一种集液装置及包括该集液装置的智能马桶技术领域
本实用新型涉及智能马桶技术领域，特别是涉及一种集液装置及包括
该集液装置的智能马桶。
背景技术
现阶段关于尿液检测大多是受检者通过手动采集自己的尿液后，在医
院完成尿检工作，不仅要去医院挂号就诊，而且存在卫生问题。还有现有
的一些智能马桶通过收集马桶内表面的尿液进行尿液检测，这样存在尿液
样本交叉污染的问题，使检测结果不准确。
由此可见，上述现有的尿液收集方法显然仍存在有不便与缺陷，而亟
待加以进一步改进。如何能创设一种新的集液装置及包括该集液装置的智
能马桶，实属当前重要研发课题之一。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种自动化程度高的集液装置，
使其能实现在空中采集液体的目的，从而克服现有的吸尿装置的不足。
为解决上述技术问题，本实用新型提供一种集液装置，包括固定支架、
设置于所述固定支架上的摆动机构、与所述摆动机构连接的吸管总成和连
接所述吸管总成的泵体机构；
所述吸管总成包括滑轨组件和设置于所述滑轨组件内部可伸缩的吸管
组件，所述滑轨组件的一端与所述摆动机构连接；所述吸管组件包括其内
部具有空腔且开口设于所述空腔上方的吸管，和设置于所述吸管内的第一
导管，所述第一导管的一端插入所述空腔内，其另一端连接所述泵体机构，
所述泵体机构，用于吸取所述空腔中收集的液体。
作为本实用新型的一种改进，所述集液装置还包括液位传感机构，用
于实时监测所述空腔内采集的导电液体量，并根据所述空腔内液体量的多
少控制所述泵体机构的启停。
进一步改进，所述液位传感机构包括第一触摸芯片、设置于所述吸管
内且其一端面插入所述空腔内的实心钢针和连接所述第一触摸芯片与实心
钢针的金属导线，且在所述吸管组件集液的状态下所述实心钢针的端面位
于所述第一导管导管口的水平面上方。
进一步改进，所述空腔内所述实心钢针的端面不超出所述吸管开口的
垂直面。
进一步改进，所述集液装置包括触摸芯片，所述吸管的外侧套设有金
属套管，所述第一导管为可导电的空心钢针，所述触摸芯片与所述第一导
管之间连接金属导线，所述触摸芯片、金属导线、第一导管和金属套管组
成所述液位传感机构，其中，所述金属套管上开设有与所述吸管开口重合
的吸液口。
进一步改进，所述集液装置包括触摸芯片，所述吸管的外侧套设有金
属套管，所述吸管内部设有用于排出所述空腔内剩余液体的第二导管，所
述第二导管为可导电的空心钢针，所述触摸芯片与所述第二导管之间连接
金属导线，则所述触摸芯片、金属导线、第二导管和金属套管组成所述液
位传感机构，其中，所述金属套管上开设有与所述吸管开口重合的吸液口。
进一步改进，所述集液装置包括触摸芯片，所述吸管的外侧套设有金
属套管，所述吸管内部还设有用于排出所述空腔内剩余液体的第二导管，
所述第二导管和第一导管均为可导电的空心钢针，所述触摸芯片与所述第
二导管之间连接金属导线，则所述触摸芯片、金属导线、第二导管、第一
导管和金属套管组成所述液位传感机构，其中，所述金属套管上开设有与
所述吸管开口重合的吸液口。
进一步改进，所述金属套管的底面设有排液口。
进一步改进，所述金属套管与吸管之间设有密封圈，所述密封圈设置
于所述吸液口和排液口的靠近所述滑轨组件侧。
进一步改进，所述固定支架和摆动机构之间还设置有滑动机构，所述
滑动机构包括机械传动机构和由其带动进行水平滑动的滑动支撑，所述摆
动机构设置在所述滑动支撑上。
进一步改进，所述机械传动机构包括丝杆和带动所述丝杆转动的电机，
所述丝杆可转动的固定在所述固定支架上，所述滑动支撑上设有与所述丝
杆的外螺纹相配合的内螺纹，则所述滑动支撑在所述电机的带动下沿所述
丝杆平行滑动。
进一步改进，所述滑动机构还包括与所述丝杆平行设置在所述固定支
架上的限位圆杆，所述滑动支撑上设有穿过所述限位圆杆的通孔。
进一步改进，所述集液装置还包括用于定位所述滑动支撑位置的第一
光耦或第一霍尔传感器、用于定位所述吸管总成位置的第二光耦或第二霍
尔传感器和用于定位所述吸管组件位置的第三光耦或第三霍尔传感器。
进一步改进，所述摆动机构包括电机和与所述电机连接的齿轮副，所
述齿轮副包括与所述电机主轴连接的第一齿轮和与所述滑轨组件连接的第
二齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮啮合，则所述电机通过所述齿轮副带动
所述滑轨组件摆动。
进一步改进，所述滑轨组件直接与所述摆动机构的电机主轴连接。
进一步改进，所述吸管总成在所述摆动机构的作用下向外向下摆出。
进一步改进，所述吸管总成在所述摆动机构的作用下向外摆出时向下
倾斜角度为5～30度。
进一步改进，所述吸管内部设有用于排出所述空腔内剩余液体的第二
导管，所述第二导管上连接有阀门或微型泵。
进一步改进，所述泵体机构包括柱塞泵和三通电磁阀，所述三通电磁
阀分别通过软管连接所述第一导管、柱塞泵和后续检测装置。
进一步改进，所述柱塞泵还连接有与自来水管连接的电磁阀。
此外，本实用新型还提供了一种智能马桶，该智能马桶包括如上述的
集液装置，所述固定支架与所述马桶本体固定连接，所述吸管总成在所述
摆动机构的作用下向所述马桶中心摆动，所述吸管组件用于接收尿液。
采用上述的技术方案，本实用新型至少具有以下优点：
本实用新型通过可摆动的且可伸缩的吸管总成完成采集空中尿液的收
集，不仅避免污染，而且通过液位传感机构的实时监测，可以明确采集终
止时间，实现全自动化的采集过程。
本实用新型通过滑动机构、摆动机构和伸缩机构的配合，可灵活实现
空中采样定位的准确度，灵活方便、可靠。
附图说明
上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新
型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详
细说明。
图1是本实用新型集液装置吸管总成打开状态的结构示意图；
图2是本实用新型集液装置吸管总成收缩状态的结构示意图；
图3是本实用新型吸管总成的结构示意图；
图4是本实用新型吸管组件与泵体机构的连接关系示意图；
图5是本实用新型吸管组件实施例一的剖面示意图；
图6是本实用新型吸管组件实施例一的结构示意图；
图7是本实用新型吸管组件实施例二的剖面示意图；
图8是本实用新型吸管组件中吸液口的结构示意图。
具体实施方式
本实施例以该集液装置用作智能马桶的尿液收集装置为例，对该集液
装置进行详细说明，不应理解为是对该集液装置的任何限制。
实施例一
参照附图1和2所示，本实用新型集液装置包括固定支架14、设置于
该固定支架14上的摆动机构、与该摆动机构连接的吸管总成9和连接该吸
管总成9的泵体机构。
该固定支架14，用于与智能马桶固定连接，本实施例中该固定支架14
设置在马桶本体的一个长侧边上，该吸管总成9在摆动机构的作用下向马
桶中心摆动，用于接收空中的尿液。
该摆动机构包括减速电机10和与该减速电机10连接的齿轮副。该齿
轮副包括与减速电机主轴连接的第一齿轮和与吸管总成连接的第二齿轮，
该第一齿轮与第二齿轮啮合，则减速电机10通过齿轮副带动吸管总成9摆
动。当然，该吸管总成9可直接与该摆动机构的电机主轴连接，通过该摆
动机构的电机直接带动吸管总成9摆动。还可采用任何现有的摆动机构。
且较优实施例为：该吸管总成9在摆动机构的作用下可向外向下摆出一定
角度，如向下倾斜角度小于45度为好，较优为向下倾斜角度5～30度，最
佳角度为向下倾斜20度。
该固定支架14和摆动机构之间还设置有滑动机构，该滑动机构的较优
实施例为，包括丝杆12、带动该丝杆12转动的电机13、设置于该丝杆12
上的滑动支撑11。该丝杆12可转动的固定在该固定支架14上。该电机13
较优采用第一步进电机，该第一步进电机固定在与该固定支架14连接的电
机挂板15上，并通过机械传动带动丝杆12旋转，该机械传动较优采用同
步带和同步带轮实现第一步进电机与丝杆12的连接。该滑动支撑11上设
有与丝杆12的外螺纹相配合的内螺纹，则滑动支撑11与丝杆12之间形成
丝杆副传动。当然，该滑动机构还可以采用现有的任何水平滑动机械传输
机构。
参照附图2所示，该滑动机构还包括与丝杆12平行设置在固定支架14
上的限位圆杆17，该滑动支撑11上设有穿过该限位圆杆17的通孔，该限
位圆杆17用于起限位作用，则滑动支撑11在限位圆杆17的限位作用下沿
丝杆12作滑行运动。为了减少该限位圆杆17与滑动支撑11之间的摩擦力，
该限位圆杆采用金属材质。当然，该滑动支撑11还可通过直线滑轨的方式
沿丝杆12作滑行运动。
