CN214894254U - 一种粪便尿液即时取样成像装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可实现粪便尿液即时取样并成像的装置。包括：马桶、安装主体、即时取样模块、微流控模块和终端设备。将马桶中粪便尿液的即时取样样品，导入图像传感器表面的微流控腔体内，同时通过处理成像模块对采集的样本进行光学投影处理。通过对本实用新型的应用，在保持了无透镜显微大视场优势的同时，提高了对粪便尿液样品的成像分辨率。可实现对粪便尿液的即时观测与统计分析，具有简化检测流程，降低操作与观测难度，辅助诊断等一系列优点。

Description

一种粪便尿液即时取样成像装置

技术领域

本实用新型涉及医疗取样领域，尤其涉及一种粪便尿液即时取样成像装置。

背景技术

粪便尿液的成分及形态学检查对疾病鉴别、疗效观察、临床教学具有重要的价值。正常尿液中91％-96％为水分，固体成分约占6％，主要为少量的蛋白质、葡萄糖、尿素、尿酸、无机盐。尿常规通过检查尿的颜色、透明度、酸碱度、红细胞、白细胞、上皮细胞、管型、蛋白质、比重及尿糖来判断人体是否健康。常规粪便检测包括从形态、颜色等宏观判断病情状况，但粪便中可能存在红细胞，白细胞，寄生虫卵等肉眼看不见的成分，需要显微观测粪便来诊断病情。比如粪便中若有较多的白细胞，说明患者患有肠道炎症，例如细菌性痢疾，细菌性肠炎等；粪便中若有红细胞，说则明有消化道出血，例如痢疾，溃疡性结肠炎，大肠癌，阿米巴痢疾等，需要进一步检查帮助诊断；粪便中若有癌细胞，比如直肠癌、大肠癌的患者，癌细胞可能回坏死脱落，随着粪便排泄出来，此时显微观测粪便具有重大意义。

通常粪便尿液的采集都是通过患者自行采集，并依次排队等候检查结果。采集过程较为复杂且等待检测时间较长，做不到即时性的观测与诊断。同时显微观测都是采用常规的光学显微镜来实现，通常显微镜的体积较大，且相对成本较高，并且由于视场与分辨率的固有矛盾，无法同时实现大视场和高分辨的观测，对于粪便尿液此类需要大量样本进行统计或异常分析的检测，可能会出现漏检等问题。

实用新型内容

有鉴于此，为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种粪便尿液即时取样成像装置，包括：马桶；安装主体，安装主体设置于马桶的一侧，安装主体呈中空结构；即时取样模块，即时取样模块设置于安装主体内，且即时取样模块的一端依次穿过安装主体和马桶并设置于马桶内；微流控模块，微流控模块设置于安装主体内，微流控模块的一端与即时取样模块的另一端连接；其中，微流控模块包括：支撑结构，支撑结构固定安装于安装主体内；承载板，承载板设置于支撑结构上；图像传感器，图像传感器安装于承载板的上表面；罩体，罩体盖设于图像传感器上，且罩体的下表面与图像传感器的上表面之间形成一微流控腔体；输入管，输入管的一端与即时取样模块的另一端连接，输入管的另一端穿过罩体并与微流控腔体的一端连通；输出管，输出管的一端穿过罩体并与微流控腔体的另一端连通。

在另一个优选的实施例中，即时取样模块包括：取样探针、取样泵、连接软管和连通管，取样泵设置于安装主体内，取样泵的进口与连接软管的一端连接，连接软管的另一端与取样探针的一端连接，连接软管依次贯穿安装主体和马桶设置，取样探针设置于马桶内，且取样探针的另一端伸入马桶的底部设置，取样泵的出口与连通管的一端连接，连通管的另一端与输入管的一端连接。

在另一个优选的实施例中，即时取样模块还包括：清洗泵、清洁盒、清洁管和清洗管，清洁盒设置于安装主体的一侧，清洁盒内容置有清洗液，清洁盒的下部与清洁管的一端连接，清洁管的另一端穿过安装主体并与清洗泵的进口连接，清洗泵固定安装于安装主体内，清洗泵的出口与清洗管的一端连接，清洗管的另一端与输入管的一端连接，清洗管与连通管并联设置。

在另一个优选的实施例中，还包括：废液池，废液池呈池体结构，废液池设置于安装主体的外部，输出管的另一端穿过安装主体连接至废液池内。

在另一个优选的实施例中，支撑结构包括：第一固定板、第二固定板和支架，第一固定板和第二固定板均沿水平方向设置，支架固定安装于安装主体内，第一固定板和第二固定板由上至下依次安装于支架上，第二固定板的上表面开设有一安装槽，安装槽内安装有承载板。

