一种便携式尿液检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及医疗设备及生理参数检测技术领域，尤其涉及一种便携式尿液检测装置。


背景技术：

2.随着我国医疗卫生水平的提高，小型的、简单的医疗检验器械进入普通家庭成为一种发展趋势。目前，体温计、血压检测仪、血糖检测仪等小型仪器已经能够进入普通家庭。但是较大型的仪器，比如尿液分析仪等仪器，仍然基本只是在医院、体检中心等地方使用，进入家庭仍然需要一段时间。
3.cn209542464u公开了一种高效率的医用尿液分析仪，由尿液分析仪机体壳和试纸箱两部分组成，所述尿液分析仪机体壳的左上方设有显示屏，所述显示屏的下方设有控制按键，所述尿液分析仪机体壳的前方设有试纸托盘，所述试纸托盘的两边设有灭菌装置，所述尿液分析仪的右上方设有cpu处理器，所述cpu处理器连接打印机，所述尿液分析仪机体壳的后方连接试纸箱，所述试纸箱的下方设有压力传感器，所述压力传感器连接单片机，所述单片机连接蜂鸣器，所述试纸箱的上方设有试纸刷。该尿液分析仪可以将试纸自动移除、具有灭菌功能、可以将所得数据进行智能分析诊断并针对于相应的病情给出合理建议。该专利所公开的尿液分析仪即为较大型的仪器，更适合于医院、体检中心所使用，不具备便携性。
4.cn202141670u公开了一种便携式尿液分析仪，包括光路检测装置、与该光路检测装置相连的显示装置、从该光路检测装置下方穿过的传送装置，以及带动该传送装置运动的动力装置。所述光路检测装置包括设置有通孔的光路支架、安装于该光路支架上的光线发射装置，以及设置于该光路支架上方并正对于所述通孔的信息处理装置。本实用新型结构简单，操作方便，而且体积小，重量轻，非常适合家庭和个人使用，具有广阔的市场前景。该专利所公开的尿液分析仪虽然体积小、重量轻且适合家庭和个人使用，但其所有元器件都裸露在外，在长期使用中会对尿液分析仪的使用寿命造成较大影响，同时也不便于旅行、出差等各种场景的携带和/或使用和/或存放。
5.cn202776279u公开了一种多功能健康监测仪，其设有多个检测接口，检测接口与主板上的进行不同检测项目的检测模块连接，使得监测仪可以一次性地完成多个生理指标的检测。该专利核心目的是同时处理多个检测项目，在显示屏上同时显示大量测量数据(见其图4)。由于该监测仪旨在强调可拓展性，故其便携性仅限于其本身；倘若将心电、脉搏、心率、体温、血压、血糖、血脂等检测仪器考虑在内，则其体积势必极大增大，而失去便携性。而且依据其说明书及图1可知，其事实上相当于一台生理指标收集终端，用于在连接各种现有检测仪器时，采集汇总数据并在监测仪上同时显示。该专利并未涉及外接检测仪器与监测仪联体使用时的各种合理设置，例如没有考虑mcu与ad转换模块如何合理地设置于监测仪与外接检测仪器以达成最佳检测以及最小体积，更没有涉及数据连接和处理的问题以合理减少冗余重复的电子部件，也没有考虑外接检测仪器的供电问题。
6.现有技术中还有多种分体式的检测系统，其中大多数都是检测设备与主机分别自成一体，本身能够独立完成从检测到显示的各项功能，所谓的主机都是为了采集数据而以无线或有线连接的方式连接至检测设备。主机与检测设备各自独立的方式，造成了电源、数据、操作和显示的大量重复设备，带来了设备成本的同时，客观上导致了设备便携性下降。在这类系统体系下，假设采用主机配合十几种不同检测设备的方式，很可能会出现因为锂电池过多而无法携带上飞机也无法托运的尴尬场景。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种便携式尿液检测装置，旨在实现尿液分析装置的小型化、便携化的同时，使得尿液分析装置具有更加牢固的壳体结构以保证尿液分析装置的使用寿命及更多的使用场景。
8.为实现上述目的，本实用新型公开了一种便携式尿液检测装置，包括用于对尿液进行分析的尿液分体检测模块，该尿液分体检测模块通过连接到外部其他设备(下文也称为主体设备)来获得电力、显示、数据处理以及操作指令，以达成检测目的。
9.尿液分体检测模块具有用于容纳和/或承载其他单元部件的壳体。壳体可以由上壳和下壳通过包括但不限于卡扣结构和/或榫卯结构活动拼接而成，此时上壳和下壳限定了壳体的内部空间。可选地，上壳和下壳所限定的内部空间可分为检测区和收纳区。
