本发明涉及采血箱技术领域，尤其是涉及一种便携式多功能采血箱。
背景技术：
随着科学技术的发展，采血机器人逐渐代替医护人员进行采血操作，从而提高采血效率，且降低医护人员与被采血者接触感染的风险。被采集血液存储在采血管中。采血管需要进行前期消毒，并存放在低温环境下的容器里，且能配合采血机器人进行自动补给，自动刺入与自动切换操作。
当今市场已经推广使用的机器人，如迈纳士采血机器人通过多自由度机械夹持手对已消毒的采血管进行识别与抓取，并对采集血液后的采血管进行自动排列收集。该方式有效地提高了采血管供给与收集的精准性与多机协同效率。但是，装有采血管的容器体积较大，供给与收集区域分离，占用较大的空间。同时，夹持手的运动路径较长，使采血周期增长，且采血管架不具有消毒功能，导致使用效率低下。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种便携式多功能采血箱，便于医护人员运输和替换，提高和采血机器人的适配度，提高使用效率。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种便携式多功能采血箱，包括箱盖、壳体、驱动模块、固定模块和辅助模块，所述箱盖和壳体通过螺纹连接，所述箱盖的顶端设有提手，所述固定模块包括旋转台、夹具单元和固定底座板，所述固定底座板将壳体分割为上下两个部分，所述旋转台和夹具单元设置在上部分内，所述驱动模块设置在下部分内，在固定底座板的中央设有驱动孔，所述驱动模块穿过驱动孔连接旋转台，所述旋转台上呈圆周分布有通孔，所述夹具单元设在通孔上，采血管安装在通孔内并且通过夹具单元固定，所述辅助模块包括设置在壳体下部分内的温度控制器，在壳体的侧面设有夹具开关和温度开关，依次连接夹具单元和温度控制器。
进一步地，所述夹具单元包括固定座、底座、限位抓、弹簧、磁性推动杆、伸缩臂、螺线管和斜滑块，限位抓的中央设有正对通孔的固定孔，并且限位抓包括两个端部嵌套连接的夹块，所述固定座位于限位抓的两侧固定在旋转台上，每个固定座通过一根伸缩臂连接一个夹块，所述弹簧嵌套在伸缩臂上位于固定座和夹块之间，所述底座位于限位抓的一侧，并且位于限位抓和旋转台的圆心之间，在底座上设有滑轨，两块斜滑块安装在滑轨上并且分别连接一个夹块，两块斜滑块的斜面相对组成v字形，所述螺线管竖直安装在底座上并且位于两块斜滑块之间，所述磁性推动杆包括磁性水平杆和铁制伸缩杆，磁性水平杆和铁制伸缩杆组成t字形，所述铁制伸缩杆穿过螺线管，所述磁性水平杆的两端各抵靠一个斜滑块的斜面。
进一步地，所述斜滑块的斜面上设有滑槽，所述磁性水平杆的一端嵌入滑槽中。
进一步地，所述夹具单元还包括电源模块，所述电源模块连接螺线管，并且连通温度开关用于通断电源。
进一步地，所述旋转台包括上下两层的圆盘，所述通孔分布在上层圆盘内，下层圆盘上分布有和通孔对应的半通槽，半通槽的底部为圆弧。
进一步地，所述驱动模块包括依次设置的导电滑环安装板-小端、电机安装底板、导电滑环小端固定件、直流无刷电机、导电滑环安装转接板-法兰端和反向法兰边导电滑环，所述反向法兰边导电滑环穿过驱动孔连接旋转台。
进一步地，所述固定底座板和旋转台之间设有支撑模块，该支撑模块包括依次设置的交叉滚子轴承、基座轴承内圈垫圈、交叉滚子轴承垫和基座垫板。
进一步地，所述温度控制器包括制冷箱和制冷管，所述制冷管分布在下部分内，所述制冷箱包括单片机和温度传感器。
进一步地，所述辅助模块还包括紫外线消毒灯管，所述紫外消毒灯管分布在壳体内侧并且连接消毒开关，所述消毒开关布置壳体一侧。
