CN219179489U - 用于在体监测器的电流采样装置及分析物在体监测器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于在体监测器的电流采样装置及分析物在体监测器，在体监测装置包括生物传感器和控制器，生物传感器包括工作电极和对电极，控制器包括采样电路；采样电路包括多个支路；在每个支路中，数模转换器均通过运放跟随器与工作电极或对电极连接；与工作电极相连的支路中还连接有电流型模数转换器，电流型模数转换器用于采集采样电路中的电流。生物传感器生成的电流信号可以由该电流型模数转换器直接采集，避免运算放大器放大造成的造成，增加了采集精度。采用电流型的模数转换器，能够有效减少噪声，降低功耗。运算放大器只配置跟随模式，形成运放跟随器，不需要配置反馈电阻，进一步避免反馈电阻大阻值造成的温漂问题。

Description

用于在体监测器的电流采样装置及分析物在体监测器

技术领域

本申请涉及在体监测领域，具体涉及一种用于在体监测器的电流采样装置及分析物在体监测器。

背景技术

在体监测器指的是，携带在用户身上并能够对相应的用户数据进行采集、分析处理的设备。

传统的在体监测器采集到数据后，一路跟随运算放大器和一路数模转换器(DAC)给RE电极提供一个恒压，另一路数模转换器(DAC)给负反馈运算放大器正极一个恒压，在体监测器酶和被测物质反应产生微电流，微电流通过负反馈运算放大器进行放大，模数转换器(ADC)把模拟量转化成数字量，通过处理器换算成电流。

然而其仍存在以下问题：

1、负反馈运算放大器自身噪声导致信号采集误差较大；

2、由于采集电流较小，故而运算放大器的放大倍数需要设置较大，此时，反馈电阻就要选取为大的电阻值，容易产生大电阻温漂问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种用于在体监测器的电流采样方法，所述在体监测装置包括生物传感器和控制器，所述生物传感器包括工作电极和对电极，所述控制器包括采样电路；

所述采样电路包括多个支路；

在每个所述支路中，数模转换器均通过运放跟随器与工作电极或对电极连接；

与所述工作电极相连的支路中还连接有电流型模数转换器，所述电流型模数转换器用于采集所述采样电路中的电流。

在一个示例中，所述采样电路包括第一支路和第二支路，所述生物传感器对应的电极还包括参考电极；

第一支路中，第一数模转换器通过第一运放跟随器，与所述生物传感器的工作电极连接；

第二支路中，第二数模转换器通过第二运放跟随器，与所述生物传感器的参考电极、对电极连接。

在一个示例中，所述采样电路还包括场效应管；

所述场效应管的栅极与所述第一运放跟随器的输出端连接，源极与所述工作电极连接，漏极与所述模数转换器连接。

在一个示例中，所述采样电路基于AFE芯片实现，所述AFE芯片的工作电压为1.2V～5V。

在一个示例中，所述第一运放跟随器与所述工作电极之间设置有第一模拟开关，所述第二运放跟随器与所述参考电极之间设置有第二模拟开关；

所述第一模拟开关、所述第二模拟开关基于激发信号闭合，所述激发信号为所述生物传感器开始工作时产生的。

另一方面，本申请还提出了一种分析物在体监测器，包括助针组件和底盖，所述助针组件与所述底盖具有配合状态和分离状态；

所述助针组件内设有在体监测单元，所述在体监测单元具有相连的磁场变化感应电路和处理器，其中，所述处理器包括上述任一示例所述电流采样装置，所述底盖具有激活磁体；

在所述配合状态，所述在体监测单元处于待机状态，在所述分离状态，所述在体监测单元处于激活状态。

在一个示例中，所述磁场变化感应电路包括电连接的磁传感器和使能脚；

在所述配合状态，所述磁场变化感应电路向所述处理器输出低电压，以使所述在体监测单元处于待机状态；在所述分离状态，所述磁场变化感应电路向所述处理器输出高电压，以使所述在体监测单元处于激活状态，且所述使能脚置位高电平。

