用于尿液分析的设备、系统及方法技术方案

本发明专利技术描述一种用于直插式尿液分析的设备，所述设备包含控制单元及至少一个图像捕获单元，所述图像捕获单元包含图像传感器及光学组合件。所述设备经配置以与留置导尿管或自所述导尿管引出的管道耦合。所述设备的实施例包含经配置以将惰性或反应性物质分配至尿液流中以辅助对所述尿液的特性分析的分配器及经配置以照明所述尿液流的照明设备。还描述一种系统，所述系统包含这些设备中的至少一者及以可操作方式连接至所述设备中的至少一者的至少一个图像分析器单元。所述图像分析器单元包含处理器及软件，所述处理器及软件适于分析捕获的图像以从其导出与所述尿液及/或所述尿液流中的所关注目标的特性的识别相关的信息。所述系统的实施例可包含其它外围装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于尿液分析的设备、系统及方法
本专利技术来自医疗装置领域。具体地说，本专利技术涉及用于尿液分析的设备及方法，且更具体地说，涉及用于直插式尿液分析的方法及设备
技术介绍
大致30％或更多重症监护患者在住院期间感染某一程度的急性肾损伤(AKI)。在许多情况下，这导致肾衰竭且使某种形式的肾替代疗法(例如透析或肾移植)成为必要。透析降低AKI患者及他/她家人两者的生活品质。AKI还对医疗系统/保险系统引入大量财务负担，包括治疗采用的病床、具有其它治疗的AKI患者住院时间及治疗自身的成本。透析也向患者引发大量风险，例如感染甚至死亡。重症监护患者之较高程度AKI的一些原因为医生的反应时间较长、未能及时诊断，且当前可用以随时间推移估测肾小球滤过率及尿排出量的方法不佳且不精确以及获得对从患者获取的尿液的尿液分析的结果的时间冗长。通过对尿液样本的显微镜检查及化学检查，尿液分析可检测指示患者健康的多个特征。举例来说，尿液中的各种盐的浓度、各种物质(例如亚硝酸盐、钠、钾、钙、磷酸盐)及物体(例如WBC、RBC、上皮细胞、恶性细胞、脱落物、晶体)存在与否、pH水平等在确定患者的健康中都重要。尿液分析为在全世界健康机构执行的标准程序，且通常由三部分构成：1)目测特性，例如颜色、清晰度、浓度、浑浊度。2)化学测试，通常通过将准备的测试条带(例如，试纸)插入到尿液中来执行。将化学物质浸透到测试条带中且这些化学物质与尿液反应，从而改变颜色。常见测试包括针对pH、蛋白、尿素、葡萄糖和肌酐的那些测试。3)尿液的显微镜检查，通常沉降物在离心样本之后残存。可用显微镜检测许多物质，例如细胞、晶体、微生物和脱落物。及时的尿液分析的结果在患者监护中可为至关重要的。举例来说，关于脱落物的检测--“红血细胞脱落物指示肾小球肾炎或血管炎；即使一种脱落物也是非常重要的”(选自：《30天肾病学(Nephrologyin30Days)》，由R.F.Reilly与MarkA.Perazella著，McGraw-Hill(2005),第220页)。必须在尿液样本采集两小时内对其进行尿液分析。存在尿液分析的详尽文献，包括许多专用于主题的文本。主题的综述呈现于《美国家庭医生(AmericanFamilyPhysician)》(JeffA.Simerville,M.D.,WilliamC.Maxted,M.D.和JohnJ.Pahira,M.D.,尿液分析：综述，《美国家庭医生(AmFamPhysician)》。2005年3月15日；71(6):1153-1162)中。不幸的是，尽管尿液分析至关重要，但现有技术方法是劳动密集、时间敏感且耗时的，到目前为止这些因素阻碍尿液分析的有效应用。所属领域中的一些专利申请案包括US2006/0100743A，其描述用于确定患者的尿液中的所关注分析物的水平的实时、非侵入性系统和方法。系统和方法使用所关注的分析物的所量测水平以尽早检测急性肾衰竭(ARF)的发病，从而防止患者患病或减轻疾病的影响。系统和方法可用于在ARF诊断之后监测患者的恢复。优选地，所关注分析物为肌酐或尿素。系统可放置于在弗利(Foley)导尿管或其它泌尿排液管与尿液采集包之间的患者的尿液排出管线中。系统生成尿液流动速率和所关注分析物的浓度的大体上连续性的量测值以确定分析物的物质排泄率，因此其经监测以检测患者是否经历分析物的物质排泄率的Δ变化，此变化指示ARF的发病或肾功能的变化。