CN205964178U - 生物传感器的信号自适应调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物传感器的信号自适应调节装置，包括探测头、双掷开关、第一电位器、第二电位器、第三电位器、第四电位器、生物传感器电路及微控制器。探测头通过双掷开关连接第一电位器和第二电位器，第一电位器的输出端连接生物传感器电路的正极输入端，第二电位器的输出端连接物传感器电路的负极输入端，生物传感器电路的输出端连接微控制器的信号输入端，第三电位器的一端连接至生物传感器电路的正极输入端，第四电位器的一端连接生物传感器电路的负极输入端且另一端连接生物传感器电路的输出端。本实用新型既能消除生物传感器电路中的温度漂移现象，又能自适应地输出合适强度的生物电信号，提高了生物传感器的灵敏度。

Description

生物传感器的信号自适应调节装置

技术领域

本实用新型涉及生物传感器领域，尤其涉及一种生物传感器的信号自适应调节装置。

背景技术

在生物传感器电路中，即使将输入电压为零，用灵敏的直流表测量输出端，也会有变化缓慢的输出电压。这种输入电压为零而输出电压不为零且缓慢变化的现象，称为零点漂移现象。在生物传感器电路中，任何参数的变化，如电源电压的波动、元件的老化、半导体元件参数随温度变化而产生的变化，都将产生输出电压的漂移。由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移现象的主要原因，因此也称零点漂移为温度漂移。

一般地，生物传感器(例如血压传感器、脉搏传感器或心率传感器等)要求的灵敏度都非常高，如果此类生物传感器电路的产生温度漂移则会明显影响电阻值的变化而导致输出电压不稳定，从而影响到生物传感器的灵敏度。此外，由于人体产生的生物电信号(例如血压、脉搏或心率信号)可能时强时弱，生物传感器的探测头感测到的生物电信号也时强时弱，为了让生物传感器输出合适信号强度的生物电信号，因此需要进行对感测到的生物电信号进行自适应调节后再进行输出得到稳定的生物电信号。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种生物传感器的信号自适应调节装置，旨在解决生物传感器电路因温度漂移造成灵敏度不高以及无法自适应调节生物电信号强度的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种生物传感器的信号自适应调节装置，包括探测头、双掷开关、第一电位器、第二电位器、第三电位器、第四电位器、生物传感器电路以及微控制器，所述探测头的两个输出端连接至所述双掷开关的两个输入端，所述双掷开关的一个输出端连接至第一电位器的输入端，所述双掷开关的另一个输出端连接至第二电位器的输入端，第一电位器的输出端连接至所述生物传感器电路的正极输入端，第二电位器的输出端连接至所述生物传感器电路的负极输入端，所述生物传感器电路的输出端连接至所述微控制器的信号输入端，第三电位器的一端连接至所述生物传感器电路的正极输入端，第三电位器的另一端为接地端，第四电位器的一端连接至所述生物传感器电路的负极输入端，第四电位器的另一端连接至所述生物传感器电路的输出端，所述双掷开关、第一电位器、第二电位器、第三电位器和第四电位器均连接至所述微控制器上。

优选的，所述第一电位器包括第一平衡电阻和第一稳压电阻，所述第二电位器包括第二平衡电阻和第二稳压电阻，所述第一平衡电阻和第一稳压电阻串联，所述第二平衡电阻和第二稳压电阻串联。

优选的，所述双掷开关的一个输出端连接至所述第一平衡电阻的输入端，所述双掷开关的另一个输出端连接至所述第二平衡电阻的输入端。

优选的，所述第一稳压电阻的输出端连接至所述生物传感器电路的正极输入端，所述第二稳压电阻的输出端连接至所述生物传感器电路的负极输入端。

优选的，所述微控制器通过第一控制端连接至所述第一平衡电阻的控制端，所述微控制器通过第二控制端连接至所述第二平衡电阻的控制端。

优选的，所述第三电位器包括第三平衡电阻和第三稳压电阻，所述第四电位器包括第四平衡电阻和第四稳压电阻。

优选的，所述第三平衡电阻的一端和第三稳压电阻的一端串联，所述第三平衡电阻的另一端为接地端，所述第三稳压电阻的另一端连接至所述生物传感器电路的正极输入端。

优选的，所述第四平衡电阻的一端和第四稳压电阻的一端串联，所述第四平衡电阻的另一端连接至所述生物传感器电路的输出端，所述第四稳压电阻的另一端连接至所述生物传感器电路的负极输入端。

