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原文传递一种用于智能马桶的尿便自动检测及控制系统及其方法

专利名称：	一种用于智能马桶的尿便自动检测及控制系统及其方法
摘要：	本发明公开了一种用于智能马桶的尿便自动检测及控制系统及其方法，系统采用单独针对尿便分离进行各自样品采集技术，通过处理器统一的管控，使得能同时满足对尿液或大便的独立式检测，并且将样品分为数个样品分格，满足数十个常规的检测项目的同时检测，不仅检测项目丰富且缩短了整个检测过程的耗时，提高检测效率缩短了检测周期，从而满足医疗行业的商行用途和需求。实现了全面、有效、精准的尿检功能，自动比对后，比对分析结果直接关联进用户信息后记录在用户检测结果信息里，医院及其它商业、健康中心使用，添加身份识别设备，记录使用者身份信息，为个人的实时健康状况，实现便捷、智能化管理提供一份重要的医学数据。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	云南;53
申请人：	许兵
发明人：	许兵;王腾
专利状态：	有效
申请日期：	2018-11-15T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201811357270.2
公开号：	CN110108891A
代理机构：	昆明今威专利商标代理有限公司
代理人：	赛晓刚
分类号：	G01N35/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N35
申请人地址：	650032 云南省昆明市西山区广福路九公里世纪半岛苹果谷2-2-901
主权项：	1.一种用于智能马桶的尿便自动检测及控制系统，其特征在于，包括：尿液采样模块，用于收集尿液样品且能够控制尿液样品的供给启停、能计量供给尿液样品的输送量，并能用于定量、定时提供尿液样品；便样采集模块，用于收集便体样品且能够控制便体样品的供给启停、能计量供给尿液样品的输送量，并能用于定量、定时提供尿液样品；样品位移控制模块，用于操控尿液样品及便体样品的工位移动、停驻及倾倒；检测模块，包括影像获取模块和化学检验模块，所述影像获取模块用于对尿液样品进行镜检并获取图像信息，所述化学检验模块用于化学检验工作，影像获取模块能获取检测过程的全程图像信息，并能对所述图像信息、全程图像信息传输至中央处理器；样品完全清洁模块，用于对所述尿液采样模块、所述便样采集模块和所述样品位移控制模块进行清洗和污水排泄；中央处理器，用于连接并控制所述尿液采样模块、所述便样采集模块、样品位移控制模块、检测模块和样品完全清洁模块；用于获取、控制各模块的运作信息，并对所述运作信息进行分析处理并发送对应的运作反馈信息控制各模块的反馈运作；用于对接收到的影像获取模块获得的图像信息进行处理、分析并存储和传输。 2.根据权利要求1所述的尿便自动检测及控制系统，其特征在于，所述尿液采样模块还用于感应尿液进入尿液采样模块后，启动排泄排掉头段尿液后，关闭排泄并对中段尿液进行采集形成待检尿液；并通过电磁阀控制将所述待检尿液均分为8~20个的待检尿样；所述便样采集模块还用于将便体样品进行粉碎并搅拌后通过电磁阀和流量计实现便体样品的定量释放成2~8个待检便样。 3.根据权利要求1或2所述的尿便自动检测及控制系统，其特征在于，所述样品位移控制模块，在中央处理器的控制下还用于先从尿液采样模块或便样采集模块处获取到尿液样品或便体样品，其次将尿液样品或便体样品移动至影像获取模块下方停驻，当影像获取模块对尿液样品或便体样品镜检完成后，再将尿液样品或便体样品移动至化学检验模块下方停驻，当化学检验模块对尿液样品或便体样品化学检测进行后，再一次将尿液样品或便体样品移动至影像获取模块下方停驻，当对尿液样品或便体样品化学检测完成后，最终将尿液样品或便体样品移动至样品完全清洁模块所在工位下方。 4.