10.壳体可在局部设置有机械结构。例如朝向所连接的外部其他装置方向凸出地设置的机械结构可辅助固定外部其他装置，以使得在俯仰、平移以及旋转的三个自由度中的至少一个自由度上限制尿液分体检测模块与外部其他装置之间的相对移动。这种布置方式有利于在分体检测模块与外部其他装置对接后执行检测任务，这一方面是因为两者对接时，来自操作部件(其可设置于分体检测模块之外的外部其他装置上)的压力必须由两者组合体共同承受，两者机械形状配合的模式便于承受这些压力，避免电子接口损坏。另一方面，尿液分体检测模块为便携性而呈细长形，其光学检测时所需的稳定性也需要依靠所连接的外部其他装置，“在俯仰、平移以及旋转的三个自由度中的至少一个自由度上的稳定性”有助于连接的稳定性，进而有助于检测精度。
11.机械结构的外部形状能够设置为在尿液分体检测模块与外部其他装置匹配连接时适应于所述外部其他装置壳体结构。除了连接稳定性和承受作用力之外，这种利用外部形状的机械配合也有利于减少收纳体积，便于携带多个分体检测模块和外部其他装置。
12.机械结构局部贴合于外部其他装置的壳体外部结构以承担至少一部分尿液分体检测模块在工作时来自至少一个方向的挤压力。挤压力可能来自于操作人员或承托面，利用机械结构局部贴合将“接口”所承受的点状压力转换为两个设备共同承受的多点或面状压力，也有利于设备稳固性。
13.壳体的侧面预留了至少两个孔隙。可选地，预留的孔隙至少包括针对运动部件的第一孔隙和设置接口的第二孔隙。优选地，第一孔隙与第二孔隙分别设置在壳体的不同侧。两个孔隙的不同侧设置是一方面为了避免其中一个孔隙处于工作时另一孔隙可能会被遮挡而无法实现其功能，另一方面也有助于检测操作时的电子接口稳定性，避免出现误操作带来的断电等情况。
14.优选地，第一孔隙与第二孔隙设置在壳体的非相对侧。优选地，运动部件通过第一
孔隙以平移的形式在壳体内部和外部间移动。优选地，接口与机械结构位于壳体的同一侧。接口通过第二孔隙以插拔的形式与外部其他装置的对应接口进行连接或断连。通过“非相对侧设置”与“接口与机械结构位于壳体的同一侧”更有利于避免检测操作时将两者误拔开。
15.进一步地，运动部件沿第一孔隙的运动方向构成第一方向，接口沿第二孔隙的插拔方向构成第二方向。优选地，第一方向与第二方向彼此不平行。优选地，第一方向与第二方向彼此垂直。
16.两个方向设置为彼此不平行或垂直的目的是运动部件在沿第一方向运动时与接口沿第二方向连接的外部其他部件不会阻挡运动部件的移动路径，同时还能够以两个受力方向分担壳体受到的机械力。
17.尿液分体检测模块是仅通过接口与外部其他装置设置的对应接口连接来实现尿液分体检测模块与外部其他装置可拆卸地连接。除了该接口和运动部件所需的开口之外，尿液分体检测模块整体上具有封闭壳体，便于清洁和携带。
18.尿液分体检测模块是仅通过接口与外部其他装置设置的对应接口连接从外部其他装置获取能量供应。换而言之，该分体检测模块不必设置电池，也不必考虑充电，而是在开始检测工作时，才从所连接的外部其他装置得到电力，其中，该外部其他装置不仅提供电力，也提供操作指令，也能够处理分体检测模块的检测数据，并在分体检测模块之外的该外部其他装置或第三方显示和/或储存数据。由于分体检测模块功能单一，其能够极大程度缩小体积，从而即便考虑需要连接的外部其他装置，两者仍然得到较小的便携性。倘若该外部其他装置通过统一的接口连接分别承担不同功能的分体检测模块(它们均功能单一地构成)，则整个系统都将在整体上获得经济性与便携性。
19.尿液分体检测模块是仅通过接口与外部其他装置设置的对应接口连接与外部其他装置进行信号交互。带有电池或电源的外部其他装置更利于处理或转发数据。从系统角度看，这样的布置方式总体上节约了不必要的操作和显示部件。
20.优选地，尿液分体检测模块仅在通过接口匹配连接至外部其他装置时才向外部其他装置发送身份认证请求，从而外部其他装置能够基于相应的身份来配置分体检测模块，以便例如确立尿液分体检测模块的工作模式或者检测其状态。
21.优选地，分体检测模块的接口符合usb规范，例如可以为mini-usb、micro-usb或type-c接口。usb规范包括但不限于usb 1.0、usb 1.1、usb 2.0、usb 3.0(usb 3.1 gen1/usb 3.2 gen1)、usb 3.1(usb 3.1 gen2/usb 3.2 gen2x1)、usb 3.2(usb 3.2 gen2x2)、usb 3.2 gen 1x2、usb 3.2 gen 2x2、usb4、usb on-the-go补充标准以及usb power delivery；也包括无线通用串行总线(wireless universal serial bus，缩写wireless usb或wusb或无线usb)。
