用于最优皮肤接触的可调节传感器支撑结构的制作方法_4

文档序号:9532175阅读:来源:国知局

[0078]图9是带子92和其中压力施加装置90包括柔性桥结构100的实施例的横截面的示图。在一个实施例中,柔性桥结构100包括两个可弯曲翼状物:第一翼状物102A和第二翼状物102B (被统称为翼状物102)。第一翼状物102A的一端附接到带子92的一侧,而第二翼状物102B的一端附接到带子92的相对侧。每个翼状物102的开放端在彼此之上向后折叠以形成椭圆形桥106,其中两个翼状物102的开放端无约束地挂在椭圆形桥106上方。至少一个传感器单元28 (例如,电极)可以附接到翼状物102中的至少一个的开放端,不过优选地,传感器单元28如图所示附接到两个翼状物。这种柔性桥结构100可以形成大体凸形的椭圆形桥106,其中传感器单元28被放置在椭圆形桥106的面向测量部位104的凸侧。
[0079]依据此实施例,柔性桥结构100被配置为实现多维折曲。当在椭圆形桥梁106的凸侧上在翼状物102上施加在阈值量以上的力的量时,柔性桥梁结构100可以通过更宽地压缩和折曲来响应以便顺应施加的力。
[0080]图10A到10F图示了用于装配柔性桥结构100的示例性过程。图10A示出该过程可以包括以下中的至少一个:在可形成带子92的至少一部分的塑料薄膜上印刷和/或蚀刻电路,以及激光切割塑料薄膜以形成两阶段可折叠翼状物102的形状。翼状物102还被形成为具有切口 108和用于附加传感器单元28的孔洞110,该切口 108用于形成翼状物102中的开口。在所示的实施例,切口 108可以按“U”形切割,不过其它形状也是可能的。
[0081]图10B和图10C示出了第一折叠阶段,其中翼状物102被远离带子92地向上折叠,以使得翼状物大致垂直于带子92立起。
[0082]图10D示出了第二折叠阶段,其中翼状物102的开放端朝着带子92向下折叠,致使翼状物的开放端和由切口 108形成的材料的位置与带子92大致平行。
[0083]图10E示出了每个翼状物102的开放端被插入相对翼状物中的“U”形切口 108,以使得翼状物102在彼此之上对齐,例如经由各自的孔洞110,因此形成在压力之下弯曲和折曲的椭圆形桥梁106。翼状物可以利用某种类型的紧固器,例如,胶水、订书钉等等,来被保持或紧固在一起。
[0084]传感器单元28随后例如通过翼状物102中的孔洞110附加到椭圆形桥梁106,形成像跷跷板那样的结构,其座落于椭圆形桥梁106之上,如图10F中所示。在一个实施例中,传感器单元28可以被印刷在翼状物102上,作为翼状物102的一部分,或者以其它方式附接到翼状物102。在一个实施例中,传感器单元28自身可以形成使翼状物102维系在一起的紧固机构。
[0085]完成的柔性桥梁结构100在以下这一点上是多维的:翼状物102可以独立地上下移动(2D折曲),同时椭圆形桥梁106也压缩和折曲(2D折曲)。为了优化桥梁形成的功能,可以利用若干种方法,这些功能包括但不限于桥梁长度的调节、材料性质(即厚度、弹性模量等等)的调节和封装桥梁的(多种)支承材料(例如,热塑性聚氨酯弹性体、密闭泡沫体材料等等)的添加。
[0086]根据又一实施例,可调节传感器支承结构可以包含多个柔性桥结构100。
[0087]图11和图12是图示按串联配置在带子92上边到边连接的多个柔性桥结构100的一个实施例的示图。图11示出了在印刷、蚀刻和切割之后处于平坦位置的翼状物102和带子92。并且图12示出了在翼状物102已弯曲成为椭圆形桥106并且传感器单元28附加到每个椭圆形桥106之后的多个柔性桥结构100。在一个实施例中,柔性桥结构100可以仅覆盖带子92的一部分,而在另一实施例中,柔性桥结构100可以大体覆盖带子92的全部,并且覆盖腕关节的大部分(如果不是全部的话)。
[0088]图13是图示了柔性桥结构层放在彼此之上以形成多桥结构弹簧112的多个柔性桥结构100的又一个实施例。在所示的示例中,利用在多桥结构弹簧112顶部的翼状物和传感器单元28两者一起形成三个椭圆形桥106。多桥结构弹簧112调节高度和压缩,致使传感器单元28挤压皮肤并减少运动伪迹。
[0089]根据示例性实施例,柔性桥结构100和112中的每一个可以彼此独立地折曲,并且其上的每个传感器单元28也可以独立地折曲。柔性桥结构102无疑采用对结构具有最小应力的形状,因此柔性桥结构102固有地处于“扩展”位置。由于对腕关节形状的顺从而导致的力压缩柔性桥结构102,因此产生了朝着测量部位向外按压的反作用力。相对于带子92的肢体形状的变化(在移动肢体之时)被对形变作出响应的柔性桥结构100降低级别。因此,柔性桥结构100通过调节桥高度来解决肢体对于带子92的相对位移。
