CN105890927B - 一种尿液分析系统及其尿液分析方法 - Google Patents

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Abstract

本案为一种尿液分析系统及其尿液分析方法，包括：尿液分析仪和微流控芯片，其中，所述微流控芯片上设有若干个尿液分析试纸块，以及与每个所述尿液分析试纸块对应相通的流体通道；和液体流入端，其连接至所述流体通道一端；液体流出端，其连接至所述流体通道另一端；所述尿液分析仪包括用于检测所述尿液分析试纸块的检测装置，用于连接所述微流控芯片的连接口；以及吸取装置，其连接所述液体流出端。本案的人工操作部分仅为将微流控芯片安装到尿液分析系统中，不仅避免了人工蘸取样本带来的时间不确定性，还使整个操作过程更加卫生安全。

Description

一种尿液分析系统及其尿液分析方法
技术领域
本发明涉及医疗器械领域和微流控制领域，特别是涉及一种尿液分析系统及其尿液分析方法。
背景技术
尿液分析是临床检验中的重要检验手段，尿液分析系统常用于医院及各医疗机构。尿液分析系统的基本工作方式是：利用试纸块与尿液中成分发生化学反应而变色的现象，利用光线对浸入尿液的试纸块进行照射，并检测其反射光的颜色和强度信息，从而计算出尿液中的化学成分的浓度。
使用尿液分析系统进行尿液分析，需要用到尿液分析试纸条。通常的尿液分析试纸条被制作成长条状，其一侧带有多个矩形的试纸块，每一个试纸块对应一个检测项目。试纸块由容易吸水的材质(滤纸)为基础，加入特定试剂制作而成。试纸块容易吸水，当试纸条浸入尿液后，试纸块吸入尿液，尿液中的化学成分会与试纸块内预先加入的试剂发生化学反应，从而使试纸块发生变色。
由于试纸颜色变化是由化学反应引起的，而部分化学反应尤其是酶促反应需要时间，因此反应时间与颜色直接相关。尿液分析系统一般对于试纸条的反应时间有严格的设定，反应时间过长或过短都会使测试结果不准确。使用试纸条的尿液分析系统，一般分为半自动和全自动两种。全自动的尿液分析系统，由于取样和试纸反应、试纸运输和读取颜色步骤全都自动化进行，可以保证反应时间的一致性。然而对于半自动的尿液分析系统，需要人工参与测试过程，完成将尿液浸入试纸条的步骤，然后将试纸条放到半自动尿仪的试纸条进条区域，将后续的特定时间内运送试纸条并读取颜色的工作交给仪器。通常情况下，操作人员将试纸条浸入尿液以后，会用一个吸水纸或是其它吸水装置对试纸条进行清理，以清除试纸条背面、侧面和试纸块之间的多余尿液。这样的操作对于人来说，完全无法确定一个对于所有试纸条都适用的准确操作时间。由此带来的结果就是，对于半自动的尿液分析系统，试纸的反应时间不能确定，测试结果的准确性也不能得到保证。另外，由于尿液分析系统的光学系统一般从试纸块正面读取试纸块颜色，而尿液也从试纸块正面浸入试纸块，尿液的操作具有很大的不确定性，可能使部分试纸块表面残留尿液液滴，改变试纸块表面的反光特性，从而影响颜色读取装置读取试纸块颜色的准确性。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种使用芯片自动吸取尿液的方式浸润试纸块，精度更高的尿液分析系统及其分析方法。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种尿液分析系统，包括：尿液分析仪和微流控芯片，其中，
所述微流控芯片上设有若干个尿液分析试纸块，以及与每个所述尿液分析试纸块对应相通的流体通道；和
液体流入端，其设于所述微流控芯片下端，并连接至所述流体通道一端；
液体流出端，其设于所述微流控芯片上端，并连接至所述流体通道另一端；
所述尿液分析仪包括用于检测所述尿液分析试纸块的检测装置，用于连接所述微流控芯片的连接口；以及
吸取装置，其通过所述连接口连接所述微流控芯片的所述液体流出端。
优选的是，所述的尿液分析系统，其中，所述尿液分析系统的检测项目包括但不限于尿胆原、胆红素、酮体、亚硝酸盐、红细胞、白细胞酯酶、比重、PH值、蛋白质、微白蛋白、葡萄糖、抗坏血酸、肌酐、钙、尿颜色中的一种及一种以上。
优选的是，所述的尿液分析系统，其中，所述流体通道有N条，且在所述N条流体通道内布置有N个尿液分析试纸块，每个所述尿液分析试纸块对应一条所述流体通道，所述N为不小于1且不大于15的整数；且所述尿液分析试纸块可与所述流体通道内流过的待检测的尿液样本发生反应而改变颜色。
优选的是，所述的尿液分析系统，其中，所述尿液分析试纸块面积较大的两个侧面，其中有至少一个侧面处采用透光的封装形式。
优选的是，所述的尿液分析系统，其中，所述尿液分析试纸块面积较大的两个侧面，其中有至少一个侧面处采用外露在空气中的封装形式。
优选的是，所述的尿液分析系统，其中，所述微流控芯片为长方形状，且所述流体通道平行的分布在所述微流控芯片上。
优选的是，所述的尿液分析系统，其中，所述微流控芯片为圆盘形状，且所述流体通道呈放射状的分布在所述微流控芯片上。
优选的是，所述的尿液分析系统，其中，所述微流控芯片为圆柱形状，且所述尿液分析试纸块分布在所述圆柱的侧面。
优选的是，所述的尿液分析系统，其中，所述微流控芯片为圆台形状，且所述尿液分析试纸块分布在所述圆台的侧面。
优选的是，所述的尿液分析系统，其中，所述尿液分析仪还包括一个用于卸载微流控芯片的卸载装置。
