CN103860169B - 一种人体皮肤水分含量检测装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人体皮肤水分含量检测装置，包括:传感器单元，用于检测当前皮肤参数，所述当前皮肤参数包括当前皮肤电容量及当前皮肤环境干扰值;数据处理单元，用于根据所述当前皮肤参数获取所述当前皮肤的水分含量参数，所述水分含量参数包括所述当前皮肤的相对湿度;数据发送单元，用于将所述当前皮肤的水分含量参数发送至其它终端。本发明中，通过采用双电容传感器方式检测皮肤角质层水分的电容量及皮肤的环境干扰值来测量人体皮肤的相对湿度。双电容传感器最大限度地减少检测环境的温度、湿度等因素对检测结果的影响，从而得到更加精确的结果。

Description

一种人体皮肤水分含量检测装置及系统

技术领域

本发明涉及人体皮肤检测领域，尤其涉有一种人体皮肤水分含量检测装置及系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高，人们对美和健康的要求随之增高，而皮肤是关系人们美与健康的一个重要环节。

从皮肤机理层面来说，皮肤水分含量是由内部和外部两种因素决定的，皮肤角质层保持水分能力变化较大，水分含量可以从10%至60%变化，最主要的还是皮肤出汗的呼吸过程及皮肤中水混合物的组成。外部因素包括环境温度、湿度、药品和化妆品等，都能决定和改变皮肤中的水分含量。皮肤水分含量会影响皮肤表面的水和油脂混合膜的形成，而这层保护膜对防止皮肤的衰老是非常重要的。因此定量化的测试皮肤水分含量及相对一定护理阶段后的变化量是很有用的。

传统的人体皮肤水分检测方法有生物电阻抗分析法和电容法。其中生物电阻抗分析法（BIA）是一种常用于身体成分测量包括身体脂肪和全身水的检测方法。如专利号为200510011875.2的一种皮肤水分测量方法。BIA方法的基本原理是一个频率为50KHz的微小电流作用于我们的皮肤，皮肤上的各种化合物形成一种电阻抗，即阻碍电流通过身体组织，而通过计算这种电阻抗可以计算角质层的含水量(水分)。

然而，许多研究表明，BIA方法在测量人体皮肤水分方面的存在较大误差，另外，目前，虽然采用电容法的装置相比生物电阻抗分析法能够精确检测局部皮肤水分，但由于成本高和结构复杂等不足难以普及。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种小巧、精确、结构简单、成本低廉的人体皮肤水分检测装置及系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种人体皮肤水分含量检测装置，包括:

传感器单元，用于检测当前皮肤参数，所述当前皮肤参数包括当前皮肤电容量及当前皮肤环境干扰值;

数据处理单元，用于根据所述当前皮肤参数获取所述当前皮肤的水分含量参数，所述水分含量参数包括所述当前皮肤的相对湿度;