22.可选地，运动部件能够是包括但不限于齿轮组合、机械臂、传输胶带、吸样针、样本均匀器。优选地，运动部件包括导轨和电机。运动部件的局部区域能够平行于第一方向地插入或取出带有尿液采样样品的采样部件。
23.可选地，采样部件为带有若干试剂块的试纸。优选地，试纸为条状或带状。
24.试剂块的数量受限于用户所需检测项目的数量。优选地，试剂块的数量比用户所需检测项目的数量至少多一个以作为空白块。空白块用于消除尿液采样样品本身的颜色在
试剂块上分布不均等各种因素所产生的误差以提高检测的准确性和可靠性。
25.试剂块由多层膜结构构成。优选地，试剂块包括至少四层膜结构。进一步地，试剂块的至少四层膜结构能够包括尼龙膜层、绒制层、吸水层和底层。不同的试剂块中的至少一层膜结构能够各自含有可与尿液中对应待测成分反应并显色的不同成分的试剂。
26.可选地，用户所需检测项目可以为尿8项、尿9项、尿10项、尿11项、尿12项、尿13项和尿14项。优选地，用户所需检测项目一般为尿11项和尿14项。
27.带有待检尿液采样样品的试纸在运动部件的驱动下移动至带有光学部件的检测区。
28.光学部件至少包括用于发射光线的光源和用于捕捉反射光线的光学传感器。可选地，光学部件能够为发光二极管系统光学部件、滤光片分光系统光学部件和电荷耦合器件系统光学部件中的任意一种。优选地，光学部件选择发光二极管系统光学部件。
29.可选地，光学传感器集成于电路板上或与电路板导线连接。
30.光学传感器将采集到的光信号转换为电信号发送给电路部件的电路板上的运算分析单元进行数据处理。
31.可选地，设置有光学传感器的电路板与设置有运算分析单元的电路板为同一块电路板或者为两块以导线相连的电路板。
32.光学传感器在将电信号发送给运算分析单元之前，可先经过设置于光学传感器下游的模数转换器进行信号转换。
33.可选地，模数转换器能够独立地设置于电路板或者以集成于所述运算分析单元的方式设置于电路板。
34.可选地，光学传感器在将电信号发送给模数转换器之前，还可以先经过信号放大器的放大处理。运算分析单元对接收到的检测数据进行运算分析，以获得最终的检测结果。运算分析单元通过电路板电连接至接口以使得尿液分体检测模块的原始检测数据和/或最终检测结果在接口与外部其他装置连接时发送至外部其他装置进行显示和/或储存和/或上传。
35.本实用新型的有益之处：
36.1、壳体的机械结构在其内部能够容纳更多的设备；在其外部能够对接口的机械连接进行辅助固定；在用户通过接口连接时能够以防呆手段避免用户花费额外注意力判断插入方向；在设备工作时能够配合外部其他装置的壳体结构为接口承担一部分运行时的挤压力以避免接口受损；
37.2、尿液分体检测模块自身不设置电池和/或其他能源产生装置，能够进行托运，方便用户在旅行、出差等多种场景中携带；
38.3、尿液检测装置的体积小巧、重量轻便、可灵活拆卸、分装保存，相比于现有技术的检测装置更满足用户所需求的便携性。
附图说明
39.图1是尿液分体检测模块的结构示意图；
40.图2是尿液检测装置的结构示意图；
41.图3是尿液分体检测模块的信号连接图。
42.附图标记列表
43.200-e：尿液分体检测模块 1：上壳
44.2：下壳
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
3：接口
45.4：电极
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
5：导轨
46.6：试纸
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
7：传感器电路板
47.8：主电路板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
9：机械结构
48.10：壳体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
11：光学传感器
49.x：第一方向
