TWM516069U - 應用於智能馬桶之腎功能與泌尿道感染的檢測系統 - Google Patents

Description

應用於智能馬桶之腎功能與泌尿道感染的檢測系統

本創作係指一種尿液檢測系統，尤指有關設置在智能馬桶中的感測器單元檢測尿液中化學物質濃度變化，並呈現數據資料，以應用在腎功能與泌尿道感染的檢測系統。

中華民國專利公開第201217613號係指一種可輸出尿液參數的馬桶，其架構主要是包含一排尿管線、一接頭，一水位調整器以及一尿管；透過馬桶本體設置的感測器，可以檢測尿液中的各種參數，分別是尿液的溫度、流量、pH酸鹼值以及尿液中的電解質。當使用者尿液排入到馬桶中時，馬桶本體上的感測器可以輸出尿液的體積參數還有酸鹼值，且尿液會和馬桶內原有液體混合後，透過兩片電極中電阻值的變化來推算尿液中電解質的參數，該專利可以輕鬆得知自己尿液中各種參數的量化值，且方便觀察身體變化。不過此專利無法檢測腎臟功能與泌尿道發炎的問題，但本設計可以檢測腎臟功能與泌尿道發炎的問題。

中華民國專利公告第M434207號提出一個全自動式尿液分析裝置，其架構組成主要是有一個外殼體，該外殼體內設有一本體，本體中設有一容室、一檢測孔及負數個轉軸；有一分析儀，該分析儀與外殼體互相結合且設有一試紙組及一 尿液檢測模組，用以檢測尿液中相關數據；一個控制組，該控制組與分析儀相接且設有一中央處理器、一顯示器、一個輸入單元和一輸出單元，透過此模組可以提供方便快速的數據分析。該專利主要是提供一種可方便使用且快速分析的尿液分析裝置，透過跟一坐式馬桶的連接，可以幫助受測者方便且快速的透過顯示器，取得尿液檢測的結果。然此新型專利之缺點在於無法判斷腎臟功能與泌尿道系統是否有受到感染的問題，且試紙的使用上，無法像電化學訊號的分析方式能夠很精準地計算出檢測參數，因為試紙只能判斷有無化學物質成分而已，無法提供相關參數數據。此外試紙容易受到其他外在成分的干擾，會造成檢測上的不準確。

中華民國專利公告第M460122號提出一智能馬桶，此發明是透過裝置在馬桶缸部上的攝像模組，拍攝使用者之排泄物，再利用處理模組接收該影像並將此影像與健康標準之排泄物作比對，利用此方式可進行身體健康的分析。然而，這樣的檢測方式需要架設一攝影模組，這在成本上的消耗會很可觀，且透過拍照的方式做比對，很容易受到外在環境光源干擾的影響或是排泄物色澤而造成誤判，且只針對排泄物的分析並無法真正準確的評估與分析受測者的身體健康況狀。

中國民國專利第M491695號提出一具有辨別健康狀況之馬桶，利用一紅外線感測器感測受測者是否正在使用該座體，當紅外線感測器感測到受測者正在使用該座體時，裝置於座體中的試紙就會被驅動單元傳動貼附於該座體之內壁，而當受測者的排泄物(如尿液)流經此內壁時，該試紙就會開始檢 測排泄物的化學變化，透過檢測出不同的pH值大小，能夠了解目前人體之健康狀態。此外該專利亦有設置一提醒單元，能夠根據不同顏色之LED燈，來呈現目前試紙的顏色變化，可間接的讓受測者了解目前的健康狀況。該專利提供了一簡便有利的pH量測和顯示方式，但對於人體健康的分析光是只有pH值的數據是不夠的，且試紙容易受到干擾物的影響而造成誤差。

中國大陸專利公告第CN 202730908 U號提出一種智能大小便檢測馬桶，利用裝置在馬桶上的中央處理器對於採集到的排泄物樣本作分析與數據的儲存。在樣本採集的部分可分為兩種，一種是透過一自動調焦的顯微鏡進行圖像的採集，第二是透過攪拌模組的攪拌棒進行樣本的採集，同時攪拌外殼內還設置一清洗模組，可在攪拌完後進行沖洗。而中央處理器不僅僅是操控顯微鏡、攪拌棒以及資料分析，同時還設置有人機交互模組，可透過顯示器和鍵盤做相關的操作，如資料的儲存或是數據比對與分析。此專利雖然提出了不同樣本的採集方式，但卻需要使用一個自動調焦的顯微鏡，這在成本上比使用照相的方式要來的更高，且在攪拌棒的使用上還必須使用離心機做攪拌，這其實並不合理。

