设备上的与用户的皮肤或者其他外部组织接触的用于提供低摩擦和提高的舒适度的工程 ...的制作方法
【专利摘要】被结构设计为与用户的诸如皮肤的外部组织接触的装置包括被结构设计为与所述外部组织直接接合的弹性材料接触部分。所述接触部分具有工程设计的表面(64A、64B)，所述工程设计的表面包括多个非随机的、预先设计的表面特征(70、74B、76B、78B)，所述表面特征被设计为降低摩擦以及提高用户舒适度。在一种实施方式中，所述表面特征(70、76B)的每个紧密邻接对之间的间距(P)小于或等于预定最大间距值，所述表面特征(70、76B)中的每个的高度(H)小于或等于预定最大高度值。
【专利说明】设备上的与用户的皮肤或者其他外部组织接触的用于提供低摩擦和提高的舒适度的工程设计的表面
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有被结构设计为与用户的皮肤或其他外部组织(例如，嘴唇)接触的表面的设备。
【背景技术】
[0002]已知各种各样的在使用期间接触皮肤的设备。这样的设备的范例有但不限于防尘面罩、耳机、奶瓶和抽乳器。这样的设备的使用，尤其是长期使用可能造成皮肤刺激或者其他种类的不适。
[0003]因而，需要这样一种供诸如耳机、奶瓶或抽乳器使用的表面，其被结构设计为长期接触用户的皮肤或外部组织，并为用户提供减少的摩擦和/或提高的舒适度。
【发明内容】
[0004]因此，本发明的目的在于提供一种装置，其具有被结构设计为与用户的皮肤或其他外部组织(例如，嘴唇)接触的表面，所述表面能够通过提供减小的摩擦和/或提高的用户舒适度而克服常规设备的缺点。
[0005]本发明的另一目的在于提供一种制作装置的方法，所述装置具有被结构设计为与皮肤或其他外部组织(例如，嘴唇)接触的表面，皮肤或其他外部组织将不会受到与常规设计和制造技术相关联的弊端的影响。
[0006]在一个实施例中，提供了一种被结构设计为在其使用期间与用户的诸如皮肤或嘴唇的外部组织接触的装置。所述装置包括被结构设计为与所述外部组织直接接合的接触部分。所述接触部分的至少一节段具有工程设计的表面，所述工程设计的表面包括多个非随机的、预先设计的表面特征，每个表面特征具有类似的几何结构，其中，在所述节段中，所述表面特征的每个紧密邻接对之间的间距小于或等于预定最大间距值，并且其中，在所述节段中，所述表面特征中的每个的高度小于或等于预定最大高度值。
[0007]在另一实施例中，提供了一种制作被结构设计为在其使用期间与用户的外部组织接触的装置的方法。所述方法包括:设计工程设计的表面，其中，所述工程设计的表面的至少一节段包括多个非随机的、预先设计的表面特征，每个表面特征具有类似的几何结构，其中，在所述节段中，所述表面特征的每个紧密邻接对之间的间距小于或等于预定最大间距值，并且其中，在所述节段中，所述表面特征中的每个的高度小于或等于预定最大高度值；以及按照一种方式形成所述装置的接触部分，其中，所述接触部分包括所述工程设计的表面，所述接触部分被结构设计为与所述用户的所述外部组织直接接合。
[0008]参考附图考虑以下描述和权利要求书，本发明的这些和其他目的、特征和特性，以及相关结构元件的操作方法和功能，以及各部分的组合和制造的经济性，将变得更加显而易见，所有附图都形成本说明书的一部分，其中，在各幅图中类似的附图标记表示对应部分。然而要明确理解，附图仅出于说明和描述的目的，并非旨在作为本发明限制的定义。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1A-1J是每个具有工程设计的表面的接触部分的示范性实施例的示意性等轴视图；
[0010]图2是根据一个具体示范性实施例的图1A的接触部分的示意性表示；
[0011]图3和图4是一副耳机的两个不同实施例的示意图，一副耳机的每个均包括具有文中所述的工程设计的表面的接触部分；
[0012]图5是具有奶嘴的奶瓶的示意图，所述奶嘴包括具有文中所述的工程设计的表面的接触部分；
[0013]图6是具有乳房凸缘的抽乳器的示意图，所述乳房凸缘包括具有文中所述的工程设计的表面的接触部分；
[0014]图7是具有心率监测功能的腕表的示意图，所述腕表包括具有文中所述的工程设计的表面的接触部分；
[0015]图8-11是根据各种具体的备选实施方式的图2的接触部分的截面图。
【具体实施方式】
