CN107615740A - 移动计算设备的扩展能力 - Google Patents

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Abstract

一种用于保护手持式计算设备诸如智能手机的边框，包括尺寸被设计成与手持式设备的对应边缘接合的左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘。电子处理器被布置在边框边缘的至少一个内，并且在边框与手持式计算设备接合时所述电子处理器能够通信地连接至手持式计算设备。边框在手持式设备上弹性地延展以接合所述设备，弹性材料还有效的保护设备免受由于掉落引起的损坏。传感器通信地耦接至电子处理器，在用户握住与手持式计算设备接合的边框并且以正常方式使用手持式计算设备时，该传感器能操作以检测用户的身体的健康参数。具有不同特征的电子背板可以附接至边框并且与边框通信。

Description

移动计算设备的扩展能力
技术领域
本公开内容涉及用于在延伸计算设备于使用期间的技术特征的同时保护移动计算设备免受损坏系统和方法，更具体地，涉及包括电子传感器的弹性缓冲件(bumper，保险件、防撞件)或边框。
背景技术
被称为积木手机(Phonebloks)的模块化蜂窝手机或“智能手表”可以通过用每个具有不同功能的电子模块更换腕带链路或蜂窝手机部件来进行修改，该电子模块包括扩音器、运动传感器、姿势控制器、GPS、心脏监测器、血氧监测器、环境传感器、指纹扫描仪、耳机插口、照相机、备用电池、隐藏式USB棒、用于非接触式支付的NFC芯片、闪光灯、可程控的按钮、SIM端口和动态充电装置。由Google赞助的类似或相关的设计理念被称为模块化手机(Project Ara)。
蜂窝手机的外壳(case，壳、保护壳)可以包括用于测量身体参数的传感器，包括例如美国专利公开2014/0200054中示出的用于生命体征的外壳，以及美国专利公开2014/0106676中示出的用于葡萄糖监测的外壳。
蜂窝手机的外壳可以提供其他的附属功能，包括例如美国专利8,838,037中示出的用于湿度感测的外壳，以及美国专利公开2014/0141838中示出的用于可交换显示的外壳。
发明内容
在本公开内容的实施方案中，用于保护手持式计算设备的边框包括：左边缘，该左边缘的大小和尺寸被设计成接合手持式计算设备的左边缘；右边缘，右边缘的大小和尺寸被设计成接合手持式计算设备的右边缘；顶部边缘，顶部边缘的大小和尺寸被设计成接合手持式计算设备的顶部边缘；底部边缘，底部边缘的大小和尺寸被设计成接合手持式计算设备的底部边缘；以及电子处理器，电子处理器被布置在左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘中的至少一个内，当手持式计算设备与边框接合时，处理器能够通信地连接至手持式计算设备；左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘包括弹性材料。在一些实施方案中，边框可以包括背面横档(back ledge，背架)，当手持式计算设备与边框接合时，手持式计算设备的背面的至少一部分搁置在背面横档上。
在实施方案的变型中，边框包括在左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘之间的孔，孔的大小被设计成在手持式计算设备接合在边框内时显露手持式计算设备的显示器的全部；左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘中的至少一个包括用于连接至手持式计算设备的第一连接器，并且其中，左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘中的至少一个包括第二连接器，所述第二连接器用于电连接至针对手持式计算设备设置的电源和通信连接器；第一连接器和第二连接器连接至左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘中的同一边缘；边框还包括用于检测边框的环境参数的电子传感器；电子传感器连接至电子处理器；当边框与手持式计算设备接合时，环境参数为边框的用户的体温；当边框与手持式计算设备接合时，环境参数为边框的用户的手部皮肤的电性质；和/或当边框与手持式计算设备接合时，环境参数为边框的用户的心脏的电性质。
在实施方案的另外的变型中，当边框与手持式计算设备接合时，环境参数为边框的用户的脉搏；电子传感器在用户握住边框时自动地检测参数；电子传感器在用户握住边框时自动地检测参数；边框还包括一个或多个电子传感器，一个或多个电子传感器用于在边框与手持式计算设备接合并且用户握住经接合的边框以使用手持式计算设备时自动地检测边框的用户的体温和脉搏；边框还包括用于测量环境参数的一个或多个LED。
在实施方案的另一变型中，边框还包括背板，当手持式计算设备与边框接合时，背板能够定位在边框的左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘之间以及手持式计算设备的后面，背板包括电子连接器，以及边框包括能够与背板的电子连接器配对以启动背板与边框之间的通信的电子连接器。
在实施方案的变型中，电子处理器被配置成执行存储在非暂时性介质上的软件，该软件被配置成与背板通信并且确定背板是否被认证为与边框一起使用。
在实施方案的另一变型中，边框不包括当手持式设备与边框接合时将基本上覆盖手持式设备的正面(front)或背面的正面部分或背面部分。
