一种用于咽拭子机器采样的有效性判定装置的制作方法

1.本发明涉及医学检测、咽拭子采样、医疗机器人等领域，为机器人高效便捷地完成咽拭子采样任务提供技术和信息支持，尤其涉及一种用于咽拭子机器采样的有效性判定装置。


背景技术：

2.口咽拭子是一种从咽喉处收集鼻腔分泌物的临床测试样本的方法，对采样样本进行分析，以确定是否存在生物体或其他疾病的临床标记。相比与鼻咽拭子采样，口咽拭子采样是一项相对简单的检测方法。但面对covid
‑
19、sars等新发或突发的传染病疫情，口咽拭子采样同时存在巨大交叉感染风险，给医护人员心理和生理带来巨大压力，采用机器人方式替代人工采样是重要趋势。
3.不同于人工采样，咽拭子机器采样的有效性难以判定。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种用于咽拭子机器采样的有效性判定装置，本发明基于多任务神经网络对被检测人员进行识别，并与射频器识别的身份证信息进行对比，有效防止冒充采样的风险，详见下文描述：一种用于咽拭子机器采样的有效性判定装置，所述装置包括：
5.视觉识别摄像头，用于基于多任务神经网络实现被检测人员识别，并与射频器识别的身份证信息对比，确保采样者位于机器前方且为本人；
6.头托，内置传感器用于实时检测采样过程中头部是否一直固定；抛物双曲面设计的咬口器，用于暴露采样者咽后壁，还设置有压舌板避免采样过程中舌部运动；
7.带有力觉传感器的采样机构，用于实时检测拭子后端的力度数据，防止采样细胞的数量不足；
8.工控机，用于负责流程控制，采样有效性的判定。
9.其中，所述工控机包括：
10.采样模块，用于利用射频信息采样器采样到被试者的身份信息；
11.第一判断模块，用于判断所述身份信息是否有效，如果是，执行第二判断模块；
12.第二判断模块，用于判定识别到的人脸与所述身份信息是否为同一人，如果是，执行第三判断模块；
13.第三判断模块，用于检查被试者是否正确佩戴咬口器，如果是，执行第四判断模块；
14.第四判断模块，用于检查被试者的头部是否放置在头托上压紧传感器，如果是，执行第五判断模块；
15.第五判断模块，用于获取力反馈数据，判断采样机构是否移出阈值距离，如果是，执行第六判断模块；
16.第六判断模块，拭子末端到达咽后壁，并进行旋转采样，用于判断采样机构是否采
集到有效的力反馈数据，如果是，采样有效。
17.在一种实施方式中，所述视觉识别摄像头基于多任务神经网络，所述多任务神经网络包括：依次级联的人脸区域建议网络、优化网络、及输出网络；
18.所述人脸区域建议网络生成候选窗口，用于对经过金字塔处理后的视频图像进行初步人脸区域选取，生成多张人脸及疑似人脸的候选框；
19.所述优化网络包括全连接层，用于通过人脸边框回归和人脸关键点定位对候选框进行筛选；
20.所述输出网络，用于输出最终的人脸区域。
21.在一种实施方式中，所述头托包括：头托支架，所述头托支架上设置有柱形槽和矩形槽，
22.在所述柱形槽中设置有弹簧，在所述矩形槽中设置有微动开关，所述微动开关通过头托支架上的第一孔位连接电源线；
23.所述电源线连接航空插头，所述微动开关上设置有下巴垫，所述下巴垫通过自带的第二孔位与弹簧连接；所述头托支架的顶部还设置有额部支撑。
24.在一种实施方式中，所述抛物双曲面设计的咬口器包括：牙齿位置定位模块、双曲面口腔支撑模块和压舌模块，
25.在所述双曲面口腔支撑模块的上部和下部分别设置有牙齿位置定位模块，所述双曲面口腔支撑模块的下部又与所述压舌模块连接；所述牙齿位置定位模块、双曲面口腔支撑模块和压舌模块一体成型。
26.在一种实施方式中，所述带有力觉传感器的采样机构包括：底部支架，
27.所述底部支架的顶部设置有旋转舵机，所述旋转舵机通过法兰固定力传感器；所述法兰与轴承架的后部连接，轴承架的前部安装有直线轴承；
