KR102229253B1 - 액체 수집장치 및 이를 포함하는 스마트 변기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액체 수집장치 및 이를 포함하는 스마트 변기를 제공한다. 이 장치는 고정 지지대(14), 스윙기구, 흡인관 조립체(9) 및 펌프 몸체기구를 포함한다. 흡인관 조립체(9)는 그 내부에 배치되는 슬라이드 레일 구성요소 (19)와 신축형 흡인관 구성요소(18)를 포함하고, 슬라이드 레일 구성요소(19)의 일단은 스윙기구에 연결되며, 흡인관 구성요소(18)는 내부에 공동 및 이 공동의 상부에 배치되는 개구를 구비하는 흡인관(1)과, 이 흡인관(1)에 배치되는 제 1도관(6)을 포함하며, 제 1도관(6)의 일단은 공동에 삽입되고, 제 1도관의 타단은 펌프 몸체기구에 연결된다. 고정 지지대(14)는 변기 본체에 고정 연결되고; 흡인관 조립체(9)는 스윙기구의 작용 하에 변기의 중심을 향해 스윙되고, 흡인관 조립체(9)는 소변을 수용하는데 사용한다. 이 장치는 공동 내의 소변량을 실시간으로 모니터하고, 소변량에 따라 펌프 몸체기구의 기동 및 정지를 제어하는 액위 감지기구를 더 포함한다. 이 장치는 공기 중에서 흡인된 소변을 건강 분석용 샘플로서 채취하므로, 변기의 내부면에서 소변을 흡인함으로써 생기는 샘플들 간의 교차 오염 문제를 피한다.

Description

액체 수집장치 및 이를 포함하는 스마트 변기
본 발명은 스마트 변기 기술 분야에 관한 것으로, 특히, 액체를 수집하는 장치('액체 수집장치') 및 이를 포함하는 스마트 변기에 관한 것이다.
현재는 대부분 피검자가 스스로 수동으로 소변을 수집한 후, 병원에서 소변 검출이 실행된다. 병원에서 소변을 검출하려면, 처리를 위해 병원에 등록할 필요가 있을 뿐만 아니라, 위생 문제도 걱정이 된다. 또한, 현존하는 일부 스마트 변기는 변기의 내부면에서 소변을 수집하여 소변 검출을 실행하는데, 이는 소변 샘플들 간의 교차 오염 문제를 일으키므로, 검출 결과가 정확하지 않다.
따라서, 전술한 기존의 소변 수집방법에는 여전히 명백한 불편함과 결함이 있음을 알 수 있으며, 추가의 개선이 필요하다. 새로운 액체 수집장치 및 이를 포함하는 스마트 변기를 만드는 방법은 실제로 현재의 중요한 연구 및 개발 주제 중 하나이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 고도로 자동화된 액체 수집장치를 제공하여, 공기 중의 액체를 수집하는 목적을 달성함으로써, 기존의 소변 흡인장치의 결함을 극복하는 것이다.
상기 기술적인 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 고정 지지대와, 이 고정 지지대에 배치되는 스윙기구와, 이 스윙기구에 연결되는 흡인관 조립체와, 이 흡인관 조립체에 연결되는 펌프 몸체기구를 포함하는 액체 수집장치를 제공한다.
흡인관 조립체는 슬라이드 레일 구성요소와, 이 슬라이드 레일 구성요소에 배치되는 신축형 흡인관 구성요소를 포함하고, 슬라이드 레일 구성요소의 일단은 스윙기구에 연결되고; 흡인관 구성요소는, 내부에 공동 및 이 공동의 상부에 배치되는 개구를 구비하는 흡인관과, 흡인관에 배치되는 제 1도관을 포함하며, 제 1도관의 일단은 공동에 삽입되고, 제 1도관의 타단은 펌프 몸체기구에 연결되며; 펌프 몸체기구는 공동에 수집된 액체를 펌핑하는데 사용한다.
본 발명의 개선으로서, 액체 수집장치는 공동에 수집된 전도성 액체의 양을 실시간으로 모니터하고, 공동 내의 액체의 양에 따라 펌프 몸체기구의 기동 및 정지를 제어하는 액위 감지기구를 더 포함한다.
추가의 개선으로서, 액위 감지기구는 제 1터치 칩과, 흡인관에 배치되는 중실 스틸 니들(solid steel needle)로서, 일단이 공동에 삽입되고 제 1터치 칩과 중실 스틸 니들을 연결하는 금속 배선을 갖는, 중실 스틸 니들을 포함하며, 흡인관 구성요소가 액체를 수집하는 상태에 있는 경우, 중실 스틸 니들의 종단면(end face)은 제 1도관 내 개구의 수평면 상부에 위치된다.
추가의 개선으로서, 공동 내에서 중실 스틸 니들의 종단면은 흡인관내 개구의 수직면을 넘지 않는다.
추가의 개선으로서, 액체 수집장치는 터치 칩을 포함한다. 흡인관의 외측에는 금속 슬리브가 피복된다. 제 1도관은 전도성 중공 스틸 니들(hollow steel needle)이다. 터치 칩은 금속 배선을 통해 제 1도관에 연결된다. 터치 칩, 금속 배선, 제 1도관 및 금속 슬리브는 액위 감지기구를 형성하며, 금속 슬리브는 흡인관의 개구와 중첩되는 액체 유입구를 구비한다.
