一種智能濾波式DNA采樣器的制作方法

本實用新型涉及一種智能濾波式DNA采樣器，屬于智能DNA檢測技術領域。

背景技術：

DNA檢測可以診斷疾病，也可以用于疾病風險的預測。疾病診斷是用DNA檢測技術檢測引起遺傳性疾病的突變基因。目前，較為普遍的基因采樣是通過獲取口腔上皮細胞的方法來獲取基因人體細胞。所使用的工具通常是棉花簽，通過刮取待取樣病人的口腔上皮組織的細胞進行基因分析，一般地，它包括支撐桿，夾持設置支撐桿前端的采樣冠。該方法使用時操作棉球的手容易受到污染，由于采樣冠被夾持在支撐撐桿上，夾持力較大，采樣冠與支撐桿較難分離，而且采用冠很容易被破壞，因此，現有技術有待改進和發展。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種采用全新智能結構設計，不僅能夠實現精確采樣，而且便于采樣物分離的智能濾波式DNA采樣器。

本實用新型為了解決上述技術問題采用以下技術方案：本實用新型設計了一種智能濾波式DNA采樣器，包括支撐桿、DNA采樣冠、絲線、絲線控制按鈕、絲線掛耳、壓力傳感器、光感傳感器、彈性按鈕帽、控制模塊，以及分別與控制模塊相連接的電源、光源、第一濾波電路、第二濾波電路；壓力傳感器經過第一濾波電路與控制模塊相連接；光感傳感器經過第二濾波電路與控制模塊相連接；電源經過控制模塊為光源進行供電，同時，電源依次經過控制模塊、第一濾波電路為壓力傳感器進行供電，以及電源依次經過控制模塊、第二濾波電路為光感傳感器進行供電；光感傳感器和光源設置在撐桿頂部的側面；壓力傳感器設置在支撐桿的側面，彈性按鈕帽的內部空間尺寸與壓力傳感器的尺寸相適應，彈性按鈕帽套設在壓力傳感器上；支撐桿為中空桿，控制模塊、電源、第一濾波電路、第二濾波電路固定設置在支撐桿的內部，第一濾波電路包括運放器A1、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第一電容C1和第二電容C2；其中，壓力傳感器與第一濾波電路輸入端相連接，第一濾波電路輸入端依次串聯第一電阻R1、第二電阻R2、運放器A1的同向輸入端，運放器A1的輸出端連接第一濾波電路輸出端，第一濾波電路輸出端與控制模塊相連接；第一電容C1的其中一端與第一電阻R1、第二電阻R2之間的導線相連接，另一端與運放器A1的輸出端相連接；第二電容C2的其中一端與運放器A1的同向輸入端相連接，另一端接地；運放器A1的反向輸入端串聯第三電阻R3，并接地；第四電阻R4串聯在運放器A1的反向輸入端與輸出端之間；第二濾波電路包括運放器A1、運放器A2和運放器A3，運放器A1的同相輸入端接地，運放器A1的反相輸入端依次串聯電阻R3、電阻R2和電阻R1，電阻R1上相對連接電阻R2的另一端為第二濾波電路輸入端連接光感傳感器，并且電阻R3串聯在運放器A1輸出端與運放器A1的反相輸入端之間；運放器A2的反相輸入端和運放器A1的反相輸入端相連，同時運放器A2的反相輸入端依次與電容C1、電阻R4串聯，并接地，電容C1串聯在運放器A2的反相輸入端與運放器A2的輸出端之間，運放器A2的同相輸入端與電阻R1串聯；運放器A3的同相輸入端與電容C2串聯，并接地，且電阻R5串聯在運放器A3的同相輸入端與運放器A2的同相輸入端之間，運放器A3的反相輸入端與輸出端相連，且運放器A3的輸出端為第二濾波電路輸出端連接控制模塊；DNA采樣冠表面設置通孔，DNA采樣冠通過螺栓、經其表面通孔活動設置在支撐桿頂部的側面，DNA采樣冠以螺栓為軸轉動，DNA采樣冠上面向支撐桿底部的一端設置穿絲孔；絲線掛耳設置在支撐桿底部的側面，絲線控制按鈕設置在支撐桿底部的側面，且絲線控制按鈕與絲線掛耳位于同一高度；絲線控制按鈕包括按壓塊、推桿、彈簧、抵桿、L形桿和套管；套管兩端貫通，支撐桿底部側面設置通孔，套管與支撐桿側面相垂直地固定設置在該通孔中；彈簧的外徑與套管的內勁相適應，彈簧未發生形變的長度大于套管長度的一半，彈簧以其形變方向所在直線與套管中軸線相平行的設置在套管中，彈簧的一端固定在套管的中間位置，且彈簧位于套管中面向支撐桿外部空間的一側；推桿的長度大于彈簧未發生形變的長度，且小于套管的長度，推桿一端與按壓塊的其中一面相固定連接，且推桿所在直線與按壓塊該面相垂直，推桿的另一端由支撐桿外部空間穿入彈簧，且彈簧上面向支撐桿外部空間的一端與推桿所連按壓塊的一面固定連接；抵桿設置在套管中，且位于套管面向支撐桿內部空間的一端，抵桿所在直線與套管中軸線相平行，L形桿的桿身與抵桿活動連接，L形桿以抵桿為軸轉動，且L形桿的短桿位于套管外部，即支撐桿內部空間，L形桿的長桿位于套管中，且支撐桿上相對連接按壓塊的另一端與L形桿的長桿相接觸；絲線的一端與絲線掛耳固定連接，另一端穿過DNA采樣冠上的穿絲孔，并與絲線控制按鈕中L形桿的短桿活動連接。