优选的是，所述的尿液分析系统，其中，所述检测装置设于所述微流控芯片的侧面，其包括一个可移动的检测传感器。
优选的是，所述的尿液分析系统，其中，所述检测装置包括N个检测传感器，即所述检测传感器数量与所述尿液分析试纸块数量相同。
优选的是，所述的尿液分析系统，其中，所述检测装置包括一个检测传感器和一个驱动所述微流控芯片运动的机械装置；所述检测传感器用于采集所述尿液分析试纸块的颜色数据。
优选的是，所述的尿液分析系统，其中，所述尿液分析仪还包括顶部和侧部外壳、底部外壳，其顶部还设有显示屏、采样按键和卸载按键，其中，所述采样按键下方连接有吸取装置；所述卸载按键下方还连接有所述卸载装置；所述吸取装置为圆柱形结构，所述卸载装置嵌套在所述吸取装置的外部；所述吸取装置通过其内部的管道与所述连接口相连接。
优选的是，所述的尿液分析系统，其中，所述检测装置设于所述微流控芯片的侧面，所述检测装置还包括：主电路板固定在框架一侧，带丝杠的直线电机与两个滑动导杆平行的布置在框架内部，移动电路板横跨两个互动导杆且与带丝杠的直线电机相连接，所述检测传感器布置在移动电路板上，移动电路板通过柔性排线连接到主电路板。
优选的是，所述的尿液分析系统，其中，所述尿液分析仪呈手持式移液器状，包括顶部外壳、底部外壳，所述顶部外壳的侧面集成有主电气部件，该主电气部件包括电路板、按键和显示屏、电池和无线连接模块；所述尿液分析仪的顶部还设置有连接吸取装置的采样按键，以及连接所述卸载装置的卸载按键；该卸载装置同心的套设在所述吸取装置的外部；所述吸取装置的下部作为连接口与微流控芯片相连接。
优选的是，所述的尿液分析系统，其中，所述检测装置包括含有一枚传感器的检测传感器，用于驱动所述微流控芯片转动的电机，传动齿轮，还包括一个用于使所述微流控芯片发生旋转运动、使所述试纸块依次运动到所述检测传感器处的转动机构。
优选的是，所述的尿液分析系统，其中，所述尿液分析仪的外壳呈手持状，其顶部具有显示屏，该外壳上设有吸取样本按键，卸载按键，该外壳内部设有电路板，电池；其通过所述连接口与所述微流控芯片相连接，所述连接口的侧面处设有用于卸载微流控芯片的电磁铁和卸载臂；所述吸取装置和芯片卸载装置采用电操控方式。
优选的是，所述的尿液分析系统，其中，所述检测装置包括与所述连接口连接的转动电机，与所述连接口通过管道连接的连接泵，设于所述微流控芯片的侧面的检测传感器。
一种尿液分析方法，包括以下步骤：
S1)加载芯片：将用于尿液分析的微流控芯片插入到尿液分析系统中，使所述微流控芯片的流体通道的液体流出端与所述尿液分析系统中的吸取装置相连接，其中，所述微流控芯片内设有可与待检测的尿液样本发生反应的尿液分析试纸块；
S2)吸取样本：将所述微流控芯片的液体流入端插入待检测的尿液样本内，启动所述吸取装置，促使所述待检测的尿液样本流入到所述微流控芯片内；
S3)发生反应：待所述S2)中所述微流控芯片内吸取满所述待检测的尿液样本之后，所述尿液分析试纸块与所述待检测的尿液样本发生反应而产生颜色改变；
S4)读取颜色：所述尿液分析系统中具有检测装置，所述检测装置读取所述微流控芯片内的与所述待检测的尿液样本发生反应而产生颜色改变的尿液分析试纸块的颜色；
S5)分析结果：所述尿液分析系统根据所述S4)中读取到的所述尿液分析试纸块颜色，分析所述待检测的尿液样本中成分的浓度，得到尿液分析结果；
S6)卸载芯片：将所述微流控芯片从所述尿液分析系统上卸载。
优选的是，所述的尿液分析方法，其中，所述尿液分析方法的检测项目包括但不限于尿胆原、胆红素、酮体、亚硝酸盐、红细胞、白细胞酯酶、比重、PH值、蛋白质、微白蛋白、葡萄糖、抗坏血酸、肌酐、钙、尿颜色中的一种及一种以上。
优选的是，所述的尿液分析方法，其中，所述流体通道有N条，且在所述N条流体通道内布置有N个尿液分析试纸块，每个所述尿液分析试纸块对应一条所述流体通道，所述N为不小于1且不大于15的整数；且所述尿液分析试纸块可与所述流体通道内流过的待检测的尿液样本发生反应而改变颜色。
优选的是，所述的尿液分析方法，其中，所述微流控芯片为长方形状，且所述流体通道平行的分布在所述微流控芯片上。
优选的是，所述的尿液分析方法，其中，所述微流控芯片为圆盘形状，且所述流体通道呈放射状的分布在所述微流控芯片上。
优选的是，所述的尿液分析方法，其中，所述微流控芯片为圆柱形状，且所述尿液分析试纸块分布在所述圆柱的侧面。
优选的是，所述的尿液分析方法，其中，所述微流控芯片为圆台形状，且所述尿液分析试纸块分布在所述圆台的侧面。
优选的是，所述的尿液分析方法，其中，所述尿液分析仪还包括一个用于卸载微流控芯片的卸载装置。
优选的是，所述的尿液分析方法，其中，所述检测装置设于所述微流控芯片的侧面，其包括一个可移动的检测传感器；所述检测传感器移动到所述微流控芯片的各试纸块侧面，采集所述尿液分析试纸块的颜色数据。
优选的是，所述的尿液分析方法，其中，所述检测装置包括N个检测传感器，即所述检测传感器数量与所述尿液分析试纸块数量相同；所述N个检测传感器分别对应采集所述微流控芯片内N个试纸块颜色数据。
优选的是，所述的尿液分析方法，其中，所述检测装置包括一个检测传感器和一个驱动所述微流控芯片运动的机械装置；所述机械装置驱动所述微流控芯片运动，令所述微流控芯片的各试纸块依次靠近所述检测传感器；所述检测传感器用于采集所述尿液分析试纸块的颜色数据。