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
y：第二方向
50.z：第三方向
具体实施方式
51.下面结合附图进行详细说明。
52.图1为尿液分体检测模块200-e在一优选实施例中的结构示意图，将图1中的三维方向分别定义为第一方向(x方向)、第二方向(y方向)和第三方向(z方向)，其中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
53.尿液分体检测模块200-e能够借助光化学的技术原理，利用测试试剂和尿液采样标本反应后的颜色深浅与尿液采样标本中待测成分间的比例关系，通过采集光线照射到反应物表面产生反射光的强度来获取对应尿液检测项目的检测数据，检测数据经过预设程序的运算分析以得出最终结果。
54.在一优选实施例中，尿液分体检测模块200-e能够从外部插入带有尿液检测样品的采样部件，其中，采样部件至少包括凹凸起伏形设计的带状或条状试纸6。试纸6的每个凸起结构作为试剂块均由多层膜结构构成。优选地，试纸6的每个试剂块至少包含四层结构。试剂块沿第三方向的反方向观察依次包括用于防止大分子物质对反应的污染以起到保护作用的尼龙膜层、用于与尿液采样样品中相应成分进行反应的绒制层、用于使尿液采样样品均匀快速地浸入并能够抑制尿液采样样品流到相邻反应区的吸水层及用于起支撑作用的塑料底层。
55.在一优选实施例中，试纸6的每个试剂块的绒制层通过各自浸渍于不同成分的试剂中，并在干燥后得到仅能与尿液采样样品中对应成分进行反应并显色的试剂区，其中，试剂块中试剂区颜色的深浅与尿液采样样品中待测成分呈比例关系，试剂块中试剂区的试剂成分根据尿液检测项目确定，试剂块的数量根据尿液检测项目的数量确定，其中，常规的尿液检测项目至少包含尿11项和尿14项。优选地，试剂块的数量比尿液检测项目的数量至少多一个，其中，多余的一个试剂块作为空白块用于消除尿液采样样品本身的颜色在试剂块上分布不均等各种因素所产生的误差以提高检测的准确性和可靠性。
56.在一优选实施例中，尿液分体检测模块200-e设置有用于承载和移动采样部件的运动部件，其中，运动部件至少包括导轨5和电机4。试纸6以其长边与第一方向平行的方式设置于带有连续齿状结构的导轨5。电机4能够驱动转子顺时针/逆时针转动从而带动导轨5的连续齿状结构沿着第一方向或第一方向的反方向运动以使得设置有试纸6的导轨5能够随着连续齿状结构的前/后运动而同步同向运动。在电机4驱动导轨5沿第一方向移动的情
况下，试纸6上的与尿液采样样品进行反应并显色的不同试剂块能够依次经过带有光学部件的检测区进行数据采集。已进行过数据采集的试纸部分会随着导轨5沿第一方向的运动继续前进至具有足够容纳空间以满足导轨5占用体积的收纳区，直至数据采集工作结束和/或导轨5已前进至顶端。在数据采集工作结束后，电机4能够进行反向旋转以使得带有试纸6的导轨5沿第一方向的反方向从收纳区中退出直至导轨5已后退至底端。
57.在一优选实施例中，尿液分体检测模块200-e设置有用于发射及接受光信号的光学部件，其中，光学部件至少包括光源和光学传感器11。光源所发射出的入射光照射在反应后并显色的试剂块上形成能够被光学传感器11捕捉到的反射光，与尿液采样样品中待测成分呈比例关系的试剂块上颜色的深浅能够影响反射光的强弱，即可通过判断反射光的强弱推导出尿液采样样品中被测成分的含量。优选地，为抵消尿液本身颜色引起的误差，反射光采用双波长测定法进行测定。
58.在一优选实施例中，尿液分体检测模块200-e的光学部件可以采用滤光片分光光学部件、发光二极管光学部件和电荷耦合器件光学部件的其中一种。滤光片分光光学部件设置有用于过滤以卤素灯泡作为光源所发出的白光经反射后的反射光的滤光片以得到特定波长的单色光。发光二极管光学部件采用发光二极管作为光源所发出的光线即为波长很窄的单色光，无需设置滤光片进行滤光处理从而达到节约成本及节省设备安装空间的目的。电荷耦合器件光学部件对以高压氮灯作为光源发出的线状或点状光线经反射后的反射光利用ccd技术进行光电转换，以更加精确地分辨颜色由浅到深的各种微小变化。
