DE102010061035B4

DE102010061035B4 - Intelligente Toilette und Verfahren zu deren Betrieb

Info

Publication number: DE102010061035B4
Application number: DE102010061035A
Authority: DE
Inventors: Dr. Fichtner Wolfgang; Andreas Klockow; Mike Weber; Dr. Schmidt Michael; Tobias Leipold; Dr. Tenckhoff Bernhard; Dr. Leonhardt Steffen; Thomas Schlebusch; Saim Kim; Marian Walter
Original assignee: BITS ZWICKAU BUEROMAT IT SYSTEME GmbH; Bits Zwickau Bueromat It-Systeme GmbH; CLINPATH GmbH; E V MEINSBERG; Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH; Kurt Schwabe Institut fuer Mess und Sensortechnik Ev Meinsberg
Current assignee: Bits Zwickau Bueromat It-Systeme De GmbH; Clinpath De GmbH; Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH; Kurt Schwabe Institut fuer Mess und Sensortechnik Ev Meinsberg
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2030-12-07
Also published as: DE102010061035A1

Abstract

Toilette (1) mit integrierter Messvorrichtung zum Erfassen physiologischer Daten eines Benutzers der Toilette (1), wobei die Toilette (1) ein Toilettenbecken (2), eine Toilettenspülvorrichtung (3), einen auf dem Toilettenbecken (2) vorgesehenen Toilettensitz (4), eine im Innenvolumen des Toilettenbeckens (2) vorgesehene oder im Toilettenbecken (2) integrierte Urinauffangvorrichtung (5), eine mit der Urinauffangvorrichtung (5) gekoppelte Urinentnahmeleitung (6), eine an die Urinentnahmeleitung (6) gekoppelte, außerhalb des Toilettenbeckens (2) vorgesehene Urinanalyseeinheit (7) und eine mit der Urinanalyseeinheit (7) gekoppelte Datenverarbeitungs-, Steuer- und/oder Ausgabeeinheit (35) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Urinauffangvorrichtung (5) schüssel- oder trichterförmig oder als eine einen Teil des Toilettenbeckens (2) ausfüllende plattenförmige Vorrichtung ausgebildet ist, wobei die Urinentnahmeleitung (6) an wenigstens eine Bodenöffnung (8) der Urinauffangvorrichtung (5) gekoppelt ist und die Urinanalyseeinheit (7) wenigstens eine in wenigstens zwei Richtungen lichtdurchlässige, mit einer Urinprobe (10) befüllbare Küvette (9), eine Pumpvorrichtung (11) zum Befüllen und Entleeren der Küvette (9), wenigstens eine in unterschiedlichen Richtungen auf...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Toilette mit integrierter Messvorrichtung zum Erfassen physiologischer Daten eines Benutzers der Toilette, wobei die Toilette ein Toilettenbecken, eine Toilettenspülvorrichtung, einen auf dem Toilettenbecken vorgesehenen Toilettensitz, eine im Innenvolumen des Toilettenbeckens vorgesehene oder im Toilettenbecken integrierte Urinauffangvorrichtung, eine mit der Urinauffangvorrichtung gekoppelte Urinentnahmeleitung, eine an die Urinentnahmeleitung gekoppelte, außerhalb des Toilettenbeckens vorgesehene Urinanalyseeinheit und eine mit der Urinanalyseeinheit gekoppelte Datenverarbeitungs-, Steuer- und/oder Ausgabeeinheit aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erfassen physiologischer Daten eines Benutzers einer solchen Toilette bei der Toilettenbenutzung.
Die demographische Entwicklung insbesondere von gut entwickelten Industrieländern wie Deutschland, ist momentan dadurch geprägt, dass der Altersdurchschnitt der Bevölkerung stetig wächst. So wird beispielsweise in Deutschland in etwa 30 Jahren jede dritte Person über 65 Jahre alt sein. Um eine angemessene Gesundheitsversorgung und Lebensqualität zur Verfügung stellen zu können, wird es immer notwendiger, es älteren Personen solange wie möglich zu erlauben, in ihrem gewohnten häuslichen Umfeld bleiben zu können. Dabei spielt die regelmäßige, von zu Hause aus durchführbare, automatische Überwachung von vitalen Funktionen dieser Menschen eine große Rolle, da es hierdurch ermöglicht wird, dass regelmäßige Gesundheitsüberprüfungen an diesen Menschen vorgenommen können, ohne dass diese Menschen stationär überwacht werden müssen oder kontinuierlich einen Arzt aufsuchen müssen.
Typischerweise ist es jedoch momentan nach wie vor so, dass typische Gesundheitschecks in ärztlichen Praxen durchgeführt werden, wo die notwendigen Messvorrichtungen und geschultes Personal vorhanden sind. Darüber hinaus kennt man Messvorrichtungen, wie Blutzuckermessinstrumente oder Blutdruckmessgeräte, welche auch von Personen zu Hause verwendet werden können, wodurch diese Personen Messwerte erfassen und gegebenenfalls an ihren behandelnden Arzt weiterleiten können.
Problematisch gestaltet es sich jedoch, wenn medizinisch zu überwachende Personen Schwierigkeiten im Umgang mit solchen Messgeräten haben oder es einfach vergessen, regelmäßige Kontrollen durchzuführen und/oder bestimmte, zur Dauerüberwachung am Körper vorgesehene Messgeräte auch tatsächlich am Körper zu tragen.
Bei solchen Personen ist es günstig, zur Überwachung physiologischer Funktionen ein Mittel einzusetzen, welches diese Personen automatisch ein oder mehrmals am Tag nutzen, wie eine Toilette.
Im Stand der Technik gibt es bereits unterschiedlichste Formen von „intelligenten” Toiletten. Bisherige kommerzielle Entwicklungen im Bereich des Badezimmers konzentrierten sich stark auf die Barrierefreiheit der Badezimmereinrichtung. Durch Hilfs- und Haltegriffe wird die Benutzung sicherer, Anpassung von Raumbedarf und Zugang ermöglichen die Nutzung mit Gehhilfe oder Rollstuhl. Mit Hilfe elektronischer Sitz- und Hebevorrichtungen wird die Nutzung von Badewanne oder Dusche unterstützt.
Aus der Druckschrift DE 695 20 850 T2 ist eine Toilette bekannt, welche über ein Urinsammelteil und einen Messteil zur optischen Untersuchung von Urin verfügt. Die Analyse des Urins erfolgt dabei in einer transparenten, rohrförmigen Flusszelle.
Die Druckschrift DE 691 17 229 T2 beinhaltet ein Toilettensystem, welches ebenfalls mit einer Urinprobenentnahme- und -analysefunktion versehen ist. Die beschriebene Toilette weist eine schwenkbare Fördereinrichtung für Urin-Teststreifen auf. Die Streifen werden von der Fördereinrichtung in einen Probenhohlraum mit Urin getaucht, anschließend hochgezogen, optisch analysiert und danach in einem Abfallkasten entsorgt.
In die Toilette sind auch heute schon bestimmte Komfort- und Hygiene-Funktionen, wie z. B. Desinfektion, Säuberung, Bidetfunktion, Trocknung, Anwärmen des Sitzes oder automatisches Öffnen, Schließen und Spülen integriert. Die funktionelle Unterstützung für das Hinsetzen und Aufstehen kann im einfachsten Fall nur ein zusätzlich angebrachter Haltegriff sein. Komplexere Funktionen unterstützen aktiv das Aufstehen/Hinsetzen und die Toilette kann sich sogar geometrisch dem Benutzer anpassen.