在本公开内容的另一实施方案中，用于保护手持式计算设备的边框包括：左边缘，左边缘的大小和尺寸被设计成接合手持式计算设备的左边缘；右边缘，右边缘的大小和尺寸被设计成接合手持式计算设备的右边缘；顶部边缘，顶部边缘的大小和尺寸被设计成接合手持式计算设备的顶部边缘；底部边缘，底部边缘的大小和尺寸被设计成接合手持式计算设备的底部边缘；电子处理器，电子处理器被布置在左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘中的至少一个内，当手持式计算设备与边框接合时，处理器能够通信地连接至手持式计算设备；左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘包括弹性材料；以及通信地耦接至电子处理器的至少一个传感器，当用户握住与手持式计算设备接合的边框并且使用手持式计算设备时，至少一个传感器中的每一个都能操作以检测用户的身体的健康参数。边框还可以包括背面横档，当手持式计算设备与边框接合时，手持式计算设备的背面的至少一部分搁置在背面横档上。
在实施方案的变型中，健康参数为脉搏、体温、呼吸速率、氧饱和度、体脂指数、生物共振和ECG信息中的至少一种。
在本公开内容的另一实施方案中，用于保护手持式计算设备的方法包括：使手持式计算设备与包括弹性材料的边框接合，该边框具有：左边缘，左边缘的大小和尺寸被设计成接合手持式计算设备的左边缘；右边缘，右边缘的大小和尺寸被设计成接合手持式计算设备的右边缘；顶部边缘，顶部边缘的大小和尺寸被设计成接合手持式计算设备的顶部边缘；底部边缘，底部边缘的大小和尺寸被设计成接合手持式计算设备的底部边缘；电子处理器，电子处理器被布置在左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘中的至少一个内，当手持式计算设备与边框接合时，处理器能够通信地连接至手持式计算设备；通过握住与手持式计算设备接合的边框并且使用手持式计算设备，使用通信地耦接至电子处理器的至少一个传感器来检测边框和手持式计算设备的用户的身体的健康参数。边框还可以包括背面横档，当手持式计算设备与边框接合时，手持式计算设备的背面的至少一部分搁置在背面横档上。
在实施方案的变型中，方法还包括附接背板，当手持式计算设备与边框接合时，背板能够定位在边框的左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘之间以及手持式计算设备的后面，背板包括电子连接器，以及边框包括能够与背板的电子连接器配对以启动背板与边框之间的通信的电子连接器。
在实施方案的另一变型中，方法还包括使边框延展，以便将手持式计算设备插入到边框的槽道中。
附图说明
通过参照下文结合附图的详细描述，将会更容易地对本公开内容及其伴随的优点和特征做出更全面的理解，在附图中，相同的附图标记指代相同的元件，其中：
图1描绘了本公开内容的边框；
图1A描绘了插入图1的边框内的现有技术设备；
图1B描绘了图1的沿线A-A截取的边框的截面图；
图2描绘了图1的边框的底视图；
图3描绘了图1的边框的左侧视图；
图4描绘了本公开内容的背板的前视图；
图5描绘了图4的背板的左侧视图；
图6描绘了图4的背板的底视图；
图7描绘了本公开内容的ECG背板的前视图；
图8描绘了本公开内容的立体声扬声器背板的前视图；
图9描绘了本公开内容的照相机背板的前视图；
图10描绘了本公开内容的显示屏背板的前视图；
图11描绘了插入到本公开内容的边框中的本公开内容的背板；
图12描绘了图11的边框和背板的通信连接器的接合；
图13描绘了装配好的图11的边框和背板；
图14描绘了本公开内容的可替代的边框的立体图；
图15描绘了图14的边框的前视图，示出了边框的隐藏部件；
图16描绘了图14的边框的侧部的水平截面；
图17描绘了图14的边框的侧部的竖向截面；
图18描绘了根据本公开内容的边框的另一实施方案的立体图，该边框包括铰接式侧部；
图19描绘了包围着现有技术设备的图18的边框；
图20描绘了图18的边框，其中铰接式侧部闭合；
图21描绘了用于本公开内容的边框或用于现有技术设备的、包括一个或多个传感器或电子设备的上附接单元；
图22描绘了用于本公开内容的边框或用于现有技术设备的、包括一个或多个传感器或电子设备的下附接单元；
图23描绘了图21的上附接单元的侧视图；
图24描绘了图22的下附接单元的侧视图；
图25描绘了图22的下附接单元的底视图；
图26描绘了根据本公开内容的边框的另一实施方案，该边框包括背面横档；
图27描绘了用于图26的边框的背板的前视图；以及
图28是计算机和通信系统的示意图，该计算机和通信系统的部分或全部可以结合在本公开内容的边框、背板或附接单元中，或者可以存在于连接至本公开内容的边框、背板或附接单元的现有技术设备中。
具体实施方式
根据需要，本文公开了详细的实施方案；然而，要理解，所公开的实施方案仅是示例，并且下文所描述的系统和方法可以以各种形式来体现。因此，本文公开的具体的结构和功能的细节将不被解读为限制，而仅是作为用于权利要求的基础，以及作为用于教导本领域技术人员以实质上任何合适的详细结构和功能来多方面地应用本主题的代表性基础。此外，本文使用的术语和短语并不意在限制，而是提供可理解的概念的描述。
本文使用的术语“一(a)”或“一(an)”被限定为一个或多于一个。本文使用的术语复数被限定为两个或多于两个。本文使用的术语“另一”被限定为至少第二个或更多个。本文使用的术语“包括(including)”和“具有”被限定为包括(comprising)(即，开放式语言)。本文使用的术语“耦接”被限定为“连接”，然而不一定是直接连接，且不一定是机械连接。