优选的是，所述的尿液分析方法，其中，所述尿液分析仪还包括顶部和侧部外壳、底部外壳，其顶部还设有显示屏、采样按键和卸载按键，其中，所述采样按键下方连接有吸取装置；所述卸载按键下方还连接有所述卸载装置；所述吸取装置为圆柱形结构，所述卸载装置嵌套在所述吸取装置的外部；
所述吸取装置通过其内部的管道与所述连接口相连接。
优选的是，所述的尿液分析方法，其中，所述检测装置设于所述微流控芯片的侧面，所述检测装置还包括：主电路板固定在框架一侧，带丝杠的直线电机与两个滑动导杆平行的布置在框架内部，移动电路板横跨两个互动导杆且与带丝杠的直线电机相连接，所述检测传感器布置在移动电路板上，移动电路板通过柔性排线连接到主电路板。
优选的是，所述的尿液分析方法，其中，所述尿液分析仪呈手持式移液器状，包括顶部外壳、底部外壳，所述顶部外壳的侧面集成有主电气部件，该主电气部件包括电路板、按键和显示屏、电池和无线连接模块；所述尿液分析仪的顶部还设置有连接吸取装置的采样按键，以及连接所述卸载装置的卸载按键；该卸载装置同心的套设在所述吸取装置的外部；所述吸取装置的下部作为连接口与微流控芯片相连接。
优选的是，所述的尿液分析方法，其中，所述检测装置包括含有一枚传感器的检测传感器，用于驱动所述微流控芯片转动的电机，传动齿轮，还包括一个用于使所述微流控芯片发生旋转运动、使所述试纸块依次运动到所述检测传感器处的转动机构。
优选的是，所述的尿液分析方法，其中，所述尿液分析仪的外壳呈手持状，其顶部具有显示屏，该外壳上设有吸取样本按键，卸载按键，该外壳内部设有电路板，电池；其通过所述连接口与所述微流控芯片相连接，所述连接口的侧面处设有用于卸载微流控芯片的电磁铁和卸载臂；所述吸取装置和芯片卸载装置采用电操控方式。
优选的是，所述的尿液分析方法，其中，所述检测装置包括与所述连接口连接的转动电机，与所述连接口通过管道连接的连接泵，设于所述微流控芯片的侧面的检测传感器。
优选的是，所述的尿液分析方法，其中，所述微流控芯片朝向所述检测装置的部分为透明或外露的封装形式。
本发明的有益效果：本案的尿液分析系统，使半自动尿液分析系统的人工操作部分由人工试纸条蘸尿的操作变成人工安装微流控芯片的操作，使试纸块浸入尿液的关键步骤变为机器自动完成，保证了反应时间的一致性，从而提高检测准确度，使用芯片自动吸取尿液的方式浸润试纸块，无需人工干预，使半自动尿液分析的精度更高，准确度更高；本案的尿液分析方法操作便捷，整个操作过程中，人工操作部分仅为将微流控芯片安装到尿液分析系统中，不仅避免了人工蘸取样本带来的时间不确定性，还使整个操作过程更加卫生安全，该过程不需要专业人士即可操作。
附图说明
附图1为本发明一实施例所述的尿液分析系统的结构示意图；
附图2为本发明一实施例所述的尿液分析系统中的微流控芯片示意图；
附图3为本发明一实施例所述的尿液分析系统的吸入尿液样本示意图；
附图4为本发明一实施例所述的尿液分析系统的读取试纸条颜色示意图；
附图5为本发明一实施例所述的尿液分析系统的卸载微流控芯片示意图；
附图6为本发明一实施例所述的尿液分析系统的结构示意图；
附图7为本发明一实施例所述的尿液分析方法的步骤示意图；
附图8为本发明所述的尿液分析系统中的微流控芯片的第一较佳实施例示意图；
附图9为本发明所述的尿液分析系统中的微流控芯片的第一较佳实施例立体装配图；
附图10为本发明所述的尿液分析系统中的微流控芯片的第二较佳实施例示意图；
附图11为本发明所述的尿液分析系统中的微流控芯片的第二较佳实施例立体装配图；
附图12为本发明所述的尿液分析系统中的微流控芯片的第三较佳实施例示意图；
附图13为本发明所述的尿液分析系统中的微流控芯片的第三较佳实施例立体装配图；
附图14为本发明所述的尿液分析系统中的微流控芯片的第四较佳实施例示意图；
附图15为本发明所述的尿液分析系统中的微流控芯片的第四较佳实施例立体装配图；
附图16a为本发明一实施例所述的尿液分析系统中的尿液分析仪一的结构示意图；
附图16b为本发明一实施例所述的尿液分析系统中的尿液分析仪一的内部结构示意图；
附图16c为本发明一实施例所述的尿液分析系统中的尿液分析仪一的立体装配示意图；
附图16d为本发明一实施例所述的尿液分析系统中的检测装置一的结构示意图；
附图17a为本发明一实施例所述的尿液分析系统中的尿液分析仪二的结构示意图；
附图17b为本发明一实施例所述的尿液分析系统中的尿液分析仪二的内部结构示意图；
附图17c为本发明一实施例所述的尿液分析系统中的检测装置二的结构9示意图；
附图18a为本发明一实施例所述的尿液分析系统中的尿液分析仪三的结构示意图；
附图18b为本发明一实施例所述的尿液分析系统中的尿液分析仪三的内部结构示意图；
附图18c为本发明一实施例所述的尿液分析系统中的尿液分析仪三的立体装配示意图；
附图18d为本发明一实施例所述的尿液分析系统中的检测装置的三结构示意图；
附图19a为本发明一实施例所述的尿液分析系统中的检测装置四的结构示意图；
附图19b为本发明一实施例所述的尿液分析系统中的检测装置四的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
一种尿液分析系统，包括：包括尿液分析仪10和微流控芯片1，其中，所述微流控芯片上设有若干个尿液分析试纸块2，以及与每个所述尿液分析试纸块对应相通的流体通道3；和
液体流入端5，其设于所述微流控芯片下端，并连接至所述流体通道一端；