Darüber hinaus sind Lösungen bekannt, die neben Sitzheizung und -vibration, auch das Monitoring von Ausscheidungen ermöglichen. Gemessen werden dabei beispielsweise der Zuckergehalt und die Temperatur des Urins sowie darin enthaltene Hormone. Auch der Blutdruck, das Körpergewicht sowie der Körperfettanteil werden in die Untersuchung mit einbezogen. Die Ergebnisse werden auf einem LCD-Display dargestellt, wo der Benutzer auch seine Befund-Historie abrufen kann. Eine Zielgruppe sind beispielsweise-Frauen, die über die oben geschilderten Funktionen etwa ihren Menstruationszyklus verfolgen möchten.
Lösungen dieser Art sind beispielsweise in den Druckschriften JP 2006017560 A und JP 2009062739 A beschrieben. In der in der Druckschrift JP 2009062739 A vorgeschlagenen gattungsgemäßen Toilettenkonstruktion wird eine in einem Toilettenbecken angeordnete Urinauffangvorrichtung in Form eines schwenkbaren Armes genutzt, welcher bei der Benutzung der Toilette durch eine Person im Toilettenbecken hin und her fährt, um hierbei eine Urinprobe aufzunehmen. An der Urinprobe wird unmittelbar nach ihrer Aufnahme durch die Urinauffangvorrichtung die Temperatur gemessen. Es ist durchaus vorstellbar, dass es für einen Nutzer einer Toilette unangenehm ist, wenn sich bei der Toilettenbenutzung ein Messgerät im Toilettenbecken hin und her bewegt. Ferner wird bei der bekannten Technik nur eine relativ geringe Menge Urin erfasst, die zwar für die Erfassung der Urintemperatur ausreichend aber für weitergehende Messungen unter Umständen unzureichend ist. Schließlich besteht bei der bekannten Vorrichtung auch die Gefahr eines Zusetzens der Urinauffangvorrichtung durch feste Exkremente, auch die Wartung und Reinigung der Urinauffangvorrichtung ist nur mit großem Aufwand möglich.
In der in der Druckschrift JP 2006017560 A gezeigten Vorrichtung ist hinter der Toilette eine Messvorrichtung vorgesehen, in welcher der Zuckergehalt im Urin erfasst wird. Ferner ist auf dem Boden vor einem Waschbecken eine Waage vorgesehen, in welcher ein Körperfettmessgerät integriert ist. Außerdem kann der Blutdruck mit Hilfe eines neben der Toilette befindlichen Blutdruckmessgerätes bestimmt werden. Die an den unterschiedlichen Stellen im Badezimmer erfassten Messwerte werden einer zentralen Auswertestation zugeführt und zur Anzeige gebracht. Die bekannte Anordnung ist sehr komplex, nahezu das gesamte Badezimmer ist in die Messung und Auswertung von Daten involviert. Dadurch wird die Vorrichtung insgesamt teuer und ist wenig flexibel.
Zusätzlich sei erwähnt, dass in Erweiterung zu dem Vorgesagten der „Messort Toilette” vornehmlich im asiatischen Raum bereits für physiologische Daten exploriert wurde. Beispielhaft seien hierfür die konduktive Messung des EKG im Toilettensitz oder die kontaktlose Messung des EKG mit kapazitiven Elektroden benannt.
Aber auch andere Größen wie Gewicht, Gewichtsveränderungen oder Herzschlag aus einem Ballistokardiogramm und die Sauerstoffsättigung/Plethysmogramm sowie der Blutdruck in Kombination mit einem EKG wurden bereits experimentell gemessen. Andere kombinierten diese verschiedenen Messparameter und stellten erste experimentelle Prototypen vor.
Ausgehend von dem bekannten Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine möglichst auf einen Messort, das heißt auf die Toilette, konzentrierte, zu vernünftigen Preisen herstellbare Messvorrichtung für physiologische Daten eines Benutzers der Toilette zur Verfügung zu stellen, mit welcher wenigstens der Zuckergehalt im Urin mit hoher Genauigkeit erfassbar ist, wobei nur ein geringer Wartungsbedarf für die Toilette erforderlich sein soll.
Die Aufgabe wird einerseits durch eine Toilette der oben genannten Gattung gelöst, wobei die Urinauffangvorrichtung schüssel- oder trichterförmig oder als eine einen Teil des Toilettenbeckens ausfüllende plattenförmige Vorrichtung ausgebildet ist, wobei die Urinentnahmeleitung an wenigstens eine Bodenöffnung der Urinauffangvorrichtung gekoppelt ist und die Urinanalyseeinheit wenigstens eine in wenigstens zwei Richtungen lichtdurchlässige, mit einer Urinprobe befüllbare Küvette, eine Pumpvorrichtung zum Befüllen und Entleeren der Küvette, wenigstens eine in unterschiedlichen Richtungen auf die Küvette Licht abstrahlende Lichtquelle, wenigstens einen Lichtsensor, wobei Lichtquelle(n) und Lichtsensor(en) derart zueinander ausgerichtet sind, dass eine Absorptions- und eine Streulichtmessung an der Urinprobe durchführbar sind, und ein Farbindikatorver- und -entsorgungssystem zum Ein- und Ausbringen eines Farbindikators in die und aus der Küvette sowie zum Entsorgen des Farbindikators nach dessen Nutzung aufweist.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Form der Urinauffangvorrichtung kann zuverlässig Urin in der Toilette aufgefangen und an die Urinanalyseeinheit weitergeleitet werden. Die Form der Urinauffangvorrichtung ermöglicht darüber hinaus deren einfache Reinigung und Wartung. Die erfindungsgemäß verwendete Urinanalyseeinheit gestattet sowohl eine Absorptionsmessung zur Farbbestimmung der Urinprobe als auch eine Streulichtmessung zur Trübungsmessung an der Urinprobe sowie eine Auflichtmessung an dem in die Urinprobe eingebrachten Farbindikator. Damit ist die Urinprobe vollumfassend optisch auswertbar, wodurch zuverlässige Schlussfolgerungen auf den Gesundheitszustand des Toilettenbenutzers gezogen werden können.
Der in der erfindungsgemäßen Toilette verwendete technisch-technologische Grundansatz besteht darin, ähnlich wie in der klinischen Analytik automatische Farbindikatoruntersuchungen, wie beispielsweise Teststreifenuntersuchungen, des Urins Indikatoren für die qualitative Messung umzusetzen. Farbindikatoren haben den Vorteil, alle benötigten Reagenzien in einer stabilen Verbindung zu vereinen und damit die messtechnische Handhabbarkeit zu vereinfachen. Zusätzlich zu der Farbindikatoruntersuchung wird erfindungsgemäß eine makroskopische Beurteilung des Urins, also die Erfassung der Menge, Trübung und Färbung des Urins, vorgenommen, welche weitere medizinisch relevante Informationen über den Gesundheitszustand bzw. dessen Verlauf liefert.
So kann beispielsweise mit Hilfe der erfindungsgemäßen Toilette der Glukosegehalt des Urins bestimmt werden. Für die Erfassung des Glukosegehaltes haben sich Teststreifen etabliert, bei denen ein bestimmter Glukosegehalt im Urin entsprechende Farbänderungen einer Indikatorfläche hervorruft. Die Bewertung der Farbänderung durch Vergleich mit einer Farbskala ermöglicht eine semiquantitative Bestimmung des Uringlukosewertes.