28.所述直线轴承与微动开关支架的底部定位连接，用于触发力传感器，所述微动开关支架的前部用于固定微动开关；
29.所述微动开关支架的前部还与拭子架固定连接，所述拭子架的上部嵌入弹簧片用于固定咽拭子。
30.本发明提供的技术方案的有益效果是：
31.1、本发明设计了由摄像头、力感头托、咬口器、力感采样机构构成的咽拭子机器采样有效性判定装置，通过保证采样人员处于有效位置、采样区域(咽后壁)的充分暴露、采样动作的必要力度，可有效判定单次采样的有效性情况；
32.2、本发明利用视觉技术，基于多任务神经网络完成被检测人员识别，并与射频器识别的身份证信息对比，确保采样者位于机器前方且为本人，有效防止冒充采样的风险；
33.3、本发明设计了含有压力传感器的头托，内置传感器可实时检测采样过程中头部是否一直放置在头托上，头托的上下部分具有小角度错位，使得采样人员的头部略微后倾，确保采样人员处于正确位置；
34.4、本发明设计了抛物双曲面咬口器，在正确佩戴后，可充分暴露采样者的咽后壁，通过压舌板可有效避免采样过程中舌部运动的干扰，避免有效性误判；
35.5、本发明设计的带有力觉传感器的采样机构，其能实时检测拭子后端的力度数据，避免采样的上壁细胞不足，机构只有在丝杠移动一定范围后反馈回合理信息才判定有
效性。
附图说明
36.图1为一种咽拭子机器采样的有效性判定装置的工作示意图；
37.图2为采样有效性的判定示意图；
38.图3为一种咽拭子机器采样的有效性判定装置的另一结构示意图；
39.图4为多任务神经网络人脸检测的结构示意图；
40.图5为多任务网络的流程图；
41.图6为含有压力传感器的头托结构的示意图；
42.图7为含有压力传感器的头托结构的主视图；
43.图8为咬口器的三维示意图；
44.图9为咬口器的尺寸示意图；
45.图10咬口器的另一尺寸示意图；
46.图11为带有力觉传感器的采样机构的结构示意图；
47.图12为旋转舵机的示意图。
48.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
49.1：视觉识别摄像头；2：头托；
50.3：咬口器；4：采样机构；
51.5：工控机6：处理器；
52.7：存储器8：总线；
53.9：头托支架10：弹簧；
54.11：微动开关；12：下巴垫；
55.13：电源线14：航空插头
56.15：额部支撑；16：矩形槽；
57.17：柱形槽；18：牙齿位置定位模块；
58.19：双曲面口腔支撑模块；20：双曲面口腔支撑模块；
59.21：外廓宽度；22：内廓宽度；
60.23：压舌模块的长度；24：内弧长度；
61.25：压舌模块的宽度；26：咽拭子；
62.27：弹簧片；28：拭子架；
63.29：微动开关；30：微动开关支架；
64.31：轴承架；32：直线轴承；
65.33：法兰；34：力传感器；
66.35：旋转舵机；36：底部支架。
具体实施方式
67.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式作进一步地详细描述。
68.实施例1
69.本发明实施例提供的一种用于咽拭子机器采样的有效性判定装置，其采用摄像头准确对比采样人身份、带力感头托用于获取正确采样位置、抛物双曲面咬口器使咽后壁充分暴露、力感采样机构用于保证有效的采样力度。本发明实施例设计的咽拭子机器采样的有效性判定装置能综合判定机器咽拭子采样的有效性，为机器人高效便捷地完成咽拭子采样任务提供技术和信息支持。
70.一、咽拭子机器采样的有效性判定装置总体设计
71.针对机器人咽拭子采样中有效性地判定难题，参见图1，