数据发送单元，用于将所述当前皮肤的水分含量参数发送至其它终端。

进一步，所述传感器单元包括：

第一传感器，用于获取所述当前皮肤的电容量；

第二传感器，用于获取所述当前皮肤的环境干扰值。

进一步，所述第一传感器及第二传感器均为电容传感器。

进一步，所述数据处理单元包括：

模数转换单元，用于将所述传感器单元获取的当前皮肤电容量及所述当前皮肤环境干扰值转换为数字信号；

低通滤波单元，用于将所述模数转换单元转换的数字信号进行低通滤波；

相对湿度计算单元，用于将所述低通滤波后的数字信号计算所述当前皮肤的相对湿度。

进一步，所述数据处理单元还包括：

存储单元，用于存储所述当前皮肤电容量及所述当前皮肤环境干扰值及经所述相对温度计算单元计算获得的当前皮肤的相对湿度；

系统电量监控单元，用于监控所述人体皮肤水分含量检测装置的电量。

进一步，所述数据发送单元包括：

有线发送单元，用于将所述数据处理单元计算获得的数据通过有线的方式发送至其它终端；

无线发送单元，用于将所述数据处理单元计算获得的数据通过无线的方式发送至其它终端。

相应的，本发明还提供了一种人体皮肤水分含量检测系统，包括：

前述任一项所述的人体皮肤水分含量检测装置，所述人体皮肤检测装置可用来检测人体皮肤的水分含量数据；

后台数据库，用于存储所述人体皮肤水分含量检测装置检测获得的人体皮肤水分含量检测数据；

终端，用于接收所述人体皮肤水分含量检测装置发送的人体皮肤水分含量检测数据及将所述人体皮肤水分含量检测数据发送至所述后台数据库进行存储，

所述终端还包括根据预设的条件在所述数据库中查询与所述预设条件符合的相关人体皮肤水分含量检测数据。

进一步，所述终端包括：

接收单元，用于接收所述人体皮肤水分含量检测装置发送的人体皮肤水分含量检测数据；

发送单元，用于将所述人体皮肤水分含量检测数据发送至所述后台数据库进行存储；

查询单元，用于根据预设的条件在所述数据库中查询与所述预设条件符合的相关人体皮肤水分含量检测数据。

进一步，所述终端包括：

手机、平板电脑、PC。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明中，通过采用双电容传感器方式检测皮肤角质层水分的电容量及皮肤的环境干扰值来测量人体皮肤的相对湿度，即人体皮肤的水分量。双电容传感器可以最大限度地减少检测环境的温度、湿度等因素对检测结果的影响，从而得到更加精确的结果，以提供一种精确的人体皮肤水分检测装置。

而且，采用单芯片的电容数字转换技术将电容传感器检测获得的电容量转换为数字信号，大大降低了装置的复杂程度，以提供一种小巧、成本低、结构简单的人体皮肤水分含量检测装置。

本发明可以快速而且精确地检测出人体皮肤的水分量，借此来辨别化妆品的效果。在医疗美容方面，可以更为精确地知道人体皮肤的水分含量，从而更好地选用化妆品，保护皮肤。

附图说明

图1是本发明一种人体皮肤水分含量检测系统的结构示意图；

图2是本发明一种人体皮肤水分含量检测系统中人体皮肤水分含量检测装置的结构示意图；

图3是本发明一种人体皮肤水分含量检测系统中人体皮肤水分含量检测装置包含的传感器单元的结构示意图；

图4是本发明一种人体皮肤水分含量检测系统中人体皮肤水分含量检测装置包含的数据处理单元的结构示意图；

图5是本发明一种人体皮肤水分含量检测系统中人体皮肤水分含量检测装置包含的数据发送单元的结构示意图；

图6是本发明一种人体皮肤水分含量检测系统中终端的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

图1是本发明一种人体皮肤水分含量检测系统1的结构示意图，包括：

人体皮肤水分含量检测装置11，用于检测人体皮肤水分含量。

后台数据库13，用于存储所述人体皮肤水分含量检测装置11检测获得的人体皮肤水分含量检测数据。

终端12，用于接收所述人体皮肤水分含量检测装置11发送的人体皮肤水分含量检测数据及将所述人体皮肤水分含量检测数据发送至所述后台数据库13进行存储，

所述终端12还包括根据预设的条件在所述数据库13中查询与所述预设条件符合的相关人体皮肤水分含量检测数据。

所述终端12包括手机、平板电脑、PC等。

图2是本发明一种人体皮肤水分含量检测系统1中人体皮肤水分含量检测装置11的结构示意图，包括：

传感器单元111，用于检测当前皮肤参数，所述当前皮肤参数包括当前皮肤电容量及当前皮肤环境干扰值。

其中，当前皮肤环境干扰值包括当前皮肤环境的温度、湿度等参数，作为参考输入平衡环境对检测结果的干扰。

数据处理单元112，用于根据所述当前皮肤参数获取所述当前皮肤的水分含量参数，所述水分含量参数包括所述当前皮肤的相对湿度。

具体的，数据处理单元112将传感器单元111检测获取的当前皮肤电容量及当前皮肤环境干扰值转换为数字信号后进行求差值，最后所得的差值经过换算可得到人体皮肤相对湿度含量。差值法过程如下：

