一种防污染样本处理系统

摘要

本发明属于样本检测技术领域，具体涉及一种防污染样本处理系统，在所述存储管内的样品液内设置有微型磁子，反应管基座的前后两侧设置安装板，在反应管基座的中部设置有转轴，反应管基座通过转轴转动安装在安装板上，且其中一侧的转轴安装有从动齿轮，从动齿轮啮合连接有主动齿轮，主动齿轮安装在旋转电机的输出轴上，旋转电机安装在安装板上，在操作室的前后侧壁上均设置有天车导轨，在两个天车导轨上共同安装有两个天车，在天车下表面的前后两侧均安装有电动伸缩杆，电动伸缩杆的下端与安装板连接。本发明综合使用热形变‑磁力开盖法和微型磁子转移法替代传统的穿刺取样技术，避免在穿刺针拔出过程中病原体泄露的问题。

权利要求

1.一种防污染样本处理系统，其特征在于：包括可封闭的操作室(1)，在所述操作室(1)的侧壁上设置有可开关的门(34)，在所述操作室(1)内的中部并排设置有存储管基座(2)和反应管基座(3)，所述存储管基座(2)固定设置在操作室(1)的底部，所述反应管基座(3)的前后两侧设置安装板(4)，在所述反应管基座(3)的中部设置有转轴，所述反应管基座(3)通过转轴转动安装在安装板(4)上，且其中一侧的转轴穿过安装板(4)安装有从动齿轮(5)，所述从动齿轮(5)啮合连接有主动齿轮(6)，所述主动齿轮(6)安装在旋转电机(7)的输出轴上，所述旋转电机(7)固定安装在安装板(4)上，在所述操作室(1)的前后侧壁上均设置有天车导轨(8)，在两个天车导轨(8)上共同安装有两个天车(9)，在所述天车(9)下表面的前后两侧均安装有电动伸缩杆(10)，所述电动伸缩杆(10)的下端与安装板(4)连接，在所述存储管基座(2)和反应管基座(3)上分别均匀排列设置有储存卡槽(11)和反应卡槽(12)，所述储存卡槽(11)和反应卡槽(12)的数量和位置均相同，在所述储存卡槽(11)和反应卡槽(12)的侧壁上均设置有弧形弹性凸起(13)，以便于卡紧储存卡槽(11)内的存储管(14)和反应卡槽(12)内的反应管(15)，在所述储存卡槽(11)和反应卡槽(12)的下部均环绕设置有升降电磁线圈(16)，在所述储存卡槽(11)和反应卡槽(12)的底部均设置有NFC读卡器(17)，在所述存储管(14)和反应管(15)的底部均设置有NFC芯片(18)，以储存存储管(14)和反应管(15)对应的人员身份信息，在所述存储管(14)和反应管(15)的上部均设置有扣槽(19)，在所述存储管(14)和反应管(15)的上端均盖合有管盖(20)，在所述管盖(20)的内壁上固定设置有与扣槽(19)相对应的弧形卡片(21)，所述弧形卡片(21)为记忆金属材制，在所述管盖(20)内侧的顶部设置有密封垫(22)，在所述管盖(20)的顶部还镶嵌设置有铁片(23)，在所述存储管(14)内设置有微型磁子(24)，所述微型磁子(24)为椭球型，由塑料外壳(2401)和埋入两端的两块永久磁铁(2402)组成，两块永久磁铁(2402)的N极均朝向外侧或均朝向内侧，在所述反应管(15)的内部设置有反应液(37)，在所述反应液(37)的上方设置有蜡密封层(38)，以将反应液(37)密封，在所述蜡密封层(38)的上表面粘有吸水纸(39)，在所述反应管基座(3)上升降电磁线圈(16)的上方设置有霍尔传感器(25)，在所述操作室(1)的左右两侧均设置有管盖暂存基座(26)，在所述管盖暂存基座(26)上均匀排列设置有管盖存放槽(27)，所述管盖存放槽(27)的位置与反应卡槽(12)的数量、位置均相同，在所述管盖暂存基座(26)的上方设置有机械臂(28)，且所述机械臂(28)固定设置在操作室(1)的顶部，在所述机械臂(28)的活动端连接有开盖板(29)，在所述开盖板(29)的下表面均匀排列设置有圆孔(30)，且所述圆孔(30)与管盖存放槽(27)一一对应，在所述圆孔(30)的顶部设置有开盖电磁线圈(31)，在所述圆孔(30)的侧壁上设置有加热电阻丝(32)，在所述操作室(1)的外侧壁上设置有控制器(33)，所述控制器(33)与机械臂(28)、天车(9)、电动伸缩杆(10)、升降电磁线圈(16)、旋转电机(7)、NFC读卡器(17)、开盖电磁线圈(31)和加热电阻丝(32)连接。