Neben beispielsweise dem Glukosegehalt werden erfindungsgemäß die Parameter Färbung und Trübung der Urinprobe erfasst. Diese Parameter können ebenfalls Hinweise auf pathologische Situationen bei bestimmten Patientengruppen geben. Dies betrifft beispielsweise begleitende Harnwegsinfektionen. Eine Früherkennung kann hier dazu beitragen, Krankenhausaufenthalte und schwerwiegende Komplikationen, beispielsweise Nierenbeckenentzündungen, zu vermeiden.
Die im Normalzustand gelbe Farbe des Urins wird durch so genannte Urochrome hervorgerufen. Die Farbintensität des Urins hängt von der Konzentration der Urochrome im Urin ab. Hypertonischer Urin, bei dem eine erhöhte Konzentration der gelösten Stoffe vorliegt, ist gelb gefärbt. Steigt die Konzentration weiter an, beispielsweise als Folge einer Dehydration, färbt sich Urin gelb-orange, während geringkonzentrierter, hypotonischer Urin hellgelb bis farblos ist. Blutbeimengungen im Urin oder Stoffwechselerkrankungen führen zu einer Rotfärbung von Urin. Ferner kann die Färbung des Urins ernährungsbedingt beeinflusst werden. Somit kann die durch die Absorptionsmessung ermittelte Farbe des Urins wertvolle Hinweise über den Gesundheitszustand des Toilettenbenutzers liefern.
Der Urin gesunder Personen erscheint weitestgehend klar. Das Auftreten von Trübungen kann verschiedene Ursachen haben. Krankhafte Veränderungen der Harnwege, beispielsweise bedingt durch Virusinfektionen, können eine solche Trübung des Harns bewirken. Entsprechend können auch aus der Trübungsmessung wertvolle Hinweise über den Zustand des Toilettenbenutzers gewonnen werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Toilette sind die Lichtquellen LEDs. LEDs sind Lichtquellen, die zu geringen Preisen und in geringer Größe erhältlich sind und damit einfach in beliebige Ausgestaltungen der erfindungsgemäß angewandten Urinanalyseeinheit einbaubar sind.
Es ist erfindungsgemäß besonders von Vorteil, wenn die Küvette austauschbar ist. Somit ist es möglich, beispielsweise dann, wenn Werte unterschiedlicher Personen erfasst werden sollen, Einmalküvetten zu verwenden, die nach der jeweiligen Toilettenbenutzung einfach ausgetauscht werden.
Ferner hat es sich als günstig erwiesen, eine Küvette mit vier optisch nutzbaren Seitenfenstern einzusetzen. So kann beispielsweise eine quaderförmige Küvettenanordnung gewählt werden, bei welcher an einer Seite eine Lichtquelle für eine Durchlichtmessung und an einer im Winkel dazu angeordneten Seite eine Lichtquelle für eine Streulichtuntersuchung angeordnet ist. Grundsätzlich ist es jedoch erfindungsgemäß ausreichend, wenn das Licht der wenigstens einen eingesetzten Lichtquelle in wenigstens zwei unterschiedlichen Richtungen auf die Urinprobe richtbar ist. Hierfür können beispielsweise auch im Querschnitt runde Küvetten eingesetzt werden.
Besonders zuverlässige Messergebnisse sind mit der erfindungsgemäßen Toilette ermittelbar, wenn die Küvette und die optoelektronischen Bauteile der Urinanalyseeinheit lichtdicht nach außen ummantelt oder abgeschlossen sind. Durch die optische Abdichtung der Küvette und der optoelektronischen Bauteile, wie der Lichtquellen und des Lichtsensors, der Urinanalyseeinheit, können optische Störeinflüsse von außen eliminiert werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind in die Küvette ein Einfüllstutzen und ein Entleerungsstutzen geführt, wobei der Einfüllstutzen tiefer in die Küvette als der Entleerungsstutzen ragt, und wobei der durch die Pumpvorrichtung zur Verfügung gestellte Sog am Entleerungsstutzen größer als der Druck am Einfüllstutzen ist. Durch diese Form der Anordnung wird erreicht, dass die Küvette nicht überläuft und dennoch soweit mit der Urinprobe füllbar ist, dass eine geeignete optische Messung an der Urinprobe möglich ist.
Entsprechend einer günstigen Variante der vorliegenden Erfindung ist das Farbindikatorver- und -entsorgungssystem mit einem Farbindikatorstreifenvorratsmagazin oder einer Farbindikatorrollenvorrichtung gekoppelt. Bei dieser Variante der Erfindung wird mit Farbindikatorpapier gearbeitet. Die streifenförmigen Farbindikatoren können dabei einzeln in dem Farbindikatorstreifenvorratsmagazin nebeneinander angeordnet sein oder auch je nach Bedarf von der Farbindikatorrollenvorrichtung, die einen einzigen, zu einer Rolle aufgerollten Farbindikator aufweist, abgerissen werden. Grundsätzlich ist die vorliegende Erfindung jedoch auch für die Verwendung von flüssigen Farbindikatoren geeignet.
Es ist besonders praktikabel, wenn jeweils ein Farbindikatorstreifen aus dem Farbindikatorstreifenvorratsmagazin entnehmbar oder von der Farbindikatorrollenvorrichtung abreißbar und mittels eines rollenbasierten Transportschlittens in die Küvette einführbar und aus der Küvette ausführbar ist. Durch den rollenbasierten Transportschlitten wird eine zielgenaue Führung des Farbindikators in die und aus der Küvette ermöglicht.
Eine vorteilhafte Indikatorentsorgung lässt sich realisieren, wenn das Farbindikatorstreifenvorratsmagazin oder die Farbindikatorrollenvorrichtung einerseits und die Küvette und ein Entsorgungsbehälter für benutzte Farbindikatoren andererseits relativ zueinander quer zu einer Entnahmeöffnung des Farbindikatorstreifenvorratsmagazins oder der Farbindikatorrollenvorrichtung und den Öffnungen der Küvette und des Entsorgungsbehälters bewegbar sind. Mit Hilfe der Querbewegbarkeit des jeweiligen Farbindikatorspenders relativ zu der Küvette bzw. dem Entsorgungsbehälter bzw. umgekehrt ist es relativ einfach möglich, den Farbindikator einerseits in die Küvette einzubringen und aus dieser wieder herauszufördern und andererseits den benutzten Farbindikator zur Entsorgung in dem Entsorgungsbehälter abzulegen.
Zur Vermeidung von Geruchsproblemen weist in einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung das Farbindikatorver- und -entsorgungssystem einen Entsorgungsbehälter mit einem automatischen Verschluss auf. Der automatische Verschluss kann beispielsweise in Form eines auf dem Entsorgungsbehälter verfahrbaren Deckels gewährleistet werden.
In einer weiteren Ausbildung der erfindungsgemäßen Toilette sind in dem Toilettensitz und/oder in einer vor der Toilette vorgesehenen Fußplatte oder -matte wenigstens zwei Elektroden einer EKG-Messeinheit vorgesehen. Das EKG (Elektrokardiogramm) dient der Überwachung der elektrischen Herzaktivität. Normalerweise wird das EKG über Elektroden auf der Brust aufgenommen. Mit der vorgeschlagenen Anordnung ist es jedoch möglich, dass EKG beispielsweise an den Oberschenkeln des jeweiligen Toilettenbenutzers aufzunehmen, um es nachfolgend gemeinsam mit den am Urin des Toilettenbenutzers ermittelten Werten auszuwerten.
