可穿戴式个人计算机和医疗设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可穿戴式电路设备和可穿戴式医疗设备、计算机和电路设备的制造和 结构。
【背景技术】
[0002] 现有的个人计算机不能被舒服地穿戴在人体上，也不能提供对生理机能的生物测 量和跟踪。诸如手表、眼镜等可穿戴式设备可以监测生命体征(例如，脉搏)和/或作为访问 电子邮件、因特网、以及视频的个人助理而工作，但是这些设备的计算能力或功能由于它们 的小形状因子而受到严重的限制。存在与制造这种可穿戴式设备相关联的许多有意义的问 题。
【附图说明】
[0003] 在附图的图中通过示例的方式而非通过限制的方式示出了本发明的实施例，在附 图中，类似的附图标记指示相似的元件。应该注意的是，在该公开内容中对本发明的"实施 例"或"一个实施例"的引用不一定是指相同的实施例，并且它们表示至少一个。
[0004] 图1是能够被穿戴在人的腰部周围的可穿戴式计算机设备的部分的示意性截面 图。
[0005] 图2是示出用于图1的设备的数据传输系统或图1的设备的处理器的示图。
[0006] 图3是图1的设备的搭扣的示意性截面图。
[0007] 图4是能够被穿戴在人身上并且能够感测来自人的声音的声音传感器的部分的示 意性截面图。
[0008] 图5是被穿戴者穿戴或被安装在穿戴者身上的图4的多个声音传感器的阵列的示 意图。
【具体实施方式】
[0009] 本文所描述的实施例可以将个人计算和医疗设备完全集成到诸如以下系统或设 备的系统或设备中：（1)皮带或腰带(例如，下面描述的设备100);或(2)声音传感器的"网状 物"或阵列（例如，下面描述的阵列510)，其创建了对个人计算机和生物反馈的方便且无缝 的访问。可穿戴式腰带可以具有长度传感器、压力传感器、以及运动传感器。来自腰带的这 种生物反馈可以包括确定呼吸速率、腰围、一餐的食物量、坐立或睡眠的时间、以及去洗手 间的频率。可穿戴式"网状物"或阵列可以具有声音传感器的阵列，并且来自网状物或阵列 的生物反馈可以包括确定是否存在或已经具有对心脏、肺、骨骼、关节、下巴、咽喉、动脉、消 化道等的损害或其它问题。
[0010] 本文所描述的实施例具有腰带的形状因子。它们可以比任何其它可穿戴式设备更 大，从而可以在所述腰带内集成更多的功能或能力。此外，由于设备在身体上的工作位置， 生物传感器可以被包括在腰带中或腰带上以监测呼吸速率、腰围、食物量、坐立或睡眠时 间、去洗手间的频率。相比较而言，不被穿戴在腰部上的设备由于离腰部较远而不能监测这 些质量或环境。
[0011] -些实施例包括可穿戴式计算机系统，所述可穿戴式计算机系统具有完全结合到 由人（"穿戴者"或"使用者"）穿戴的腰带中的"板上计算机"，例如在印刷电路板(PCB)上的 计算机。设备的使用者可以是设备的穿戴者或把设备穿戴在穿戴者身上的另一个人。这种 计算机可以是用于可穿戴式设备的开发中的系统，例如基于]ntel? Edison板（例如， Intel ? Edi son分接板）、芯片或计算机模块的系统。一些传感器(例如，生物传感器)也被构 建到腰带中，以感测计算机为采集诸如呼吸速率、腰围、食物量、坐立/睡眠时间以及去洗手 间的频率等生物反馈而可以使用的数据。可以在例如通过诸如WiFi?等无线局域网(WLAN) 将生物反馈输出无线传输到手机或其它设备之后，将这些输出显示在这些设备上。生物反 馈输出还可以由位于设备上的振动器的随时间变化的振动频率或振动模式来指示。生物反 馈输出还可以由位于设备上的扬声器的随时间变化的音频频率或音频模式来指示。生物反 馈输出可以被存储在设备(例如，处理器或计算机的部分）的存储器中，并且随后可以被下 载到另一个设备。
[0012] 一些实施例可以包括通用串行总线（USB)接口，以比现有可穿戴式设备更有效地 对大量数据进行数据访问。接口可以用于接收软件或程序或应用指令和/或更新。接口可以 用于传送或下载生物反馈数据或警报。
[0013] 在一些情况下，皮带可以包括腰带（例如，诸如设备100等宽皮带）、处理器(例如， 诸如Intel? Edison板等板上计算机）、生物测量传感器、振动器、扬声器、USB接口、以及在 处理器与其它部分(例如，见图1)之间传输数据的一些灵活的PCB(例如，数据总线）。