作為本實用新型的一種優選技術方案：所述控制模塊為單片機。

作為本實用新型的一種優選技術方案：所述電源為紐扣電池。

作為本實用新型的一種優選技術方案：所述光源為LED光源。

本實用新型所述一種智能濾波式DNA采樣器采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：

(1)本實用新型設計的智能濾波式DNA采樣器，采用全新智能結構設計，以支撐桿為主體，通過具體所設計的兩套濾波電路實現智能電控照明系統，配合由所設計DNA采樣冠實現從被采樣者口腔中的采樣，能夠大大提高采樣效率；再配合具體所設計絲線控制按鈕的控制，實現針對絲線的控制，完成DNA采樣作業；并且整個設計智能濾波式DNA采樣器的結構簡單、操作方便，采樣過程不會受到棉球的污染；

(2)本實用新型所設計的智能濾波式DNA采樣器中，針對控制模塊，進一步設計采用單片機，一方面能夠適用于后期針對智能濾波式DNA采樣器的擴展需求，另一方面，簡潔的控制架構模式能夠便于后期的維護；

(3)本實用新型所設計的智能濾波式DNA采樣器中，針對電源，進一步設計采用紐扣電池，充分利用紐扣電池體積小的優點，在獲得完整設計功能與效果的同時，最大限度控制了所設計智能濾波式DNA采樣器的體積，提高了使用效率；

(4)本實用新型所設計的智能濾波式DNA采樣器中，針對光源，進一步設計采用LED光源，具有綠色環保、節能、亮度高和使用壽命長的優點，進而有效保證了所設計智能濾波式DNA采樣器實際應用中的使用壽命與使用效率。

附圖說明

圖1是本實用新型設計的智能濾波式DNA采樣器的結構示意圖；

圖2是本實用新型設計的智能濾波式DNA采樣器中第一濾波電路的示意圖；

圖3是本實用新型設計的智能濾波式DNA采樣器中第二濾波電路的示意圖。

其中，1.支撐桿，2.DNA采樣冠，3.絲線，4.絲線控制按鈕，5.絲線掛耳，6.壓力傳感器，7.光感傳感器，8.彈性按鈕帽，9.控制模塊，10.電源，11.光源，12.第一濾波電路，13.第二濾波電路，14.按壓塊，15.推桿，16.彈簧，17.抵桿，18.L形桿，19.套管。

