CN104197971A - 承载可穿戴电子设备传感器的载体 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可与传统串连接装饰品混搭使用的承载可穿戴电子设备传感器的载体。其包括涉及生物、摇摆与定位传感的传感器、电路集成及供电装置，该载体为至少一个可串接的具有中空内腔并呈封闭状的第一构件；每个第一构件具有贯穿其上下两端的穿心管，所有第一构件可通过柔性绳索或软带穿过对应的穿心管串接在一起；传感器、电路集成和供电装置固定在第一构件的中空内腔里，在每个第一构件穿心管的两个端口分别设有裸露的可接收无线充电器充电的输入电极环和静电、漏电保护部件；在穿心管端口还设有防水密封结构。其可与多种可穿戴装饰真品混搭使用，在不改变第一构件的情况下，通过更换不同类型传感器的方式改变该可穿戴智能电子产品的功能。

Description

承载可穿戴电子设备传感器的载体

技术领域

本发明涉及一种承载电子设备的载体，特别涉及一种适用于承载生物传感器、摇摆传感器与定位传感器的可穿戴电子设备的载体。

背景技术

目前，随着Google Glass(谷歌眼镜)、Nike+FuelBand SE(智能健身腕带)、智能手表等可穿戴智能电子产品(又称可穿戴电子设备)的问世，人们意图将越来越多的智能电子产品整合到使用者的身体、衣服或配件上，再通过软件支持以及数据交互、云端交互来实现强大的应用功能，由此可知，可穿戴智能电子设备将会对人们的生活、感知带来很大的转变。

现有技术中的可穿戴智能电子产品的结构基本上是将传感器、电路集成和供电电池同可穿戴载体制作成一体化结构，例如：一体化手环、项链吊坠、耳机、手表等等。现有技术中的可穿戴智能电子产品存在如下不足：

1)价格昂贵。Google Glass售价高达1500美元；Nike+FuelBand SE售价为149美元而阿迪达斯即将推出的安卓系统智能手表售价399美元。

2)电池续航时间短。普通的智能手表电池使用时间在24小时左右，如果开启更多功能耗电量会增加，这样使用者不得不每天充两次电才能正常使用。

3)容易使人产生审美疲劳。由于其一体化不可变化的结构，会使消费者因长期佩戴而产生喜新厌旧的感觉。

4)不可维修。由于其一体化结构，使得其出现故障时，不可维修。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可承载各种穿戴式智能电子产品所用的传感器和电路集成的载体，该载体可与传统串连接装饰品混搭使用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明的承载可穿戴电子设备传感器的载体，包括涉及生物传感、摇摆传感与定位传感的传感器、电路集成及供电装置，其特征在于：

该载体为至少一个可串接的具有中空内腔并呈封闭状的第一构件；

每个第一构件具有贯穿其上下两端的由塑胶材料制作的穿心管，所有第一构件可通过柔性绳索或软带穿过对应的穿心管串接在一起，该柔性绳索或软带的两端置于该载体之外，第一构件的外壳环绕对应的穿心管设置并固接在该穿心管的外壁上，所述穿心管与中空内腔连通；

所述传感器、电路集成和供电装置固定在第一构件的中空内腔里，在每个第一构件的所述穿心管的两个端口分别设有裸露的可接收无线充电器充电的输入电极环和静电、漏电保护部件，所述输入电极环通过全桥电路与所述的供电装置相连接；

在每个第一构件的穿心管端口还设有防水密封结构。

所述第一构件为两个，所述传感器和电路集成置于一个第一构件的中空内腔中，所述充电装置设于另一个第一构件的中空内腔中，两个第一构件之间可通过柔性电缆线将所述电路集成与充电装置导电连接。

所述充电装置为伴侣电池。

在所述第一构件的两个输入电极环之间还设有外置的第二构件，第二构件为与第一构件采用套夹式连接的可套置于手腕、脚腕或脖项上的具有中空腔体的圆环，或者为套夹式伴侣电池其外形结构呈可穿戴仿真装饰品，在所述第二构件的圆环内可安装大容量的充电电池、其它用途的传感器和/或通讯收发器，第二构件中的所述电池的套夹两个输出电极端与第一构件上的输入电极环相连接。