进一步地，所述箱盖和壳体之间设有密封圈。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过箱盖、壳体、固定模块和驱动模块的设置，使得采血箱可以独立使用，便于携带和运输；同时，本采血箱还可以配合多台采血机器人，进行多机器人采血收集的协同操作，从而降低了了设计成本，提高采血管收集效率。
2、发明通过辅助模块设置实现了温度控制以及消毒，实现多功能，有效地简化了自动化采血链中血液采集的收集模块所需要的装置。
3、本发明采血箱采用旋转切换模式，采血机器人只需要在竖直方向进给，对采血管进行刺入即可实现血液注射，减小了富集终端机械臂的自由度，缩短了运动路径，从而更易优化机器人算法，有助于提高采血管穿刺精度，实现了和采血机器人更好地适配。
4、本发明利用电磁阀的原理，通过控制通电状态以控制夹紧单元的工作状态。断路时夹紧，通路时打开。使得采血管在自动化采血过程，即采血针头刺入采血管时保持稳定，同时避免了运输过程因碰撞带来的样本破损。与传统的手动机械式夹紧更加适用于电信号控制与大规模采血操作。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为去掉箱盖后的俯视结构示意图。
图3为去掉壳体后的仰视结构示意图。
图4为旋转台的结构示意图。
图5为夹紧单元的结构示意图。
图6为支撑模块和爆炸模块的结构示意图。
图7为本发明的工作过程示意图。
附图标记：
1、箱盖；2、提手；3、壳体；401、灯座；402、紫外消毒灯管；5、采血管；6、温度控制器；601、制冷箱；602、制冷管；7、温度传感器；8、旋转台；81、通孔；82、半通槽；9、夹紧单元；901、固定座；902、弹簧；903、底座；904、限位抓；905、斜滑块；906、磁性推动杆；908、伸缩臂；10、固定底座；12、电源模块；13、驱动模块；1301、导电滑环安装板-小端；1302、电机安装底板；1303、导电滑环小端固定件；1304、gm6020直流无刷电机；1305、导电滑环安装转接板-法兰端；1306、反向法兰边导电滑环；15、基座垫板；16、交叉滚子轴承垫；17、基座轴承内圈垫圈；18、ra900交叉滚子轴承；19、交叉滚子轴承座；2101、夹具开关；2102、辅助开关；2103、驱动开关。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例提供了一种能够配合智能采血机器人静脉穿刺采血的可消毒便携式采血箱。如图1所示，本采血箱包括箱盖1、壳体3、驱动模块13、固定模块和辅助模块。在箱盖1的顶端设有提手2，箱盖1和壳体3通过螺纹连接可以互相旋紧，医护人员可通过抓取提手2对采血箱进行转移，如：将其从采血机器人处搬运至样本检验室，具有便携性。壳体3开口突起，上有宽间距螺纹状突起，便于与箱盖1旋钮而紧扣，且壳体3开口处具有橡胶密封条，有利于提高采血箱整体的密封性，且保证消毒过程所需的密闭环境。在壳体3的侧面设有夹具开关2101、温度开关2102和消毒开关2103。
如图2和图3所示，固定模块包括旋转台8、夹具单元9和固定底座板10，固定底座板10将壳体3分割为上下两个部分。旋转台8和夹具单元9设置在上部分内，驱动模块13设置在下部分内。在固定底座板10的中央设有驱动孔，驱动模块13穿过驱动孔连接旋转台8。如图4所示，旋转台8包括上下两层圆盘，通孔81分布在上层圆盘内；下层圆盘上分布有和通孔81对应的半通槽82，半通槽82的底部为圆弧。具体展开为夹具单元9由内六角圆柱头螺钉m1.6×8固定于旋转台8的上层圆盘，通孔81和半通孔82均沿着圆盘中心对称，与采血管5间隙配合。半通槽82底部略带圆弧状以配合采血管5底部，且有利于均匀分散采血管5在穿刺过程中应力突变。本实施例中，在固定底座板10还分布有备用槽孔，用于放置备用采血管5。
