一种移动式咽拭子取样机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种移动式咽拭子机器人系统，具体涉及移动式咽拭子取样机器人及配套系统和操作软件。本发明专利技术多用于移动检测点的咽拭子取样操作，医生可进行流程干涉和取样位置修正。整套系统在咽拭子取样过程中能够保证医患隔离，能够在全自动或部分人工干预情况下完成接触判断、采样质量判断、咽拭子取样、咽拭子头切断转移、操作手消毒等工作，并同步记录包括但不限于采集力量、采集部位等数据，大大降低以新冠为代表高感染性传染病对医护人员的影响，减轻医护人员的身体、心里负担，节省防护服、手套的医疗资源，并且该套移动式咽拭子取样机器人，可以直接与移动平台连接，实现快速移动咽拭子采集点的构建及咽拭子采集取样。

【技术实现步骤摘要】
一种移动式咽拭子取样机器人
本专利技术涉及一种移动式咽拭子取样执行器，具体涉及具体涉及可移动式咽拭子取样机器人及配套系统和操作软件。本专利技术适用于医学咽拭子取样工作，能够实现医患隔离，全自动或部分人工干预情况下，完成咽拭子取样的整套工作流程，并记录相关数据。
技术介绍
CoronaVirusDisease2019(COVID-19)国内称之为新型冠状病毒肺炎(下面简称为新冠肺炎)，是一种急性感染性肺炎，新冠肺炎患者初期症状多以发热、乏力、干咳为主，后期逐渐转变为呼吸困难严重等表现，并同时伴随患者自身多种综合性疾病集中爆发。其传染潜伏期为1-14天，并且其潜伏期即具有感染性。因此，如何快速准确筛查新冠肺炎感染者是对预防和控制新型冠状病毒的传播的首要手段。目前多以咽拭子采样的方式采集患者咽部的菌群信息，从而做出判断。在对新冠病毒的传播途径研究中发现，呼吸道飞沫、密切接触是其主要的传播途径，但是气溶胶传播也能够使其快速传播。因此，咽拭子采样过程中，医护人员的防护就显得尤为重要，稍有不小心，则会导致自身的生命健康受到威胁。因此如何使得在咽拭子采样过程中，实现医患分离，同时实现高精度、高准确度的咽拭子采集流程，对于预防新冠肺炎的传播、保护医疗工作者，是很有意义的。同时伴随着咽拭子采集形式的多样性，对于室外快速移动式采集方式的需求，也是咽拭子采集的一大研究方向。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的难点，提出一种移动式咽拭子取样机器人及配套系统和操作软件。本专利技术涉及的整套系统在咽拭子取样过程中能够保证医患隔离，大大降低以新冠为代表高感染性传染病对医护人员的影响，减轻医护人员的身体、心里负担，节省防护服、手套的医疗资源。本专利技术所述的一种咽拭子取样机器人，由一个多自由度机械臂1、柔性气动操作手2、力传感器3、摄像头4、咽拭子管阵列固定位5、培养液管阵列固定位6、培养液试管工作位7、培养液试管拧盖与剪断系统8、灭活箱9、咬口器10、咬口器支架11、柜体12组成，可以实现医患隔离，能够在全自动或部分人工干预情况下完成接触判断、采样质量判断、咽拭子取样、咽拭子头切断转移、操作手消毒等工作，并同步记录包括但不限于采集力量、采集部位等数据，并且该套移动式咽拭子取样机器人，可以直接与移动平台连接，实现快速移动咽拭子采集点的构建及咽拭子采集取样。多自由度机械臂，具备多自由度设计，能够实现夹取、运输、旋拧等咽拭子取样过程必须的动作，末端连接柔性气动操作手2、力传感器3、摄像头4，并可通过IO接口实现间断和连续动作控制。柔性气动操作手，采用气动控制方式，能够自适应夹取不同尺寸的咽拭子管和培养液瓶，并具有额外的气动手指可以对咽拭子杆部进行辅助固定。柔性气动操作手、力传感器、摄像头等的具体特点引用专利。咽拭子管阵列固定位和培养液管阵列固定位，其特征在于：该种阵列式固定位，主要包括阵列式定位装置本体，快速紧固机构，定位机构，能够实现咽拭子试管以及培养液管的快速紧固定位，同时结合定位装置，实现试管在三维空间内坐标的快速定位，从而完成机械臂阵列式抓取相关部件的功能。其咽拭子管夹持固定位、培养液管夹持固定位等的具体特点引用专利波波负责的夹持专利。培养液试管工作位，其特征在于：底座采用变尺寸锥形竖井，夹持模块采用气动或电动控制方式，配合自适应夹口和高摩擦系数衬垫，可夹持尺寸范围广、夹持力度可调、针对不同尺寸样品管能够保证中轴线竖直且相对机械臂底座中心点位置固定，从而保证后续培养液试管瓶盖的旋开、旋紧、以及咽拭子剪断等工作要求。