CN105738165B - 一种全自动生物气溶胶采样与检测机器人装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种全自动生物气溶胶采样与检测机器人装置，包括行进单元、采样与检验单元和视频采集单元，其中采样与检验单元包括粒子切割器、风机、采样瓶、抽气泵、注射泵、储液瓶、蠕动泵、注液机构、光电检测装置、传动机构和检验卡装置，在两路主副气路的共同作用下实现对空气中的生物气溶胶粒子进行浓缩采集，通过液体输送路径自动将采样液输送入注液机构中，注液机构与传动机构进行配合实现样液的分配，光电检测机构与传动机构配合实现生物种类识别，整个装置从样品采集到生物种类识别具有高度的自动化。

Description

一种全自动生物气溶胶采样与检测机器人装置

技术领域

本发明涉及生物安全领域，具体而言，涉及一种全自动生物气溶胶采样与检测机器人装置。

背景技术

自20世纪70年代以来，新发传染病频发，公共卫生事件(如“SARS”、高致病禽流感等)时有发生，同时自然灾害频发，由此衍生的人、畜疫情均对人类及其生存的环境产生了重大影响，加上生物恐怖威胁严重。我国面临着生物恐怖、公共卫生事件、次生生物危害、自然灾害衍生的生物危害等多种生物安全威胁。

生物安全的防治关键在于早发现、早处置，因此在事件发生的第一时间需要了解到现场的污染情况，事发现场环境恶劣，不利于人员进入，同时对工作人员人体健康和生命安全造成极大的威胁。

发明内容

本发明提供一种全自动生物气溶胶采样与检测机器人装置，它能进入生物事件现场对生物气溶胶粒子进行浓缩采集和生物种类鉴定，以提高突发生物事件现场应急处置能力。。

为达到上述目的，本发明提供了一种全自动生物气溶胶采样与检测机器人装置，包括行进单元、采样与检验单元和视频采集单元，其中：

所述采样与检验单元通过减震器安装在所述行进单元上，所述行进单元设置有橡胶履带；

所述采样与检验单元包括粒子切割器、风机、采样瓶、抽气泵、注射泵、储液瓶、蠕动泵、注液机构、光电检测装置、传动机构和检验卡装置；

所述采样与检验单元包含主气路和副气路，其中所述粒子切割器的主气流出口经所述采样瓶和所述抽气泵相连形成主气路，所述粒子切割器的副气流出口与所述风机相连形成副气路；

所述采样与检验单元还包含一液体流动路径，其中所述储液瓶中液体通过所述注射泵进入所述采样瓶中，由所述蠕动泵将所述采样瓶中液体抽出输送到所述注液机构实现样液的分配；

所述采样瓶包含进液口、出液口、进气口和出气口，其中所述进液口与所述注射泵相连，所述出液口与所述蠕动泵相连，伸入所述采样瓶底端的进气口与所述主气流出口相连，所述出气口与所述抽气泵进气端相连，样液采集时先通过所述注射泵将所述储液瓶中的缓冲液注入所述采样瓶中，然后通过所述抽气泵在所述采样瓶液面上端形成负压，此时与所述粒子切割器主气流出口相连的进气口端为大气压，通过压差降将采集到的样气注入缓冲液中形成样液；

所述注液机构与所述光电检测装置悬空设置于所述传动机构上端，所述检验卡装置固定设置于所述传动机构上，所述传动机构带动所述检验卡装置左右运动，所述注液机构实现将样液分别注入检测点中，光电检测装置实现对注入检测点的样液进行检测；

所述传动机构包含两个滑轨、一个导轨、一个电机和两个限位开关，所述检测卡装置安装在两个滑轨上，该两个滑轨设置在导轨，可沿所述导轨左右滑动，由所述电机带动所述检测卡装置沿导轨左右运动，当所述检测卡装置上的遮挡片遮挡住左侧的限位开关则停止向左运动，当所述检测卡装置上的遮挡片遮挡住右侧的限位开关则停止向右运动。

进一步地，所述采样与检验单元用于对空气生物气溶胶粒子进行浓缩采集以及生物类别检验。

进一步地，所述行进单元用于实现自动运动功能。

进一步地，所述的视频采集单元用于对所述行进单元的行进路况进行实时监测。

进一步地，所述减震器为减震弹簧。

进一步地，所述主气路与所述副气路的流量比范围为1：20-7：200。

进一步地，所述缓冲液注入量为5ml-25ml。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明提供的全自动生物气溶胶采样与检测机器人装置，集成了生物气溶胶浓缩采集和生物种类识别的功能，能更快的获得生物事件现场的污染信息，便于现场快速应急处置；

