超低功耗生化传感器检测电路的制作方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及生化传感器检测技术领域，特别涉及超低功耗生化传感器检测电路。
【【背景技术】】
[0002]我国的硬件电路发展滞后，从而导致医学类微弱信号的检测很难有突破性的成就，发明相关的检测电路，为生化领域的信号检测贡献自己的一份力量，本发明专利的生化传感器检测电路，可检测生化类发生电化学反应，产生微弱电流的传感器，获取其信号，经过处理后，无线传输到蓝牙设备。
[0003]调查研究发现，目前生化传感器的检测控制电路，存在功耗较高，最多工作3-5天就因需要充电而停止工作，而充电时间一般都需要2小时以上，这段时间数据的不可测，这对需要动态连续测量的生化传感器，可能错过了最有价值的信号。当再次进行测量时，又存在需要再次连接等一系列复杂的操作。
[0004]因此，可以寻找有效降低生化传感器检测电路的功耗，并将检测电路进一步集成化，减小检测电路的物理尺寸和重量，设计更加适合用户使用的生化传感器检测电路极具价值。
[0005]经过研究，本申请人设计了超低功耗生化传感器检测电路，蓝牙BLE的核心芯片为CC2540或CC2541，其突出特点就是其超低功耗特性，工作电流10mA左右，休眠时，耗电luA左右。其集成了低功耗微控制器8051，还具有12位的AD转化器和256K的Flash及8K的SRAM。因其超低的功耗和高度的集成化，可以满足我们的设计要求。检测电路具有超低功耗、尺寸微小，便携的特点。
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【发明内容】
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[0006]本发明专利针对上述现有技术存在的缺陷，设计了超低功耗生化传感器检测电路。本发明专利的技术能很好的实现超低的功耗和高度集成化的生化传感器检测电路，使检测电路模块更微型化，更适合用户使用。
[0007]为实现超低功耗，本发明专利提出了超低功耗生化传感器检测电路，包括BLE微处理器、纽扣电池电源、按键及指示灯电路、电压控制、Ι/v转化模块、生化传感器，信号的获取是经过生化传感器检测人体的组织液、血液、尿液等中的葡萄糖，经电化学反应，产生微弱电流进入I/V转化模块，在此将电流转化为电压并进行放大。BLE微处理器利用其AD对其进行采样，并经过算法转化，计算出信号值，再将此值经过BLE的蓝牙功能，传输到其他蓝牙设备显示和进一步分析。
[0008]作为优选，检测电路还设计了电压控制电路模块。
[0009]作为优选，检测电路还设计了按键及指示灯电路。
[0010]作为优选，检测电路还包括纽扣电池电源。
[0011]本发明专利的有益效果:本发明专利采用BLE蓝牙模块，在于其超低功耗和高度集成化的特点，从而实现生化传感器检测电路的超低功耗特点，利用纽扣电池CR2450供电，提供600mA左右的电量，结合BLE的休眠作用，同时也实现了其尺寸和重量的微和轻的特点。此电路可应用于超低功耗、高集成度的生化传感器检测电路。
【【附图说明】】
[0012]图1是超低功耗生化传感器检测电路结构图
[0013]图2是BLE微处理器模块图
[0014]图3是I/V转化及放大电路图
[0015]图4是电压控制电路图
[0016]图5是整体BLE生化传感器检测电路图
【【具体实施方式】】
[0017]以微流控血糖检测传感器为例:
[0018]如图1所示，该超低功耗生化传感器检测电路主要包括BLE微处理器、按键及指示灯电路、纽扣电池电路、电压控制、Ι/v转化模块、生化传感器，检测电路的信号来源于微流控血糖检测传感器，微流控芯片里的组织液和葡萄糖氧化酶发生电化学反应，产生微弱电流信号，信号经Ι/v转化模块进行电流转换为电压信号，然后将信号放大及滤波，利用BLE集成的AD模块，对电压信号进行采样，通过计算得到相应的血糖值。再将血糖值通过BLE模块的蓝牙功能，发送给其他具有蓝牙的设备进行显示和分析。