2.根据权利要求1所述的一种防污染样本处理系统，其特征在于：在所述微型磁子(24)的塑料外壳(2401)外壳上刻有直线或曲线的条纹(2403)，以增加转移样品液的能力。

3.根据权利要求1所述的一种防污染样本处理系统，其特征在于：所述弧形弹性凸起(13)为弧形塑料片。

4.根据权利要求1所述的一种防污染样本处理系统，其特征在于：在所述操作室(1)的前后侧壁上还镶嵌有半导体制冷片(36)，用于对操作室(1)内部进行降温。

5.根据权利要求1所述的一种防污染样本处理系统，其特征在于：在所述操作室(1)的顶部还设置有多个紫外灯(35)，用于在操作室(1)非使用期间进行自行灭菌。

说明书

一种防污染样本处理系统

技术领域

[0001] 本发明属于样本检测技术领域，具体涉及一种防污染样本处理系统。

背景技术

[0002] 对传染病患者的密切接触人员、康复期出院病人、医学隔离观察人员、有传染病流行地区旅行史的人群进行鼻咽拭子采样，筛查潜在传染源，是包括新型冠状病毒肺炎在内
的呼吸道传染病防控工作的重要环节。面对突发、海量和快速的传染病样本检测需求，如何
自动、批量、安全的打开存储管盖，将样本从存储管中取出并转移到相应的检测体系是困扰
疾控实验人员的重要问题。

[0003] 现有的存储管开盖方案主要有旋转开盖法、穿刺取样法两种。旋转开盖法是通过人工或机械旋转的方法打开存储管盖，处理通量小，无法应对海量样本；穿刺取样法虽然可
处理海量样本，但对存储管盖进行穿刺和拔出的操作，会带来样本外泄的风险。现有存储管
开盖技术缺陷明显亟待改进。

[0004] 现有的液体转移方案主要通过人工操作或机械臂完成：在负压条件下，毛细管或吸嘴伸入存储管中吸取样品，再将毛细管和吸嘴移至检测体系内；在正压条件下，将毛细管
或吸嘴内的液体排至检测体系中。此类方案不可避免的会产生海量的毛细管和吸嘴等传染
性医疗废弃物，增加环境污染的风险。在利用正负压吸取和排出液体的过程中，还会产生气
溶胶，增大样品间交叉污染的风险。现有液体转移技术缺陷明显亟待改进。

发明内容

[0005] 本发明针对上述问题提供了一种防污染样本处理系统。

[0006] 为达到上述目的本发明采用了以下技术方案：

[0007] 一种防污染样本处理系统，包括可封闭的操作室，在所述操作室的侧壁上设置有可开关的门，在所述操作室内的中部并排设置有存储管基座和反应管基座，所述存储管基
座固定设置在操作室的底部，所述反应管基座的前后两侧设置安装板，在所述反应管基座
的中部设置有转轴，所述反应管基座通过转轴转动安装在安装板上，且其中一侧的转轴穿
过安装板安装有从动齿轮，所述从动齿轮啮合连接有主动齿轮，所述主动齿轮安装在旋转
电机的输出轴上，所述旋转电机固定安装在安装板上，在所述操作室的前后侧壁上均设置
有天车导轨，在两个天车导轨上共同安装有两个天车，在所述天车下表面的前后两侧均安
装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的下端与安装板连接，在所述存储管基座和反应管基座
上分别均匀排列设置有储存卡槽和反应卡槽，所述储存卡槽和反应卡槽的数量和位置均相
同，在所述储存卡槽和反应卡槽的侧壁上均设置有弧形弹性凸起，以便于卡紧储存卡槽内
的存储管和反应卡槽内的反应管，在所述储存卡槽和反应卡槽的下部均环绕设置有升降电
磁线圈，在所述储存卡槽和反应卡槽的底部均设置有NFC读卡器，在所述存储管和反应管的
底部均设置有NFC芯片，以储存存储管和反应管对应的人员身份信息，在所述存储管和反应
管的上部均设置有扣槽，在所述存储管和反应管的上端均盖合有管盖，在所述管盖的内壁
上固定设置有与扣槽相对应的弧形卡片，所述弧形卡片为记忆金属材制，在所述管盖内侧
的顶部设置有密封垫，在所述管盖的顶部还镶嵌设置有铁片，在所述存储管内的样品液内
设置有微型磁子，所述微型磁子为椭球型，由塑料外壳和埋入两端的两块永久磁铁组成，两
块永久磁铁的N极均朝向外侧或均朝向内侧，在所述反应管基座上升降电磁线圈的上方设
置有霍尔传感器，在所述操作室的左右两侧均设置有管盖暂存基座，在所述管盖暂存基座
上均匀排列设置有管盖存放槽，所述管盖存放槽的位置与反应卡槽的数量、位置均相同，在
所述管盖暂存基座的上方设置有机械臂，且所述机械臂固定设置在操作室的顶部，在所述
机械臂的活动端连接有开盖板，在所述开盖板的下表面均匀排列设置有圆孔，且所述圆孔
与管盖存放槽一一对应，在所述圆孔的顶部设置有开盖电磁线圈，在所述圆孔的侧壁上设
置有加热电阻丝，在所述操作室的外侧壁上设置有控制器，所述控制器与机械臂、天车、电
动伸缩杆、升降电磁线圈、旋转电机、NFC读卡器、开盖电磁线圈和加热电阻丝连接。