液体流出端4，其设于所述微流控芯片上端，并连接至所述流体通道另一端；
所述尿液分析仪包括用于检测所述尿液分析试纸块的检测装置8，用于连接所述微流控芯片的连接口6；以及
吸取装置7，其通过所述连接口连接所述微流控芯片的所述液体流出端。
进一步的，所述尿液分析系统的检测项目包括但不限于尿胆原、胆红素、酮体、亚硝酸盐、红细胞、白细胞酯酶、比重、PH值、蛋白质、微白蛋白、葡萄糖、抗坏血酸、肌酐、钙、尿颜色中的一种及一种以上。
进一步的，所述流体通道有N条，且在所述N条流体通道内布置有N个尿液分析试纸块，每个所述尿液分析试纸块对应一条所述流体通道，所述N为不小于1且不大于15的整数；且所述尿液分析试纸块可与所述流体通道内流过的待检测的尿液样本发生反应而改变颜色。
进一步的，所述尿液分析试纸块面积较大的两个侧面，其中有至少一个侧面处采用透光的封装形式。
进一步的，所述尿液分析试纸块面积较大的两个侧面，其中有至少一个侧面处采用外露在空气中的封装形式。
一种尿液分析方法，包括以下步骤：
S1)加载芯片：将用于尿液分析的微流控芯片插入到尿液分析系统中，使所述微流控芯片的流体通道的液体流出端与所述尿液分析系统中的吸取装置相连接，其中，所述微流控芯片内设有可与待检测的尿液样本发生反应的尿液分析试纸块；
S2)吸取样本：将所述微流控芯片的液体流入端插入待检测的尿液样本内，启动所述吸取装置，促使所述待检测的尿液样本流入到所述微流控芯片内；
S3)发生反应：待所述S2)中所述微流控芯片内吸取满所述待检测的尿液样本之后，所述尿液分析试纸块与所述待检测的尿液样本发生反应而产生颜色改变；
S4)读取颜色：所述尿液分析系统中具有检测装置，所述检测装置读取所述微流控芯片内的与所述待检测的尿液样本发生反应而产生颜色改变的尿液分析试纸块的颜色；
S5)分析结果：所述尿液分析系统根据所述S4)中读取到的所述尿液分析试纸块颜色，分析所述待检测的尿液样本中成分的浓度，得到尿液分析结果；
S6)卸载芯片：将所述微流控芯片从所述尿液分析系统上卸载。
进一步的，所述尿液分析方法的检测项目包括但不限于尿胆原、胆红素、酮体、亚硝酸盐、红细胞、白细胞酯酶、比重、PH值、蛋白质、微白蛋白、葡萄糖、抗坏血酸、肌酐、钙、尿颜色中的一种及一种以上。
进一步的，所述流体通道有N条，且在所述N条流体通道内布置有N个尿液分析试纸块，每个所述尿液分析试纸块对应一条所述流体通道，所述N为不小于1且不大于15的整数；且所述尿液分析试纸块可与所述流体通道内流过的待检测的尿液样本发生反应而改变颜色。
进一步的，从所述尿液分析试纸块浸入尿液到所述检测探头读取到所述尿液分析试纸块颜色的时间为30秒-90秒。
进一步的，所述微流控芯片朝向所述检测装置的部分为透明或外露的封装形式。
具体的，如图2所示，将尿液分析试纸块2封装到微流控芯片1中，微流控芯片1内有流体通道3，流体通道3的形状使其内部流过待检测的尿液样本11时，每一个试纸块2都被待检测的尿液样本11浸入。微流控芯片1还具有液体流入端5，液体流出端4。进行尿液分析时，首先将微流控芯片1插入尿液分析仪10，使尿液分析仪10内的吸取装置7通过连接口6连接到微流控芯片1的液体流出端4。如图3所示，将待测试的尿液样本11放置在尿液分析仪10下方，使微流控芯片1的液体吸入端5浸入到尿液样本11中。尿液分析仪10的吸取装置7吸取液体，使尿液样本11被吸入到微流控芯片1内，并浸入试纸块2。如图4所示，在尿液样本浸入试纸块2大约30到90秒之后，试纸块2内的化学反应完成，尿液分析仪10的检测装置8运动到微流控芯片1处，逐块读取微流控芯片1内试纸块2的颜色。如图5所示，尿液分析仪10内的卸载装置9向下运动，使微流控芯片1脱离尿液分析仪10。
在本发明的另一实施例中，检测装置8被制作成固定的，相应的，微流控芯片1是可以进行运动的。在本实施例中，微流控芯片1被制作成圆盘形、圆柱形或圆台形，可以进行圆周运动，图6所示为圆柱形的情况，检测装置8被固定在距离微流控芯片的试纸块很近的位置，需要读取微流控芯片1内试纸块2的颜色时，令微流控芯片1进行转动，即可使检测装置8完成对所有试纸块的颜色读取。
具体的操作步骤详细过程如图2到图7所示。如图2所示，将尿液分析试纸块2封装到微流控芯片1中，微流控芯片1内有流体通道3，流体通道3的形状使其内部流过样本液体11时，每一个试纸块2都被样本液体11浸入。微流控芯片1还具有液体流入端5，液体流出端4。如图3所示，进行尿液分析时，首先将微流控芯片1插入尿液分析仪10，使尿液分析仪10内的吸取装置7通过连接口6连接到微流控芯片1的液体流出端4。此处的操作可以由人工完成。如图4所示，将待测试的尿液样本11放置在尿液分析仪10下方，使微流控芯片1的液体流入端5浸入到尿液样本11中。尿液分析仪10的吸取装置7吸取液体，使尿液样本11被吸入到微流控芯片1内，并浸入试纸块2。如图5所示，试纸块2内的化学反应完成后，尿液分析仪10的检测装置8运动到微流控芯片1处，逐块读取微流控芯片1内试纸块2的颜色。如图6所示，尿液分析仪10内的卸载装置9向下运动，使微流控芯片1脱离尿液分析仪10。整个操作过程中，人工操作部分仅为将微流控芯片1安装到尿液分析仪10中，不仅避免了人工蘸取样本带来的时间不确定性，还使整个操作过程更加卫生安全。