[0016]如本文使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括多个指示物，除非语境明确做出其他说明。如本文使用的，对两个或更多部分或部件进行“耦合”的表述应当意指所述部分直接或间接地(即，通过一个或多个中间部分或部件)相连接或一起工作，只要存在链接。如本文使用的，“直接耦合”意指两个元件直接相互接触。如本文使用的，“固定耦合”或者“固定”意指将两个部件耦合从而在保持相对于彼此的恒定取向的同时作为一体移动。
[0017]如本文使用的，“单式”意指将部件创建为单件或单元。亦即，包括单独创建的，并之后耦合到一起作为单元的零件的部件不属于“单式”部件或主体。如本文采用的，使两个或更多部分或部件相互“接合”的表述应当意指所述部分直接地或通过一个或多个中间部分或部件彼此施力。如本文采用的，“数量”一词应当意指一或者大于一的整数(即多个)。
[0018]文中使用的方向短语，例如但不限于顶部、底部、左侧、右侧、上、下、前、后及其派生词涉及附图中所示的元件的取向，但其并不对权利要求构成限制，除非其中明确记载。
[0019]从图1A可以看出，接触部分64A的工程设计的表面包括多个表面特征70，其中，每个表面特征70是从接触部分64A的底面72向上延伸的穹顶状结构。从图1B可以看出，接触部分64B的工程设计的表面包括锯齿状构造，其中，所述表面特征包括多个隆脊74B和通过四个相邻的隆脊74B相交形成的多个柱状构件76B。此外，从图1B中可以看出，在每组四个紧密邻接的隆脊74B界定的区域内形成了谷78B。从图1C可以看出，接触部分64C的工程设计的表面包括多个表面特征70，其中，每个表面特征70是从接触部分64C的底面72向上延伸的柱状结构。图1G-1J示出了包括另外的示范性工程设计的表面的另外的示范性接触部分64G-64J。
[0020]此外，在本发明的一个示范性实施例中，通过两个具体的设计参数表征接触部分的工程设计的表面，所述两个具体的设计参数即表面特征的间距(P)和表面特征的高度(H)。如本文使用的，“间距”一词应当意指类似表面特征的紧密邻接对的对应部分之间的距离，并且“高度”一词应当意指表面特征的最高点与表面特征所处的接触部分64的最低表面72之间的垂直距离。参考图1A，将该实施例的穹顶状表面特征70的间距(P)和高度(H)分别标为P和H。参考图1B，在那些实施例的锯齿状构造当中，测量紧密邻接的柱状构件76B之间的间距，并测量从每个柱状构件76B的顶端(其为最高的表面特征)到谷78B的最深点的高度。或者，可以测量紧密邻接的隆脊74B的中心之间的间距。
[0021]在一个示范性的非限制性实施例中，具体的材料可以是具有40A型邵氏硬度的硅酮。在另一示范性的非限制性实施例中，具体材料可以是具有5A型邵氏硬度的液体硅橡胶。此外，通过(利用低摩擦和皮肤舒适度的标准)对文中描述的接触部分64的各个实施例的测试和建模(例如，使用数值模拟的FEM建模)，本发明人已经确定了可以通过采用工程设计的表面优化接触部分64的性能，其中，类似表面特征的每个紧密邻接对之间的间距小于或等于特定预定最大间距值(P最大)，并且每个类似表面特征的高度小于或等于特定预定高度值(Hi±)。
[0022]在一个具体实施例中，所述工程设计的表面由间距表征，其中，所述间距在整个表面上一致相等(如本文使用的，在对工程设计的表面内的邻接表面特征的间距值进行比较时，“相等”应当意指间距值全部在另一个的制造容差的10%或更小内)，并小于或等于Pi±。图1A、1B和图2(如下文所述)示出了间距一致相等的这种表面的范例。
[0023]在一个备选的具体实施例中，所述工程设计的表面由间距表征，其中，所述间距是各向异性的，也就是说其沿不同的方向具有不同的尺寸/特性。更具体而言，在这一实施例中，所述间距将沿第一方向具有一致相等的第一间距值P1，并且沿横向于(例如，垂直于)第一方向的第二方向具有一致相等的第二间距值P2。图1D使用穹顶状表面特征70示出了这种实施例的一个范例。图1E示出了这种实施例的另一个范例，其中，采用了如文中别处所述的锯齿状构造。
[0024]在另一备选的具体实施例中，所述工程设计的表面由间距表征，其中，所述间距可以在整个表面上发生变化，但在每种情况中都小于或等于图1F使用穹顶状表面特征70示出了这种实施例的范例(尽管也可以采用具有其他形状的特征)。在所示出的实施例中，P1 = P1,P2，...PN,其中，0〈Pi≤P最大或者2R〈Pi ≤Pi大，其中，R是半球状穹顶的半径。在一个具体实施例中，间距值中的每个处于另一个的50%内。在另一具体实施例中，所述间距值的最大变化在某些地方处于另一个的10%和50%之间(以避免光学拼接和振动噪声效应)。