在一个示例中，所述磁场变化感应电路与所述处理器分别与电源连接；

在所述配合状态转换为所述分离状态时，所述处理器基于所述磁场变化感应电路输出的激发信号，从所述待机状态转换为所述激活状态；

在所述激活状态超过预设时长后，所述处理器仍未与外界控制终端连接，恢复待机状态。

在一个示例中，所述处理器具有射频功能；所述激活状态包括第一激活状态和第二激活状态，

当所述在体监测单元处于第一激活状态时，外界控制终端的射频功能能够使所述在体监测单元进入第二激活状态。

通过本申请提出的电流采样装置能够带来如下有益效果：

生物传感器生成的电流信号可以由该电流型模数转换器直接采集，避免运算放大器放大造成的造成，增加了采集精度。采用电流型的模数转换器，能够有效减少噪声，降低功耗。

数模转换器采用低温漂，不仅能够降低温度对于数模转换器的功能影响，还能够降低使用功耗。运算放大器只配置跟随模式，形成运放跟随器，不需要配置反馈电阻，进一步避免反馈电阻大阻值造成的温漂问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例中用于在体监测器的电流采样装置的电流结构示意图；

图2为本申请实施例中分析物持续监测装置的结构示意图；

图3为本申请实施例中助针组件的结构示意图；

图4为本申请实施例中在体监测单元的结构示意图；

图5为本申请实施例中底盖的结构示意图；

图6为本申请实施例中一种场景下的磁场变化感应电路和处理器的连接关系示意图；

图7为本申请实施例中另一种场景下的磁场变化感应电路和处理器的连接关系示意图；

图8为本申请实施例中射频功能的示意图；

其中，1、助针组件，11、外壳，12、在体监测单元，121、处理器，122、磁场变化感应电路，123、电池，124、射频模块，2、底盖，21、激活磁体，3、外界控制终端。

具体实施方式

为了更清楚的阐释本实用新型的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

另外，在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

本申请实施例提供一种用于在体监测器的电流采样装置，该在体监测装置包括生物传感器和控制器，生物传感器用于对用户的生物数据进行采集，比如，采集用户的血糖数据、血压数据、心率数据等，其包括工作电极WE和对电极CE，控制器主要用于对生物传感器的工作状态进行控制，以及对其采集到的数据进行分析，并将数据上传至服务器，其包括采样电路。

如图1所示，采样电路包括多个支路。在每个支路中，数模转换器DAC均通过运放跟随器与工作电极WE或对电极RE连接。

与工作电极WE相连的支路中还连接有电流型模数转换器iADC，该电流型模数转换器iADC用于采集采样电路中的电流。

生物传感器生成的电流信号可以由该电流型模数转换器直接采集，避免运算放大器放大造成的造成，增加了采集精度。采用电流型的模数转换器，能够有效减少噪声，降低功耗。

数模转换器采用低温漂，不仅能够降低温度对于数模转换器的功能影响，还能够降低使用功耗。运算放大器只配置跟随模式，形成运放跟随器，不需要配置反馈电阻，进一步避免反馈电阻大阻值造成的温漂问题。

在一个实施例中，如图1所示，采样电路包括第一支路和第二支路，生物传感器对应的电极还包括参考电极CE。

在第一支路中，第一数模转换器DAC1通过第一运放跟随器OP1，与生物传感器的工作电极WE连接。在第二支路中，第二数模转换器DAC2通过第二运放跟随器OP2，与生物传感器的参考电极CE、对电极RE连接。

进一步地，采样电路还包括场效应管Q1。场效应管Q1的栅极与第一运放跟随器OP1的输出端连接，源极与工作电极WE连接，漏极与模数转换器iADC连接。

在一个实施例中，采样电路基于AFE芯片实现，AFE芯片的工作电压为1.2V～5V，满足电池更宽的选择范围。

在一个实施例中，第一运放跟随器OP1与工作电极WE之间设置有第一模拟开关(图中未示出)，第二运放跟随器OP2与参考电极RE之间设置有第二模拟开关(图中未示出)。当生物传感器开始工作时，产生相应的激发信号，第一模拟开关、第二模拟开关在接收到该激发信号后闭合，两个支路上的数模转换器DAC通过相应的运放跟随器OP，给工作电极WE和参考电极RE输出电压，生物传感器形成电化学池，开始工作，通过电流型模数转换器iADC采集电流。