培养液试管拧盖与剪断系统，其特征在于：包括夹持组件，所述夹持组件上夹持样本保存试管；拧盖组件；剪断组件；其中，所述的夹持组件将所述样本保存试管进行夹持固定，并通过所述拧盖组件实现对于所述样本保存试管的瓶盖的夹持后拧下或拧上处理，并通过旋转转移瓶盖便于放入咽拭子；随后通过配套机械臂将采样后的咽拭子放入样本保存试管中，剪断组件将咽拭子头部样本剪下，拧盖组件将样本保存试管瓶盖拧回，完成样品保存。灭活箱采用医学灭活标准，在标准孔径内存放完成样本保存的培养液试管，从而实现咽拭子采集样本的一一对应，避免交叉感染的存在。咬口器和咬口器支架，采用医用材料制备，采用下斜渐变通路设计，通过牙齿定位保证压舌和开喉功能，根据不同年龄段、性别的患者的需求具有不同尺寸的设计，具有保护面罩设计，防止患者呼出的带菌空气直接接触系统前面板，对下一患者造成交叉感染。10、柜体，采用高强度框架可拆卸设计，可通过酒精、甲醛、戊二醛、二氧化氯、84消毒液等进行擦洗消毒，尺寸能够进入医院标准病房和诊室，下设机柜以支撑机械臂控制系统，并配有万向轮或自锁万向轮方便推行，并且能够与移动平台直接连接，从而形成移动式咽拭子采集系统。附图说明参见附图图1为本专利技术的整体结构示意图图1中，1、多自由度机械臂；2、柔性气动操作手；3、力传感器；4、摄像头；5、咽拭子管阵列固定位；6、培养液管阵列固定位；7、培养液试管工作位；8、培养液试管拧盖与剪断系统；9、灭活箱；10、咬口器；11、咬口器支架；12、柜体。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创新点、达成的功效易于明白了解，下面结合附图对本专利技术进一步说明。如图1所示，本专利技术由一个多自由度机械臂1、柔性气动操作手2、力传感器3、摄像头4、咽拭子管阵列固定位5、培养液管阵列固定位6、培养液试管工作位7、培养液试管拧盖与剪断系统8、灭活箱9、咬口器10、咬口器支架11、柜体12组成，下面我们将对移动式咽拭子取样的整体流程进行阐述。第一步：咽拭子管及培养液管的阵列式定位固定。此步骤由医护人员将对应的试管类型安放到阵列式试管架上，并快速锁定，实现其三维空间内的坐标定位。第二步：多自由度机械臂配合柔性气动操作手，根据传感器、摄像头等结构的配合，将一只培养液管放置到培养液管工作位上，工作位的夹紧装置动作，实现培养液试管的夹持固定。第三部：多自由度机械臂配合柔性气动操作手，根据传感器、摄像头等结构的配合，完成咽拭子管的拧开、咽拭子夹取、咽拭子移动到取样位置，在咬口器及以咬口器支架的配合下，完成患者的咽拭子取样动作。于此同时，培养液试管拧盖与剪断系统的拧盖部分开始工作，将培养液管工位为上培养液管的瓶盖拧开，并移开，留出机械臂夹持咽拭子放入培养液管的位置。第三部：咽拭子进入培养液管后，剪断部件开始工作，完成咽拭子的剪断动作。机械臂夹持剩余的咽拭子杆放回咽拭子管，同时拧盖部件完成培养液管瓶盖的旋紧动作。第四部：多自由度机械臂配合柔性气动操作手，根据传感器、摄像头等结构的配合，在培养液管的工作位置，实现培养液管的夹持，工作位的夹紧装置松开，机械臂将培养液管取走放置于灭活箱内，完成咽拭子取样的整体动作。在整个过程中，咬口器遵循一人一件一次性取用的原则，由患者自己置于咬口器固定架上，保证患者的自身安全，避免交叉感染。外部柜体的存在，为整个设备提供一个密闭安全的环境，实现医患隔离，同时对设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.本专利技术所述的一种移动式咽拭子取样机器人，其特征在于：由一个多自由度机械臂(1)、柔性气动操作手(2)、力传感器(3)、摄像头(4)、咽拭子管阵列固定位(5)、培养液管阵列固定位(6)、培养液试管工作位(7)、培养液试管拧盖与剪断系统(8)、灭活箱(9)、咬口器(10)、咬口器支架(11)、柜体(12)组成，可以实现医患隔离，能够在全自动或部分人工干预情况下完成接触判断、采样质量判断、咽拭子取样、咽拭子头切断转移、操作手消毒等工作，并同步记录包括但不限于采集力量、采集部位等数据。/n