72.本发明实施例设计的咽拭子机器采样有效性判定装置包括以下五部分内容：视觉识别摄像头1、含有压力传感器的头托2、抛物双曲面设计的咬口器3、带有力觉传感器的采样机构4和工控机5。
73.其中，视觉识别摄像头1采用基于多任务神经网络完成被检测人员识别，并与射频器识别的身份证信息对比，确保采样者位于机器前方且为本人，有效防止冒充采样的风险；含有压力传感器的头托2，内置传感器可实时检测采样过程中头部是否一直放置在头托2上，头托2的上下部分具有小角度错位，使得人员头部略微后倾，使得采样人员处于正确位置；抛物双曲面设计的咬口器3，在正确佩戴后，可充分暴露采样者咽后壁，其压舌板可有效避免放置采样过程中舌部运动干扰，减少有效性误判。带有力觉传感器的采样机构4，其能实时检测拭子后端的力度数据，保障必要力度，有效防止采样细胞的数量不足；工控机5用于负责流程控制，采样有效性的判定，整个装置的工作流程如图2所示。
74.采样有效性判定流程如下所示：
75.步骤1)采样流程开始；
76.步骤2)利用射频信息采样器采样到被试者的身份信息，但未采集到有效身份信息，采样无效，重新执行步骤2)；采集到有效身份信息，采样有效，执行步骤3)；
77.其中，有效信息为被试者的姓名、年龄、出生年月、照片等信息。上述的射频信息采样器用于获取使用者的信息，该部件为本领域技术人员所公知，本发明实施例对此不做赘述。
78.步骤3)视觉识别摄像头1配合图像识别算法，判定识别到的人脸与步骤2)中采集到的身份信息是否为同一人，如果判定不是同一人，采样无效，执行步骤2)；如果为同一人，采样有效，执行步骤4)；
79.步骤4)工作人员检查被试者是否正确佩戴咬口器3，使其充分暴露咽后壁，未正确佩戴咬口器3，采样无效，重新执行步骤4)；若正确佩戴咬口器，采样有效，执行步骤5)；
80.步骤5)工作人员检查被试者的头部是否放置在头托2上压紧传感器，若被试者头部未压紧传感器，采样无效，重新执行步骤5)；若被试者头部压紧传感器，采样有效，执行步骤6)；
81.步骤6)工控机5获取力反馈数据后，判断采样机构4是否移出一定合理距离(例如：15cm
‑
20cm)，若采样机构4未移动至目标位置，采样无效，重新执行步骤6)；若采样机构移动合理距离则判别采样有效，执行步骤7)；
82.其中，该步骤具体为：采样机构4带动咽拭子移动到口腔后，得到的力反馈数据有效，如果在口腔外碰到，反馈的力数据无效。
83.上述的距离数值根据实际应用中的需要进行设定，本发明实施例对此不做限制。
84.步骤7)拭子末端到达咽后壁，并进行旋转采样，若采样机构4未采集到有效的力反馈数据(即咽拭子未到达咽后壁)，则采样无效，重新执行步骤7)；若采集到有效的力反馈数据(例如：咽拭子0.5n)，则采样有效，执行步骤8)；
85.步骤8)经过以上步骤的连续判定，保证了咽拭子采样的有效性。
86.其中，该工控机5包括：
87.采样模块，用于利用射频信息采样器采样到被试者的身份信息；
88.第一判断模块，用于判断身份信息是否有效，如果是，执行第二判断模块；
89.第二判断模块，用于判定识别到的人脸与身份信息是否为同一人，如果是，执行第三判断模块；
90.第三判断模块，用于检查被试者是否正确佩戴咬口器，如果是，执行第四判断模块；
91.第四判断模块，用于检查被试者的头部是否放置在头托2上压紧传感器，如果是，执行第五判断模块；
92.第五判断模块，用于获取力反馈数据，判断采样机构4是否移出阈值距离，如果是，执行第六判断模块；
93.第六判断模块，拭子末端到达咽后壁，并进行旋转采样，用于判断采样机构4是否采集到有效的力反馈数据，如果是，采样有效。
94.其中，上述的判断模块可以为单片机、微控制器等能执行判断流程的部件，本发明实施例对此不做赘述。