추가의 개선으로서, 액체 수집장치는 터치 칩을 포함한다. 흡인관의 외측에는 금속 슬리브가 피복되고, 흡인관은 내부에 공동 내의 잔류 액체를 배출하는 제 2도관을 구비하고, 제 2도관은 전도성 중공 스틸 니들이다. 터치 칩은 금속 배선을 통해 제 2도관에 연결된다. 터치 칩, 금속 배선, 제 2도관 및 금속 슬리브는 액위 감지기구를 형성하며, 금속 슬리브는 흡인관의 개구와 중첩되는 액체 유입구를 구비한다.
추가의 개선으로서, 액체 수집장치는 터치 칩을 포함한다. 흡인관의 외측에는 금속 슬리브가 피복되고, 흡인관은 내부에 공동 내의 잔류 액체를 배출하는 제 2도관을 구비한다. 제 2도관 및 제 1도관은 모두 전도성 중공 스틸 니들이다. 터치 칩은 금속 배선을 통해 제 2도관에 연결된다. 터치 칩, 금속 배선, 제 2도관, 제 1도관 및 금속 슬리브는 액위 감지기구를 형성하며, 금속 슬리브는 흡인관의 개구와 중첩되는 액체 유입구를 구비한다.
추가의 개선으로서, 금속 슬리브는 바닥면에 액체 배출구를 구비한다.
추가의 개선으로서, 금속 슬리브와 흡인관 사이에 밀봉 링이 배치되고, 밀봉 링은 액체 유입구 및 액체 배출구 모두의 (슬라이드 레일 구성요소에 근접한) 측면에 배치된다.
추가의 개선으로서, 고정 지지대와 스윙기구 사이에 슬라이딩기구가 더 배치되고, 이 슬라이딩기구는 기계식 전달기구와, 이 기계식 전달기구에 의해 구동되어 수평으로 미끄럼 이동하는 슬라이딩 지지대를 포함하며, 스윙기구는 슬라이딩 지지대 상에 배치된다.
추가의 개선으로서, 기계식 구동기구는 스크류 로드와, 이 스크류 로드를 구동하여 회전시키는 모터를 포함하며, 스크류 로드는 고정 지지대에 회전 가능하게 고정되고, 슬라이딩 지지대는 스크류 로드의 외부 나사와 치합되는 내부 나사를 구비하며, 슬라이딩 지지대는 모터의 구동으로 스크류 로드를 따라 평행하게 미끄럼 이동한다.
추가의 개선으로서, 슬라이딩기구는 스크류 로드와 평행하게 고정 지지대에 배치되는 회전 제한 바를 더 포함하며, 슬라이딩 지지대는 회전 제한 바를 관통하는 관통공을 구비한다.
추가의 개선으로서, 액체 수집장치는 슬라이딩 지지대의 위치를 파악하는 제 1광결합기(optocoupler) 또는 제 1홀 센서(Hall sensor)와, 흡인관 조립체의 위치를 파악하는 제 2광결합기 또는 제 2홀 센서와, 흡인관 구성요소의 위치를 파악하는 제 3광결합기 또는 제 3홀 센서를 포함한다.
추가의 개선으로서, 스윙기구는 모터와, 이 모터에 연결되는 기어 쌍을 포함한다. 기어 쌍은 모터의 주축에 연결되는 제 1기어와, 슬라이드 레일 구성요소에 연결되는 제 2기어를 포함한다. 제 1기어는 제 2기어와 치합된다. 모터는 기어 쌍을 통해 슬라이드 레일 구성요소를 구동하여 스윙시킨다.
추가의 개선으로서, 슬라이드 레일 구성요소는 스윙기구의 모터의 주축에 직접 연결된다.
추가의 개선으로서, 흡인관 조립체는 스윙기구의 작용 하에 하방 및 외측으로 스윙된다.
추가의 개선으로서, 흡인관 조립체가 스윙기구의 작용 하에 외측으로 스윙하면, 흡인관 조립체는 5°내지 30°의 각도로 하방으로 경사진다.
추가의 개선으로서, 흡인관은 내부에 공동 내의 잔류 액체를 배출하는 제 2도관을 구비하고, 제 2도관은 밸브 또는 마이크로 펌프에 연결된다.
추가의 개선으로서, 펌프 몸체기구는 플런저 펌프 및 3방향 전자밸브를 포함한다. 3방향 전자밸브는 호스를 통해 제 1도관, 플런저 펌프 및 후속 검출장치에 각각 연결된다.
추가의 개선으로서, 플런저 펌프는 수돗물 파이프에 연결된 전자 밸브와 추가로 연결된다.
또한, 본 발명은 스마트 변기를 추가로 제공하고, 스마트 변기는 상기 액체 수집장치를 포함하며, 고정 지지대는 변기 몸체에 고정 연결되며, 흡인관 조립체는 스윙기구의 작용 하에 변기의 중심을 향해 스윙되고, 흡인관 구성요소는 소변을 수용하는데 사용한다.
