本发明涉及医疗诊断机械技术领域，具体来说，是一种可穿戴式的智能尿检系统。
背景技术：
在医院、养老机构或家庭中，大多数医疗工作者常常使用试纸条对疾病进行初步筛查，例如西门子的multistix10sg和拜耳的multistixor，这在临床疾病的初筛过程中扮演着重要角色。但是对(部分)失能老人和行动不变的人而言，采用试纸条的方法会存在极大的不便利，对这部分人而言，他们常常佩戴尿不湿，因此将尿不湿与试纸条结合似乎成为一种体液检测疾病有效的方法，且这种体液采集方式具有无痛和便携的特点。
专利us9131893b2健康诊断系统和方法，将试纸条贴附在尿不湿外侧，并用智能手机301app对结果进行分析，该方法将测试的指标增加到了12个，但是其中的试纸条附着在尿不湿内，由于尿不湿佩戴到身上一定时间后，无法保证试纸条长时间稳定的颜色，且二次甚至多次撒尿对颜色的判断的影响并未给出定论。
专利us9131893b2提出了一种基于尿不湿的样本收集和计算系统，用于疾病的诊断，但该设备没有自锁系统，二次进尿的影响并未阐述。瑞士swissmedwkly公司开发出了一种基于尿不湿的产品tenautest，该产品通过设备的自锁模块将试纸条密封在尿不湿中一个特定的固定的环境，用于尿路感染的初步筛查，尽管其有效期能达到24小时，但是该产品只是定性检测尿液中的白细胞和亚硝酸盐，其功能较单一，并不能满足临床中尿液生理指标的筛查需求。
专利cn105929148b公开了一种基于纸尿裤的被动式体液样本筛查与检验装置及使用方法，在该装置中，尿液从收集层进入到测试层中的路径网络中，通过路径网络中水平设置的亲水通道进入到生物标志物反应模块中，从而与生物标志物反应模块中的试剂进行反应。该装置中，尿液要先经过自锁模块中的膨胀体吸收后，再进入到亲水性通道中，很可能导致生物标志物反应模块还没被完全湿润自锁模块就自锁，导致生物标志物反应模块不能显色反应；同时该亲水性通道是水平设置的，生物标志物反应模块位于亲水性通道的末端，也可能会导致尿液不能流到生物标志物反应模块，或者不能均匀湿润生物标志物反应模块，导致反应不准确；该装置只能定性的反应检测结果，无法给出定量的反应结果。
技术实现要素：
本发明目的是旨在提供了一种可穿戴式智能尿检系统，在不超额润湿的情况下，少量的尿液就能保证每一块生物标志物反应模块都能得到完全的润湿，保证反应结果的准确性，同时还可以通过智能检测软件对反应结果进行定性和定量的分析，使得检测结果更加的精准。
为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
一种可穿戴式智能尿检系统，包括收集层、测试层，所述测试层包括测试层本体、镶嵌在所述测试层本体上的若干个生物标志物反应模块，还包括用于定性或者定量分析生物标志物反应模块反应结果的智能检测软件，所述收集层包括自锁模块、与所述生物标志物连通的收集通道，所述自锁模块包括自锁开关、膨胀体，所述收集通道竖直的开设在所述膨胀体上，所述收集通道的吸水性大于所述膨胀体的吸水性；所述测试层由疏水材料制成。
采用上述技术方案的发明，收集通道的吸水性大于膨胀体的吸水性，使得膨胀体的吸水速率小于收集通道的速率，从而在膨胀体膨胀将自锁开关关闭时，保证有足够的尿液被生物标志物反应模块所吸收，保证生物标志物反应模块的足够润湿；收集通道竖直的开设在膨胀体上这种结构课为尿液提供毛细作用，同时再加上尿液其自身的重力作用以及收集通道的吸水性能，使得尿液能顺利流入到每一块生物标志物反应模块，进一步保证生物标志物反应模块的足够润湿，保证结果的准确性；疏水材料制成的测试层保证了各个生物标志物反应模块之间互不干扰，进一步保证反应结果的准确性；通过智能检测软件对反应结果进行定性和定量的分析，可提高结果的精确性。
作为本发明一种可穿戴式智能尿检系统的一种优选，所述收集通道里填充有导流物质，所述导流物质的吸水性大于所述膨胀体的吸水性。