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細的說明。

如圖1所示，本實用新型設計了一種智能濾波式DNA采樣器，包括支撐桿1、DNA采樣冠2、絲線3、絲線控制按鈕4、絲線掛耳5、壓力傳感器6、光感傳感器7、彈性按鈕帽8、控制模塊9，以及分別與控制模塊9相連接的電源10、光源11、第一濾波電路12、第二濾波電路13；壓力傳感器6經過第一濾波電路12與控制模塊9相連接；光感傳感器7經過第二濾波電路13與控制模塊9相連接；電源10經過控制模塊9為光源11進行供電，同時，電源10依次經過控制模塊9、第一濾波電路12為壓力傳感器6進行供電，以及電源10依次經過控制模塊9、第二濾波電路13為光感傳感器7進行供電；光感傳感器7和光源11設置在撐桿1頂部的側面；壓力傳感器6設置在支撐桿1的側面，彈性按鈕帽8的內部空間尺寸與壓力傳感器6的尺寸相適應，彈性按鈕帽8套設在壓力傳感器6上；支撐桿1為中空桿，控制模塊9、電源10、第一濾波電路12、第二濾波電路13固定設置在支撐桿1的內部，如圖2所示，第一濾波電路12包括運放器A1、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第一電容C1和第二電容C2；其中，壓力傳感器6與第一濾波電路12輸入端相連接，第一濾波電路12輸入端依次串聯第一電阻R1、第二電阻R2、運放器A1的同向輸入端，運放器A1的輸出端連接第一濾波電路12輸出端，第一濾波電路12輸出端與控制模塊9相連接；第一電容C1的其中一端與第一電阻R1、第二電阻R2之間的導線相連接，另一端與運放器A1的輸出端相連接；第二電容C2的其中一端與運放器A1的同向輸入端相連接，另一端接地；運放器A1的反向輸入端串聯第三電阻R3，并接地；第四電阻R4串聯在運放器A1的反向輸入端與輸出端之間；如圖3所示，第二濾波電路13包括運放器A1、運放器A2和運放器A3，運放器A1的同相輸入端接地，運放器A1的反相輸入端依次串聯電阻R3、電阻R2和電阻R1，電阻R1上相對連接電阻R2的另一端為第二濾波電路13輸入端連接光感傳感器7，并且電阻R3串聯在運放器A1輸出端與運放器A1的反相輸入端之間；運放器A2的反相輸入端和運放器A1的反相輸入端相連，同時運放器A2的反相輸入端依次與電容C1、電阻R4串聯，并接地，電容C1串聯在運放器A2的反相輸入端與運放器A2的輸出端之間，運放器A2的同相輸入端與電阻R1串聯；運放器A3的同相輸入端與電容C2串聯，并接地，且電阻R5串聯在運放器A3的同相輸入端與運放器A2的同相輸入端之間，運放器A3的反相輸入端與輸出端相連，且運放器A3的輸出端為第二濾波電路13輸出端連接控制模塊9；DNA采樣冠2表面設置通孔，DNA采樣冠2通過螺栓、經其表面通孔活動設置在支撐桿1頂部的側面，DNA采樣冠2以螺栓為軸轉動，DNA采樣冠2上面向支撐桿1底部的一端設置穿絲孔14；絲線掛耳5設置在支撐桿1底部的側面，絲線控制按鈕4設置在支撐桿1底部的側面，且絲線控制按鈕4與絲線掛耳5位于同一高度；絲線控制按鈕4包括按壓塊14、推桿15、彈簧16、抵桿17、L形桿18和套管19；套管19兩端貫通，支撐桿1底部側面設置通孔，套管19與支撐桿1側面相垂直地固定設置在該通孔中；彈簧16的外徑與套管19的內勁相適應，彈簧16未發生形變的長度大于套管19長度的一半，彈簧16以其形變方向所在直線與套管19中軸線相平行的設置在套管19中，彈簧16的一端固定在套管19的中間位置，且彈簧16位于套管19中面向支撐桿1外部空間的一側；推桿15的長度大于彈簧16未發生形變的長度，且小于套管19的長度，推桿15一端與按壓塊14的其中一面相固定連接，且推桿15所在直線與按壓塊14該面相垂直，推桿15的另一端由支撐桿1外部空間穿入彈簧16，且彈簧16上面向支撐桿1外部空間的一端與推桿15所連按壓塊14的一面固定連接；抵桿17設置在套管19中，且位于套管19面向支撐桿1內部空間的一端，抵桿17所在直線與套管19中軸線相平行，L形桿18的桿身與抵桿17活動連接，L形桿18以抵桿17為軸轉動，且L形桿18的短桿位于套管19外部，即支撐桿1內部空間，L形桿18的長桿位于套管19中，且支撐桿1上相對連接按壓塊14的另一端與L形桿18的長桿相接觸；絲線3的一端與絲線掛耳5固定連接，另一端穿過DNA采樣冠2上的穿絲孔14，并與絲線控制按鈕4中L形桿18的短桿活動連接。上述技術方案所設計的智能濾波式DNA采樣器，采用全新智能結構設計，以支撐桿1為主體，通過具體所設計的兩套濾波電路實現智能電控照明系統，配合由所設計DNA采樣冠2實現從被采樣者口腔中的采樣，能夠大大提高采樣效率；再配合具體所設計絲線控制按鈕4的控制，實現針對絲線3的控制，完成DNA采樣作業；并且整個設計智能濾波式DNA采樣器的結構簡單、操作方便，采樣過程不會受到棉球的污染。