기술적인 해결방안을 채용함으로써, 본 발명은 적어도 다음의 이점을 갖는다.
본 발명의 장치는 스윙형 및 신축형 흡인관 조립체를 통해 공기 중의 소변을 수집하여 오염을 피할뿐만 아니라, 액위 감지기구의 실시간 모니터링을 통해 종료 시간을 결정함으로써, 완전 자동 수집 공정을 실현할 수 있다.
본 발명에 의하면, 슬라이딩기구, 스윙기구 및 신축기구의 협동을 통해 공기 중에 위치하는 샘플의 위치결정 정밀도, 유연성, 편리성 및 신뢰성을 유연하게 달성할 수 있다.
전술한 설명은 단지 본 발명의 기술적인 해결방안의 요약이다. 본 발명의 기술적인 수단을 보다 명확하게 이해할 수 있도록, 이하에서는 도면 및 특정 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 액체 수집장치의 흡인관 조립체를 개방된 상태로 나타내는 개략적인 구조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 액체 수집장치의 흡인관 조립체를 수축 상태로 나타내는 개략적인 구조도이다.
도 3은 본 발명에 따른 흡인관 조립체를 나타내는 개략적인 구조도이다.
도 4는 본 발명에 따른 흡인관 구성요소와 펌프 몸체기구 간의 연결 관계를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 흡인관 구성요소의 제 1실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 흡인관 구성요소의 제 1실시예의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명에 따른 흡인관 구성요소의 제 2실시예를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 흡인관 구성요소 내의 액체 유입구의 구조를 나타내는 개략도이다.
실시예에서는, 액체 수집장치를 스마트 변기의 소변 수집장치로서 사용하여 액체 수집장치를 상세하게 설명하였으나, 액체 수집장치에 어떤 제한이 있는 것으로 이해해서는 안 된다.　
제 1실시예
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 액체 수집장치는 고정 지지대(14), 이 고정 지지대(14)에 배치되는 스윙기구와, 이 스윙기구에 연결되는 흡인관 조립체(9)와, 이 흡인관 조립체(9)에 연결되는 펌프 몸체기구를 포함한다.
고정 지지대(14)는 스마트 변기에 고정 연결되는 것이다. 본 실시예에서, 고정 지지대(14)는 변기 몸체의 긴 쪽의 테두리에 배치되고, 흡인관 조립체(9)는 공기 중의 소변을 수용하기 위해 스윙기구의 작용 하에 변기의 중심을 향해 스윙된다.
스윙기구는 기어 모터(10)와, 이 기어 모터(10)에 연결되는 기어 쌍을 포함한다. 기어 쌍은 기어 모터의 주축에 연결되는 제 1기어와 흡인관 조립체에 연결되는 제 2기어를 포함하고, 제 1기어는 제 2기어와 치합된다. 기어 모터(10)는 흡인관 조립체(9)를 구동하여 기어 쌍을 통해 스윙시킨다. 물론, 흡인관 조립체(9)는 스윙기구의 모터의 주축에 직접 연결될 수 있고, 스윙기구의 모터는 흡인관 조립체(9)를 직접 구동하여 스윙시킨다. 기존의 어떤 스윙기구도 추가로 채택할 수 있다. 또한, 바람직한 실시예는, 흡인관 조립체(9)가 스윙기구의 작용 하에 소정 각도로 하방 및 외측으로 스윙할 수 있으며, 예를 들어 45°미만의 각도로 하방으로 경사질 수 있고, 5° 내지 30°의 각도로 하방으로 경사지는 것이 바람직하며, 20°로 하방으로 경사지는 것이 최적이다.
슬라이딩 기구는 고정 지지대(14)와 스윙기구 사이에 추가로 배치되고, 슬라이딩 기구의 바람직한 실시예는, 슬라이딩 기구가 스크류 로드(12)와, 이 스크류 로드(12)를 구동하여 회전시키는 모터(13)와, 스크류 로드(12) 의 상부에 배치되는 슬라이딩 지지대(11)를 포함하는 것이다. 스크류 로드(12)는 고정 지지대(14)에 회전 가능하게 고정된다. 모터(13)는, 바람직하게는 고정 지지대(14)에 연결되는 모터 장착판(15) 상에 고정되는 제 1스테핑 모터이며, 기계식 변속기를 통해 스크류 로드(12)를 구동하여 회전시킨다. 기계식 변속기는 동기식 벨트와 동기식 풀리를 채용하여 제 1스테핑 모터와 스크류 로드(12) 간의 연결을 실현하는 것이 바람직하다. 슬라이딩 지지대(11)는 스크류 로드(12)의 외부 나사와 치합되는 내부 나사를 구비한다. 슬라이딩 지지대(11)와 스크류 로드(12) 사이에는 스크류 로드 쌍 전동(screw rod pair transmission)이 형성된다. 물론, 슬라이딩 기구는 기존의 어떤 수평 슬라이딩 기계식 전달기구도 추가로 채용할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 기구는 스크류 로드(12)와 평행하게 고정 지지대(14) 상에 배치되는 회전 제한 바(17)를 더 포함한다. 