导流物质的加入可增大毛细作用，加快收集通道的尿液导流速度，保证尿液可以足够润湿生物标志物反应模块。最优的，导流物质为无纺布或吸墨纸中的一种或者多种。
作为本发明一种可穿戴式智能尿检系统的另一种优选，在所述膨胀体的上表面没有开设收集通道的区域覆盖一层薄膜，所述薄膜的吸水性小于所述膨胀体的吸水性。
薄膜可以延缓膨胀体对尿液的吸收，保证每一块生物标志物反应模块的足够润湿。优选的，该薄膜为玻璃纸或聚甲基丙烯酸甲酯；膨胀体可为支链淀粉、超吸水性聚丙烯树脂、聚马来酸、hp(ma-vac-mma)、hp(ma-vac)及其混合物。
作为本发明一种可穿戴式智能尿检系统的又一种优选，所述收集通道位于所述生物标志物反应模块的正上方。
该收集通道可使尿液快速直达生物标志物反应模块的中心，并使尿液从中心往外扩散，保证反应颜色的均匀，为定量分析的准确性提供基础。
作为本发明一种可穿戴式智能尿检系统的再一种优选，所述收集层还包括由疏水材料制成的长方体框架，所述膨胀体、收集通道、测试层均位于所述框架内，所述收集通道由所述框架与所述膨胀体围设而成。
疏水材料制成的长方体框架将膨胀体、收集通道、测试层均包裹在其内，在生物标志物反应模块与尿液反应以后，被锁在一个密闭的环境中，这个密闭的环境可组织反应过后的试剂块与空气产生副反应，于此同时避免了颜色水合底物的蒸发。
作为本发明一种可穿戴式智能尿检系统的另一种优选，所述收集通道包括竖直段和用于覆盖所述生物标志物反应模块的延伸段，所述竖直段和延伸段内均填充有导流物质。
延伸段保证在此种结构下，尿液能完全均匀润湿生物标志物反应模块。
作为本发明一种可穿戴式智能尿检系统的另一种优选，所述智能检测软件包括用于采集标准色卡与生物标志物反应模块反应结果的图像采集模块，图像定位模块、图像透视转换模块、特征提取模块、数据处理模块、结果分析模块。
最优的，智能检测软件为安装在手机上的智能检测软件，可以利用手机本身的相机来进行图像的采集。
作为本发明一种可穿戴式智能尿检系统的又一种优选，还包括位于最表层的、由亲水材料制成的表面过滤层，所述表面过滤层边缘超出所述收集层，所述标准色卡粘贴在所述表面过滤层超出所述收集层那部分区域的底面。
将标准色卡贴在表面过滤层超出所述收集层那部分区域的底面，可同时采集标准色卡与生物标志物反应模块反应颜色的图像，同时也方便对采集的图像进行定位和特征提取。
最优的，标准色卡可以环绕收集层贴在表面过滤层底面，或者贴在收集层的两侧。
作为本发明一种可穿戴式智能尿检系统的另一种优选，所述标准色卡的四个角上设置有识别码，用于图像定位模块对图像的定位。最优的，识别码为二维码或者圆点。
作为本发明一种可穿戴式智能尿检系统的再一种优选，所述图像透视转换模块通过采用尺度不变特征转换(scale-invariantfeaturetransform,sift)、surf算法、brisk算法或广义霍夫变换(generalizedhoughtransform)中的一种算法对图像进行透视转换。
作为本发明一种可穿戴式智能尿检系统的另一种优选，所述特征提取模块提取图像中生物标志物反应模块和标准色卡所对应的特征数据，其特征数据为rgb,srgb,lms,vonkrieslms，xyz中的一种。
作为本发明一种可穿戴式智能尿检系统的又一种优选，所述数据处理模块是基于生物标志物反应模块颜色与所对应的标准色卡的相似度来实现生物标志物定性和半定量的判断，相似度最高的标准色卡所对应的水平为尿液中该生物标志物的水平，图像相似度的比较采用线性判别(lineardiscriminantanalysis,lda)、二次判别(quadraticdiscriminantanalysis，qda)或k均值聚类法(k-meansclustering)中的一种方法。
