CN108291901A - 粪便监测智能马桶 - Google Patents

Abstract

一种粪便监测智能马桶，包括马桶座(1)、马桶盖(2)、可伸缩升降装置(3)、粪便样本采集装置(4)、粪便检体预处理装置(6)、粪便样本检测分析装置(7)、可伸缩照明摄像装置(8)、智能终端(5)。

Description

粪便监测智能马桶 技术领域

本发明涉及一种人体健康检测设备，特别是涉及一种监测排便行为习惯，粪便重量及性状外观、有无寄生虫或虫卵，粪便排泄物中血液成分、酸碱度、胆汁成分、食物成分的粪便监测智能马桶。

背景技术

全球恶性肿瘤的发病率呈持续升高趋势。我国的恶性肿瘤,尤其是消化道肿瘤发病率及病死率高于全球平均水平。2013年全国肿瘤登记中心调查显示，我国每年新发癌症病例超过300万，其中消化道肿瘤占全部癌症发病率的43.3%。

消化道肿瘤早期症状体征无特异性，有明显症状时已属中、晚期。早期消化道肿瘤，治愈率高，而中、晚期病死率高，并发症多，生存质量差，费用高。惧于中晚期肿瘤的病死率，最好的办法是早发现早治疗。

消化道早期肿瘤诊治的出路在于做好消化道肿瘤的普查工作。世界各国为消化道肿瘤投入大量资源，推广普查，早期肿瘤诊治率略有提高。美国消化道肿瘤早期诊断率20%，日本12.5%，中国三甲医院不足10%。

消化道肿瘤诊断方法包括：（1）粪便隐血检查；（2）胃肠镜检查；（3）分子生物学技术。其中，粪便隐血检查无创，无侵入性。简单、灵敏。胃肠镜检查可靠，侵入/有创操作，需要特殊设备，不能大规模人群普查。分子生物学检查可以实现自动化、批量化，但需要抽血，在医院实验室完成。消化道肿瘤粪便潜血阳性率高达95%，可作为消化道肿瘤筛选的首选指标。

此外，排便习惯与胃肠功能关系密切。粪便检查还可以了解消化道有无炎症、溃疡出血，间接判断胃肠、胰腺、肝胆系统功能，肠道菌群是否紊乱，协助肠道传染病诊断。

马桶作为人类历史上最伟大的发明之一，大大减少消化道传染性疾病。马桶能否作为智能化的微型实验室，通过日常检测粪便中关键成分，监测家庭成员消化道肿瘤、溃疡、肠道功能紊乱、胆道梗阻、溶血性疾病、寄生虫感染？随着物联网技术进步，马桶成为健康监测的重要节点之一，必将引起越来越多的关注。

尽管粪便检查临床价值大，但患者留取粪便送检的意愿很低，同时，医院粪便检查更多依赖人工方法，检验人员因粪便样本过于脏、臭，招聘员工困难，员工工作也很难专注，难免遗漏粪便样本中的有价值信息。

鉴于以上，提出智能化监测粪便马桶申请，为普通用户和医院用户提供便利。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善化验人员工作条件的粪便监测智能马桶，可以日常化监测用户排便行为特征、消化道肿瘤、溃疡、肠道功能紊乱、胆道梗阻、溶血性疾病、寄生虫感染等，评估消化道健康状况，为用户提供健康或就医建议。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

本发明是一种粪便监测智能马桶，包括马桶座、马桶盖、可伸缩升降装置、粪便样本采集装置、粪便检体预处理装置、粪便样本检测分析装置、可伸缩照明摄像装置、智能终端；

所述的可伸缩升降装置、粪便样本采集装置、粪便检体预处理装置、粪便样本检测分析装置皆安装在马桶座桶身后侧、吸水管道上方空间内;

所述的马桶盖包括翻转式便盖、翻转式便圈和智能控制面板；所述的翻转式便盖、翻转式便圈的一端皆铰接在马桶座上，智能控制面板内设有用户身份识别系统；所述的可伸缩升降装置、粪便样本采集装置、粪便检体预处理装置、粪便样本检测分析装置皆通过数据线与马桶盖智能控制面板连接；