文教示的用于确定分析物的方法为使用拉曼(Raman)光谱测定法，其经调谐以判定特定分析物。US2010/0286559A描述用于检测指示身体功能障碍的泌尿参数中的至少一种变化的诊断方法和设备，方法包含：实时地至少半连续地监测插入导尿管的患者的尿液中的钠含量、氧含量、钾含量及其组合中的至少一者；从而监测至少一个参数，以便检测至少一个参数中的一或多个变化以反映指示患者中的身体功能障碍的患者中的流体状态、电解质平衡、肾状态、肾灌注和器官灌注中的至少一者，其中优选地通过经布置垂直于经过患者的导尿管系统的尿液流的电极执行监测。在这些教示中，将所关注的特征的确定限于对尿液流和成分的全面分析中的可供使用的那些中的一小部分，例如在实验室中以脱机尿液分析确定。因此，仍然迫切需要用于尿液在排出时全面、实时分析尿液的改良系统和方法，以便检测、诊断和预测肾衰竭和损伤及患者健康的其它方面。因此本专利技术的目的在于提供用于实现实时直插式尿液分析的设备和系统。本专利技术的另一目的在于提供提供关于尿液流动速率的实时信息的设备和系统。本专利技术的另一目的在于提供用于诊断和预测肾衰竭和损伤以及可从尿液分析确定的其它医学状况的改良系统和方法。本专利技术的其它目的和优点将随着描述进行而出现。
技术实现思路
在第一方面中，本专利技术为一种用于直插式尿液分析的设备，其包含：a.至少一个图像捕获单元，其包含图像传感器及光学组合件，以及b.控制单元，其借助于有线或无线通信信道以可操作方式连接至设备的所有其它组件。控制单元经配置以充当允许来自外围装置的控制指令的手动控制、转送或用于图像捕获单元或设备的任何其它组件的自动控制的控制单元中的软件及处理装置的编程的输入装置，并且还充当经配置以经由有线或非有线通信信道将与由图像捕获单元数据收集的图像相关的数据传送到外围装置的输出装置。设备经配置以与插入到患者的膀胱中的留置导尿管或从导尿管通向尿液采集容器或弃置系统的管道或管子耦合。本专利技术设备的实施例包含以下各者中的至少一者中的每一者中的一或多者：a.分配器，其经配置以将不同类型的物质分配至流经导尿管或管道的尿液流以辅助尿液特性的分析；以及b.照明装置，其经配置以能够照明流经导尿管或管道的尿液流。在本专利技术设备的实施例中，照明装置经配置以通过导尿管或管道中的至少一个窗口照明尿液流，以使得自尿液流反射或通过尿液流透射的光穿过导尿管或管道中的相同或不同窗口以通过光学组合件聚焦到图像传感器上。在本专利技术设备的实施例中，将设备的至少一个组件成型或组装至导尿管或管道的部分的壁上。在本专利技术设备的实施例中，将设备的至少一个组件附接至插入到导尿管或管道中的探针。在本专利技术设备的实施例中，由分配器分配的物质为以下各者中的一或多者：粉末、粒子、液体和气体(例如，气泡)、微粒、由聚苯乙烯或其它材料制成的微球体、纳米粒子、纳米球和纳米管。在本专利技术设备的实施例中，由分配器分配的物质包含以下各者中的一或多者：直接地注入至尿液流或涂布于微粒、微球体、纳米粒子、纳米球和纳米管上或嵌入于微粒、微球体、纳米粒子、纳米球、和纳米管中的化学染料或反应剂。这些实施例可包含用于加热或冷却尿液以影响化学反应速率的装置。在本专利技术设备的实施例中，图像捕获单元包含以下各者中的一者：a.两个偏振滤光器，其提供辅助识别尿液中的晶体及脂质的数据；b.聚光透镜、波片及中性密度滤光器，其执行相差显微法以产生可用于识别及分析尿液中的细胞的数据；c.一或多个棱镜及/或衍射光栅，其产生可用于确定尿液的成分的标识及/或浓度的光谱数据；d.两个偏振器及显微镜成像系统，其提供可用于执行光学矿物学分析以识别及分析尿液中的晶体的数据；e.发散透镜，其提供可用于执行锥光分析以识别及分析尿液中的晶体的图像；f.照明装置，其发出一个或更多个特定波长的光以使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于直插式尿液分析的设备，其包含：a.至少一个图像捕获单元，其包含图像传感器及光学组合件，以及b.