CN105125134A - 一种基于物联网的体征监测马桶圈 - Google Patents

Abstract

本发明是一种基于物联网的体征监测马桶圈，包括监测系统和监测马桶圈，所述监测系统包括：传感器，所述传感器依次电连接信号放大模块、滤波模块、A/D模块、信号处理模块和CPU控制模块，所述CPU控制模块分别连接无线传输模块、通讯模块和显示模块，所述无线传输模块通过GPRS无线传输通路连接云服务器，所述通讯模块通过无线以太网络连接移动APP端，所述移动APP端通过GSM或以太网通路连接云服务器，本发明将上述监测系统封装于马桶圈中构成监测马桶圈，系统性的监测人体的体征数据，能精确反映人体体征状态，并能通过其他数据互补，来校准体征数据。

Description

一种基于物联网的体征监测马桶圈

技术领域

本发明涉及物联网及智能家具技术领域，具体涉及一种基于物联网的体征监测马桶圈。

背景技术

随着我国社会经济的不断发展，健康问题已成为制约我国社会经济发展的瓶颈，国家对群众健康管理的投入一年比一年大；同时我国也是一个人口大国，我国对于医疗资源的可持续性投入及人群覆盖广度面临着诸多问题。常见慢性疾病预防与日常健康状况监控状况用仍然在原地踏步，没有实质性进展。

由于我国人口众多，医疗资源和医疗机构相应匮乏，医疗条件也不够便利，人们通常不能够方便的到医疗机构或体检机构进行定期体检和健康测试。或者人们的意识还与目前的医疗常识达成共识，体检的周期拖的很长，一年或半年才能体检一次，这样导致体检数据不能够产生连贯性，很多慢性疾病无法准确检出。导致疾病发生后才去投入财力和时间进行治疗，反过来又加重了医疗机构的负担。

目前市面上有一些体检仪或者智能穿戴产品，都可以部分的解决个人家庭体检问题，但是都存在着种种不便和问题。

问题一：这类产品无一例外都需要用户“配合”使用，即必须进行定期的使用和设置。许多用户买回体检类产品后，开始都能保持新鲜感觉而定时检测，但是很少有用户能够养成定期检测的习惯。归根结底，是产品的枯燥乏味及人类惰性本质使然。

问题二：体检产品，需要一个固定的测试环境及平和的心态。很多用户在使用体检产品时，心率和血压都与平时有差异，就是由于用户的心理上对于此类产品有一定的“异物感”，而此心理上的异常，会导致生理体征的变化，另外由于人类日常的活动是多样性的，人们无法保证每日测试的条件和环境有是一致的，导致测试的外部条件不能统一，数据也就不能准确反映实际体征。

针对上述问题，本发明从人们必不可少的用具着手，例如马桶，但现有智能马桶圈，通常只有加热，自动冲洗等功能，不具备体征监测功能。或是已有的体征监测功能的智能马桶，测量指标单一，不具备系统性，因为人体的体征数据都是具有关联性的，单一的数据指标，无法精确反映人体体征状态，也无法通过其他数据互补，来校准体征数据，从而导致数据不够直观准确。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种基于物联网的体征监测马桶圈。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种基于物联网的体征监测马桶圈，包括监测系统和监测马桶圈，其中：

所述监测系统包括：传感器，所述传感器依次电连接信号放大模块、滤波模块、A/D模块、信号处理模块和CPU控制模块，所述CPU控制模块分别连接无线传输模块、通讯模块和显示模块，所述无线传输模块通过GPRS无线传输通路连接云服务器，所述通讯模块通过无线以太网络连接移动APP端，所述移动APP端通过GSM或以太网通路连接云服务器；

所述监测马桶圈包括：马桶圈主体，所述马桶圈主体后端的下包槽内设置有信号放大模块、滤波模块、A/D模块、信号处理模块、CPU控制模块、无线传输模块和通讯模块，所述马桶圈主体两侧端的上端面或下包槽内对称设置有多组传感器。

进一步的，所述无线传输模块和通讯模块上连接有发射天线单元，所述发射天线单元设置在马桶圈主体后端的下包槽内。

进一步的，所述传感器包括称重传感器、体脂测量传感器、心电心率测量传感器、血氧血压血脂测量传感器和体温测量传感器。

进一步的，所述称重传感器至少包括两组，每组的两个称重传感器在马桶圈主体两侧端的下包槽内沿马桶圈主体的中轴线对称设置，所有的称重传感器在马桶圈主体的坐便平面上形成称重平面；所述体脂测量传感器为生物电阻抗式，其包括一对电极传感器，所述电极传感器的电极在马桶圈主体两侧端的上端面上沿马桶圈主体的中轴线对称设置，同时，所述电极传感器的电极通过标准导联方式和人体相连，用来检测每次心跳产生的电子脉冲，从而构成心电心率测量传感器；所述血氧血压血脂测量传感器由红外接收传感器和多个不同波长的红外发射头组成，所述红外接收传感器和红外发射头分别在马桶圈主体两侧端的上端面上沿马桶圈主体的中轴线对称设置；所述体温测量传感器由红外测温传感器构成，所述红外测温传感器在马桶圈主体两侧端的上端面上沿马桶圈主体的中轴线对称设置。