本公开内容提供了用于智能手机或其他手持式电子计算设备10的智能电模块化的外壳系统100。系统100包括可对所容纳的设备进行保护的电缓冲件或边框200，以及可选地能够连接至边框200的电子背板300。背板300可以设置有各种特征部件中的任何，每个背板300都能够连接至边框200。在一些实施方案中，可以“在运行中(on the fly)”或者在不关闭设备10的情况下改变背板300。背板300可以电连接至边框200，并且边框200可以将这种连接转至或传输至设备10。因此，在一些实施方案中，每个背板300和边框200是系统100的能够互换以改变设备10的功能和用途的模块。
参照图1至图3，边框200可以在不需要添加背板300的情况下提供功能。虽然在本文其他地方会讨论背板，但应理解，边框200可以在不使用背板300的情况下独立地为设备10提供额外的功能，同时还为设备10提供机械保护。在图1至图3的实施方案中，没有示出背板。在一实施方案中，背板300被设置成除了额外的保护和/或装饰之外不具有其他功能。
如在图1A中可以看到的，设备10已经插入到由边框200形成的槽道202中。槽道202被示出为延伸通过图1中的线A-A的截面，并且可以围绕边框200的完整内边缘(periphery，周界、外围)延伸，或者围绕边框200的内边缘的足够部分延伸，以将边框200牢固地保持在设备10上。在另一实施方案中，由布置在边框200的内表面周围的例如在边框的拐角中的弹力或涂胶构件228固定设备10。涂胶或抓附构件228可以与槽道230结合，或者可以在没有槽道230的情况下使用。在可替代的实施方案中，边框200通过钩环紧固件部分附着至设备10，或者可释放地连接至设备10。
如在图1A中可以看到的，设备插入到边框200中，以被包围成围绕设备10的所有部分或大部分。在一实施方案中，边框200延展以适配设备10。在这种实施方案中，可以使用可延展的或弹力的材料，例如聚氨酯、酚醛、聚碳酸酯、橡胶或乙烯基，来制造边框200。如在沿图1中的线A-A截取的截面中可以看到的，图1B描绘了形成在边框200内的槽道230，槽道的大小和形状被设置成紧密地顺应设备10的由边框200保护的外边缘部分，或者被设置成略小于该外边缘部分。边框200被弯折和/或延展以在设备10上延伸，直到外边缘部分接合在槽道230内并且设备10至少部分地容纳在边框200内。可替代地，边框200可以包括本文其他地方描述的闩锁机构。
边框200可以设置有各种类型的分析器或传感器210，以用于测量和手持式计算设备一起的系统100的用户的生命体征或者其他生物参数或数据。系统100可以被配置成当设备用于其他目的时自动地获得该数据(如果需要的话)或者可以被配置成仅在要求的时候收集数据。可以使用嵌入在系统100的边框200内的LED 204、LED或LCD显示器，或者背板300内的显示器将数据传达给用户。可替代地，可以经由智能手机的充电/数据端口将数据发送至智能手机，以使用在设备10上执行的软件应用进行分析和显示。布置在边框200、设备10和/或背板300内的电子处理器或微控制器802可以连接至暂时性或非暂时性媒介上的软件，该软件被配置成从一个或多个传感器210收集数据并且还可以解读该数据以便于人类或其他计算机使用。
应理解，本文描述了有限数量的分析器或传感器210，但是可能的变型的总数量是非常大的，并且持续增长。系统100可以结合任何已知的设备、分析器或传感器210以及此后发展出的任何一种。
系统100可以被配置成用于各种各样的设备，包括蜂窝手机、智能手机、手表、平板电脑、笔记本电脑或任何其他的可手持或可佩戴的电子设备。对于智能手机的实施方案，可以使用设备的标准充电/数据端口12实现边框200和设备10之间的通信，该标准充电/数据端口可以是例如标准微USB端口或者专用端口诸如IPHONE的APPLE LIGHTING连接器。在这种实施方案中，如果用于设备10的充电数据连接线是凸形的(male)，则边框200可以包括凸形适配器部分，或者如果充电/数据连接线是凹形的(female)，则边框可以包括凹形适配器部分。以此方式，功率可以从用于设备的标准功率/数据线与替代端口206A的连接部通过边框200中转至设备10。边框200也可以通过这种连接供电，并且可以在通过标准功率/数据线传递的数据到达设备10之前对数据进行更改。边框200可以包括用于给边框200和/或设备10供电的电池(未示出)，或者可以例如通过连接器206从设备10的电池获得功率。以此方式，边框200和背板300可以与设备10一起同时充电，而不需要单独的充电器，或者不需要关注边框和背板的充电超过设备单独所需的充电。
可替代地，在一实施方案中，边框200和设备10可以从包括电池的背板300中接收功率。边框200可以通过连接器206，或者可替代地通过无线装置诸如WiFi、BLUETOOTH或者任何此后发展出的无线或有线装置，来与设备10通信。无线网络可以被创建成包括边框200、设备10和背板300中的任何或全部。连接边框200和通过边框200连接任何背板300的另一益处在于这些所连接的设备可以利用设备10的WiFi、BLUETOOTH或者任何其他有线或无线的连接，或者可替代地，可以向设备10提供这种连接，从而能够进行单一的这种连接以服务全部所装配的设备。
边框200可以包括一个或多个处理器210，如图1中的不同形式的210A-210E。虽然传感器被示出为具有特定的配置，但应理解，存在许多种用于这种传感器的可能的配置，并且除非本文另有说明，传感器的位置可以在边框200上的除了所示位置以外的其他位置处。虽然为了医学相关的目的描述了某些传感器，但应理解，不是所有的传感器都可以提供足够的准确性或可靠性以在高危的情况下安全地使用。在这些事件中，传感器210可以被用来估计身体状况，并且可以获得其他适当的医疗帮助。