基于上述設計智能濾波式DNA采樣器技術方案的基礎之上，本實用新型還進一步設計了如下優選技術方案：針對控制模塊9，進一步設計采用單片機，一方面能夠適用于后期針對智能濾波式DNA采樣器的擴展需求，另一方面，簡潔的控制架構模式能夠便于后期的維護；而且針對電源10，進一步設計采用紐扣電池，充分利用紐扣電池體積小的優點，在獲得完整設計功能與效果的同時，最大限度控制了所設計智能濾波式DNA采樣器的體積，提高了使用效率；不僅如此，針對光源11，進一步設計采用LED光源，具有綠色環保、節能、亮度高和使用壽命長的優點，進而有效保證了所設計智能濾波式DNA采樣器實際應用中的使用壽命與使用效率。

本實用新型所設計的智能濾波式DNA采樣器，在實際應用過程當中，具體包括支撐桿1、DNA采樣冠2、絲線3、絲線控制按鈕4、絲線掛耳5、壓力傳感器6、光感傳感器7、彈性按鈕帽8、單片機，以及分別與單片機相連接的紐扣電池、LED光源、第一濾波電路12、第二濾波電路13；壓力傳感器6經過第一濾波電路12與單片機相連接；光感傳感器7經過第二濾波電路13與單片機相連接；紐扣電池經過單片機為LED光源進行供電，同時，紐扣電池依次經過單片機、第一濾波電路12為壓力傳感器6進行供電，以及紐扣電池依次經過單片機、第二濾波電路13為光感傳感器7進行供電；光感傳感器7和LED光源設置在撐桿1頂部的側面；壓力傳感器6設置在支撐桿1的側面，彈性按鈕帽8的內部空間尺寸與壓力傳感器6的尺寸相適應，彈性按鈕帽8套設在壓力傳感器6上；支撐桿1為中空桿，單片機、紐扣電池、第一濾波電路12、第二濾波電路13固定設置在支撐桿1的內部，第一濾波電路12包括運放器A1、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第一電容C1和第二電容C2；其中，壓力傳感器6與第一濾波電路12輸入端相連接，第一濾波電路12輸入端依次串聯第一電阻R1、第二電阻R2、運放器A1的同向輸入端，運放器A1的輸出端連接第一濾波電路12輸出端，第一濾波電路12輸出端與單片機相連接；第一電容C1的其中一端與第一電阻R1、第二電阻R2之間的導線相連接，另一端與運放器A1的輸出端相連接；第二電容C2的其中一端與運放器A1的同向輸入端相連接，另一端接地；運放器A1的反向輸入端串聯第三電阻R3，并接地；第四電阻R4串聯在運放器A1的反向輸入端與輸出端之間；第二濾波電路13包括運放器A1、運放器A2和運放器A3，運放器A1的同相輸入端接地，運放器A1的反相輸入端依次串聯電阻R3、電阻R2和電阻R1，電阻R1上相對連接電阻R2的另一端為第二濾波電路13輸入端連接光感傳感器7，并且電阻R3串聯在運放器A1輸出端與運放器A1的反相輸入端之間；運放器A2的反相輸入端和運放器A1的反相輸入端相連，同時運放器A2的反相輸入端依次與電容C1、電阻R4串聯，并接地