(2)本发明自动化程度较高，从样品采集到输出检测结果，无需人员操作；

(3)本发明可代替工作人员进入多种恶劣环境中进行工作。提高了人员的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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发明的一些实施例，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他的附图。

图1是本发明一个实施例的全自动生物气溶胶采样与检测机器人装置的结构图；

图2a、图2b是本发明一个实施例的采样与检验单元结构图；

图3是本发明一个实施例的粒子切割器示意图；

图4是本发明一个实施例的采样瓶结构原理图；

图5是本发明一个实施例的传动机构结构原理图。

图中标号说明：1、行进单元；2、采样与检验单元；3、视频采集单元；4、减震器；5、粒子切割器；6、风机；7、采样瓶；8、抽气泵；9、注射泵；10、储液瓶；11、蠕动泵；12、注液机构；13、光电检测装置；14、传动机构；15、检验卡装置；5.1、主气流出口；5.2、副气流出口；7.1、采样瓶进液口；7.2、采样瓶进气口；7.3、采样瓶出气口；7.4、采样瓶出液口；14.1、滑轨；14.2、导轨；14.3、电机；14.4、左限位开关；14.5、右限位开关。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明一个实施例的全自动生物气溶胶采样与检测机器人装置示意图；如图所示，包括行进单元1、采样与检验单元2和视频采集单元3，其中：

所述生物气溶胶采样与检测机器人装置设计有两级减震，其中行进单元1采用橡胶履带对该装置整体进行减震，所述采样与检验单元2通过减震器(如减震弹簧)4安装在所述行进上，通过减震器对采样与检验单元进行二级减震，通过二级减震的设计降低机器人装置在不同复杂路况行进中对采样与检验单元中精密部件的影响；

如图2a、b所示，所述采样与检验单元包括粒子切割器5、风机6、采样瓶7、抽气泵8、注射泵9、储液瓶10、蠕动泵11、注液机构12、光电检测装置13、传动机构14和检验卡装置15；

所述采样与检验单元包含主气路和副气路，其中所述粒子切割器5的主气流出口5.1经所述采样瓶7和所述抽气泵8相连形成主气路，所述粒子切割器5的副气流出口5.2与所述风机6相连形成副气路，优选的主气路与副气路流量比范围为1：20-7：200；

所述采样与检验单元还包含一液体流动路径，其中所述储液瓶10中液体通过所述注射泵9进入所述采样瓶7中，由所述蠕动泵11将所述采样瓶7中液体抽出输送到所述注液机构12实现样液的分配；

所述采样瓶7包含进液口7.1、出液口7.4、进气口7.2和出气口7.3，其中所述进液口7.1与所述注射泵8相连，所述出液口7.4与所述蠕动泵11相连，伸入所述采样瓶7底端的进气口7.2与所述主气流出口5.1相连，所述出气口7.3与所述抽气泵8进气端相连，样液采集时先通过所述注射泵8将所述储液瓶10中的缓冲液注入所述采样瓶7中，然后通过所述抽气泵8在所述采样瓶7液面上端形成负压，此时与所述粒子切割器5主气流出口5.1相连的进气口端为大气压，通过压差降将采集到的样气注入缓冲液中形成样液，优选的采液量为5-25ml；

所述注液机构12与所述光电检测装置13悬空设置于所述传动机构14上端，所述检验卡装置15固定设置于所述传动机构14上，所述传动机构14带动所述检验卡装置15左右运动，所述注液机构12实现将样液分别注入检测点中，光电检测装置13实现对注入检测点的样液进行检测；

如图5所示，所述传动机构14包含两个滑轨14.1、一个导轨14.2、一个电机14.3和两个限位开关14.4、14.5，所述检测卡装置15安装在两个滑轨14.1上，该两个滑轨14.1设置在导轨14.2，可沿所述导轨14.2左右滑动，由所述电机14.3带动所述检测卡装置15沿导轨左右运动，当所述检测卡装置15上的遮挡片遮挡住左侧的限位开关14.4则停止向左运动，当所述检测卡装置15上的遮挡片遮挡住右侧的限位开关14.5则停止向右运动。