95.综上，本发明设计了一种用于咽拭子机器采样的有效性判定装置，针对机器人咽拭子采样中有效性判定难题，设计了含有压力传感器的头托2、抛物双曲面设计的咬口器3、带力觉传感器的采样机构4，综合人脸识别摄像头1，构建咽拭子机器采样的有效性判定装置。基于多任务神经网络完成被检测人员识别，并与射频器识别的身份证信息对比，有效防止冒充采样的风险；含有压力传感器的头托2可确保采样者的头部位于机器人前方的正确位置，避免采样部位错误；抛物双曲面设计的咬口器3的正确佩戴，可充分暴露采样者咽后壁，避免口腔舌部对采样的干扰；带有力觉传感器的采样机构4能够实时感受到采样拭子的受力，保障必要力度，避免采样的咽上壁细胞不足。
96.实施例2
97.本发明实施例提供了一种用于咽拭子机器采样的有效性判定装置，参见图3，该装置包括：处理器6和存储器7，存储器7中存储有程序指令，处理器6调用存储器7中存储的程序指令以使装置执行以下步骤：
98.步骤1)采样流程开始；
99.步骤2)利用射频信息采样器采样到被试者的身份信息，若采集到有效身份信息，采样有效，执行步骤3)；
100.步骤3)视觉识别摄像头1配合图像识别算法，判定识别到的人脸与步骤2)中采集到的身份信息是否为同一人，如果为同一人，采样有效，执行步骤4)；
101.步骤4)工作人员检查被试者是否正确佩戴咬口器3，使其充分暴露咽后壁，若正确佩戴咬口器，采样有效，执行步骤5)；
102.步骤5)工作人员检查被试者的头部是否放置在头托2上压紧传感器，若被试者头
部压紧传感器，采样有效，执行步骤6)；
103.步骤6)工控机5获取力反馈数据后，若采样机构4移动合理距离则判别采样有效，执行步骤7)；
104.步骤7)拭子末端到达咽后壁，并进行旋转采样，若采集到有效的力反馈数据(例如：咽拭子0.5n)，则采样有效，保证了咽拭子采样的有效性。
105.上述的处理器6和存储器7的执行主体可以是计算机、单片机、微控制器等具有计算功能的器件，具体实现时，本发明实施例对执行主体不做限制，根据实际应用中的需要进行选择。
106.存储器7和处理器6之间通过总线8传输数据信号，本发明实施例对此不做赘述。
107.综上所述，本发明实施例通过上述的操作保证了咽拭子机器采样的有效性，满足了实际应用中的多种需要。
108.实施例3
109.基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储介质包括存储的程序，在程序运行时控制存储介质所在的设备执行上述实施例3中装置步骤。
110.该计算机可读存储介质包括但不限于快闪存储器、硬盘、固态硬盘等。
111.这里需要指出的是，以上实施例中的可读存储介质描述是与实施例中的装置描述相对应的，本发明实施例在此不做赘述。
112.在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例的流程或功能。
113.计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者通过计算机可读存储介质进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质或者半导体介质等。
114.实施例4
115.本发明实施例对实施例1中的视觉摄像头进行进一步地介绍，对其他器件不做限制，详见下文描述：
116.本发明实施例设计了一种视觉摄像头，该视觉摄像头基于深度学习网络开发多任务网络，进行人脸区域检测和人脸识别、配置，避免冒充采样的风险。模型保持对自然环境中的光线、角度和表情变化的鲁棒性，本装置适用于各种uvc(usb video class)协议的免驱动摄像头设备，本发明实施例以支持c922pro网络摄像头为例。摄像头正对被试者人脸，距离1m之内，保持相对静止操作30s，完成视频拍摄。
