一种基于智能马桶的尿液检测仪控制系统及其控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于智能马桶的尿液检测仪控制系统，包括：智能马桶，用于完成尿液样本收集，获取尿液物理性状和化学成分；尿液分析仪，用于接收尿液物理信息、对尿检试纸进行干化学分析；云端服务器，用于接收、存储尿液分析仪发送的尿检信息和个人资料信息，并对其进行分析、处理，结合云端数据库，生成尿检分析报告，给出个性化的健康指导意见，下传到本地；手机客户端，实现用户注册、登陆，修改个人基本信息，查看近期尿检数据，查看健康报告，离线咨询，预约会诊和视频面诊。本发明还公开了一种基于智能马桶的尿液检测仪控制系统的控制方法。本发明是家庭医疗的重要实现手段，是缓解医院检验压力的重要途径，具有非常广阔的应用前景。
【专利说明】一种基于智能马桶的尿液检测仪控制系统及其控制方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及尿液自动取样装置技术领域，尤其是一种基于智能马桶的尿液检测仪控制系统及其控制方法。
[0003]
【背景技术】
[0004]尿液检查是临床三大常规检查之一，其成分涵盖了身体内各项指标的很多信息，可以借以获得病源、了解人体代谢过程是否正常，为肾功能、泌尿系统、肝脏疾病、代谢性疾病如糖尿病等病理变化及脏器功能状态的诊断和治疗监测提供了客观资料，具有非常重要的临床意义和价值。例如尿隐血指标，该指标是尿液异常现象中最为严重的指标之一，常规定性检查为阴性，出现隐血阳性，除了可能是组织直接损伤外，常见于各种肾炎、泌尿系统感染、泌尿系统结石等，长期出现隐血症状更是各种泌尿生殖系统恶性或良性肿瘤的前期表现，如肾肿瘤、膀胱肿瘤、输尿管肿瘤、前列腺肿瘤。因此长期跟踪尿液检测具有重要的健康价值，而实现尿液检测仪家用化就是最为有效的途径。
[0005]目前，自动化尿液分析仪的应用非常普遍，技术理论成熟，具有测定项目多、检验快速、结果准确，以医院为主要应用场所。但是，由于其操作专业、人机交互不完善、尿液取样不便捷、检测数据指标专业等原因，并不适合在家庭普及。随着远程医疗的发展，尿液检测仪作为家用专业医疗设备，必将得到快速发展和应用。
[0006]
【发明内容】
[0007]本发明的首要目的在于提供一种具有操作便捷、环保卫生、人机交互友好、健康跟踪指导、远程辅助医疗等优点，在未来健康家居、家庭医疗方面有很好的应用前景的基于智能马桶的尿液检测仪控制系统。
[0008]为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种基于智能马桶的尿液检测仪控制系统，包括:
智能马桶，用于完成尿液样本收集，获取尿液物理性状和化学成分；
尿液分析仪，用于接收智能马桶发送的尿液物理信息、对尿检试纸进行干化学分析，并负责将数据传输至云端服务器；
云端服务器，用于接收、存储尿液分析仪发送的尿检信息和个人资料信息，并对其进行分析、处理，结合云端数据库，生成尿检分析报告，给出个性化的健康指导意见，下传到本地；
手机客户端，实现用户注册、登陆，修改个人基本信息，查看近期尿检数据，查看健康报告，离线咨询，预约会诊和视频面诊;使用Android操作系统，通过蓝牙与智能马桶连接，并通过互联网访问云端服务器个人账号。
[0009]所述智能马桶包括:
尿液自动收集装置，集成于智能马桶座圈中，包含多关节伸缩杆、尿液收集盒、清洗装置和操作按键，尿液自动收集装置的位置、角度、高低均可调；