Bei den Elektroden der EKG-Messeinheit handelt es sich meist um Silber-Silberchlorid-Elektroden mit einem leitfähigen Elektrolyten als Kleber. Auf diese Weise wird ein sehr guter elektrischer Kontakt zwischen Körper und Biosignalverstärker hergestellt. Vorzugsweise werden aus praktischen Gesichtspunkten Trockenelektroden als Elektroden für die EKG-Messeinheit eingesetzt, welche eine um Größenordnungen höhere Kontaktimpedanz als feuchte Elektroden aufweisen. Erschwerend kommt hinzu, dass das relativ schwache EKG-Signal bis zum Messort in den Oberschenkeln bis auf wenige Mikrovolt weiter gedämpft wird. Daher ist es erfindungsgemäß empfehlenswert, im Zusammenhang mit der EKG-Messeinheit einen speziell auf die Anforderungen angepassten Messverstärker einzusetzen.
Vorzugsweise werden für die EKG-Messung in dem Toilettensitz drei Elektroden vorgesehen. Als Elektrodenmaterial kann beispielsweise Gold eingesetzt werden, da es bei Messungen der Kontaktimpedanzen verschiedener Materialien die beste Langzeitstabilität der Elektrodenoberfläche aufweist. Die meisten anderen Materialien neigen im feuchten Badezimmerklima zur Korrosion und damit zu einer gravierenden Verschlechterung der Kontaktimpedanz oder weisen von vornherein einen schlechteren Kontakt auf.
Aus der Analyse des EKGs kann ein Rückschluss auf die Aktivität und den Zustand des Herzens des Toilettenbenutzers gezogen werden. Auffälligkeiten, wie beispielsweise ein unregelmäßiger Herzschlag oder andere pathologische Veränderungen, können auf diese Weise frühzeitig erkannt werden. So bietet beispielsweise die Kombination von Messungen des Körpergewichtes, des Urinvolumens und des EKGs bei Patienten mit einer bekannten oder drohenden Herzinsuffizienz eine geeignete Möglichkeit der Kontrolle des Erkrankungszustandes bzw. des Therapieerfolges. Patienten mit einer beginnenden kardialen Dekompensation weisen ein, meist über Tage, ansteigendes Körpergewicht auf, das Urinvolumen nimmt gegenüber dem „Normalzustand” ab und das EKG kann vermehrt Rhythmusstörungen aufzeigen. Mehrere Studien konnten bereits zeigen, dass das kontinuierliche Monitoring des Körpergewichtes und des EKGs die Anzahl von Krankenhauseinweisungen signifikant reduzieren kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sind in dem Toilettensitz und/oder in einer vor der Toilette vorgesehenen Fußplatte Elektroden einer Bioimpedanz-Spektroskopie-Einheit vorgesehen. Mit der Bioimpedanzspektroskopie wird der elektrische Widerstand des Körpers gemessen. Die Bioimpedanz ist abhängig von der Gewebeart sowie vom Wassergehalt. Sie lässt demzufolge Aussagen über die Körperzusammensetzung zu. Die Bioimpedanzmessung in Verbindung mit einer beispielsweise zusätzlich angewendeten Gewichtsmessung kann im Rahmen des individualisierten Ernährungsmanagements genutzt werden. Eine zunehmende Bioimpedanz in Verbindung mit einer Gewichtsabnahme kann zudem auf eine drohende Dehydrierung hinweisen. Für die Bioimpedanz-Spektroskopie sind vier Elektroden notwendig, wobei drei dieser Elektroden ebenfalls für eine EKG-Messung verwendet werden können.
Um neben anderen physiologischen Kenngrößen auch das Gewicht des Nutzers der Toilette bestimmen zu können, ist es in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass der Toilettensitz mehrlagig ausgebildet ist, wobei zwischen wenigstens zwei Lagen Gewichtssensoren vorgesehen sind. Die Gewichtssensoren können beispielsweise über den Toilettensitz verteilte Drucksensoren sein. Vorzugsweise werden diese auf der unteren Auflagefläche des Toilettensitzes platziert. Aus den gewonnenen Gewichtsdaten lassen sich mehrere Informationen generieren. Dies betrifft insbesondere die Gewichtsveränderung einschließlich des Urinvolumens, die Menge der Ausscheidungen und die Häufigkeit der Toilettengänge. Eine Gewichtszunahme durch Ödembildung weist z. B. bei Herz-Kreislaufpatienten auf eine mögliche Dekompensation hin. Dies kann in Kombination mit dem bei der erfindungsgemäßen Toilette verwendbaren elektrophysiologischen Messverfahren noch weiter spezifiziert werden. Eine vergleichsweise rasche Gewichtsabnahme ist gerade bei älteren Menschen ein wichtiger Indikator krankheitsbedingter Ursachen oder von Ausfällen im Versorgungsnetzwerk. Auch eine solche Entwicklung kann deshalb als alarmierender Risikofaktor bewertet werden.
Darüber hinaus ist es auch von Vorteil, wenn bei dieser Ausführungsform vor der Toilette eine Fußplatte oder -matte mit einer Gewichtsmessvorrichtung und/oder einer RFID-Basiseinheit zur Signalübertragung vorgesehen ist. In der Fußplatte oder -matte können ebenfalls wie im Toilettensitz verteilte Drucksensoren vorgesehen sein. Die in der Fußplatte oder -matte gemessenen Werte des Gewichtes werden vorzugsweise mit den im Toilettensitz erfassten Werten zu einem Endwert kombiniert.
Es ist ebenfalls günstig, bei einer Ausbildung der erfindungsgemäßen Toilette in dem Toilettensitz wenigstens einen Temperatursensor zu integrieren. Durch den wenigstens einen Temperatursensor kann zuverlässig die Körpertemperatur, wie beispielsweise die Oberschenkeltemperatur, des Toilettenbenutzers erfasst werden und mit den weiteren vom Toilettenbenutzer erfassten Werten ausgewertet werden. So ist die Messung der Temperatur auf der Hautoberfläche ein Maß für die Durchblutung der äußeren Gefäße. Die beispielsweise durch einen Diabetes mellitus verursachte Stoffwechselstörung hat einen negativen Einfluss auf die Durchblutung der peripheren Gefäße und fördert so die Arteriosklerose. Eine häufige Folgeerkrankung ist der so genannte „Diabetische Fuß”, der unbehandelt bis zur Amputation führen kann.
Neben der Messung der Oberflächen-Temperatur der Haut im Bereich des Toilettensitzes ist es daher von Vorteil, wenn zusätzlich die Temperatur der Füße über eine Fußplatte oder -matte gemessen wird. Es ist auch möglich, die Temperatur der Füße beispielsweise in einem Pantoffel des Toilettenbenutzers zu messen. Dabei kann der Temperatursensor in dem Pantoffel und/oder ein oder mehrere Sensoren auf der Fußplatte oder- matte drahtlos per RFID angekoppelt werden.
Das RFID-System kann verwendet werden, um die Fußtemperatur aus dem Pantoffel an die Fußplatte oder -matte zu übertragen, von wo aus die Temperatur per Kabel oder drahtlos an eine Elektronik im Toilettensitz übermittelt werden kann. Neben der Temperatur kann die Fußplatte oder -matte auch die ID von RFID-Tags auslesen und damit den Patienten identifizieren. Die RFID-Einheit hat also die Aufgabe, Daten aus Kleidungsstücken des Patienten an die intelligente Toilette zu übertragen, die diese wiederum wie alle anderen Sensordaten drahtlos über ein Funkmodul weiter überfragen kann.
