一种智能滤波式DNA采样器的制作方法

本实用新型涉及一种智能滤波式DNA采样器，属于智能DNA检测技术领域。

背景技术：

DNA检测可以诊断疾病，也可以用于疾病风险的预测。疾病诊断是用DNA检测技术检测引起遗传性疾病的突变基因。目前，较为普遍的基因采样是通过获取口腔上皮细胞的方法来获取基因人体细胞。所使用的工具通常是棉花签，通过刮取待取样病人的口腔上皮组织的细胞进行基因分析，一般地，它包括支撑杆，夹持设置支撑杆前端的采样冠。该方法使用时操作棉球的手容易受到污染，由于采样冠被夹持在支撑撑杆上，夹持力较大，采样冠与支撑杆较难分离，而且采用冠很容易被破坏，因此，现有技术有待改进和发展。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种采用全新智能结构设计，不仅能够实现精确采样，而且便于采样物分离的智能滤波式DNA采样器。

本实用新型为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本实用新型设计了一种智能滤波式DNA采样器，包括支撑杆、DNA采样冠、丝线、丝线控制按钮、丝线挂耳、压力传感器、光感传感器、弹性按钮帽、控制模块，以及分别与控制模块相连接的电源、光源、第一滤波电路、第二滤波电路；压力传感器经过第一滤波电路与控制模块相连接；光感传感器经过第二滤波电路与控制模块相连接；电源经过控制模块为光源进行供电，同时，电源依次经过控制模块、第一滤波电路为压力传感器进行供电，以及电源依次经过控制模块、第二滤波电路为光感传感器进行供电；光感传感器和光源设置在撑杆顶部的侧面；压力传感器设置在支撑杆的侧面，弹性按钮帽的内部空间尺寸与压力传感器的尺寸相适应，弹性按钮帽套设在压力传感器上；支撑杆为中空杆，控制模块、电源、第一滤波电路、第二滤波电路固定设置在支撑杆的内部，第一滤波电路包括运放器A1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1和第二电容C2；其中，压力传感器与第一滤波电路输入端相连接，第一滤波电路输入端依次串联第一电阻R1、第二电阻R2、运放器A1的同向输入端，运放器A1的输出端连接第一滤波电路输出端，第一滤波电路输出端与控制模块相连接；第一电容C1的其中一端与第一电阻R1、第二电阻R2之间的导线相连接，另一端与运放器A1的输出端相连接；第二电容C2的其中一端与运放器A1的同向输入端相连接，另一端接地；运放器A1的反向输入端串联第三电阻R3，并接地；第四电阻R4串联在运放器A1的反向输入端与输出端之间；第二滤波电路包括运放器A1、运放器A2和运放器A3，运放器A1的同相输入端接地，运放器A1的反相输入端依次串联电阻R3、电阻R2和电阻R1，电阻R1上相对连接电阻R2的另一端为第二滤波电路输入端连接光感传感器，并且电阻R3串联在运放器A1输出端与运放器A1的反相输入端之间；运放器A2的反相输入端和运放器A1的反相输入端相连，同时运放器A2的反相输入端依次与电容C1、电阻R4串联，并接地，电容C1串联在运放器A2的反相输入端与运放器A2的输出端之间，运放器A2的同相输入端与电阻R1串联；运放器A3的同相输入端与电容C2串联，并接地，且电阻R5串联在运放器A3的同相输入端与运放器A2的同相输入端之间，运放器A3的反相输入端与输出端相连，且运放器A3的输出端为第二滤波电路输出端连接控制模块；DNA采样冠表面设置通孔，DNA采样冠通过螺栓、经其表面通孔活动设置在支撑杆顶部的侧面，DNA采样冠以螺栓为轴转动，DNA采样冠上面向支撑杆底部的一端设置穿丝孔；丝线挂耳设置在支撑杆底部的侧面，丝线控制按钮设置在支撑杆底部的侧面，且丝线控制按钮与丝线挂耳位于同一高度；丝线控制按钮包括按压块、推杆、弹簧、抵杆、L形杆和套管；套管两端贯通，支撑杆底部侧面设置通孔，套管与支撑杆侧面相垂直地固定设置在该通孔中；弹簧的外径与套管的内劲相适应，弹簧未发生形变的长度大于套管长度的一半，弹簧以其形变方向所在直线与套管中轴线相平行的设置在套管中，弹簧的一端固定在套管的中间位置，且弹簧位于套管中面向支撑杆外部空间的一侧；推杆的长度大于弹簧未发生形变的长度，且小于套管的长度，推杆一端与按压块的其中一面相固定连接，且推杆所在直线与按压块该面相垂直，推杆的另一端由支撑杆外部空间穿入弹簧，且弹簧上面向支撑杆外部空间的一端与推杆所连按压块的一面固定连接；抵杆设置在套管中，且位于套管面向支撑杆内部空间的一端，抵杆所在直线与套管中轴线相平行，L形杆的杆身与抵杆活动连接，L形杆以抵杆为轴转动，且L形杆的短杆位于套管外部，即支撑杆内部空间，L形杆的长杆位于套管中，且支撑杆上相对连接按压块的另一端与L形杆的长杆相接触；丝线的一端与丝线挂耳固定连接，另一端穿过DNA采样冠上的穿丝孔，并与丝线控制按钮中L形杆的短杆活动连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述控制模块为单片机。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述电源为纽扣电池。