[0008] 进一步，在所述微型磁子的塑料外壳外壳上刻有直线或曲线的条纹，以增加转移样品液的能力。

[0009] 再进一步，所述弧形弹性凸起为弧形塑料片。

[0010] 更进一步，在所述操作室的前后侧壁上还镶嵌有半导体制冷片，用于对操作室内部进行降温。

[0011] 更进一步，在所述操作室的顶部还设置有多个紫外灯，用于在操作室非使用期间进行自行灭菌。

[0012] 更进一步，在所述反应管的内部设置有反应液，在所述反应液的上方设置有蜡密封层，以将反应液密封，在所述蜡密封层的上表面粘有吸水纸。

[0013] 与现有技术相比本发明具有以下优点：

[0014] 1、本发明采用热形变‑磁力开盖法批量打开存储管管盖，避免传统、低效的旋钮开盖法，可对批量的存储管进行同步开盖操作，满足传染病防控的应急需求；

[0015] 2、本发明综合使用热形变‑磁力开盖法和微型磁子转移法替代传统的穿刺取样技术，避免在穿刺针拔出过程中病原体泄露的问题，减少样本泄露和交叉污染的风险；

[0016] 3、本发明采用微型磁子转移法替代传统的负压‑正压移液法，避免气溶胶污染，减少样本泄露和交叉污染的风险；

[0017] 4、本发明采用微型磁子替代传统的吸嘴或毛细玻璃管，微型磁子使用完毕后保留在储存管，减少医疗垃圾产量，降低医疗垃圾污染环境的风险。

[0018] 5、本发明在存储管底部的NFC芯片中储存人员身份信息，即使在存储和转运过程中存储管的空间位置出现颠倒、混乱的情况，对最终检测结果无影响；

[0019] 6、本发明存储管的开盖和样品液转移过程无人工干预步骤，降低误操作风险。

附图说明

[0020] 图1为本发明的结构示意图；

[0021] 图2为本发明反应管基座的结构示意图；

[0022] 图3为本发明图2中圈A的局部放大图；

[0023] 图4为本发明管盖暂存基座的结构示意图；

[0024] 图5为本发明天车与反应管基座的连接示意图；

[0025] 图6为本发明微型磁子的结构示意图；

[0026] 图中，操作室—1、存储管基座—2、反应管基座—3、安装板—4、从动齿轮—5、主动齿轮—6、旋转电机—7、天车导轨—8、天车—9、电动伸缩杆—10、储存卡槽—11、反应卡
槽—12、弧形弹性凸起—13、存储管—14、反应管—15、升降电磁线圈—16、NFC读卡器—17、
NFC芯片—18、扣槽—19、管盖—20、弧形卡片—21、密封垫—22、铁片—23、微型磁子—24、
霍尔传感器—25、管盖暂存基座—26、管盖存放槽—27、机械臂—28、开盖板—29、圆孔—
30、开盖电磁线圈—31、加热电阻丝—32、控制器—33、门—34、紫外灯—35、半导体制冷
片—36、反应液—37、蜡密封层—38、吸水纸—39、塑料外壳—2401、永久磁铁—2402、条
纹—2403。