117.基于深度学习网络开发多任务网络，同时进行人脸区域检测与人脸关键点检测，保持对自然环境中的光线、角度和表情变化的鲁棒性。该模型主要采用了三个级联的网络，如图4和图5所示多任务网络的工作流程：
118.1)进行图像金字塔处理；
119.2)p
‑
net(建议网络)网络快速生成候选窗口；
120.3)r
‑
net(优化网络)网络对候选窗口进行选择；
121.4)o
‑
net(输出网络)网络生成人脸边界框和相应关键点。
122.其中，p
‑
net网络是人脸区域建议网络，图片经过金字塔处理后，进行初步人脸区域选取。快速生成多张人脸及疑似人脸的候选框，方便后续图像处理。
123.其中，r
‑
net网络增加了全连接层，对人脸选取更为精准。该网络会删除大量错误的输入图像，通过边框回归和人脸关键点定位输出具有一定可信度的人脸图像。
124.其中，o
‑
net网络具有更好的性能，可以更精准的识别人脸部位。最终输出人脸框选区域和5个人脸关键点。
125.在实际应用中，出于成本、算法轻量化、能识别被遮挡后的人脸及可移植性考虑，本发明实施例选择了多任务神经网络模型进行人脸的识别。
126.综上所述，通过本发明实施例设计的视觉摄像头基于多任务神经网络完成被检测人员识别，并与射频器识别的身份证信息对比，确保采样者位于机器前方且为本人，有效防止冒充采样的风险。
127.实施例5
128.本发明实施例对实施例1中的含有压力传感器的头托进行进一步地介绍，对其他器件不做限制，详见下文描述：
129.本发明实施例设计了一种含有压力传感器的头托，如图6所示。本发明实施例针对人体头部以及下巴的特点，结合人体工学设计了更加贴合额头以及下巴的半包围式头托结构。额头部分和下巴垫均采用倾斜式结构，使得使用者在使用时头部可以保持一个倾斜的角度，更加方便使用者能够保持口腔以及咽部的裸露，从而方便采样机构的有效采样。
130.该头托装置由头托支架9、下巴垫12、微动开关11、弹簧10、额部支撑15、电源线13和航空插头14组成，其中，微动开关11采用12*12*6点触微动开关。
131.该装置可以通过限制以及固定人体头部，配合微动开关11确保头部贴合，辅助咽拭子机器采集，避免待采集者由于心理恐惧偏离正确采集位置。
132.在图6中，头托支架9可通过螺钉与其它设备进行连接，弹簧10设置在头托支架9的柱形槽17之中，微动开关11设置在头托支架9的矩形槽16之中，并且通过头托支架9上的孔位与电源线13连接，电源线13与航空插头14连接，下巴垫12上的孔位与弹簧10连接，从而与头托支架9连接成为一个整体。
133.该装置从实际出发，针对人体头部以及下巴的特点，设计了一款更加贴合额头以及下巴的半包围式头托结构，额部支撑15和下巴垫12均采用倾斜式结构，使得使用者在使用时头部可以保持向上倾斜的角度，更加方便保持口腔以及咽部的裸露。两侧的柱状结构也方便使用者把持。
134.本发明实施例在下巴垫12处加入了微动开关11，信号通过航空插头14与其他设备进行连接，以便确认使用者的头部是否紧固放置在下巴垫12处，保证全采样流程中的头部位置固定。当待采集者因为心理恐惧和生理不适，向后、左、右进行运动，会触发微动开关11。下巴垫12的下方通过弹簧10的阻尼结构，无人使用时弹簧10回弹保证了头托装置工作的连续性以及可靠性，并且增加了使用者在使用时的舒适度。头托装置的额部支撑15和下巴垫12都使用了圆润式设计(即无尖点)，保证了使用者在采集时的安全性。
135.在实际使用过程中，如图6所示，使用者需要将下巴托在下巴垫12上，带动下巴垫12挤压弹簧10，从而使下巴垫12接触并按压微动开关11，使电路接通，同时使用者的额头紧
贴额部支撑15，使用者的双手握住头托支架9的两侧柱状结构，使头部固定稳定，从上、下、左、右、前、后等多方位固定了使用者的头部位置，从而为咽拭子机器采样的快速、便捷、准确的开展提供硬件支撑。
