[發(fā)明專利]一種實時監(jiān)測人體健康的智能馬桶及其監(jiān)測方法

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• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN111857004A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 肖倩;潘玉灼;段亞凡;張強龍;郭思靜;周肖;黃文舜;栗夢晗;鄭清清
• 申請（專利權(quán)）人: 泉州師范學(xué)院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042;G01N21/64;G01N21/84;G01B11/24;G01N21/25;A61B5/024;A61B5/00;E03D9/00
• 代理公司: 福州君誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

1.一種實時監(jiān)測人體健康的智能馬桶，其特征在于：其包括主控器以及與主控器連接的接觸電極、攝像頭、心率檢測組件和血液檢測組件，攝像頭采集獲取如廁后的排泄物圖像，接觸電極設(shè)于馬桶上并與人體直接接觸，接觸電極在主控器的控制下輸出微電流經(jīng)過人體并由主控器探測電阻變化數(shù)據(jù)，心率檢測組件包括LED燈和第一光電傳感器，LED燈經(jīng)過窄帶濾光片照射用戶手部，第一光電傳感器接收手部反射光并轉(zhuǎn)換成脈沖信號輸出至主控器，主控器利用內(nèi)置的計時器來累計時間間隔內(nèi)的脈沖次數(shù)，血液檢測組件包括沿光路設(shè)置的激發(fā)光源、窄帶濾光片和菲涅爾透鏡，菲涅爾透鏡出射光對準(zhǔn)第二光電傳感器，激發(fā)光源的發(fā)射光激發(fā)經(jīng)稀釋的排泄物，排泄物的發(fā)射光依次經(jīng)窄帶濾光片和菲涅爾透鏡后由第二光電傳感器，第二光電傳感器進行光電轉(zhuǎn)換輸出血液檢測信號至主控器，主控器解析血液檢測信號獲取光譜信息以確定是否含有血液。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實時監(jiān)測人體健康的智能馬桶，其特征在于：窄帶濾光片選用260nm和340nm的窄帶濾光片。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實時監(jiān)測人體健康的智能馬桶，其特征在于：激發(fā)光源采用260nm的紫外光作為激發(fā)光源。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實時監(jiān)測人體健康的智能馬桶，其特征在于：第二光電傳感器選用雪崩光電二極管。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實時監(jiān)測人體健康的智能馬桶，其特征在于：主控器通過無線通信模塊連接移動終端，并與移動終端交互數(shù)據(jù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實時監(jiān)測人體健康的智能馬桶，其特征在于：作為一可選實施方式，無線通信模塊選用GSM通信芯片、藍牙通信芯片或者其他無線通信芯片組。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實時監(jiān)測人體健康的智能馬桶，其特征在于：第二光電傳感器通過放大電路連接主控器。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種實時監(jiān)測人體健康的智能馬桶，其特征在于：放大電路包括運算放大器，運算放大器的正輸入端連接第二光電傳感器的陽極，運算放大器的負輸入端連接第二光電傳感器的陰極，結(jié)電容和分流電阻分別并接于第二光電傳感器的兩端。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種實時監(jiān)測人體健康的智能馬桶，其特征在于：運算放大器的輸出端通過反饋RC電路連接運算放大器的負輸入端，反饋RC電路包括反饋電阻和反饋電容，運算放大器的輸出端分別連接反饋電阻和反饋電容的一端，反饋電阻和反饋電容的另一端連接運算放大器的負輸入端。

10.一種實時監(jiān)測人體健康的智能馬桶的監(jiān)測方法，采用了權(quán)利要求1至9任一所述的一種實時監(jiān)測人體健康的智能馬桶，其特征在于：方法包括排泄物血液檢測部分、排泄物形狀的識別部分、心率脈搏健康分析部分和體脂健康分析部分；

排泄物血液檢測的具體方法步驟為：

步驟1-1，控制激發(fā)光源的發(fā)射光激發(fā)經(jīng)稀釋的排泄物，并由主控器獲取第二光電傳感器感應(yīng)到的血液檢測信號；

步驟1-2，判斷血液檢測信號是否大于代表無血的電壓最大值的第一電壓閾值；是則，執(zhí)行步驟1-3；否則，判定被測對象的健康，上報結(jié)果并結(jié)束當(dāng)前檢測；

步驟1-3，判斷判斷血液檢測信號是否大于代表特殊時期的電壓上限值的第二電壓閾值；是則，執(zhí)行步驟1-4；否則，判定存在疾病風(fēng)險并向被測對象進行健康提醒；其中第二電壓閾值大于第一電壓閾值；

步驟1-4，判定被測對象是否處于特殊時期；是則，基于大數(shù)據(jù)分析存在健康風(fēng)險的進行健康提醒；否則，判定存在疾病風(fēng)險并向被測對象進行健康提醒；

排泄物形狀的識別方法的具體步驟為：

步驟2.1，通過攝像頭獲取排泄物的RGB圖像數(shù)據(jù)，并將RGB圖像數(shù)據(jù)進行屏蔽字和移位操作得到分量值；

步驟2.2，再轉(zhuǎn)換為二值圖像數(shù)據(jù)，消除干擾；二值圖像中，0級灰度對應(yīng)于黑色，255 級對應(yīng)于白色；

步驟2.3，圖像二值化后利用圖像的邊緣檢測方法檢測物體形狀，通過找出黑色像素數(shù)據(jù)中行和列坐標(biāo)的最大和最小值作為圖像上、下、左和右的四個邊界，進而判斷圖形形狀；

心率脈搏健康分析的具體步驟如下：

步驟3-1，LED燈照射用戶手部，并由第一光電傳感器感應(yīng)輸出脈沖信號；

步驟3-2，主控器對間隔時間內(nèi)獲取的第一光電傳感器的脈沖信號計數(shù)；

步驟3-3，將脈沖信號計數(shù)與預(yù)設(shè)心率脈搏數(shù)據(jù)進行比較；當(dāng)?shù)陀谧畹烷撝祷虼笥谧罡唛撝禃r，進行健康提醒；否則，判定心率脈搏健康；

體脂健康分析的具體步驟如下：

步驟4-1，通過接觸電極讓微電流經(jīng)過人體，主控器并采集獲取電阻變化數(shù)據(jù)；

步驟4-2，主控器基于電阻變化數(shù)據(jù)確定當(dāng)前脂肪比率；

步驟4-3，當(dāng)前脂肪比率與預(yù)設(shè)健康體脂數(shù)據(jù)進行比較；當(dāng)判定為過瘦或過胖時，進行健康提醒；否則，判定體脂正常提示身體健康。