具体实施方式

[0027] 为了进一步阐述本发明的技术方案，下面通过实施例对本发明进行进一步说明。

[0028] 如图1至图6所示，一种防污染样本处理系统，包括可封闭的操作室1，在所述操作室1的侧壁上设置有可开关的门，在所述操作室1的前后侧壁上还镶嵌有半导体制冷片36，
用于对操作室1内部进行降温，在所述操作室1的顶部还设置有多个紫外灯35，用于在操作
室1非使用期间进行自行灭菌，在所述操作室1内的中部并排设置有存储管基座2和反应管
基座3，所述存储管基座2固定设置在操作室1的底部，所述反应管基座3的前后两侧设置安
装板4，在所述反应管基座3的中部设置有转轴，所述反应管基座3通过转轴转动安装在安装
板4上，且其中一侧的转轴穿过安装板4安装有从动齿轮5，所述从动齿轮5啮合连接有主动
齿轮6，所述主动齿轮6安装在旋转电机7的输出轴上，所述旋转电机7固定安装在安装板4
上，在所述操作室1的前后侧壁上均设置有天车导轨8，在两个天车导轨8上共同安装有两个
天车9，在所述天车9下表面的前后两侧均安装有电动伸缩杆10，所述电动伸缩杆10的下端
与安装板4连接，在所述存储管基座2和反应管基座3上分别均匀排列设置有储存卡槽11和
反应卡槽12，所述储存卡槽11和反应卡槽12的数量和位置均相同，在所述储存卡槽11和反
应卡槽12的侧壁上均设置有弧形弹性凸起13，以便于卡紧储存卡槽11内的存储管14和反应
卡槽12内的反应管15，所述弧形弹性凸起13为弧形塑料片，在所述储存卡槽11和反应卡槽
12的下部均环绕设置有升降电磁线圈16，在所述储存卡槽11和反应卡槽12的底部均设置有
NFC读卡器17，在所述存储管14和反应管15的底部均设置有NFC芯片18，以储存存储管14和
反应管15对应的人员身份信息，在所述存储管14和反应管15的上部均设置有扣槽19，在所
述存储管14和反应管15的上端均盖合有管盖20，在所述管盖20的内壁上固定设置有与扣槽
19相对应的弧形卡片21，所述弧形卡片21为记忆金属材制，在所述管盖20内侧的顶部设置
有密封垫22，在所述管盖20的顶部还镶嵌设置有铁片23，在所述存储管14内的样品液内设
置有微型磁子24，所述微型磁子24为椭球型，由塑料外壳2401和埋入两端的两块永久磁铁
2402组成，两块永久磁铁2402的N极均朝向外侧或均朝向内侧，在所述微型磁子24的塑料外
壳2401外壳上刻有直线或曲线的条纹2403，以增加转移样品液的能力，在所述反应管15的
内部设置有反应液37，在所述反应液37的上方设置有蜡密封层38，以将反应液37密封，在所
述蜡密封层38的上表面粘有吸水纸39，在所述反应管基座3上升降电磁线圈16的上方设置
有霍尔传感器25，在所述操作室1的左右两侧均设置有管盖暂存基座26，在所述管盖暂存基
座26上均匀排列设置有管盖存放槽27，所述管盖存放槽27的位置与反应卡槽12的数量、位
置均相同，在所述管盖暂存基座26的上方设置有机械臂28，且所述机械臂28固定设置在操
作室1的顶部，在所述机械臂28的活动端连接有开盖板29，在所述开盖板29的下表面均匀排
列设置有圆孔30，且所述圆孔30与管盖存放槽27一一对应，在所述圆孔30的顶部设置有开
盖电磁线圈31，在所述圆孔30的侧壁上设置有加热电阻丝32，在所述操作室1的外侧壁上设
置有控制器33，所述控制器33与机械臂28、天车9、电动伸缩杆10、升降电磁线圈16、旋转电
机7、NFC读卡器17、开盖电磁线圈31和加热电阻丝32连接。

[0029] 使用方法：首先在采集样本时即在存储管14和反应管15底部的NFC芯片18芯片内录入人员身份信息，在存储管14和反应管15放置时，存储管基座2和反应管基座3上相对应
的存储管14和反应管15镜像对称设置，样品转移时，先使用两侧的机械臂28带动开盖板29
移动至存储管基座2和反应管基座3上方，使圆孔30和存储管14或反应管15一一对应，控制
器33控制加热电阻丝32工作，对弧形卡片21进行加热，弧形卡片21在受热后缩回，松开扣槽
19，随后开盖电磁线圈31通电产生磁力，对铁片23产生吸力从而将管盖20吸起，控制机械臂
28带动开盖板29返回，将管盖20放置在管盖暂存基座26上，控制电动伸缩杆10带动反应管
基座3上升至一定高度，旋转电机7工作使反应管基座3旋转180度，控制天车9移动使存储管
14和反应管15一一对应，控制电动伸缩杆10伸出，使存储管14和反应管15得开口相接触，对
升降电磁线圈16通电，增大升降电磁线圈16的电流控制微型磁子24带动存储管14内的样品
液上升，使微型磁子24与吸水纸39接触，完成样品液的转移，随后减小升降电磁线圈16的电
流，使微型磁子24落入存储管14内，随即进行反向操作实现反应管基座3的回位和管盖20的
盖回，当需要对反应管15采集到的样品液进行反应时，对反应管15进行加热，使蜡密封层38
熔化，吸水纸39掉入反应液37开始反应，避免了再次打开管盖20。

[0030] 以上显示和描述了本发明的主要特征和优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，
能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性
的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落
在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

[0031] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当
将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员
可以理解的其他实施方式。