皮肤水分值+p*环境干扰值=当前皮肤电容量值

p代表相对误差，取值范围根据特定人群做变化，得到皮肤水分值得结果为：当前皮肤电容量值-p*环境干扰值。

数据发送单元113，用于将所述当前皮肤的水分含量参数发送至其它终端。

需要说明的是，发送数据的方式包括有线、无线、蓝牙等。

图3是本发明一种人体皮肤水分含量检测系统中人体皮肤水分含量检测装置11包含的传感器单元111的结构示意图，包括：

第一传感器1111，用于获取所述当前皮肤的电容量。

第二传感器1112，用于获取所述当前皮肤的环境干扰值。

其中，所述第一及第二传感器均为电容传感器，在实施时，电容传感器利用两条间隔距离很小的铜质电极之间的边缘效应来获取皮肤电容量，电容传感器上的任意两条电极充当了电容器的两个极板来储存电荷。

图4是本发明一种人体皮肤水分含量检测系统中人体皮肤水分含量检测装置11包含的数据处理单元112的结构示意图，包括：

模数转换单元1121，用于将所述传感器单元获取的当前皮肤电容量及所述当前皮肤环境干扰值转换为数字信号。

具体的，模数转换单元1121可采用单芯片电容数字转换模块实现，能够大大降低装置的复杂程度。

低通滤波单元1122，用于将所述模数转换单元1121转换的数字信号进行低通滤波。

相对湿度计算单元1123，用于将所述低通滤波后的数字信号计算所述当前皮肤的相对湿度。

具体的，相对湿度计算单元1123将数字化后的当前皮肤电容量及当前皮肤环境干扰值进行求差值，最后所得的差值经过换算可得到人体皮肤相对湿度含量。差值法过程如下：

皮肤水分值+p*环境干扰值=当前皮肤电容量值

p代表相对误差，取值范围根据特定人群做变化，得到皮肤水分值得结果为：当前皮肤电容量值-p*环境干扰值。

存储单元1124，用于存储所述当前皮肤电容量及所述当前皮肤环境干扰值及经所述相对温度计算单元1123计算获得的当前皮肤的相对湿度。

系统电量监控单元1125，用于监控所述人体皮肤水分含量检测装置11的电量。

还需要说明的是，所述低通滤波单元1122、相对湿度计算单元1123、存储单元1124及系统电量监控单元1125的功能可设计为一体，通过一体的微处理器实现，例如ADI公司的超低功耗微控制处理器ADUC7061。

图5是本发明一种人体皮肤水分含量检测系统中人体皮肤水分含量检测装置11包含的数据发送单元113的结构示意图，包括：

有线发送单元1131，用于将所述数据处理单元112计算获得的数据通过有线的方式发送至其它终端。

无线发送单元1132，用于将所述数据处理单元112计算获得的数据通过无线的方式发送至其它终端。

图6是本发明一种人体皮肤水分含量检测系统中终端12的结构示意图，包括：

接收单元121，用于接收所述人体皮肤水分含量检测装置11发送的人体皮肤水分含量检测数据；

发送单元122，用于将所述人体皮肤水分含量检测数据发送至所述后台数据库13进行存储；

查询单元123，用于根据预设的条件在所述数据库13中查询与所述预设条件符合的相关人体皮肤水分含量检测数据。

需要说明的是，针对家庭、美容院、医院美容科等对检测结果要求比较高的场合。本系统还可增加数据中继实现环境参数的采集以及检测结果上传数据库功能。数据中继集成的各种传感器可采集检测环境的温度、湿度、噪声以及光照等环境参数。另外，通过网络算法基于TCP/IP通信协议可计算检测结果发送的时间，利用移动通信基站之间的时间差算法可计算检测位置。