Des Weiteren empfiehlt es sich, die Temperatur des Urins direkt nach der Ausscheidung zu messen. Hierdurch kann die Körperkerntemperatur erfasst werden. Hierfür kann in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung an oder in der Urinauffangvorrichtung wenigstens ein Temperatursensor, eine Thermographie-kamera und/oder ein Pyrometer mit Scanaufsatz vorgesehen sein.
Die gemessenen Daten können besonders schnell verarbeitet, zur Steuerung von Toilettenfunktionen verwendet und/oder an den Nutzer oder auch einen Dritten, wie eine Betreuungsperson oder einen Arzt, ausgegeben werden, wenn in einer Variante der vorliegenden Erfindung die Urinanalyseeinheit und/oder wenigstens ein weiterer Sensor der Messvorrichtung über ein drahtloses Kommunikationsmodul mit der Datenverarbeitungs-, Steuer- und/oder Ausgabeeinheit gekoppelt ist/sind.
Aus medizinischer Sicht besonders gut verwertbare Daten ergeben sich bei Nutzung der erfindungsgemäßen Toilette dann, wenn die Urinanalyseeinheit und/oder wenigstens ein weiterer Sensor der Messvorrichtung über die Datenverarbeitungs-, Steuer- und/oder Ausgabeeinheit mit einer medizinischen Datenbank gekoppelt ist/sind.
Ferner wird die oben genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zum Erfassen physiologischer Daten eines Benutzers einer Toilette bei der Toilettenbenutzung gelöst, wobei die Toilette ein Toilettenbecken, eine Toilettenspülvorrichtung und einen auf dem Toilettenbecken vorgesehenen Toilettensitz aufweist, wobei durch eine im Innenvolumen des Toilettenbeckens vorgesehene oder im Toilettenbecken integrierte Urinauffangvorrichtung eine Menge von Urin als Urinprobe aufgefangen wird und die Urinprobe über eine mit der Urinauffangvorrichtung gekoppelte Urinentnahmeleitung zu einer außerhalb des Toilettenbeckens vorgesehenen Urinanalyseeinheit geleitet wird, in welcher die Urinprobe analysiert wird, woraufhin die ermittelten Daten an eine Datenverarbeitungs-, Steuer- und/oder Ausgabeeinheit übermittelt werden, wobei der Urin in der schüssel- oder trichterförmigen oder in Form einer einen Teil des Toilettenbeckens ausfüllenden plattenförmigen Vorrichtung ausgebildeten Urinauffangvorrichtung aufgefangen und über wenigstens eine Bodenöffnung der Urinauffangvorrichtung in die Urinentnahmeleitung geleitet wird und die Urinprobe in eine in wenigstens zwei Richtungen lichtdurchlässige Küvette gefüllt wird, wobei mittels wenigstens einer in unterschiedlichen Richtungen auf die Küvette lichtabstrahlenden Lichtquelle und wenigstens einem Lichtsensor eine Absorptionsmessung an der Urinprobe zur Farbbestimmung und eine Streulichtmessung an der Urinprobe zur Bestimmung des Trübungswertes durchgeführt wird, in die Urinprobe ein Farbindikator eingebracht wird, die Küvette entleert wird, eine Auflichtmessung des befeuchteten Farbindikators mit wenigstens einer Lichtquelle und wenigstens einem Lichtsensor durchgeführt wird, und der Farbindikator aus der Küvette ausgebracht und entsorgt wird.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in der Urinauffangvorrichtung, die vorzugsweise innerhalb eines vorderen Teils des Toilettenbeckens vorgesehen ist, Urin aufgefangen und beispielsweise über eine Pumpvorrichtung in die Küvette im Bypass der Toilette transportiert. An den Rändern der Urinauffangvorrichtung sind vorzugsweise Öffnungen zur Einleitung eines Wasser-Reinigungschemikalien-Gemisches vorgesehen, wodurch in einem Spülschritt gewährleistet werden kann, dass alle mit der Urinprobe benetzten Bauteile der erfindungsgemäßen Toilette gereinigt werden. Durch die Verwendung der in wenigstens zwei Richtungen lichtdurchlässigen Küvette kann sowohl eine Absorptionsmessung für die Farbbestimmung, eine Streulichtmessung für die Trübungsmessung an der Urinprobe als auch eine photometrische Auflichtmessung, beispielsweise für das Auslesen eines Glukoseteststreifens, realisiert werden. Dabei können die Strahlengänge der verwendeten Lichtquellen, wie beispielsweise von Luminiszenzdioden (LEDs), so kombiniert werden, dass das jeweilige Messlicht von einer gemeinsamen Lichtquelle erfasst wird. Für die Bestimmung der Farbe des Urins wie für die Farbbestimmung des Farbindikators kann die Implementierung von je zwei Lichtquelle/Wellenlängen vorteilhaft sein. Für die Eliminierung von Intensitätsschwankungen, die nicht vom Messeffekt begründet sind, könnte somit eine Quotientenbildung durchgeführt werden.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist für die Bestimmung jedes einzelnen optischen Parameters ein separates Zeitfenster vorgesehen. Am Ende eines Messvorganges ist die prinzipielle Einsatzbereitschaft für die nächste Messung wieder hergestellt. Dann wird die Urinprobe vorzugsweise mit einem Gemisch aus Wasser und Reinigungschemikalie beispielsweise wieder über das Toilettenbecken entsorgt.
Die zu verwendenden Farbindikatoren können beispielsweise in einem Magazin bevorratet werden, automatisch der Küvette zugeführt und nach erfolgter photometrischer Messung in einem Behältnis entsorgt werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile, werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei
1 schematisch einen Grundaufbau einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Toilette in einer Ansicht von vorn zeigt;
2 schematisch das Grundprinzip des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Toilette näher veranschaulicht;
3 schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäß verwendbaren Urinanalyseeinheit in einer perspektivischen Ansicht zeigt;
4 anhand von Diagrammen die Auswertung der Messergebnisse einer Auflichtmessung in einer Urinanalyseeinheit gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung demonstriert;
5 schematisch ein Prinzip einer Ausführungsform eines erfindungsgemäß verwendbaren Farbindikatorver- und -entsorgungssystems zeigt;
6 schematisch einen erfindungsgemäß verwendbaren Toilettensitz in einer explodierten und einer zusammengebauten perspektivischen Ansicht zeigt;
7 schematisch einen Messablauf und Datenfluss an einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Toilette veranschaulicht; und
8 schematisch die Messmöglichkeiten einer erfindungsgemäßen Toilette demonstriert.
1 zeigt schematisch einen Grundaufbau einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen intelligenten Toilette 1 in einer Ansicht von vorn. Die Toilette 1 weist ein Toilettenbecken 2 auf. Auf dem oberen Rand des Toilettenbeckens 2 ist ein Toilettensitz 4 vorgesehen. Der Toilettensitz 4 kann, wie es unten im Hinblick auf 6 näher ausgeführt ist, mehrlagig aufgebaut sein, d. h. aus wenigstens zwei Lagen zusammengesetzt sein. Auf dem Toilettensitz 4 ist typischerweise ein Deckel 41 vorgesehen. Die Toilette 1 weist in dem dargestellten Beispiel einen Fuß 40 zum Aufstellen der Toilette 1 auf. In anderen, nicht gezeigten Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung kann die Toilette 1 auch als Hängetoilette ausgebildet sein.