如图2所示，其中微流控芯片包括：液体流入端5、液体流出端4、连通所述液体流入端和所述液体流出端的N条流体通道3，其特征在于，N个试纸块2布置在所述N条流体通道3内，每个所述试纸块对应一条所述流体通道，且所述试纸块可以与所述流体通道内流过的液体发生反应而改变颜色。
将微流控芯片1插入尿液分析仪10，使尿液分析仪10内的吸取装置7通过连接口6连接到微流控芯片1的连接端4。将待测试的尿液样本11放置在尿液分析仪10下方，使微流控芯片1的液体吸入端5浸入到尿液样本11中。尿液分析仪10的吸取装置7吸取液体，使尿液样本11被吸入到微流控芯片1内，并浸入试纸块2。试纸块2内的化学反应完成后，尿液分析仪10的检测装置8运动到微流控芯片1处，逐块读取微流控芯片1内试纸块2的颜色。尿液分析仪10内的卸载装置9向下运动，使微流控芯片1脱离尿液分析仪10。
其中，尿液分析仪10的检测装置8，可以是静止不动的，此时可以令微流控芯片1运动，从而实现逐块读取微流控芯片1内试纸块2的颜色。
本发明的尿液分析系统中的微流控芯片的一个较佳实施例中，微流控芯片被制作成长方形，流体通道数N＝6，其结构三维模型如图8所示(为使图中各部分的相互关系能够更清晰的体现，本图对部分零件采用了透明的表现方式)，液体流入端5为内部具有流通孔外部形状类似子弹状的长条状导液管，液体流出端4为内部具有较大截面积流通孔外部形状为方形的块状零件。微流控芯片1的6条流体通道3，其构造方式可以如立体装配图；如图9所示，微流控芯片1由透明片层101，片层102，片层103相互粘结制成，流体通道3被分割成位于片层102的通道301，位于片层102的通道302，以及位于片层103的303。试纸块2位于片层102处。在加工过程中，片层102上的通道301、通道302和安装试纸块2的方孔，在厚度方向上均为贯通，而片层103上的通道303，在片层的厚度方向上并不贯通。在实际使用过程中，样本液体从液体流入端5进入微流控芯片1后，经过流体通道3的301段流入303段，再流入302段，从液体流出端4流出，样本液体在303段流动过程中接触试纸块2，使试纸块2发生化学反应并变色。该实施例中，6个试纸块所代表的检测项目可以为尿蛋白、尿微量白蛋白、葡萄糖、酮体、PH值、比重。对于本领域技术人员，可以在本发明实施例中的片层101，片层102，片层103的基础上，使用本领域惯用技术手段，即可用与本实施例不完全相同的流体通道的表现形式完成相同的技术效果，如简单更换片层101与片层103的位置、将部分通道安置在与本实施例不相同的片层内等，都应视作等同本实施例。
本发明的尿液分析系统中的微流控芯片的第二较佳实施例中，微流控芯片被制作成圆盘形，流体通道数N＝5，其结构三维模型如图10所示(为使图中各部分的相互关系能够更清晰的体现，本图对部分零件采用了透明的表现方式)，液体流入端5为内部具有流通孔外部形状类似子弹状的长条状导液管，液体流出端4为内部具有较大截面积流通孔外部形状为圆柱形的柱状零件。微流控芯片1的5条流体通道3，其构造方式可以如立体装配图；如图11所示，微流控芯片1由片层104，片层105，透明片层106相互粘结制成，流体通道3被分割成位于片层104的通道304，位于片层105的通道305，以及位于片层106的306。试纸块2位于片层105处。在加工过程中，片层105上的通道305和安装试纸块2的方孔，在厚度方向上均为贯通，而片层104上的通道304，以及片层106上的通道306，在片层的厚度方向上并不贯通。在实际使用过程中，样本液体从液体流入端5进入微流控芯片1后，经过流体通道3的304段流入305段，再流入306段，从液体流出端4流出，样本液体在304段流动过程中接触试纸块2，使试纸块2发生化学反应并变色。该实施例中，5个试纸块所代表的检测项目可以为尿隐血、白细胞酯酶、亚硝酸盐、尿胆原、胆红素。对于本领域技术人员，可以在本发明实施例中的片层104，片层105，片层106的基础上，使用本领域惯用技术手段，即可用与本实施例不完全相同的流体通道的表现形式实现相同的技术效果，如简单更换片层104与片层106的位置、将部分通道安置在与本实施例不相同的片层内等，都应视作等同本实施例。
本发明的尿液分析系统中的微流控芯片的第三较佳实施例中，微流控芯片被制作成圆柱形，流体通道数N＝15，其结构三维模型如图12所示(为使图中各部分的相互关系能够更清晰的体现，本图对部分零件采用了透明的表现方式)，液体流入端5为内部具有流通孔外部形状为圆柱的长条状导液管，液体流出端4为内部具有较大截面积流通孔外部形状为圆柱形。微流控芯片1的15条流体通道3，其构造方式可以如立体装配图；如图13所示，微流控芯片1由底层107，中间层108，顶层109相互粘结制成，液体流入端5与底层107被制作成一个零件，液体流出端4与顶层109被制作成一个零件，底层107还具有能够包围住中间层108的透明的圆环状侧壁110。流体通道3被制作成直接位于中间层108的下表面的通道307、侧表面的通道308和上表面的通道309。试纸块2位于中间层108的侧面处且与通道308相接触。在实际使用过程中，样本液体从液体流入端5进入微流控芯片1后，经过流体通道3的307段流入308段，再流入309段，从液体流出端4流出，样本液体在308段流动过程中接触试纸块2，使试纸块2发生化学反应并变色。该实施例中，15个试纸块所代表的检测项目可以为尿隐血、白细胞酯酶、亚硝酸盐、尿胆原、胆红素、尿蛋白、尿微量白蛋白、葡萄糖、酮体、PH值、比重、颜色。对于本领域技术人员，可以在本发明实施例中的底层107，中间层108，顶层109的基础上，使用本领域惯用技术手段，即可用与本实施例不完全相同的流体通道的表现形式实现相同的技术效果，如简单的将底层107的环状侧壁110更改到顶层109处、或直接将环状侧壁110部分制作成一个单独的零件，或将位于中间层108上的通道安置在与本实施例不相同的顶层109、底层107内等，都应视作等同于本实施例。