如图5所示，夹具单元9包括固定座901、底座903、限位抓904、弹簧902、磁性推动杆906、伸缩臂908、螺线管907和斜滑块905。限位抓904的中央设有正对通孔81的固定孔，并且限位抓904包括两个端部嵌套互相嵌套连接的夹块。固定座901位于限位抓904的两侧通过内六角圆柱头螺钉m1.6固定在旋转台8上。每个固定座901通过一根伸缩臂908连接一个夹块，弹簧902嵌套在伸缩臂908上位于固定座901和夹块之间。底座903位于限位抓904的一侧，并且位于限位抓904和旋转台8圆心之间。在底座903上设有滑轨，两块斜滑块905安装在滑轨上并且分别连接一个夹块，两块斜滑块905的斜面相对组成v字形。螺线管907竖直安装在底座903上并且位于两块斜滑块905之间，磁性推动杆906包括磁性水平杆和铁制伸缩杆。磁性水平杆和铁制伸缩杆组成t字形，铁制竖直杆穿过螺线管907，磁性水平杆的两端各抵靠一个斜滑块905的斜面；斜滑块905的斜面上设有滑槽，磁性水平杆的两端分别嵌入两个斜滑块905的滑槽中。夹具单元9还包括电源模块12，如图3所示。电源模块12连接螺线管907，并且连通夹具开关2101进行通断电源。
具体地说，将底座903固定于固定座901与轴心之间。出于美观，上部可设计外壳进行遮掩夹具单元9的内部结构，但是此处便于说明略去装饰类零件。限位抓904用于固定采血管5。限位抓904内表面粘连有海绵垫(图中未画出)，防止采血管5表面刮损，且限位抓904内部还可设有表面摩擦剪切应力传感器(图中未画出)，以提高控制精度。弹簧902两侧等长，且为相同材质，同处于压缩状态，使限位抓904的两个夹块相互贴合，挤压采血管5，使限位抓904头部圆心与采血管5轴心重合，在常态下固定采血管5。底座903中心处具有中空的螺线管907，上面缠绕有螺线，螺线管907与电池，即电源模块12，连接，螺线互相之间为串联。当夹具开关2101打开时，底座903上为通电螺线管907，周围产生磁场，使磁性推动杆906受到磁场作用而向底座903方向移动，磁性水平杆不可收缩，在竖直方向移动时，磁性水平杆两头卡于斜滑块905滑槽，使得斜滑块905互相分离，带动限位抓904的两个夹块也互相分离从而松开固定采血管5。由此实现了通过电路控制限位抓904的开闭状态，即夹紧单元9对采血管5的限位状态。
如图6所示，驱动模块13包括依次设置的导电滑环安装板-小端1301、电机安装底板1302、导电滑环小端固定件1303、直流无刷电机、导电滑环安装转接板-法兰端1305和反向法兰边导电滑环1306，反向法兰边导电滑环1306穿过驱动孔连接旋转台8。具体地说驱动模块13带动旋转台8旋转，从而配合采血机器人，实现采血管5的切换。驱动模块13包括直流无刷电机、垫片和安装板，以及导电滑环模块。直流无刷电机采用gm6020直流无刷电机1304；垫片和安装板，主要为电机安装底板1302。导电滑环模块，有利于避免电机连续旋转时导线缠绕，其结构包括，导电滑环安装板-小端1301，导电滑环小端固定件1303，导电滑环安装转接板-法兰端1305和反向法兰边导电滑环1306。反向法兰边导电滑环1306-固定于gm6020直流无刷电机1304中轴线上侧，导电滑环安装转接板-法兰端1305由内六角螺栓m3×8与六角头螺母m3固定于gm6020直流无刷电机1304上表面，导电滑环小端固定件1303固定于gm6020直流无刷电机1304中轴线下侧，用于连接电机安装底板1302，安装底板1302下表面固定有导电滑环安装板-小端1301，以避免电机连续旋转时导线缠绕。