Im Innenvolumen des Toilettenbeckens 2 ist eine Urinauffangvorrichtung 5 vorgesehen. Die Urinauffangvorrichtung 5 ist schüssel- oder trichterförmig oder als eine einen Teil des Toilettenbeckens 2 ausfüllende bzw. abdeckende plattenförmige Vorrichtung ausgebildet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Urinauffangvorrichtung 5 schüsselförmig im vorderen Teil des Toilettenbeckens 2 ausgebildet.
An wenigstens eine, im unteren Bereich der Urinauffangvorrichtung 5 vorgesehene Bodenöffnung 8 ist eine Urinentnahmeleitung 6 angeschlossen, an deren Ende ein Einfüllstutzen 18 zum Einführen des aus der Urinauffangvorrichtung 5 abgeleiteten Urins in eine Urinanalyseeinheit 7 dient. Die Urinanalyseeinheit 7 ist in Form eines Ausführungsbeispiels in 3 näher erläutert. In der Urinanalyseeinheit 7 ist ferner ein Entleerungsstutzen 19 vorgesehen, über welchen in der Urinanalyseeinheit 7 untersuchter Urin wieder aus der Urinanalyseeinheit 7 herausgeführt werden kann und, wie es beispielsweise in 1 dargestellt ist, wieder in das Toilettenbecken 2 über eine Leitung 39 entsorgt werden kann. Am oberen Rand der Urinauffangvorrichtung 5 ist eine Toilettenspülvorrichtung 3 vorgesehen, durch welche die Oberfläche der Urinauffangvorrichtung 5 und vorzugsweise auch der Rest des Toilettenbeckens 2 mittels Wasser und Reinigungschemikalie gespült werden kann.
Die Anordnung der Fluidikkomponenten der Toilette 1 aus 1 ist in 2 schematisch dargestellt. Wie in 2 zu sehen, führt die an die Bodenöffnung 8 der Urinauffangvorrichtung 5 angeschlossene Urinentnahmeleitung 6 über den Einfüllstutzen 18 in eine Küvette 9, die als Messküvette der in 1 dargestellten Urinanalyseeinheit 7 dient. Aus der Küvette 9 ragt der oben bereits beschriebene Entleerungsstutzen 19, welcher den in der Küvette 9 gemessenen Urin über die Leitung 39 wieder aus der Küvette 9 herausführt.
Alle außerhalb des Toilettenbeckens 2 angeordneten aktiven Komponenten, zwei Zahnradpumpen P1, P2 und drei Magnetventile V1, V2, V3 einer Pumpvorrichtung 11 wurden in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel an einem gemeinsamen Rahmen montiert. Der Volumenstrom durch die von der Küvette 9 absaugende Pumpe P2 übersteigt den Volumenstrom der Zuleitung über Pumpe P1. Somit ist sichergestellt, dass der maximale Füllstand in der Küvette 9 die Unterkante der zum Magnetventil V2 führenden Absaugkanüle bzw. des Entleerungsstutzens 19 nicht übersteigt.
3 zeigt schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäß verwendbaren Urinanalyseeinheit 7 in einer perspektivischen Ansicht.
Die Urinanalyseeinheit 7 weist optische Messpfade für eine Absorptionsmessung zur Farbbestimmung einer Urinprobe 10, für eine Streulichtmessung zur Messung der Trübung der Urinprobe 10 und für eine photometrische Auflichtmessung zum Auslesen eines in die Urinprobe 10 einbringbaren, hier als Farbindikator 16 genutzten Glukoseteststreifens auf. Kernstück der Urinanalyseeinheit 7 ist eine hier als Küvette 9 genutzte PS-Einmalküvette, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel vier optisch nutzbare Seitenfenster 17 aufweist.
Das Weißlicht der Messstrahlengänge wird durch zwei Weißlicht-LEDs 12, 13 erzeugt. Streulichtmessung und Auflichtmessung der Indikatortestfläche nutzen eine gemeinsame LED 12 oder 13. Für die Messlichterfassung dient ein gemeinsamer als Lichtsensor 14 genutzter RGB-Sensor für alle optischen Pfade. Damit kann die zugehörige Messelektronik (AD-Wandler) einkanalig ausgeführt werden.
In anderen, nicht gezeigten Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung kann bzw. können jedoch auch nur eine oder auch mehr als zwei Lichtquellen zum Be- und Durchstrahlen der Urinprobe 10 genutzt werden, indem beispielsweise Spiegel und/oder Strahlteiler bzw. Strahlumlenkungsoptiken zum Einsatz kommen. Ebenso ist es möglich, erfindungsgemäß mehrere Lichtsensoren 14 einzusetzen.
Die Küvette 9 und die optoelektronischen Bauteile 12, 13, 14 der Urinanalyseeinheit 7 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in einen PVC-Quader eingepasst. Ein hier nicht gezeigter Deckel verschließt die Küvette 9 lichtdicht nach oben, um Fremdlichteinflüsse zu eliminieren.
Als Testobjekte für den Funktionstest der in 3 gezeigten Urinanalyseeinheit 7 wurden mehrere Sätze von Farbkalibrierflächen mit fein abgestuften Werten der Farbkanalwerte R (rot), G (grün) und B (blau) eingesetzt. Für die Auflichtmessung wurden diese Flächen auf Papier und für die Durchlichtmessung auf durchsichtige Folie gedruckt. Neben der Variierung des Farbtones wurde der Einfluss der Weißlichtintensität untersucht.
4 zeigt anhand von Diagrammen die Ergebnisse einer Auflichtmessung in einer Urinanalyseeinheit 7 an Farbkalibrierflächen auf Papier bei einem Einfallswinkel von 45°. Die linke Darstellung zeigt den Farbraum der Kanäle R, G und B. Die rechte Darstellung zeigt den Farbraum der Quotienten der Kanäle R/G, G/B und B/R. Wie in 4 zu sehen ist, lässt sich durch eine Quotientenbildung der Farbkanäle der Einfluss der Intensität des Anregungslichtes fast vollständig kompensieren. Die entlang einer gedachten Linie angeordneten Messpunkte für eine Farbkalibrierfläche in dem linken Diagramm fallen bei der Darstellung der Kanalquotienten (rechtes Diagramm) auf jeweils einen Punkt pro Farbkalibrierfläche zusammen.
Eine gleiche Vorgehensweise ist auch bei der Durchlichtmessung möglich.
Einen relativ hohen konstruktiven Aufwand erfordert die Mechanik zur Zuführung des als Indikator 16 verwendeten Glukose-Indikatorteststreifens in die Küvette 9 und dessen automatische Entsorgung nach dem Messvorgang. 5 zeigt hierzu schematisch ein Prinzip einer Ausführungsform eines erfindungsgemäß verwendbaren Farbindikatorverund -entsorgungssystems 15. Die verschiedenen Antriebsfunktionen werden in dem gezeigten Beispiel durch vier Schrittmotoren realisiert. Hauptkomponenten der Mechanik sind (in 5 von oben nach unten) ein Farbindikatorstreifenvorratsmagazin 20, ein Transportschlitten 21 mit Rollen und die Küvette 9 neben einem Entsorgungsbehälter 22 für benutzte Farbindikatoren 16', wobei der Entsorgungsbehälter 22 in dem gezeigten Beispiel einen Deckel für einen automatischem Verschluss 26 aufweist.