，電容C1串聯在運放器A2的反相輸入端與運放器A2的輸出端之間，運放器A2的同相輸入端與電阻R1串聯；運放器A3的同相輸入端與電容C2串聯，并接地，且電阻R5串聯在運放器A3的同相輸入端與運放器A2的同相輸入端之間，運放器A3的反相輸入端與輸出端相連，且運放器A3的輸出端為第二濾波電路13輸出端連接單片機；DNA采樣冠2表面設置通孔，DNA采樣冠2通過螺栓、經其表面通孔活動設置在支撐桿1頂部的側面，DNA采樣冠2以螺栓為軸轉動，DNA采樣冠2上面向支撐桿1底部的一端設置穿絲孔14；絲線掛耳5設置在支撐桿1底部的側面，絲線控制按鈕4設置在支撐桿1底部的側面，且絲線控制按鈕4與絲線掛耳5位于同一高度；絲線控制按鈕4包括按壓塊14、推桿15、彈簧16、抵桿17、L形桿18和套管19；套管19兩端貫通，支撐桿1底部側面設置通孔，套管19與支撐桿1側面相垂直地固定設置在該通孔中；彈簧16的外徑與套管19的內勁相適應，彈簧16未發生形變的長度大于套管19長度的一半，彈簧16以其形變方向所在直線與套管19中軸線相平行的設置在套管19中，彈簧16的一端固定在套管19的中間位置，且彈簧16位于套管19中面向支撐桿1外部空間的一側；推桿15的長度大于彈簧16未發生形變的長度，且小于套管19的長度，推桿15一端與按壓塊14的其中一面相固定連接，且推桿15所在直線與按壓塊14該面相垂直，推桿15的另一端由支撐桿1外部空間穿入彈簧16，且彈簧16上面向支撐桿1外部空間的一端與推桿15所連按壓塊14的一面固定連接；抵桿17設置在套管19中，且位于套管19面向支撐桿1內部空間的一端，抵桿17所在直線與套管19中軸線相平行，L形桿18的桿身與抵桿17活動連接，L形桿18以抵桿17為軸轉動，且L形桿18的短桿位于套管19外部，即支撐桿1內部空間，L形桿18的長桿位于套管19中，且支撐桿1上相對連接按壓塊14的另一端與L形桿18的長桿相接觸；絲線3的一端與絲線掛耳5固定連接，另一端穿過DNA采樣冠2上的穿絲孔14，并與絲線控制按鈕4中L形桿18的短桿活動連接。實際應用當中，首先進行初始化工作，紐扣電池僅依次經過單片機、第一濾波電路12為壓力傳感器6進行供電，然后使得絲線3的一端與絲線掛耳5固定連接，另一端穿過DNA采樣冠2上的穿絲孔14，并與絲線控制按鈕4中L形桿18的短桿活動連接，并使得此時絲線3處于繃緊狀態，即此時DNA采樣冠2不會以螺栓為軸轉動；實際應用中，壓力傳感器6實時工作采集壓力檢測結果，并實時經過第一濾波電路12上傳至單片機當中，其中壓力傳感器6所獲壓力檢測結果實時上傳至第一濾波電路12，第一濾波電路12針對所獲壓力檢測結果進行實時濾波處理，濾除其中的噪聲數據或是誤差數據，以獲得更加精確的壓力檢測結果，然后第一濾波電路12將經過濾波處理的壓力檢測結果繼續實時上傳至單片機當中，單片機針對所獲壓力檢測結果進行實時分析，并