固定底座板10和旋转台8之间还设有支撑模块，该支撑模块包括依次设置的交叉滚子轴承、基座轴承内圈垫圈17、交叉滚子轴承垫16和基座垫板15。交叉滚子轴承垫16包括ra900交叉滚子轴承18和交叉滚子轴承座19。旋转台8竖直方向固定于交叉滚子轴承垫16上方，交叉滚子轴承垫16与ra900交叉滚子轴承18相连。基座轴承内圈垫圈17与交叉滚子轴承垫16同心处于同一平面，上表面与交叉滚子轴承接触，由内六角螺栓m3×20与六角薄螺母m3固定于基座垫板15上。基座垫板15由内六角螺栓m4×16与六角头螺母m4固定于固定底座板10上。
辅助模块包括设置在下部分内的温度控制器6和设置在上部分内的紫外消毒灯管402。温度控制器6包括制冷箱601和制冷管602，制冷管602分布在下部分内，制冷箱601包括单片机和温度传感器。紫外消毒灯管402分布在壳体3内侧并且连接消毒开关2103。医护人员在完成采血管5的安装后，将箱盖1拧紧于壳体3。打开控制紫外消毒灯管402的消毒开关2103，紫外消毒灯管402由内六角圆柱头螺钉m1.6×8固定于灯座401上，且呈打开状态，此时紫外消毒灯管402对采血管5内部进行消毒。消毒完毕后，医护人员打开控制温度控制器6的辅助开关2102，制冷箱601开始工作。温度控制器6内的温度传感器可感知采血箱内温度。温度传感器将温度信号转化为电信号传送至单片机，从而对温度控制器6进行调控，以维持制冷箱601内温度维持在调定温度。同时，温度控制器6可中和电机在运行过程中产生多余的热。
本实施例和采血机器人配合的工作过程如下：
如图7所示，根据采血机器人指定的固定卡槽，人工将便携式采血箱固定于指定点位，且某刻度采血管5处于机械臂正下方。采血箱已经过消毒处理，同时，温度控制器6工作正常，箱内温度基本保持不变。采血机器人处于工作状态，通过yolov3目标定位及深度学习相关算法，确定机械臂下方采血管5位置坐标，记为x；采血管5可通过力传感器位于旋转台8与夹紧单元9的限位抓904内侧精确感知每支采血管5的质量，从而分析每支采血管5的工作状态。分别为：无血液状态、已采集血液、正在采集血液。通过判断x处采血管5是否为无血液状态试管，在pwm信号模式下，模拟gm6020电机控制方式，实现角度控制。若x处采血管5为无血液状态试管，则机械臂沿采血管5轴向进动实施穿刺；若x处采血管5为已采集血液状态，则发射信号。同时，在can指令控制模式下，控制器与电机间的控制指令和状态数据可实现双向交互，实时获取电机角度，实现采血管5追踪定位。
对于多机械臂协同操作，与单机械臂操作过程类似。根据指定的固定卡槽，人工将便携式采血箱固定于指定点位，且不同刻度的多支采血管5分别处于多支机械臂正下方。通过深度学习及相关算法，确定多机械臂下方不同采血管5的位置坐标，记为x1，x2……xn；采血管5通过力传感器精确感知每支采血管5的质量，从而分析每支采血管5的工作状态。判断xii＝1，2……n处采血管5是否为无血液状态试管，判断结果之间取并集，在pwm信号模式下，模拟gm6020电机控制方式，实现角度控制。若xi处采血管5均为无血液状态试管，则机械臂沿采血管5轴向进动实施穿刺；若xi处采血管5至少有一只为已采集血液状态，则发射信号。同时，在can指令控制模式下，控制器与电机间的控制指令和状态数据可实现双向交互，实时获取电机角度，实现采血管5追踪定位。
针对生物体的多次采血，研究者可通过标记采血箱，而对生物体进行连续采血，从而减少了每一支采血管5的编号标记。同时，由于控制器与电机间的控制指令和状态数据可实现双向交互，实现采血管5追踪定位。可进一步实现“无纸化”信息记录，通过采血管5坐标定位的方式获取某刻度上采血管5信息，从而获取对应被采血者的个人信息。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