Die Steuerung aller Komponenten der erfindungsgemäßen intelligenten Toilette 1 erfolgt, wie in 7 schematisch dargestellt, durch eine Datenverarbeitungs-, Steuer- und/oder Ausgabeeinheit 35 in Form einer Mikrocontrollerschaltung. Diese gibt den Ablauf der Messung, die Erfassung und Vorverarbeitung der Messwerte und deren Übergabe an ein anschließendes Funkmodul 37 vor. Wie es aus 7 ersichtlich ist, sind die in oder an der Toilette 1 vorgesehenen Sensoren 28, 29, 32, 33, 38 an einen Mikrocontroller gekoppelt, der als Datenverarbeitungs-, Steuer- und/oder Ausgabeeinheit 35 fungiert und damit für die Kalibrierung und Konditionierung der Sensoren sowie für die Abwicklung der Kommunikation über das Funkmodul 37 zuständig ist. Als Sensoren für die Erfassung von Werten des Toilettenbenutzers an der intelligenten Toilette 1 kommen neben der oben beschriebenen Urinanalyseeinheit 7, wie in 7 gezeigt, wenigstens ein Temperatursensor 33, wenigstens ein Gewichtssensor 32, 38, wenigstens eine Bioimpedanz-Spektroskopie-Einheit mit Elektroden 29 und/oder wenigstens eine EKG-Messeinheit mit Elektroden 28 in Betracht.
8 demonstriert schematisch verschiedene Messmöglichkeiten an einer erfindungsgemäßen Toilette 1. So können an dem Benutzer der Toilette 1 über die verschiedenen Sensoren, die in bzw. an der Toilette 1 vorgesehen sind, Messungen des Elektrokardiogramms (EKG) 280, der Körperkerntemperatur 330, der Bioimpedanz 290, der Oberschenkelhauttemperatur 331, des auf dem Toilettensitz 4 gemessenen Körpergewichtes 320, der Fußtemperatur 332 und des Fußgewichtes auf der Fußplatte oder -matte 27 vorgenommen werden. Eine Urinanalyse kann in der Urinanalyseeinheit 7 vorgenommen werden. Durch die Menge und Vielfalt der vorgesehenen Messmöglichkeiten innerhalb und direkt an der erfindungsgemäßen Toilette 1 ist eine besonders hochqualitative medizinische Bewertung des Gesundheitszustandes der die benutzenden Person möglich. Dabei können die ermittelten Daten über die erfindungsgemäß vorgesehene Datenverarbeitungs-, Steuer- und/oder Ausgabeeinheit 35 gesammelt, verarbeitet, ausgegeben und an beispielsweise einen behandelnden Arzt weitergeleitet werden und darüber hinaus zur Steuerung der erfindungsgemäßen Toilette 1 eingesetzt werden.
Der Gesamtablauf einer Messung in einer Urinanalyseeinheit 7, wie der in 3, gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gliedert sich grob in folgende Teilschritte:

1. Messvorgang starten,
2. Küvette 9 mit einer Urinprobe 10 befüllen,
3. Absorptionsmessung zur Farbbestimmung der Urinprobe 10,
4. Streulichtmessung zur Bestimmung des Trübungswertes der Urinprobe 10,
5. Farbindikator 16 (z. B. Indikatorteststreifen) in die Küvette 9 einfahren,
6. Küvette 9 entleeren,
7. Auflichtmessung des befeuchteten Farbindikators 16,
8. benutzten Farbindikator 16' aus der Küvette 9 ausfahren,
9. Spülung der Küvette 9 mit Wasser und zudosierter Reinigungslösung, und
10. Datenübertragung an die mit der Urinanalyseeinheit 7 gekoppelte Datenverarbeitungs-, Steuer- und/oder Ausgabeeinheit 35.

Die Ablaufsteuerung des in der Urinanalyseeinheit 7 verwendeten optischen Messsystems erhält von der von der Datenverarbeitungs-, Steuer- und/oder Ausgabeeinheit 35 ein Startsignal, um den Messvorgang zu starten. Der Messvorgang endet mit der Übergabe der digitalisierten Messwerte an die Datenverarbeitungs-, Steuer- und/oder Ausgabeeinheit 35, die der elektronischen Messdatenerfassung und zentralen Steuerung dient. In der Datenverarbeitungs-, Steuer- und/oder Ausgabeeinheit 35 befindet sich die für die erfindungsgemäße Toilette 1 verwendete zentrale Systemsoftware. Mit dieser Software werden aus dem Vergleich der aktuellen Messwerte mit vorgegebenen Sollgrößen generalisierte Ausgabeinformationen zum Zustand des Patienten bzw. der die Toilette 1 benutzenden Person generiert. Nach vordefinierten Routinen und entsprechend festgelegten Zugriffsberechtigungen erfolgt die Weiterleitung an zu involvierende Akteure des Pflege- bzw. Behandlungsprozesses. Zusätzlich erfolgt in jedem Fall, auch bei Nichtüberschreitung definierter Grenzwerte, eine systeminterne Speicherung der erfassten Werte.
Für jeden zu messenden Parameter sind entsprechende Grenzwertabgleiche automatisiert nach Eingang eines Messwertes durchzuführen. So wird beispielsweise der Körperfettanteil, der in der erfindungsgemäßen intelligenten Toilette 1 über die Bioimpedanz bestimmt wird, mit Körperfettgrenzwerten, die in der Medizin bekannt sind, verglichen.
Auch gemessene EKG-Werte werden systemgestützt beurteilt. So können aus den gemessenen EKG-Werten beispielsweise die Herzrate, die Herzratenvariabilität, Überleitungsverzogerungen und die Form der elektrischen Erregung ermittelt werden. Plötzliche Veränderungen des EKGs können auf einen pathologischen Hintergrund und damit auf verschiedene Krankheitsbilder hinweisen. So können beispielsweise Störungen der Erregungsausbreitung und der Zustand des Kreislaufsystems erfasst werden.
Bei den in der erfindungsgemäßen Toilette 1 zusätzlich erfassbaren Urinmengen werden typischerweise das Gesamtvolumen als auch die Häufigkeit der Urinabgabe registriert und in der Datenverarbeitungs-, Steuer und/oder Ausgabeeinheit 35 gemeinsam mit den anderen Werten ausgewertet.
Neben den bereits erwähnten Messungen kann die erfindungsgemäße intelligente Toilette 1 auch genutzt werden, um beispielsweise eine Elektrolytmessung oder Proteinmessungen vorzunehmen.
Insgesamt weist die erfindungsgemäße Toilette 1 eine gegenüber dem Stand der Technik deutlich erhöhte Funktionalität im Hinblick auf medizinisch-pflegerische Fragestellungen auf, sie ist zu einem vertretbaren und marktfähigen Preis-Leistungs-Verhältnis herstellbar und routinetauglich.