【技术特征摘要】
1.本发明所述的一种移动式咽拭子取样机器人，其特征在于：由一个多自由度机械臂(1)、柔性气动操作手(2)、力传感器(3)、摄像头(4)、咽拭子管阵列固定位(5)、培养液管阵列固定位(6)、培养液试管工作位(7)、培养液试管拧盖与剪断系统(8)、灭活箱(9)、咬口器(10)、咬口器支架(11)、柜体(12)组成，可以实现医患隔离，能够在全自动或部分人工干预情况下完成接触判断、采样质量判断、咽拭子取样、咽拭子头切断转移、操作手消毒等工作，并同步记录包括但不限于采集力量、采集部位等数据。


2.根据权利要求1所述的一种咽拭子取样机器人的多自由度机械臂，其特征在于：具备多自由度设计，能够实现夹取、运输、旋拧咽拭子、以及咽拭子取样过程必须的动作，末端连接柔性气动操作手(2)、力传感器(3)、摄像头(4)，并可通过IO接口实现间断和连续动作控制。


3.根据权利要求1所述的一种咽拭子取样机器人的柔性气动操作手，其特征在于：采用气动控制方式，能够自适应夹取不同尺寸的咽拭子管和培养液瓶，并具有额外的气动手指可以对咽拭子杆部进行辅助固定。


4.根据权利要求1所述的一种咽拭子取样机器人的咽拭子管阵列固定位和培养液管阵列固定位，其特征在于：该种阵列式固定位，主要包括阵列式定位装置本体，快速紧固机构，定位机构，能够实现咽拭子试管以及培养液管的快速紧固定位，同时结合定位装置，实现试管在三维空间内坐标的快速定位，从而完成机械臂阵列式抓取相关部件的功能。


5.根据权利要求1所述的一种咽拭子取样机器人的培养液试管工作位，其特征在于：底座采用变尺寸锥形竖井，夹持模块采用气动或电动控制方式，配合自适应夹口和高摩擦系...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪家道，翁鼎，庞作波，张传彬，陈磊，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11