作为本实用新型的一种优选技术方案：所述光源为LED光源。

本实用新型所述一种智能滤波式DNA采样器采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

(1)本实用新型设计的智能滤波式DNA采样器，采用全新智能结构设计，以支撑杆为主体，通过具体所设计的两套滤波电路实现智能电控照明系统，配合由所设计DNA采样冠实现从被采样者口腔中的采样，能够大大提高采样效率；再配合具体所设计丝线控制按钮的控制，实现针对丝线的控制，完成DNA采样作业；并且整个设计智能滤波式DNA采样器的结构简单、操作方便，采样过程不会受到棉球的污染；

(2)本实用新型所设计的智能滤波式DNA采样器中，针对控制模块，进一步设计采用单片机，一方面能够适用于后期针对智能滤波式DNA采样器的扩展需求，另一方面，简洁的控制架构模式能够便于后期的维护；

(3)本实用新型所设计的智能滤波式DNA采样器中，针对电源，进一步设计采用纽扣电池，充分利用纽扣电池体积小的优点，在获得完整设计功能与效果的同时，最大限度控制了所设计智能滤波式DNA采样器的体积，提高了使用效率；

(4)本实用新型所设计的智能滤波式DNA采样器中，针对光源，进一步设计采用LED光源，具有绿色环保、节能、亮度高和使用寿命长的优点，进而有效保证了所设计智能滤波式DNA采样器实际应用中的使用寿命与使用效率。