슬라이딩 지지대(11)는 회전 제한 바(17)를 관통하는 관통 공을 구비하며, 이를 제한시키는 역할을 한다. 슬라이딩 지지대(11)는 회전 제한 바(17)의 제한 작용 하에 스크류 로드(12)를 따라 미끄럼 이동한다. 회전 제한 바(17)와 슬라이딩 지지대(11) 간의 마찰력을 감소시키기 위해, 회전 제한 바는 금속 재료로 제조한다. 물론, 슬라이딩 지지대(11)는 선형 슬라이드 레일을 통해 스크류 로드(12)를 따라 추가로 미끄럼 이동할 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 흡인관 조립체(9)는 슬라이딩 지지대(11)의 측면에 설치되며, 슬라이드 레일 구성요소(19)와, 이 슬라이드 레일 구성요소(19) 내에 배치되는 신축형 흡인관 구성요소(18)를 포함한다. 슬라이드 레일 구성요소(19)는 내부에 제 2스텝핑 모터와 슬라이드 레일을 구비하며, 흡인관 구성요소(18)는 제 2스테핑 모터의 구동 하에 슬라이드 레일 구성요소(19)의 슬라이드 레일 상에서 신축 가능하다. 또한, 흡인관 구성요소(18)는 펌프 몸체기구에 연결된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 흡인관 구성요소(18)는 흡인관(1), 제 1도관(6),및 제 2도관(24)을 포함한다. 흡인관(1)은 파이프라인으로, 그의 일단은 내부에 공동(5) 및 공동(5)의 상부에 배치되는 개구를 구비하며, 슬라이딩 부를 구비하는 그의 타단은 슬라이드 레일과 협동한다. 제 1도관(6)은 제 2도관(24)의 상부에 위치되고, 호스(7)를 통해 펌프 몸체기구에 연결된다. 제 2도관(24)의 타단은 공동(5) 내의 잔류 액체 또는 세척 오수를 배출하기 위해 호스를 통해 밸브 또는 마이크로 펌프에 연결된다. 바람직하게는, 제 2도관(24)의 직경은 제 1도관(6)의 직경보다 크며, 이는 오수를 배출하는데 유리하다. 펌프 몸체기구는 후속 장치의 검출을 위해, 호스(7)와 제 1도관(6)을 통해 공동(5) 내의 액체를 흡인한다.
전술한 펌프 몸체기구는 세척 기능을 추가로 제공한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 펌프 몸체기구는 플런저 펌프(8)와, 이 플런저 펌프(8)에 연결되는 전자밸브(22)를 포함하며, 플런저 펌프(8)는 전자밸브(22)를 통해 수도관에 연결된다. 흡인관 구성요소(18)를 세척할 필요가 있는 경우는, 전자밸브(22)가 개방되며, 플런저 펌프(8)는 공동(5) 및 이 공동과 연통되는 파이프 라인을 세척하기 위해 깨끗한 물을 호스(7)와 제 1도관(6)을 통해 공동(5) 내로 펌핑하고, 최종적으로, 세척 오수는 제 2도관(24) 밖으로 흘러나온다.
액체 수집장치와 후속 검출장치 간의 연결을 실현하기 위해, 흡인관 구성요소(18)와 플런저 펌프(8) 사이에는 3방향 전자밸브(23)가 배치된다. 이 3방향 전자밸브(23)의 3방향은 호스(7)를 통해 흡인관 구성요소(18), 플런저 펌프(8) 및 후속 검출장치에 각각 연결된다. 펌프 몸체기구는 흡인관 구성요소(18)로부터 소변을 흡수하고, 후속 검출장치에 소변을 공급하고, 흡인관 구성요소(18) 및 후속 검출장치를 세척하는 3가지 기능들을 편리하고 유연하게 전환할 수 있다.
본 발명의 액체 수집장치가 비-작동 상태에 있은 경우, 슬라이딩 지지대(11)는 스크류 로드(12)의 일단에 위치되며, 이때의 위치를 흡인관의 기계적 영점(mechanical zero)이라 부른다. 이 기계적 영점은 고정 지지대(14)에 배치되는 제 1광결합기에 의해 결정된다. 흡인관 조립체(9)는 스크류 로드(12)와 평행하게 배치되며, 이때의 위치를 흡인관의 극좌표 영점이라 부른다. 극좌표 영점은 슬라이딩 지지대(11) 내에 배치되는 제 2광결합기에 의해 결정된다. 흡인관 구성요소(18)는 슬라이드 레일 구성요소(19) 내로 완전히 수축되며, 이러한 위치를 흡인관의 축좌표 영점이라 부른다. 축좌표 영점은 슬라이드 레일 구성요소(19) 내에 배치되는 제 3광결합기에 의해 결정된다. 물론, 광결합기 위치 파악기(optocoupler locater)는 홀 센서를 통해 위치 파악 기능을 완료할 수도 있다.
본 발명의 액체 수집장치가 작동을 개시하면, 흡인관 조립체(9)는 기어 모터(10)의 구동으로 변기의 긴 중심 축에 수직이 될 때까지, 외측 및 하방으로 스윙되고, 소형 스테핑 모터의 구동으로 흡인관 구성요소(18)은 슬라이드 레일 구성요소(19) 밖으로 신장되며, 스텝핑 모터(13)의 구동으로 슬라이딩 지지대(11)는 스크류 로드(12)의 중간을 향해 미끄럼 이동함으로써, 흡인관 조립체(9)는 소변 수집을 위해 변기의 중심 위치에 도달한다.
