一種應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)的智能馬桶設(shè)計(jì)方法

韓茉 劉新忠 韓波

摘要：馬桶在日常生活中扮演著重要作用，普通馬桶雖日益普及卻不能滿足大眾對(duì)潔具的更高要求，尤其是在醫(yī)療行業(yè)中，做過大手術(shù)的病人一般體質(zhì)較弱，傷口對(duì)細(xì)菌的敏感程度很高，要求生活用品具有更高的清潔度及更好的殺菌程度。為了減小傷口感染的風(fēng)險(xiǎn)，本文提出了一種新型醫(yī)療智能馬桶設(shè)計(jì)方法，該馬桶通過噴嘴直接產(chǎn)生顆粒狀水球的顆粒流對(duì)使用者肛門及生殖器進(jìn)行異物清潔，減小對(duì)病人造成二次傷害的風(fēng)險(xiǎn)。本文提出的智能馬桶不僅具有抑制細(xì)菌滋生、對(duì)病人的康復(fù)治療有很大的幫助作用，長期使用還可以做到預(yù)防便秘，痔瘡等疾病的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：新型;智能馬桶;醫(yī)療;噴嘴裝置

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1009-3044（2019）03-0237-02

1引言

馬桶在日常生活中扮演著重要作用，隨著醫(yī)院病房設(shè)施不斷完善，越來越多的坐式?jīng)_水馬桶在病房中使用，做過大手術(shù)的病人一般體質(zhì)較弱，傷口對(duì)細(xì)菌的敏感程度很高，要求生活用品具有更高的清潔度及更好的殺菌程度。使用傳統(tǒng)坐便式馬桶對(duì)于重大疾病的病人具有感染的風(fēng)險(xiǎn)，甚至可能會(huì)對(duì)病人造成不必要的二次傷害[1]。本文提出了一種新型醫(yī)療馬桶設(shè)計(jì)方法，該馬桶不僅可以滿足病人日常對(duì)馬桶基本功能的需求，還可以減少使用者對(duì)手紙的使用，并且對(duì)病人的康復(fù)治療有很大的幫助，長期使用可以做到預(yù)防便秘，痔瘡等疾病的發(fā)生[2]。

2 新型馬桶設(shè)計(jì)功能

2.1 噴嘴設(shè)計(jì)模塊

本文提出的新型馬桶外觀圖如圖1所示，與傳統(tǒng)馬桶相比，該新型馬桶主要增加了智能噴嘴裝置，該裝置原理圖如圖2所示[3-4]。噴嘴包括一個(gè)圓柱形結(jié)構(gòu)的渦流室，用作流入潔凈水的流入室，清洗水通過導(dǎo)管和渦流室流入管道供應(yīng)到該渦流室。渦流室流入管道是噴嘴管道，因此，從渦流室流入管道中清洗水從相對(duì)于渦流室的切線方向流入，產(chǎn)生如圖2所示的渦旋流。這里，因?yàn)闇u流室流入管道的水通道橫截面積小于管道的水通道橫截面積，所以可以增加流入渦流室的清洗水的流速。組裝在該渦流室內(nèi)的水噴射體，水噴射體具有一個(gè)噴水件（一個(gè)設(shè)置有噴水口噴射的小直徑圓柱狀）用于噴出清潔水，以及一個(gè)受力部件（大直徑圓柱形狀）用此構(gòu)件將水噴出是連續(xù)的。該受力構(gòu)件位于渦流室內(nèi)并且從旋渦流接收，有助于水噴射體的擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)等。力接收構(gòu)件包括在橫向方向上穿過其中的供水管道，并且渦流室中的清潔水從該供水管道被引導(dǎo)到水噴射管口。供水管道的開口與受力構(gòu)件交叉成十字形狀，并且該供水管道的總水通道橫截面積水噴射口的長度大于水噴口的長度。因此，當(dāng)清潔水從供水管道引導(dǎo)到水噴射口時(shí)，清潔水流根據(jù)區(qū)域尺寸被整流，從水噴口噴射的清潔水是穩(wěn)定的。水噴射體插入/支撐著水噴射構(gòu)件，其內(nèi)部接觸設(shè)置在渦流室的開口上部的密封構(gòu)件，其中力接收構(gòu)件基本上下降到渦流室的中心。因此，當(dāng)清潔水從渦流室流入管道流入渦流室時(shí)，該清潔水沿著渦流室的內(nèi)周壁產(chǎn)生圍繞受力構(gòu)件的旋渦流動(dòng)。