附图说明

图1是本实用新型设计的智能滤波式DNA采样器的结构示意图；

图2是本实用新型设计的智能滤波式DNA采样器中第一滤波电路的示意图；

图3是本实用新型设计的智能滤波式DNA采样器中第二滤波电路的示意图。

其中，1.支撑杆，2.DNA采样冠，3.丝线，4.丝线控制按钮，5.丝线挂耳，6.压力传感器，7.光感传感器，8.弹性按钮帽，9.控制模块，10.电源，11.光源，12.第一滤波电路，13.第二滤波电路，14.按压块，15.推杆，16.弹簧，17.抵杆，18.L形杆，19.套管。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型设计了一种智能滤波式DNA采样器，包括支撑杆1、DNA采样冠2、丝线3、丝线控制按钮4、丝线挂耳5、压力传感器6、光感传感器7、弹性按钮帽8、控制模块9，以及分别与控制模块9相连接的电源10、光源11、第一滤波电路12、第二滤波电路13；压力传感器6经过第一滤波电路12与控制模块9相连接；光感传感器7经过第二滤波电路13与控制模块9相连接；电源10经过控制模块9为光源11进行供电，同时，电源10依次经过控制模块9、第一滤波电路12为压力传感器6进行供电，以及电源10依次经过控制模块9、第二滤波电路13为光感传感器7进行供电；光感传感器7和光源11设置在撑杆1顶部的侧面；压力传感器6设置在支撑杆1的侧面，弹性按钮帽8的内部空间尺寸与压力传感器6的尺寸相适应，弹性按钮帽8套设在压力传感器6上；支撑杆1为中空杆，控制模块9、电源10、第一滤波电路12、第二滤波电路13固定设置在支撑杆1的内部，如图2所示，第一滤波电路12包括运放器A1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1和第二电容C2；其中，压力传感器6与第一滤波电路12输入端相连接，第一滤波电路12输入端依次串联第一电阻R1、第二电阻R2、运放器A1的同向输入端，运放器A1的输出端连接第一滤波电路12输出端，第一滤波电路12输出端与控制模块9相连接；第一电容C1的其中一端与第一电阻R1、第二电阻R2之间的导线相连接，另一端与运放器A1的输出端相连接；第二电容C2的其中一端与运放器A1的同向输入端相连接，另一端接地；运放器A1的反向输入端串联第三电阻R3，并接地；第四电阻R4串联在运放器A1的反向输入端与输出端之间；如图3所示，第二滤波电路13包括运放器A1、运放器A2和运放器A3，运放器A1的同相输入端接地，运放器A1的反相输入端依次串联电阻R3、电阻R2和电阻R1，电阻R1上相对连接电阻R2的另一端为第二滤波电路13输入端连接光感传感器7，并且电阻R3串联在运放器A1输出端与运放器A1的反相输入端之间；运放器A2的反相输入端和运放器A1的反相输入端相连，同时运放器A2的反相输入端依次与电容C1、电阻R4串联，并接地，电容C1串联在运放器A2的反相输入端与运放器A2的输出端之间，运放器A2的同相输入端与电阻R1串联；运放器A3的同相输入端与电容C2串联，并接地，且电阻R5串联在运放器A3的同相输入端与运放器A2的同相输入端之间，运放器A3的反相输入端与输出端相连，且运放器A3的输出端为第二滤波电路13输出端连接控制模块9；DNA采样冠2表面设置通孔，DNA采样冠2通过螺栓、经其表面通孔活动设置在支撑杆1顶部的侧面，DNA采样冠2以螺栓为轴转动，DNA采样冠2上面向支撑杆1底部的一端设置穿丝孔14；丝线挂耳5设置在支撑杆1底部的侧面，丝线控制按钮4设置在支撑杆1底部的侧面，且丝线控制按钮4与丝线挂耳5位于同一高度；丝线控制按钮4包括按压块14、推杆15、弹簧16、抵杆17、L形杆18和套管19；套管19两端贯通，支撑杆1底部侧面设置通孔，套管19与支撑杆1侧面相垂直地固定设置在该通孔中；弹簧16的外径与套管19的内劲相适应，弹簧16未发生形变的长度大于套管19长度的一半，弹簧16以其形变方向所在直线与套管19中轴线相平行的设置在套管19中，弹簧16的一端固定在套管19的中间位置，且弹簧16位于套管19中面向支撑杆1外部空间的一侧；推杆15的长度大于弹簧16未发生形变的长度，且小于套管19的长度，推杆15一端与按压块14的其中一面相固定连接，且推杆15所在直线与按压块14该面相垂直，推杆15的另一端由支撑杆1外部空间穿入弹簧16，且弹簧16上面向支撑杆1外部空间的一端与推杆15所连按压块14的一面固定连接；抵杆17设置在套管19中，且位于套管19面向支撑杆1内部空间的一端，抵杆17所在直线与套管19中轴线相平行，L形杆18的杆身与抵杆17活动连接，L形杆18以抵杆17为轴转动，且L形杆18的短杆位于套管19外部，即支撑杆1内部空间，L形杆18的长杆位于套管19中，且支撑杆1上相对连接按压块14的另一端与L形杆18的长杆相接触；丝线3的一端与丝线挂耳5固定连接，另一端穿过DNA采样冠2上的穿丝孔14，并与丝线控制按钮4中L形杆18的短杆活动连接。上述技术方案所设计的智能滤波式DNA采样器，采用全新智能结构设计，以支撑杆1为主体，通过具体所设计的两套滤波电路实现智能电控照明系统，配合由所设计DNA采样冠2实现从被采样者口腔中的采样，能够大大提高采样效率；再配合具体所设计丝线控制按钮4的控制，实现针对丝线3的控制，完成DNA采样作业；并且整个设计智能滤波式DNA采样器的结构简单、操作方便，采样过程不会受到棉球的污染。

基于上述设计智能滤波式DNA采样器技术方案的基础之上，本实用新型还进一步设计了如下优选技术方案：针对控制模块9，进一步设计采用单片机，一方面能够适用于后期针对智能滤波式DNA采样器的扩展需求，另一方面，简洁的控制架构模式能够便于后期的维护；而且针对电源10，进一步设计采用纽扣电池，充分利用纽扣电池体积小的优点，在获得完整设计功能与效果的同时，最大限度控制了所设计智能滤波式DNA采样器的体积，提高了使用效率；不仅如此，针对光源11，进一步设计采用LED光源，具有绿色环保、节能、亮度高和使用寿命长的优点，进而有效保证了所设计智能滤波式DNA采样器实际应用中的使用寿命与使用效率。