优选的，所述微控制器通过第三控制端连接至所述第三平衡电阻的控制端，所述微控制器通过第四控制端连接至所述第四平衡电阻的控制端。

优选的，所述微控制器通过第五控制端连接至所述双掷开关的控制端，用于自动控制所述双掷开关的断开或闭合。

相较于现有技术，本实用新型所述生物传感器的信号自适应调节装置采用上述技术方案，取得了如下技术效果，既能够自动消除生物传感器产生的电路温度漂移现象，消除了电路温度漂移现象对生物传感器的灵敏度产生的不利影响，又能够根据被测对象的生物电信号强弱来自适应地输出合适强度的生物电信号，从而稳定了生物传感器输出电气特性，提高了生物传感器的灵敏度，取得了生物传感器自适应被测对象的生物电信号强弱的效果。

附图说明

图1是本实用新型生物传感器的信号自适应调节装置较佳实施例的电路结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，图1是本实用新型生物传感器的信号自适应调节装置较佳实施例的电路结构示意图。在本实施例中，所述生物传感器的信号自适应调节装置包括探测头1、双掷开关2、第一电位器3、第二电位器4、第三电位器5、第四电位器6、生物传感器电路7以及微控制器(MCU)8。所述探测头1的两个输出端连接至双掷开关2的两个输入端，所述双掷开关2的一个输出端连接至第一电位器3的输入端，所述双掷开关2的另一个输出端连接至第二电位器4的输入端。第一电位器3的输出端连接至生物传感器电路7的正极输入端，第二电位器4的输出端连接至生物传感器7电路的负极输入端，所述生物传感器电路7的输出端连接至微控制器8的信号输入端，第三电位器5的一端连接至生物传感器电路7的正极输入端，第三电位器5的另一端为接地端，第四电位器6的一端连接至生物传感器电路7的负极输入端，第四电位器6的另一端连接至生物传感器电路7的输出端。所述双掷开关2、第一电位器3、第二电位器4、第三电位器5和第四电位器6均连接至微控制器8上。所述微控制器8用于控制双掷开关2断开时，通过调节第一电位器3和第二电位器4的电阻值将生物传感器电路7因温度漂移现象产生的电压调节为零。所述微控制器8还用于控制双掷开关2闭合时，通过调节第三电位器5和第四电位器5的电阻值使所述生物传感器7电路输出的生物电信号强度处于预设强度阈值范围内。所述微控制器8为现有技术中具有信号控制功能的微处理器、单片机、信号处理芯片或者信号控制芯片。所述预设强度阈值范围预先设置并存储在所述微控制器8内，作为生物传感器电路7输出的生物电信号的强度标准。所述生物传感器电路7采用现有技术中生物传感器(例如血压传感器、脉搏传感器或心率传感器等)的信号处理电路，一般包括数模(A/D)转换电路、信号滤波电路等，本实施例不作具体阐述。

在本实施例中，所述第一电位器3包括第一平衡电阻DR1和第一稳压电阻R1，第一平衡电阻DR1和第一稳压电阻R1串联。所述第二电位器4包括第二平衡电阻DR2和第二稳压电阻R2，第二平衡电阻DR2和第二稳压电阻R2串联。所述第三电位器5包括第三平衡电阻DR3和第三稳压电阻R3，第三平衡电阻DR3和第三稳压电阻R3串联。所述第四电位器6包括第四平衡电阻DR4和第四稳压电阻R4，第四平衡电阻DR4和第四稳压电阻R4串联。