[0014] 生物测量传感器和USB接口可以作为可穿戴式设备（例如，计算机或处理器）的输 入/输出（I/O)系统或设备而工作。振动器和扬声器也可以作为可穿戴式设备的I/O系统或 设备而工作。
[0015] 在一些情况下，安装在处理器(例如，计算机)上的应用软件或程序可以访问I/O数 据并且通过无线通信或技术(例如，见图1和图2)来与智能手机、平板电脑或其它设备通信。
[0016] 在一些情况下，常规电子设备以及服装装配技术和材料被用于设备生产。可以通 过一些热接口膜将处理器固定在金属搭扣的腔中（例如，见图1和图3)。生物测量传感器由 于其小尺寸而可以被容易地安装在皮革皮带中或上。
[0017] 图1是能够被穿戴在人的腰部周围的可穿戴式计算机设备100的部分的示意性截 面图。设备100被示出为具有附接到皮带122的搭扣112。搭扣112包括或容纳诸如处理器 110、通用串行总线116和扬声器114等电子部件。在一些情况下，搭扣112还包括或容纳天线 140、通信模块170和/或电池150。根据实施例，天线140、通信模块170和/或电池150可以是 处理器110的一部分或者可以被单独地容纳在搭扣中（独立于处理器110)。皮带122包括总 线120、振动器124和传感器130。传感器130被示出为包括光传感器132、压力传感器134、运 动传感器136、以及声音传感器138。传感器130可以被描述为生物测量传感器或生理传感 器。
[0018] 在一些情况下，设备100可以不包括或者可以排除通用串行总线116、扬声器114、 振动器124、光传感器132、压力传感器134、运动传感器136、和/或声音传感器138中的任何 一个或多个(例如，它们是可选的）。在一些情况下，设备100可以不包括或者可以排除天线 140和通信模块170中的任何一个或多个(例如，它们是可选的）。
[0019] 设备100可以表示一件衣服、腰带、皮带、紧身褡、护身服装、或能够容纳或具有附 接于其上的图1的部件的其它设备。在一些情况下，设备100是具有近端和远端(未示出）的 皮带，其中近端具有搭扣112,远端用于可移除地附接到搭扣112以例如"闭合"或"扣紧"所 述设备。例如，皮带122的远端可以滑入搭扣112的一部分中，并且搭扣112可以具有用于在 固定长度处将皮带122的近端锁定或扣紧到搭扣112的机构。在一些情况下，皮带122的远端 可以具有开口或孔，搭扣112的杆或部分可以延伸穿过所述开口或孔，以将皮带的远端可移 动地锁定在搭扣中的位置(例如，挂钩）。
[0020] 当皮带122的远端被锁定或扣紧到搭扣112时，传感器132可以感测设备100形成的 边界和周界的长度。当皮带122的远端被锁定到搭扣112时，传感器134和138可以具有内部 暴露并且面向（例如，定向）内部的感测机构，例如朝向并且暴露于穿戴设备100的人。
[0021] 长度传感器132可以被配置为直接测量(例如，感测)设备100的穿戴者的长度或长 度变化。长度或变化可以（例如，通过处理器110)用于检测穿戴者腰部的长度的快速或大的 变化。
[0022] 在一些情况下，处理器110被配置或被编程(例如，经由USB端口或其它方式）为处 理或分析由长度传感器发送到处理器110的输出数据。例如，安装在处理器上的腰围传感器 应用软件或程序可以访问来自长度传感器的I/O数据(例如，经由总线120)。处理器还可以 存储或记录一段时间内的腰围数据，并且如果腰围急剧变化则给予穿戴者警报(例如，经由 扬声器114或振动器124)，或者通过使用USB端口 116或无线传输(例如，模块170)来将数据 传送到另一个设备。
[0023]基于长度是否随时间推移而超过阈值(或基于算法），软件或处理器110可以检测 长度传感器输出数据的变化，以检测或确定穿戴者腰部的长度的变化。如果长度大于阈值， 则将过大警报传送至设备上的扬声器和/或振动器。还可以通过无线通信或技术将警报传 送至手机、平板电脑或其它设备。本文中对无线通信或技术的描述可以包括短距离无线技 术(例如，使用来自固定和移动设备的频率在2.4到2.485千兆赫兹(GHz)的范围内的短波长 超高频(UHF)无线电波，例如藍牙⑥）或个人局域网技术。