参照附图1至4所示，该吸管总成9安装在滑动支撑11的侧面，其包
括滑轨组件19和设置于该滑轨组件19内部可伸缩的吸管组件18。该滑轨
组件19中设有第二步进电机和滑轨，该吸管组件18可在该第二步进电机
的带动下在滑轨组件19的滑轨上进行伸缩运动。且该吸管组件18连接泵
体机构。
参照附图5所示，该吸管组件18包括吸管1、第一导管6和第二导管
24。该吸管1为其一端内部设有空腔5、开口设于该空腔5上方的管道，该
管道的另一端设有与上述滑轨配合的滑动部件。该第一导管6位于第二导
管24的上方，通过软管7与泵体机构连接，该第二导管24的另一端通过
软管连接阀门或微型泵，用于排出空腔5内剩余液体或冲洗污水。优选该
第二导管24的直径较第一导管6的直径大，利于污水排出。该泵体机构通
过软管7和第一导管6实现对空腔5内部液体的吸入，以便后续设备的检
测。
上述泵体机构还具有清洗功能。参照附图4所示，本实施例中泵体机
构包括柱塞泵8和与其连接的电磁阀22，该柱塞泵8通过电磁阀22与自来
水管连接，则在需要清洗该吸管组件18时，电磁阀22打开，柱塞泵8通
过软管7和第一导管6向空腔5中泵入清水，用于对空腔5及其连通管道
进行冲洗，最后冲洗污水从第二导管24流出。
为了实现该集液装置与后续检测装置的连接，该吸管组件18与柱塞泵
8之间设有三通电磁阀23，该三通电磁阀23的三通分别通过软管7连接吸
管组件18、柱塞泵8和后续检测装置。该泵体机构能方便灵活的实现从吸
管组件18吸收尿液、向后续检测装置提供尿液、对吸管组件18和后续检
测装置进行清洗三种功能的转换。
本实用新型集液装置在非工作状态下，滑动支撑11位于丝杠12的一
端，该位置称为吸管的机械零点，该机械零点由设置于固定支架14上的第
一光耦进行位置确定。该吸管总成9与丝杠12平行设置，该位置称为吸管
的极坐标零点，该极坐标零点由设置于滑动支撑11上的第二光耦进行位置
确定。该吸管组件18完全收缩在滑轨组件19内部，该位置称为吸管的轴
坐标零点，该轴坐标零点由设置于滑轨组件19上的第三光耦进行位置确定。
当然，该光耦定位器也可通过霍尔传感器完成定位功能。
本实用新型集液装置在开始工作时，该吸管总成9在减速电机10的带
动下向外摆动或向外向下摆动至垂直于马桶的长中轴，该吸管组件18在小
型步进电机的带动下伸出滑轨组件19，该滑动支撑11在步进电机13的带
动下向丝杠12的中间滑动，使吸管总成9到达马桶的中心位置，用于采集
尿液。
当然，该集液装置也可在能准确定位液体流动方位的定位装置配合下，
使该吸管总成9沿丝杆12的方向运动同时吸管组件18进行伸缩运动到达
尿液的正下方，则尿液顺着扁孔状的吸液口3进入空腔5内。
本实用新型还包括液位传感机构，用于实时监测空腔5内采集的尿液
量，并根据空腔5内液体量的多少控制泵体机构的启停。当尿液量达到阈
值，柱塞泵8就会自动吸取空腔5内的尿液，用于后续设备的检测；且此
时滑动支撑11回到吸管的机械零点，吸管总成9摆回吸管的极坐标零点，
吸管组件18回到吸管的轴坐标零点。当一次尿液的检测完毕后，启动与柱
塞泵8连接的电磁阀22，完成该集液装置的清洗工作。
参照附图5和6所示，该滑动支撑11上设有触摸芯片20，该吸管1内
设置有一根其一端面插入空腔5内的实心钢针27，该触摸芯片20与实心钢
针27之间连接有金属导线25，且在该吸管组件18摆出处于集液的状态下
该空腔5内实心钢针27的端面应位于第一导管6的导管口水平面上方；则
该触摸芯片20、金属导线25和实心钢针27组成液位传感机构，该液位传
感机构的检测原理为：当空腔5内吸取的尿液量还没接触到实心钢针27的
端面时，触摸芯片20的输入电容等于芯片内部的基准电容加上芯片外部的
实心钢针27的电容和金属导线25的电容。但是实心钢针27的电容和金属
导线25的电容非常小，可忽略不计，此时触摸芯片20输出高电平；当空
腔5吸满尿液或尿液接触到实心钢针27的端面时，触摸芯片20的外部输
入电容等于空腔5内尿液的电容加上实心钢针27的电容和金属导线25的
电容，由于空腔5内的尿液电容相比实心钢针27和金属导线25的电容大
得多，因此触摸芯片20的输入电容等于芯片的基准电容加上空腔5内尿液
的电容，这时触摸芯片20输出低电平，此时控制泵体机构启动，柱塞泵8
开始吸取空腔5内的尿液。且同时滑动支撑11回到吸管的机械零点，吸管
