一种分体式皮肤参数检测模块

技术领域

本发明涉及皮肤检测领域，尤其是一种分体式皮肤参数检测模块。

背景技术

人体皮肤健康状态的检测，如对皮肤当中的水分含量、油脂含量、弹性等皮肤参数的检测，对于皮肤病学或美容学有重要意义。

电容测量方案因电极易于布置性、结构成本的优势，以及能够对皮肤参数直接测量，避免间接检测的误差干扰，在皮肤检测方面越发受到青睐。例如CK的角膜测量仪，通过两个测量电极形成的互电容电场穿透人体皮肤，水的加入导致感应区域内介电常数发生改变，通过检测两个测量电极的互电容值即可反映皮肤中水分的含量，该测量方法也可应用于油脂测量。

对于采用电容测量皮肤参数的方式，我们发现检测模块(如探头)上的电路体积以及供电导线，对于检测的精度产生了负面的影响。例如，在人体A手持检测模块检测人体B的场景中，假定AB是分隔不紧挨的，由于供电导线需要外接至大地，兼之检测模块需要人手持进行检测，A将通过电极-供电线路-大地-A形成回路，由于电路都内置在检测模块中，电路体积庞大使得B手持时与电路也产生耦合，B通过电路-供电线路-大地-B产生另一回路，造成AB分别形成两个人体对地分布电容C

发明内容

本发明的目的是利用电容式进行皮肤参数检测以取得布置性、结构成本以及直接测量等优势，同时，降低甚至消灭人体对地分布电容C

为此，提出一种分体式皮肤组分检测模块，包括：

手持式无线检测模块，配置为具有第一测量电极、第二测量电极、电容数字转换电路(CDC)、存储器、第一接口以及储能模块，所述测量电极用于经绝缘层与所述皮肤接触以获取反映人体皮肤健康状态的电容数据，所述电容数字转换电路耦合各个测量电极并获取电容传输至存储器，所述存储器耦合第一接口，所述储能模块用于为手持式无线检测模块提供电容检测所需的电能；

底座，配置为可分离地承载所述手持式无线检测模块，并具有第二接口、控制器以及底座处理模块，所述第二接口用于在手持式无线检测模块承载至底座时与所述第一接口对接，所述控制器分别耦合底座处理模块和第二接口，所述底座处理模块用于对来自存储器的电容数据进行处理，所述处理配置为包括但不限于对外通讯和/或数据显示。

在以上的皮肤检测方案中，手持检测模块通过内置储能模块进行短暂供电，可以满足检测的短暂低电量供电需求，同时做到去除检测模块与大地之间的连接，并且通过将显示和/或通讯等电路分配至底座，检测模块中的电路完成瘦身，其中的电路体积包括电路板大小均能够得到降低，从而，增强了人体手持时与内部电路之间阻抗，减小甚至断开人体手持时与内部电路之间的耦合，在人体A手持检测模块检测人体B且AB接触的场景中，断开与大地之间的连接，A与地、B与地、AB之间均无法形成回路，同样在A手持检测模块测自己的场景、A手持检测模块检测B但两者产生身体接触的场景，均降低或阻止了回路的产生，最终，降低甚至消灭人体对地分布电容C

手持检测模块检测后，数据暂存存储器，存储器可以是掉电保持数据型的，例如flash，在检测模块结束检测放置回底座上后，经接口由控制器、底座处理模块处理。

上述方案中，反映人体皮肤健康状态的电容数据，可以是包括水分、油脂和/或弹性等的电容数据。出于通用性考虑，可以设置水分检测模块、油脂检测模块以及弹性检测模块均可共用同一底座。

本发明中，可以将手持式无线检测模块配置为仅保留电容检测的功能，达到去耦合的最优化。

作为改进方案，手持式无线检测模块的外壳侧壁具有用于引导用户手持位置的握持部，握持部与测量电极的最短距离配置为至少40mm。握持部可以通过诸如形状和/或颜色形成引导作用，使人体握持状态下的手指与电极形成安全距离，隔离两者之间的耦合作用。其中，最短距离配置为至少40mm目的在于兼顾电极在检测皮肤的相应参数时的功率、面积以及人体电场等对耦合的影响。