本发明的尿液分析系统中的微流控芯片的第四较佳实施例中，微流控芯片被制作成圆台形，流体通道数N＝15，其结构三维模型如图14所示(为使图中各部分的相互关系能够更清晰的体现，本图对部分零件采用了透明的表现方式)，液体流入端5为内部具有流通孔外部形状为圆柱的长条状导液管，液体流出端4为内部具有较大截面积流通孔外部形状为圆柱形。微流控芯片1的15条流体通道3，其构造方式可以如立体装配图；如图15所示，微流控芯片1由底层111，中间层112，顶层113相互粘结制成，液体流入端5与底层111被制作成一个零件，液体流出端4与顶层113被制作成一个零件，顶层113还具有对应于每一个试纸块2的窗口114。流体通道3被制作成直接位于中间层112下表面的通道307、侧表面的通道308和上表面的通道309。试纸块2位于中间层112的侧面处且与通道308相接触。在实际使用过程中，样本液体从液体流入端5进入微流控芯片1后，经过流体通道3的307段流入308段，再流入309段，从液体流出端4流出，样本液体在308段流动过程中接触试纸块2，使试纸块2发生化学反应并变色。该实施例中，15个试纸块所代表的检测项目可以为尿隐血、白细胞酯酶、亚硝酸盐、尿胆原、胆红素、尿蛋白、尿微量白蛋白、葡萄糖、酮体、PH值、比重、颜色。对于本领域技术人员，可以在本发明实施例中的底层111，中间层112，顶层113的基础上,使用本领域惯用技术手段，即可用与本实施例不完全相同的流体通道的表现形式实现相同的技术效果，如简单的将顶层113的窗口结构取消，改为直接采用透明材料，或将圆台形状的上层、下层相互调换等，都应视作等同于本实施例。
本发明的尿液分析系统中的尿液分析仪的一个较佳实施例如图16a、16b、16c、16d所示，在本实施例中，使用长方形微流控芯片，相应的，尿液分析仪的形状为长方体。本实施例的尿液分析仪10，其外部是顶部和侧部外壳1001、底部外壳1003，顶部还具有显示屏1002、采样按键701和卸载按键901，其中，采样按键701下方直接连接吸取装置702；卸载按键901下方直接连接卸载装置902；吸取装置702制作成一个圆柱形结构，卸载装置902上嵌套在圆柱形的吸取装置702的外部，并且连接一个弹簧装置；吸取装置702通过内部的管道与连接口601相连接；实际使用时，将微流控芯片1从尿液分析仪底部外壳1003中间的缝隙插入尿液分析仪，使将微流控芯片1顶部的液体出口4与连接口601相连接。检测装置8布置在微流控芯片1的侧面，主电路板807固定在框架801个一侧，带丝杠的直线电机802与两个滑动导杆806平行的布置在框架801内部，移动电路板803横跨两个互动导杆806且与带丝杠的直线电机802相连接，检测传感器805布置在移动电路板803上，移动电路板803通过柔性排线804连接到主电路板807。在进行样本测试的过程中，带丝杠的直线电机802运行，驱动移动电路板803和检测传感器805沿着滑动导杆806的方向移动。在本实施例中，使用的长方形微流控芯片1，其内部的试纸块2依次排列成一排，且恰好处在检测传感器805的移动路径旁边。检测传感器805在移动的过程中，依次读取各个试纸块2的颜色数据。
本发明的尿液分析系统中的尿液分析仪的第二个较佳实施例如图17a、17b、17c所示，在本实施例中，尿液分析仪10被制作成手持式移液器的形状，相应的，圆盘形微流控芯片1以移液头的方式可替换的安装在尿液分析仪10底部。被制作成移液器形状的外壳1005，其顶部侧面集成了主电气部件1004，主电气部件1004至少应包括电路板，也可以包括按键和显示屏、电池和无线连接模块。底部的外壳部分1006内部布置有检测装置8。此处的检测装置8与第一实施例中检测头在运动中逐个读取试纸块颜色的方式有所不同，采用了检测传感器与试纸块一一对应的方式，布置与试纸块数量相同的检测传感器。尿液分析仪10的顶部设置有两个方便用大拇指操作的按键，分别是直接连接吸取装置704的采样按键703，以及直接连接卸载装置904的卸载按键903。卸载装置904同心的套设在吸取装置704的外部。吸取装置704的下部可以直接作为连接口602与微流控芯片1相连接。使用本实施例的尿液分析仪进行尿液分析的时候，使用者可以启动尿液分析仪的电气部分，再将微流控芯片安装入尿液分析仪的底部，然后单手持握尿液分析仪，将尿液分析仪底部微流控芯片的液体流入端浸入待检测的尿液中，大拇指按压采样按键使尿液样本被吸入微流控芯片内，等待一段时间，反应完成且尿液分析仪完成试纸块颜色读取，得到检测结果；此后可以单手持握尿液分析仪，拇指按压卸载按键，可以令本次使用过的微流控芯片脱离尿液分析仪。