[0024]如果在一段时间内（例如，一天、一个星期、两个星期、或一个月）的长度的变化(例 如，增加或减少)大于阈值(例如，每月1英寸或每月2英寸），则可以将快速变化警报传送到 设备上扬声器和/或振动器。还可以通过无线通信将警报传送到手机、平板电脑、或其它设 备。
[0025]长度传感器132可以设置在皮带122内、附接到皮带122、或安装在皮带122内。可以 通过螺丝、粘合剂、或其它方式来安装传感器132。传感器132可以被电子耦合到总线120,以 例如将电子长度输出信号传送到处理器110。传感器132可以是微传感器或适合皮带122的 其它长度传感器。传感器132的位置可以是传感器132(例如，在关于穿戴者的腰部或器官的 皮带122或设备100上）的用于感测穿戴者的身体或穿戴者的器官(例如，腰部）的长度指示 (例如，证据性长度)的所需的位置。
[0026]当人在穿戴设备100时，例如在公共场所、在家、在洗手间和/或在办公环境中的正 常情况下，传感器132可能能够在总线120上输出电子长度信号并且将该信号输出到处理器 110。传感器132可以感测设备100周围或与设备100相关联的"环境"，例如穿戴设备的人的 生物测量(生理)腰围环境。然后，基于感测到的环境，传感器132可以在总线120上输出信号 到处理器110。例如，当设备100或皮带122被人穿戴并且皮带122的远端被扣紧或可移除地 锁定到搭扣112时，传感器132可以感测设备100或皮带122的总长度;并且传感器132可以在 总线120上输出表示该长度的数据并且将数据输出到处理器110。传感器132在围绕人的腰 部或腹部时可能能够测量腰围或设备100的皮带长度。
[0027]在一些情况下，传感器132沿着皮带122的整体长度延伸，以例如检测传感器(或皮 带122)在何处重叠。以这种方式，当设备100被扣紧时，传感器132(或处理器110)可以检测 设备100的长度。例如，当皮带122的远端被扣紧或被可移除地锁定在搭扣112时，传感器132 可能能够测量设备100的长度或皮带122的非重叠距离。处理器可以获知搭扣112的长度或 被编程为具有搭扣112的长度，从而例如通过将搭扣112的长度与皮带122的非重叠长度(例 如，由传感器132检测到的)相加，可以确定设备100的长度。
[0028]压力传感器134可以被配置为测量设备100的穿戴者的腹部压力的变化(例如，变 量）。所述变化可以用于（例如，通过处理器110)检测设备的穿戴者的呼吸和由设备的穿戴 者消耗的食物的量。
[0029] 在一些情况下，处理器110被配置为或被编程(例如，经由USB端口或其它方式）为 处理或分析由压力传感器发送的输出数据。例如安装在处理器上的压力传感器应用软件或 程序可以访问来自压力传感器的I/O数据(例如，经由总线120)。处理器还可以存储或记录 一段时间内的压力数据，并且如果压力急剧变化则给予穿戴者警报(例如，经由扬声器114 或振动器124)，或者通过使用USB端口 116或无线传输(例如，模块170)将数据传送到另一个 设备。
[0030] 基于压力是否会随时间推移而超过阈值（例如，每1到3秒增大或减小超过1、2或 3psi)(或基于算法），软件或处理器可以检测压力传感器输出数据的变化，以检测或确定呼 吸速率。可以通过将所述速率通过无线通信传送到手机、平板电脑或其它设备来将所述速 率传递到使用者或穿戴者(例如，穿戴设备的人)或另一个人。
[0031] 基于压力是否会随时间推移而超过阈值(或基于算法），软件或处理器可以检测压 力传感器输出数据的变化，以检测或确定被穿戴者吃掉（例如，消耗）的饮料和/或食物的 量。如果消耗的量大于阈值(例如，每小时压力平均增加 2、5、或lOpsi)，则将过多食物警报 传送到设备上的扬声器和/或振动器。还可以通过无线通信将警报传送至手机、平板电脑或 其它设备。
[0032]压力传感器134可以设置在皮带122内、附接到皮带122、或安装在皮带122内。可以 通过螺丝、粘合剂、或其它方式来安装传感器134。传感器134可以被电子耦合到总线120,以 例如将电子压力输出信号传送到处理器110。传感器134可以是微传感器或适合皮带122的 其它压力传感器。搭扣112在传感器134"上方"可以包括一个或多个向内的开口，传感器134 可以通过所述开口来感测压力，例如穿戴设备100的人的身体或器官(例如，腰部或腹部）的 向外的压力或由穿戴设备100的人的身体或器官（例如，腰部或腹部)所产生的压力（例如， 当被扣紧或没有被扣紧时）。传感器134的位置可以是传感器134(例如，在关于穿戴者的器 官的皮带122或设备100上）的用于感测穿戴者的身体、穿戴者的器官(例如，腰部)或穿戴者 的胃部或腹部的指示(例如，证据性压力）的所需的位置。