鑑於以上所述，本案創作人遂研製創新，思及若能提出一個可以幫助社會大眾以及患有腎臟疾病之患者，能自行檢測並監控自己腎功能是否正常與泌尿道是否有感染的檢測系統，且透過雲端資料庫收集相關數據並提供醫師做診斷上 的參考，則應可大大提升其效能。

為達到上述預期功能，本創作採取的技術手段如下：創作一種應用於智能馬桶之腎功能與泌尿道感染的檢測系統，包含兩個系統要件，一為感測器單元，另一為檢測單元。其中，感測器單元可以檢測尿液中之肌酸酐濃度、白蛋白濃度、亞硝酸鹽濃度、pH值濃度以及白血球酯酵素濃度，而檢測單元可以計算出尿液中所含的肌酸酐濃度，利用加總平均的方式算出一整天(一般為24小時)中尿液所含的平均肌酸酐濃度，以及配合每天早上第一次排尿中的白蛋白濃度除以該次之肌酸酐濃度而算出白蛋白及肌酸酐的比值(UACR值，Urine albumin creatinine ration)，利用這兩個數據能夠了解目前腎臟功能是否正常，同時檢測單元亦會計算出亞硝酸鹽濃度、pH值濃度以及白血球酯酵素濃度來判斷泌尿道系統是否有發炎的現象。因此可自行檢測並監控自己的腎臟功能狀態以及了解泌尿道是否有感染之現象。

其中，該感測器單元，具有一裝置本體，該裝置本體可與智能馬桶做結合。該裝置本體的內部包含有一肌酸酐感測器、一白蛋白感測器、一亞硝酸鹽感測器、一pH值感測器及一白血球酯酵素感測器，該肌酸酐感測器用以感測每次排尿時的肌酸酐濃度，該白蛋白感測器用以檢測每次排尿時的白蛋白濃度，該亞硝酸鹽感測器用以檢測出每次排尿時的亞硝酸鹽濃度，而該pH值感測器與該白血球酯酵素感測器分別用以感測每次排尿時的pH值濃度以及白血球酯酵素濃度，且該肌 酸酐感測器、該白蛋白感測器、該亞硝酸鹽感測器、該pH值感測器及該白血球酯酵素感測器在感測後均輸出類比訊號。

該檢測單元，接收來自該感測器單元輸出的類比訊號。該檢測單元包含有一訊號讀取電路單元、一數位訊號處理單元、一訊號顯示單元、一資料儲存單元以及一電源供應單元。其中：該訊號讀取電路單元，設置在該檢測單元的內部，該訊號讀取電路單元包含有一訊號放大電路、一濾波器及一類比數位轉換器，該訊號放大電路係將來自該感測器單元的類比訊號放大，且由該濾波器濾波，之後透過該類比數位轉換器將類比訊號轉為數位訊號。

該數位訊號處理單元，接收該訊號讀取電路單元輸出之數位訊號，透過內部機制做處理以及運算，其一計算出該肌酸酐感測器感測每次尿液中所含之肌酸酐濃度，以及在一預定時間內將每次的尿量及肌酸酐濃度加總之尿液中的平均肌酸酐濃度，其二為計算出當日早上的第一泡尿的白蛋白濃度，主要配合每天早上第一次排尿中的白蛋白濃度除以該次之肌酸酐濃度而算出白蛋白及肌酸酐的比值(UACR值，Urine albumin creatinine ration)，其三為分別計算出該亞硝酸鹽感測器、該pH值感測器及該白血球酯酵素感測器感測每次尿液中所含之亞硝酸鹽濃度、pH值濃度以及白血球酯酵素濃度。此外該數位訊號處理單元會將檢測分析完成後的數據資料傳輸到雲端伺服器中，透過雲端伺服器建構一大資料庫，此資料庫未來可以提供醫生做診斷數據之參考。

該訊號顯示單元，接收及呈現該數位訊號處理單元的數據資料，此即可使檢測之數值能即時顯示，以達到可自行檢測並監控自己腎功能是否正常與泌尿道是否有感染的目標。資料儲存單元，設於雲端伺服器中，接收來自數位訊號處理單元的數據資料，並儲存於雲端資料庫中為提供醫生診端數據之參考。另外，該電源供應單元則係電性連接至該訊號讀取電路單元、數位訊號處理單元及該訊號顯示單元、該資料儲存單元。