所述的可伸缩照明摄像装置安装在翻转式便圈后侧；

所述智能终端通过无线传输接收数据处理器传输数据，进行分析判读；

所述可伸缩升降装置包括托盘、伸缩机构、电子称重计;所述的托盘安装在电子称重计顶部，电子称重计安装在伸缩机构的外端，伸缩机构的内端固定在马桶座桶身后侧的空间内，装有托盘的伸缩机构外端通过桶身后壁上可开闭的孔洞伸出到便池残留水平面上；

所述粪便样本采集装置包括可伸缩连接臂、带感应器的中空半圆形管；所述的中空半圆形管安装在可伸缩连接臂的前端且中空半圆形管位于可伸缩升降装置中托盘上方，可伸缩连接臂的后端固定马桶座桶身后侧的空间内；

所述的粪便检体预处理装置包括样本容器、搅拌器、注水管；所述的样本容器位于粪便样本采集装置的中空半圆形管移动轨迹的终端，以便接纳粪便；所述的搅拌器的搅拌叶可旋转的安装在样本容器内，注水管一端伸入样本容器内，注水管另一端连接水源；

所述的粪便样本检测分析装置包括数据处理器、集成化测试试纸胶片、光谱扫描分析仪、机械手、试纸胶片储存桶、废物桶；所述的数据处理器、集成化测试试纸胶片、光谱扫描分析仪、试纸胶片储存桶、废物桶、机械手皆安装在马桶座桶身后侧的空间内，机械手的第一工作位为放置有集成化测试试纸胶片的试纸胶片储存桶，机械手的第二工作位为粪便检体预处理装置的样本容器，机械手的第三工作位为光谱扫描分析仪，机械手的第四工作位为废物桶，机械手在该四个工作位之间移动；所述的光谱扫描分析仪通过数据线与数据处理器连接，向数据处理器提供扫描图片。

所述集成化测试试纸胶片包括检测酸碱度、隐血、粪胆素、粪胆原、粪胆红素、脂肪滴、淀粉或糊精的试纸。

本发明还包括粪便样本自动清洁装置；所述的粪便样本自动清洁装置安装在马桶座桶身后侧、吸水管道上方空间内，粪便样本自动清洁装置通过数据线与马桶盖智能控制面板连接、通过管道与马桶座储水箱连接。

采用上述方案后，由于本发明包括粪便样本采集装置、样本容器、粪便检体预处理装置、粪便样本检测分析装置，可通过粪便样本采集装置直接粪便样本，并通过粪便检体预处理装置、粪便样本检测分析装置对粪便进行处理和分析，获得用户是否疑有消化道肿瘤、溃疡、消化不良、腹泻、消化道菌群紊乱、胆道梗阻、溶血性疾病、肠道寄生虫感染等信息，为患者粪便检查提供更加舒适便利的设施，增强患者粪便检查的配合度。本发明可全程监测排便过程，利于临床医师获取动态资料，同时，避免粪便送检时脏、臭导致的不愉快，化验人员不接触粪便即可完成病人粪便的一般性状检查、化学检查、显微镜检查，极大的改善了化验人员工作条件，为医院用户提供便利。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明的外形图；

图2是本发明的剖视图；

图3是本发明粪便样本检测分析装置的结构示意图；

图4是本发明第一种集成化测试试纸胶片的示意图；

图5是本发明第二种集成化测试试纸胶片的示意图；

图6是本发明光谱扫描分析仪的示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明是一种粪便监测智能马桶，包括马桶座1、马桶盖2、可伸缩升降装置3、粪便样本采集装置4、智能终端5、粪便检体预处理装置6、粪便样本检测分析装置7、可伸缩照明摄像装置8、粪便样本自动清洁装置9。

所述的马桶座1包括桶身11、吸水管道、储水箱13，所述的可伸缩升降装置3、粪便样本采集装置4、粪便检体预处理装置6、粪便样本自动清洁装置9、粪便样本检测分析装置7皆安装在马桶座1桶身11后侧、吸水管道上方空间内;