所述输入电极环为与穿心管端口形状大小适配的由可与磁性材料相吸的含铁钴镍材料制成的极片。

所述穿心管纵向轨迹为直线型、弧线型或曲线型。

所述第一构件的外形为环绕所述穿心管的球形、椭圆体、圆柱体、棱台形、锥台形、象牙形或弯蛇曲折形。

所述第一构件由金属和塑胶材料组合制作，其外表面可为仿真陶瓷、玻璃或玉石表面的装饰层。

所述装饰层的色彩、花纹及图案同与其一起混搭穿戴的真实装饰品适配。

与现有技术相比，本发明采用中空内腔并呈封闭状的以串连接方式连接在一起的第一构件，将具有生物传感、摇摆传感与定位传感的传感器、电路集成及供电装置定置于该第一构件的中空内腔中，该结构不仅可以通过改变第一构件的外形结构达到与多种可穿戴装饰真品(如宝石、玉石、沉香或贵金属等材质制作的手链、项链、手环或串珠等)的混搭使用，保持使用者始终对其具有新鲜感，而且可以在不改变该第一构件的情况下，通过更换不同类型传感器的方式改变该可穿戴智能电子产品的功能。

本发明进一步的将充电电池设为伴侣电池，伴侣电池包含串接同结构构件的伴侣电池和利用两端裸露电极的套夹结构构件的伴侣电池，通过伴侣电池在佩戴中的连接，能够在不取下传感器情况下对传感器充电，使其电池续航能力大大增长，而且第一构件的穿心管与外界为密封的结构，即使该载体落入水中，其也不会产生漏电现象。

本发明再进一步的将外置的第二构件以套夹连接方式与第一构件连接在一起，其不仅可大大拓宽本发明载体的适用性，而且在使用容量更大的充电电池和多种类型的传感器或通讯器件下，还可大大提高本发明载体电池的续航能力和使用功能。

本发明可避免使用者出现审美疲劳的感觉，提高其佩戴兴趣。其可通过多种产品的级联组合，扩展使用功能。其利用绳索和软带将多个第一构件固定结合，既牢固可靠不易脱落，还可根据需要佩带于胸前、腰部或手脚腕部。

附图说明

图1为本发明载体的第一构件示意图之一。

图2为本发明载体的第一构件示意图之二。

图3为本发明载体的两个第一构件串连接示意图之一。

图4为本发明载体的两个第一构件串连接示意图之二。

图5为本发明载体的第一构件与第二构件串连接示意图之一。

图6为本发明载体的第一构件与第二构件串连接示意图之二。

图7为穿心管横截面形状呈长条矩形的示意图。

附图标记如下：

第一构件1、穿心管11、输入电极环12、中空内腔13、内端口14、外端口15、绳索或软带2、第二构件3、中空腔体31、输出电极端32、传感器4、电路集成5、供电装置6、充电电池7、通讯收发器8。

具体实施方式

本发明的承载可穿戴电子设备传感器4的载体可与多种可穿戴装饰真品(如宝石、玉石、沉香或贵金属等材质制作的手链、项链、手环或串珠等)的混搭使用。

如图1、2、3、4所示，其是由若干对形状、结构和大小相同的第一构件1通过柔性绳索和软带串连接构成，每个构件具有中空内腔13和贯穿该第一构件1上下两端的穿心管11，每个第一构件1的所述穿心管11与所述中空内腔13相通，穿心管11的两个端口设有可将中空内腔13与外界隔离的防水密封结构。

所述的穿心管11横截面形状呈两端为半圆的长条矩形(如图7所示)或圆形，其纵向轨迹为直线型、弧线型或曲线型，穿心管11截面面积的大小以能够有效地增加绳索数量或利用软带改进佩戴舒适性(软带通常适合于较大设备的佩戴)。

所述的第一构件1的外形可为环绕所述穿心管11的球形、椭圆体、圆柱体、棱台形、锥台形、象牙形或弯蛇曲折形。第一构件1可由金属和塑胶材料组合制作，并在其外表面上通过现有技术中特殊的表面处理工艺涂敷或贴合使其具有仿真效果的装饰层，该装饰层的色彩、花纹及图案、甚至材质与同其一起混搭使用的可穿戴装饰真品适配，由此，达到装饰真品与先进科技的合理结合，并提高佩戴舒适度。

