CN109884003A - 健康监测智能马桶装置及其潜血检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种健康监测智能马桶装置及其潜血检测方法，包括潜血检测模块；本发明采用由光源、光学传感器形成潜血检测模块，通过将潜血检测模块设在马桶陶瓷体上，光源发射出的光束射入排泄物水溶液产生的荧光通过反射片产生的反向光射向光学传感器，实现了对排泄物中是否含有潜血信号的检测功能；潜血检测模块用于检测马桶的排泄物水溶液中的排泄物是否含有血夜，并非用于检测有无癌症，且检测过程中既不需要向马桶内的排泄物水溶液中添加任何生化试剂，又不需要从马桶的排泄物水溶液中采便或采尿，也不需要任何搅拌，使得潜血检测极其便利且应用广泛；并且该装置整体设计精密，结构简单且紧凑，具有高效的检测功能且成本低，适合推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种马桶装置，尤其涉及一种健康监测智能马桶装置及其潜血检测方法。
背景技术
依据国家癌症研究院，在美国，大肠癌发病人数占总体癌症发病人数的8％，发生率居第四位，死亡率居第二位。在中国，大肠癌发病人数占全世界18.6％，死亡人数占全世界20.1％，两项均居世界第一。因此，在中国开展大肠癌的防治，是具有世界意义的。
大肠直肠癌的初期病征为粪便潜血，膀胱癌与输尿管癌的初期病征为尿液潜血，因此，检测排泄物潜血成为疾病预防的重要关键技术之一。现有的潜血检测方法采用免疫法潜血检测，主要存在如下问题和缺点：一是必须自行采集粪便检体，再寄回医院等待检验结果，有失快速和便利性，给检测带来不必要的麻烦；二是采集粪便检体时，仅采集约1克，到了医院之后，医院仅使用其中仅约6毫克进行检验，由于潜血在粪便中并非均匀分布，在检验过程中容易因为采集不到潜血而产生伪阴性，降低了检测效率，并且检测效果较差；三是肿瘤或息肉本身为间歇性出血，并非持续出血，因此也有可能在采集粪便检体的当天或前一天，肿瘤或息肉并没有出血，而造成检验结果为伪阴性，降低了检测效率，并且检测效果较差。
此外，公告号为CN104254621A、2014年12月31日公开的中国发明专利公开了一种遥测人粪便和尿液中的血液的装置和方法，该装置和方法主要存在如下问题：一方面，必须添加荧光剂与氧化剂于马桶中，与粪便或尿液中的血液产生结合，并提供一激发光去照射，判断有无荧光产生；另一方面，此方法对于一般民众而言，使用上需增加额外步骤，且会产生化学物质耗材，使用上不方便。
公告号为1998339728、公开日为1998年12月22日的日本专利公开了一种便成分检查装置，该装置和方法主要存在如下问题：一是必需具有一采便程序；二是必需添加额外稀释液；三是必需具有一洗净程序。
公告号为US7223604B1的美国专利公开了Methods and kits for the detectionof erythrocytes，该专利主要存在如下问题：一是采用荧光的方法探测是否含有潜血信号；二是对于潜血存在的物质中，必须添加一种reacting solution，且这个reactingsolution包含一种具有多重物质的强还原剂；三是在进行光学分析前的处理过于复杂，且不适合一般民众居家操作运用。
公告号为US2013/0273524A1的美国专利公开了一种Device for performing ablood,cell,and/or pathogen count and methods for use thereof，该专利主要存在如下问题：该专利主要目的是用于细胞计数，而非潜血检测。
公告号为WO2017/027994A1的专利公开了一种健康监测马桶，该专利主要存在如下问题：必须采集人体排泄物，并提供一稀释液，将大便样品与稀释液充分搅拌，然后通过检测试纸进行检测，可实现大便的红细胞、白细胞、隐血等指标的检测。
发明内容
本发明解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种能通过反向光检测出排泄物水溶液是否含有潜血信号的健康监测智能马桶装置及其潜血检测方法，既可以在不添加任何生化试剂的情况下，也不需要采便或采尿，只需通过检测潜血信号就能实现对排泄物是否含有潜血的检测且并非用于检测有无癌症，尤其可以广泛应用于人体粪便存在的场域。