本发明的尿液分析系统中的尿液分析仪的第三个较佳实施例如图18a、18b、18c、18d所示。微流控芯片1采用圆柱形，尿液分析仪10内部的检测装置8部分较为复杂，有一个转动机构，可以使微流控芯片1发生旋转运动，从而使微流控芯片1内的试纸块依次运动到检测传感器810处。本实施例的尿液分析仪10包括外壳1007，键盘和电路板1008，显示屏1009，打印模块1010，电驱动的吸取装置705，连接口603，卸载装置905，以及具有本实施例特点的检测装置8。本实施例的检测装置8，包括仅有一枚传感器的检测传感器810，驱动微流控芯片转动的电机808，和传动齿轮809。
本发明的尿液分析仪的第四实施例中，尿液分析仪被制作成如图19a、19b所示的手持式电子体温计的形状。本实施例采用圆台状的微流控芯片。尿液分析仪的外壳1011具有手持式电子体温计的形状，其顶部具有显示屏1012，手柄前段具有吸取样本按键706，和卸载按键906，手柄部分内部有电路板1013，电池1014。仪器内部与微流控芯片1直接相连接的是连接口604，连接口604直接连接转动电机811，连接口604通过管道连接泵707，微流控芯片1的侧面设有检测传感器812。连接口604的侧面处设置有用于卸载微流控芯片1的电磁铁907和卸载臂908。本实施例中，吸取装置7和芯片卸载装置9均使用了电操控方式。
需要说明的是，本案包含但不限于微流控芯片与检测装置相对静止(即设置多个传感器，且传感器与试纸块一一对应)、检测装置静止而微流控芯片相对于检测装置运动、微流控芯片静止而检测装置相对于微流控芯片运动这三种方式，使得尿液分析试纸块一一得到检测，其中，检测装置中的传感器移动，可以是直线移动，也可以旋转运动；芯片运动的方案也是一样，上述实施例里面都是旋转运动，实际设计也可以是长条状芯片做直线运动。上述方式均落入本案的保护范围，例如，检测项目较少的，可以使用多个传感器与微流控芯片相对静止的方案；检测项目多的，可以根据仪器外观和结构设计，选择传感器移动方案或是微流控芯片运动方案。对上述方案进行组合、或是替换设计，都是本领域技术人员的惯用技术手段。
本发明的尿液分析仪的上述实施例，其中的吸取装置、检测装置、卸载装置，具有不相同的表现形式，本领域技术人员可以简单的对上述尿液分析仪和微流控芯片进行相关替换组合设计，即可得到一个新的技术方案，例如在第二实施例的形如移液器的尿液分析仪中，使用电驱动的吸取装置，或使用电驱动的卸载装置，诸如此类，均应视作等同于本发明的技术方案。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (28)

1.一种尿液分析系统，其特征在于，包括：尿液分析仪和微流控芯片,其中,所述微流控芯片上设有若干个尿液分析试纸块，以及与每个所述尿液分析试纸块对应相通的流体通道；和液体流入端，其设于所述微流控芯片下端，并连接至所述流体通道一端；液体流出端，其设于所述微流控芯片上端，并连接至所述流体通道另一端；所述尿液分析仪包括用于检测所述尿液分析试纸块的检测装置，用于连接所述微流控芯片的连接口；以及吸取装置，其通过所述连接口连接所述微流控芯片的所述液体流出端；所述尿液分析仪还包括一个用于卸载微流控芯片的卸载装置，所述尿液分析仪还包括顶部和侧部外壳、底部外壳，其顶部还设有显示屏、采样按键和卸载按键，其中，所述采样按键下方连接有吸取装置；所述卸载按键下方还连接有所述卸载装置；所述吸取装置为圆柱形结构，所述卸载装置嵌套在所述吸取装置的外部；所述吸取装置通过其内部的管道与所述连接口相连接。
2.如权利要求1所述的尿液分析系统，其特征在于，所述尿液分析系统的检测项目包括但不限于尿胆原、胆红素、酮体、亚硝酸盐、红细胞、白细胞酯酶、比重、PH值、蛋白质、微白蛋白、葡萄糖、抗坏血酸、肌酐、钙、尿颜色中的一种及一种以上。
3.如权利要求2所述的尿液分析系统，其特征在于，所述流体通道有N条，且在所述N条流体通道内布置有N个尿液分析试纸块，每个所述尿液分析试纸块对应一条所述流体通道，所述N为不小于1且不大于15的整数；且所述尿液分析试纸块可与所述流体通道内流过的待检测的尿液样本发生反应而改变颜色。
4.如权利要求3所述的尿液分析系统，其特征在于，所述尿液分析试纸块面积较大的两个侧面，其中有至少一个侧面处采用透光的封装形式。
5.如权利要求4所述的尿液分析系统，其特征在于,所述尿液分析试纸块面积较大的两个侧面，其中有至少一个侧面处采用外露在空气中的封装形式。
6.如权利要求3所述的尿液分析系统，其特征在于，所述微流控芯片为长方形状，且所述流体通道平行的分布在所述微流控芯片上。
7.如权利要求1所述的尿液分析系统，其特征在于，所述检测装置设于所述微流控芯片的侧面，其包括一个可移动的检测传感器。
8.如权利要求1所述的尿液分析系统，其特征在于，所述检测装置包括N个检测传感器，即所述检测传感器数量与所述尿液分析试纸块数量相同。
9.如权利要求1所述的尿液分析系统，其特征在于，所述检测装置包括一个检测传感器和一个驱动所述微流控芯片运动的机械装置；所述检测传感器用于采集所述尿液分析试纸块的颜色数据。
10.如权利要求8所述的尿液分析系统，其特征在于，所述检测装置设于所述微流控芯片的侧面，所述检测装置还包括：主电路板固定在框架一侧,带丝杠的直线电机与两个滑动导杆平行的布置在框架内部,移动电路板横跨两个互动导杆且与带丝杠的直线电机相连接，所述检测传感器布置在移动电路板上，移动电路板通过柔性排线连接到主电路板。
