一种皮肤胶原蛋白无损伤安全检测系统及其方法与流程

1.本发明涉及皮肤检测技术领域，尤其是涉及一种皮肤胶原蛋白无损伤安全检测系统及其方法。


背景技术：

2.胶原蛋白是人体皮肤内非常重要的结缔组织蛋白。胶原蛋白形成的胶原纤维，在真皮内与弹力纤维相互结合构成的网状结构，可支撑皮肤结构、保持皮肤弹性和韧性、留住皮肤水分，使皮肤更加光滑、细嫩、富有弹性，是皮肤美容非常重要的蛋白之一，所以皮肤的胶原蛋白检测是皮肤检测的重要检测之一，传统的皮肤胶原蛋白测试原理，胶原蛋白具有自体荧光特性，由于胶原蛋白结构种类和交联状态的不同，荧光光谱或强度会发生变化，因此可以根据皮肤荧光光谱状态变化，来测定皮肤胶原蛋白的含量及结构。但其中的荧光光学检测系统，设备属于复杂昂贵繁琐的精密仪器，成本高。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种皮肤胶原蛋白无损伤安全检测系统及其方法，结构简单，采用非接触式检测，不损伤自身皮肤，检测方便易行，成本低廉、安全无虞。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种皮肤胶原蛋白无损伤安全检测系统，包括发射模块、接收模块以及微处理器，
5.所述发射模块包括次声频段扫描调制波发生器单元、超声频段载波发生器单元、超声波调制驱动电路单元、电荷泵自举升压电路以及超声波发射头，所述超声波发射头与所述电荷泵自举升压电路相连接，所述电荷泵自举升压电路与所述超声波调制驱动电路单元相连接，所述次声频段扫描调制波发生器单元和所述超声频段载波发生器单元均与所述超声波调制驱动电路单元相连接，所述次声频段扫描调制波发生器单元和所述超声频段载波发生器单元均与所述微处理器相连接；
6.所述接收模块包括信号处理单元和超声波接收头，所述超声波接收头与信号处理单元相连接，所述信号处理单元与所述微处理器相连接。
7.优选的，所述信号处理单元包括放大滤波解调电路和真有效转换电路，所述放大滤波解调电路与超声波接收头相连接，所述放大滤波解调电路与所述真有效转换电路相连接，所述真有效转换电路与所述微处理器相连接。
8.优选的，所述微处理器设置有通讯接口。
9.优选的，所述次声频段扫描调制波发生器单元合成频率为0.5-20hz的次声频段的数字合成波，用以调制高频超声载波，所述数字合成波的波形为正弦波、方波或三角锯齿波。
10.优选的，所述超声频段载波发生器单元用于调制频率为40khz的载波电磁振荡，载波电磁振荡用于驱动超声波调制驱动电路单元向外发射经过次声频段的数字合成波调制的超声波能流。
11.一种皮肤胶原蛋白检测方法，包括以下步骤：
12.步骤s1：确定测试点的位置；
13.步骤s2：超声波发射头以扫描的方式对测试点以固定频率间隔发射不同频率的数字合成波，同时超声波接收头接收不同发射频率下的反射数据；
14.步骤s3：将反射数据汇集成调制频谱与反射强度的数据曲线，确定数据曲线峰值凹陷对应的调制频率为共振频率；
15.步骤s4：根据共振频率计算胶原蛋白含量的数值。
16.优选的，步骤s2中，次声频段扫描调制波发生器单元合成频率为0.5-20hz的次声频段的数字合成波，并以0.1hz的间隔频率逐步增加数字合成波的频率进行扫描式发射，直至到达所设定的数字合成波的最高合成频率，同时超声波接收头进行扫描式接收反射数据，发射数据通过信号处理单元进行放大、滤波以及真有效值转换后输入至微处理器中。
17.优选的，共振频率与胶原蛋白含量的关系式如下：
18.f＝k*h219.其中，f为共振频率，k为比例系数，h为胶原蛋白的含量。
20.因此，本发明采用上述结构的一种皮肤胶原蛋白无损伤安全检测系统及其方法，具有以下有益效果：
21.(1)本发明的皮肤胶原蛋白无损伤安全检测系统，结构简单，成本低。
22.(2)同时本发明的皮肤胶原蛋白检测方法，采用非接触式检测，不损伤自身皮肤，检测方便易行。
23.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