为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：
健康监测智能马桶装置，包括马桶、固定设在马桶上的智能座便器、用于检测马桶内的排泄物水溶液中是否含有潜血信号的潜血检测模块，潜血检测模块与智能座便器电连接，潜血检测模块可分布的设在智能座便器或马桶上；其中，潜血检测模块用于检测马桶的排泄物水溶液中的排泄物是否含有血夜，并非用于检测有无癌症，并且检测过程中既不需要向马桶内的排泄物水溶液中添加任何生化试剂，也不需要从马桶的排泄物水溶液中采便或采尿，使得应用于生活马桶的潜血检测极其便利且应用广泛；采用智能座便器或马桶内藏的潜血检测模块，既实现了对排泄物中是否含有潜血信号的检测功能，又具有对潜血检测模块长时间使用过程中的保护作用。
作为优选，潜血检测模块包括用于向马桶内的排泄物水溶液发射出特定波长光束的光源、用于接收从排泄物水溶液射出的反向光的光学传感器、用于对反向光进行潜血信号检测的第一微控制器，第一微控制器分别与光源、光学传感器连接，光源、光学传感器均设在马桶的陶瓷体上。其中，光源为LED光源或激光；将光源与光学传感器均分布设在马桶的陶瓷体上，使得在长时间使用过程中对光源和光学传感器的安装、拆卸、更换、维护等的操作极其便利。
作为优选，光源向马桶内的排泄物水溶液发射出波长范围为350-700nm的光束，使得光源发射出的光束具有较大的检测范围。
作为优选，光源与水封表面的垂直高度小于20mm，由于光源射出的光束射入排泄物水溶液至水封表面的区域为厚度相对较小的厚度区域，使得光束更易从排泄物水溶液射向水封表面，进一步提高了光学传感器对接收到的反向光的检测精确性和检测效率。
作为优选，还包括固定设在智能座便器上的反射片，光源发射出的特定波长的光束，光束向上射入排泄物水溶液产生荧光并从水封表面向上射出，荧光射向座便器上盖并由座便器上盖和反射片产生反向光，反向光向下射向光学传感器。本发明专利设置的反射片具有较高的反射率，既大大提高了反向光的强度，又能有效地控制反向光的散射角度，并且更能有效地让光学传感器接收与分析潜血信号，提高讯噪比，大大增强了检测的准确性，提高了检测效果和效率；反射片内嵌于马桶的陶瓷体表面的设置，避免脏污附着在反射片上，能提高该反射片区域的抗脏污效果，增强反向光的效能。
作为优选，智能座便器设有将智能座便器和马桶盖住的座便器上盖，反射片设在座便器上盖的内面上，使得在长时间使用过程中对光源和光学传感器的安装、拆卸、更换、维护等的操作极其便利。
本发明中，如果座便器上盖的内面上不安装反射片，则光源发射出的特定波长的光束，光束向上射入排泄物水溶液产生荧光并从水封表面向上射出，荧光射向座便器上盖并由座便器上盖产生反向光，反向光向下射向光学传感器，因此也能实现潜血检测功能。
作为优选，潜血检测模块还包括与智能座便器电连接的直流-直流转换模块，直流-直流转换模块分别与光源、光学传感器、第一微控制器连接。
作为优选，智能座便器和潜血检测模块由外接电源供电；智能座便器设有交流-直流转换模块、第二微控制器、操作接口、显示接口，第二微控制器分别与交流-直流转换模块、操作接口、显示接口连接，交流-直流转换模块分别与外接电源、直流-直流转换模块连接，操作接口连接有按键开关，显示接口连接有显示装置。
健康监测智能马桶装置的潜血检测方法，包括如下具体步骤：
步骤一：将座便器上盖覆盖在智能座便器上面；
步骤二：打开按键开关，接通外接电源，启动智能座便器，开始检测；
步骤三：第二微控制器发送出触发信号至潜血检测模块；
步骤四：潜血检测模块接收到来自第二微控制器发送的触发信号；
步骤五：触发信号先激活设在马桶的陶瓷体上的光源，光源再发射出特定波长的光束，光束向上射入排泄物水溶液产生荧光并从水封表面向上射出，荧光射向座便器上盖并由座便器上盖和/或反射片产生反向光，反向光向下射向光学传感器，光学传感器接收到反向光并将接收到的反向光传输至第一微控制器；其中，光源为LED光源或激光；本发明的基本检测原理为量测血液荧光光谱，当然实际上并不应该只限定于血液荧光光谱，而是对于量测血液通用光谱之吸收、反射含散射与拉曼等光谱特性，皆可作为检测排泄物水溶液潜血之依据；