传感器210C描绘了体温传感器，并且可以用于测量用户在使用设备10期间的体温。在预期设备10抵靠通常用于这种测量的身体区域(包括太阳穴、前额或颈部)的情况下，选择体温传感器的在边框200上的位置。在所示的实施方案中，预期边框200的顶部保持在太阳穴附近。根据本公开内容，设备10可以产生影响传感器210C的测量的热。因此，可以在预期设备10遭遇的不同运行温度和环境温度下进行校准。可以在制造和测试设备10期间进行校准，或者可以在设备使用期间定期地进行校准。可替代地，传感器(包括传感器210C)可以是通过发射光束或信号采集数据的非接触型传感器。
正如本文中的所有传感器一样，来自传感器210的数据可以被传送至结合在边框200、背板300和/或设备10中的电子处理器802，使得数据可以被使用。使用的形式可以包括：分析；通过音频、视觉手段、触觉手段或任何其他手段呈现；以及存储或传输至其他系统。在一实施方案中，从传感器210捕获的数据用于控制其他设备，例如汽车点火装置、门锁或治疗药物分配器。虽然传感器210和系统100的其他部件被描绘在边框200的顶部和底部，但是应理解，这种部件可以被定位成仅沿着边框200的侧边或任何两个相对的边缘，以避免添加设备10和边框200的组件的长度或宽度中的一种。
呼吸传感器210A可以被定位成靠近暴露于用户在使用设备10期间的呼吸的区域。在一实施方案中，呼吸传感器210A是能够在人将空气吹入其中或朝其吹气时接收数据的基于化学的传感器。使用该信息，由处理器执行的软件能够确定用户的呼吸酒精含量，和/或用户的呼吸的醋酸盐含量。特别地，后者可以用作糖尿病人的指示器。呼吸传感器可以位于边框200的正面左下角处，或者边框200或背板300的任何其他位置处。
在另一实施方案中，传感器210F可替代地位于210B处或者边框200或背板300上的其他位置处，该传感器能够分析被放置成与传感器接触的纸质或其他材料的条带内的体液。例如，纸带可以被配置成基于血液或唾液的酸含量而改变颜色，并且该颜色可以随后由采样器(The Sampler)来读取，并且由软件应用进行分析。在另一实施方案中，210F可以检测存在于靠近传感器210F或与该传感器接触的样品上的一种或多种化学品例如非法药物或爆炸材料的存在。
可以设置光学传感器210B，以用于测量用户的脉搏和氧饱和度。光学部件可以包括一个或多个LED，或者其他已知的或此后发展出的方。虽然可以采用其他位置，包括背板300上的位置，但是用于设置光学传感器的一个便捷的位置为边框200的正面的右下角处。
一个或多个阻抗传感器210D、210E可以用于在预定电压下测量用户的身体阻抗，以便确定用户体脂指数和生物共振。传感器210E、210E可以位于边框200的相对侧上，使得每个传感器接触身体的不同皮肤区域，在这种情况下为接触手的不同区域。阻抗传感器210D、210E可以被配置成只要它们与用户的手掌或手物理地连接就持续且自动地从用户收集数据。在除了使用设备10以外不需要用户进行任何特定步骤的情况下，基于所收集的数据，软件应用可以向用户给予与用户的状况和健康有关的信息，而这样的特定步骤原本是需要的。边框200还可以包括能够操作以在设备10容纳在边框200内时测量设备10的用户的呼吸速率的传感器，包括例如传声器。
可以使用任何合适的强度大、轻质且成本效益高的材料(包括塑料、金属、木材或任何合成材料)制作边框200以及背板300。有利地，弹性材料被放置在边框200的拐角处，并且可以相对设备10的正面向前延伸，以及相对设备的背面向后延伸，以保护设备10抵抗从任何方向的掉落。特别地，边框200可以是足够弹性的以保护设备10免受标准测试条件下的损坏，所述标准测试条件例如为被限定或应用以获得CE(ConformitéEuropéenne欧洲统一)认证的条件。对于必须延展以定位在设备10上和周围的边框200的实施方案，边框200的至少部分是使用可延展材料制造的。
在一实施方案中，缓冲件200包括LED 204或其他光源，该LED或其他光源可以作为用于呼叫、消息、电源状态或其他的通知、信息或娱乐的视觉指示器而以不同的颜色照亮。
边框200包括开口或柔性区域212，当边框200定位在设备10上时，可以通过该开口或柔性区域操作设备10的按钮或控件。在边框200阻挡、覆盖或以其他方式影响原始特征部件的情况下，可以设置外部扬声器214或其他设备。可替代地，可以配置在边框200内或上面的外部扬声器214和其他设备可以用于补充或增加设备10的功能。一种实例就是在设备10仅包括单声道输出的情况下设置立体声输出。
参照图4至图6，背板300可以包括被定位成与边框200的连接器220可配对地连接的一个或多个电连接器或光学连接器320。这种连接器可以将功率和信号/数据从背板提供至外部电线、设备10和边框200中的任何或全部。在一实施方案中，每个连接器320与系统100的不同部件通信，或者可替代地，一个或多个连接器是为提高可靠性而冗余的。在一实施方案中，连接器320为9针使连接器，其中8针用于数据和功率，另一针用于安全措施，以确保在移除背板300时终止所有的电流量。连接器320可以是适于背板300的预期功能的具有许多导体或通信端口的任何类型和配置的连接头，包括光学连接器或光电混合式连接头。尽管连接器220被示出在边框200上的较低位置处，但是该连接器可以定位在边框200上的任何位置处，同时，将背板300上的对应位置提供给用于配对的连接器部分320。