물론, 유체 흐름의 방향을 결정할 수 있는 위치 파악장치와 협력하여, 또한, 액체 수집장치는 흡인관 조립체(9)를 스크류 로드(12)의 방향을 따라 이동시킴과 동시에, 흡인관 구성요소(18)가 신장 및 수축하여 소변 바로 아래의 위치에 도달하도록 하며, 이후 소변은 편평한 홀 형상의 액체 유입구(3)를 통해 공동(5)에 들어간다.
본 발명은 실시간으로 공동(5) 내의 소변량을 모니터하고, 공동(5) 내의 소변량에 따라 펌프 몸체기구의 기동 및 정지를 제어하는 액위 감지기구를 더 포함한다. 소변량이 임계값에 도달하면, 플런저 펌프(8)는 후속 장치에서의 검출을 위해 공동(5) 내의 소변을 자동으로 흡인하게 된다. 이 때, 슬라이딩 지지대(11)는 흡인관의 기계적 영점으로 되돌아가고, 흡인관 조립체(9)는 흡인관의 극좌표 영점으로 다시 스윙되며, 흡인관 구성요소(18)는 흡인관의 축좌표 영점으로 되돌아간다. 1회의 소변 검출이 종료되면, 플런저 펌프(8)에 연결된 전자밸브(22)가 기동하여 액체 수집장치의 세척을 종료한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 지지대(11)는 터치 칩(20)을 구비하고, 흡인관(1)은 내부에, 그의 일단면이 공동(5)에 삽입되는 중실 스틸 니들(27)을 구비하며, 터치 칩(20)은 금속 배선(25)을 통해 중실 스틸 니들(27)에 연결된다. 흡인관 구성요소(18)가 스윙하여 액체를 수집하는 상태에 있는 경우, 공동(5)내 중실 스틸 니들(27)의 종단면은 제 1도관(6)의 도관 개구의 수평면 상부에 위치되어야 하며; 터치 칩(20), 금속 배선(25) 및 중실 스틸 니들(27)은 액위 감지기구를 형성한다. 액위 감지기구의 검출 원리는 다음과 같다: 공동(5)에 흡인된 소변량이 중실 스틸 니들(27)의 종단면과 접촉하지 않은 경우, 터치 칩(20)의 입력 정전용량은 칩 내부의 기준 정전용량(benchmark capacitance)에 칩 외부의 중실 스틸 니들(27)의 정전용량 및 금속 배선(25)의 정전용량을 더한 것과 동일하다. 그러나, 중실 스틸 니들(27)의 정전용량 및 금속 배선(25)의 정전용량은 매우 낮아 무시할 수 있으며, 이때, 터치 칩(20)은 하이 레벨을 출력한다; 공동(5)이 소변으로 가득차거나 소변이 중실 스틸 니들(27)의 종단면과 접촉하는 경우, 터치 칩(20)의 외부로부터의 입력 정전용량은 공동(5) 내의 소변의 정전용량에 중실 스틸 니들(27)의 정전용량 및 금속 배선(25)의 정전용량을 더한 것과 동일하다. 중실 스틸 니들(27)의 정전용량 및 금속 배선(25)의 정전용량과 비교하여, 공동(5) 내의 소변의 정전용량이 상당히 높으므로, 터치 칩(20)의 입력 정전용량은 칩의 기준 정전용량에 공동(5) 내의 소변의 정전용량을 더한 것과 동일하고, 이때, 터치 칩(20)은 로우 레벨을 출력한다. 이때는 펌프 몸체기구가 기동되고, 플런저 펌프(8)는 공동(5)에서 소변을 흡인하기 시작한다. 또한, 슬라이딩 지지대(11)가 흡인관의 기계적 영점으로 복귀함과 동시에, 흡인관 조립체(9)는 흡인관의 극좌표 영점으로 다시 스윙되며, 흡인관 구성요소(18)는 흡인관의 축좌표 영점으로 되돌아간다. 1회의 소변 검출이 종료되면, 플런저 펌프(8)에 연결된 전자밸브(22)가 기동하여 액체 수집장치의 세척을 종료한다.
펌프 몸체가 공동 내의 소변량을 흡인하여 충분히 채우기 위해, 공동 내 중실 스틸 니들(27)의 종단면은 흡인관(1)내 개구의 수직면을 넘지 않으며, 이는 흡인 구성요소(18)가 하방으로 경사질 때, 소변을 흡인하기 전에 충분히 소변을 수집하므로 공동(5)에게 있어서는 유리하다.