进一步的，所述心电心率测量传感器还包括一种由红外接收传感器和红外发射头组成的红外照射测量方式，通过其检测和计算皮下血管中的收缩和扩张，及血液的泵压频率，来得出实际心率。

进一步的，所述心电心率测量传感器与血氧血压血脂测量传感器共用红外接收传感器和红外发射头。

进一步的，所述马桶圈主体的后端设有一对固定接头，用于连接马桶。

进一步的，所述马桶圈主体的后端设有外接电源线，用于连接电源为马桶圈主体上的监测系统供电。

本发明的有益效果是：

1.本发明不对用户现有生活习惯形成任何干扰或改变，用户也不需做刻意的测量准备动作和额外的体征测量动作。

2.稳定而且有效的获取用户多种体征数据，如体重，体温，体脂含量，肌肉含量，心率，心电图，血氧，血压，血脂，新陈代谢率等，并可根据各种数据之间内在的相互关系进行互补测量和计算，使得数据指标更加准确。

3.每次测量的同时，系统会自动为测量数据打上时间标记，这样可以形成系统连贯的健康数据体检档案，而且不同于其他的测量设备，此数据更清晰稳定，基本都形成与每天的同一时间点(如清晨或晚上)，从而更有实际参考价值和更加具有可分析性。

4.结合下位机和云端通信，可将数据上传至云端数据库，数据库可以与其他病例或健康管理数据库(如医院及其其他健康管理产品的云数据)进行交叉比对和分析，经过系统的计算分析，可得出用户的人体健康趋势与疾病预判，从而可以达到深层次的健康管理的预期与目的。

5.产品会通过结合用户的体征特点，来自动区分不同用户，并可自动分门别类归档记录，当探测到用户手机开启无线连接时，会自动将此用户数据上传到用户的手机端和对应云端，不会混淆不同用户之间的数据。

6.对用户健康状况做出正确指导，培养用户形成健康生活理念，如用户在某一健康方面数据不理想，可以对用户提出针对性的健康提示，与其他健康产品的区别在于，由于产品可以检测用户的其他不同体征，系统可以结合用户的多种健康指标和健康因素，提出更合理的健康建议。

7.安装方便简单，产品可靠稳定，产品只需要额外的一个供电电源，即可正常工作，产品拆装都非常简便，具有防水和防震等特性，可以适应绝大部分家居使用环境，产品具备多种数据补偿机制，可以在各种环境下准确的测量。

8.通过APP与用户形成互动，保持用户的健康兴趣，APP会不定期的向用户推送健康报告、健康建议、健康贴士以及高度定制化运动与饮食的计划，以提高用户的健康体质。另外，APP还会与各大医院和护理机构建立联系，为用户提供挂号，看医，理疗，护理等需求的绿色通道，另外平台为模块化形式，可非常方便的外扩各种板块、渠道和接口，可以接入用户感兴趣的各类信息平台和云端。

9.可以通过APP的预设参数，对特定人群形成专业监护，如孩子，计划怀孕人群，孕产妇，哺乳期妇女，减肥人群，病后恢复人群，病中养护人群等。通过不同的算法，对上述人群的特定体征重点监护，并可以进行预警、提示、建议等互动。

附图说明

图1为本发明监测系统结构框图；

图2为本发明监测马桶圈俯视向结构示意图；

图3为本发明监测马桶圈安装和使用的侧视向结构示意图。

图中标号说明：101、固定接头a，102、固定接头b，103、CPU控制模块，104、发射天线单元a，105、发射天线单元b，106、马桶圈主体，107、称重传感器a，108、称重传感器b，109、红外测温传感器a，110、红外测温传感器b，111、电极传感器a，112、电极传感器b，113、红外发射头a，114、红外发射头b，115、红外接收传感器a，116、红外接收传感器b，117、红外发射头c，118、红外发射头d，119、称重传感器c，120、称重传感器d，121、外接电源线，201、用户主体，202、马桶主体，203、水箱主体。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参照图1至图3所示，一种基于物联网的体征监测马桶圈，包括监测系统和监测马桶圈，其中：

