皮肤测量装置及手表的制作方法

本发明涉及一种皮肤测量装置以及固持所述皮肤测量装置的腕表。

背景技术：

许多人有着在身体上进行自身改善的需要，例如通过减少其体重或增加其体力来改善。为了监视身体进展，便携式装置是可用的，在训练期间所述装置记录锻炼的人的身体的数据且将数据提供到锻炼的人。通过这些装置，存在进一步小型化以实现高佩戴舒适度的需要。此外，需要记录身体的多样化数据记录，例如在训练期间锻炼者的皮肤症候的参数，所述参数特定来说允许关于在训练期间锻炼的人的代谢质量做出结论。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种皮肤测量装置以及固持所述皮肤测量装置的腕表，借此所述皮肤测量装置适于测量皮肤的多样化数据且还以小尺寸具有高佩戴舒适度。

根据本发明的用于身体部位的皮肤的光谱测量的皮肤测量装置具有带有窗口的压上的框架，以及具有附接到所述压上的框架的atr晶体的atr红外光谱仪。样本台布置于所述窗口中且因此与所述压上的框架接合，且与所述压上的框架的一个平坦面面对相同的方向。所述装置进一步具有包围构件，所述包围构件适于环绕所述身体部位且进而将所述皮肤测量装置支撑于所述身体部位上。当佩戴所述皮肤测量装置时所述压上的框架通过所述包围构件被按压到所述身体部位的皮肤上，以使得所述样本台与所述皮肤接触且进而可以atr红外光谱仪实现所述皮肤的光谱测量。

在atr红外光谱仪中，红外辐射与接触样本台的皮肤交互。皮肤中形成渐消波，其具有从样本台近似一个波长的范围。令人惊奇地，已发现当以既不会施加将被感觉为不合意的太多压力也不会造成将被感觉为太松的太少压力的包围构件按压所述压上的框架时，atr晶体与皮肤的有利接触发生。因此，渐消波形成于皮肤中且得到尤其精确的皮肤的光谱测量。因此，所述皮肤测量装置同时容易携带且允许皮肤的精确光谱测量。

与常规吸收红外光谱仪相比，所述atr红外光谱仪可制作为大体上更小且具有大体上更低的能量消耗。这使得其尤其适合于作为移动装置佩戴在身体上。所述atr红外光谱仪用以从皮肤确定多种信息。举例来说，所述光谱仪可确定皮肤的含水量。

优选的是所述身体部位是人类的手臂且所述包围构件是腕带。所述皮肤测量装置的尤其高佩戴舒适度可在手臂上有利地实现。所述腕带优选地是弹性的且其长度适于身体部位以使得当佩戴皮肤测量装置时所述腕带是伸长的，且所述压上的框架以其一个平坦面抵靠着所述身体部位的皮肤被按压。借助所述弹性腕带，可以尤其简单的方式推动所述压上的框架，同时实现皮肤与样本台的舒适接触。另外，对于腕带的给定长度，可实现舒适的按压，同时具有皮肤对于具有不同厚度的手臂的高质量接触。

优选的是atr晶体布置于所述窗口中，其方式为使得样本台和所述压上的框架的平坦面处于同一个平面中。因此，所述压上的框架和atr晶体不形成边缘，使得所述皮肤测量装置的佩戴舒适度尤其高。同时，确保了样本台与皮肤之间的最佳接触。另外，通过所述压上的框架到皮肤上的二维按压而平坦地抵靠皮肤按压atr晶体。因此，防止了atr晶体中的机械应力，且因此也防止了atr晶体的应力双折射。晶体的应力双折射将熬成以所述皮肤测量装置测得的红外光谱的错误。通过将样本台和压上的框架的二维侧布置在同一平面中，可因此测得皮肤的红外光谱而无应力双折射且具有高准确性。

所述皮肤测量装置优选地具有带有外壳基底的外壳，所述外壳基底布置于所述压上的框架中。这将atr红外光谱仪容纳于外壳中，因此将其屏蔽于外部影响，例如屏蔽于外部光。可借助于所述屏蔽以高度准确性实行光谱测量。