其次，該感測器單元的該肌酸酐感測器、該白蛋白感測器、該亞硝酸鹽感測器、該pH值感測器及該白血球酯酵素感測器之中分別具有用以感測肌酸酐、白蛋白、亞硝酸鹽、pH值以及白血球酯酵素的化學物質變化的電解液。

此外，該感測器單元接設於智能馬桶之內部，而該檢測單元接設於智能馬桶之外部。又，該感測器單元之裝置本體具有一第一連接部，而該智能馬桶與第一連接部連接。

承上可知本創作之目的在於提供一種腎功能與泌尿道感染的檢測系統，且裝設在一智能馬桶上，主要利用一感測器單元而可感測出病患尿液中之肌酸酐濃度、白蛋白濃度、亞硝酸鹽濃度、pH值濃度與白血球酯酵素濃度，之後透過一檢測單元讀取感測的數據資料，並加以統計分析而呈現，藉此監測病患目前之腎臟功能是否為正常，以及泌尿道系統是否有感染，而可提供患有腎臟病之病患，能自行在居家做自行的追蹤檢測，同時可降低醫院在利用人力做檢測的時間及負擔。此外透過雲端資料庫的建立可以儲存不同身體健康狀況之資 料，能夠在未來協助醫生做診斷上的參考。

A‧‧‧感測器單元

B‧‧‧智能馬桶

D‧‧‧檢測單元

1‧‧‧裝置本體

11‧‧‧第一連接部

21‧‧‧肌酸酐感測器

22‧‧‧白蛋白感測器

23‧‧‧亞硝酸鹽感測器

24‧‧‧pH值感測器

25‧‧‧白血球酯酵素感測器

3‧‧‧訊號讀取電路單元

31‧‧‧訊號放大電路

32‧‧‧濾波器

33‧‧‧類比數位轉換器

4‧‧‧數位訊號處理單元

5‧‧‧訊號顯示單元

6‧‧‧資料儲存單元

7‧‧‧電源供應單元

第一圖係本創作之一應用實施例參考圖。

第二圖係本創作之概要組成單元的方塊示意圖。

第三圖係本創作之組成單元的實施例方塊示意圖。

第四圖係本創作之組成單元的流程功能方塊示意圖。

本創作之具體實施例，請參閱第一、二圖所示，本創作係由一感測器單元A與一檢測單元D所組成，其中：感測器單元A，為可拋棄式，係接設在使用者(病患)的尿液排出通路的一智能馬桶B上(如第一圖)，其中，感測器單元A具有一裝置本體1，其具有一第一連接部11，第一連接部11用以與智能馬桶B連結。另，裝置本體1可隨著馬桶的沖水系統一起拋棄。

其次，請參閱第三、四圖所示，感測器單元A係在裝置本體1之內部裝設一肌酸酐感測器21、一白蛋白感測器22、一亞硝酸鹽感測器23、一pH值感測器24及一白血球酯酵素感測器25，其中，肌酸酐感測器21用以感測每次排尿時的肌酸酐濃度，而白蛋白感測器22則感測每次排尿時的白蛋白濃度，亞硝酸鹽感測器23感測出每次排尿時的亞硝酸鹽濃度，而pH值感測器24與白血球酯酵素感測器25分別用以感測每次排尿時的pH值濃度以及白血球酯酵素濃度，且各感測器在感測後均輸出類比訊號。又其中，肌酸酐感測器21、白 蛋白感測器22、亞硝酸鹽感測器23、pH值感測器24以及白血球酯酵素感測器25的結構內部各具電解液，且主要由工作電極(Working electrode)、參考電極(Reference electrode)以及輔助電極(Counter electrode)所組成，先利用參考電壓接收電壓訊號，當尿液流經肌酸酐感測器21、白蛋白感測器22、亞硝酸鹽感測器23、pH值感測器24以及白血球酯酵素感測器25的時候，會透過內部的電解液進行化學反應，當濃度發生變化的時候，即會反映在輸出電壓上而輸出相關的類比訊號。