[0019]图2为BLE核心芯片CC2540模块电路图，模块电路因集成低功耗8051单片机和蓝牙，对于生化传感器检测电路来说，可以将电压信号通过AD进行采集，经过适当算法，计算出血糖值，并将值进行无线传输和存储，CC2540自带256k的Flash，可以存储数据，也可以存储代码，BLE协议桟自带了 snv管理代码，读函数osal_snv_read，写函数osal_snv_write数据都有一个唯一的id，snv通过这个唯一的id管理Flash中的数据。BLE微处理器与按键及指示灯电路相连，通过按键配合指示灯，操作当前的进程，通过长按或短按配合指示灯的颜色变化或快闪、慢闪等状态，提示当前的操作动作。BLE微处理器与电压控制相连，通过BLE的1 口，输出高低电平，从而使得电压控制电路的电压进行切换，完成对传感器检测端电化学反应的初始条件。
[0020]图3为I/V转化电路，该电路将电流信号转化为电压信号，并将电压信号进行放大，以供BLE微处理器的AD模块采样，该电路采用MAX418芯片，可以根据不同的需求，调节电阻实现不同的转换电压范围。
[0021]图4为电压控制电路，此电路主要通过BLE微处理器通过Pl.6和Pl.1管脚，输出不同的电平，从而控制MAX4741芯片的开关状态，实现在sen2和sen3端输出不同的电压，以供微流控血糖检测传感器的三电极满足不同的电压，极化传感器进行电化学反应，从而与组织液中的葡萄糖反应，产生微弱的电流。微流控血糖传感器是具有三电极的传感器，更多关于微流控血糖检测传感器的信息，已在微流控血糖传感器的专利中说明。
[0022]应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明专利超低功耗生化传感器检测电路的说明，而不是对本发明专利的限定。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本设计的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.超低功耗生化传感器检测电路，其特征在于:包括BLE微处理器(4)，I/V转化模块(2)，生化传感器接口(1)，电压控制(6)，纽扣电池电源(5)，按键及指示灯电路(3)，BLE微处理器(4)与电压控制(6)相连。2.根据权利要求1所述的超低功耗生化传感器检测电路，其特征在于:所述生化传感器包括动态血糖传感器、葡萄糖传感器等发生电化学产生电流的生化传感器。3.根据权利要求1所述的超低功耗生化传感器检测电路，其特征在于:BLE微处理器(4)与按键及指示灯电路(3)及纽扣电池电路相连(5)，分别实现按键操作及指示，纽扣电池供电。4.根据权利要求1所述的超低功耗生化传感器检测电路，其特征在于:BLE微处理器(4)与I /V转化模块(2)相连，实现对信号的采集。5.根据权利要求1所述的超低功耗生化传感器检测电路，其特征在于:I/V转化模块(2)与生化传感器(1)相连，生化传感器电化学反应产生的电流，传输给I/V转化模块，转化为电压并放大电压以供AD采集。6.根据权利要求1-5中任何一项所述的超低功耗生化传感器检测电路，其特征在于:纽扣电池电源(5)给整个电路供电，而没有其他的辅助电源，通过控制BLE的间息工作，达到超低功耗。7.根据权利要求1-5中任何一项所述的超低功耗生化传感器检测电路，其特征在于:按键及指示灯电路(3)，一个按键，配合三色LED指示灯，利用状态机原理(不同颜色对应一种操作功能，不同颜色的快闪、慢闪又对应相应按键功能)，实现检测电路的多种操作。8.根据权利要求1-5中任何一项所述的超低功耗生化传感器检测电路，其特征在于:整个设计电路板的尺寸微型化，可控制在20_x20mm的尺寸范围内。
【专利摘要】本发明设计了一种超低功耗的生化传感器检测电路，电路设计包括BLE微处理器、I/V转化模块、按键及指示灯电路、电压控制电路、纽扣电池电源、生化传感器接口。本电路用于生化传感器信号的检测，尤其是电化学反应，产生微弱电流的生化传感器的信号检测，信号由生化传感器接口接入，经I/V转换模块及滤波模块到BLE微处理器，经过处理及算法转换，再由BLE集成的蓝牙以无线的方式将信号值发送到带蓝牙的设备。
【IPC分类】G01N27/26, G05B19/042
【公开号】CN105467901
【申请号】CN201610012245
【发明人】皮喜田, 田森富, 黄永红, 刘洪英
【申请人】重庆大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2016年1月8日