优选的是atr晶体的材料具有在红外辐射的范围中大于1.5的atr晶体的折射率n1。这有利地确保了如果皮肤的折射率假定处于1.3，则即使皮肤的光学性质变动而将导致通常低于0.2的折射率增加，atr晶体内的全反射也会发生。优选地，atr晶体的材料具有在红外辐射区中在2.3到2.8之间的折射率n1。在此区中，实现渐消波进入皮肤的仍充分的穿透深度，同时全反射的限制角度很小而使得atr晶体中可发生充分大量的全反射。另外，高数目的红外透射性材料在折射率的此范围中可用于所述atr晶体。优选的是所述atr晶体具有朝向样本台倾斜的两个反射面。选择所述反射面的倾斜角度，其方式为使得红外光束以角度θ照射于样本台，所述角度θ在arcsine(1.3/n1)+5°到arcsine(1.3/n1)+10°的范围中，其中θ是以垂直于样本台的平面的线封闭的红外辐射的角度。因此，当皮肤的光学性质变化时也可发生全反射，并且同时，确保了渐消波进入皮肤的大穿透深度。

优选的是所述皮肤测量装置具有装置连接器和/或发射单元，由所述皮肤测量装置搜集的光谱数据通过所述装置连接器可被读出，由所述皮肤测量装置搜集的光谱数据通过所述发射单元可无线地发射。所述皮肤测量装置优选地具有分析单元，所述分析单元被配置成经由所述装置连接器读出光谱数据和/或接收由发射器单元无线发射的数据，且被配置成评估所述光谱数据。

根据本发明的腕表含有所述皮肤测量装置。优选地，所述腕表具有背对样本台布置的标度盘。有利的是，进而有利地使皮肤的光谱测量和时间测量同时为可能的。

附图说明

下文参考伴随的示意图以更详细阐释本发明。详细来说：

图1示出了皮肤测量装置的透视图，

图2为atr红外光谱仪的平面图，

图3为图2的atr红外光谱仪的侧视图，

图4示出了腕表的透视图与其后侧的视图，以及

图5示出了来自图4的腕表的透视图与其前侧的视图。

参考列表

1皮肤测量装置

2外壳

3压上的框架

4外壳基底

5窗口

6包围构件

7凸耳

8atr红外光谱仪

9atr晶体

10样本台

11入射面

12出口面

13第一反射面

14第二反射面

15第一红外光源

16第二红外光源

17出口开口

18红外光线检测器

19usb装置连接器

20腕表

21标度盘

22手表针

具体实施方式

图1中可以看出，皮肤测量装置1具有外壳2以及布置于外壳2内的atr红外光谱仪8。外壳2具有压上的框架3，其中布置有呈矩形开口形式的窗口5。外壳2还具有外壳基底4，其为压上的框架3。

图2和3中可以看出，atr(“衰减全反射”)红外光谱仪8具有atr晶体9。atr晶体9是伸长的以使得其具有纵向轴线以及平行于所述纵向轴线布置的两个对置的纵向面。所述两个纵向面中的一个形成样本台10，当使用皮肤测量装置1时所述样品台放置成与皮肤接触。样本台10的尺寸基本上相同于窗口5。atr红外光谱仪8进一步包括第一红外光源15和第二红外光源16，以及红外光线检测器18，所述红外光线检测器布置于atr晶体9的与样本台10相对的纵向侧上。然而，可使用任何数目的红外光源。红外光检测器线18可具有任何数目的红外光检测器。第一红外光源15和第二红外光源16各自具有出口开口17，由红外光源15、16产生的光通过所述出口开口可耦合到atr晶体9中。

atr晶体9具有在第一纵向端处的第一反射面13以及在与第一纵向端相对布置的第二纵向端处的第二反射面14。反射面13、14相对于所述纵向侧是倾斜的。因此，经由布置于与样本台10相对的纵向侧上的入射面11在第一纵向端的区中耦合到atr晶体9中的红外光在所述两个纵向侧之间相互反射且到达第二纵向端，在所述第二纵向端处所述红外光经由布置于与样本台10相对的纵向侧中的出口面12从atr晶体9解耦。

在退出atr晶体9之后，红外光照射于红外光线检测器18。红外光线检测器18由多个红外光检测器形成，所述多个红外光检测器在垂直于atr晶体9的纵向轴线的方向上并排布置。所述红外光检测器可例如为各自具有锆钛酸铅的薄层的热电检测器。为了允许光谱解析测量，在出口面12与红外光线检测器18之间布置分散介质。所述分散介质例如为波长过滤器，借此所述波长过滤器允许红外光通过的波长范围在垂直于atr晶体9的纵向轴线的方向上线性地变化。