所述监测系统包括：传感器，所述传感器依次电连接信号放大模块、滤波模块、A/D模块、信号处理模块和CPU控制模块，所述CPU控制模块分别连接无线传输模块、通讯模块和显示模块，所述无线传输模块通过GPRS无线传输通路连接云服务器，所述通讯模块通过无线以太网络连接移动APP端，所述移动APP端通过GSM或以太网通路连接云服务器；

所述监测马桶圈包括：马桶圈主体106，所述马桶圈主体后端的下包槽内设置有信号放大模块、滤波模块、A/D模块、信号处理模块、CPU控制模块103、无线传输模块和通讯模块，所述马桶圈主体两侧端的上端面或下包槽内对称设置有多组传感器。

所述无线传输模块和通讯模块上连接有发射天线单元，所述发射天线单元设置在马桶圈主体后端的下包槽内，在本实施例中，发射天线单元104和发射天线单元105也沿马桶圈主体106的中轴线对称设置。

所述传感器包括称重传感器、体脂测量传感器、心电心率测量传感器、血氧血压血脂测量传感器和体温测量传感器。

所述称重传感器至少包括两组，每组的两个称重传感器在马桶圈主体两侧端的下包槽内沿马桶圈主体的中轴线对称设置，所有的称重传感器在马桶圈主体的坐便平面上形成称重平面，在本实施例中，共设有两组四个称重传感器，分别为称重传感器107、称重传感器108、称重传感器119和称重传感器120，称重传感器107和称重传感器108对称设置并设置在马桶圈主体靠近后端位置，称重传感器119和称重传感器120对称设置并设置在马桶圈主体靠近前端位置，四个称重传感器组成矩形称重平面，测量人体体重，记录人体体重变化，通过体重及其他体征特征自动区分识别不同用户，并分类不同记录；

所述体脂测量传感器为生物电阻抗式，其包括电极传感器111和电极传感器112，电极传感器111和电极传感器112的电极在马桶圈主体两侧端的上端面上沿马桶圈主体的中轴线对称设置，由于体内脂肪几乎不导电，而肌肉和水分等身体成分则容易导电，所以可以通过电极测量人体生物电阻抗来计算人体脂肪百分比、人体水分百分比、人体肌肉百分比、骨骼重量等人体成分；同时，所述电极传感器的电极通过标准导联方式和人体相连，用来检测每次心跳产生的电子脉冲，从而构成心电心率测量传感器，通过电子脉冲从而得到一个原始的心电信号，因为环境中存在各种干扰(如人体自身的肌电干扰，外部的工频干扰等)，所以必须经过监测系统中信号放大模块的放大、滤波模块等调理之后才可进入A/D模块采样通道，让通过AD模数转换，存储为数字信号，从而可以直观地看到心电信号波形和每分钟心跳的次数；

所述血氧血压血脂测量传感器由红外接收传感器和多个不同波长的红外发射头组成，所述红外接收传感器和红外发射头分别在马桶圈主体两侧端的上端面上沿马桶圈主体的中轴线对称设置，在本实施例中，一个红外接收传感器116、一个660nm波长的红外发射头114和一个910nm波长的红外发射头118组成一个测量组，该测量组设有两个，并对称设置，另一个测量组由红外接收传感器115、660nm波长的红外发射头113和910nm波长的红外发射头117组成；当660nm红外发射头和910nm红外发射头照射到皮肤上后，通过红外接收传感器来接收反射光强，血红蛋白对660nm红光的吸收比较强，而对910nm红外光的吸收长度比较弱，而携氧血红蛋白的血红细胞对660nm红光的吸收比较弱，对910nm红外光的吸收比较强，在血氧测量时，还原血红蛋白和有氧合血红蛋白，通过检测两种对不同波长的光吸收的区别，所测出来的数据差就是测量血氧饱和度最基本的数据；另外，血液中的脂肪含量也会对不同波长的吸收呈现不同的量级，根据现有公式即可推算出血脂含量；心脏的泵压下，血液在血管中呈规律性的波动，通过测量波动频率可以得到心率。通过测量波动的峰谷值，并结合血脂及血氧的数值，可以通过相应算法得到收缩压和舒张压的数值，结合脉压和心率，可以得到基本新陈代谢率等基本信息；

所述体温测量传感器由红外测温传感器构成，所述红外测温传感器在马桶圈主体两侧端的上端面上沿马桶圈主体的中轴线对称设置，在本实施例中，红外测温传感器109和红外测温传感器110对称设置，直接检测得到人体的基本体温，并通过补偿算法来使得测量体温贴近人体真正体温。