24.图1为本发明一种皮肤胶原蛋白无损伤安全检测系统的结构示意图；
25.图2为本发明反射数据的二维坐标扫描图谱。
26.附图标记
27.1、次声频段扫描调制波发生器单元；2、超声频段载波发生器单元；3、超声波调制驱动电路单元；4、电荷泵自举升压电路；5、超声波发射头；6、超声波接收头；7、放大滤波解调电路；8、真有效转换电路；9、微处理器；10、通讯接口。
具体实施方式
28.实施例
29.图1为本发明一种皮肤胶原蛋白无损伤安全检测系统的结构示意图，如图所示，一种皮肤胶原蛋白检测系统，包括发射模块、接收模块以及微处理器9。
30.发射模块包括次声频段扫描调制波发生器单元1、超声频段载波发生器单元2、超声波调制驱动电路单元3、电荷泵自举升压电路4以及超声波发射头5。超声波发射头5与电荷泵自举升压电路4相连接，电荷泵自举升压电路4与超声波调制驱动电路单元3相连接，次声频段扫描调制波发生器单元1和超声频段载波发生器单元2均与超声波调制驱动电路单元3相连接，次声频段扫描调制波发生器单元1用于产生0.5hz到20hz的次声频段数字合成波，数字合成波的波形可以为正弦波、方波或三角锯齿波，并将0.5hz到20hz的次声频段数
字合成波作为基带调制信号。超声频段载波发生器单元2用于调制40khz标准频率的载波电磁振荡，载波电磁振荡用以驱动超声波调制驱动电路单元3，向外发射经过次声频段的数字合成波调制的超声波能流。次声频段扫描调制波发生器单元1和超声频段载波发生器单元2均与微处理器9相连接。通过微处理器9控制次声频段数字合成波以0.1hz为频率间隔逐步增加，对测试点进行扫描式发射不同频率的超声波能流。鉴于次声波能量对于人体具有一定的伤害性危险，本发明所涉及的所有振波能量均限制在本质安全等级范围之内，保证系统使用安全。
31.接收模块包括信号处理单元和超声波接收头6，超声波接收头6与信号处理单元相连接，信号处理单元包括放大滤波解调电路7和真有效转换电路8，放大滤波解调电路7与超声波接收头6相连接，放大滤波解调电路7与真有效转换电路8相连接，真有效转换电路8与微处理器9相连接，将超声波接收头6接收到的反射数据进行放大、滤波以及真有效转换输入到微处理器进行存储、计算和传输，将反射数据的二维坐标扫描图谱绘制呈现出来，如图2所示，为两个高峰值夹一个低凹陷的图形，而幅值凹陷最低位置对应的频率正好是被测肌肤对应的一个调制超声波的吸收高峰。该频率是对应人体肌肤的共振频率，这个频率超声波对应的能量被人体肌肤有选择性地共振吸收掉了。作为生物高分子，胶原蛋白的强度不大，科学研究表明胶原蛋白的共振频率与其含量数值的平方几乎成正比关系，共振频率可用吸收峰值扫描方式测得，由此可以确定被测肌肤的胶原蛋白含量。微处理器9设置有通讯接口10，用于连接上位机进行显示和其他计算。
32.基于上述系统的一种皮肤胶原蛋白无损伤安全检测方法，包括以下步骤：
33.步骤s1：确定测试点的位置。
34.步骤s2：超声波发射头5以扫描的方式对测试点以固定频率间隔发射不同频率的数字合成波，同时超声波接收头6接收不同发射频率下的反射数据。次声频段扫描调制波发生器单元1合成频率为0.5-20hz的次声频段的数字合成波，并以0.1hz的间隔频率逐步增加数字合成波的频率进行扫描式发射，直至到达所设定的数字合成波的最高合成频率，同时超声波接收头6进行扫描式接收反射数据，发射数据通过信号处理单元进行放大、滤波以及真有效值转换后输入至微处理器9中。
35.步骤s3：微处理器9将反射数据汇集成调制频谱与反射强度的数据曲线，确定数据曲线峰值凹陷对应的调制频率为共振频率。
36.步骤s4：根据共振频率计算胶原蛋白含量的数值。
37.共振频率与胶原蛋白含量的关系式如下：
38.f＝k*h239.其中，f为共振频率，k为比例系数，h为胶原蛋白的含量。
40.因此，本发明采用上述结构的一种皮肤胶原蛋白无损伤安全检测系统及其方法，结构简单，采用非接触式检测，不损伤自身皮肤，检测方便易行，成本低廉、安全无虞。
41.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。