所述的马桶盖2包括翻转式便盖21、翻转式便圈22和智能控制面板23。所述的翻转式便盖21、翻转式便圈22的一端皆铰接在马桶座1的桶身11上，智能控制面板23内设有用户身份识别系统；所述的可伸缩升降装置3、粪便样本采集装置4、粪便检体预处理装置6、粪便样本检测分析装置7皆通过数据线与马桶盖2智能控制面板23连接。马桶盖2内设有无线控制装置，便于用户通过智能终端实现智能控制面板23的操作控制功能。

所述的可伸缩照明摄像装置8安装在翻转式便圈22后侧，所述翻转式便圈22后侧内置可伸缩照明、照相、摄像装置；

所述智能终端5通过无线传输接收数据处理器传输数据，进行分析判读，提出健康指导，与专业医疗保健机构共享；

所述可伸缩升降装置3包括托盘31、伸缩机构32、电子称重计33。所述的托盘31安装在电子称重计33顶部，电子称重计33安装在伸缩机构32的外端，伸缩机构32的内端固定在马桶座1桶身11后侧的空间内，装有托盘31的伸缩机构32外端通过桶身11后壁上可开闭的孔洞伸出到便池残留水平面上2厘米处。

所述粪便样本采集装置4包括可伸缩连接臂41、带感应器的中空半圆形管42；所述的中空半圆形管42安装在可伸缩连接臂41的前端且中空半圆形管42位于可伸缩升降装置3中托盘31上方，以便抽吸/刮取粪便，可伸缩连接臂41的后端固定马桶座1桶身11后侧的空间内。

所述的粪便检体预处理装置6包括样本容器61、搅拌器62、注水管63。所述的样本容器61位于粪便样本采集装置4的中空半圆形管42移动轨迹的终端，以便接纳粪便；所述的搅拌器62的搅拌叶可旋转的安装在样本容器61内，注水管63一端伸入样本容器61内，注水管63另一端连接水源。所述的搅拌器62动力装置与注水管注水控制结构相连，搅拌器62工作时感知粪便样本是否均质，不均质时启动注水，粪便样本均质时，停止注水，停止搅拌。

所述的粪便样本自动清洁装置9包括冲洗盘91和冲洗搅拌机构92。所述的冲洗搅拌机构92设置在冲洗盘91之上。

如图2、图3所示，所述的粪便样本检测分析装置7包括数据处理器（图中未视）、集成化测试试纸胶片72、光谱扫描分析仪73、机械手74、试纸胶片储存桶75、废物桶76。所述的数据处理器、集成化测试试纸胶片72、光谱扫描分析仪73、机械手74、试纸胶片储存桶75、废物桶76皆安装在马桶座1桶身11后侧的空间内，机械手74的第一工作位为放置有集成化测试试纸胶片72的试纸胶片储存桶75，机械手74的第二工作位为粪便检体预处理装置6的样本容器61，机械手74的第三工作位为光谱扫描分析仪73，机械手74的第四工作位为废物桶76，机械手74在该四个工作位之间移动；所述的光谱扫描分析仪73通过数据线与数据处理器连接，向数据处理器提供扫描图片；所述光谱扫描分析仪73包含匹配检测试纸显色反应的多通道光栅，所述数据处理器包括检测数据存储、分析处理及传输元件。

所述集成化测试试纸胶片72包括检测酸碱度、隐血、粪胆素、粪胆原、粪胆红素、脂肪滴、淀粉或糊精的试纸。集成化测试系统的试纸胶片72包括但不限于检测酸碱度、隐血、粪胆素、粪胆原、胆红素、脂肪滴、淀粉或糊精。试纸胶片可以成条带状，或环状，试纸胶片平行设置不含检测试剂的阴性对照区，以便消减粪便自身颜色对结果的影响。各项检测所需要的试剂分别吸附于一定大小的试纸片，该试纸片按顺序粘结于硬质透明胶片载体。粪便样品检测时，试纸显色类型或深浅对应于粪便的pH值或相关成分含量，定量或半定量显示结果。