[0025]类似地，在另一具体实施例中，工程设计的表面由高度表征，其中，高度在整个表面上是一致相等的(即，对于每个类似的表面特征；如文中使用的，在对工程设计的表面内的表面特征的高度值进行比较时，“相等”应当意指在另一个的制造容差的30%或更小内)，并且小于或等于
[0026] 此外，在一个具体的非限制性示范性实施例中，等于100微米，并且等于100微米。换言之，在这一示范性实施例中，将间距P和高度H表征如下:PS 100微米，并且H ≤ 100微米。在另一作为刚刚描述的实施例的细化的具体非限制性示范性实施例中，将间距P和高度H表征如下:P ≤ 50微米(或者P ≤100微米，或者20微米≤P≤50微米)，并且10微米≤ H ≤ 40微米。在又一也作为刚刚描述的实施例的进一步细化的具体非限制性示范性实施例中，将间距P和高度H表征如下:20微米< P≤ 50微米(或者10微米≤P ≤ 50微米，P ≤ 50微米，或者P ≤ 100微米)，并且10微米≤ HS 20微米。在又一非限制性示范性实施例中，大于或等于10微米且小于或等于100微米，并且大于或等于10微米且小于或等于100微米。例如，可以按照如图1A-1C所示并且如文中别处所述的工程设计的表面构造中的任何构造实施这些示范性实施例。通过测试和建模，本发明人已经确定，当在诸如接触部分64的皮肤接触表面上实施时，根据这些示范性实施例的工程设计的表面将不会在使用期间对用户的皮肤产生不利影响，因而将优化性能。例如，已经确定这样的构造将不会在用户皮肤的更深层上提供不适当的应力集中。
[0027]因而，基于上文，工程设计的表面中的间距和高度的下述示范性非限制性组合是可能的:
[0028]
【权利要求】
1.一种被结构设计为在其使用期间接触用户的外部组织的装置(30、90、100、106、112、118)，包括: -被结构设计为与所述外部组织直接接合的接触部分出4、94、104、110、116、124)，其中，所述接触部分的至少一节段具有工程设计的表面，所述工程设计的表面包括多个非随机的、预先设计的表面特征(70、76)，每个表面特征具有类似的几何结构，其中，在所述节段中，所述表面特征的每个紧密邻接对之间的间距小于或等于预定最大间距值，并且其中，在所述节段中，所述表面特征中的每个的高度小于或等于预定最大高度值。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，在所述节段中，所述表面特征中的每个的高度彼此相等，并且小于或等于搜索预定最大高度值。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述预定最大间距值是以下中的任意值:(i)50微米，(ii) 100微米，或者(iii)大于或等于10微米并且小于或等于100微米，或者其中，所述表面特征的每个紧密邻接对之间的间距是以下中的任意值:(i)大于或等于10微米并且小于或等于50微米，或者(ii)大于或等于20微米并且小于或等于50微米。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述预定最大高度值是以下中的任意值:(i)100微米，(ii) 40微米，(iii) 20微米,或者(iv)大于或等于10微米并且小于或等于100微米，或者其中，所述表面特征中的每个的高度是以下中的任意值:(i)大于或等于10微米并且小于或等于40微米，或者(ii)大于或等于10微米并且小于或等于20微米。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述表面特征的每个紧密邻接对之间的间距是相等的，或者其中，所述工程设计的表面表现出:或者(i)各向异性间距，使得所述表面特征的每个紧密邻接对之间的间距沿第一方向等于第一间距值，并且所述表面特征的每个紧密邻接对之间的间距沿横 向于所述第一方向的第二方向等于第二间距值，或者(ii)可变间距，使得所述表面特征的每个紧密邻接对之间的间距发生变化，但是在每种情况下都小于或等于所述预定最大间距值。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述表面特征中的每个具有轴对称穹顶状轮廓。