檢測單元D，為不可拋棄式，且設置在智能馬桶B之外部，其內部包含一訊號讀取電路單元3、一數位訊號處理單元4、一訊號顯示單元5、一資料儲存單元6及一電源供應單元7(如第二、三圖)，主要功能是接收來自感測器單元A輸出的類比訊號，透過檢測單元D內部的機制，分析處理相關數據資料並顯示出來。其中：訊號讀取電路單元3，具有一訊號放大電路31、一濾波器32以及一類比數位轉換器33(如第三、四圖)，感測器單元A輸出的類比訊號透過訊號放大電路31做放大的動作，之後透過濾波器32將雜訊移除處理後，再由類比數位轉換器33將類比訊號轉成數位訊號，之後再將此訊號傳送到數位訊號處理單元4。

數位訊號處理單元4，接收訊號讀取電路單元3的數位訊號，並可分別做計算與分析的工作(另如第四圖)，其一統計來自肌酸酐感測器21每次尿量中的肌酸酐濃度，最後採加總統計的方式計算出在一預定時間(如一整天)內尿液 中所含的平均肌酸酐濃度。其二為白蛋白及肌酸酐的比值部分(UACR值，Urine albumin creatinine ration)，一般都是檢測當日早上的第一泡尿，主要係計算出白蛋白感測器22感測該次尿液中所含之白蛋白濃度，且將該白蛋白濃度除以該次之肌酸酐濃度而算出白蛋白及肌酸酐的比值(UACR值)。除了這兩項數據外，同時也可以分析與處理計算出亞硝酸鹽感測器23、pH值感測器24及白血球酯酵素感測器25感測尿液中所含之亞硝酸鹽濃度、pH值濃度以及白血球酯酵素濃度。此外該數位訊號處理單元4會將檢測分析完成後的數據資料傳輸到雲端伺服器中。

訊號顯示單元5，可為電腦與手持式裝置(如手機)，透過UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，非同步式串列介面)的傳輸而接收及呈現來自數位訊號處理單元4的數據資料，此時即可使檢測之數值能即時顯示，以達到可自行檢測並監控自己泌尿道是否有感染與腎功能是否正常的目標。

資料儲存單元6，設於雲端伺服器中，並接收及儲存來自數位訊號處理單元4的數據資料，以建立資料庫而為提供醫生診端數據之參考。

電源供應單元7，電性連接至訊號讀取電路單元3、數位訊號處理單元4及訊號顯示單元5、資料儲存單元6(如第二、三圖)。

承上構成，其實施時如第一圖，尿液透過智能馬桶B經過感測器單元A，會感測出尿液中的肌酸酐濃度、白蛋 白濃度、亞硝酸鹽濃度、pH值濃度以及白血球酯酵素濃度(如第四圖)，之後透過訊號讀取電路單元3將感測到的類比訊號放大，並轉換成數位訊號，再透過數位訊號處理裝置4，將轉換好的數位訊號作分析，統計每次尿量中的肌酸酐濃度，最後採加總統計的方式計算出一預定時間內尿液中所含的平均肌酸酐濃度，而在白蛋白及肌酸酐的比值部分(UACR值，Urine albumin creatinine ration)，則是一般都檢測早上的第一泡尿，透過肌酸酐濃度與白蛋白濃度計算得到一預定時間內尿液中所含的平均肌酸酐濃度，以及UACR值的這兩個數據能夠了解目前腎臟功能是否正常。

除了上述的檢測數據外，同時也可以分析與處理亞硝酸鹽濃度、pH值濃度以及白血球酯酵素濃度，最後藉由訊號顯示單元5呈現。訊號顯示單元5會呈現一整天中尿液所含的平均肌酸酐濃度以及UART值、亞硝酸鹽濃度、pH值濃度以及白血球酯酵素濃度，透過這些數據資訊了解目前的腎臟功能是否正常，以及泌尿道系統是否有感染的現象。且本創作採取滴入式的感測，可排除傳統在臨床上使用試紙來做量測，藉由試紙的呈色反應來測量亞硝酸鹽、pH值的變化，容易受到抗氧化劑干擾的缺失。透過此功能可快速檢測腎臟功能是否有無問題，以及泌尿道系統是否有感染，如果有就必須通知相關人員作處理，在功能進步性方面可說極為明顯。

