具有糖尿檢測功能的老年人家用智能坐便器的設計研究

王錚錚

摘要：隨著社會醫療服務待遇的提升，定期的健康狀態檢測已成為老年人日常生活中的一項常規事物，在老年人常見的慢性疾病中，糖尿病是可以通過尿常規方式來進行檢測的，然而現有的醫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。

關鍵詞：老齡化 智能馬桶 人機工程學

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

一、現有家用尿液檢測的使用問題

在家庭環境中，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秒內讀取顏色，根據尿中含糖量的多少，試紙將呈現出深淺度不同的顏色變化，從試紙的顏色變化得出化驗結果：如呈藍色，說明尿中無糖，代表陰性結果，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現有以下幾種問題：（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生污染或采集數量不足；（4）這種試紙一旦開封，必須在15天的保質期內用完，容易造成浪費；（5）老人的視覺色感不是很好，在讀取數值的時候會出現失誤或難以判斷。

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，光源發出的白光通過光學系統后入射至聲光可調濾光器，經過AOTF分光系統分光后得到所需波長的近紅外光，該光束經傳導光纖導入待測尿液中發生吸收；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，經數據處理后獲得與被測尿液成分濃度相對應的光譜信息，通過數學校正模型即可獲得相應尿液成分濃度。

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據，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

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

三、老年人家用智能坐便器的造型設計提升

1.坐便器扶手設計

因為老年人的肌肉質量減輕，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，反應能力和感知能力相對比較差，而坐便器的使用環境一般為封閉環境，一旦突發疾病，比如腦栓、中風等現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設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護人員以便快速反應、提供救助。

4.夜間LED夜光系統

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，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。

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計，既符合老人的生理、心理特征，又兼具尿糖等醫療檢測功能，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、繁雜的醫院檢查變得簡單化，更可以通過互聯網大數據，幫助醫生更加直觀地了解病患的身體健康情況，有助于疾病的預防和治療。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療護理負擔，這是大眾醫療的一種家庭化嘗試，具備了長遠的現實意義和社會應用價值。

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責任編輯：楊國棟