제 2실시예
제 1실시예와 비교하여, 제 2실시예는 액위 감지기구가 상이하다. 구체적인 설명은 다음과 같다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 지지대(11)는 터치 칩(20')을 구비하고, 흡인관(1)의 외부는 금속 슬리브(2)가 피복되며, 금속 슬리브(2)는 흡인관(1)의 개구와 중첩되는 액체 유입구(3)를 구비한다. 제 1도관(6)은 전도성 중공 스틸 니들을 채용한다. 터치 칩(20')은 금속 배선(25)을 통해 제 1도관(6)에 연결된다. 금속 슬리브(2), 제 1도관(6), 금속 배선(25) 및 터치 칩(20')은 액위 감지기구를 형성하며, 이 기구는 공동(5) 내의 소변량을 실시간으로 모니터한다. 액위 감지기구의 원리는 다음과 같다: 공동(5)이 소변을 흡인하지 않았거나 소변의 흡인량이 액체 유입구(3)에 도달하지 않은 경우, 제 1도관(6)은 금속 슬리브(2)로부터 분리된다; 이 때, 터치 칩(20')의 입력 정전용량은 칩 내부의 기준 정전용량에 칩 외부의 제 1도관(6)의 정전용량 및 금속 배선(25)의 정전용량을 더한 것과 동일하다. 그러나, 제 1도관(6) 및 금속 배선(25)의 정전용량은 매우 낮아 무시할 수 있으므로, 터치 칩(20')의 입력 정전용량은 칩의 기준 정전용량과 여전히 동일하고, 칩은 하이 레벨을 출력한다; 공동(5)이 소변으로 가득 차면, 제 1도관(6)은 액체 유입구(3)에서 소변을 통해 금속 슬리브(2)와 연통되고; 이때, 터치 칩(20')의 외부로부터의 입력 정전용량은 금속 슬리브(2)의 정전용량에 제 1도관(6)의 정전용량 및 금속 배선(25)의 정전용량을 더한 것과 동일하다. 금속 슬리브(2)의 정전용량은 매우 높고, 터치 칩(20')의 입력 정전용량은 칩의 기준 정전용량에 금속 슬리브(2)의 정전용량을 더한 것과 같으므로, 이때 터치 칩(20')의 입력 정전용량은 칩의 임계 정전용량보다 높고, 로우 레벨이 출력된다. 이때는, 펌프 몸체기구가 기동되고, 플런저 펌프(8)는 공동(5) 내의 소변을 흡인하기 시작한다. 또한, 슬라이딩 지지대(11)는 흡인관의 기계적 영점으로 되돌아오고, 흡인관 조립체(9)는 흡인관의 극좌표 영점으로 다시 스윙되며, 흡인관 구성요소(18)는 흡인관의 축좌표 영점으로 되돌아간다. 1회의 소변 검출이 종료되면, 플런저 펌프(8)에 연결된 전자밸브(22)가 기동하여 액체 수집장치의 세척을 종료한다.
추가 개선으로서, 금속 슬리브(2)의 바닥면은 금속 슬리브(2)와 흡인관(1) 간의 갭으로 유입되는 액체를 제때 배출하는 액체 배출구(26)를 구비한다. 또한, 금속 슬리브(2)와 흡인관(1) 간의 갭으로 유입되는 액체가 슬라이드 레일 구성요소(19) 내로 더 유동하는 것을 막기 위해, 금속 슬리브(2)와 흡인관(1) 간의 갭에는 밀봉 링(4)이 배치되고, 액체 유입구(3) 및 액체 배출구(26)의 내측에도 밀봉 링(4)이 배치된다.
제 3실시예
전술한 제 2실시예와 비교하여, 제 3실시예는 전술한 제 2도관(24)이 금속 재료로 제조된 중공 스틸 니들을 사용하되, 제 1도관(6)과 연결되는 전술한 금속 배선(25)이 제 2도관(24)에 직접 연결되는 점이 상이하다. 터치 칩(20'), 금속 배선(25), 제 2도관(24), 제 1도관(6) 및 금속 슬리브(2)는 액위 감지기구를 형성하며, 액위 감지기구의 검출 원리는 제 2실시예에서의 액위 감지기구의 검출 원리와 동일하다. 다른 모든 구조는 제 2실시예의 구조와 동일하므로, 여기서 상세한 설명은 생략한다.
제 4실시예
제 3실시예와 비교하여, 제 4실시예는 제 2도관(24)만이 금속 재료로 제조된 중공 스틸 니들을 사용하는 한편, 제 1도관(6)은 일반적인 재료로 제조된 부도성 중공 도관을 사용하는 점이 상이하다. 터치 칩(20'), 금속 배선(25), 제 2도관(24) 및 금속 슬리브(2)는 상기 제 1실시예 및 제 2실시예와 동일한 액위 감지기구를 형성하는데, 이들은 모두 공동(5)에 수집된 소변량을 실시간으로 모니터하고, 공동(5) 내의 액체의 양에 따라 로우 레벨 또는 하이 레벨을 출력하며, 검출 원리는 상기 실시예와 유사하다. 다른 모든 구조는 제 3실시예와 동일하므로, 여기서 상세한 설명은 생략한다.
전술한 바와 같은 액위 감지기구의 4 가지 모드는 본 발명에서, 공동에 수집되는 소변량을 실시간으로 모니터함으로써, 샘플이 자동으로 흡인되고, 그 공동 내의 소변량이 검출을 위한 양만큼 충분히 채운 후에 흡인관 조립체가 자동으로 회수되도록 하기 위해 사용한다. 액체 수집장치의 자동화가 크게 개선되며, 이는 사용하기 편리하고 모니터링의 신뢰성을 높인다. 물론, 기존의 어떤 액위 센서를 사용하여 공동 내의 소변량을 실시간으로 모니터할 수도 있다.