根据权利要求1~3任意一项所述的尿便自动检测及控制系统，其特征在于，化学检验模块，用于装纳检测试纸并对检测试纸进行定量输送和截断释放进尿液样品或便体样品中进行部分浸泡；或先释放检测试纸后再点滴上尿液样品或便体样品进行试纸反应检测；或用于装纳检测试剂并对便体样品中进行定量添加进行检测试剂法检测；所述影像获取模块，还用于获取尿液样品的颜色信息、尿液样品中的有形成分信息和\或试纸检测过程中试纸的颜色变化信息；还用于获取便体样品的颜色信息、便体样品中的有形成分信息和\或试纸、检测试剂检测过程中试纸、检测试剂的颜色变化信息；所述影像获取模块，还用于获取尿液样品在添加检测试纸后、或便体样品在添加检测试纸或检测试剂后，对检测试纸颜色变化过程或对添加检测试剂后便体样品颜色变化的全程图像；所述全程图像为记录了检测反应全程的视频信息或间隔式获取的若干张图像信息；所述中央处理器，还用于首先将影像获取模块获取的镜检检测结果的所述图像信息、全程图像信息进行图像预处理，所述图像预处理包括通过提取出图像中的有形特征和\或颜色特征，其次将所述有形特征和\或颜色特征与内置的病理检测数据库中的病样镜检图像有形特征、病样试纸色卡颜色变化区间的颜色特征数据进行比对分析，得出检测分析结果，并将检测分析结果传输至上位终端；所述上位终端为PC或智能设备或云端服务器；所述尿便自动检测及控制系统还包括用户信息模块，所述用户信息模块用于识别用户身份信息，并将所述检测分析结果与用户身份信息相匹配并关联；所述用户身份信息通过上位终端录入，所述用户身份信息包括用户姓名或用户名、性别、年龄、体重、身高、检测时间、检测时的地理位置坐标信息、便检次数、尿检次数、尿液量、尿液颜色、用户历史检测信息和用户病史信息；所述匹配并关联的方式为智能设备识别二维码接入登陆、智能设备与置于中央处理器中的蓝牙模块或wi-fi模块连接接入、用户指纹信息识别接入或用户人脸特征识别接入；所述样品完全清洁模块包括高压水箱水压冲洗机构，用于通过高压水箱水压冲洗与若干个清洗喷头相连后，将若干个清洗喷头分别分布于马桶便池内、马桶盖内表面上对便池的清洗，以及在位于检测模块下方的清洁区域内对便样采集模块、尿液采集模块进行清洗；每个清洗喷头均配有各自的电磁阀门在中央处理器控制下进行开闭；所述样品完全清洁模块，还用于通过喷射方向相对的清洗喷头的位置分布形成水流喷射的相对撞击产生的四溅水流对马桶便池、便样采集模块、尿液采集模块进行上下及四周的立体式水流冲洗清洁；还用于通过各清洗喷头的电磁阀门的开闭时间差形成相对喷射水流交汇相对位置的改变，形成对水柱相撞产生四溅水流的位置点的改变，实现对马桶便池、便样采集模块、尿液采集模块进行全方位的水流冲洗清洁；所述样品完全清洁模块，还包括空气冲洗机构，并通过空气冲洗机构和高压水箱水压冲洗机构在中央处理器的控制下用于实现利用水、气相互交替清洗实现对马桶便池、清洁区域内对便样采集模块、尿液采集模块进行的水、气交替清洗和排泄；所述清洗喷头能靠电力驱动实现喷头的旋转以调整清洗水流喷射的方向。 5.根据权利要求1~4任意一项所述的尿便自动检测及控制系统，其特征在于，所述样品完全清洁模块，在中央处理器的控制下还用于通过影像获取模块对冲洗程度获取图像，将所述获取图像与完全干净状态下的图像信息进行信息比对，并根据信息比对结果决定是否再次对便样采集模块、尿液采集模块进行清洗操作，直至信息比对已达到清冲合格指标；所述将所述获取图像与完全干净状态下的图像信息进行信息比对次数达到预定次数后，仍未达到清冲合格指标时，判断残留物附着点所在区域为便样采集模块或尿液采集模块后，单独对便样采集模块或尿液采集模块进行清洗，并启动空气冲洗机构和高压水箱水压冲洗机构，利用水、气相互交替输送，形成若干次水珠与空气段依次输出，利用高速气流将水珠高速喷出，利用高速水珠撞击便样采集模块或尿液采集模块进行清洗，实现对残留物附着点所在区域进行二次强力冲洗，直至达到清冲合格指标停止；所述检测模块还包括光谱分析模块，所述光谱分析模块与中央处理器连接并正对样品位移控制模块，用于对便体样品进行光谱分析获取光谱信息回传中央处理器，中央处理器对光谱信息进行分析处理，得光谱分析信息，所述光谱分析信息包括食物残渣成分信息、食物残渣的消化程度信息。 6.一种用于智能马桶的尿便自动检测及控制方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、对待检用户的尿液和\或便体进行采样，所采到的尿液样品和\或便体样品分别装入尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器内； S2、将尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器通过工位移动平台移动至检测工位下方停驻； S3、由检测工位的检验仪机构对尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