进一步地，所述采样与检验单元2用于对空气生物气溶胶粒子进行浓缩采集以及生物类别检验。

进一步地，所述行进单元1用于实现自动运动功能。

进一步地，所述的视频采集单元3用于对所述行进单元1的行进路况进行实时监测。

本发明的全自动生物气溶胶采样与检测机器人装置，在两路主副气路的共同作用下实现对空气中的生物气溶胶粒子进行浓缩采集，通过液体输送路径自动将采样液输送入注液机构中，注液机构与传动机构进行配合实现样液的分配，光电检测机构与传动机构配合实现生物种类识别，整个装置从样品采集到生物种类识别具有高度的自动化，能更快速的确定疑似污染源，应用于事件现场将极大的提高生物安全的防治能力，确保自然灾害、生物安全和生产事故、突发公共卫生事件及社会安全事件现场的生物安全的采样检验。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种全自动生物气溶胶采样与检测机器人装置，其特征在于，包括行进单元(1)、采样与检验单元(2)和视频采集单元(3)，其中：

所述采样与检验单元(2)通过减震器(4)安装在所述行进单元(1)上，所述行进单元(1)设置有橡胶履带；

所述采样与检验单元包括粒子切割器(5)、风机(6)、采样瓶(7)、抽气泵(8)、注射泵(9)、储液瓶(10)、蠕动泵(11)、注液机构(12)、光电检测装置(13)、传动机构(14)和检验卡装置(15)；

所述采样与检验单元包含主气路和副气路，其中所述粒子切割器(5)的主气流出口(5.1)经所述采样瓶(7)和所述抽气泵(8)相连形成主气路，所述粒子切割器(5)的副气流出口(5.2)与所述风机(6)相连形成副气路；

所述采样与检验单元还包含一液体流动路径，其中所述储液瓶(10)中液体通过所述注射泵(9)进入所述采样瓶(7)中，由所述蠕动泵(11)将所述采样瓶(7)中液体抽出输送到所述注液机构(12)实现样液的分配；

所述采样瓶(7)包含进液口(7.1)、出液口(7.4)、进气口(7.2)和出气口(7.3)，其中所述进液口(7.1)与所述注射泵(9)相连，所述出液口(7.4)与所述蠕动泵(11)相连，伸入所述采样瓶(7)底端的进气口(7.2)与所述主气流出口(5.1)相连，所述出气口(7.3)与所述抽气泵(8)进气端相连，样液采集时先通过所述注射泵(9)将所述储液瓶(10)中的缓冲液注入所述采样瓶(7)中，然后通过所述抽气泵(8)在所述采样瓶(7)液面上端形成负压，此时与所述粒子切割器(5)主气流出口(5.1)相连的进气口端为大气压，通过压差降将采集到的样气注入缓冲液中形成样液；

所述注液机构(12)与所述光电检测装置(13)悬空设置于所述传动机构(14)上端，所述检验卡装置(15)固定设置于所述传动机构(14)上，所述传动机构(14)带动所述检验卡装置(15)左右运动，所述注液机构(12)实现将样液分别注入检测点中，光电检测装置(13)实现对注入检测点的样液进行检测；

所述传动机构(14)包含两个滑轨(14.1)、一个导轨(14.2)、一个电机(14.3)和两个限位开关(14.4、14.5)，检测卡装置(15)安装在两个滑轨(14.1)上，该两个滑轨(14.1)设置在导轨(14.2)，可沿所述导轨(14.2)左右滑动，由所述电机(14.3)带动所述检测卡装置(15)沿导轨左右运动，当所述检测卡装置(15)上的遮挡片遮挡住左侧的限位开关(14.4)则停止向左运动，当所述检测卡装置(15)上的遮挡片遮挡住右侧的限位开关(14.5)则停止向右运动。

2.根据权利要求1所述的全自动生物气溶胶采样与检测机器人装置，其特征在于：所述采样与检验单元(2)用于对空气生物气溶胶粒子进行浓缩采集以及生物类别检验。

3.根据权利要求1所述的全自动生物气溶胶采样与检测机器人装置，其特征在于：所述行进单元(1)用于实现自动运动功能。

4.根据权利要求1所述的全自动生物气溶胶采样与检测机器人装置，其特征在于：所述的视频采集单元(3)用于对所述行进单元(1)的行进路况进行实时监测。

5.根据权利要求1所述的全自动生物气溶胶采样与检测机器人装置，其特征在于，所述减震器(4)为减震弹簧。

6.根据权利要求1所述的全自动生物气溶胶采样与检测机器人装置，其特征在于，所述主气路与所述副气路的流量比范围为1：20-7：200。

7.根据权利要求1所述的全自动生物气溶胶采样与检测机器人装置，其特征在于，所述缓冲液注入量为5ml-25ml。