본 발명의 액체 수집장치는 헬스케어용 스마트 변기에서의 자동 소변 흡인 문제를 해결한다. 이러한 장치에 의해, 변기에 들어가서 변기의 내부면에 아직 도달하지 않은 소변을 자동으로 수집할 수 있다. 그러므로, 건강 분석 샘플로서 공기 중에서 흡인된 소변을 사용하여, 변기의 내부면에서 소변 샘플을 흡인함으로써 발생하는 교차 오염 문제를 피할 수 있다. 물론, 본 발명의 액체 수집장치는, 추가로 공기 중에서 전도성 샘플을 수집할 필요가 있는 임의의 분야에서 사용함으로써, 자동 샘플 수집을 실현하고 효율을 향상시킬 수 있다.
전술한 설명은 단지 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐이며, 본 발명을 어떤 형태로 한정하려는 것은 아니고, 위에서 개시한 기술 내용을 사용하여 당업자에 의해 만들어진 간단한 수정, 균등한 변화 또는 변경은 모두 본 발명의 보호 범위에 속하게 된다.

Claims (22)

  1. 고정 지지대와, 이 고정 지지대에 배치되는 스윙기구와, 이 스윙기구에 연결되는 흡인관 조립체와, 이 흡인관 조립체에 연결되는 펌프 몸체기구를 포함하며,
    상기 흡인관 조립체는 슬라이드 레일 구성요소와, 이 슬라이드 레일 구성요소에 배치되는 신축형 흡인관 구성요소를 포함하고, 상기 슬라이드 레일 구성요소의 일단은 상기 스윙기구에 연결되고;
    상기 흡인관 구성요소는, 내부에 공동 및 이 공동의 상부에 배치되는 개구를 구비하는 흡인관과, 이 흡인관에 배치되는 제 1도관을 포함하며, 상기 제 1도관의 일단은 상기 공동에 삽입되고, 상기 제 1도관의 타단은 상기 펌프 몸체기구에 연결되며,
    상기 펌프 몸체기구는 상기 공동에 수집된 액체를 흡인하는데 사용하는 액체 수집장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 공동에 수집된 전도성 액체의 양을 실시간으로 모니터하고, 상기 공동 내의 전도성 액체의 양에 따라 상기 펌프 몸체기구의 기동 및 정지를 제어하는 액위 감지기구를 더 포함하는 액체 수집장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 액위 감지기구는, 터치 칩과, 상기 흡인관에 배치되는 중실 스틸 니들(solid steel needle)로, 일단이 상기 공동에 삽입되며, 상기 터치 칩과 상기 중실 스틸 니들을 연결하는 금속 배선을 갖는, 중실 스틸 니들을 포함하며, 상기 흡인관 구성요소가 액체를 수집하는 상태에 있는 경우, 상기 중실 스틸 니들의 종단면(end face)은 상기 제 1도관내 개구의 수평면 상부에 위치되는 액체 수집장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 공동에서 상기 중실 스틸 니들의 종단면은 상기 흡인관내 개구의 수직면을 넘지 않는 액체 수집장치.
  5. 제 2항에 있어서, 터치 칩을 포함하며, 상기 흡인관의 외측에는 금속 슬리브가 피복되고, 상기 제 1도관은 전도성 중공 스틸 니들(hollow steel needle)이고, 상기 터치 칩은 금속 배선을 통해 상기 제 1도관에 연결되고, 상기 터치 칩, 금속 배선, 제 1도관 및 금속 슬리브는 상기 액위 감지기구를 형성하며, 상기 금속 슬리브는 상기 흡인관의 개구와 중첩되는 액체 유입구를 구비하는 액체 수집장치.
  6. 제 2항에 있어서, 터치 칩을 포함하며, 상기 흡인관의 외측에는 금속 슬리브가 피복되고, 상기 흡인관은 내부에 상기 공동 내의 잔류 액체를 배출하는 제 2도관을 구비하고, 상기 제 2도관은 전도성 중공 스틸 니들이고, 상기 터치 칩은 금속 배선을 통해 상기 제 2도관에 연결되고, 상기 터치 칩, 금속 배선, 제 2도관 및 금속 슬리브는 상기 액위 감지기구를 형성하며, 상기 금속 슬리브는 상기 흡인관의 개구부와 중첩되는 액체 유입구를 구비하는 액체 수집장치.
  7. 제 2항에 있어서, 터치 칩을 포함하며, 상기 흡인관의 외측에는 금속 슬리브가 피복되고, 상기 흡인관은 내부에 상기 공동 내의 잔류 액체를 배출하는 제 2도관을 구비하고, 상기 제 2도관과 상기 제 1도관은 모두 전도성 중공 스틸 니들이고, 상기 터치 칩은 금속 배선을 통해 상기 제 2도관에 연결되고, 상기 터치 칩, 금속 배선, 제 2도관, 제 1도관 및 금속 슬리브는 액위 감지기구를 형성하며, 상기 금속 슬리브는 상기 흡인관의 개구와 중첩되는 액체 유입구를 구비하는 액체 수집장치.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 금속 슬리브는 바닥면에 액체 배출구를 구비하며, 상기 금속 슬리브와 상기 흡인관 사이에 밀봉 링이 배치되고, 이 밀봉 링은 상기 슬라이드 레일 구성요소에 근접하여 상기 액체 유입구 및 상기 액체 배출구 모두의 측면에 배치되는 액체 수집장치.