在此基础上，作为该改进方案的进一步改进，电容数字转换电路(CDC)布置于第一PCB板，考虑到布置性，第一PCB板使用FPC实现，FPC与测量电极比邻设置，其中比邻应该被理解为使得测量电极与CDC之间的连接线路的长度低于20mm之间，从测量电极到CDC的此段线路上，传输的是模拟信号，通过FPC与测量电极比邻设置控制此段线路的长度，可以有效控制线路寄生电容，进一步提升准确性。更优选地，还设置第二PCB板，采用为硬板进行承载，存储器和/或储能模块布置于第二PCB板(如果在控制器置于检测模块的方案中，变为控制器和/或储能模块布置于该板)，第一PCB板与第二PCB板分离后，通过传输线耦合，从第一PCB板到第二PCB板这段传输线中，传输的是数字信号不影响寄生电容，因此，此段传输线的布置方式以及位置可以有更大自由度以及限制。而对于第二PCB板到第一接口之间的传输线的布置，可以沿检测模块外壳的内壁布置，考虑避免与人手之间的耦合，可以在检测模块的外壳内置有悬挂的中心结构件，中心结构件因悬挂而远离侧壁，此段传输线布置于中心结构件从而确保远离握持部上的人手。

本发明中，为充分隔离手指或手掌与第二PCB板之间的耦合，第二PCB板与握持部的最短距离配置为至少1mm。在此基础上，优选设置为第二PCB板与握持部在水平方向上错位，如此，两者在水平方向上的投影不存在交集，手握和PCB的耦合面积减少，能够最大化降低寄生电容影响，保障精确性。优选地，测量电极和/或第一接口分布于手持式无线检测模块的Z轴方向；握持部分布于手持式无线检测模块的X轴方向，并与第二PCB板在Z轴方向上错位，形成相对垂直的分布方式，最大化降低耦合效应。

作为该改进方案的另一种进一步改进，握持部设置有开关，即通过需要按压的开关连更强化手持位置的引导作用，使用时，可以通过开关来触发执行检测动作，如在检测模块的电极经绝缘层压到皮肤上时用户通过开关实现检测手动控制。本发明中，由于不采用线的供电方式而采用储能模块进行供电，储能模块存储的电量不能设置得过大(与体积成正比)以避免增强耦合，因此，对于检测采用自动/全天候是不合适的，由用户在准备好时手动控制而短暂性用电，对于实现功能同时确保耦合问题是有利的。

作为另一种改进方案，储能模块可以是电池或电容器。考虑到电池较之电容器更容易发生故障，同时在上述设计下检测模块的用电量的需求不强，优选使用电容器进行检测模块的供电。在此基础上，底座配置有充电电路用于在手持检测模块承载至底座时对储能模块充电。

作为另一种改进方案，底座处理模块设置有用于对外通讯并耦合至第二接口的无线通讯模块和/或有线接口；和/或所述底座处理模块设置有耦合至所述第二接口的显示模块。

作为另一种改进方案，检测模块与底座被配置为通过磁吸相互固定，达到方便的相互固定和分离。

作为另一种改进方案，利用结构设定使得第一测量电极与人体之间的串联电容C

更进一步地，在CDC，第一测量电极、第二测量电极经绝缘层与皮肤接触，以及已知的比例系数k的基础上，可以将以串联电容C

上述方案中，将控制器放在底座，即全部处理逻辑放在底座处理，在一种次选方案中，控制器可以配置在检测模块上，为此，提供另一种分体式皮肤组分检测模块，包括：

手持式无线检测模块，配置为具有第一测量电极、第二测量电极、电容数字转换电路、控制器、第一接口以及储能模块，所述测量电极用于经绝缘层与所述皮肤接触以获取反映人体皮肤健康状态的电容数据，所述电容数字转换电路耦合各个测量电极并获取电容传输至控制器，所述控制器耦合第一接口，所述储能模块用于为手持式无线检测模块提供电容检测所需的电能；

底座，配置为可分离地承载所述手持式无线检测模块，并具有第二接口以及底座处理模块，所述第二接口用于在手持式无线检测模块承载至底座时与所述第一接口对接，所述底座处理模块耦合所述第二接口，并用于对来自控制器的电容数据进行处理，所述处理配置为包括但不限于对外通讯和/或数据显示。