检测粪便酸碱度采用pH试纸法；检测隐血选用愈创木酯显色法或胶体金免疫法；检测粪胆素采用Schmidt氯化高汞显色法；检测粪胆原采用Ehrlich法；检测粪胆红素采用Harrison法；检测脂肪滴采用苏丹Ⅲ显色法；检测淀粉或糊精试纸采用碘显色法。各项检测所需要的试剂分别吸附于一定大小的滤纸片，该滤纸片按顺序粘结于硬质透明胶片载体。粪便样品检测时，试纸显色类型或深浅对应于粪便的pH值或相关成分含量，定量或半定量显示结果。

如图1、图2所示，所述的粪便样本自动清洁装置9通过数据线与马桶盖2智能控制面板23连接、通过管道与马桶座1储水箱13连接。

本发明的设计思路：

1、马桶盖2设置智能控制面板23，便于用户选择性使用粪便智能监测功能或针对性选择粪便监测的项目。智能控制面板23的身份识别系统具有唯一性，比如通过指纹、声纹、扫码等途径实现。利于用户使用不同马桶，或同一马桶多人使用时记录用户使用情况。

2、马桶盖2后端的可伸缩升降装置3的照明便于可伸缩照明摄像装置8进行清晰摄像，通过照片了解粪便外观、色泽，通过视频及记录排便时间了解排便频次、通畅度、是否存在严重肛门周围静脉曲张或肛裂、协助判断粪便血液来源。摄像镜头放大一定倍数拍照，观察粪便有无肠道寄生虫或虫卵，部分代替粪便的显微镜检查。

3、马桶座1主体的可伸缩升降装置3托盘31工作时位于马桶座1主体腔室中后部、高于腔室残水池水面2厘米，承接收集用户粪便，托盘31前侧卷边挡板，避免粪便受到尿液、马桶主体腔室残水污染，该托盘31同时连接电子称重装置33，用于测量排泄粪便的重量。

4、智能控制检测箱体亦可以设置于马桶座主体结构内或结构外，亦或马桶盖结构内。

本发明的功能案例

功能案例Ⅰ

如果只选择排便行为监测。马桶座1主体后侧的可伸缩升降装置3伸出、下移，托盘31高于腔室残水池水面2厘米，承接收集用户粪便，同时避免粪便受到尿液、腔室残水污染，该托盘为电子称重装置33。马桶盖2后端设置照明LED灯，以及摄像装置，LED灯提供适宜光线，摄像拍摄高清晰视频，用于分析记录排便频次、通畅程度，动态了解排便时肛门周围肌肉、粘膜等形态变化，动态了解粪便中有无寄生原虫、虫卵，粪便有无鲜血、脓血、粘液及排出的时间节点，粪便排出过程中的外形动态变化，计算粪便排泄完成所需时间。排便结束后，托盘31称重所排泄粪便的重量。马桶冲水时完成托盘31部件清洗，回缩至马桶座主体后腔室。粪便重量、外观、排便时肛周的动态视频、排泄粪便的动态视频、排便用时等数据输出到用户智能终端或其他存储设备。

功能案例Ⅱ

排便行为监测+粪便检查。

排便行为监测同实施功能案例Ⅰ。

排便结束，选择粪便检查功能，其中粪便隐血检查选用愈创木酯显色法。

马桶座1主体后侧腔室的粪便样本采集装置4接受指令，伸出，采集样本约15~45克，粪便样本转移到相连接的样本容器61内，样本容器61内搅拌器62对粪便样本进行混匀预处理，集成酸碱度、隐血、粪胆素、粪胆原、粪胆红素、脂肪滴、淀粉或糊精试纸以及不含测试试剂的空白试纸的胶片由粪便样本检测分析装置7机械手74的夹持，浸入样本容器61的粪便样本中10~15秒，取出，传送入光谱扫描分析仪73的检测槽进行扫描检测，扫描结果传输至智能终端5或服务器端。试纸胶片取出，传送入废物桶76。粪便样本采集装置4、粪便检体预处理装置6的样本容器62、光谱扫描分析仪73的检测槽进行清洗。服务器对数据进行处理，进行分析判读，提出健康指导，或与专业医疗保健机构共享。