2.2 噴嘴出水模塊

噴嘴噴水示意圖如圖3所示[5]，該圖主要描述了噴嘴噴出的水作為液膜流從噴射口（圖2中的噴嘴裝置）噴出的狀態(tài)。然后，在中空部分填充有間歇粒狀流的情況下，水撞擊坐在馬桶座圈上的用戶的更寬范圍的人體私密部分。這里，液膜流可以在液膜破

3 新型馬桶原理分析

3. 1 噴水的平均流量與清洗后的排泄物量模塊

水的平均流量與清洗后的排泄物量的關(guān)系的示意圖如圖4所示[4]，該圖顯示了分別使用震動(dòng)流與連續(xù)流時(shí)糞便清洗量與水流平均流量的關(guān)系圖。由圖4可以看出，本文提出的新型馬桶從噴嘴開口噴射清潔震動(dòng)流的方法可以顯著地提高清潔能力并改善使用者的清潔感。

3.2 振動(dòng)流的振動(dòng)頻率，清潔力和施加于私密部分的刺激引起的不適感之間的關(guān)系模塊分析

振動(dòng)流的振動(dòng)頻率，清潔力和施加于私密部分的刺激引起的不適感之間的關(guān)系的曲線圖如圖5所示。清潔水的振動(dòng)流具有增強(qiáng)的清潔能力，并對(duì)私密部分施加更大的刺激。當(dāng)刺激具有短的重復(fù)間隔和高重復(fù)頻率時(shí)，一般認(rèn)為有意重復(fù)的刺激不是作為振動(dòng)刺激而是作為連續(xù)刺激。因此存在一系列不易察覺的頻率，其中不能將施加到身體部位皮膚的重復(fù)刺激感知為振動(dòng)刺激。當(dāng)重復(fù)頻率不低于約15Hz[4]，其超過皮膚平均部位中的可振動(dòng)感知頻率時(shí)，大多數(shù)具有標(biāo)準(zhǔn)敏感性的人不會(huì)感到任何不適。當(dāng)重復(fù)頻率不低于約20Hz時(shí)，其超過皮膚敏感部位中的可振動(dòng)感知頻率，大多數(shù)具有標(biāo)準(zhǔn)敏感性的人感覺到連續(xù)，良好的清潔感。當(dāng)重復(fù)頻率不低于約30Hz時(shí)，其超過具有集中神經(jīng)的皮膚的極度敏感部位中的可振動(dòng)感知頻率，大多數(shù)具有標(biāo)準(zhǔn)敏感性的人感覺到柔軟的清潔感。當(dāng)重復(fù)頻率與商業(yè)頻率一致時(shí)（例如，在商用頻率為60Hz且商用頻率為60Hz的區(qū)域中具有商業(yè)頻率50Hz和60Hz的區(qū)域中的50Hz，這有利于驅(qū)動(dòng)過程。如上所述，較高的頻率使用戶更安全地感受到連續(xù)的清潔感并確保對(duì)需要更柔和清潔感的用戶的充分效果。

在不可感知的頻率范圍內(nèi)的5Hz至20Hz的低頻域中，如上所述，用戶通常不會(huì)察覺到針對(duì)私密部分的刺激的變化。然而，患有痔瘡或處于月經(jīng)期的使用者可能在這樣的低頻域中略微感知到清潔水噴霧過程中刺激的變化。因此，低頻域可以被設(shè)置為不易察覺的頻率范圍的邊界區(qū)域。由圖5可以看出，本文提出的智能馬桶可以把水流頻率設(shè)置為約5Hz至約60Hz或80Hz的頻域的范圍內(nèi)。

4 小結(jié)

本文提出了一種新型醫(yī)療馬桶設(shè)計(jì)方法，采用本方法設(shè)計(jì)的馬桶不僅擁有普通馬桶的沖便，清洗、等功能，還能夠通過噴嘴直接產(chǎn)生顆粒狀水球的顆粒流對(duì)使用者肛門及生殖器進(jìn)行異物清潔，減小對(duì)病人造成二次傷害的風(fēng)險(xiǎn)。長期使用該馬桶可以做到預(yù)防便秘，痔瘡等疾病的發(fā)生，該新型醫(yī)療智能馬桶不僅在醫(yī)療方面使用，也可以應(yīng)用于居家環(huán)境，具有良好的應(yīng)用價(jià)值和醫(yī)療前景。

參考文獻(xiàn)：

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【通聯(lián)編輯：光文玲】