试纸自动投放装置，包含试纸自动投放盒和试纸传输带两部分，用于自动将试纸伸入至尿液收集盒内进行浸泡，试纸带上试剂与尿液中的各种成分进行干化学反应，反应完成后由传输带将试纸从尿液收集盒中自动拉出，作尿液分析仪的试纸样本；
视觉传感器，用于采集尿液的物理性状，具体包括尿液颜色和尿液泡沫情况，视觉传感器安装于多关节伸缩杆的下方，与嵌入式控制器通过排线连接，直接在排尿过程中对尿柱进行颜色取样;在尿液收集完成后，对装有尿液的收集盒进行图像采集，尿液收集盒采用高度透明材质；
第一身份识别模块，采用地板内嵌柔性压力传感器进行检测，通过串口与嵌入式控制器进行通信，根据足底压力信息进行身份识别，同时用于老年人等特殊人群必要的意外预警，该身份信息与个人账号信息相关联；
第一人机交互模块，安装在智能马桶上，用于尿检时显示用户信息、使用说明、注意事项以及系统状态；
第一嵌入式控制器，用于智能马桶常规功能执行、尿液收集取样装置控制、传感器控制以及信息显示；
第一供电模块，为智能马桶供电；
第一无线传输模块，采用ZigBee技术进行组网通信，负责与尿液分析仪之间无线通讯。[00?0]所述尿液分析仪包括:
第二身份识别模块，采用账号+密码的方式，家庭成员自行设置，该账号也是云端数据库的个人账号；
第二人机交互模块，用于显示尿液化验结果，包括化学成分和物理性状，还用于显示云端处理后的健康诊断报告和健康指导意见；
第二嵌入式控制器，用于尿液化学成分数据软件分析、无线数据收发和信息显示； 第二供电模块，为尿液分析仪供电；
第二无线传输模块，采用ZigBee模块和WiFi模块，通过ZigBee模块与智能马桶无线通讯，通过WiFi模块与云端服务器双向通讯；
尿液分析模块，基于干化学分析法，对尿检试纸进行分析，并将数据发送到第二嵌入式控制器，以进一步处理。
[0011]所述智能马桶上还设置支撑扶手，其上安装常规功能控制按键。
[0012]所述清洗装置安装于尿液收集盒的底部。
[0013]本发明的另一目的在于提供一种基于智能马桶的尿液检测仪控制系统的控制方法，该方法包括下列顺序的步骤:
(1)上电，设备初始化；
(2)通过网络或本机注册新用户或者用户登录，注册新用户包括账号ID、用户密码、足底压力数据以及用户基本信息，用户登录可输入账号和密码，系统显示该用户个人信息，包括用户基本信息和近期尿检数据报告；
(2)用户进入智能马桶区域，马桶盖自动开启，足底压力传感器进行身份识别，智能马桶显示器加载个人信息，如果信息识别错误，则需用户手动输入账号登陆；
(3)确定用户信息后，用户选择是否进行尿液检测，若点击运行，则进入下一步，否则，则为普通智能马桶模式；
(4)按键启动尿液自动收集装置，系统加载显示使用说明和注意事项；
(5)用户点击开始键，尿液自动收集装置开始工作，用户点击退出键，系统自动关闭，用户不点击则系统一直等待；
(6)尿液自动收集装置根据记忆功能自动调整位置;接着，用户发生排尿行为，进行尿液收集;在排尿过程中对尿柱颜色进行采集；
(7)尿液收集完毕，进入检测阶段，用户可选择执行检测或者放弃检测，如选择放弃，则从步骤(13)开始执行；
(8)用户选择执行检测后，试纸自动投放装置自动投放一条试纸到传输带，多关节伸缩杆调整位置，使得尿液收集盒位于多关节伸缩杆的斜下方，并由传输带将试纸传送至尿液收集盒进行完全浸泡，浸泡时间由系统设设定，视觉传感器采集尿液泡沫信息；
(9)尿液图像信息经由第一无线传输模块无线传送至尿液分析仪内的第二嵌入式控制器，进行存储和图像分析；
(10)试纸浸泡时间到，传输带倒转将试纸抽拉出尿液收集盒；
(11)人工取下尿检试纸，并将试纸放入尿液分析仪试纸入口；
(12 )尿液分析仪开始工作，分析尿液化学成分，显示检测结果，并将数据上传至云端服务器，云端服务器根据检测的结果和用户的个人信息，生成尿液检测分析报告、身体健康评估报告；