[0090]如上所述,压力施加装置的另一实施例是柔性泡沫体结构。在一个实施例中,柔性泡沫体结构可以包含泡沫岛,而在另一实施例中,柔性泡沫体结构可以包含柔性孔结构。
[0091]图14是示出柔性泡沫体结构119包括泡沫岛120的带子92的横截面的示图。柔性泡沫体结构119可以包含安装在带子92之上的多个泡沫岛120,其中泡沫岛120中的每一个的至少一部分支承至少一个传感器单元28。根据一个实施例,隔离间隙122被形成在泡沫岛120的至少部分之间,这些隔离间隙122根据泡沫岛120的形状而产生以在向传感器单元28施加力之时允许泡沫岛120的扩展。带子92可以包含柔性印制电路板(PCB)和可插入穿过泡沫岛状结构120从而将传感器单元28连接到带子92的引线124。在一个实施例中,泡沫岛120可以例如由泡沫体和/或诸如热塑性聚氨酯弹性体之类的热塑性弹性体构造而成。
[0092]图15A和图15B是示出柔性泡沫体结构119包括柔性孔结构130的带子92的横截面的示图。柔性孔结构130可以包含弹性体或泡沫体,该柔性孔结构130在带子92上按期望拓扑形成,其中柔性孔结构130的至少一部分支承至少一个传感器单元28。根据一个实施例,内部孔134在柔性孔结构130中形成,在向传感器单元28施加力之时,该内部孔134使得在柔性孔结构130的压缩之时能够扩展体积。引线可以被放置在内部孔134中从而将传感器单元28连接到带子92。
[0093]图15B是图示柔性孔结构130的又一实施例的示图。在此实施例中,柔性孔结构130可以被形成。并且其孔134可以包含弹簧136,该弹簧136被配置为向柔性孔结构130提供进一步的弹性支承和/或在传感器单元28和带子92之间发送电信号。
[0094]如图15B中所示,在泡沫岛120和柔性孔结构130实施例两者及柔性泡沫体结构的其它相关的结构配置中,弹性泡沫体结构119的弹性可以通过调整扩展体积与接触面积的比率来调节。
[0095]图16是图示其中可调节传感器支承结构90的压力施加装置94包括传感器弹床结构140的实施例的示图。根据本发明的实施例,传感器弹床结构140可以包含支撑多个传感器单元28的类似多维弹簧那样的网状物。传感器弹床结构140可以大体由金属线构造而成并且展现多维的弹簧张力,以向传感器单元28提供弹性支承。在一个实施例中,当向传感器单元28施加力时,如果必要的话,传感器弹床结构140在侧向(side-to-side)扭曲的同时允许传感器单元28在z高度上独立移动。传感器弹床结构140可以被配置为向传感器单元28发送电信号和/或从传感器单元28向带子92发送电信号。在一个实施例中,传感器弹床结构140可以附接到带子92或被用于代替带子92。
[0096]另外,在所有可调节传感器支承结构实施例中,带子92可以包含额外的电路和/或功能电气组件,包括但不限于专用集成电路、现场可编程门阵列、电池、微控制器等等。
[0097]以上实施例主要描述了在高度和平面化上传感器的可调节性的被动机制,其中包括可调节传感器支承结构的材料可以基于压缩性、热膨胀系数来选择,并且作为对类似存在身体部位的形状的物理变化的响应,优化施加在传感器单元28上的力。
[0098]然而,根据又一实施例,可调节传感器支承结构可以设有主动调节机制。在一个实施例中,响应于传感器单元28检测到来自身体的生理信号(ECG、PPG、生物电阻抗、皮肤电反应等等),此信号的质量可以通过主动调节机制来接收并且被用来主动优化传感器单元与身体的接触。举例来说,主动调节机制可以用来基于信号质量将传感器单元28朝着身体推动以提高皮肤接触。在假定调节的速度与拓扑调节的必要速度一致的情况下,产生的反馈循环可以在高度和平面化上优化传感器单元28的拓扑,并且减少运动伪迹。在一个实施例中,主动调节机制可以包括螺线管,从而机械地或液压地驱动迷你伺服电动机。
[0099]这个调节传感器单元28的主动智能的方法还将在使用中产生关于皮肤的动态本质和传感器接触的有价值的信息。在对获得的传感器信号的数据处理期间,除了来自加速度计、陀螺仪或GPS的信息之外,此信息也可以用在伪迹减少中。
[0100]在又一实施例中,主动调节机构可以使得针对特定用户/身体部位的最优传感器拓扑设定被保存,其中因为身体轮廓与指纹类似,所以最优传感器拓扑设定可被用来识别可调节传感器支承结构的穿戴者。
[0101]也可以使用其它种类的设备来提供与用户的交互。例如,可调节传感器支承结构可以向用户提供任何形式的感觉反馈(例如,视觉反馈、听觉反馈或者触觉反馈);并且可调节传感器支承结构可以以任何形式从用户接收输入,包括声音、话音或触觉输入。
[0102]这里描述的系统和技术可以实现在计算系统中,所述计算系统包括后端组件(例如,作为数据服务器),或
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