智能检测软件用于提取生物标志物反应模块和标准色卡上的色标的特征颜色，图像处理的过程包括特征数据提取和图像相似度比较，所述的特征数据采用的是颜色空间，可以是rgb,srgb,lms,vonkrieslms或xyz，在特征数据提取之前可采用尺度不变特征转换(scale-invariantfeaturetransform,sift)、surf、brisk或广义霍夫变换(generalizedhoughtransform)等算法对图片进行预处理。生物标志物定性和半定量判断方法是基于生物标志物反应模块颜色与所对应的标准色卡的相似度，相似度最高的标准色块所对应的水平为尿液中该生物标志物的水平，图像相似度的比较采用线性判别(lineardiscriminantanalysis,lda)、二次判别(quadraticdiscriminantanalysis，qda)或k均值聚类法(k-meansclustering)。
本发明在不超额润湿的情况下，能保证每一块生物标志物反应模块都能得到完全的润湿，保证反应结果的准确性，同时还可以对反应结果进行定性和定量的分析，使得检测结果更加的精准。
本发明的另一目的是提供一种可穿戴式智能尿检系统的尿检方法，包括如下步骤：
1)图像采集，将本装置从尿不湿中取出来，通过图像采集模块对标准色卡与生物标志物反应模块反应结果进行图像采集；
2)图像定位与透视转换，图像定位模块利用识别码进行定位识别，图像透视转换模块采用尺度不变特征转换(scale-invariantfeaturetransform,sift)、surf、brisk或广义霍夫变换(generalizedhoughtransform)中的一种算法对图像进行透视转换；
3)特征提取，采集图像中反应色块和标准色卡所对应的特征数据，其特征数据可以是rgb,srgb,lms,vonkrieslms或xyz中的一种；
4)数据处理，生物标志物定性和半定量判断方法是基于生物标志物反应模块颜色与所对应的标准色卡的相似度，相似度最高的标准色块所对应的水平为尿液中该生物标志物的水平，图像相似度的比较采用线性判别(lineardiscriminantanalysis,lda)、二次判别(quadraticdiscriminantanalysis，qda)或k均值聚类法(k-meansclustering)中的一种；
5)结果分析。
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
图1为实施例1中一种可穿戴式智能尿检系统的立体分解图；
图2为实施例1中一种可穿戴式智能尿检系统的结构示意图；
图3为实施例1中自锁开关的另一种结构示意图；
图4为实施例1中收集通道中加入导流物质后的尿检系统的结构示意图；
图5为实施例2中一种可穿戴式智能尿检系统中的结构示意图；
图6为实施例3中一种可穿戴式智能尿检系统的结构示意图；
图7为一种可穿戴式智能尿检系统检测方法的流程图；
图8为标准色卡的一种位置关系图；
图9为标准色卡的另一种位置关系图；
主要元件符号说明如下：
表面过滤层1、标准色卡2、识别码21、收集层3、框架31、入口311、自锁模块32、自锁开关321、膨胀体322、收集通道33、导流物质331、竖直段332、延伸段333、测试层4、测试层本体41、生物标志物反应模块42。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。
实施例1
如图1和图2所示，一种可穿戴式智能尿检系统，包括位于最表层的由亲水材料制成的表面过滤层1，粘贴在表面过滤层1底面的标准色卡2，收集层3，测试层4，用于定性或者定量分析生物标志物反应模块反应结果的智能检测软件。