136.本发明实施例设计的头托的整体结构采用圆润式设计，在使用者使用过程中，能够在固定使用者头部的同时保证使用者的安全性及舒适性。头托装置的额部支撑15及下巴垫12均采用倾斜式结构，额部支撑15相对下巴垫12更接近使用者70mm，因此使用者在使用时能够保持头部微微上扬姿势，能更好地暴露使用者的咽喉部位，方便后续检查，如图7所示。
137.下巴垫12的下部采用弹簧阻尼结构，在无人使用时候，支撑机构能够及时回弹，保证了头托工作的连续性以及可靠性，并且提高了使用者在使用时的舒适度。如图7所示，下巴垫12的下部加入了微动开关11，可通过航空插头14与其他设备进行连接，通过获取微动开关11的数据判断使用者是否压紧下巴垫12，及时进行提示，使得整个头托装置对咽拭子采样起到更好的辅助作用。
138.综上所述，本发明实施例通过含有压力传感器的头托，内置传感器可实时检测采样过程中头部是否一直放置在头托上，头托的上下部分具有小角度错位，使得采样人员的头部略微后倾，确保采样人员处于正确位置。
139.实施例6
140.本发明实施例对实施例1中的抛物双曲面设计的咬口器进行进一步地介绍，对其他器件不做限制，详见下文描述：
141.本发明实施例设计了一种抛物双曲面设计的咬口器，如图8所示。
142.该咬口器由牙齿位置定位模块18、双曲面口腔支撑模块20和压舌模块19组成。
143.在双曲面口腔支撑模块20的上部和下部分别设置有牙齿位置定位模块18，双曲面口腔支撑模块20的下部又与压舌模块19连接。上述牙齿位置定位模块18、双曲面口腔支撑模块20和压舌模块19通过注塑方法一体成型。
144.牙齿位置定位模块18由上下两个短板(凸台)构成，其主要作用是，在被采集者佩戴口腔支撑装置时进行定位，确定牙齿咬住的位置，使牙齿紧贴上下两个短板里面。
145.双曲面口腔支撑模块20呈双曲抛物面状，主要起支撑的作用。同时，其形状更加符合口腔的构造，使之与口腔更贴合，且尺寸大小合适，增加舒适度。
146.压舌模块19仿照人类舌头形状，佩戴时与舌头更贴合，能完美压住舌根在内的整个舌头，保证咽拭子采集顺利完成。
147.在图8中，该咬口器在使用过程中通过牙齿位置定位模块18固定在使用者口腔中的位置，通过双曲面口腔支撑模块20撑起使用者口腔，便于咽拭子的采集，通过压舌模块19下压使用者的舌根，避免采集过程中舌头对采集机构造成干扰。
148.实际应用时，参见图8，该咬口器通过牙齿位置定位模块18、双曲面口腔支撑模块20固定牙齿位置，扩张口腔，能够减缓使用者在咽拭子采样过程中长时间张口产生的不舒适感。通过弧形舌头状的压舌模块19压低舌根，对舌头起到固定作用，使口腔与咽喉部位充分暴露，便于咽拭子顺利采样到样本。
149.充分考虑使用者的舒适度，对于压舌模块19容易造成口腔异物引发恶心呕吐等不舒适感的问题，合理控制压舌模块19的长度，使其头部不会深入咽喉顶到扁桃体。
150.考虑使用人群的差异化和性别，本发明实施例设计的咬口器通过调整压舌模块19的宽度和双曲面口腔支撑模块20的长度及宽度，得到大号、中号和小号三种型号。
151.其中，参见图9和图10，咬口器的外廓宽度21的大号、中号、小号尺寸分别为49mm、47mm、44mm；内弧宽度22的大号、中号、小号分别为36mm、31mm、25mm；压舌模块的长度23的大号、中号、小号均为58mm；双曲面口腔支撑模块的内弧长度24的大号、中号、小号分别为55mm、50mm、45mm；压舌模块的宽度25的大号、中号为34mm，小号为30mm。
152.使用者可根据自身口腔大小以及对口腔支撑物的舒适程度对上述尺寸进行选择。其制作材料为abs m30i医用材料，保证卫生安全。