在另一个优选的实施例中，还包括：照明装置，照明装置固定安装于第一固定板的下表面且正对微流控腔体设置。

在另一个优选的实施例中，马桶上设有取样开关和清洁开关，马桶上设有取样开关和清洁开关，取样开关用于控制取样泵的启停，清洁开关用于控制清洗泵的启停。

在另一个优选的实施例中，罩体的下表面与图像传感器的上表面之间的距离为50μm～100μm。

在另一个优选的实施例中，还包括：终端设备，终端设备连接于微流控模块。

本实用新型由于采用了上述技术方案，使之与现有技术相比具有的积极效果是：

(1)本实用新型基于马桶端的取样可以简化采集的过程，同时系统实现粪便尿液样品的即时成像，简化了诊断过程。

(2)本实用新型的方案在保证了高分辨率的同时，实现了大视场的成像。由此实现大样本的观测和统计分析，提高了诊断的准确性。

(3)本实用新型采用无透镜显微成像图像传感器，具有成本低、操作简单、检测效率高的优势。

附图说明

图1为本实用新型的一种粪便尿液即时取样成像装置的结构图；

图2为本实用新型的安装主体的剖视图；

图3为本实用新型的微流控模块的结构图。

附图中：1、取样探针；2、连接软管；3、安装主体；4、清洗泵；5、取样泵；6、连通管；7、输入管；8、支架；9、输出管；10、罩体；11、图像传感器；12、承载板；13、照明装置；14、第一固定板；15、第二固定板； 16、废料池；17、终端设备；18、清洁盒；19、取样开关；20、清洁开关。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

如图1至图3所示，示出一种较佳实施例的一种粪便尿液即时取样成像装置，包括：包括：马桶；安装主体3，安装主体3设置于马桶的一侧，安装主体3呈中空结构；即时取样模块，即时取样模块设置于安装主体3内，且即时取样模块的一端依次穿过安装主体3和马桶并设置于马桶内；微流控模块，微流控模块设置于安装主体3内，微流控模块的一端与即时取样模块的另一端连接；其中，微流控模块包括：支撑结构，支撑结构固定安装于安装主体3内；承载板12，承载板12设置于支撑结构上；图像传感器11，图像传感器11安装于承载板12的上表面；罩体10，罩体10盖设于图像传感器11上，且罩体10的下表面与图像传感器11的上表面之间形成一微流控腔体(本实施例中图像传感器11表面涂有防水涂层，且该防水涂层具有良好透光性)；输入管7，输入管7的一端与即时取样模块的另一端连接，输入管7 的另一端穿过罩体10并与微流控腔体的一端连通；输出管9，输出管9的一端穿过罩体10并与微流控腔体的另一端连通。进一步地，即时取样模用于将待检测的粪便或尿液由马桶的内侧的底部处抽吸出并通过微流控模块进行检测，且及时取样模块穿过马桶的位置进行防水处理，通过支撑结构对承载板 12进行支撑，从而使承载板12设置于安装主体3内事宜的位置，并通过及时取样模块将粪便或尿液送入微流控腔体，并利用图像传感器对粪便或尿液进行投影成像，从而使得医护人员可以即时获得尿液或粪便取样的成像；优选地，输出管的另一端应与排废端连接；具体地，可在监察室内设置若干上述的粪便尿液即时取样成像装置，并将每一上述的粪便尿液即时取样成像装置的输出管均连接至同一排废端进行集中消毒处理。

进一步，作为一种较佳的实施例，即时取样模块包括：取样探针1、取样泵5、连接软管2和连通管6，取样泵5设置于安装主体3内，取样泵5 的进口与连接软管2的一端连接，连接软管2的另一端与取样探针1的一端连接，连接软管2依次贯穿安装主体3和马桶设置，取样探针1设置于马桶内，且取样探针1的另一端伸入马桶的底部设置，取样泵5的出口与连通管 6的一端连接，连通管6的另一端与输入管7的一端连接。进一步地，取样泵6上设置有控制器，通过对控制器的控制从而驱动或停止取样泵5的抽取样品的工作，连接软管应紧贴马桶的内壁呈弧形布置，并使得取样探针的另一端恰好伸入马桶内的水面，在实际工作过程中，通过取样泵5的对连接软管2的抽吸作用，粪便或尿液样本依次经过取样探针1、连接软管2、取样泵 5和连通管7并被送入微流控模块内。