表面过滤层1由无纺布或棉组成，其能有效透过尿液成分且能有效过滤尿不湿中的粪便残渣，与此同时，能使佩戴尿不湿的人更加舒适。表面过滤层1的边缘延伸出框架31的顶面，标准色卡2粘贴在延伸出来的那部分区域上，可以是围绕收集层3粘贴如图8所示，也可以是粘贴在收集层3的两侧，图9所示。
收集层3包括由透明塑料制成的长方体框架31，自锁模块32，与所述生物标志物反应模块42连通的收集通道33；其中自锁模块32、收集通道33、测试层4均位于框架31内。框架31的顶部中心处开设有尿液入口311。自锁模块32包括安装在尿液入口311处的自锁开关321、以及设置在框架31内部的膨胀体322，通过膨胀体322吸收尿液膨胀将自锁开关321关闭达到自锁的目的，如图2和图3所示，自锁开关321可以与入口311转动连接，也可以活动的设置在入口311处。收集通道33竖直设置，由所述框架31与所述膨胀体322围设而成，直接与生物标志物反应模块42连通，这种结构可为尿液提供毛细作用，使得收集通道33的吸水性大于膨胀体322的吸水性，使尿液渗透进入生物标志物反应模块42。如图4所示，为了进一步保证尿液的导流速度，在收集通道33中填充导流物质331，比如无纺布、吸墨纸等。为了避免发生生物标志物反应模块42还没润湿完全而发生自锁的情况，在所述膨胀体322的上表面没有开设收集通道的区域覆盖一层薄膜，所述薄膜的吸水性小于所述膨胀体322的吸水性，该薄膜的材料可以是玻璃纸或聚甲基丙烯酸甲酯。
所述测试层4包括测试层本体41、镶嵌在所述测试层本体41上的若干个生物标志物反应模块42，测试层本体41由疏水材料制成，位于框架31的最底层。框架31将测试层4包裹在其中，可对其进行保护，生物标志物反应模块42在与尿液中的生物标志物反应之后，所有的试剂块被锁在一个密闭的环境，这个密闭的环境可组织反应过后的试剂块与空气产生副反应，于此同时避免了颜色水合底物的蒸发。
所述智能检测软件包括用于采集标准色卡2与生物标志物反应模块42反应结果的图像采集模块，图像定位模块、图像透视转换模块、特征提取模块、数据处理模块、结果分析模块。
如图8、图9所示，所述标准色卡2的四个角上设置有识别码21，用于图像定位模块对图像的定位。该识别码可以是圆点，也可以是二维码
所述图像透视转换模块通过采用尺度不变特征转换(scale-invariantfeaturetransform,sift)、surf算法、brisk算法或广义霍夫变换(generalizedhoughtransform)中的一种算法对图像进行透视转换。
所述特征提取模块提取图像中生物标志物反应模块和标准色卡所对应的特征数据，其特征数据为rgb,srgb,lms,vonkrieslms，xyz中的一种。
所述数据处理模块是基于生物标志物反应模块颜色与所对应的标准色卡的相似度来实现
生物标志物定性和半定量的判断，相似度最高的标准色卡所对应的水平为尿液中该生物标志物的水平，图像相似度的比较采用线性判别(lineardiscriminantanalysis,lda)、二次判别(quadraticdiscriminantanalysis，qda)或k均值聚类法(k-meansclustering)中的一种。
实施例2
如图5所示，一种可穿戴式智能尿检系统，包括位于最表层的由亲水材料制成的表面过滤层1，粘贴在表面过滤层1底面的标准色卡2，收集层3，测试层4，用于定性或者定量分析生物标志物反应模块42反应结果的智能检测软件。
表面过滤层1由无纺布或棉组成，其能有效透过尿液成分且能有效过滤尿不湿中的粪便残渣，与此同时，能使佩戴尿不湿的人更加舒适。表面过滤层1的边缘延伸出框架31的顶面，标准色卡2粘贴在延伸出来的那部分区域上，可以是围绕收集层3粘贴如图8所示，也可以是粘贴在收集层3的两侧，图9所示，本实施例采用图8所示的结构。