本实用新型所设计的智能滤波式DNA采样器，在实际应用过程当中，具体包括支撑杆1、DNA采样冠2、丝线3、丝线控制按钮4、丝线挂耳5、压力传感器6、光感传感器7、弹性按钮帽8、单片机，以及分别与单片机相连接的纽扣电池、LED光源、第一滤波电路12、第二滤波电路13；压力传感器6经过第一滤波电路12与单片机相连接；光感传感器7经过第二滤波电路13与单片机相连接；纽扣电池经过单片机为LED光源进行供电，同时，纽扣电池依次经过单片机、第一滤波电路12为压力传感器6进行供电，以及纽扣电池依次经过单片机、第二滤波电路13为光感传感器7进行供电；光感传感器7和LED光源设置在撑杆1顶部的侧面；压力传感器6设置在支撑杆1的侧面，弹性按钮帽8的内部空间尺寸与压力传感器6的尺寸相适应，弹性按钮帽8套设在压力传感器6上；支撑杆1为中空杆，单片机、纽扣电池、第一滤波电路12、第二滤波电路13固定设置在支撑杆1的内部，第一滤波电路12包括运放器A1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1和第二电容C2；其中，压力传感器6与第一滤波电路12输入端相连接，第一滤波电路12输入端依次串联第一电阻R1、第二电阻R2、运放器A1的同向输入端，运放器A1的输出端连接第一滤波电路12输出端，第一滤波电路12输出端与单片机相连接；第一电容C1的其中一端与第一电阻R1、第二电阻R2之间的导线相连接，另一端与运放器A1的输出端相连接；第二电容C2的其中一端与运放器A1的同向输入端相连接，另一端接地；运放器A1的反向输入端串联第三电阻R3，并接地；第四电阻R4串联在运放器A1的反向输入端与输出端之间；第二滤波电路13包括运放器A1、运放器A2和运放器A3，运放器A1的同相输入端接地，运放器A1的反相输入端依次串联电阻R3、电阻R2和电阻R1，电阻R1上相对连接电阻R2的另一端为第二滤波电路13输入端连接光感传感器7，并且电阻R3串联在运放器A1输出端与运放器A1的反相输入端之间；运放器A2的反相输入端和运放器A1的反相输入端相连，同时运放器A2的反相输入端依次与电容C1、电阻R4串联，并接地，电容C1串联在运放器A2的反相输入端与运放器A2的输出端之间，运放器A2的同相输入端与电阻R1串联；运放器A3的同相输入端与电容C2串联，并接地，且电阻R5串联在运放器A3的同相输入端与运放器A2的同相输入端之间，运放器A3的反相输入端与输出端相连，且运放器A3的输出端为第二滤波电路13输出端连接单片机；DNA采样冠2表面设置通孔，DNA采样冠2通过螺栓、经其表面通孔活动设置在支撑杆1顶部的侧面，DNA采样冠2以螺栓为轴转动，DNA采样冠2上面向支撑杆1底部的一端设置穿丝孔14；丝线挂耳5设置在支撑杆1底部的侧面，丝线控制按钮4设置在支撑杆1底部的侧面，且丝线控制按钮4与丝线挂耳5位于同一高度；丝线控制按钮4包括按压块14、推杆15、弹簧16、抵杆17、L形杆18和套管19；套管19两端贯通，支撑杆1底部侧面设置通孔，套管19与支撑杆1侧面相垂直地固定设置在该通孔中；弹簧16的外径与套管19的内劲相适应，弹簧16未发生形变的长度大于套管19长度的一半，弹簧16以其形变方向所在直线与套管19中轴线相平行的设置在套管19中，弹簧16的一端固定在套管19的中间位置，且弹簧16位于套管19中面向支撑杆1外部空间的一侧；推杆15的长度大于弹簧16未发生形变的长度，且小于套管19的长度，推杆15一端与按压块14的其中一面相固定连接，且推杆15所在直线与按压块14该面相垂直，推杆15的另一端由支撑杆1外部空间穿入弹簧16，且弹簧16上面向支撑杆1外部空间的一端与推杆15所连按压块14的一面固定连接；抵杆17设置在套管19中，且位于套管19面向支撑杆1内部空间的一端，抵杆17所在直线与套管19中轴线相平行，L形杆18的杆身与抵杆17活动连接，L形杆18以抵杆17为轴转动，且L形杆18的短杆位于套管19外部，即支撑杆1内部空间，L形杆18的长杆位于套管19中，且支撑杆1上相对连接按压块14的另一端与L形杆18的长杆相接触；丝线3的一端与丝线挂耳5固定连接，另一端穿过DNA采样冠2上的穿丝孔14，并与丝线控制按钮4中L形杆18的短杆活动连接。