所述探测头1的两个输出端连接至双掷开关2的两个输入端，所述双掷开关2的一个输出端连接至第一平衡电阻DR1的输入端，所述双掷开关2的另一个输出端连接至第二平衡电阻DR2的输入端，第一稳压电阻R1的输出端连接至生物传感器电路7的正极输入端，第二稳压电阻R2的输出端连接至生物传感器电路7的负极输入端，所述生物传感器电路7的输出端连接至微控制器8的信号输入端S0。所述微控制器8的第一控制端S1连接至第一平衡电阻DR1的控制端，所述微控制器8的第二控制端S2连接至第二平衡电阻DR2的控制端。所述微控制器8的第三控制端S3连接至第三平衡电阻DR3的控制端，第三平衡电阻DR3的一端为接地端，第三平衡电阻DR3的另一端连接至第三稳压电阻R3的一端，第三稳压电阻R3的另一端连接至生物传感器电路7的正极输入端。所述微控制器8的第四控制端S4连接至第四平衡电阻DR42的控制端，第四平衡电阻DR4的一端连接至微控制器8的信号输入端S0(即：生物传感器电路7的输出端)，第四平衡电阻DR4的另一端连接至第四稳压电阻R4的一端，第四稳压电阻R4的另一端连接至生物传感器电路7的负极输入端。所述微控制器8的第五控制端S5连接至所述双掷开关2的控制端，用于自动控制双掷开关2的断开或闭合。

在调节生物传感器电路7产生的温度漂移现象过程中，当第一平衡电阻DR1和第二平衡电阻DR2的触头滑动到零端电阻值时，产生较高的电压可能会损坏生物传感器电路7。因此，本实施例中采用第一稳压电阻R1和第二稳压电阻R2来保证第一电位器3和第二电位器4输出电压的稳定性。当第一平衡电阻DR1和第二平衡电阻DR2的触头滑动时，所述第一稳压电阻R1和第二稳压电阻R2用于保持第一电位器3和第二电位器4输出稳定电压，从而保护生物传感器电路7不会因电压过高而损坏。

在调节生物传感器电路7输出的生物电信号强度过程中，当第三平衡电阻DR3和第四平衡电阻DR4的触头滑动到零端电阻值时，产生较高的电压可能会生物传感器电路7。因此，本实施例中采用第三稳压电阻R3和第四稳压电阻R4来保证第三电位器5和第四电位器6输出电压的稳定性。当第三平衡电阻DR3和第四平衡电阻DR4的触头滑动时，所述第三稳压电阻R3和第四稳压电阻R2用于保持第三电位器5和第四电位器6输出稳定电压使生物传感器电路7输出稳定的生物电信号。

本实用新型所述生物传感器的信号自适应调节装置的工作原理如下：当探测头1开启量测被测对象(例如人体)的生物电信号(例如心电信号)时，微控制器8通过第五控制端S5断开双掷开关2使探测头1的输出端电压差为零，通过第一控制端S1控制第一平衡电阻DR1的触头滑动以改变第一电位器3的电阻值以及通过第二控制端S2同步控制第二平衡电阻DR2的触头滑动以改变第二电位器4的电阻值来将生物传感器电路7的输出端电压调为零。当生物传感器电路7的输出端电压为零时，所述微控制器8通过第一控制端S1控制第一平衡电阻DR1的触头和通过第二控制端S2控制第二平衡电阻DR2的触头同时停止滑动并固定位置，此时即可消除生物传感器电路7产生的温度漂移现象对生物传感器7的灵敏度产生的不利影响，从而稳定了生物传感器电路7输出的电气特性。

当生物传感器电路7的输出端电压为零时，此时即可利用探测头1量测被测对象的生物电信号。由于人体产生的生物电信号(例如血压、脉搏或心率信号)可能时强时弱，生物传感器的探测头1感测到的生物电信号也时强时弱，为了让生物传感器输出合适信号强度的生物电信号，因此需要进行对感测到的生物电信号进行自适应调节后再进行输出得到稳定的生物电信号。在本实施例中，微控制器8通过第五控制端S5开启双掷开关2使探测头1量测到的生物电信号输出至生物传感器电路7。然后，微控制器8检测生物传感器电路7输出的生物电信号的信号强度是否处于预设强度阈值范围内，则通过第三控制端S3控制第三平衡电阻DR3的触头滑动以改变第三电位器5的电阻值以及通过第四控制端S4同步控制第四平衡电阻DR4的触头滑动以改变第四电位器6的电阻值来动态调节生物传感器电路7的输出端电压，使生物传感器电路7输出的生物电信号的信号强度处于预设强度阈值范围内，从而稳定了生物传感器电路7输出的生物电信号强度，取得了生物传感器自适应被测对象的生物电信号强弱的效果。