[0033] 传感器134可以面向内部放置，例如朝向穿戴设备100的人。当人在穿戴设备100 时，例如在公共场所、在家、在洗手间和/或在办公环境中的正常情况下，传感器134可能能 够在总线120上输出电子压力信号并且将该信号输出到处理器110。传感器134可以感测设 备100周围或与设备100相关联的"环境"，例如穿戴设备的人的生物测量(生理)的腰部压力 环境。然后，基于感测到的环境，传感器134可以在总线120上将信号输出到处理器110。例 如，当设备100或皮带122被人穿戴并且皮带122的远端被扣紧或被可移除地锁定到搭扣112 时，传感器134可以感测沿着设备100或皮带122的内表面的一个或多个位置处的总压力;并 且传感器134可以在总线120上输出表示那个或那些压力的数据并且将所述数据输出到处 理器110。当皮带122的远端没有被扣紧或可移除地锁定到搭扣112时，也可以感测那些压力 并且输出该数据。当设备100被人穿戴时，传感器134可能能够测量从人的腰部或腹部传入 传感器134上的压力。在一些情况下，传感器134是沿着皮带122的整体长度设置的一个或多 个传感器，以例如检测传感器134所在位置的压力。
[0034] 运动传感器136(例如，位置传感器或加速度计）可以被配置为直接测量（例如，检 测)运动传感器136、设备100和/或设备的穿戴者的移动。变化可以用于（例如，通过处理器 110)检测或确定穿戴者坐立或睡眠的时间长度(例如，时间段）。
[0035]在一些情况下，处理器110被配置为或被编程(例如，经由USB端口或其它方式）为 处理或分析由运动传感器发送的输出数据。例如，安装在处理器上的运动传感器应用软件 或程序可以访问来自运动传感器的I/O数据(例如，经由总线120)。处理器还可以存储或记 录一段时间内的运动数据，并且如果穿戴者应该锻炼或没有睡好，则给予穿戴者警报（例 如，经由扬声器114或振动器124)，或者通过使用USB端口 116或无线传输(例如，模块170)将 数据传送到另一个设备。
[0036]软件或处理器可以检测运动是否在一段时间内超过阈值(或基于算法），以检测或 确定在一段时间内的无运动或最小运动。如果运动在一段时间内（例如，一小时、两小时或 四小时)小于阈值(例如，小于10英尺的移动、小于50步等），则可以将没有足够锻炼的警报 传送到设备上的扬声器和/或振动器。还可以通过无线通信将警报传送到手机、平板电脑、 或其它设备。
[0037]软件或处理器可以检测运动是否在一段时间内超过阈值(或基于算法），以检测或 确定在一段时间内的睡眠不安。如果运动在一段时间内（例如，晚上(例如，在下午10点与上 午6点之间、或在午夜与早上8点之间）的4小时、6小时或8小时)大于阈值(例如，大于50英尺 的移动、大于150步等），则可以将睡眠不够好的警报传送到设备上的扬声器和/或振动器。 还可以通过无线通信将警报传送到手机、平板电脑、或其它设备。
[0038] 运动传感器136可以是或包括加速度计、位置传感器、运动传感器、方向传感器、或 它们的任何组合。运动传感器136可以设置在皮带122内、附接到皮带122、或安装在皮带122 内。可以通过螺丝、粘合剂、或其它方式来安装传感器136。传感器136可以被电子耦合到总 线120,以例如将电子运动输出信号传送到处理器110。传感器136可以是微传感器或适合皮 带122的其它运动传感器。传感器136可以感测运动或移动，例如作为穿戴设备100的人的腰 部的运动或移动(例如，当扣紧时）的设备100的移动或位置变化。当人在穿戴设备100时，例 如在公共场所、在家、在洗手间和/或在办公环境中的正常情况下，传感器136可能能够在总 线120上输出电子运动信号并且将该信号输出到处理器110。传感器136的位置可以是传感 器136(例如，在关于穿戴者的器官的皮带122或设备100上）的用于感测穿戴者的身体、穿戴 者的器官(例如，腰部)