基于人机工学的家用医疗智能马桶相关研究

靳豆豆 陈红高

摘 要：随着现代互联网技术及家用医疗设备便携化的发展，家用医疗智能马桶也具备了其发展的必要性。本文主要针对家用马桶智能化的尿液收集与分析装置进行研究探讨，以实现马桶自身有效地对使用者的尿液进行收集及清洁，并利用各种传感器对尿液进行简单分析，在此基础上通过相关设备及时反馈所检测的内容参数，以达到让使用者能够时刻了解到自身身体状况的目的。同时我们将根据所得结果对使用者进行相关的健康分析及意见反馈，让使用者的生活健康更加直观可见。

关键词：家用马桶；便携医疗；尿液分析；健康意见反馈

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.01.110

在当前生活场景中，上厕所似乎是最无法避免的场景。家用卫生间是一个特殊的空间，私人且相对隐蔽，是在家中进行健康检测的最佳场所。同时，将马桶与医疗相结合，可以有效地利用在马桶上所消耗的碎片化时间，用尽量短的时间对使用者的身体状况进行监测，以使得使用者的生活更加便捷健康。再者伴随着生活节奏的不断加快，人们也越来越趋向于一种简单快捷可视化的生活方式。因此，在一系列前人研究基础上，我们进行了有关于家用医疗智能马桶的研究。该马桶主要通过对使用者的尿液等液体排泄物的收集进行人体健康指数的相关分析，并在分析基础上将所检测的一系列参数转化成可视化的表格或图形反馈给使用者，让使用者可以时时刻刻直观的看到自己的身体状况，之后对使用者的饮食等生活习惯提出相应的健康调节建议。

1 马桶工作模块简述

本产品属于一体化智能马桶，在契合人机工程学的基础上，具备尿常规检测功能以及云处理和数据分析功能。在方便如厕的同时，能够使用户检测身体状况，并对用户的生活做出相应的提示和指导。其概念整体分为三个工作模块：常规使用模块、检测模块、数据处理模块。

常规使用模块是在基于人机工程学的基础上，对用户进行包括身体测量、使用方式与功能、交互系统以及考虑到用户情感和心理的分析，设计更为契合用户需求的马桶。使用模块包括大小便时的用户姿势和舒适度，包括基于身高95%百分位的人群设计N型坐姿，同时针对儿童设计配套使用的脚凳来满足这一姿势，以减少便秘情况以及在洗手间的时间，极大地提高了用户的舒适度并保护用户的健康。

检测模块是本产品的核心模块，在用户使用时提供了常规模块和检测模块的切换按键，检测模块则提供了尿常规检测的功能。在尿液检测的模式下，利用微电脑控制仪器，采用球面积分仪接受双波长反射光的方式测定试带上的颜色变化进行半定量测定。试带上带有数个含各种试剂的试剂垫，各自与尿中相应成分进行反应，能够对用户尿液的颜色、透明度、PH值、细胞、蛋白质、葡萄糖和比重等常规基础属性进行相应的检测。

数据处理模块则是在检测模式下针对检测的结果进行数据的分析和处理，并上传云服务进行相应的可视化分析，来方便用户得知身体状况并得到针对身体状况的健康指导和提示。通过尿常规检测能够得知身体的状况包括饮食情况、饮水量情况、运动情况、服药情况、肾脏情况、糖尿情况以及体内是否有炎症等，对于用户的健康生活有着极大的指导意义。

2 马桶收集结构相关研究

本产品工作模式分为普通使用模式和尿液检测模式。

在使用普通模式时，其功能与机构基本与普通马桶无异，大致结构包括马桶外壁、内壁、垫圈、冲水扳手、注入阀门、注入浮物、溢流管、冲水阀、吸水管等。其工作原理为：马桶内壁搜集排泄物后，扳动冲水扳手引发冲水阀打开，水由马桶内外壁间隙流入桶内，经吸水管流走。

在使用尿液检测模式时，马桶的结构将会在普通使用模式下增加以下特定结构：尿检仪、传输导管、反冲水导管、抽空气机、空气流器、触发阀门、触发开关等，以实现除残留水分、烘干内壁、尿液搜集、传输至检测仪、尿液检测、数据分析、数据传送、尿液排除、系统自动清洗等功能。其工作原理为：启用尿液检测模式时，先开将马桶内部的预留水水位降低，再开启瞬间烘干功能，增加空气对流，将马桶内部烘干，以防残留水对测试结果产生影响；当使用者排尿时尿液顺着马桶内壁流下，在吸水管的倾斜的开槽处汇集并由通孔流到尿液传输管内；尿检仪上方的抽空气机将导管内抽成真空，然后导管内搜集的尿液会因为大气压而上升至尿液检测仪内进行检测、分析以及将数据传送至客户端；检测完毕后反向高压重水管和尿检仪清洗导管同时冲水，将尿检仪和传输管内的尿液残留物冲走，完成自我清洁功能。在尿液传输过程中，将导管内空气抽成类似真空而将尿液升至高处的原因是为了让正常工作模式下的水不会进入到尿检仪中，即实现了两种工作模式共同存在但互补干扰的友好状态。

总的来说，两种工作模式运用的是同一套搜集、清洗模式；不同点在于普通工作模式下尿液不经任何中间操作直接排走，而尿液检测模式下尿液先由于导管内部的压强差被传输至检测仪内进行检测和分析，再经导管排出。两种工作模式的工作流程图如图所示：

3 结论

本文我们主要对基于人机工学的智能健康检测马桶的项目现状进行了说明，对家用马桶智能化的尿液收集与分析装置进行研究探讨。通过实现马桶自身有效地对使用者的尿液进行收集及清洁，对所收集的尿液进行简单分析。通过数据分析进一步向用户反馈身体的现阶段状况，将身体状况通过相应的数据传达给用户并给出合理的建议，如饮食改善等。下一步，我们将进一步完善此项目的各个阶段，通过积极查阅相应的资料，向相应的技术专家、医疗专家等寻求建议，同时在马桶的人机交互方面做出一些完善。在发展如此迅速的今天，面对一些资源紧张、环境污染等严重的问题时，我们本着绿色环保、清洁无污染、资源可持续的发展理念，希望通过我们团队的努力能为身处于快节奏的人们在生命健康方面提供一点建议及帮助。

参考文献：

[1]李健桢.智能马桶的家庭健康检查系统[D].广东工业大学，2006.

[2]方凯飞.基于血压和体温测量的家庭健康网络[D].广东工业大学， 2005.

作者简介：靳豆豆（1996-），女，河南禹州人，本科。