通过向设备10提供额外的电子功能，背板300可以是活动型背板。在一实施方案中，为了保持设备10的安全性和可靠性，背板300与边框200通信，以便电子地确立背板300的真实性或适用性，或者背板300或背板300的用户在边框200与背板300之间建立通信的权限。基于由背板300提供的信息，软件可以对背板进行认证，该软件由在背板300的LAN内或无线范围内的边框200、设备10、计算机上的处理器执行或者由通过WAN或云连接的计算机上的处理器执行。在另一实施方案中，背板由封阻突耳(blocking tabs)340或者由与其他突耳或边框200上或内的槽240配合的其他结构物理地键控，以确保背板300仅与某些其他边框200或设备10一起使用。一旦对要求认证的背板进行了认证且授予了权限，背板300可以用于接收功率，或者传输功率(当背板为充电器时)以及运行。
可以使用连接机构使背板300附接至边框200的背面，该连接机构可以针对所有的背板变型都是统一规格的，以使背板300能够被“置换”或者用一个置换另一个。有利地，可以在不需要关闭或切断背板300上的部件的情况下移除背板300，但是这可能不是对每种类型的背板配置都适用。进一步参照图4至图6，突耳340的大小和尺寸被设计成能够插入到边框200内的配对槽240中。在一实施方案中，使边框200延展以准许静态突耳340通过。在另一实施方案中，可移动扣件(catch，搭扣)340A能够在背板300内滑动，由弹簧342或其他弹性构件弹性地向外推进。控制突耳344可以由用户推动以将扣件340A从边框200的配对槽240内的接合部中释放出来。扣件342中的一个或多个可以用在背板300上的不同的位置处，或者可以完全地使用静态突耳340来安装背板300。如所示的，背板300被设计成尽可能的薄，以最小化地增加设备10和系统100的组件的整体大小。
图7至图10中示出了示例背板，其中图7示出了包括电极362A、362B的心电图仪(ECG)360，该电极可以放置在胸部的皮肤上以测量与心脏相关联的电活动。图8示出了具有扬声器314的立体声扬声器背板364。可以在背板364内设置扩音器和/或电池，或者可以在背板364上设置用于扩音器或电源的连接器。图9示出了包括照相机368A的照相机背板368，该照相机具有相关的镜头368B、闪光灯368C、传感器368D和快门释放按钮368E。图10示出了具有视频显示器370A的显示屏背板370。显示器370A可以为没有显示器的设备10提供显示器，或者可以代替或补充设备10的显示器。应理解，背板300可以被设置成包括本文提出的各种背板中的不止一种功能。还存在本文中没有提出的许多可能的背板300的功能。此外，可以在背板300中形成一个或多个开口380，以显露设备10的在使用期间必须敞露的特征部件。这种开口380可以由翻板或盖覆盖以保护相关的设备特征部件，或者用以保持水密性。
图11至图13示出了插入到本公开内容的边框200中的本公开内容的背板300。在图11中，在连接器220和320之间进行连接，以使边框200和背板300电子地结合。连接器220和320之间的连接提供了足够的空间余度(slack，松弛)，或者连接器以枢转的方式——例如球座式(ball in socket，球窝状、球槽状)——配对，使得如图12中所示的背板300可以围绕如此形成的连接枢转，以使一个或多个突耳340与一个或多个槽240接合，如本文其他地方描述的。如图13中所看到的，背板300和边框200被装配成可以包括水密性密封件的统一结构，其中，背板300以具有数据传输功能的方式固定在边框200上。在图13中连接器320是可见的，然而可以将连接器320内部地布置在背板300的内表面的内部或上面，以因此防止连接器320和220之间连接的可见性。
对于电子背板300，一旦背板300附接至边框200，边框200内的微控制器802A可以自动地识别背板300和边框200之间所建立的电连接或光学连接，并且可以将请求信息发送至在边框200内或在设备10内运行的软件。对于要求认证的背板300，一旦软件已经确定对附接至特定的边框200和/或设备10而言背板300是真实且正确的，就可以授予权限给边框200或设备10以向经认证的背板300供应功率，并且允许边框200和/或设备10之间的数据交换。在一实施方案中，认证是基于由背板300向边框200和/或设备10传送的独特的序列号的。可以使用内部算法对这种编码进行比较，或者可以将这种编码与经允许的可用列表进行比较，该经允许的可用列表来自与边框200和/或设备10通信的另一计算机。在另一实施方案中，在背板300连接至边框200之前，BLUETOOTH或其他的通信协议可以用于边框200和/或设备10与一个或多个这种背板300之间的通信。
认证用作安全措施，特别地用于机械应用，以避免使用未经授权的背板300，这种未经授权的背板可能无法满足所建议和预期的与边框200相配合的性能标准。认证还有助于确保所附接的背板300如预期的准确地运行并且遵守所有适用的健康和安全规则。
在一实施方案中，可以使用本文描述的连接装置将多个背板连接至边框200，或者将多个背板彼此连接的同时再与边框200连接。边框200可以协调所附接的背板之间的通信，并且/或者所附接的背板可以彼此之间形成电连接或光学连接。
