括咽拭子安装面、基座对接面、咽拭子安装部(104)、空腔(105)和气孔(106)；
所述咽拭子安装部(104)设于所述咽拭子安装面所在侧；
多个相互隔断的所述空腔(105)位于所述软体执行部(102)内部，且分散布置于所述咽拭子安装部(104)周围；每个所述空腔(105)分别通过一个所述气孔(106)直通外界；
所述铁芯(103)设于所述基座对接面所在侧，用于将所述软体执行部(102)与待连接的基座进行磁吸附连接；
使用状态下，在所述咽拭子安装部(104)上安装咽拭子(101)，通过各所述气孔(106)向对应的所述空腔(105)放入和/或抽取预定量的气体，改变各个所述空腔(105)的形状，从而改变所述咽拭子安装部(104)的姿态，进而带动所述咽拭子(101)按照预设轨迹完成自动采样。


2.如权利要求1所述的一种用于核酸检测自动化采样的软体操作头，其特征在于，所述软体执行部(102)为扁圆柱形，多个形状大小相同的所述空腔(105)在所述软体执行部(102)内部沿圆周方向均匀分布，且两两通过薄壁隔断；所述空腔(105)是横截面为扇形、纵截面为梯形的环段状空腔，每个所述空腔(105)的窄端各有一个直通外界的所述气孔(106)。


3.如权利要求1所述的一种用于核酸检测自动化采样的软体操作头，其特征在于，包括对位部(107)，所述对位部(107)设于所述基座对接面上，用于与待连接的基座进行连接时，与待连接的基座上相匹配的导引部配合进行导引和对位；
或者，所述铁芯(103)突出于所述基座对接面表面，优选地，所述铁芯(103)表面覆盖柔性材料。


4.如权利要求1～3任意一项所述的一种用于核酸检测自动化采样的软体操作头，其特征在于，所述铁芯(103)为环状铁芯，数量与所述气孔(106)的数量相等，每个所述气孔(106)对应穿过一个所述所述铁芯(103)的中心孔；
或者，所述铁芯(103)上开设有与所述气孔(106)数量相等的第一通孔，每个所述气孔(106)对应穿过一个所述第一通孔。


5.如权利要求4所述的一种用于核酸检测自动化采样的软体操作头，其特征在于，所述基座对接面为软体材料，所述铁芯(103)埋设于所述基座对接面的表面下，以在所述软体执行部(102)与待连接的基座进行磁吸附连接时，通过所述铁芯(103)和所述待连接的基座挤压两者之间的软体材料实现自动气封。
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴志刚，朱嘉淇，蒋嵚，柯星星，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42