59.在一优选实施例中，尿液分体检测模块200-e设置有用于进行信号传输及分析运算的电路部件，其中，电路部件至少包括传感器电路板7和主电路板8。传感器电路板7架空设置于光学部件沿第三方向的前方并与光学部件的光学传感器11导线连接以接收光学传感器11将捕捉到的光信号转换成的电信号。传感器电路板7能够将接收到的电信号进行放大处理后发送给以导线相连的主电路板8。主电路板8至少包括模数转换器和运算分析单元(cpu：central processing unit，中央处理器)，其中，模数转换器能够集成于设置在主电路板8上的运算分析单元或独立设置于主电路板8。运算分析单元能够对经过模数转换后的信号进行数据处理以获取最终的检测结果。运算分析单元也可以是dsp(digital signal processor)、mcu(micro control unit)或mpu(micro processor unit)。运算分析单元可以集成片上外围器件或外接外围器件(例如存储器阵列)。
60.在一优选实施例中，电路部件的光学传感器11和/或其传感器电路板7可连接至或集成于主电路板8，使得光学传感器11(例如通电工作的情况下)可以将检测获得的检测数据发送给主电路板8进行检测数据分析。
61.在一优选实施例中，运算分析单元下游能够连接设置于主电路板8的用于储存尿液检测数据信号的其他电子单元如储存器和/或用于与外部其他装置进行连接的接口3。接口3能够沿垂直于第一方向的第二方向与适配的其他接口进行插拔，以使得接口3在沿第二方向进行插拔时不会与沿第一方向进行移动的导轨5相互产生影响。
62.在一优选实施例中，尿液分体检测模块200-e通过其接口3与外部其他装置的相应接口连接，以实现尿液分体检测模块200-e与外部其他装置的机械连接和/或电力连接和/或数据连接，其中，机械连接是尿液分体检测模块200-e的接口3与外部其他装置的对应接口以插拔的方式机械地连接和互锁；电力连接是外部其他装置能够通过两个接口的连接向
自身不设置电池和/或其他能源产生装置的尿液分体检测模块200-e供电；数据连接是尿液分体检测模块200-e能够通过两个接口的连接与外部其他装置进行数据和/或信号和/或指令的互通。优选地，接口3例如为type-c接口。
63.在一优选实施例中，尿液分体检测模块200-e设置有用于容纳和/或承载上述各装置设备的所有棱角经过倒角处理的壳体10，其中，壳体10包括能够通过卡扣结构和/或榫卯结构活动拼接成整体的上壳1和下壳2，其中，上壳1和下壳2所限定的空间由检测区和收纳区组成。
64.沿第二方向的反方向观察(以图中箭头为参照)，为了便于用户握持和减小占用空间，收纳区沿第三方向的高度设置低于检测区的高度，以使得上壳1在检测区和收纳区的连接处采用光滑的弧线倒角连接；下壳2的底面设置为平面以满足用户能够将独立的尿液分体检测模块200-e或连接有其他外部装置的尿液分体检测模块200-e平稳地放置于包括但不限于桌面或地面的平台上的需求。
65.沿第三方向的反方向观察(以图中箭头为参照)，壳体是由检测区和收纳区以不重叠地方式拼接而成的“l”形结构，其中，检测区相比于收纳区凸出的结构部分构成了机械结构9。机械结构9能够用于容纳电机4和/或其他设备、用于作为防呆手段便于用户通过接口3在不需要花费注意力和经验与专业知识的情况下按正确的插入方向连接至外部其他装置、用于在与外部其他装置进行连接的情况下对接口3的机械连接起到辅助固定的作用及用于通过三点式的固定方式在俯仰、平移以及旋转的三个自由度上限制了尿液检测装置与外部其他装置的相对移动。
66.图2为根据本技术一优选实施例的尿液检测装置的结构示意图。该尿液检测装置的尿液分体检测模块200-e通过接口3与主体模块(其可构成为本技术所涉及的外部其他装置)相连而成，其中，主体模块可包括用于与接口3连接的主体模块接口、用于为主体模块和尿液分体检测模块200-e提供能量的电源、用于显示数据信息和/或操作界面的显示部及用于提供操作部件的操作部。主体模块还能够设置有无线通讯模组用于将检测数据发送给外部无线接收设备等用户所使用的终端。
67.根据图2，尿液分体检测模块200-e是通过接口3从所连接的主体模块获取操作指令的，其中，操作指令是由所连接的主体模块的操作部提供的。由此，尿液分体检测模块200-e不需要设置电源、操作按键和显示部，而是利用主体模块的硬件系统所固有的操作部和显示部，这是因为主体模块本身可以构成为具备至少一项检测功能(如血压)的健康监测仪(参见cn202776279u)。
68.需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。