據上所述及實施說明，可知本創作在構造功能上，已達成幫助患有腎臟病之病患以一般大眾，能自行在居家做腎臟功能與泌尿道系統的定期監測與追蹤，而可提供醫師相 關之數據以便於在醫師的診斷上有一參考之依據，且在裝配與使用上達到便利與實用的效果。因此，本創作之實用性、進步性誠無庸置疑，且於前述實施例中所揭露之技術手段、結構特徵從未曾公開在先，故其新穎性亦不失，因此，本創作應已具新型專利之要件，懇請 貴審查委員明鑒，惠准本案專利，以為感荷。

A‧‧‧測器單元

D‧‧‧檢測單元

3‧‧‧訊號讀取電路單元

4‧‧‧數位訊號處理單元

5‧‧‧訊號顯示單元

6‧‧‧資料儲存單元

31‧‧‧訊號放大電路

32‧‧‧濾波器

33‧‧‧類比數位轉換器

Claims (6)

1. 一種應用於智能馬桶之腎功能與泌尿道感染的檢測系統，包含有：一感測器單元，該感測器單元具有一裝置本體用以與一智能馬桶接合，而該裝置本體內部具有一肌酸酐感測器、一白蛋白感測器、一亞硝酸鹽感測器、一pH值感測器及一白血球酯酵素感測器，該肌酸酐感測器用以感測每次尿液中所含之肌酸酐濃度，該白蛋白感測器用以感測每次尿液中所含之白蛋白濃度，該亞硝酸鹽感測器、該pH值感測器及該白血球酯酵素感測器分別用以感測每次尿液中所含之亞硝酸鹽濃度、pH值濃度以及白血球酯酵素濃度，且該肌酸酐感測器、該白蛋白感測器、該亞硝酸鹽感測器、該pH值感測器及該白血球酯酵素感測器在感測後均輸出類比訊號；一檢測單元，該檢測單元接收來自該感測器單元輸出的類比訊號，該檢測單元包含有一訊號讀取電路單元、一數位訊號處理單元、一訊號顯示單元、一資料儲存單元及一電源供應單元；該訊號讀取電路單元包含有一訊號放大電路、一濾波器以及一類比數位轉換器，該訊號放大電路將來自該感測器單元的類比訊號放大，且由該濾波器將雜訊移除，由該類比數位轉換器將類比訊號轉換為數位訊號；該數位訊號處理單元接收該數位訊號而分別處理，其一為計算出該肌酸酐感測器感測每次尿液中所含之肌酸酐濃度，以及在一預定時間內將每次的尿量及肌酸酐濃度加總 之平均肌酸酐濃度，其二為計算出當日早上的第一泡尿的白蛋白濃度除以該次之肌酸酐濃度，而算出白蛋白及肌酸酐的比值(UACR值，Urine albumin creatinine ration)，其三為分別計算出該亞硝酸鹽感測器、該pH值感測器及該白血球酯酵素感測器感測每次尿液中所含之亞硝酸鹽濃度、pH值濃度以及白血球酯酵素濃度；而該訊號顯示單元接收及呈現來自該數位訊號處理單元的數據資料，且由該資料儲存單元儲存來自該數位訊號處理單元的數據資料；而該電源供應單元係電性連接至該訊號讀取電路單元、該數位訊號處理單元及該訊號顯示單元、該資料儲存單元。
2. 如申請專利範圍第1項所述之應用於智能馬桶之腎功能與泌尿道感染的檢測系統，其中，該感測器單元中的該肌酸酐感測器中具有用以感測肌酸酐的化學物質變化的電解液。
3. 如申請專利範圍第1項所述之應用於智能馬桶之腎功能與泌尿道感染的檢測系統，其中，該感測器單元中的該白蛋白感測器中具有用以感測白蛋白的化學物質變化的電解液。
4. 如申請專利範圍第1項所述之應用於智能馬桶之腎功能與泌尿道感染的檢測系統，其中，該感測器單元的該亞硝酸鹽感測器中具有用以感測亞硝酸鹽的化學物質變化的電解液。
5. 如申請專利範圍第1項所述之應用於智能馬桶之腎功能與 泌尿道感染的檢測系統，其中，該感測器單元的該pH值感測器中具有用以感測pH值的化學物質變化的電解液。
6. 如申請專利範圍第1項所述之應用於智能馬桶之腎功能與泌尿道感染的檢測系統，其中，該感測器單元的該白蛋白酯酵素感測器中具有用以感測白蛋白酯酵素的化學物質變化的電解液。