参照图21至图25，除了或者代替背板300，边框200可以配置成接受与一个或多个模块单元502、504的连接，该一个或多个模块单元沿着边框200的侧表面连接至边框200。图21中所示的上单元可以通过耳机接口或其他连接器(摄像机镜头)通信地连接至设备10，或者可以无线地或通过有线连接与边框200、背板300或设备10通信，并且可以通过本文所描述的装置物理地连接至边框200或设备10。单元504可以包括传感器508或任何其他的电子设备。图22中所示的下单元502可以包括如本文其他地方描述的连接器206、206A，或者可以以所描述的用于单元504的方式进行连接，并且可以包括本文描述的可定位在边框200或背板300上的任何传感器或特征部件。下单元502和上单元504中任一个或二者可以用来代替边框200，或者与边框一起使用。在一实施方案中，单元502或504包括要求使用传感器的用户临时可用的昂贵的传感器506或508。实例包括基因测试模块、血液气体分析器或者化学检测器。边框200可以操作以对包括传感器506的单元502或504的使用进行认证，以降低单元502或504被偷的可能性。同样地，传感器506可以设置在背板300上，背板同样可以对传感器的使用进行认证。以此方式，单元502和504、边框200或者包括传感器506的背板可以例如作为用于出租的商品而被设置成具有受限的使用时段和/或受限的使用次数。
在一实施方案中，边框200和背板300可以与弹性密封件连接，该弹性密封件用于防止水侵入。在另一实施方案中，边框200和背板300以防水或耐水侵入的覆盖件的方式完全地包围设备10。例如，边框200可以包括使设备10的显示器能够可视化的透明的盖，并且边框可以与活动或不活动的背板300一起形成水密性密封件。
在各种实施方案中，在存在或不存在活动或不活动的背板300的情况下，或者上述活动或不活动的背板附接至或未附接至边框200的情况下，本文描述的设置在背板300上的任何或全部功能都可以由边框200提供。有利地，边框200可以在没有背板的情况下使用，并且可以结合有一个或多个背板部分的功能。边框200还可以在没有前盖部分或屏幕盖部分的情况下运行。照此，边框200仅覆盖设备10的边缘侧向部分，和设备的为了操作图1B中所示的槽道230而所需的非常小的正面部分或背面部分，以提供额外的掉落或滑落防护。更特别地，背面部分的缺失为用户提供了掉落防护，而且使得在需要时能够与背板300连接，同时还给系统100提供了特别是相对于系统100的整体深度的减小的整体大小。
此外，原本会增大大多数背板300配置的大小和成本的部件可以免于设置在各种背板300的设备内，以消除这些部件在各种背板中的冗余。消除这些冗余部件减小了背板的大小和重量，使得用户更容易携带更多这种背板300，而且减少了每个背板300的成本，这种背板可以利用边框200内的电子部件而不是将这些部件设置在背板300内。
参照图16和图17，其中，图17为通过图16的区域“B”的截面，边框200可以包括载流导体或电线(wires)270和电子器件(electronics)，包括例如一个或多个微处理器802和相关的存储器或储存装置806以及本文所讨论的传感器和相关的电子器件。这些电线和电子器件可以向各种传感器以及所附接的背板300或设备10传送功率和关于边框的信息。图17的截面示出了边框200的一种可能的配置，其中外层250包括用于耐磨和持久的硬塑料，可能包括用于减少边框200和设备10的组件掉落时的重力的弹性橡胶或聚合物部分。柔软橡胶或聚合物的内层252还可以减少这种重力以保护相关的电子器件、传感器和设备。可以设置涂层254以促进将设备10滑动到边框200中。可替代地，涂层254可以包括减少设备10与边框200或背板300的电子部件之间的无线电干扰的金属元件。在不需要的情况下可以省略这些层中的一个或多个，或者用以减少成本。
对于包括弹性材料或可延展的材料的边框200，嵌入边框内的电线可以包括松弛部分(slack)以使当边框200放置在设备10上时电线能够伸长以与可延展的材料一起延展。
在图18至图20中，示出了边框200A的另一实施方案，并且还示出了将边框200A连接至设备10的可替代方法。如所看到的，边框200A类似于边框200的结构和功能。因此，边框200A可以包括之前所描述的分析器或传感器，以及结合边框200示出和描述的其他特征部件。在本实施方案中，边框200A的侧部290是可移动的，或者在292处枢转地连接至边框200A。部分290可以通过活动铰链、具有铰链销的铰链、磁铁、钩环紧固件、插口中的立柱(apost in a socket)或者通过其他已知的装置连接至边框200A的剩余部分。可替代地，部分290可以通过从部分290通到边框200A的剩余部分的弯折电线进行附接和枢转。在294处形成闩锁，并且可以通过任何已知的装置形成连接，所述已知的装置包括磁铁、钩环紧固件、滑动到插口中的销或立柱、燕尾形连接件或其他任何已知的可释放连接的装置。虽然可以通过枢轴292形成电连接，从而使信号能围绕整个边框200A行进，但是仍然可以例如通过侧部290的端部与边框200的配对端部298之间的配对接触296来在闩锁294处形成电连接。在其变型中，在从部分290滑动到边框200A的剩余部分中的立柱上可以形成配对接触296，反之亦然。特别是在边框200A包括非弹性外壳层的情况下，在闩锁294处分离的部分290促进了边框200A膨胀以准许设备10进入。尽管示出了铰接式的竖向侧部，但应理解，顶侧部分或底侧部分也可以铰接，或者邻接的侧部分可以根据单个铰链枢转到一起。
图26示出了根据本公开内容的边框200B的另一实施方案。如所看到的，边框200B在结构和功能上类似于边框200。因此，边框200B可以包括之前描述的分析器或传感器以及结合边框200示出和描述的其他特征部件。尤其地，差异包括包含有背面横档203，当设备10接合于边框200B时，设备10的背面的至少一部分搁置在该背面横档上。背面横档203可以包括适当大小且经定位的孔205以容纳包括在设备10中的照相机或其他功能件。另一差异是边框200B包括单个连接器220，而边框200包括两个连接器220。应注意，边框200B上可以包括不同数量的连接器220。