步骤六：第一微控制器先对反向光的光信号进行信号转换成电信号，再将电信号转换成数字信号，再对数字信号进行数据处理，再依据数据处理判断排泄物中是否含有潜血信号并得到检测结果，然后将检测结果发送至智能座便器；
步骤七：第二微控制器接收到检测结果信号并将检测结果信号通过显示接口发送至显示装置，显示装置将检测结果显示出来，从而结束检测。
本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：采用由光源、光学传感器、第一微控制器、直流-直流转换模块组合形成的潜血检测模块，通过将光源、光学传感器设在座便器上盖上，光源发射出的光束射入排泄物水溶液产生的荧光通过反射片产生的反向光射向光学传感器，实现了对排泄物中是否含有潜血信号的检测功能；潜血检测模块用于检测马桶的排泄物水溶液中的排泄物是否含有血夜，并非用于检测有无癌症，并且检测过程中既不需要向马桶内的排泄物水溶液中添加任何生化试剂，又不需要从马桶的排泄物水溶液中采便或采尿，也不需要任何搅拌，使得应用于生活马桶的潜血检测极其便利且应用广泛；并且该装置整体设计精密，结构简单且紧凑，具有高效的检测功能且成本低，适合推广应用。
附图说明
图1为本发明的健康监测智能马桶装置实施例的基本原理图。
图2为本发明的外接电源、智能座便器、潜血检测模块实施例的控制功能框图。
图3为本发明的潜血检测模块实施例的控制流程图。
图4为本发明中当座便器上盖处于翻起状态下的反射片、便器上盖、智能座便器、马桶相配合实施例的结构示意图。
图5为本发明中当座便器上盖及智能座便器与马桶分离时座便器上盖、光源、光学传感器、智能座便器、反射片、马桶相配合实施例的结构示意图。
图6为本发明中光源、排泄物水溶液、反射片、光学传感器实施例的原理框图。
图7为本发明中当马桶的陶瓷体上未安装反射片时光源、排泄物水溶液、光学传感器实施例的原理框图。
图8为本发明中若光源为发射出407nm波长光束的激光二极管且驱动电流的范围设置为20-140mA并当检测到重量百分浓度为0.4％的排泄物水溶液的荧光讯号且荧光光谱峰值约为620nm时，检测得到潜血信号的光谱图与未检测出潜血信号的光谱图的对照图；其中，实线为检测得到潜血信号的光谱量测图，虚线为未检测出潜血信号的光谱示意图。
图9为本发明中若光源为发射出407nm波长光束的激光二极管且驱动电流设置为固定电流值20mA并当检测到重量百分浓度的范围为0.01-0.4％的排泄物水溶液的荧光讯号且荧光光谱峰值约为620nm时，检测得到潜血信号的光谱图的对照图；其中，实线为检测得到潜血信号的光谱量测图，虚线为未检测出潜血信号的光谱示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
健康监测智能马桶装置，如图1-6所示，包括马桶5、固定设在马桶5上的智能座便器3、用于检测马桶5内的排泄物水溶液1中是否含有潜血信号的潜血检测模块2，潜血检测模块2与智能座便器3电连接，潜血检测模块2可分布的设在智能座便器3或马桶5上。
本实施例中，潜血检测模块2包括用于向马桶5内的排泄物水溶液1发射出特定波长光束的光源21、用于接收从排泄物水溶液1射出的反向光的光学传感器22、用于对反向光进行潜血信号检测的第一微控制器23，第一微控制器23分别与光源21、光学传感器22连接，光源21、光学传感器22均设在马桶5的陶瓷体上。
本实施例中，光源21向马桶5内的排泄物水溶液1发射出波长范围为350-700nm的光束。
本实施例中，光源21与水封表面10的垂直高度小于20mm。
本实施例中，还包括固定设在智能座便器3上的反射片7，光源21发射出的特定波长的光束，光束向上射入排泄物水溶液1产生荧光并从水封表面10向上射出，荧光射向座便器上盖6并由反射片7产生反向光，反向光向下射向光学传感器22。
本实施例中，智能座便器3设有将智能座便器3和马桶5盖住的座便器上盖6，反射片7设在座便器上盖6的内面上。
本实施例中，如果座便器上盖6的内面上不安装反射片7，则光源21发射出的特定波长的光束，光束向上射入排泄物水溶液1产生荧光并从水封表面10向上射出，荧光射向座便器上盖6并由座便器上盖6产生反向光，反向光向下射向光学传感器22，因此也能实现潜血检测功能。