在该方案中，其余的改进方案，例如握持部与测量电极的距离配置，第一二PCB板、中心结构件、传输线的结构配置，电极、握持部、接口的分布方式，电极之间的系数设置等，均可借鉴于控制器放在底座的方案，此处不再赘述。

附图说明

图1示出了分体式皮肤组分检测模块结构示意图；

图2示出了手持式无线检测模块结构示意图；

图3示出了检测电极组件结构示意图；

图4示出了传输线组件与第二PCB结构示意图；

图5示出了手部握持部位分布示意图；

图6示出了底座结构示意图；

图7示出了检测电极分布结构示意图；

图8示出了第一检测电极与第二检测电极产生的人体对地分布电容示意图；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1所示，分体式皮肤组分检测模块主要包含两部分，手持式无线检测模块100与底座200。底座200为可分离地承载手持式无线检测模块100，通过固定接口进行数据传输。

如图2所示，手持式无线检测模块100主要包括检测电极组件110，第二PCB120，传输线组件130，第一接口140，手部握持部位150组成。检测电极组件110包含检测电极，经由绝缘层与被测人员皮肤接触，获取测试人员皮肤参数信息，信号处理后经由检测电极传输线114传递至第二PCB120，第二PCB120包含储能模块与存储器。

如图3所示，检测电极组件110主要包含第一检测电极111，第二检测电极112，电容信息处理模块113，检测电极传输线114，第一PCB115。第一检测电极111与第二检测电极112经由绝缘层与人体皮肤接触，绝缘层包含但不限于绝缘膜、绝缘涂层形式，电容信息处理模块113主要包含电容数字转换电路用以获取第一检测电极111与第二检测电极112的电容变化信息，进而得出测试者的皮肤特征参数，第一PCB115被配置为FPC。电容信息处理模块113靠近第一检测电极111与第二检测电极112布置，降低干扰。第一检测电极111与第二检测电极112的电容变化信息经由电容信息处理模块113处理，转换为数字信号经由检测电极传输线传输到第二PCB120。

如图4所示，第二PCB120主要包含转接PCB121，储能模块122，传输线组件130主要包含传输数据线131，中心悬挂结构件132。第二PCB120包含储能模块122，储能模块可被配置小型电池或者电容器件，如法拉电容等器件，可提供短期测试能量。传输线组件130的中心悬挂构件132与外壳固定，传输数据线131置于中心悬挂构件132内部，远离手部握持部位150，减弱人体对测量结果的数据影响。当人体A握住手持无线检测模块100检测人体B时，供电导线需要外接大地，且A握住手持无线检测模块100，因此人体A通过电极-供电线路-大地-A形成回路，B则通过电极-供电线路-大地-B形成另一回路，造成A与B分别形成对地分布电容C

如图5所示，手部握持部位150与传输线组件130在X方向上不接触，需要保留间隙，检测电极组件110的检测电极与手部握持部位150的最短距离至少40mm，如图5中距离DA所示，第二PCB120与手部握持部位150的距离至少1mm，如图5中距离DB所示。

如图6所示，底座200主要包含第二接口210，底座处理模块220，对外接口230，显示装置240.第二接口210与手持无线检测模块100的第一接口140对接，再经由传输线组件130与第二PCB连接，实现将手持无线检测模块100与底座200的数据传输，同时可对储能模块122进行充电，满足短暂的测量需要。第二接口210与第一接口140可配置为磁吸，依靠机械固定与相互之间的磁力保证接触，避免信号由于接触不良带来的扰动。底座处理模块220包含通讯模块，可将数据信息通过通讯模块传输到终端设备或者服务器，同时也可以通过对外接口230实现有线数据传输。显示装置240可将检测结果等信息实时显示给操作者，用以提示操作进度以及操作提示等信息。底座200的底座处理模块200将部分功能转移到底座200内，对手持无线检测模块100进行瘦身，达到减小体积便于使用的效果。

如图7所示，第一检测电极111与第二检测电极112，两个检测电极分别与人体形成串联电容C

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。