当使用皮肤测量装置1时，样本台10将与皮肤接触，以使得可进行皮肤的光谱测量。为此目的，atr晶体9的折射率必须大于皮肤的折射率，以使得样本台10上可发生红外光的全反射。因为皮肤主要由水组成，所以atr晶体在红外光的范围内的折射率大于1.5是有利的。在皮肤中，借助于全反射，形成渐消波，其具有来自样本台10且与皮肤交互的红外光的波长的量级范围。根据由红外光检测器线18检测的红外光的光谱，由于此交互而可推断皮肤的光谱性质。2.3到2.8的折射率有利于实现渐消波进入皮肤的长穿透深度以及全反射的充分小限制角度，以便实现atr晶体9内充分高数目的全反射。用于atr晶体9的合适材料具体来说是znse、溴碘化铊、金刚石或amtir(“非晶形材料红外透射材料”)，例如ge33as12se55、asxsex、gexsbxsex或as2s3。

图1示出了atr晶体9与压上的框架3接合，其方式为使得样本台10布置于窗口5中且被朝向外壳2之外引导以使得当使用皮肤测量装置1时样本台连接到皮肤。另一方面，红外光源15、16和红外光检测器线18布置于外壳2内。样本台10与被朝向外壳2之外引导的压上的框架3的表面完全位于同一平面中。样本台10和被向外引导的外壳2的压上的框架3的表面一起形成皮肤测量装置1的连续表面，其可以舒适可佩戴方式附接到皮肤。被朝向外壳2之外引导的压上的框架3的表面是平滑表面而无从所述表面突出的突起。

为了避免atr晶体9中的机械应力的形成，可提供弹性o形环，借助于所述弹性o形环将atr晶体带入与压上的框架3的接合。为此目的，可在压上的框架3中提供所述o形环插入于其中的圆周凹槽。通过抵靠着所述o形环以固持装置按压atr晶体9，atr晶体9可以无应力方式与压上的框架3接合，同时可以o形环密封外壳2。

图4和5示出了皮肤测量装置1进一步包括包围构件6，其以一方式被配置以使得一个身体部位可由所述包围构件6环绕且因此皮肤测量装置1可佩戴于所述身体部位上。皮肤测量装置1可通过包围构件6而佩戴，其方式为使得所述装置不会在身体部位上造成过量的压力，也不会携带于身体部位周围而使得其在所述身体部位上不可控制地移动。因此，同时，外壳基底4和样本台10抵靠着身体部位的皮肤被平坦地按压，且可实现皮肤的光谱测量。

如图1、4和5中所示，外壳2上的皮肤测量装置1具有两对凸耳7，所述凸耳安装在外壳2的对置侧面上且大体上垂直于外壳基底4而延伸。为了将包围构件6紧固到外壳2，包围构件6的纵向端在每一情况下与所述对凸耳中的一对接合。

图4和5的包围构件6是适于包围人类的手臂的腕带或条带。可以设想弹性地设计腕带且使其长度适配于手臂的厚度，以使得当皮肤测量装置1佩戴于手臂上时腕带伸长，且外壳基底4连同样本台10一起平坦且舒适地按压在手臂的皮肤上。同时，样本台与手臂的皮肤接触，其方式为使得可以atr红外光谱仪实现皮肤的光谱测量。

在图4和5中，皮肤测量装置1是腕表20的部分。腕表20具有带有手表针22的标度盘21，所述手表针布置于外壳2的对置侧上的外壳基底4上且因此布置于背对样本台10的侧上。皮肤测量装置1还具有usb装置连接器19，由皮肤测量装置1搜集的光谱数据经由所述连接器可由例如智能电话等评估单元读出。也可设想皮肤测量装置1具有发射单元，由皮肤测量装置1搜集的光谱数据可通过所述发射单元无线地发射，借此所述数据可由所述评估单元无线地接收。光谱数据的评估可在所述评估单元中进行。也可设想所述评估单元具有用于显示光谱数据和/或评估数据的显示装置。