本实用新型所述生物传感器的信号自适应调节装置通过控制第一电位器3和第二电位器4的电阻值将生物传感器电路7因温度漂移现象产生的电压自动调零，消除了温度漂移现象对生物传感器的灵敏度产生的不利影响，从而稳定了生物传感器输出电气特性。此外，通过控制第三电位器5和第四电位器6的电阻值来动态调节生物传感器电路7输出的生物电信号处于合适信号强度范围内，从而稳定生物传感器电路7输出的生物电信号强度，取得了生物传感器自适应被测对象的生物电信号强弱的效果。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效功能变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种生物传感器的信号自适应调节装置，其特征在于，所述生物传感器的信号自适应调节装置包括探测头、双掷开关、第一电位器、第二电位器、第三电位器、第四电位器、生物传感器电路以及微控制器，所述探测头的两个输出端连接至所述双掷开关的两个输入端，所述双掷开关的一个输出端连接至第一电位器的输入端，所述双掷开关的另一个输出端连接至第二电位器的输入端，第一电位器的输出端连接至所述生物传感器电路的正极输入端，第二电位器的输出端连接至所述生物传感器电路的负极输入端，所述生物传感器电路的输出端连接至所述微控制器的信号输入端，第三电位器的一端连接至所述生物传感器电路的正极输入端，第三电位器的另一端为接地端，第四电位器的一端连接至所述生物传感器电路的负极输入端，第四电位器的另一端连接至所述生物传感器电路的输出端，所述双掷开关、第一电位器、第二电位器、第三电位器和第四电位器均连接至所述微控制器上。

2.如权利要求1所述的生物传感器的信号自适应调节装置，其特征在于，所述第一电位器包括第一平衡电阻和第一稳压电阻，所述第二电位器包括第二平衡电阻和第二稳压电阻，所述第一平衡电阻和第一稳压电阻串联，所述第二平衡电阻和第二稳压电阻串联。

3.如权利要求2所述的生物传感器的信号自适应调节装置，其特征在于，所述双掷开关的一个输出端连接至所述第一平衡电阻的输入端，所述双掷开关的另一个输出端连接至所述第二平衡电阻的输入端。

4.如权利要求2所述的生物传感器的信号自适应调节装置，其特征在于，所述第一稳压电阻的输出端连接至所述生物传感器电路的正极输入端，所述第二稳压电阻的输出端连接至所述生物传感器电路的负极输入端。

5.如权利要求2所述的生物传感器的信号自适应调节装置，其特征在于，所述微控制器通过第一控制端连接至所述第一平衡电阻的控制端，所述微控制器通过第二控制端连接至所述第二平衡电阻的控制端。

6.如权利要求1所述的生物传感器的信号自适应调节装置，其特征在于，所述第三电位器包括第三平衡电阻和第三稳压电阻，所述第四电位器包括第四平衡电阻和第四稳压电阻。

7.如权利要求6所述的生物传感器的信号自适应调节装置，其特征在于，所述第三平衡电阻的一端和第三稳压电阻的一端串联，所述第三平衡电阻的另一端为接地端，所述第三稳压电阻的另一端连接至所述生物传感器电路的正极输入端。

8.如权利要求6所述的生物传感器的信号自适应调节装置，其特征在于，所述第四平衡电阻的一端和第四稳压电阻的一端串联，所述第四平衡电阻的另一端连接至所述生物传感器电路的输出端，所述第四稳压电阻的另一端连接至所述生物传感器电路的负极输入端。

9.如权利要求6所述的生物传感器的信号自适应调节装置，其特征在于，所述微控制器通过第三控制端连接至所述第三平衡电阻的控制端，所述微控制器通过第四控制端连接至所述第四平衡电阻的控制端。

10.如权利要求1至9任一项所述的生物传感器的信号自适应调节装置，其特征在于，所述微控制器通过第五控制端连接至所述双掷开关的控制端，用于自动控制所述双掷开关的断开或闭合。