在所述的中空内腔13中可根据需要固定设置不同功能用途的用于可穿戴智能电子产品的传感器4(如生物传感器4、摇摆传感器4或定位传感器4等，可以为传感器4、执行器或电源设备)、电路集成5和供电装置6，所述的电路集成5包括微处理器、存储器、灯光、通信收发器。

所有第一构件1之间通过柔性绳索或软带2穿过所述穿心管11串接在一起，该柔性绳索或软带2的两端置于该载体之外；

所述传感器4、电路集成5和供电装置6固定在所述构件的中空内腔13里，在每个第一构件1的所述穿心管11的两个端口分别设有裸露的可接收无线充电器充电的输入电极环12和静电、漏电保护部件，所述输入电极环12通过全桥电路与所述的供电装置6相连接；输入电极环12对外不分极性，由于内部桥电路的结构，其具有可自动识别输入极性的识别特性；在每个构件的穿心管11的两个端口设有防水密封结构，即使将其浸泡在水中也不会出现漏电现象。

所述输入电极环12为与穿心管11端口形状大小适配的可被磁性吸引的材质制成(优选铁钴镍材料所制)，能够通过磁性充电电极吸合传感器4电极提高连接性能，可用于充电中的电极吸合提高接触性能(但在内部装有磁性敏感传感器4时，佩戴时，要避免使用磁性电极的伴侣电池)。

每个第一构件1的外形优选为球形或圆柱形。每个第一构件1由金属和塑胶材料组合所制，其先通过一次注塑成型为两个半球形或半圆柱形部分和穿心管11，将所述的传感器4、电路集成5和供电装置6安装于对应的中空内腔13中后，再通过粘胶或螺钉结构将两半球或半圆柱部分与穿心管11密封固接在一起。

两个构件中的穿心管11为直线型，各构件的中空内腔13为环绕穿心管11壁的球形，穿心管11与中空内腔13局部相通。其中可将传感器4和电路集成5设置于一个第一构件1的中空内腔13中，并内置小容量电池，充电装置(本发明优选为可充电的伴侣电池)可放置在另一个第一构件1的中空内腔13中。利用柔性绳索或软带2穿过两个第一构件1的穿心管11将其串连接在一起，柔性绳索软带的两个端头置于两个构件之外并可同时串接其他饰品系结成可佩戴在使用者脖项或腕部的环状或成两个端头分别系结在使用者服饰不同位置的开放状。

通过连接导线将电路集成5的输入电极设于每个第一构件1穿心管11的两个端口，该两个端口分别为内端口14和外端口15(定义：两个第一构件1穿心管11相接处的端口为内端口14，相背处的穿心管11端口为外端口15，下同)，其中，内端口14的电极可直接接触连接，外端口15的电极为裸露电极，可配合柔性电线相连闭合充电电路，连接后可以在佩戴中进行充电提高电池续航能力。

相邻两个第一构件1之间可以是松散的串接，但当与串接伴侣电池同时佩戴时，需要用柔性导线闭合电极连接。但与套夹伴侣电池同时佩戴时，仅仅将套夹伴侣电池套在该第一构件1上的输入电极环12自然连接充电。

也可以将外部套夹直接套在该第一构件1上并自然直接连接两个输入电极环12并进行充电，在非佩戴时，若要充电可通过无线微波充电器对该第一构件1充电。

还可利用柔性电缆闭合相邻两个第一构件1的内端口14，进行佩戴中小电流充电(通常为10mA至20mA，根据具体的需求可调整)，另外也可利用两端电极裸露的特性，提供套夹式伴侣电池，直接包裹第一构件1并自然接触两端电极进行佩戴中充电，其套夹式伴侣电池表面做装饰造型设计配合穿戴装束。

另外配有套夹伴侣电池也可用于佩戴中充电提高电池续航能力，该套夹伴侣电池直接套入第一构件1由第二构件3对其两端电极充电；非佩戴充电时，利用外置的充电装置通过两个裸露电极对设置于中空内腔13中的装置进行充电或通过无线微波对内部装置非电极接触充电。