本发明一种检测人体皮肤水分的检测装置与上述系统中人体皮肤水分含量检测装置11的结构和功能大致相同，在此不再重复。

本发明中，通过采用双电容传感器方式检测皮肤角质层水分的电容量及皮肤的环境干扰值来测量人体皮肤的相对湿度。双电容传感器最大限度地减少检测环境的温度、湿度等因素对检测结果的影响，从而得到更加精确的结果。采用单芯片的电容数字转换技术将电容传感器检测获得的电容量转换为数字信号，大大降低了装置的复杂程度。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种人体皮肤水分含量检测装置，其特征在于，包括:

传感器单元，用于检测当前皮肤参数，所述当前皮肤参数包括当前皮肤电容量及当前皮肤环境干扰值；

数据处理单元，用于根据所述当前皮肤参数获取所述当前皮肤的水分含量参数，所述水分含量参数包括所述当前皮肤的相对湿度；

数据发送单元，用于将所述当前皮肤的水分含量参数发送至其它终端；

所述传感器单元包括：

第一传感器，用于获取所述当前皮肤的电容量；

第二传感器，用于获取所述当前皮肤的环境干扰值，当前皮肤的环境干扰值包括当前皮肤环境的温度、湿度；

所述数据处理单元包括：

模数转换单元，用于将所述传感器单元获取的当前皮肤电容量及所述当前皮肤环境干扰值转换为数字信号；

低通滤波单元，用于将所述模数转换单元转换的数字信号进行低通滤波；

相对湿度计算单元，用于将所述低通滤波后的数字信号计算所述当前皮肤的相对湿度，具体的，当前皮肤的相对湿度＝低通滤波后的当前皮肤电容量的数字信号-p*低通滤波后的皮肤环境干扰值的数字信号，p代表相对误差，取值范围根据特定人群做变化。

2.如权利要求1所述的人体皮肤水分含量检测装置，其特征在于：

所述第一传感器及第二传感器均为电容传感器。

3.如权利要求1所述的人体皮肤水分含量检测装置，其特征在于，所述数据处理单元还包括：

存储单元，用于存储所述当前皮肤电容量及所述当前皮肤环境干扰值及经所述相对温度计算单元计算获得的当前皮肤的相对湿度；

系统电量监控单元，用于监控所述人体皮肤水分含量检测装置的电量。

4.如权利要求1人体皮肤水分含量检测装置，其特征在于，所述数据发送单元包括：

有线发送单元，用于将所述数据处理单元计算获得的数据通过有线的方式发送至其它终端；

无线发送单元，用于将所述数据处理单元计算获得的数据通过无线的方式发送至其它终端。

5.一种人体皮肤水分含量检测系统，其特征在于，包括：

如权利要求1～4任一项所述的人体皮肤水分含量检测装置；

后台数据库，用于存储所述人体皮肤水分含量检测装置检测获得的人体皮肤水分含量检测数据；

终端，用于接收所述人体皮肤水分含量检测装置发送的人体皮肤水分含量检测数据及将所述人体皮肤水分含量检测数据发送至所述后台数据库进行存储，

所述终端还包括根据预设的条件在所述数据库中查询与所述预设条件符合的相关人体皮肤水分含量检测数据。

6.如权利要求5所述的人体皮肤水分含量检测系统，其特征在于，所述终端包括：

接收单元，用于接收所述人体皮肤水分含量检测装置发送的人体皮肤水分含量检测数据；

发送单元，用于将所述人体皮肤水分含量检测数据发送至所述后台数据库进行存储；

查询单元，用于根据预设的条件在所述数据库中查询与所述预设条件符合的相关人体皮肤水分含量检测数据。

7.如权利要求6所述的人体皮肤水分含量检测系统，其特征在于，所述终端包括：

手机、PC。