(13)确定检测工作完成，用户通过按键执行自动清洗动作，或选择自行手动清洗，若选择自动清洗，则多关节伸缩杆转动将尿液倒入座便器，清洗装置开始工作，对尿液收集盒、多关节伸缩杆进行清洗、消毒；
(14)用户选择是否收回尿液自动收集装置，点击收回尿液自动收集装置后，尿液自动收集装置自动折叠、收放于座便器座圈下方，否则系统处于等待状态；
(15)用户确定检测报告，选择发送到远程医疗机构，同时获取云端的健康生活指导意见；
(16)结束，用户点击结束，系统会逐步关闭各单元的电源。
[0014]由上述技术方案可知，本发明以智能马桶为基本载体，集成可伸缩式的尿液取样装置，包括尿液自动收集、试纸自动投放、视觉传感器自动取样以及自动清洗功能;采用足底压力信息检测，实现身份识别与人体姿态监测两种功能；实现尿液物理性状与化学成分同步检测、分析;采用自适应控制，系统可记忆、学习用户的操作习惯，自主进行设备的执行和调整，真正实现智能化，减少人员参与;利用云平台和大数据，生成尿检报告和健康指导。总之，本发明是家庭医疗的重要实现手段，是缓解医院检验压力的重要途径，具有非常广阔的应用前景。
[0015]
【附图说明】
[0016]图1为本发明的装置结构示意图； 图2为本发明的电路框图；
图3为本发明的方法流程图。
[0017]
【具体实施方式】
[0018]如图1所示，一种基于智能马桶的尿液检测仪控制系统，包括:智能马桶10，用于完成尿液样本收集，获取尿液物理性状和化学成分;尿液分析仪20，用于接收智能马桶10发送的尿液物理信息、对尿检试纸进行干化学分析，并负责将数据传输至云端服务器30;云端服务器30，用于接收、存储尿液分析仪20发送的尿检信息和个人资料信息，并对其进行分析、处理，结合云端数据库，生成尿检分析报告，给出个性化的健康指导意见，下传到本地;手机客户端40，实现用户注册、登陆，修改个人基本信息，查看近期尿检数据，查看健康报告，离线咨询，预约会诊和视频面诊;使用Android操作系统，通过蓝牙与智能马桶10连接，并通过互联网访问云端服务器30个人账号。
[0019]如图2所示，所述智能马桶10包括:尿液自动收集装置11，集成于智能马桶10座圈中，包含多关节伸缩杆、尿液收集盒、清洗装置和操作按键，尿液自动收集装置11的位置、角度、高低均可调，以满足男性女性、儿童成人不同成员的使用需求;试纸自动投放装置，包含试纸自动投放盒和试纸传输带两部分，用于自动将试纸伸入至尿液收集盒内进行浸泡，试纸带上试剂与尿液中的各种成分进行干化学反应，反应完成后由传输带将试纸从尿液收集盒中自动拉出，作尿液分析仪20的试纸样本;视觉传感器，用于采集尿液的物理性状，具体包括尿液颜色和尿液泡沫情况，视觉传感器安装于多关节伸缩杆的下方，与嵌入式控制器通过排线连接，直接在排尿过程中对尿柱进行颜色取样;在尿液收集完成后，对装有尿液的收集盒进行图像采集，尿液收集盒采用高度透明材质，不会对图像采集造成影响;第一身份识别模块，采用地板内嵌柔性压力传感器进行检测，通过串口与嵌入式控制器进行通信，根据足底压力信息进行身份识别，同时用于老年人等特殊人群必要的意外预警，该身份信息与个人账号信息相关联;第一人机交互模块，安装在智能马桶10上，用于尿检时显示用户信息、使用说明、注意事项以及系统状态;第一嵌入式控制器12，用于智能马桶10常规功能执行、尿液收集取样装置控制、传感器控制以及信息显示;第一供电模块，为智能马桶10供电；第一无线传输模块，采用ZigBee技术进行组网通信，负责与尿液分析仪20之间无线通讯。所述智能马桶10上还设置支撑扶手14，其上安装常规功能控制按键。所述清洗装置安装于尿液收集盒的底部。
[0020]如图1所示，智能马桶10是本发明的平台和载体，在原有功能的基础上集成了支撑扶手14、尿液取样装置和智能马桶10控制中心;支撑扶手14采用人机工程学设计，主要针对老年人、残疾人、病人等特殊群体，用于在如厕时辅助支撑身体，避免摔倒等意外情况的发生，同时在扶手上安装常规功能控制按钮，方便用户操作;尿液取样装置包含尿液自动收集装置11、试纸自动投放装置、视觉传感器和清洗装置，智能马桶10控制中心为第一嵌入式控制器12，包含嵌入式处理器最小系统、显示器、操作按钮、ZigBee无线收发模块以及电源模块;足底压力传感器13安装于智能马桶10正前方的地板内，与智能马桶10控制中心采用有线的方式连接，负责实时检测使用者的足底压力信息，用于身份识别和姿态监测;尿液分析仪20位于智能马桶10外部，为一独立检测仪，与智能马桶10控制中心通过ZigBee连接，主要包含试电源模块、嵌入式处理器、液晶显示器、用户操作面板、纸试试剂光学分析模块、ZigBee收发模块以及WiFi模块;手机客户端40与智能马桶10通过蓝牙连接，并且可以通过互联网访问云端个人信息库;云端服务器30借助第三方服务器，主要用于存储、分析尿液分析仪20上传的个人数据，生成健康风险评估报告和健康生活指导意见。
[0021]如图2所示，所述尿液分析仪20包括:第二身份识别模块，采用账号+密码的方式，家庭成员自行设置，该账号也是云端数据库的个人账号;第二人机交互模块，用于显示尿液化验结果，包括化学成分和物理性状，还用于显示云端处理后的健康诊断报告和健康指导意见;第二嵌入式控制器，用于尿液化学成分数据软件分析、无线数据收发和信息显示;第二供电模块，为尿液分析仪20供电；第二无线传输模块，采用ZigBee模块和WiFi模块，通过ZigBee模块与智能马桶10无线通讯，通过WiFi模块与云端服务器30双向通讯;尿液分析模块，基于干化学分析法，对尿检试纸进行分析，并将数据发送到第二嵌入式控制器，以进一步处理。
[0022 ]如图3所示，本方法包括下列顺序的步骤:
(1)上电，设备初始化；
(2)通过网络或本机注册新用户或者用户登录，注册新用户包括账号ID、用户密码、足底压力数据以及用户基本信息，用户登录可输入账号和密码，系统显示该用户个人信息，包括用户基本信息和近期尿检数据报告；
(2)用户进入智能马桶10区域，马桶盖自动开启，足底压力传感器13进行身份识别，智能马桶10显示器加载个人信息，如果信息识别错误，则需用户手动输入账号登陆；
(3)确定用户信息后，用户选择是否进行尿液检测，若点击运行，则进入下一步，否则，则为普通智能马桶10模式；
(4)按键启动尿液自动收集装置11，系统加载显示使用说明和注意事项；
(5)用户点击开始键，尿液自动收集装置11开始工作，用户点击退出键，系统自动关闭，用户不点击则系统一直等待；
(6)尿液自动收集装置11根据记忆功能自动调整位置;接着，用户发生排尿行为，进行尿液收集;在排尿过程中对尿柱颜色进行采集；
(7)尿液收集完毕，进入检测阶段，用户可选择执行检测或者放弃检测，如选择放弃，则从步骤(13)开始执行；
(8)用户选择执行检测后，试纸自动投放装置自动投放一条试纸到传输带，多关节伸缩杆调整位置，使得尿液收集盒位于多关节伸缩杆的斜下方，并由传输带将试纸传送至尿液收集盒进行完全浸泡，浸泡时间由系统设设定，视觉传感器采集尿液泡沫信息；
(9)尿液图像信息经由第一无线传输模块无线传送至尿液分析仪20内的第二嵌入式控制器，进行存储和图像分析；
(10)试纸浸泡时间到，传输带倒转将试纸抽拉出尿液收集盒；
(11)人工取下尿检试纸，并将试纸放入尿液分析仪20试纸入口；
(12 )尿液分析仪20开始工作，分析尿液化学成分，显示检测结果，并将数据上传至云端服务器30，云端服务器30根据检测的结果和用户的个人信息，生成尿液检测分析报告、身体健康评估报告；
(13)确定检测工作完成，用户通过按键执行自动清洗动作，或选择自行手动清洗，若选择自动清洗，则多关节伸缩杆转动将尿液倒入座便器，清洗装置开始工作，对尿液收集盒、多关节伸缩杆进行清洗、消毒；
(14)用户选择是否收回尿液自动收集装置11，点击收回尿液自动收集装置11后，尿液自动收集装置11自动折叠、收放于座便器座圈下方，否则系统处于等待状态；
(15)用户确定检测报告，选择发送到远程医疗机构，同时获取云端的健康生活指导意见；
(16)结束，用户点击结束，系统会逐步关闭各单元的电源。
[0023]综上所述，本发明以智能马桶10为基本载体，集成可伸缩式的尿液取样装置，包括尿液自动收集、试纸自动投放、视觉传感器自动取样以及自动清洗功能;采用足底压力信息检测，实现身份识别与人体姿态监测两种功能;实现尿液物理性状与化学成分同步检测、分析;采用自适应控制，系统可记忆、学习用户的操作习惯，自主进行设备的执行和调整，真正实现智能化，减少人员参与;利用云平台和大数据，生成尿检报告和健康指导。总之，本发明是家庭医疗的重要实现手段，是缓解医院检验压力的重要途径，具有非常广阔的应用前景。
【主权项】
1.一种基于智能马桶的尿液检测仪控制系统，其特征在于:包括: 智能马桶，用于完成尿液样本收集，获取尿液物理性状和化学成分； 尿液分析仪，用于接收智能马桶发送的尿液物理信息、对尿检试纸进行干化学分析，并负责将数据传输至云端服务器； 云端服务器，用于接收、存储尿液分析仪发送的尿检信息和个人资料信息，并对其进行分析、处理，结合云端数据库，生成尿检分析报告，给出个性化的健康指导意见，下传到本地； 手机客户端，实现用户注册、登陆，修改个人基本信息，查看近期尿检数据，查看健康报告，离线咨询，预约会诊和视频面诊;使用Android操作系统，通过蓝牙与智能马桶连接，并通过互联网访问云端服务器个人账号。2.根据权利要求1所述的基于智能马桶的尿液检测仪控制系统，其特征在于:所述智能马桶包括: 尿液自动收集装置，集成于智能马桶座圈中，包含多关节伸缩杆、尿液收集盒、清洗装置和操作按键，尿液自动收集装置的位置、角度、高低均可调； 试纸自动投放装置，包含试纸自动投放盒和试纸传输带两部分，用于自动将试纸伸入至尿液收集盒内进行浸泡，试纸带上试剂与尿液中的各种成分进行干化学反应，反应完成后由传输带将试纸从尿液收集盒中自动拉出，作尿液分析仪的试纸样本； 视觉传感器，用于采集尿液的物理性状，具体包括尿液颜色和尿液泡沫情况，视觉传感器安装于多关节伸缩杆的下方，与嵌入式控制器通过排线连接，直接在排尿过程中对尿柱进行颜色取样;在尿液收集完成后，对装有尿液的收集盒进行图像采集，尿液收集盒采用高度透明材质； 第一身份识别模块，采用地板内嵌柔性压力传感器进行检测，通过串口与嵌入式控制器进行通信，根据足底压力信息进行身份识别，同时用于老年人等特殊人群必要的意外预警，该身份信息与个人账号信息相关联； 第一人机交互模块，安装在智能马桶上，用于尿检时显示用户信息、使用说明、注意事项以及系统状态； 第一嵌入式控制器，用于智能马桶常规功能执行、尿液收集取样装置控制、传感器控制以及信息显示； 第一供电模块，为智能马桶供电； 第一无线传输模块，采用ZigBee技术进行组网通信，负责与尿液分析仪之间无线通讯。3.根据权利要求1所述的基于智能马桶的尿液检测仪控制系统，其特征在于:所述尿液分析仪包括: 第二身份识别模块，采用账号+密码的方式，家庭成员自行设置，该账号也是云端数据库的个人账号； 第二人机交互模块，用于显示尿液化验结果，包括化学成分和物理性状，还用于显示云端处理后的健康诊断报告和健康指导意见； 第二嵌入式控制器，用于尿液化学成分数据软件分析、无线数据收发和信息显示； 第二供电模块，为尿液分析仪供电； 第二无线传输模块，采用WiFi模块与互联网连接； 尿液分析模块，基于干化学分析法，对尿检试纸进行分析，并将数据发送到第二嵌入式控制器，以进一步处理。4.根据权利要求1所述的基于智能马桶的尿液检测仪控制系统，其特征在于:所述智能马桶上还设置支撑扶手，其上安装常规功能控制按键。5.根据权利要求2所述的基于智能马桶的尿液检测仪控制系统，其特征在于:所述清洗装置安装于尿液收集盒的底部，所述柔性压力传感器为足底压力传感器。6.根据权利I至5中任一项所述的基于智能马桶的尿液检测仪控制系统的控制方法，该方法包括下列顺序的步骤: (1)上电，设备初始化； (2)通过网络或本机注册新用户或者用户登录，注册新用户包括账号ID、用户密码、足底压力数据以及用户基本信息，用户登录可输入账号和密码，系统显示该用户个人信息，包括用户基本信息和近期尿检数据报告； (2)用户进入智能马桶区域，马桶盖自动开启，足底压力传感器进行身份识别，智能马桶显示器加载个人信息，如果信息识别错误，则需用户手动输入账号登陆； (3)确定用户信息后，用户选择是否进行尿液检测，若点击运行，则进入下一步，否则，则为普通智能马桶模式； (4)按键启动尿液自动收集装置，系统加载显示使用说明和注意事项； (5)用户点击开始键，尿液自动收集装置开始工作，用户点击退出键，系统自动关闭，用户不点击则系统一直等待； (6)尿液自动收集装置根据记忆功能自动调整位置;接着，用户发生排尿行为，进行尿液收集;在排尿过程中对尿柱颜色进行采集； (7)尿液收集完毕，进入检测阶段，用户可选择执行检测或者放弃检测，如选择放弃，则从步骤(13)开始执行； (8)用户选择执行检测后，试纸自动投放装置自动投放一条试纸到传输带，多关节伸缩杆调整位置，使得尿液收集盒位于多关节伸缩杆的斜下方，并由传输带将试纸传送至尿液收集盒进行完全浸泡，浸泡时间由系统设设定，视觉传感器采集尿液泡沫信息； (9)尿液图像信息经由第一无线传输模块无线传送至尿液分析仪内的第二嵌入式控制器，进行存储和图像分析； (10 )试纸浸泡时间到，传输带倒转将试纸抽拉出尿液收集盒； (11)人工取下尿检试纸，并将试纸放入尿液分析仪试纸入口； (12)尿液分析仪开始工作，分析尿液化学成分，显示检测结果，并将数据上传至云端服务器，云端服务器根据检测的结果和用户的个人信息，生成尿液检测分析报告、身体健康评估报告； (13)确定检测工作完成，用户通过按键执行自动清洗动作，或选择自行手动清洗，若选择自动清洗，则多关节伸缩杆转动将尿液倒入座便器，清洗装置开始工作，对尿液收集盒、多关节伸缩杆进行清洗、消毒； (14)用户选择是否收回尿液自动收集装置，点击收回尿液自动收集装置后，尿液自动收集装置自动折叠、收放于座便器座圈下方，否则系统处于等待状态； (15)用户确定检测报告，选择发送到远程医疗机构，同时获取云端的健康生活指导意 见；(16)结束，用户点击结束，系统会逐步关闭各单元的电源。
【文档编号】E03D9/00GK105951955SQ201610309319
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月9日
【发明人】孙少明, 彭伟, 邵东升, 占礼葵, 孙怡宁, 张茹斌
【申请人】中科院合肥技术创新工程院