根據分析結果做出相應操作，其中，當壓力檢測結果低于預設壓力閾值時，單片機據此判斷此時彈性按鈕帽8沒有被按動，則單片機不做任何進一步操作；當壓力檢測結果不低于預設壓力閾值時，單片機據此判斷此時彈性按鈕帽8被按動，則單片機據此判斷獲得一個控制信號，其中若此時光感傳感器7沒有被供電，則單片機開始經第二濾波電路13為光感傳感器7進行供電；若此時光感傳感器7已經被供電，則單片機停止經第二濾波電路13為光感傳感器7供電；實際應用中，當試驗人員想要進行DNA采集時，試驗人員首先按動一下彈性按鈕帽8，則據上述工作過程，單片機開始經第二濾波電路13為光感傳感器7進行供電；接著試驗人員將所設計智能濾波式DNA采樣器的頂部，即將DNA采樣冠2伸入被采樣者的口腔中，由DNA采樣冠2進行DNA采樣，與此同時，設置于撐桿1頂部側面的光感傳感器7實時工作檢測獲得所處環境的環境光亮檢測結果，并實時經過第二濾波電路13上傳至單片機當中，其中光感傳感器7所獲環境光亮檢測結果實時上傳至第二濾波電路13，第二濾波電路13針對所獲環境光亮檢測結果進行實時濾波處理，濾除其中的噪聲數據或是誤差數據，以獲得更加精確的環境光亮檢測結果，然后第二濾波電路13將經過濾波處理的環境光亮檢測結果繼續實時上傳至單片機當中，單片機針對所獲環境光亮檢測結果進行實時分析，并根據分析結果做出相應操作，其中，當環境光亮檢測結果不低于預設亮度閾值時，單片機據此判斷此時所處環境亮度足夠，無需開啟LED光源，則單片機不做任何進一步操作；當環境光亮檢測結果低于預設亮度閾值時，單片機據此判斷此時所處環境亮度不夠，有可能進入了被采集者的口腔，則單片機隨即控制與之相連接的LED光源開始工作，實現照明，提高采集效率；與之相應，當LED光源工作的過程中，若所獲環境光亮檢測結果重新不低于預設亮度閾值時，單片機據此判斷此時所處環境亮度足夠，則單片機據此控制與之相連接的LED光源停止工作；當試驗人員將DNA采樣冠2由被采樣者口腔中取出后，將DNA采樣冠2對準采樣盒，按壓絲線控制按鈕4中的按壓塊14，則在按壓塊14的作用下，推桿15向著支撐桿1內部空間的方向移動，則推桿15撞向L形桿18的長桿，則L形桿18在抵桿17的限位下，以抵桿17為軸轉動，使得絲線3與L形桿18短桿相連的一端脫落，則此時絲線處于松弛狀態，則DNA采樣冠2即可以螺栓為軸轉動，即DNA采樣冠2晃動，即可將DNA采樣冠2上的采樣物掉落至采樣盒中，完成DNA采樣，整個過程不會受到棉球的污染；當實驗人員結束采集工作時，只需再次按動一下彈性按鈕帽8，則此時單片機會根據來自壓力傳感器6的壓力檢測結果，停止針對光感傳感器7的供電，達到節能的目的。

上面結合附圖對本實用新型的實施方式作了詳細說明，但是本實用新型并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下做出各種變化。