进一步，作为一种较佳的实施例，即时取样模块还包括：清洗泵、清洁盒18、清洁管和清洗管，清洁盒18设置于安装主体3的一侧，清洁盒18内容置有清洗液，清洁盒18的下部与清洁管的一端连接，清洁管的另一端穿过安装主体3并与清洗泵的进口连接，清洗泵固定安装于安装主体3内，清洗泵的出口与清洗管的一端连接，清洗管的另一端与输入管7的一端连接，清洗管与连通管6并联设置。进一步地，通过清洗泵4的控制器和取样泵5的控制器，使得清洗泵4和取样泵5进行交替工作，具体地说，每通过微流控模块完成一部分的样本检测后，清洗泵即开始工作，利用清洗液对输入管8 和微流控腔体内进行清洗，防止残留污物对下次的观察造成干扰。

进一步，作为一种较佳的实施例，还包括：废液池，废液池呈池体结构，废液池设置于安装主体3的外部，输出管9的另一端穿过安装主体3连接至废液池内。

进一步，作为一种较佳的实施例，支撑结构包括：第一固定板14、第二固定板15和支架8，第一固定板14和第二固定板15均沿水平方向设置，支架8固定安装于安装主体3内，第一固定板14和第二固定板15由上至下依次安装于支架8上，第二固定板15的上表面开设有一安装槽，安装槽内安装有承载板12。

进一步，作为一种较佳的实施例，还包括：照明装置13，照明装置13 固定安装于第一固定板14的下表面且正对微流控腔体设置。进一步地，照明装置13固定在罩体10的正上方，距离图像传感器11的感光区约为8～15cm， (本实施例中照明装置131313采用LED灯)LED灯为窄带点光源，其中心波长为可见光波段(400nm～700nm),带宽为5nm～19nm，照明时覆盖整个图像传感器的区域。优选地，上述的照明装置可选用LED灯，具体地为一种窄带LED点光源。

进一步，作为一种较佳的实施例，马桶上设有取样开关19和清洁开关 20，取样开关19用于控制取样泵5的启停，清洁开关20用于控制清洗泵4 的启停。更进一步地，

进一步，作为一种较佳的实施例，罩体10的下表面与图像传感器11的上表面之间的距离为50μm～100μm。

进一步，作为一种较佳的实施例，还包括：终端设备17，终端设备17 连接于微流控模块。更进一步地，LED照明模块通过传输线和终端设备17 连接，本实施例中，终端设备17为一台电脑，该电脑内预设有控制与成像的系统，并由控制与成像系统控制曝光照明的时间。取样开关19和清洁开关 20和控制与终端设备17相连接，终端设备17又与取样泵5和清洗泵4连接，最终使得取样开关19通过终端设备17中的控制与成像系统控制取样泵5的启停，清洁开关20通过终端设备17中的控制与成像系统控制清洗泵4的启停。

本实用新型的另一实施例中，上述的终端控制设备17包括：控制设备和显示设备。

控制设备装载有上述的控制与成像系统，此外还包括若干控制器和信息存储单元，若干控制分别与上述结构连接，并实现对相应结构的控制，信息存储单元内存储采集到的信息。

显示设备，可拆卸的连接于控制设备，用于显示图像传感器11采集到的样品画面，显示设备包括且不限于：液晶显示器，电脑等具有显示功能的设备。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围。

本实用新型在上述基础上还具有如下实施方式：

本实用新型的进一步实施例中，图像传感器11的控制系统核心为FPGA，用于控制加载到图像传感器11上的时序信号、电压信号，控制LED光源的工作状态，以及成像数据的传输。

上述的图像传感器11具体包括：图像采集芯片，设置于所述图像采集芯片上部的感光区，感光区用于采集通过微流控腔体的待测样品的图像。

本实用新型的进一步实施例中，其罩体10构成材料可以为玻璃，也可以是有机聚合物例如PDMS(聚二甲基硅氧烷)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、 PC(聚碳酸酯)以及树脂类等等。罩体10的材料要求透光性好，同时材质柔软可以与紧密粘连以防样品漏出，其输出管9采用橡胶管道与废液池相连。 (本实施例中罩体10采用玻璃作为材料)

本实例采用上述的装置进行检测，具体步骤如下：

步骤一：点击清洁开关20，清洗泵4抽取清洁盒18中的清洁液，清洁液由清洗泵4流入连通管6，通过输入管7流入微流控腔体，再经过输出管9 流入废料池16，完成装置的预清洗过程。

步骤二：点击取样开关19，在马桶窝口处的粪便尿液样本中加入稀释液并混合均匀，点击取样开关19，通过取样探针1抽取粪便尿液的样本，采集到的粪便尿液样本通过采集泵后通过输入管7，进入微流控腔体中。