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述表面特征中的每个具有耦合至基底部分(84)的顶端部分(82)，其中，所述顶端部分具有处于5微米和10微米之间的半径，并且其中，所述基底部分具有处于10度和60度之间的相对于所述表面特征的中心轴(80)测量的半顶角。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述工程设计的表面包括多个第二表面特征，所述第二表面特征中的每个是隆脊构件(74)，所述表面特征中的每个是通过所述隆脊中的四个相邻隆脊相交而形成的柱状构件(76)。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置选自包括下述项的组:(i)抽乳器(118)，其中，所述接触部分(64)是乳房凸缘(124)的部件，(ii) 一副耳机(100、106)，其中，所述接触部分(104、110)是听筒(102、108)的部件，(iii)奶瓶(112)，其中，所述接触部分(116)是奶嘴(114)的部件，(iv)传感器设备(128)，其中，所述接触部分被提供在所述传感器设备的皮肤接触表面上。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述表面特征中的每个包括下述类型的表面特征之一:凸点、凹窝、柱、穹顶、谷、脊、波动或锯齿。
11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述表面特征中的每个的偏转响应于4.4kPa的正常压力等于I微米或更小。
12.—种制作被结构设计为在其使用期间接触用户的外部组织的装置(30、90、100、.106、112、118)的方法，包括: -设计工程设计的表面，其中，所述工程设计的表面的至少一节段包括多个非随机的、预先设计的表面特征(70、76)，每个表面特征具有类似的几何结构，其中，在所述节段中，所述表面特征的每个紧密邻接对之间的间距小于或等于预定最大间距值，并且其中，在所述节段中，所述表面特征中的每个的高度彼此相等，并且小于或等于预定最大高度值；以及 -按照一种方式形成所述装置的接触部分(64、94、104、110、116、126)，其中，所述接触部分包括所述工程设计的表面，所述接触部分被结构设计为与所述用户的外部组织直接接口
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在所述节段中，所述表面特征中的每个的高度彼此相等，并且小于或等于所述预定最大高度值。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述预定最大间距值是以下中的任意值:(i) 50微米，(ii) 100微米，或者(iii)大于或等于10微米并且小于或等于100微米，或者其中，所述表面特征的每个紧密邻接对之间的间距是以下中的任意值:(i)大于或等于10微米并且小于或等于50微米，或者(ii)大于或等于20微米并且小于或等于50微米。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述预定最大高度值是以下中的任意值:(i)100微米，(ii)40 微米，(iii)20微米,或者(iv)大于或等于10微米并且小于或等于100微米，或者其中，所述表面特征中的每个的高度是以下中的任意值:(i)大于或等于10微米并且小于或等于40微米，或者(ii)大于或等于10微米并且小于或等于20微米。
16.根据权利要求6所述的装置，其中，在所述节段中，所述表面特征的每个紧密邻接对之间的间距为10-30微米，其中，所述表面特征中的每个具有半径为5-7.5微米的基底部分(84)，其中，在所述节段中，所述表面特征中的每个的高度小于或等于10微米，并且其中，所述表面特征中的每个的偏转响应于0.01MPa的正常压力等于I微米或更小。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述接触部分由具有5A型邵氏硬度和.0.1-1.5MPa弹性模量的材料制成。
【文档编号】H04R1/10GK104053531SQ201380005613
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2013年1月9日 优先权日:2012年1月16日
【发明者】C·P·亨德里克斯, R·M·J·冯克恩, W·波泽, N·P·威拉德, J·范扎恩坦恩, M·克莱 申请人:皇家飞利浦有限公司