总成9摆回吸管的极坐标零点，吸管组件18回到吸管的轴坐标零点。当一
次尿液的检测完毕后，启动与柱塞泵8连接的电磁阀22，完成该集液装置
的清洗工作。
为了更好的满足泵体机构对空腔中尿液量的吸取，该空腔5内实心钢
针27的端面不超出该吸管1开口的垂直面，这样利于该吸管组件18向下
倾斜时，该空腔5能集足够量的尿液后才开始吸取尿液。
实施例二
本实施例二与上述实施例一相比，不同之处在于液位传感机构不同。
具体叙述如下：
参照附图7和8所示，该滑动支撑11上设有触摸芯片20’，该吸管1
的外侧套设有金属套管2，且金属套管2上开设有与吸管1开口重合的吸液
口3，该第一导管6采用可导电的空心钢针，该触摸芯片20’通过金属导线
25与第一导管6连接，则该金属套管2、第一导管6、金属导线25和触摸
芯片20’组成了实时监测空腔5内存储尿液量的液位传感机构。该液位传感
机构的原理如下：当空腔5未吸取尿液，或者吸取的尿液量还没达到吸液
口3时，第一导管6与金属套管2处于断开状态，此时触摸芯片20’的输入
电容等于芯片内部的基准电容加上芯片外部的第一导管6的电容和金属导
线25的电容，但是第一导管6的电容和金属导线25的电容非常小，可以
忽略，则触摸芯片20’的输入电容依然等于芯片的基准电容，芯片输出高电
平；当空腔5吸满尿液，尿液在吸液口3将第一导管6和金属套管2连通，
此时触摸芯片20’的外部输入电容等于金属套管2的电容加上第一导管6
的电容和金属导线25的电容，由于金属套管2的电容很大，该触摸芯片20’
的输入电容等于芯片的基准电容加上金属套管2的电容，此时触摸芯片20’
的输入电容大于芯片的阈值电容，则输出低电平。此时控制泵体机构启动，
柱塞泵8开始吸取空腔5内的尿液。且同时滑动支撑11回到吸管的机械零
点，吸管总成9摆回吸管的极坐标零点，吸管组件18回到吸管的轴坐标零
点。当一次尿液的检测完毕后，启动与柱塞泵8连接的电磁阀22，完成该
集液装置的清洗工作。
进一步改进：该金属套管2的底面设有排液口26，用于及时排出进入
金属套管2与吸管1之间缝隙的液体。更进一步，该金属套管2与吸管1
之间的缝隙处设有密封圈4，该密封圈4设置于该吸液口3和排液口26的
内侧，用于防止进入金属套管2与吸管1之间缝隙的液体进一步流入滑轨
组件19中。
实施例三
本实施例三与上述实施例二相比，不同之处在于上述第二导管24也采
用金属材质的空心钢针，上述与第一导管6连接的金属导线25直接连接在
该第二导管24上，则该触摸芯片20’与金属导线25、第二导管24、第一导
管6和金属套管2组成液位传感机构，该液位传感机构的检测原理与上述
实施例二中的液位传感机构一致。其它结构均同实施例二相同，在此不再
赘述。
实施例四
本实施例四与上述实施例三相比，不同之处在于只将第二导管24采用
金属材质的空心钢针，而第一导管6采用普通材质的不导电的空心导管，
则触摸芯片20’与金属导线25、第二导管24和金属套管2组成液位传感机
构，该液位传感机构与上述实施例一和实施例二中的液位传感机构相同，
均是用于实时监测空腔5内采集的尿液量，并根据空腔5内液体量的多少
输出低电平或高电平，且检测原理相同。其它结构均同实施例三相同，在
此不再赘述。
本实用新型采用上述四种方式的液位传感机构实时监测空腔内采集的
尿液量，使其空腔内的尿液量满足检测量后，自动吸取样品并自动收回吸
管总成，大大提高了该集液装置的自动化，使用方便，监测可靠。当然，
还可采用任何现有的液位传感器对空腔内采集的尿液量进行实时监测。
本实用新型集液装置解决了健康智能马桶的自动吸取尿液问题。通过
该装置，可以自动采集进入马桶但未到达马桶内表面的尿液，这样在空中
吸取尿液作为健康分析样本，避免了在马桶内表面吸取尿液样本的交叉污
染问题。当然，本实用新型集液装置还可用于任何需要空中采集导电样品
的领域，实现自动化采样，提高效率。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作
任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简
单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。