收集层3包括由透明塑料制成的长方体框架31，自锁模块32，与所述生物标志物反应模块42连通的收集通道33；其中自锁模块32、收集通道33、测试层4均位于框架31内。框架31的顶部中心处开设有尿液入口311。自锁模块32包括安装在尿液入口311处的自锁开关321、以及设置在框架31内部的膨胀体322，通过膨胀体322吸收尿液膨胀将自锁开关321关闭达到自锁的目的。收集通道33竖直设置，由所述框架31与所述膨胀体322围设而成，直接与生物标志物反应模块42连通，这种结构可为尿液提供毛细作用，使得收集通道33的吸水性大于膨胀体322的吸水性，使尿液渗透进入生物标志物反应模块42。为了进一步保证尿液的导流速度，在收集通道33中填充导流物质331，比如无纺布、吸墨纸等。为了进一步避免生物标志物反应模块42不能均匀显色反应，收集通道33包括竖直段332和用于覆盖所述生物标志物反应模块42的延伸段333，所述竖直段332和延伸段333内均填充有导流物质331。为了避免发生生物标志物反应模块42还没润湿完全而发生自锁的情况，在所述膨胀体322的上表面没有开设收集通道33的区域覆盖一层薄膜，所述薄膜的吸水性小于所述膨胀体322的吸水性，该薄膜的材料可以是玻璃纸或聚甲基丙烯酸甲酯。
所述测试层4包括测试层本体41、镶嵌在所述测试层本体41上的若干个生物标志物反应模块42，测试层本体41由疏水材料制成，位于框架31的最底层。框架31将测试层4包裹在其中，可对其进行保护，生物标志物反应模块42在与尿液中的生物标志物反应之后，所有的试剂块被锁在一个密闭的环境，这个密闭的环境可组织反应过后的试剂块与空气产生副反应，于此同时避免了颜色水合底物的蒸发。
所述智能检测软件包括用于采集标准色卡2与生物标志物反应模块42反应结果的图像采集模块，图像定位模块、图像透视转换模块、特征提取模块、数据处理模块、结果分析模块。
如图8、图9所示，所述标准色卡2的四个角上设置有识别码21，用于图像定位模块对图像的定位。
所述图像透视转换模块通过采用尺度不变特征转换(scale-invariantfeaturetransform,sift)、surf算法、brisk算法或广义霍夫变换(generalizedhoughtransform)中的一种算法对图像进行透视转换。
所述特征提取模块提取图像中生物标志物反应模块42和标准色卡2所对应的特征数据，其特征数据为rgb,srgb,lms,vonkrieslms，xyz中的一种。
所述数据处理模块是基于生物标志物反应模块42颜色与所对应的标准色卡2的相似度来实现生物标志物定性和半定量的判断，相似度最高的标准色卡2所对应的水平为尿液中该生物标志物的水平，图像相似度的比较采用线性判别(lineardiscriminantanalysis,lda)、二次判别(quadraticdiscriminantanalysis，qda)或k均值聚类法(k-meansclustering)中的一种。
实施例3
如图6所示，一种可穿戴式智能尿检系统，包括位于最表层的由亲水材料制成的表面过滤层1，粘贴在表面过滤层1底面的标准色卡2，收集层3，测试层4，用于定性或者定量分析生物标志物反应模块42反应结果的智能检测软件。
表面过滤层1由无纺布或棉组成，其能有效透过尿液成分且能有效过滤尿不湿中的粪便残渣，与此同时，能使佩戴尿不湿的人更加舒适。表面过滤层1的边缘延伸出框架31的顶面，标准色卡2粘贴在延伸出来的那部分区域上，可以是围绕收集层3粘贴如图8所示，也可以是粘贴在收集层3的两侧，图9所示，本实施例采用图8所示的结构。