本实施例中，潜血检测模块2还包括与智能座便器3电连接的直流-直流转换模块24，直流-直流转换模块24分别与光源21、光学传感器22、第一微控制器23连接。
本实施例中，智能座便器3和潜血检测模块2由外接电源4供电；智能座便器3设有交流-直流转换模块32、第二微控制器31、操作接口33、显示接口34，第二微控制器31分别与交流-直流转换模块32、操作接口33、显示接口34连接，交流-直流转换模块32分别与外接电源4、直流-直流转换模块24连接，操作接口33连接有按键开关，显示接口34连接有显示装置。
本实施例的光源激光二极管，以下为两个具体检测案例：若激光二极管发射出407nm波长光束，驱动电流的范围设置为20-140mA，当检测到重量百分浓度为0.4％的排泄物水溶液的荧光讯号且荧光光谱峰值约为620nm时，检测得到潜血信号，从而实现了对排泄物中是否含有潜血信号的检测功能，其与未检测到潜血信号的对照图如图8所示；若激光二极管发射出407nm波长光束，驱动电流设置为固定电流值20mA，当检测到重量百分浓度的范围为0.01-0.4％的排泄物水溶液的荧光讯号且荧光光谱峰值约为620nm时，检测得到潜血信号，从而实现了对排泄物中是否含有潜血信号的检测功能，其与未检测到潜血信号的对照图如图9所示。
健康监测智能马桶装置的潜血检测方法，如图1-6所示，包括如下具体步骤：
步骤一：将座便器上盖6覆盖在智能座便器3上面；
步骤二：打开按键开关，接通外接电源4，启动智能座便器3，开始检测；
步骤三：第二微控制器31发送出触发信号至潜血检测模块2；
步骤四：潜血检测模块2接收到来自第二微控制器31发送的触发信号；
步骤五：触发信号先激活设在马桶5的陶瓷体上的光源21，光源21再发射出特定波长的光束，光束向上射入排泄物水溶液1产生荧光并从水封表面10向上射出，荧光射向座便器上盖6并由反射片7产生反向光，反向光向下射向光学传感器22，光学传感器22接收到反向光并将接收到的反向光传输至第一微控制器23；
步骤六：第一微控制器23先对反向光的光信号进行信号转换成电信号，再将电信号转换成数字信号，再对数字信号进行数据处理，再依据数据处理判断排泄物中是否含有潜血信号并得到检测结果，然后将检测结果发送至智能座便器3；
步骤七：第二微控制器31接收到检测结果信号并将检测结果信号通过显示接口34发送至显示装置，显示装置将检测结果显示出来，从而结束检测。
实施例2：
健康监测智能马桶装置，如图1-5、7所示，与实施例1不同之处仅在于：
本实施例中，由于座便器上盖6的内面上未设置反射片，光源21发射出的特定波长的光束，光束向上射入排泄物水溶液1产生荧光并从水封表面10向上射出，荧光射向座便器上盖6并由座便器上盖6产生反向光，反向光向下射向光学传感器22，因此也能实现潜血检测功能。因此，本实施例未设置反射片也能产生供光学传感器检测的反向光。
健康监测智能马桶装置的潜血检测方法，如图1-5、7所示，包括如下具体步骤：
步骤一：将座便器上盖6覆盖在智能座便器3上面；
步骤二：打开按键开关，接通外接电源4，启动智能座便器3，开始检测；
步骤三：第二微控制器31发送出触发信号至潜血检测模块2；
步骤四：潜血检测模块2接收到来自第二微控制器31发送的触发信号；
步骤五：触发信号先激活设在马桶5的陶瓷体上的光源21，光源21再发射出特定波长的光束，光束向上射入排泄物水溶液1产生荧光并从水封表面10向上射出，荧光射向座便器上盖6并由座便器上盖6产生反向光，反向光向下射向光学传感器22，光学传感器22接收到反向光并将接收到的反向光传输至第一微控制器23；
步骤六：第一微控制器23先对反向光的光信号进行信号转换成电信号，再将电信号转换成数字信号，再对数字信号进行数据处理，再依据数据处理判断排泄物中是否含有潜血信号并得到检测结果，然后将检测结果发送至智能座便器3；
步骤七：第二微控制器31接收到检测结果信号并将检测结果信号通过显示接口34发送至显示装置，显示装置将检测结果显示出来，从而结束检测。
总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (9)