所述心电心率测量传感器还包括一种由红外接收传感器和红外发射头组成的红外照射测量方式，通过其检测和计算皮下血管中的收缩和扩张，及血液的泵压频率，来得出实际心率。

所述心电心率测量传感器与血氧血压血脂测量传感器共用红外接收传感器和红外发射头，在本实施例中采用共用方式。

所述马桶圈主体106的后端设有固定接头101和固定接头102，用于连接马桶。

所述马桶圈主体106的后端设有外接电源线121，用于连接电源为马桶圈主体上的监测系统供电。

本发明原理

本发明中通过将各类传感器及信号采集、信号处理等电路及模块封装到马桶圈内，将此马桶圈直接安装在用户的马桶之上，或者将用户原有的马桶圈卸载之后，将此马桶圈替换安装上去；安装完毕后，用户对马桶圈进行一系列的初始化步骤，如将马桶圈与用户手机相连接，或者将马桶圈与用户的wifi相连接，建立新的用户ID等；初始化完毕后，用户即可如果使用普通马桶圈一样正常使用此智能马桶圈，在用户坐在马桶圈上大便或小便的时候，马桶圈即自动开始即时的体征测量，然后通过无线的方式将测量结果传到云服务器，或先传到用户移动APP端(手机端)，移动APP端再将数据转发至云服务器，云服务器进行系统的分析和处理后，将反馈结果推送予用户手机端，并与用户进行日常的互动。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于物联网的体征监测马桶圈，其特征在于，包括监测系统和监测马桶圈，其中：

所述监测系统包括：传感器，所述传感器依次电连接信号放大模块、滤波模块、A/D模块、信号处理模块和CPU控制模块，所述CPU控制模块分别连接无线传输模块、通讯模块和显示模块，所述无线传输模块通过GPRS无线传输通路连接云服务器，所述通讯模块通过无线以太网络连接移动APP端，所述移动APP端通过GSM或以太网通路连接云服务器；

所述监测马桶圈包括：马桶圈主体，所述马桶圈主体后端的下包槽内设置有信号放大模块、滤波模块、A/D模块、信号处理模块、CPU控制模块、无线传输模块和通讯模块，所述马桶圈主体两侧端的上端面或下包槽内对称设置有多组传感器。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的体征监测马桶圈，其特征在于，所述无线传输模块和通讯模块上连接有发射天线单元，所述发射天线单元设置在马桶圈主体后端的下包槽内。

3.根据权利要求1所述的基于物联网的体征监测马桶圈，其特征在于，所述传感器包括称重传感器、体脂测量传感器、心电心率测量传感器、血氧血压血脂测量传感器和体温测量传感器。

4.根据权利要求3所述的基于物联网的体征监测马桶圈，其特征在于，所述称重传感器至少包括两组，每组的两个称重传感器在马桶圈主体两侧端的下包槽内沿马桶圈主体的中轴线对称设置，所有的称重传感器在马桶圈主体的坐便平面上形成称重平面；所述体脂测量传感器为生物电阻抗式，其包括一对电极传感器，所述电极传感器的电极在马桶圈主体两侧端的上端面上沿马桶圈主体的中轴线对称设置，同时，所述电极传感器的电极通过标准导联方式和人体相连，用来检测每次心跳产生的电子脉冲，从而构成心电心率测量传感器；所述血氧血压血脂测量传感器由红外接收传感器和多个不同波长的红外发射头组成，所述红外接收传感器和红外发射头分别在马桶圈主体两侧端的上端面上沿马桶圈主体的中轴线对称设置；所述体温测量传感器由红外测温传感器构成，所述红外测温传感器在马桶圈主体两侧端的上端面上沿马桶圈主体的中轴线对称设置。

5.根据权利要求4所述的基于物联网的体征监测马桶圈，其特征在于，所述心电心率测量传感器还包括一种由红外接收传感器和红外发射头组成的红外照射测量方式，通过其检测和计算皮下血管中的收缩和扩张，及血液的泵压频率，来得出实际心率。

6.根据权利要求5所述的基于物联网的体征监测马桶圈，其特征在于，所述心电心率测量传感器与血氧血压血脂测量传感器共用红外接收传感器和红外发射头。

7.根据权利要求1所述的基于物联网的体征监测马桶圈，其特征在于，所述马桶圈主体的后端设有一对固定接头，用于连接马桶。

8.根据权利要求1所述的基于物联网的体征监测马桶圈，其特征在于，所述马桶圈主体的后端设有外接电源线，用于连接电源为马桶圈主体上的监测系统供电。