器内的尿液和\或便体进行检测，得检测信息； S4、将尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器通过工位移动平台移动至清洗区域倾倒尿液样品和\或便体样品，并对尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器以及马桶便池进行自动清洗； S5、由检验仪机构将步骤S3中的检测信息发送至中央处理器并由中央处理器进行处理，得检测数据； S6、经步骤S4自动清洗完成的尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器通过工位移动平台复位，等待下一次检测采样。 7.如权利要求6所述的自动检测及控制方法，其特征在于，所述对待检用户的尿液和\或便体进行采样之前，还包括：对待检用户的身份信息进行识别，识别通过后马桶盖开启，所述身份信息进行识别的身份信息包括用户姓名或用户名识别；用户指纹信息识别；或用户人脸特征识别；所述身份信息还包括性别、年龄、体重、身高、用户历史检测信息和用户病史信息；当待检用户完成本次检测后，得用户本次检测信息，所述用户本次检测信息包括：检测时间、检测时的地理位置坐标信息、便检次数、尿检次数、尿液量、尿液颜色、便体颜色、各项检测项目检测信息，待所述用户本次检测信息生成后，将其与所述用户历史检测信息进行合并更新并上传保存至上位终端，用户能浏览查阅上位终端上用户自己每一次的各项检测项目检测信息，或接收上位终端推送的提醒信息。 8.如权利要求6或7所述的自动检测及控制方法，其特征在于，获取同一用户的若干次各项检测项目检测信息进行预处理后，生成用户精准检测信息；所述生成用户精准检测信息的步骤包括：获取同一用户的不少于30次的各项检测项目检测信息，获取每项检测项目信息的平均值A，判断是否具有超出平均值A的50%以上变动的单次检测项目检测信息，若超出平均值A的50%以上变动的单次检测次数不超过3次，则去除超出平均值A的50%以上变动的单次检测项目检测信息再计算该项检测信息的平均值B，平均值B为用户精准检测信息；若超出平均值A50%以上变动的单次检测次数大于4次，则该项检测项目信息的平均值A作为用户精准检测信息，并将差异超出平均值A50%以上变动的单次检测信息逐个罗列，生成异常检测项目提醒信息。 9.如权利要求6~8任意一项所述的自动检测及控制方法，其特征在于，所述生成用户精准检测信息还包括：获取同一用户在30~180天内的若干次各项检测项目检测信息并获取每次检测的地理位置坐标信息，当不同的地理位置坐标信息数超过5个时，则获取每个地理位置坐标下的最后1~5次的各项检测项目检测信息并进行汇总后，取各项检测项目的平均值C为用户精准检测信息；所述对待检用户的尿液采样还包括：先排泄掉待检用户的头段尿，取待检用户的中段尿作为所述尿液样品，并将所述尿液样品定量分装为8~18个等量的尿液样品待检；所述对待检用户的便体采样还包括：对便体进行粉碎并搅拌，将粉碎搅拌后的便体样品定量分装为2~8个等量的便体样品待检；所述将尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器通过工位移动平台移动的移动方式包括：由若干组齿状轮在横向和纵向的齿状导轨上通过中央处理器的统一控制实现了尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器在工位移动平台上的左右、前后的位移控制；所述检验仪机构对尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器内的尿液和\或便体进行检测的步骤还包括：首先对尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器内的尿液和\或便体进行电子显微镜镜检检测，其次再进行化学检测法检测；所述化学检测法检测包括：对尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器内的尿液和\或便体添加检测试纸进行试纸法检测；或对便体样品检测容器内的便体进行添加检测试剂进行试剂法检测；所述添加检测试纸进行试纸法检测的步骤还包括：检测试纸以一端倾斜向下的下落释放且非全部浸入的方式进入尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