另一方面，如图2所示，本申请实施例提供一种分析物持续监测装置，包括助针组件1和底盖2，助针组件1与底盖2具有配合状态和分离状态。如图2所示，在配合状态下，助针组件1与底盖2配合组装在一起，当然，两者之间可以基于外力分离，在分离后分别如图3和图5所示，两者属于分离状态，为相互独立的结构。其中，为了保证助针组件1与底盖2配合形成的腔室内为无菌环境，该分析物持续监测装置的出厂状态通常为配合状态。

如图3所示，助针组件1内设有在体监测单元12，在体监测单元12设置在外壳11内。在配合状态下，在体监测单元12处于待机状态，在分离状态下，在体监测单元12处于激活状态。在激活状态之后，用户使用助针组件1，将在体监测单元12从外壳11内部脱离，其上设置的血样传感器通过针头刺入目标用户体内，在体监测单元12由激活状态进入工作状态，采集用户的相关数据。

如图4所示，在体监测单元12具有相连的处理器121和磁场变化感应电路122，处理器121设置在在体监测单元12内部的顶壁，磁场变化感应电路122设置在底壁上，而在处理器121中，则包含有本文上述任一实施例中的用于在体监测器的电流采样装置，来进行电流采集。当然，在体监测单元12内部还可以设置有电池123，电池123与处理器121和磁场变化感应电路122连接，在体监测单元12包括用于血糖测量的传感器，传感器植入目标用户体内的组织间液中，从而实现血糖的测量。

如图5所示，底盖2具有激活磁体21。激活磁体21不再安装在助针组件1上，而是安装到结构更加简单的底盖2中，使得激活磁体21的装配更加简单，也更加不容易脱落。将激活磁体21的位置安装在底盖2中，也使得助针组件1的内部空间更大，PCB布线也就更加灵活。

用户在使用过程中，需要将底盖2从助针组件1中分离后，才能使在体监测单元12触发激活状态，降低了误触发的概率。

在一个实施例中，磁场变化感应电路122包括电连接的磁传感器和使能脚，在配合状态时，磁场变化感应电路122向处理器121输出低电压，此时，在体监测单元12处于待机状态。在监测到分离状态后，磁场变化感应电路122向处理器121输出高电压，此时，在体监测单元12处于激活状态，且使能脚置位高电平。

具体地，处于配合状态时，磁场靠近，对应的开关处于动作位置(OP)。处于分离状态时，磁场远离，对应的开关处于返回位置(RP)。

当处于初始的配合状态时，使能脚(EN脚)接地或空载，磁场靠近，Vout输出0V低电压，在体监测单元12处于低功耗状态。用户使用时拿掉底盖2，磁场变化感应电路122检测到磁力的变化超出预设阈值，或磁力降低至预设阈值后，转换为分离状态，磁场远离，使能脚输出等于VCC的高电压。当已经处于分离状态后，无论磁场再靠近还是再远离，使能脚均输出等于VCC的高电压。在磁场变化感应电路122中添加逻辑处理和判断，使信号更加灵敏、功耗更低、封装尺寸更小。

进一步地，如图6所示，磁场变化感应电路122和处理器121之间的连接关系，通常是磁场变化感应电路122的使能脚(EN脚)与处理器121的I/O脚连接，磁场变化感应电路122的供电电压脚(VCC脚)一端连接电源，另一端连接处理器121的VCC脚，此时，EN脚在激活状态下能够一直保持高电压工作，然而其却难以应对误触发的场景。

例如，在待机状态下，由于激活磁体21磁体失活导致了误触发进入激活状态，此时EN脚则一直处于激活状态，进行电量消耗，而由于处理器121仍未与外界控制终端3连接，无法传输数据，待用户使用时，无法再将处理器121与外界控制终端3相连，而导致该产品失效。

基于此，如图7所示，磁场变化感应电路122与处理器121分别与电源连接，且EN脚不再连接处理器121的I/O脚，比如，磁场变化感应电路122的I/O脚或其他引脚与处理器121的I/O脚连接。

此时，在体监测单元12的状态(也就是其中处理器121的状态)不再完全由磁场变化感应电路122来决定，而是在处理器121内部内置相应的程序，由该程序和磁场变化感应电路122共同决定。

在配合状态转换为分离状态时，处理器121基于磁场变化感应电路122输出的激发信号(比如，磁场变化感应电路122监测到磁场远离后，输出上升沿的激发信号)，从待机状态转换为激活状态。