功能案例Ⅲ

排便行为监测+粪便检查。隐血检测选择功能案例Ⅱ的化学法，再增加隐血检测的免疫法。

排便行为监测同功能案例Ⅰ。

粪便取样、预处理、数据处理同功能案例Ⅱ。集成化测试试纸胶片72A在功能案例Ⅱ的基础上，增加胶体金免疫法检测隐血的试剂区域，该区域试纸薄膜吸附胶体金标记的抗人血红蛋白单克隆抗体，试纸胶片浸过样本容器的粪便，传送至光谱扫描分析仪73的检测槽，进行扫描检测，扫描结果传输至智能终端5或服务器端。

此方案采用两种方法检测粪便隐血。粪便隐血化学法检查灵敏度低，不能区别食物来源的红细胞成分、也不能避免药物的影响。而免疫法检测粪便隐血特异性好，可以排除食物来源红细胞成分和药物的干扰，虽然灵敏度高，但粪便隐血含量太多时，反而出现假阴性，带来误判。两种检测粪便隐血方法结合，可以得出更合理的判断结果。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (3)

1、一种粪便监测智能马桶，其特征在于：包括马桶座、马桶盖、可伸缩升降装置、粪便样本采集装置、粪便检体预处理装置、粪便样本检测分析装置、可伸缩照明摄像装置、智能终端；

所述的可伸缩升降装置、粪便样本采集装置、粪便检体预处理装置、粪便样本检测分析装置皆安装在马桶座桶身后侧、吸水管道上方空间内;

所述的马桶盖包括翻转式便盖、翻转式便圈和智能控制面板；所述的翻转式便盖、翻转式便圈的一端皆铰接在马桶座上，智能控制面板内设有用户身份识别系统；所述的可伸缩升降装置、粪便样本采集装置、粪便检体预处理装置、粪便样本检测分析装置皆通过数据线与马桶盖智能控制面板连接；

所述的可伸缩照明摄像装置安装在翻转式便圈后侧；

所述智能终端通过无线传输接收数据处理器传输数据，进行分析判读；

所述可伸缩升降装置包括托盘、伸缩机构、电子称重计;所述的托盘安装在电子称重计顶部，电子称重计安装在伸缩机构的外端，伸缩机构的内端固定在马桶座桶身后侧的空间内，装有托盘的伸缩机构外端通过桶身后壁上可开闭的孔洞伸出到便池残留水平面上；

所述粪便样本采集装置包括可伸缩连接臂、带感应器的中空半圆形管；所述的中空半圆形管安装在可伸缩连接臂的前端且中空半圆形管位于可伸缩升降装置中托盘上方，可伸缩连接臂的后端固定马桶座桶身后侧的空间内；

所述的粪便检体预处理装置包括样本容器、搅拌器、注水管；所述的样本容器位于粪便样本采集装置的中空半圆形管移动轨迹的终端，以便接纳粪便；所述的搅拌器的搅拌叶可旋转的安装在样本容器内，注水管一端伸入样本容器内，注水管另一端连接水源；

所述的粪便样本检测分析装置包括数据处理器、集成化测试试纸胶片、光谱扫描分析仪、机械手、试纸胶片储存桶、废物桶；所述的数据处理器、集成化测试试纸胶片、光谱扫描分析仪、试纸胶片储存桶、废物桶、机械手皆安装在马桶座桶身后侧的空间内，机械手的第一工作位为放置有集成化测试试纸胶片的试纸胶片储存桶，机械手的第二工作位为粪便检体预处理装置的样本容器，机械手的第三工作位为光谱扫描分析仪，机械手的第四工作位为废物桶，机械手在该四个工作位之间移动；所述的光谱扫描分析仪通过数据线与数据处理器连接，向数据处理器提供扫描图片。

2、根据权利要求1所述的粪便监测智能马桶，其特征在于：所述集成化测试试纸胶片包括检测酸碱度、隐血、粪胆素、粪胆原、粪胆红素、脂肪滴、淀粉或糊精的试纸。

3、根据权利要求1所述的粪便监测智能马桶，其特征在于：还包括粪便样本自动清洁装置；所述的粪便样本自动清洁装置安装在马桶座桶身后侧、吸水管道上方空间内，粪便样本自动清洁装置通过数据线与马桶盖智能控制面板连接、通过管道与马桶座储水箱连接。