11.一种尿液分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1)加载芯片：将用于尿液分析的微流控芯片插入到尿液分析系统中，使所述微流控芯片的流体通道的液体流出端与所述尿液分析系统中的吸取装置相连接，其中，所述微流控芯片内设有可与待检测的尿液样本发生反应的尿液分析试纸块；
S2)吸取样本：将所述微流控芯片的液体流入端插入待检测的尿液样本内，启动所述吸取装置，促使所述待检测的尿液样本流入到所述微流控芯片内；
S3)发生反应：待所述S2)中所述微流控芯片内吸取满所述待检测的尿液样本之后，所述尿液分析试纸块与所述待检测的尿液样本发生反应而产生颜色改变；
S4)读取颜色：所述尿液分析系统中具有检测装置，所述检测装置读取所述微流控芯片内的与所述待检测的尿液样本发生反应而产生颜色改变的尿液分析试纸块的颜色；
S5)分析结果：所述尿液分析系统根据所述S4)中读取到的所述尿液分析试纸块颜色，分析所述待检测的尿液样本中成分的浓度，得到尿液分析结果；
S6)卸载芯片：将所述微流控芯片从所述尿液分析系统上卸载。
12.如权利要求11所述的尿液分析方法，其特征在于，所述尿液分析方法的检测项目包括但不限于尿胆原、胆红素、酮体、亚硝酸盐、红细胞、白细胞酯酶、比重、PH值、蛋白质、微白蛋白、葡萄糖、抗坏血酸、肌酐、钙、尿颜色中的一种及一种以上。
13.如权利要求12所述的尿液分析方法，其特征在于，所述流体通道有N条，且在所述N条流体通道内布置有N个尿液分析试纸块，每个所述尿液分析试纸块对应一条所述流体通道，所述N为不小于1且不大于15的整数；且所述尿液分析试纸块可与所述流体通道内流过的待检测的尿液样本发生反应而改变颜色。
14.如权利要求12所述的尿液分析方法，其特征在于，所述微流控芯片为长方形状，且所述流体通道平行的分布在所述微流控芯片上。
15.如权利要求12所述的尿液分析方法，其特征在于，所述微流控芯片为圆盘形状，且所述流体通道呈放射状的分布在所述微流控芯片上。
16.如权利要求12所述的尿液分析方法，其特征在于，所述微流控芯片为圆柱形状，且所述尿液分析试纸块分布在所述圆柱的侧面。
17.如权利要求12所述的尿液分析方法，其特征在于，所述微流控芯片为圆台形状，且所述尿液分析试纸块分布在所述圆台的侧面。
18.如权利要求12所述的尿液分析方法，其特征在于，所述尿液分析仪还包括一个用于卸载微流控芯片的卸载装置。
19.如权利要求12所述的尿液分析方法，其特征在于，所述检测装置设于所述微流控芯片的侧面，其包括一个可移动的检测传感器；所述检测传感器移动到所述微流控芯片的各试纸块侧面，采集所述尿液分析试纸块的颜色数据。
20.如权利要求12所述的尿液分析方法，其特征在于，所述检测装置包括N个检测传感器，即所述检测传感器数量与所述尿液分析试纸块数量相同；所述N个检测传感器分别对应采集所述微流控芯片内N个试纸块颜色数据。
21.如权利要求12所述的尿液分析方法，其特征在于，所述检测装置包括一个检测传感器和一个驱动所述微流控芯片运动的机械装置；所述机械装置驱动所述微流控芯片运动，令所述微流控芯片的各试纸块依次靠近所述检测传感器；所述检测传感器用于采集所述尿液分析试纸块的颜色数据。
22.如权利要求12所述的尿液分析方法，其特征在于，所述尿液分析仪还包括顶部和侧部外壳、底部外壳，其顶部还设有显示屏、采样按键和卸载按键，其中，所述采样按键下方连接有吸取装置；所述卸载按键下方还连接有所述卸载装置；所述吸取装置为圆柱形结构，所述卸载装置嵌套在所述吸取装置的外部；所述吸取装置通过其内部的管道与所述连接口相连接。
23.如权利要求12所述的尿液分析方法，其特征在于，所述检测装置设于所述微流控芯片的侧面，所述检测装置还包括：主电路板固定在框架一侧，带丝杠的直线电机与两个滑动导杆平行的布置在框架内部，移动电路板横跨两个互动导杆且与带丝杠的直线电机相连接，所述检测传感器布置在移动电路板上，移动电路板通过柔性排线连接到主电路板。
24.如权利要求12所述的尿液分析方法，其特征在于，所述尿液分析仪呈手持式移液器状，包括顶部外壳、底部外壳，所述顶部外壳的侧面集成有主电气部件，该主电气部件包括电路板、按键和显示屏、电池和无线连接模块；所述尿液分析仪的顶部还设置有连接吸取装置的采样按键，以及连接所述卸载装置的卸载按键；该卸载装置同心的套设在所述吸取装置的外部；所述吸取装置的下部作为连接口与微流控芯片相连接。
25.如权利要求12所述的尿液分析方法，其特征在于，所述检测装置包括含有一枚传感器的检测传感器，用于驱动所述微流控芯片转动的电机，传动齿轮，还包括一个用于使所述微流控芯片发生旋转运动、使所述试纸块依次运动到所述检测传感器处的转动机构。
26.如权利要求12所述的尿液分析方法，其特征在于，所述尿液分析仪的外壳呈手持状，其顶部具有显示屏，该外壳上设有吸取样本按键，卸载按键，该外壳内部设有电路板，电池；其通过所述连接口与所述微流控芯片相连接，所述连接口的侧面处设有用于卸载微流控芯片的电磁铁和卸载臂；所述吸取装置和芯片卸载装置采用电操控方式。
27.如权利要求12所述的尿液分析方法，其特征在于，所述检测装置包括与所述连接口连接的转动电机，与所述连接口通过管道连接的连接泵，设于所述微流控芯片的侧面的检测传感器。
28.如权利要求12所述的尿液分析方法，其特征在于，所述微流控芯片朝向所述检测装置的部分为透明或外露的封装形式。
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