步骤三：成像观察，对步骤二中粪便尿液样品的投影结果传输到终端设备17进行显示与统计分析。通过图像算法对投影结果进行处理，进行分类识别及统计，可与正常粪便尿液中的成分及其含量进行对比，判断是否有异常和出现病变；进一步可通过放大投影，观察单个细胞从而做出更精确的判断。

具体地来说，终端设备17通过控制与成像系统控制照明装置13以指定的时间对微流控腔体内的样本进行垂直照射，并通过承载板12将时序及电压信号输入至图像传感器11对应的引脚，图像传感器11直接对粪便尿液样品进行光学投影成像。将投影成像的结果传输到用户终端进行显示与统计分析。

步骤四：再次清洁，点击清洁开关13，此过程与步骤一相同，完成取样后的装置清洗工作。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种粪便尿液即时取样成像装置，其特征在于，包括：

马桶；

安装主体，所述安装主体设置于所述马桶的一侧，所述安装主体呈中空结构；

即时取样模块，所述即时取样模块设置于所述安装主体内，且所述即时取样模块的一端依次穿过所述安装主体和所述马桶并设置于所述马桶内；

微流控模块，所述微流控模块设置于所述安装主体内，所述微流控模块的一端与所述即时取样模块的另一端连接；

其中，所述微流控模块包括：

支撑结构，所述支撑结构固定安装于所述安装主体内；

承载板，所述承载板设置于所述支撑结构上；

图像传感器，所述图像传感器安装于所述承载板的上表面；

罩体，所述罩体盖设于所述图像传感器上，且所述罩体的下表面与所述图像传感器的上表面之间形成一微流控腔体；

输入管，所述输入管的一端与所述即时取样模块的另一端连接，所述输入管的另一端穿过所述罩体并与所述微流控腔体的一端连通；

输出管，所述输出管的一端穿过所述罩体并与所述微流控腔体的另一端连通。

2.根据权利要求1所述的粪便尿液即时取样成像装置，其特征在于，所述即时取样模块包括：取样探针、取样泵、连接软管和连通管，所述取样泵设置于所述安装主体内，所述取样泵的进口与所述连接软管的一端连接，所述连接软管的另一端与所述取样探针的一端连接，所述连接软管依次贯穿所述安装主体和所述马桶设置，所述取样探针设置于所述马桶内，且所述取样探针的另一端伸入所述马桶的底部设置，所述取样泵的出口与所述连通管的一端连接，所述连通管的另一端与所述输入管的一端连接。

3.根据权利要求2所述的粪便尿液即时取样成像装置，其特征在于，所述即时取样模块还包括：清洗泵、清洁盒、清洁管和清洗管，所述清洁盒设置于所述安装主体的一侧，所述清洁盒内容置有清洗液，所述清洁盒的下部与所述清洁管的一端连接，所述清洁管的另一端穿过所述安装主体并与所述清洗泵的进口连接，所述清洗泵固定安装于所述安装主体内，所述清洗泵的出口与所述清洗管的一端连接，所述清洗管的另一端与所述输入管的一端连接，所述清洗管与所述连通管并联设置。

4.根据权利要求1所述的粪便尿液即时取样成像装置，其特征在于，还包括：废液池，所述废液池呈池体结构，所述废液池设置于所述安装主体的外部，所述输出管的另一端穿过安装主体连接至所述废液池内。

5.根据权利要求1所述的粪便尿液即时取样成像装置，其特征在于，所述支撑结构包括：第一固定板、第二固定板和支架，所述第一固定板和所述第二固定板均沿水平方向设置，所述支架固定安装于所述安装主体内，所述第一固定板和所述第二固定板由上至下依次安装于所述支架上，所述第二固定板的上表面开设有一安装槽，所述安装槽内安装有所述承载板。

6.根据权利要求5所述的粪便尿液即时取样成像装置，其特征在于，还包括：照明装置，所述照明装置固定安装于所述第一固定板的下表面且正对所述微流控腔体设置。

7.根据权利要求3所述的粪便尿液即时取样成像装置，其特征在于，所述马桶上设有取样开关和清洁开关，所述取样开关用于控制所述取样泵的启停，所述清洁开关用于控制所述清洗泵的启停。

8.根据权利要求1所述的粪便尿液即时取样成像装置，其特征在于，所述罩体的下表面与所述图像传感器的上表面之间的距离为50μm～100μm。

9.根据权利要求1所述的粪便尿液即时取样成像装置，其特征在于，还包括：终端设备，所述终端设备连接于所述微流控模块。

Images