图27示出了可以与边框200B一起使用的背板301的实施方案。背板301在结构和功能上类似于背板300，并且因此，可以包括之前描述的背板的任何特征部件和功能。考虑到背面横档203，背板301具有切除部分(cutout)303。封阻突耳部340可以被偏置成通过弹簧(未示出)向外延伸并通过开关305滑回以将背板301定位在边框200B上。
本公开内容提供了各种传感器和软件以持续地监测和分析边框200和设备10的组件的用户的健康。通过将这种功能结合到边框200中，使得存在对于用户而言最小的额外重量和大小负担，并且边框200能在用户以常规方式使用设备10时进行数据采集上述两者都用于增加患者的依从性。此外，在不失去监测用户的健康的重要功能的情况下，可以以可替换背板300的形式添加其他功能，在添加或替换具有各种功能的背板时，该边框200可以持续地进行对用户的健康的监测。
因此，本公开内容的模块化背板300可以根据它们的功能和目的进行分类。存在进一步增强和扩展边框200的状况和健康追踪功能的背板300，包括ECG背板360。还存在集中于娱乐的背板，诸如具有额外扩音器的背板364和具有额外屏幕的背板370。此外，存在用于休闲或工作的背板，包括照相机背板368，该照相机背板可以包括较高分辨率的照相机和其他特征部件，诸如额外闪光模块。存在与边框200和各种背板之间的可能的协同效应有关的仅几个代表性实例，并且根据本公开内容，可以容易地使用户快速替换背板300，从而改变与设备10相关的能力。
边框200和/或背板300可以被设置成与辅助设备通信，所述辅助设备例如是可佩戴的设备诸如智能手表、智能眼镜或智能服装。软件可以设置在边框200和/或背板300内以有效地与这种设备通信，或者可以被设置成由设备10执行。
在本公开内容的另一实施方案中，数据库可以被维护在设备10上、用户的另一计算机上或者由LAN或WAN连接的计算机上，所述数据库可以收集由边框200和/或背板300提供的数据。网络浏览器可以提供对这些数据的访问，这些数据处于原始形式或者以容易理解的方式诸如表格或图表呈现。可以通过不止一个边框200或背板300之间的通信来在用户之间共享这种数据，或者可以使用远程连接诸如LAN或WAN共享上述数据。
示例计算系统
图28是可以用于实施本公开内容的电子设备和相关部件800的框图。在本实施例中，电子设备852为具有语音和数据通信能力的无线双向通信设备。这种电子设备使用合适的无线通信协议与无线语音或数据网络850通信。使用模拟或数字无线通信信道执行无线语音通信。数据通信允许电子设备852经由互联网与其他计算机系统通信。能够结合上述系统和方法的电子设备的示例包括例如数据通讯设备、双向呼叫器、具有数据通讯能力的蜂窝电话、无线互联网家电或者可以包括或可以不包括电话功能的数据通信设备。
示出的电子设备852是包括双向无线通信功能的示例电子设备。这种电子设备结合有通信子系统元件，诸如无线发射器810、无线接收器812以及相关的部件诸如一个或多个天线元件814和816。数字信号处理器(DSP)808执行处理以从所接收的无线信号中提取数据并且生成待传输的信号。通信子系统的特定设计取决于设备预期运行所用的通信网络和相关的无线通信协议。
电子设备852包括控制电子设备852的整体运行的微处理器802。微处理器802与上述通信子系统元件交互，并且还与其他的设备子系统诸如闪存806、随机访问存储器(RAM)804、辅助输入/输出(I/O)设备838、数据端口828、显示器834、键盘836、扬声器832、扩音器830、短程通信子系统820、功率子系统822以及其他任何的设备子系统交互。
电池824连接至功率子系统822以向电子设备852的电路提供功率。功率子系统822包括用于向电子设备852提供功率的功率分布电路，并且还包括用以管理对电池824进行再充电的电池充电电路。功率子系统822包括电池监测电路，该电池监测电路能操作以向电子设备852的各个部件提供一个或多个电池状态指示器的状态，诸如剩余电量、温度、电压、电流消耗等。
一个实施例中的数据端口828是插座连接器或者与电气和光学数据通信电路连接器800接合和配对的连接器，如上所述。数据端口828能够通过各种数据通信模式——诸如光学通信电路或电数据通信电路(诸如结合到一些实施例的数据端口828中的USB连接)上的高速数据传输——支持电子设备852与其他设备之间的数据通信。数据端口828能够支持与例如外部计算机或其他设备的通信。
通过数据端口828的数据通信使用户能够通过外部设备或通过软件应用设置喜好，并且通过使信息或软件能通过电子设备852和外部数据源之间的直接的而非经由无线数据通信网络的连接进行交换来延伸设备的能力。除了数据通信，数据端口828向功率子系统822提供功率以对电池824进行充电，或者向电子设备852的电子电路诸如微处理器802供应功率。
由微处理器802使用的操作系统软件存储在闪存806中。另外的实施例是能够使用电池备份RAM或其他的非易失性存储数据元件来存储操作系统、其他可执行程序或者两者。操作系统软件、设备应用软件或它们的部分能够暂时地加载在易失性数据存储装置诸如RAM 804中。经由无线通信信号或者通过有线通信接收的数据也能够存储在RAM 804中。
微处理器802除了操控系统的功能外还能够执行电子设备852上的软件应用。控制基本设备应用——至少包括数据和语音通信应用——的预定应用组能够在设备制造期间安装在电子设备852上。能够加载到设备上的应用的示例可以是个人信息管理(PIM)应用，该个人信息管理应用具有组织和管理与设备的用户有关的数据项目的能力，所述数据项目诸如但不限于电子邮件、日历事件、语音邮件、预约以及任务项。