Claims

Toilette (1) mit integrierter Messvorrichtung zum Erfassen physiologischer Daten eines Benutzers der Toilette (1), wobei die Toilette (1) ein Toilettenbecken (2), eine Toilettenspülvorrichtung (3), einen auf dem Toilettenbecken (2) vorgesehenen Toilettensitz (4), eine im Innenvolumen des Toilettenbeckens (2) vorgesehene oder im Toilettenbecken (2) integrierte Urinauffangvorrichtung (5), eine mit der Urinauffangvorrichtung (5) gekoppelte Urinentnahmeleitung (6), eine an die Urinentnahmeleitung (6) gekoppelte, außerhalb des Toilettenbeckens (2) vorgesehene Urinanalyseeinheit (7) und eine mit der Urinanalyseeinheit (7) gekoppelte Datenverarbeitungs-, Steuer- und/oder Ausgabeeinheit (35) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Urinauffangvorrichtung (5) schüssel- oder trichterförmig oder als eine einen Teil des Toilettenbeckens (2) ausfüllende plattenförmige Vorrichtung ausgebildet ist, wobei die Urinentnahmeleitung (6) an wenigstens eine Bodenöffnung (8) der Urinauffangvorrichtung (5) gekoppelt ist und die Urinanalyseeinheit (7) wenigstens eine in wenigstens zwei Richtungen lichtdurchlässige, mit einer Urinprobe (10) befüllbare Küvette (9), eine Pumpvorrichtung (11) zum Befüllen und Entleeren der Küvette (9), wenigstens eine in unterschiedlichen Richtungen auf die Küvette (9) Licht abstrahlende Lichtquelle (12, 13), wenigstens einen Lichtsensor (14), wobei Lichtquelle(n) (12, 13) und Lichtsensor(en) (14) derart zueinander ausgerichtet sind, dass eine Absorptions- und eine Streulichtmessung an der Urinprobe (10) durchführbar sind, und ein Farbindikatorver- und -entsorgungssystem (15) zum Ein- und Ausbringen eines Farbindikators (16, 16') in die und aus der Küvette (9) sowie zum Entsorgen des Farbindikators (16') nach dessen Nutzung aufweist.
Toilette nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle(n) (12, 13) LEDs ist/sind.
Toilette nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (9) austauschbar ist.
Toilette nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (9) vier optisch nutzbare Seitenfenster (17) aufweist.
Toilette nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Küvette (9) und die optoelektronischen Bauteile (12, 13, 14) der Urinanalyseeinheit (7) lichtdicht nach außen ummantelt oder abgeschlossen sind.
Toilette nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Küvette (9) ein Einfüllstutzen (18) und ein Entleerungsstutzen (19) geführt sind, wobei der Einfüllstutzen (18) tiefer in die Küvette (9) als der Entleerungsstutzen (19) ragt, und wobei der durch die Pumpvorrichtung (11) zur Verfügung gestellte Sog am Entleerungsstutzen (19) größer als der Druck am Einfüllstutzen (18) ist.
Toilette nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbindikatorver- und -entsorgungssystem (15) mit einem Farbindikatorstreifenvorratsmagazin (20) oder einer Farbindikatorrollenvorrichtung gekoppelt ist.
Toilette nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein streifenförmiger Farbindikator (16) aus dem Farbindikatorstreifenvorratsmagazin (20) entnehmbar oder von der Farbindikatorrollenvorrichtung abreißbar und mittels eines rollenbasierten Transportschlittens (21) in die Küvette (9) einführbar und aus der Küvette (9) ausführbar ist.
Toilette nach wenigstens einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbindikatorstreifenvorratsmagazin (20) oder die Farbindikatorrollenvorrichtung einerseits und die Küvette (9) und ein Entsorgungsbehälter (22) für benutzte Farbindikatoren (16') andererseits relativ zueinander quer zu einer Entnahmeöffnung (23) des Farbindikatorstreifenvorratsmagazins (20) oder der Farbindikatorrollenvorrichtung und den Öffnungen (24, 25) der Küvette (9) und des Entsorgungsbehälters (22) bewegbar sind.
Toilette nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbindikatorver- und -entsorgungssystem (15) einen Entsorgungsbehälter (22) mit einem automatischen Verschluss (26) aufweist.
Toilette nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Toilettensitz (4) und/oder in einer vor der Toilette (1) vorgesehenen Fußplatte oder -matte (27) wenigstens zwei Elektroden (28) einer EKG-Messeinheit integriert sind.
Toilette nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Toilettensitz (4) und/oder in einer vor der Toilette (1) vorgesehenen Fußplatte oder -matte (27) Elektroden (29) einer Bioimpedanz-Spektroskopie-Einheit integriert sind.
Toilette nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Toilettensitz (4) mehrlagig ausgebildet ist, wobei zwischen wenigstens zwei Lagen (30, 31) Gewichtssensoren (32) vorgesehen sind.
Toilette nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Toilette (1) eine Fußplatte oder -matte (27) mit einer Gewichtsmessvorrichtung und/oder einer RFID-Basiseinheit zur Signalübertragung vorgesehen ist.
Toilette nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Toilettensitz (4) wenigstens ein Temperatursensor (33) integriert ist.
Toilette nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in der Urinauffangvorrichtung (5) wenigstens ein Temperatursensor, eine Thermographiekamera und/oder ein Pyrometer mit Scanaufsatz vorgesehen ist.
Toilette nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Urinanalyseeinheit (7) und/oder wenigstens ein weiterer Sensor der Messvorrichtung über ein drahtloses Kommunikationsmodul mit der Datenverarbeitungs, Steuer- und/oder Ausgabeeinheit (35) gekoppelt ist/sind.
Toilette nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Urinanalyseeinheit (7) und/oder wenigstens ein weiterer Sensor (28, 29, 32, 33, 38) der Messvorrichtung über die Datenverarbeitungs-, Steuer- und/oder Ausgabeeinheit (35) mit einer medizinischen Datenbank (36) gekoppelt ist/sind.
Verfahren zum Erfassen physiologischer Daten eines Benutzers einer Toilette (1) bei der Toilettenbenutzung, wobei die Toilette (1) ein Toilettenbecken (2), eine Toilettenspülvorrichtung (3) und einen auf dem Toilettenbecken (2) vorgesehenen Toilettensitz (4) aufweist, wobei durch eine im Innenvolumen des Toilettenbeckens (2) vorgesehene oder im Toilettenbecken (2) integrierte Urinauffangvorrichtung (5) eine Menge von Urin als Urinprobe (10) aufgefangen wird und die Urinprobe (10) über eine mit der Urinauffangvorrichtung (5) gekoppelte Urinentnahmeleitung (6) zu einer außerhalb des Toilettenbeckens (2) vorgesehenen Urinanalyseeinheit (7) geleitet wird, in welcher die Urinprobe (10) analysiert wird, woraufhin die ermittelten Daten an eine Datenverarbeitungs-, Steuer- und/oder Ausgabeeinheit (35) übermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Urin in der schüssel- oder trichterförmigen oder in Form einer einen Teil des Toilettenbeckens (2) ausfüllenden plattenförmigen Vorrichtung ausgebildeten Urinauffangvorrichtung (5) aufgefangen und über wenigstens eine Bodenöffnung (8) der Urinauffangvorrichtung (5) in die Urinentnahmeleitung (6) geleitet wird und die Urinprobe (10) in eine in wenigstens zwei Richtungen lichtdurchlässige Küvette (9) gefüllt wird, wobei mittels wenigstens einer in unterschiedlichen Richtungen auf die Küvette (9) lichtabstrahlenden Lichtquelle (12, 13) und wenigstens einem Lichtsensor (14) eine Absorptionsmessung an der Urinprobe (10) zur Farbbestimmung und eine Streulichtmessung an der Urinprobe (10) zur Bestimmung des Trübungswertes durchgeführt wird, in die Urinprobe (10) ein Farbindikator (16) eingebracht wird, die Küvette (9) entleert wird, eine Auflichtmessung des befeuchteten Farbindikators (16) mit wenigstens einer Lichtquelle (12) und wenigstens einem Lichtsensor (14) durchgeführt wird, und der Farbindikator (16') aus der Küvette (9) ausgebracht und entsorgt wird.