器内，并由倾斜向下的一端浸泡进尿液样品和\或便体样品内；或检测试纸以一端倾斜向下的下落释放且倾斜平躺的方式放入进空的尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器内后，再将采样后的尿液样品和\或便体样品定量点滴添加在检测试纸的一端上；所述的自动检测及控制方法，还包括步骤：当检测试纸或检测试剂添加后，由中央处理器控制尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器通过工位移动平台移动到检测工位的检验仪机构下方，由电子显微镜记录整个检测试纸的变化过程或检测试剂添加后的样品颜色变化过程的化学检测过程图像信息，并由电子显微镜将所述化学检测过程图像信息传输至中央处理器；所述的自动检测及控制方法，所述检测信息为镜检图像信息和化学检测过程图像信息；所述检测信息发送至中央处理器并由中央处理器进行处理，得检测数据的步骤，还包括；通过对镜检图像信息和化学检测过程图像信息建立HSV模型，并提取图像中的色调、饱和度、亮度、色斑、形状信息，并进行变换，增强，滤波预处理，得图像中的有形特征和\或颜色特征的检测数据；所述检测信息发送至中央处理器并由中央处理器进行处理，得检测数据的步骤，还包括：将所述有形特征和\或颜色特征的检测数据与中央处理器内置的病理检测数据库中的病样镜检图像有形特征、病样试纸色卡颜色变化区间的颜色特征数据进行比对分析，得出检测分析数据，并由中央处理器将检测数据和\或检测分析数据发送至上位终端；所述上位终端为PC或智能设备或云端服务器；所述检测分析数据包括：用户使用智能马桶的时间信息、用户的尿液量信息、尿液颜色信息、便体颜色信息、检测时的地理位置坐标信息、各项检测项目检测信息、各项检测项目检测信息的检测值与该项目的参考标准值区间、针对超标的检测值的分析说明及建议内容；用户的历史检测项目的历史检测值；基于历史检测值形成的变化趋势图像、图表或文字信息；所述针对超标的检测值的分析说明及建议内容包括：获取30~180天内与用户所在同一地域范围内的所有用户的超标的检测值及超标项目信息，获取项目相同度60%以上的超标项目为普遍性超标信息，判断能引起所述普遍性超标信息可能的疾病种类信息，向该区域范围内的所有用户推送可能为所述疾病种类信息在当前地域范围内感染或传播的可能性提醒；所述同一地域范围指县级地理范围、市级地理范围、州级地理范围、省级地理范围、国家地理范围；所述S3检验仪机构对尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器内的尿液和\或便体进行检测，得检测信息的步骤还包括：光谱分析模块对便体进行光谱分析检测，光谱分析模块对便体样品进行光谱分析获取光谱信息并回传中央处理器，中央处理器对光谱信息进行分析处理，得光谱分析信息，所述光谱分析信息包括食物残渣成分信息、食物残渣的消化程度信息。 10.如权利要求6~8任意一项所述的自动检测及控制方法，其特征在于，所述对尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器以及马桶便池进行自动清洗的步骤还包括：在马桶便池内安装至少一个清洗喷头，清洗喷头沿便池内壁横向分布倾斜向下，且清洗喷头的喷水口方向以与便池内壁圆周表面相切；在清洗区域内通过若干个清洗喷头对竖立状倾倒完样品的尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器做横向或横向倾斜向下的水流喷洗；通过喷射方向相对的清洗喷头的位置分布形成水流喷射的相对撞击产生的四溅水流对马桶便池、尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器进行上下及四周的立体式水流冲洗清洁；所述通过喷射方向相对的清洗喷头的位置分布形成水流喷射的相对撞击产生的四溅水流对马桶便池、尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器进行上下及四周的立体式水流冲洗清洁的步骤还包括：马桶盖上设有正对便池出口的清洗喷头，便池出口下方设有面向便池出口向上的清洗喷头，二者的清洗喷头均通过各自的电磁阀门A和电磁阀门B控制且喷射出的水流相对交汇对冲；所述相对