实际应用当中，首先进行初始化工作，纽扣电池仅依次经过单片机、第一滤波电路12为压力传感器6进行供电，然后使得丝线3的一端与丝线挂耳5固定连接，另一端穿过DNA采样冠2上的穿丝孔14，并与丝线控制按钮4中L形杆18的短杆活动连接，并使得此时丝线3处于绷紧状态，即此时DNA采样冠2不会以螺栓为轴转动；实际应用中，压力传感器6实时工作采集压力检测结果，并实时经过第一滤波电路12上传至单片机当中，其中压力传感器6所获压力检测结果实时上传至第一滤波电路12，第一滤波电路12针对所获压力检测结果进行实时滤波处理，滤除其中的噪声数据或是误差数据，以获得更加精确的压力检测结果，然后第一滤波电路12将经过滤波处理的压力检测结果继续实时上传至单片机当中，单片机针对所获压力检测结果进行实时分析，并根据分析结果做出相应操作，其中，当压力检测结果低于预设压力阈值时，单片机据此判断此时弹性按钮帽8没有被按动，则单片机不做任何进一步操作；当压力检测结果不低于预设压力阈值时，单片机据此判断此时弹性按钮帽8被按动，则单片机据此判断获得一个控制信号，其中若此时光感传感器7没有被供电，则单片机开始经第二滤波电路13为光感传感器7进行供电；若此时光感传感器7已经被供电，则单片机停止经第二滤波电路13为光感传感器7供电；实际应用中，当试验人员想要进行DNA采集时，试验人员首先按动一下弹性按钮帽8，则据上述工作过程，单片机开始经第二滤波电路13为光感传感器7进行供电；接着试验人员将所设计智能滤波式DNA采样器的顶部，即将DNA采样冠2伸入被采样者的口腔中，由DNA采样冠2进行DNA采样，与此同时，设置于撑杆1顶部侧面的光感传感器7实时工作检测获得所处环境的环境光亮检测结果，并实时经过第二滤波电路13上传至单片机当中，其中光感传感器7所获环境光亮检测结果实时上传至第二滤波电路13，第二滤波电路13针对所获环境光亮检测结果进行实时滤波处理，滤除其中的噪声数据或是误差数据，以获得更加精确的环境光亮检测结果，然后第二滤波电路13将经过滤波处理的环境光亮检测结果继续实时上传至单片机当中，单片机针对所获环境光亮检测结果进行实时分析，并根据分析结果做出相应操作，其中，当环境光亮检测结果不低于预设亮度阈值时，单片机据此判断此时所处环境亮度足够，无需开启LED光源，则单片机不做任何进一步操作；当环境光亮检测结果低于预设亮度阈值时，单片机据此判断此时所处环境亮度不够，有可能进入了被采集者的口腔，则单片机随即控制与之相连接的LED光源开始工作，实现照明，提高采集效率；与之相应，当LED光源工作的过程中，若所获环境光亮检测结果重新不低于预设亮度阈值时，单片机据此判断此时所处环境亮度足够，则单片机据此控制与之相连接的LED光源停止工作；当试验人员将DNA采样冠2由被采样者口腔中取出后，将DNA采样冠2对准采样盒，按压丝线控制按钮4中的按压块14，则在按压块14的作用下，推杆15向着支撑杆1内部空间的方向移动，则推杆15撞向L形杆18的长杆，则L形杆18在抵杆17的限位下，以抵杆17为轴转动，使得丝线3与L形杆18短杆相连的一端脱落，则此时丝线处于松弛状态，则DNA采样冠2即可以螺栓为轴转动，即DNA采样冠2晃动，即可将DNA采样冠2上的采样物掉落至采样盒中，完成DNA采样，整个过程不会受到棉球的污染；当实验人员结束采集工作时，只需再次按动一下弹性按钮帽8，则此时单片机会根据来自压力传感器6的压力检测结果，停止针对光感传感器7的供电，达到节能的目的。

上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。