  9. 제 6항에 있어서, 상기 금속 슬리브는 바닥면에 액체 배출구를 구비하며, 상기 금속 슬리브와 상기 흡인관 사이에 밀봉 링이 배치되고, 이 밀봉 링은 상기 슬라이드 레일 구성요소에 근접하여 상기 액체 유입구 및 상기 액체 배출구 모두의 측면에 배치되는 액체 수집장치.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 금속 슬리브는 바닥면에 액체 배출구를 구비하며, 상기 금속 슬리브와 상기 흡인관 사이에 밀봉 링이 배치되고, 이 밀봉 링은 상기 슬라이드 레일 구성요소에 근접하여 상기 액체 유입구 및 상기 액체 배출구 모두의 측면에 배치되는 액체 수집장치.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 고정 지지대와 상기 스윙기구 사이에 슬라이딩 기구가 더 배치되고, 이 슬라이딩 기구는 기계식 전달기구와, 이 기계식 전달기구에 의해 구동되어 수평으로 미끄럼 이동하는 슬라이딩 지지대를 포함하며, 상기 스윙기구는 상기 슬라이딩 지지대에 배치되는 액체 수집장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 기계식 전달기구는 스크류 로드와, 이 스크류 로드를 구동하여 회전시키는 모터를 포함하며, 상기 스크류 로드는 상기 고정 지지대 상에 회전 가능하게 고정되고, 상기 슬라이딩 지지대는 상기 스크류 로드의 외부 나사와 치합되는 내부 나사를 구비하며, 상기 슬라이딩 지지대는 상기 모터의 구동으로 상기 스크류 로드를 따라 평행하게 미끄럼 이동하는 액체 수집장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 슬라이딩 기구는 상기 스크류 로드와 평행하게 상기 고정 지지대 상에 배치되는 회전 제한 바를 더 포함하며, 상기 슬라이딩 지지대는 상기 회전 제한 바를 관통하는 관통공을 구비하는 액체 수집장치.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 슬라이딩 지지대의 위치를 파악하는 제 1광결합기(optocoupler) 또는 제 1홀 센서(Hall sensor)와, 상기 흡인관 조립체의 위치를 파악하는 제 2광결합기 또는 제 2홀 센서와, 상기 흡인관 구성요소의 위치를 파악하는 제 3광결합기 또는 제 3홀 센서를 포함하는 액체 수집장치.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 스윙기구는 모터와, 이 모터에 연결되는 기어 쌍을 포함하고, 이 기어 쌍은 상기 모터의 주축에 연결되는 제 1기어와, 상기 슬라이드 레일 구성요소에 연결되는 제 2기어를 포함하며, 상기 제 1기어는 상기 제 2기어와 치합되고, 상기 모터는 상기 기어 쌍을 통해 상기 슬라이드 레일 구성요소를 구동하여 스윙시키는 액체 수집장치.
  16. 제 1항에 있어서, 상기 슬라이드 레일 구성요소는 상기 스윙기구의 모터의 주축에 직접 연결되는 액체 수집장치.
  17. 제 1항에 있어서, 상기 흡인관 구성요소는 상기 스윙기구의 작용 하에 하방 및 외측으로 스윙하는 액체 수집장치.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 스윙기구의 작용 하에 상기 흡인관 조립체가 외측으로 스윙하면, 상기 흡인관 조립체는 5° 내지 30°의 각도로 하방으로 경사지는 액체 수집장치.
  19. 제 1항에 있어서, 상기 흡인관은 내부에 상기 공동 내의 잔류 액체를 배출하는 제 2도관을 구비하고, 상기 제 2도관은 밸브 또는 마이크로 펌프에 연결되는 액체 수집장치.
  20. 제 1항에 있어서, 상기 펌프 몸체기구는 플런저 펌프와 3방향 전자밸브를 포함하고, 이 3방향 전자밸브는 호스를 통해 상기 제 1도관, 플런저 펌프 및 후속 검출장치에 각각 연결되는 액체 수집장치.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 플런저 펌프는 수돗물 파이프와 연결된 전자 밸브에 추가로 연결되는 액체 수집장치.
  22. 제 1항 내지 제 21항 중 어느 한 항에 따르는 액체 수집장치를 포함하는 스마트 변기로서, 고정 지지대는 변기 본체에 고정 연결되고, 흡인관 조립체는 스윙기구의 작용 하에 변기의 중심을 향해 스윙되고, 흡인관 구성요소는 소변을 수용하는데 사용하는 스마트 변기.
KR1020187034095A 2016-04-28 2016-10-25 액체 수집장치 및 이를 포함하는 스마트 변기 KR102229253B1 (ko)

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