在两个电极端口可以采用外置的套夹伴侣电池(充电套)对其完成充电，充电套具备一定的装饰性、美观性和便携性。该充电套为可充电电池7设计，不需要再连接电源线，而通过内部电池实现对本设备的充电，充电周期不超过1.5小时。完成充电后，可以取下充电套，该充电套可以作为移动便携充电器使用，在不佩戴本发明时，可以利用桌面型充电器补充电力保持充满以备用下次使用。

进一步的，如图5、6所示，本发明的载体在所述第一构件1的两个输入电极环12之间还设有外置的第二构件3，第二构件3为与第一构件1采用套夹式连接的可套置于手腕、脚腕或脖项上的具有中空腔体31的类圆环，或者为套夹式伴侣电池其外形结构呈可穿戴仿真装饰品，在所述第二构件3的类圆环内可安装大容量的充电电池7、其它用途的传感器4和/或通讯收发器8，第二构件3中的所述电池的套夹两端输出电极端32与第一构件1上的输入电极环12相连接。

第二构件3中可放置较大容量的充电电池7和其它类型的传感器4、通讯收发器8，其通过套夹连接方式，可以对第一构件1进行微电流充电，内部有充放电电流监测电路连接，通过设定安全电流范围(最小和最大，具体范围结合传感器4特性决定，通常设定10mA至20mA作为安全电流输出范围)判定是否存在水中浸泡漏电或外部短路，对于电流过小和电流过大都进行自动断路，并定时再次启动和判断，仅仅当电流在安全范围情况下进行持续输出供电。第二构件3两端电极输出时为直流弱电，不对外部其他产生危险。整个构件采用防水式全密封设计，仅仅两个电极裸露并连接ESD和漏电保护。

本发明利用所述穿心管11两端口电极的结构设计,可级联同类产品在同一根绳索或软带2上,并配合简单的柔性连接导线达到多设备电极互联,在具备电极互联的条件下,可以利用其中一个或多个设备作为电池设备而对其它设备充电，即伴侣充电模式，伴侣电池配合的工作模式，可以大大提高电池的续航能力，最大化延长佩戴时间，并且可以在佩戴中方便充电而没有连线累赘的烦恼和无线充电辐射的烦恼。级联的设计也可用于其传感器4或执行器的配合搭配使用，将不同功能的相同结构产品组合佩戴，使其使用功能增多。

当置于中空内腔13中的是传感器4或执行器时(即第一构件1)，所述第一构件1两端口的电极不具备对外输出电流的能力，这样可以有效地防水和保护内部电路；若是电源设备时，尤其是伴侣充电电池7时(即第二构件3)，即利用本微型电源对其它设备充电，此时两端口电极则为对外可输出电极，由于第一构件1的两端口电极内部接有桥电路，不关心电极连接极性，因此在第二构件3的输出电极端32设计上不必关注对外极性的外观上区分，但可以在产品描述中指示，并不在实际使用中关注极性。两个输出电极端32内部会对外部等效阻抗和输出电流做严格的监测，对于微小漏电和短路漏电情况能够自动实时监测并自动断电功能，通常安全范围设定为10mA至20mA，即对于小于10mA的情况视为外部存在漏电的假定，而对于大于20mA的情况视为外部存在短路的假定，仅仅对于电流在10mA至20mA以内的情况视为正常工作电流，在第二构件3中的输出端串接一个低阻值电阻器，并对其两端电压差进行判断从而识别处10mA至20mA的安全供电范围，当电路识别到超限时，会自动关闭输出一段时间以达到保护作用，并会定时启动第二次尝试，即如果第二次尝试中发现电流达到合理范围时仍可以持续供电，其假定条件是外部漏电或短路情况已经解除，同时也会监测放电过程中的电压与电流释放情况，即仅仅在满足标准安全电流范围内的放电才被允许执行，否则自动关闭对外输出。