控制单元,其借助于有线或无线通信信道以可操作方式连接至所述设备的全部其它组件，所述控制单元经配置以充当允许来自外围装置的控制指令的手动控制、转送或用于所述图像捕获单元和所述设备的任何其它组件的自动控制的所述控制单元中的软件及处理装置的编程的输入装置，并且还充当经配置以经由有线或非有线通信信道将与由所述图像捕获单元数据收集的图像相关的数据传送到外围装置的输出装置；其中，所述设备经配置以与适于插入到患者的膀胱中的留置导尿管耦合，或耦合至从所述导尿管通向尿液采集容器或弃置系统的管道或管子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.12.22 US 62/095,1151.一种用于直插式尿液分析的设备，其包含：a.至少一个图像捕获单元，其包含图像传感器及光学组合件，以及b.控制单元,其借助于有线或无线通信信道以可操作方式连接至所述设备的全部其它组件，所述控制单元经配置以充当允许来自外围装置的控制指令的手动控制、转送或用于所述图像捕获单元和所述设备的任何其它组件的自动控制的所述控制单元中的软件及处理装置的编程的输入装置，并且还充当经配置以经由有线或非有线通信信道将与由所述图像捕获单元数据收集的图像相关的数据传送到外围装置的输出装置；其中，所述设备经配置以与适于插入到患者的膀胱中的留置导尿管耦合，或耦合至从所述导尿管通向尿液采集容器或弃置系统的管道或管子。2.根据权利要求1所述的设备，其包含以下各者中的至少一者中的每一者中的一或多者：a.分配器，其经配置以将不同类型的物质分配至流经所述导尿管或管道的尿液流以辅助所述尿液特性的分析；以及b.所述图像捕获装置中的照明装置，其经配置以能够照明流经所述导尿管或管道的所述尿液流。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述照明装置经配置以通过所述导尿管或管道中的至少一个窗口照明所述尿液流，以使得从所述尿液流反射或通过所述尿液流透射的光穿过所述导尿管或管道中的相同或不同窗口以通过所述光学组合件聚焦到所述图像传感器上。4.根据权利要求1所述的设备，其中将所述设备的至少一个组件成型或组装至所述导尿管或管道的部分的壁上。5.根据权利要求1所述的设备，其中将所述设备的至少一个组件附接至探针，所述探针插入到所述导尿管或管道中。6.根据权利要求2所述的设备，其中由所述分配器分配的所述物质为以下各者中的一或多者：粉末、粒子、液体及气体(例如，气泡)、微粒、由聚苯乙烯或其它材料制成的微球体、纳米粒子、纳米球及纳米管。7.根据权利要求2所述的设备，其中由所述分配器分配的所述物质包含以下各者中的一或多者：直接地注入至所述尿液流中或涂布于微粒上或嵌入于微粒中的化学染料或反应剂、微球体、纳米粒子、纳米球及纳米管。8.根据权利要求7所述的设备，其包含用于加热或冷却所述尿液以影响化学反应的速率的装置。9.根据权利要求1所述的设备，其中所述图像捕捉单元包含以下各者中的一者：a.两个偏振滤光器，其提供辅助识别所述尿液中的晶体及脂质的数据；b.聚光透镜、波片及中性密度滤光器，其执行相差显微法以产生可用于识别及分析所述尿液中的细胞的数据；c.一或多个棱镜及/或衍射光栅，其产生可用于确定所述尿液的成分的标识及/或浓度的光谱数据；d.两个偏振器及显微镜成像系统，其提供可用于执行光学矿物学分析以识别及分析所述尿液中的晶体的数据；e.发散透镜，其提供可用于执行锥光分析以识别及分析所述尿液中的晶体的图像；f.照明装置，其发出一个或更多个特定波长的光以使得所述尿液或其中的目标发出不同波长的光；和光学组合件，其包含提供用于执行荧光显微法以识别及分析所述尿液中的有机及无机物质的数据的显微镜成像系统；g.光学组件，其经配置以执行OCT(光学相干层析技术)以提供用于获得所述尿液中所述粒子的高分辨率、3D图像的数据。10.根据权利要求1所述的设备，其包含以以下方式中的至少一种配置的至少两个图像捕获单元：a.一或多对图像捕获单元，其经配置以产生立体图像对；以及b.图像捕获单元，其沿着所述管道但以垂直于所述管道的轴线的平面中的不同角度放置在相同纵向位置。11.一种系统，其包含至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·Y·曼替恩班德，M·格林斯坦，M·阿德勒，
申请(专利权)人：雷纳尔森瑟公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL