CN104452926B - 一种基于智能马桶的健康监测系统 - Google Patents

一种基于智能马桶的健康监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于智能马桶的健康监测系统，通过对用户的尿液提取采样，再利用传感器对尿液样本进行多种指标的尿液检测分析，得出用户的生理指标并返回给用户终端，用户再根据尿液检测结果、进餐时间等信息，到远程医疗健康云服务器上进行查询或咨询，其查询或咨询的结果又能方便快捷地返回给用户。本发明在具体的配置中不需要更多的辅助设备，样本的取样、检测等都设计在马桶内部，且取样、检测的精度十分准确，还能大大节约空间和成本，适合普通家庭使用。

Description

一种基于智能马桶的健康监测系统
技术领域
本发明属于生理指标监测技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于智能马桶的健康监测系统。
背景技术
随着现代智能家居概念的深入人心，以及由智能家居技术带来的生活便利，人们逐渐开始关注智能化的健康监测、管理方面的应用。而目前现有家用的健康管理系统及技术尚未有较好的应用。
肾脏疾病和糖尿病是影响公众健康的主要疾病，这些疾病会对患者生活带来极大的不便。然而，肾脏疾病和糖尿病在患病前期没有明显症状，有明显症状时疾病已经到达非常严重的程度。大多数人根本不知道患有肾脏疾病和糖尿病，同时由于中国人民的工作压力增大和生活水平提升，肾脏疾病和糖尿病人群比例增加，同时呈年轻化趋势发展。可以预见，在未来，中国会为肾脏疾病和糖尿病衍生疾病花费巨额的公共医疗投入。
对尿液进行分析可以对肾脏疾病和糖尿病进行早期诊断和预防性治疗，实时尿液监测记录可以更加准确的检测身体状况。综上所述，低成本、实时、易于使用的人体尿液监测方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于智能马桶的健康监测系统，使用户可以及时掌握自己的生理指标，防止疾病的发生，具有操作简单、测量精准等特点。
为实现上述发明目的，本发明一种基于智能马桶的健康监测系统，其特征在于，包括：
一中央处理器模块，包括中央处理器、两无线通信模块、数据存储模块、有线网络通信模块和功能扩展接口模块；
所述的中央处理器与中央处理器模块中的其他模块均连接，负责本模块全部的运算任务，负责处理收到的数据以及按照程序结果给出相应的指令；
所述的两无线通信模块，即：无线通信模块A和无线通信模块B；
无线通信模块A，在预设的进餐时间段，中央处理器将用户进餐指令发送给进餐检测模块，以及接受进餐检测模块发送的用户进餐时间和用户身份信息，并传送给中央处理器；
无线通信模块B，负责接收来自用户智能手机端或其他移动设备上的请求，并交送中央处理器，以及将中央处理器发送的指定信息或系统生成的尿液检测结果、预警信息、建议信息传送到用户智能终端；
所述的数据存储模块，为可读、写存储单元，用于存储用户的身份信息、用户预设进餐时间端、尿液检测结果，以及存储来自医疗健康云服务器或专家系统数据库的疾病诊断参考数据和健康建议信息等；
所述的有线网络通信模块，主要用于中央处理器与远程医疗健康云服务器间的通信；
所述的功能扩展接口模块，由若干功能扩展接口组成，预留有新用户接入接口；
中央处理器模块主要用于对用户身份信息、用户的进餐时间段、尿液指标检测结果、远程信息服务端信息等进行维护和管理；
一尿液传感检测模块，连接于中央处理器模块，包括一个尿液样本取样器、多个尿液检测传感器组成的传感器组和外围辅助电路，安装在马桶内表壁；
尿液样本取样器从用户上厕所过程中收取尿液样本，传感器组再根据尿液样本检测出指定指标，并将检测出的指定指标转化成电信号，外围辅助电路再将电信号依次进行减噪、放大、模拟/数字转换(A/D)和编码，得到编码后的数字信号并发送至中央处理器；
一进餐检测模块，连接于中央处理器模块，包括一个安装在餐桌上的NFC标签读取器、一个无线通信模块、一个微处理器，以及若干个由每个家庭成员随身携带的身份认证NFC标签；
所述的NFC标签读取器配置有电源开关继电器和NFC天线，NFC天线按照绕行餐桌边缘一周的方式布线，NFC标签读取器通过读取碰触身份认证NFC标签获取用户的身份信息，并记录下该用户的进餐时间，再通过无线通信模块发送给中央处理器，其中，所述的身份认证NFC标签存储有该携带者的基本信息，即用户是姓名、性别、年龄、指纹等，以及该携带者预设的进餐时间段；
所述的微处理器通过无线通信模块接收中央处理器发送的打开/关闭NFC读取器指令，并将接收的指令转换为电源开关继电器的打开/关闭脉冲电平，辅助自动打开/关闭NFC标签读取器；
一指纹采集模块，连接至中央处理器模块，包括指纹采集器；
指纹采集模块集成在功能开关按钮上，功能开关按钮与冲水开关按钮并行安装，均具有控制马桶冲水的功能；当用户通过功能开关按钮控制马桶冲水时，功能开关按钮产生控制信号发送给体重监测模块，同时该用户的指纹信息被指纹采集器读取，并上传至中央处理器；
一体重监测模块，包括一系列分布在马桶周围地板上的重力传感装置和一个微处理器，用来测量当前用户的体重；
体重监测模块接收到功能开关按钮发送的控制信号后，启动重力传感器装置开始测量该用户在马桶上的重力分布，再通过微处理器分析处理当前重力分布，得到该用户的体重并上传至中央处理器；
一用户终端，通过无线通信模块B与系统进行交互，用户还可以通过用户终端对用户身份信息、进餐时间段进行维护，以及接收中央处理器发送的尿液检测结果、预警信息、建议信息等，根据接收的信息到远程医疗健康云服务器进行咨询或查询；
一远程医疗健康云服务器，为用户提供远程查询或咨询服务；
当数据存储模块中预设的用户进餐时间段到来时，中央处理器向用户移动终端发送进餐提示，同时发送打开NFC读取器指令给进餐检测模块，进餐检测模块在接收到该指令后，启动电源开关继电器，控制NFC标签读取器的打开；当进餐检测模块检测到用户进餐后，记录下该用户的进餐时间，并连同该用户的身份信息一起发送给中央处理器，再存储在数字存储模块中；
当数据存储模块中预设的用户进餐时间段超时后，中央处理器发送关闭NFC读取器指令，按照上述方法关闭NFC标签读取器，停止对用户的进餐监测；
当用户通过功能开关按钮控制马桶冲水时，功能开关按钮产生控制信号发送给体重监测模块，指纹采集模块同时采集该用户的指纹信息并发送给中央处理器，中央处理器接收到该指纹信息后与数字存储模块中的用户身份信息对比，找出该用户，确定本次样本采集是在进餐时间前或后；
尿液传感检测模块同时采集本次尿液样本，再根据尿液样本检测出指定指标，并将检测出的指定指标通过外围辅助电路处理后发送至中央处理器；体重监测模块接收到功能开关按钮发送的控制信号后，开始检测该用户的体重并上传至中央处理器；
中央处理器将接收到的所有检测结果存储在数字存储模块，并通过无线通信模块发送到用户移动终端，用户收到该检测结果后，再通过无线通信模块到远程医疗健康云服务器进行查询或咨询，获取当前的健康状态。
本发明的发明目的是这样实现的：
本发明基于智能马桶的健康监测系统，通过对用户的尿液提取采样，再利用传感器对尿液样本进行多种指标的尿液检测分析，得出用户的生理指标并返回给用户终端，用户再根据尿液检测结果、进餐时间等信息，到远程医疗健康云服务器上进行查询或咨询，其查询或咨询的结果又能方便快捷地返回给用户。本发明在具体的配置中不需要更多的辅助设备，样本的取样、检测等都设计在马桶内部，且取样、检测的精度十分准确，还能大大节约空间和成本，适合普通家庭使用。
同时，本发明基于智能马桶的健康监测系统还具有以下有益效果：
(1)通过使用置于马桶中的尿液样本采集设备，避免了专门手工提取样本的不便。同时，这种方式使得检测的样本是人体自然状态下当前的生理排泄物，及时地反应了当前人体的生理状况，比医院尿检更快捷和方便。再者，使用基于马桶尿液样本检测的技术，可以进行长期的动态的身体状态的监测，对于及时预警生理异常状况有巨大的时效意义；
(2)、进餐检测模块采用了预设时间段自动开闭的方式，既达到了降低功耗的目的，也可以有效防止非进餐时间信息被误检测；其次，相比较传统的诊断过程中进餐时间估计方式以及手动输入维护进餐信息方式，既更精确也更灵活，而且NFC标签的加入也使整个检测过程更加快捷；
(3)、使用了多个无线通信模块，大大提高了系统的部署灵活性和对不同居家环境的适应性，其次，样本的取样、检测等都设计在马桶内部，这样也减少了布线，一定程度上节约了成本和空间。
附图说明
图1是本发明基于智能马桶的健康监测系统的原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
实施例
图1是本发明基于智能马桶的健康监测系统的原理框图。
在本实施例中，如图1所示，本发明一种基于智能马桶的健康监测系统，包括：中央处理器模块、尿液传感检测模块、进餐检测模块、指纹采集模块、体重监测模块、用户移动终端和远程医疗健康云服务器。
当数据存储模块中预设的用户进餐时间段到来时，中央处理器向用户移动终端发送进餐提示，同时发送打开NFC读取器指令给进餐检测模块，进餐检测模块在接收到该指令后，启动电源开关继电器，控制NFC标签读取器的打开；当进餐检测模块检测到用户进餐后，记录下该用户的进餐时间，并连同该用户的身份信息一起发送给中央处理器，再存储在数字存储模块中；
当数据存储模块中预设的用户进餐时间段超时后，中央处理器发送关闭NFC读取器指令，按照上述方法关闭NFC标签读取器，停止对用户的进餐监测；
当用户通过功能开关按钮控制马桶冲水时，功能开关按钮产生控制信号发送给体重监测模块，指纹采集模块同时采集该用户的指纹信息并发送给中央处理器，中央处理器接收到该指纹信息后与数字存储模块中的用户身份信息对比，找出该用户，确定本次样本采集是在进餐时间前或后；
尿液传感检测模块同时采集本次尿液样本，再根据尿液样本检测出指定指标，并将检测出的指定指标通过外围辅助电路处理后发送至中央处理器；体重监测模块接收到功能开关按钮发送的控制信号后，开始检测该用户的体重并上传至中央处理器；
中央处理器将接收到的所有检测结果存储在数字存储模块，并通过无线通信模块发送到用户移动终端，用户收到该检测结果后，再通过无线通信模块到远程医疗健康云服务器进行查询或咨询，获取当前的健康状态。
下面结合图1，对系统中的各个模块进行详细说明，如下：
中央处理器模块，包括中央处理器、两无线通信模块、数据存储模块、有线网络通信模块和功能扩展接口模块；主要用于对用户身份信息、用户的进餐时间段、尿液指标检测结果、远程信息服务端信息等进行维护和管理；
中央处理器与中央处理器模块中的其他模块均连接，负责中央处理器模块中全部的运算任务，还负责处理收到的数据以及按照程序结果给出相应的指令；
两无线通信模块，即：无线通信模块A和无线通信模块B；两无线通信模块的通信方式可以相同，也可以不同；
无线通信模块A，在预设的进餐时间段，中央处理器将用户进餐指令发送给进餐检测模块，以及接受进餐检测模块发送的用户进餐时间和用户身份信息，并传送给中央处理器；
无线通信模块B，负责接收来自用户智能手机端或其他移动设备上的请求，并交送中央处理器，以及将中央处理器发送的指定信息或系统生成的尿液检测结果、预警信息、建议信息传送到用户智能终端；
在本实施例中，两无线通信模块可以为WiFi、蓝牙等，其通信方式采用相同。
数据存储模块，为可读、写存储单元，一部分用于存储用户的身份信息、用户预设进餐时间端、尿液检测结果，另一部分用来存储来自医疗健康云服务器或专家系统数据库的疾病诊断参考数据和健康建议信息等；
有线网络通信模块，主要用于中央处理器与远程医疗健康云服务器间的通信；
功能扩展接口模块，由若干功能扩展接口组成，预留有新用户接入接口；这样为扩展潜在的用户需要而预留的功能接口；
尿液传感检测模块，连接于中央处理器模块，包括一个尿液样本取样器、多个尿液检测传感器组成的传感器组和外围辅助电路，安装在马桶内表壁；
尿液样本取样器从用户上厕所过程中收取尿液样本，传感器组再根据尿液样本检测出指定指标，其中，检测的指定指标包括：尿液的酸碱度、尿比重、尿糖浓度、尿蛋白、尿酮体等；再将检测出的指定指标转化成电信号，外围辅助电路再将电信号依次进行减噪、放大、模拟/数字转换(A/D)和编码，得到编码后的数字信号并发送至中央处理器；
进餐检测模块，连接于中央处理器模块，包括一个安装在餐桌上的NFC标签读取器、一个无线通信模块、一个微处理器，以及若干个由每个家庭成员随身携带的身份认证NFC标签；在本实施例中，无线通信模块采用wifi、蓝牙/Zig或其他无线通信协议中的一种。
在NFC标签读取器上配置有电源开关继电器和NFC天线，NFC天线按照绕行餐桌边缘一周的方式布线，NFC标签读取器通过读取碰触身份认证NFC标签获取用户的身份信息，并记录下该用户的进餐时间，再通过无线通信模块发送给中央处理器，其中，所述的身份认证NFC标签存储有该携带者的基本信息，即用户是姓名、性别、年龄、指纹等，以及该携带者预设的进餐时间段；
微处理器通过无线通信模块接收中央处理器发送的打开/关闭NFC读取器指令，并将接收的指令转换为电源开关继电器的打开/关闭脉冲电平，辅助自动打开/关闭NFC标签读取器；
在本实施例中，NFC标签读取器大部分工作在停止状态，在进餐时间到来时，当接受到串联在NFC标签读取器上的电源开关继电器发送打开脉冲电平时，NFC标签读取器才启动，从而受到电源开关继电器控制。
指纹采集模块，连接至中央处理器模块，包括指纹采集器；
指纹采集模块集成在功能开关按钮上，功能开关按钮与冲水开关按钮并行安装，均具有控制马桶冲水的功能；当用户通过功能开关按钮控制马桶冲水时，功能开关按钮产生控制信号发送给体重监测模块，同时该用户的指纹信息被指纹采集器读取，并上传至中央处理器；
在本实施例中，只有用户按下功能开关按钮时，才能够启动智能马桶，否则该马桶为普通的家用马桶。
体重监测模块，包括一系列分布在马桶周围地板上的重力传感装置和一个微处理器，用来测量当前用户的体重；
体重监测模块接收到功能开关按钮发送的控制信号后，启动重力传感器装置开始测量该用户在马桶上的重力分布，再通过微处理器分析处理当前重力分布，得到该用户的体重并上传至中央处理器；
用户移动终端，通过无线通信模块B与系统进行交互，用户还可以通过用户终端对用户身份信息、进餐时间段进行维护，以及接收中央处理器发送的尿液检测结果、预警信息、建议信息等，根据接收的信息到远程医疗健康云服务器进行咨询或查询；本实施例中，用户移动终端可以为PC端或手持终端等。
远程医疗健康云服务器，为用户提供远程查询或咨询服务；在本实施例中，远程医疗健康云服务器为用户提供在线咨询、答疑，以及常用的医疗健康常识等。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (4)

1.一种基于智能马桶的健康监测系统，其特征在于，包括：
一中央处理器模块，包括中央处理器、两无线通信模块、数据存储模块、有线网络通信模块和功能扩展接口模块；
所述的中央处理器与中央处理器模块中的其他模块均连接，负责本模块全部的运算任务，负责处理收到的数据以及按照程序结果给出相应的指令；
所述的两无线通信模块，即：无线通信模块A和无线通信模块B；
无线通信模块A，在预设的进餐时间段，中央处理器将用户进餐指令发送给进餐检测模块，以及接受进餐检测模块发送的用户进餐时间和用户身份信息，并传送给中央处理器；
无线通信模块B，负责接收来自用户智能手机端或其他移动设备上的请求，并交送中央处理器，以及将中央处理器发送的指定信息或系统生成的尿液检测结果、预警信息、建议信息传送到用户智能终端；
所述的数据存储模块，为可读、写存储单元，用于存储用户的身份信息、用户预设进餐时间端、尿液检测结果，以及存储来自医疗健康云服务器或专家系统数据库的疾病诊断参考数据和健康建议信息；
所述的有线网络通信模块，主要用于中央处理器与远程医疗健康云服务器间的通信；
所述的功能扩展接口模块，由若干功能扩展接口组成，预留有新用户接入接口；
中央处理器模块主要用于对用户身份信息、用户的进餐时间段、尿液指标检测结果、远程信息服务端信息进行维护和管理；
一尿液传感检测模块，连接于中央处理器模块，包括一个尿液样本取样器、多个尿液检测传感器组成的传感器组和外围辅助电路，安装在马桶内表壁；
尿液样本取样器从用户上厕所过程中收取尿液样本，传感器组再根据尿液样本检测出指定指标，并将检测出的指定指标转化成电信号，外围辅助电路再将电信号依次进行减噪、放大、模拟/数字转换(A/D)和编码，得到编码后的数字信号并发送至中央处理器；
一进餐检测模块，连接于中央处理器模块，包括一个安装在餐桌上的NFC标签读取器、一个无线通信模块、一个微处理器，以及若干个由每个家庭成员随身携带的身份认证NFC标签；
所述的NFC标签读取器配置有电源开关继电器和NFC天线，NFC天线按照绕行餐桌边缘一周的方式布线，NFC标签读取器通过读取碰触身份认证NFC标签获取用户的身份信息，并记录下该用户的进餐时间，再通过无线通信模块发送给中央处理器，其中，所述的身份认证NFC标签存储有该携带者的基本信息，即用户是姓名、性别、年龄、指纹，以及该携带者预设的进餐时间段；
所述的微处理器通过无线通信模块接收中央处理器发送的打开/关闭NFC读取器指令，并将接收的指令转换为电源开关继电器的打开/关闭脉冲电平，辅助自动打开/关闭NFC标签读取器；
一指纹采集模块，连接至中央处理器模块，包括指纹采集器；
指纹采集模块集成在功能开关按钮上，功能开关按钮与冲水开关按钮并行安装，均具有控制马桶冲水的功能；当用户通过功能开关按钮控制马桶冲水时，功能开关按钮产生控制信号发送给体重监测模块，同时该用户的指纹信息被指纹采集器读取，并上传至中央处理器；
一体重监测模块，包括一系列分布在马桶周围地板上的重力传感装置和一个微处理器，用来测量当前用户的体重；
体重监测模块接收到功能开关按钮发送的控制信号后，启动重力传感器装置开始测量该用户在马桶上的重力分布，再通过微处理器分析处理当前重力分布，得到该用户的体重并上传至中央处理器；
一用户终端，通过无线通信模块B与系统进行交互，用户还可以通过用户终端对用户身份信息、进餐时间段进行维护，以及接收中央处理器发送的尿液检测结果、预警信息、建议信息，根据接收的信息到远程医疗健康云服务器进行咨询或查询；
一远程医疗健康云服务器，为用户提供远程查询或咨询服务；
当数据存储模块中预设的用户进餐时间段到来时，中央处理器向用户移动终端发送进餐提示，同时发送打开NFC读取器指令给进餐检测模块，进餐检测模块在接收到该指令后，启动电源开关继电器，控制NFC标签读取器的打开；当进餐检测模块检测到用户进餐后，记录下该用户的进餐时间，并连同该用户的身份信息一起发送给中央处理器，再存储在数字存储模块中；
当数据存储模块中预设的用户进餐时间段超时后，中央处理器发送关闭NFC读取器指令，按照上述方法关闭NFC标签读取器，停止对用户的进餐监测；
当用户通过功能开关按钮控制马桶冲水时，功能开关按钮产生控制信号发送给体重监测模块，指纹采集模块同时采集该用户的指纹信息并发送给中央处理器，中央处理器接收到该指纹信息后与数字存储模块中的用户身份信息对比，找出该用户，确定本次样本采集是在进餐时间前或后；
尿液传感检测模块同时采集本次尿液样本，再根据尿液样本检测出指定指标，并将检测出的指定指标通过外围辅助电路处理后发送至中央处理器；体重监测模块接收到功能开关按钮发送的控制信号后，开始检测该用户的体重并上传至中央处理器；
中央处理器将接收到的所有检测结果存储在数字存储模块，并通过无线通信模块发送到用户移动终端，用户收到该检测结果后，再通过无线通信模块到远程医疗健康云服务器进行查询或咨询，获取当前的健康状态。
2.根据权利要求1所述的基于智能马桶的健康监测系统，其特征在于，所述的NFC标签读取器与电源开关继电器串联，受电源开关继电器控制。
3.根据权利要求1所述的基于智能马桶的健康监测系统，其特征在于，所述的无线通信模块A和无线通信模块B的无线通信方式可以相同，也可以不同。
4.根据权利要求1所述的基于智能马桶的健康监测系统，其特征在于，所述的尿液取样器检测的指定指标包括：尿液的酸碱度、尿比重、尿糖浓度、尿蛋白、尿酮体。
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