具有糖尿检测功能的老年人家用智能坐便器的设计研究

摘要：随着社会医疗服务待遇的提升，定期的健康状态检测已成为老年人日常生活中的一项常规事物，在老年人常见的慢性疾病中，糖尿病是可以通过尿常规方式来进行检测的，然而现有的医院检查或家用检测在使用中，存在流程多、采集难、易污染、难操作、分析难等问题，给老年人生活带来许多不便。本文将提出一种新型的尿常规检测方式，即直接通过家用坐便器来进行自助尿液检测，了解老年人的身体健康状况。

关键词：老龄化 智能马桶 人机工程学

中图分类号：TS91425 文献标识码：A 文章编号：1009-5349（2017）05-0029-01

一、现有家用尿液检测的使用问题

在家庭环境中，除了血液化验方式，老年人常常会采用尿液试纸，这种试纸的原理是根据葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下形成葡萄糖酸和过氧化氢，过氧化氢在过氧化氢酶的催化作用下形成水和原子氧，以及原子氧可以将某种无色的化合物氧化成有色的化合，最终将上述两种酶和无色化合物固定在纸条上读取。

使用时，将试纸浸入新鲜尿液中1-2秒钟后取出，在30-60秒内读取颜色，根据尿中含糖量的多少，试纸将呈现出深浅度不同的颜色变化，从试纸的颜色变化得出化验结果：如呈蓝色，说明尿中无糖，代表阴性结果，符号为（―）；如呈绿色，为一个加号（+），说明尿中含搪0.3%-0.5%；呈黄绿色，为两个加号（++），说明尿中合糖0.5%-1.0%；呈橘黄色，为三个加号（+++），尿中含搪1%-2%；呈砖红色，为四个加号（++++）或以上，尿中含糖2%以上，依次类推。

然而，在这种试纸的使用中发现有以下几种问题：（1）由于老人记性不好，上厕所时常常会遗漏尿液检查；（2）这种尿液的采集是在坐便器里进行，需要老人提前准备一个采集工具；（3）尿液采集的过程中容易发生污染或采集数量不足；（4）这种试纸一旦开封，必须在15天的保质期内用完，容易造成浪费；（5）老人的视觉色感不是很好，在读取数值的时候会出现失误或难以判断。

二、将糖尿检测功能植入坐便器的使用方式

在智能坐便器中可实现的尿液检测方式有两种：

1.利用用近红外光对尿液进行检测

测量过程如下：首先，光源发出的白光通过光学系统后入射至声光可调滤光器，经过AOTF分光系统分光后得到所需波长的近红外光，该光束经传导光纤导入待测尿液中发生吸收；然后，出射光纤将收集到的吸收光传入光电传感器进行电信号处理；最后，处理后的电信号传至微机控制处理系统，经数据处理后获得与被测尿液成分浓度相对应的光谱信息，通过数学校正模型即可获得相应尿液成分浓度。

实用化的尿液近红外光分析仪使智能马桶中每天多次检测成为可能，通过分析一段时间的人体生理信号变化数据，对使用者的身体健康趋势作出比较客观的判断。

2.提取新鲜尿液标本进行化验

座便池内壁带有一个汇聚孔道，在老人使用坐便器排尿时，可通过内壁孔道收集20cc的尿液，再把尿液送到水箱底下内嵌的化验仪器，测量出尿液的各项指标。这些检测结果数据可以储存到坐便器电脑系统中，并将这些数据通过wifi传到手机app端，可供使用者以及医护人员了解健康状况，以便于糖尿疾病的辅助治疗和预防。

三、老年人家用智能坐便器的造型设计提升

1.坐便器扶手设计

因为老年人的肌肉质量减轻，力度降低，如厕时候的动作就变得相对僵硬和笨拙，特别是在起身、坐下、弯腰时会显得尤为吃力。针对这一问题，需要放置一种可以辅助完成起身、坐下、弯腰、支撑等动作的扶手，这种专用扶手可以放置在坐便器水箱后方的墙上，使老年人可以双手同时抓取支撑，一定程度上减轻了腰腿的负担，防止摔倒受伤等意外事件。

2.座便垫的使用

由于老人机体的肌肉控制力下降，如厕过程中容易造成坐便器垫圈的表面污染，为了保持坐圈的清洁，防止交叉感染，每次如厕都应该自动更换垫圈，更换方式是在坐便器的坐垫上方，由书卷式的两端盒子用旋转的方式分别送出新纸垫和回收旧纸垫，保持坐便器坐垫的自动化清洁。

3.o急报警装置

老人身体生理机能衰弱，反应能力和感知能力相对比较差，而坐便器的使用环境一般为封闭环境，一旦突发疾病，比如脑栓、中风等现象很难移动身体或大喊，因此可在坐便器的扶手或坐便器座体放置双手的两侧设置报警呼救的装置按钮，在紧急情况下可按下紧急救助按钮，及时将警报信号传给家人及医护人员以便快速反应、提供救助。

4.夜间LED夜光系统

随着老年人的视觉功能的衰退，对色彩和光线的敏感性不足，又因为老年人的失眠、肾脏等问题引起的尿频现象，尤其是糖尿病患者，容易有起夜如厕需求，所以在夜间或光线较暗的情况下，坐便器中可以启动LED夜光系统，来帮助老人在光线黑暗的情况下顺利提示智能坐便器的位置和状态。

四、研究成果的意义

本文所提出的老年人糖尿检测功能的新型智能坐便器的设计，既符合老人的生理、心理特征，又兼具尿糖等医疗检测功能，相当于在一个家里安置了一个长期、随时的健康检测站，化繁为简，将长期、繁杂的医院检查变得简单化，更可以通过互联网大数据，帮助医生更加直观地了解病患的身体健康情况，有助于疾病的预防和治疗。本文提出的研究成果不仅能帮助老年人更方便地了解自身健康状况，同时也减轻了家庭和社会的医疗护理负担，这是大众医疗的一种家庭化尝试，具备了长远的现实意义和社会应用价值。

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