收集层3包括由透明塑料制成的长方体框架31，自锁模块32，与所述生物标志物反应模块42连通的收集通道33；其中自锁模块32、收集通道33、测试层4均位于框架31内。框架31的顶部中心处开设有尿液入口311。自锁模块32包括安装在尿液入口311处的自锁开关321、以及设置在框架31内部的膨胀体322，通过膨胀体322吸收尿液膨胀将自锁开关321关闭达到自锁的目的。收集通道33竖直设置，直接开设在膨胀体322上，位于生物标志物反应模块的正上方，直接与生物标志物反应模块42连通，这种结构可为尿液提供毛细作用，使得收集通道33的吸水性大于膨胀体322的吸水性，使尿液渗透进入生物标志物反应模块42。为了进一步保证尿液的导流速度，在收集通道33中填充导流物质331，比如无纺布、吸墨纸等。为了避免发生生物标志物反应模块42还没润湿完全而发生自锁的情况，在所述膨胀体322的上表面没有开设收集通道33的区域覆盖一层薄膜，所述薄膜的吸水性小于所述膨胀体322的吸水性，该薄膜的材料可以是玻璃纸或聚甲基丙烯酸甲酯。
所述测试层4包括测试层本体41、镶嵌在所述测试层本体41上的若干个生物标志物反应模块42，测试层本体41由疏水材料制成，位于框架31的最底层。框架31将测试层4包裹在其中，可对其进行保护，生物标志物反应模块42在与尿液中的生物标志物反应之后，所有的试剂块被锁在一个密闭的环境，这个密闭的环境可组织反应过后的试剂块与空气产生副反应，于此同时避免了颜色水合底物的蒸发。
所述智能检测软件包括用于采集标准色卡2与生物标志物反应模块42反应结果的图像采集模块，图像定位模块、图像透视转换模块、特征提取模块、数据处理模块、结果分析模块。
如图8、图9所示，所述标准色卡2的四个角上设置有识别码21，用于图像定位模块对图像的定位。
所述图像透视转换模块通过采用尺度不变特征转换(scale-invariantfeaturetransform,sift)、surf算法、brisk算法或广义霍夫变换(generalizedhoughtransform)中的一种算法对图像进行透视转换。
所述特征提取模块提取图像中生物标志物反应模块42和标准色卡2所对应的特征数据，其特征数据为rgb,srgb,lms,vonkrieslms，xyz中的一种。
所述数据处理模块是基于生物标志物反应模块42颜色与所对应的标准色卡2的相似度来实现生物标志物定性和半定量的判断，相似度最高的标准色卡2所对应的水平为尿液中该生物标志物的水平，图像相似度的比较采用线性判别(lineardiscriminantanalysis,lda)、二次判别(quadraticdiscriminantanalysis，qda)或k均值聚类法(k-meansclustering)中的一种。
使用时，本装置贴覆在尿不湿上使用，本发明还提供该装置的尿检方法，如图7所示，具体步骤如下：
1)图像采集，将本装置从尿不湿中取出来，通过图像采集模块对标准色卡2与生物标志物反应模块42反应结果进行图像采集；
2)图像定位与透视转换，图像定位模块利用识别码21进行定位识别，图像透视转换模块采用尺度不变特征转换(scale-invariantfeaturetransform,sift)、surf、brisk或广义霍夫变换(generalizedhoughtransform)中的一中算法对图像进行透视转换；
3)特征提取，采集图像中反应色块和标准色卡2所对应的特征数据，其特征数据可以是rgb,srgb,lms,vonkrieslms或xyz中的一种；
4)数据处理，生物标志物定性和半定量判断方法是基于生物标志物反应模块42颜色与所对应的标准色卡2的相似度，相似度最高的标准色块所对应的水平为尿液中该生物标志物的水平，图像相似度的比较采用线性判别(lineardiscriminantanalysis,lda)、二次判别(quadraticdiscriminantanalysis，qda)或k均值聚类法(k-meansclustering)种的一种；
5)结果分析。
以上对本发明提供的一种可穿戴式智能尿检系统及尿检方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。