具有糖尿檢測功能的老年人家用智能坐便器的設(shè)計研究

王錚錚

摘要：隨著社會醫(yī)療服務(wù)待遇的提升，定期的健康狀態(tài)檢測已成為老年人日常生活中的一項常規(guī)事物，在老年人常見的慢性疾病中，糖尿病是可以通過尿常規(guī)方式來進行檢測的，然而現(xiàn)有的醫(yī)院檢查或家用檢測在使用中，存在流程多、采集難、易污染、難操作、分析難等問題，給老年人生活帶來許多不便。本文將提出一種新型的尿常規(guī)檢測方式，即直接通過家用坐便器來進行自助尿液檢測，了解老年人的身體健康狀況。

關(guān)鍵詞：老齡化 智能馬桶 人機工程學(xué)

中圖分類號：TS91425 文獻標識碼：A 文章編號：1009-5349（2017）05-0029-01

一、現(xiàn)有家用尿液檢測的使用問題

在家庭環(huán)境中，除了血液化驗方式，老年人常常會采用尿液試紙，這種試紙的原理是根據(jù)葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下形成葡萄糖酸和過氧化氫，過氧化氫在過氧化氫酶的催化作用下形成水和原子氧，以及原子氧可以將某種無色的化合物氧化成有色的化合，最終將上述兩種酶和無色化合物固定在紙條上讀取。

使用時，將試紙浸入新鮮尿液中1-2秒鐘后取出，在30-60秒內(nèi)讀取顏色，根據(jù)尿中含糖量的多少，試紙將呈現(xiàn)出深淺度不同的顏色變化，從試紙的顏色變化得出化驗結(jié)果：如呈藍色，說明尿中無糖，代表陰性結(jié)果，符號為（—）；如呈綠色，為一個加號（+），說明尿中含搪0.3%-0.5%；呈黃綠色，為兩個加號（++），說明尿中合糖0.5%-1.0%；呈橘黃色，為三個加號（+++），尿中含搪1%-2%；呈磚紅色，為四個加號（++++）或以上，尿中含糖2%以上，依次類推。

然而，在這種試紙的使用中發(fā)現(xiàn)有以下幾種問題：（1）由于老人記性不好，上廁所時常常會遺漏尿液檢查；（2）這種尿液的采集是在坐便器里進行，需要老人提前準備一個采集工具；（3）尿液采集的過程中容易發(fā)生污染或采集數(shù)量不足；（4）這種試紙一旦開封，必須在15天的保質(zhì)期內(nèi)用完，容易造成浪費；（5）老人的視覺色感不是很好，在讀取數(shù)值的時候會出現(xiàn)失誤或難以判斷。

二、將糖尿檢測功能植入坐便器的使用方式

在智能坐便器中可實現(xiàn)的尿液檢測方式有兩種：

1.利用用近紅外光對尿液進行檢測

測量過程如下：首先，光源發(fā)出的白光通過光學(xué)系統(tǒng)后入射至聲光可調(diào)濾光器，經(jīng)過AOTF分光系統(tǒng)分光后得到所需波長的近紅外光，該光束經(jīng)傳導(dǎo)光纖導(dǎo)入待測尿液中發(fā)生吸收；然后，出射光纖將收集到的吸收光傳入光電傳感器進行電信號處理；最后，處理后的電信號傳至微機控制處理系統(tǒng)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后獲得與被測尿液成分濃度相對應(yīng)的光譜信息，通過數(shù)學(xué)校正模型即可獲得相應(yīng)尿液成分濃度。

實用化的尿液近紅外光分析儀使智能馬桶中每天多次檢測成為可能，通過分析一段時間的人體生理信號變化數(shù)據(jù)，對使用者的身體健康趨勢作出比較客觀的判斷。

2.提取新鮮尿液標本進行化驗

座便池內(nèi)壁帶有一個匯聚孔道，在老人使用坐便器排尿時，可通過內(nèi)壁孔道收集20cc的尿液，再把尿液送到水箱底下內(nèi)嵌的化驗儀器，測量出尿液的各項指標。這些檢測結(jié)果數(shù)據(jù)可以儲存到坐便器電腦系統(tǒng)中，并將這些數(shù)據(jù)通過wifi傳到手機app端，可供使用者以及醫(yī)護人員了解健康狀況，以便于糖尿疾病的輔助治療和預(yù)防。

三、老年人家用智能坐便器的造型設(shè)計提升

1.坐便器扶手設(shè)計

因為老年人的肌肉質(zhì)量減輕，力度降低，如廁時候的動作就變得相對僵硬和笨拙，特別是在起身、坐下、彎腰時會顯得尤為吃力。針對這一問題，需要放置一種可以輔助完成起身、坐下、彎腰、支撐等動作的扶手，這種專用扶手可以放置在坐便器水箱后方的墻上，使老年人可以雙手同時抓取支撐，一定程度上減輕了腰腿的負擔，防止摔倒受傷等意外事件。

2.座便墊的使用

由于老人機體的肌肉控制力下降，如廁過程中容易造成坐便器墊圈的表面污染，為了保持坐圈的清潔，防止交叉感染，每次如廁都應(yīng)該自動更換墊圈，更換方式是在坐便器的坐墊上方，由書卷式的兩端盒子用旋轉(zhuǎn)的方式分別送出新紙墊和回收舊紙墊，保持坐便器坐墊的自動化清潔。

3.緊急報警裝置

老人身體生理機能衰弱，反應(yīng)能力和感知能力相對比較差，而坐便器的使用環(huán)境一般為封閉環(huán)境，一旦突發(fā)疾病，比如腦栓、中風等現(xiàn)象很難移動身體或大喊，因此可在坐便器的扶手或坐便器座體放置雙手的兩側(cè)設(shè)置報警呼救的裝置按鈕，在緊急情況下可按下緊急救助按鈕，及時將警報信號傳給家人及醫(yī)護人員以便快速反應(yīng)、提供救助。

4.夜間LED夜光系統(tǒng)

隨著老年人的視覺功能的衰退，對色彩和光線的敏感性不足，又因為老年人的失眠、腎臟等問題引起的尿頻現(xiàn)象，尤其是糖尿病患者，容易有起夜如廁需求，所以在夜間或光線較暗的情況下，坐便器中可以啟動LED夜光系統(tǒng)，來幫助老人在光線黑暗的情況下順利提示智能坐便器的位置和狀態(tài)。

四、研究成果的意義

本文所提出的老年人糖尿檢測功能的新型智能坐便器的設(shè)計，既符合老人的生理、心理特征，又兼具尿糖等醫(yī)療檢測功能，相當于在一個家里安置了一個長期、隨時的健康檢測站，化繁為簡，將長期、繁雜的醫(yī)院檢查變得簡單化，更可以通過互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)，幫助醫(yī)生更加直觀地了解病患的身體健康情況，有助于疾病的預(yù)防和治療。本文提出的研究成果不僅能幫助老年人更方便地了解自身健康狀況，同時也減輕了家庭和社會的醫(yī)療護理負擔，這是大眾醫(yī)療的一種家庭化嘗試，具備了長遠的現(xiàn)實意義和社會應(yīng)用價值。

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責任編輯：楊國棟