1.健康监测智能马桶装置，其特征在于：包括马桶(5)、固定设在马桶(5)上的智能座便器(3)、用于检测马桶(5)内的排泄物水溶液(1)中是否含有潜血信号的潜血检测模块(2)，潜血检测模块(2)与智能座便器(3)电连接，潜血检测模块(2)可分布的设在智能座便器(3)或马桶(5)上。
2.根据权利要求1所述的健康监测智能马桶装置，其特征在于：潜血检测模块(2)包括用于向马桶(5)内的排泄物水溶液(1)发射出特定波长光束的光源(21)、用于接收从排泄物水溶液(1)射出的反向光的光学传感器(22)、用于对反向光进行潜血信号检测的第一微控制器(23)，第一微控制器(23)分别与光源(21)、光学传感器(22)连接，光源(21)、光学传感器(22)均设在马桶(5)的陶瓷体上。
3.根据权利要求2所述的健康监测智能马桶装置，其特征在于：光源(21)向马桶(5)内的排泄物水溶液(1)发射出波长范围为350-700nm的光束。
4.根据权利要求2或3所述的健康监测智能马桶装置，其特征在于：光源(21)与水封表面(10)的垂直高度小于20mm。
5.根据权利要求4所述的健康监测智能马桶装置，其特征在于：还包括固定设在智能座便器(3)上的反射片(7)，光源(21)发射出的特定波长的光束，光束向上射入排泄物水溶液(1)产生荧光并从水封表面(10)向上射出，荧光射向座便器上盖(6)并由座便器上盖(6)和/或反射片(7)产生反向光，反向光向下射向光学传感器(22)。
6.根据权利要求5所述的健康监测智能马桶装置，其特征在于：智能座便器(3)设有将智能座便器(3)和马桶(5)盖住的座便器上盖(6)，反射片(7)设在座便器上盖(6)的内面上。
7.根据权利要求2或3或5或6所述的健康监测智能马桶装置，其特征在于：潜血检测模块(2)还包括与智能座便器(3)电连接的直流-直流转换模块(24)，直流-直流转换模块(24)分别与光源(21)、光学传感器(22)、第一微控制器(23)连接。
8.根据权利要求7所述的健康监测智能马桶装置，其特征在于：智能座便器(3)和潜血检测模块(2)由外接电源(4)供电；智能座便器(3)设有交流-直流转换模块(32)、第二微控制器(31)、操作接口(33)、显示接口(34)，第二微控制器(31)分别与交流-直流转换模块(32)、操作接口(33)、显示接口(34)连接，交流-直流转换模块(32)分别与外接电源(4)、直流-直流转换模块(24)连接，操作接口(33)连接有按键开关，显示接口(34)连接有显示装置。
9.健康监测智能马桶装置的潜血检测方法，其特征在于：包括如下具体步骤：
步骤一：将座便器上盖(6)覆盖在智能座便器(3)上面；
步骤二：打开按键开关，接通外接电源(4)，启动智能座便器(3)，开始检测；
步骤三：第二微控制器(31)发送出触发信号至潜血检测模块(2)；
步骤四：潜血检测模块(2)接收到来自第二微控制器(31)发送的触发信号；
步骤五：触发信号先激活设在马桶(5)的陶瓷体上的光源(21)，光源(21)再发射出特定波长的光束，光束向上射入排泄物水溶液(1)产生荧光并从水封表面(10)向上射出，荧光射向座便器上盖(6)并由座便器上盖(6)和/或反射片(7)产生反向光，反向光向下射向光学传感器(22)，光学传感器(22)接收到反向光并将接收到的反向光传输至第一微控制器(23)；
步骤六：第一微控制器(23)先对反向光的光信号进行信号转换成电信号，再将电信号转换成数字信号，再对数字信号进行数据处理，再依据数据处理判断排泄物中是否含有潜血信号并得到检测结果，然后将检测结果发送至智能座便器(3)；
步骤七：第二微控制器(31)接收到检测结果信号并将检测结果信号通过显示接口(34)发送至显示装置，显示装置将检测结果显示出来，从而结束检测。
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| CN109297946A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-02-01 | 浙江瑞宝生物科技有限公司 | 健康监护型智能座便器装置及其潜血检测方法 |
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