设备出于对佩戴方式的识别考虑，在非无线收发器摆放的一侧设计有人体感应电路，可以感应到人体的电容特性，判断是否靠近人体甚至多么近的距离。

在放置该人体感应传感器4的一侧，会设计有明显的标志，用于提示最佳佩戴方向。

产品设计中可以设计为椭球体或异型外观，可以进行防滚动设计。

从而可以有效地保持最佳佩戴方式。

而对于收发器功率极低的本发明产品，可以不关心其佩戴方式的情况下，设计为标准球体形式。

第一构件1的穿心管11两端口输入电极环12均采用卡槽结合设计和支持磁性吸引材料的设计，能够实现磁性体的自动贴合，而即使不使用磁性贴合方法时，能够利用卡槽约束装配伴侣充电设备或充电套，能够利用卡位或磁性有效地对电极连接做固定。两端口的电极仅仅用于小电流流通目的，因此设备均在内部设计有电流保护电路，能够自动屏蔽异常电流接入或输出。

本发明产品表面能够进行装饰物贴面，从而有利于与传统装饰品混合搭配使用。

Claims (9)

1.一种承载可穿戴电子设备传感器的载体，包括涉及生物传感、摇摆传感与定位传感的传感器(4)、电路集成(5)及供电装置(6)，其特征在于：

该载体为至少一个可串接的具有中空内腔(13)并呈封闭状的第一构件(1)；

每个第一构件(1)具有贯穿其上下两端的由塑胶材料制作的穿心管(11)，所有第一构件(1)可通过柔性绳索或软带(2)穿过对应的穿心管(11)串接在一起，该柔性绳索或软带(2)的两端置于该载体之外，第一构件(1)的外壳环绕对应的穿心管(11)设置并固接在该穿心管(11)的外壁上，所述穿心管(11)与中空内腔(13)连通；

所述传感器(4)、电路集成(5)和供电装置(6)固定在第一构件(1)的中空内腔(13)里，在每个第一构件(1)的所述穿心管(11)的两个端口分别设有裸露的可接收无线充电器充电的输入电极环(12)和静电、漏电保护部件，所述输入电极环(12)通过全桥电路与所述的供电装置(6)相连接；

在每个第一构件(1)的穿心管(11)端口还设有防水密封结构。

2.根据权利要求1所述的承载可穿戴电子设备传感器的载体，其特征在于：所述第一构件(1)为两个，所述传感器(4)和电路集成(5)置于一个第一构件(1)的中空内腔(13)中，所述充电装置设于另一个第一构件(1)的中空内腔(13)中，两个第一构件(1)之间可通过柔性电缆线将所述电路集成(5)与充电装置导电连接。

3.根据权利要求2所述的承载可穿戴电子设备传感器的载体，其特征在于：所述充电装置为伴侣电池。

4.根据权利要求1所述的承载可穿戴电子设备传感器的载体，其特征在于：在所述第一构件(1)的两个输入电极环(12)之间还设有外置的第二构件(3)，第二构件(3)为与第一构件(1)采用套夹式连接的可套置于手腕、脚腕或脖项上的具有中空腔体(31)的圆环，或者为套夹式伴侣电池其外形结构呈可穿戴仿真装饰品，在所述第二构件(3)的圆环内可安装大容量的充电电池(7)、其它用途的传感器(4)和/或通讯收发器(8)，第二构件(3)中的所述电池的套夹两个输出电极端(32)与第一构件(1)上的输入电极环(12)相连接。

5.根据权利要求1所述的承载可穿戴电子设备传感器的载体，其特征在于：所述输入电极环(12)为与穿心管(11)端口形状大小适配的由可与磁性材料相吸的含铁钴镍材料制成的极片。

6.根据权利要求1所述的承载可穿戴电子设备传感器的载体，其特征在于：所述穿心管(11)纵向轨迹为直线型、弧线型或曲线型。

7.根据权利要求6所述的承载可穿戴电子设备传感器的载体，其特征在于：所述第一构件(1)的外形为环绕所述穿心管(11)的球形、椭圆体、圆柱体、棱台形、锥台形、象牙形或弯蛇曲折形。

8.根据权利要求1所述的承载可穿戴电子设备传感器的载体，其特征在于：所述第一构件(1)由金属和塑胶材料组合制作，其外表面可为仿真陶瓷、玻璃或玉石表面的装饰层。

9.根据权利要求8所述的承载可穿戴电子设备传感器的载体，其特征在于：所述装饰层的色彩、花纹及图案同与其一起混搭穿戴的真实装饰品适配。