153.通过咬口器的使用与正确佩戴能够避免待采集者因为心理畏惧的口腔闭合和舌部干扰，保证待采样者咽后壁的充分暴露，提高后续采样机构采样的准确性与有效性。
154.综上所述，本发明实施例通过设计了抛物双曲面咬口器，在正确佩戴后，可充分暴露采样者的咽后壁，通过压舌板可有效避免采样过程中舌部运动的干扰，避免有效性误判。
155.实施例7
156.本发明实施例对实施例1中的含有力传感器的采样机构进行进一步地介绍，对其他器件不做限制，详见下文描述：本发明实施例设计了一种含有力传感器的采样机构，如图11和12所示。该采样机构包括：咽拭子26、拭子架28、弹簧片27、微动开关29、微动开关支架30、直线轴承32、轴承架31、力传感器34、法兰33、旋转舵机35、底部支架36。力传感器34的型号为sbt760b
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5n，其最大量程为5n。旋转舵机35型号为ds3218，最大负载20kg。
157.底部支架36的顶部设置有旋转舵机35，底部支架36的底部设置有便捷接口；旋转舵机35通过法兰33固定力传感器34；法兰33与轴承架31的后部连接，轴承架31的前部安装有直线轴承32；直线轴承32与微动开关支架30的底部定位连接，用于触发力传感器34，微动开关支架30的前部用于固定微动开关29；微动开关支架30的前部还与拭子架28固定连接，拭子架28的上部嵌入弹簧片27用于固定咽拭子26。
158.咽拭子26可由人工或机器完成咽拭子装载，到达限位后，才能触发采样机构前部的微动开关29，以确保装载成功。采样机构前部的弹簧片27确保压紧咽拭子26，避免采集过程中的脱落。采样机构的中部装有旋转舵机35，在咽拭子26到达咽后壁时，可驱动咽拭子26进行旋转运动，增大采样面积。采样机构的后部装有力传感器34，可实时反馈采集机构的末端受力，避免采集力度过大或过小，保证采集过程的安全性及有效性。
159.并且，底部支架36后置有便捷接口，机构后置集成的电源、信号、报警接口，安装方便，维修替换便捷，方便与多种运动机构(机械臂、三轴云台等)集成，极大地提升了咽拭子机器采样的效率和可靠性，为咽拭子机器的采样提供硬件支撑。
160.参见图11和12，旋转舵机35及后置的便捷接口均通过螺钉与其他设备进行连接，力传感器34通过法兰33安装在旋转舵机35的前部，微动开关29与力传感器34的使用，不仅能确定咽拭子26是否安装到位，也便于力传感数据的采集。
161.咽拭子26可由人工或机器完成咽拭子装载，到达限位后，才能触发装置前部的微动开关29，以确保装载成功。采样机构前部的弹簧片27确保压紧咽拭子26，避免采集过程中的脱落。
162.采样机构中部装有旋转舵机35，在采样机构到达咽后壁时，可驱动咽拭子26进行旋转运动，为运动机构提供额外自由度，提供可靠的弧线采样曲线，增大采样面积。
163.采样机构后部装有力传感器34，可实时反馈采集机构末端受力，避免采集力度过大损伤咽后壁组织，或采集力过小导致采集样本细胞数量不足，保证采集过程的安全性及有效性。
164.综上所述，通过本发明实施例设计的含有力传感器的采样机构，可自动检测咽拭子26的装载情况，驱动咽拭子26完成旋转运动，检测咽拭子26的受力情况，从咽拭子26的装载，末端运动、力觉控制等多方面提升了咽拭子机器采样的效率和可靠性。
165.本发明实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
166.本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
167.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。