此时，在激活状态超过预设时长后，处理器121仍未与外界控制终端3连接(比如，与相应的客户端APP连接)，恢复待机状态，重新进入低功耗的状态，防止磁体失活或误触发造成的电源消耗；待用户使用时，可重新使用磁体将其触发为激活状态。在体监测单元12脱离助针组件1进入工作状态后，处理器121不再进入待机状态，防止工作状态后，磁体靠近对工作状态的影响。

在一个实施例中，如图8所示，在体监测单元12中还包括射频模块124，射频模块124与处理器121连接，处理器121具有射频功能(RF功能)，此时，激活状态包括第一激活状态和第二激活状态。当在体监测单元12处于第一激活状态时，说明其已被激活，此时，用户操作外界控制终端3，通过其对应的射频功能，能够使在体监测单元12进入第二激活状态。在体监测单元12只有在进入第二激活状态下，才会真正开始工作，如此可以避免有磁体靠近在体监测单元12出现误操作，为在体监测单元12的工作增加保障。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种用于在体监测器的电流采样装置，其特征在于，在体监测器包括生物传感器和控制器，所述生物传感器包括工作电极和对电极，所述控制器包括采样电路；

所述采样电路包括多个支路；

在每个所述支路中，数模转换器均通过运放跟随器与工作电极或对电极连接；

与所述工作电极相连的支路中还连接有电流型模数转换器，所述电流型模数转换器用于采集所述采样电路中的电流。

2.根据权利要求1所述的用于在体监测器的电流采样装置，其特征在于，所述采样电路包括第一支路和第二支路，所述生物传感器对应的电极还包括参考电极；

第一支路中，第一数模转换器通过第一运放跟随器，与所述生物传感器的工作电极连接；

第二支路中，第二数模转换器通过第二运放跟随器，与所述生物传感器的参考电极、对电极连接。

3.根据权利要求2所述的用于在体监测器的电流采样装置，其特征在于，所述采样电路还包括场效应管；

所述场效应管的栅极与所述第一运放跟随器的输出端连接，源极与所述工作电极连接，漏极与所述模数转换器连接。

4.根据权利要求1所述的用于在体监测器的电流采样装置，其特征在于，所述采样电路基于AFE芯片实现，所述AFE芯片的工作电压为1.2V～5V。

5.根据权利要求2所述的用于在体监测器的电流采样装置，其特征在于，所述第一运放跟随器与所述工作电极之间设置有第一模拟开关，所述第二运放跟随器与所述参考电极之间设置有第二模拟开关；

所述第一模拟开关、所述第二模拟开关基于激发信号闭合，所述激发信号为所述生物传感器开始工作时产生的。

6.一种分析物在体监测器，其特征在于，包括助针组件和底盖，所述助针组件与所述底盖具有配合状态和分离状态；

所述助针组件内设有在体监测单元，所述在体监测单元具有相连的磁场变化感应电路和处理器，其中，所述处理器包括权利要求1-5任一项所述电流采样装置，所述底盖具有激活磁体；

在所述配合状态，所述在体监测单元处于待机状态，在所述分离状态，所述在体监测单元处于激活状态。

7.根据权利要求6所述的分析物在体监测器，其特征在于，所述磁场变化感应电路包括电连接的磁传感器和使能脚；

在所述配合状态，所述磁场变化感应电路向所述处理器输出低电压，以使所述在体监测单元处于待机状态；在所述分离状态，所述磁场变化感应电路向所述处理器输出高电压，以使所述在体监测单元处于激活状态，且所述使能脚置位高电平。

8.根据权利要求6所述的分析物在体监测器，其特征在于，所述磁场变化感应电路与所述处理器分别与电源连接；

在所述配合状态转换为所述分离状态时，所述处理器基于所述磁场变化感应电路输出的激发信号，从所述待机状态转换为所述激活状态；

在所述激活状态超过预设时长后，所述处理器仍未与外界控制终端连接，恢复待机状态。

9.根据权利要求6所述的分析物在体监测器，其特征在于，所述处理器具有射频功能；所述激活状态包括第一激活状态和第二激活状态，

当所述在体监测单元处于第一激活状态时，外界控制终端的射频功能能够使所述在体监测单元进入第二激活状态。

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