交汇对冲的步骤包括： S11、关闭马桶盖，中央处理器控制电磁阀门A和电磁阀门B同时启动，自上而下与自下而上的两股清洗水流对冲在便池中部； S12、电磁阀门A和电磁阀门B启动5~10秒后；电磁阀门A继续保持开启，电磁阀门B关闭0.2~0.5秒后再次开启2~5秒； S13、电磁阀门A继续保持开启，电磁阀门B再次关闭0.2~0.5秒后又再次开启2~5秒后停止； S14、由中央处理器控制关闭电磁阀门A和电磁阀门B停止清洗，或再次重复步骤S12~S13若干次；所述对尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器以及马桶便池进行自动清洗的步骤还包括： S21、尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器清洗完成一个时间周期后，通过工位移动平台移动到检测工位的检验仪机构下方，由电子显微镜获取当前尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器的照片图像； S22、将获取的照片图像发送至中央处理器，中央处理器对照片图像处理后与预存的干净的尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器的照片图像进行比对，判断当前尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器的洁净程度是否达到标准； S23、若是，则停止清洗程序，尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器通过工位移动平台移动复位；若否，则尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器通过工位移动平台移动回清洗区域，再次进行步骤S21、S22；自动清洗还包括空气压缩气流冲洗机构清洗，所述空气压缩气流冲洗机构通过一个气流控制阀门与连通各清洗喷头的各管道均连通，通过气流完成对马桶便池、在清洗区域内的尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器的气流冲洗；所述空气压缩气流冲洗机构的清洗步骤包括：完成喷水清洗后；喷水清洗与气流冲洗每进行5秒~30秒交替一次，水气循环交互进行水流和气流的冲洗，完成清洗后；或喷水清洗阀门开启0.2~0.5秒后关闭并同时开启气流控制阀门0.5~1秒后关闭，依次交替进行水气循环实现水珠在气流的高速推动下高速射出的水珠冲洗；完成清洗后；关闭喷水清洗阀门，开启气流控制阀门通过各清洗喷头对马桶便池、在清洗区域内的尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器进行气流冲洗至吹干马桶便池、尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器；自动清洗的步骤还包括关闭马桶盖后，马桶盖在机械齿轮结构的控制下保持紧闭状态，并由马桶盖上的排气机构排除马桶内部的部分空气，使马桶内部呈低压状态后，喷水清洗阀门与气流控制阀门依次交替开闭，在低压作用下以及气流的高速推动下高速射出的水珠冲洗；低压作用下射出的水泡在撞到马桶便池壁后形成水泡的高速炸裂，对马桶便池池壁形成强力冲洗；步骤s4中所述对尿液样品检测容器和\或便体样品检测容器以及马桶便池进行自动清洗，还包括清洗液及消毒液机构，所述自动清洗步骤包括： S31、关闭马桶盖，清洗液及消毒液机构向清洗管道内添加适当清洗液，清洗水流开启，顺清洗管道将清洗液挤推从各清洗喷头喷出至便池、便样采集模块或尿样采集模块上，清洗水流开启2~3秒后停顿3~5秒； S32、开启清洗水流清洗持续3~5秒后停止，清洗液及消毒液机构向清洗管道内添加适当消毒液，清洗水流开启，顺清洗管道将消毒液挤推从各清洗喷头喷出至便池、便样采集或尿样采集模块上，清洗水流开启2~3秒后停顿3~5秒； S33、开启清洗水流清洗持续3~5秒后，喷射方向相对的清洗喷头同时开启，形成水流喷射的相对撞击产生的四溅水流对马桶便池进行上下及四周的立体式水流冲洗清洁；本步骤循环持续至少两次； S34、开启空气气流清洗3~5秒后，开启清洗水流清洗3~5秒，再切换成开启空气气流清洗5~8秒，干燥便池、便样采集模块或尿样采集模块。
所属类别：	发明专利