通过例如无线网络850、辅助I/O设备838、数据端口828、短程通信子系统820或者这些对接装置的任意组合可将另外的应用加载到电子设备852上。然后这种应用能够由用户安装到RAM 804或非易性失存储装置中，以便由微处理器802执行。
在数据通信模式中，所接收的信号诸如文本消息或网页下载由包括无线接收器812和无线发射器810的通信子系统处理，并且所通信的数据被提供给微处理器802，该微处理器能够进一步处理所接收的数据以用于输出给显示器834，或者可替代地，输出给辅助I/O设备838或数据端口828。电子设备852的用户还可以结合着显示器834和可能的辅助I/O设备838来使用键盘836构成数据项诸如电子邮件消息，所述键盘能够包括完整的字母数字按键或电话式小型键盘。然后能够通过通信子系统在通信网络上传输如此构成的项目。
对于语音通信，除了所接收的信号通常被提供给扬声器832且用于传输的信号通常由扩音器830产生外，电子设备852的整个操作基本上是类似的。可替代地，语音或音频I/O子系统，诸如语音消息记录子系统，也可以在电子设备852上实施。尽管语音或音频信号输出通常主要通过扩音器832来完成，但是显示器834也可以用于提供指示例如主叫方的身份、语音呼叫的持续时间或者其他语音呼叫相关的信息。
根据电子设备852的情况或状态，可以停用与子系统电路相关的一个或多个特定功能，或者可以停用整个子系统电路。例如，如果电池温度较低，那么可以停用语音功能，但是仍然可以在通信子系统上启用数据通信诸如电子邮件。
短程通信子系统820提供电子设备852与不同系统或设备之间的数据通信，这些设备不一定要是相似的设备。例如，短程通信子系统820包括红外线设备和相关的电路和部件或基于射频的通信模块诸如支持通信以提供与同样启用的系统和设备通信(包括如上所述的数据文件传输通信)的模块。
介质阅读器860能够连接至辅助I/O设备838以允许例如将计算机程序产品的计算机可读程序代码加载到电子设备852中以便存储于闪存806。介质阅读器860的一个示例为光驱诸如CD/DVD驱动器，该光驱可以用于将数据存储到计算机可读介质或存储产品诸如计算机可读存储介质862中，并且可以用于从中读取数据。合适的计算机可读存储介质的示例包括光学存储介质诸如CD或DVD、磁性介质或任何其他合适的数据存储设备。可替代地，介质阅读器860能够通过数据端口828连接至电子设备，或者可替代地，能够通过无线网络850将计算机可读程序代码提供给电子设备852。
本文引用的所有参考文献都通过引用整体并入本文。本领域技术人员将理解本公开内容并不限于上文具体示出和描述的内容。另外，除非提到与上述内容相反的，否则应当注意，所有附图都不是按比例绘制的。本公开内容存在许多不同的特征，并且预期这些特征可以一起使用或分开使用。因此，本公开内容不应限于任何特定的特征组合或特定的应用。此外，应理解，本公开内容所属领域的技术人员可以想到在本公开内容的精神和范围内的变型和修改。因此，在本公开内容的范围和精神内，本领域技术人员从本文陈述的公开内容中容易实现的所有有利的修改都将包括在本公开内容的另外的实施方案中。

Claims (22)

1.一种用于保护手持式计算设备的边框，所述边框包括：
左边缘，所述左边缘的大小和尺寸被设计成接合所述手持式计算设备的左边缘；
右边缘，所述右边缘的大小和尺寸被设计成接合所述手持式计算设备的右边缘；
顶部边缘，所述顶部边缘的大小和尺寸被设计成接合所述手持式计算设备的顶部边缘；
底部边缘，所述底部边缘的大小和尺寸被设计成接合所述手持式计算设备的底部边缘；以及
电子处理器，所述电子处理器被布置在所述左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘中的至少一个内，当所述手持式计算设备与所述边框接合时，所述处理器能够通信地连接至所述手持式计算设备；
所述左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘包括弹性材料。
2.根据权利要求1所述的边框，其中，所述边框包括在所述左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘之间的孔，所述孔的大小被设计成在所述手持式计算设备接合在所述边框内时显露所述手持式计算设备的显示器的全部。
3.根据权利要求1所述的边框，其中，所述左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘中的至少一个包括用于与所述手持式计算设备连接的第一连接器，并且其中，所述左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘中的至少一个包括第二连接器，所述第二连接器用于电连接至针对所述手持式计算设备设置的电源和通信连接器。
4.根据权利要求3所述的边框，其中，所述第一连接器和所述第二连接器连接至所述左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘中的同一边缘。
5.根据权利要求1所述的边框，其中，所述边框还包括用于检测所述边框的环境参数的电子传感器。
6.根据权利要求5所述的边框，其中，所述电子传感器连接至所述电子处理器。
7.根据权利要求5所述的边框，其中，当所述边框与所述手持式计算设备接合时，所述环境参数为所述边框的用户的体温。
8.根据权利要求5所述的边框，其中，当所述边框与所述手持式计算设备接合时，所述环境参数为所述边框的用户的手部皮肤的电性质。
9.根据权利要求5所述的边框，其中，当所述边框与所述手持式计算设备接合时，所述环境参数为所述边框的用户的心脏的电性质。
10.根据权利要求5所述的边框，其中，当所述边框与所述手持式计算设备接合时，所述环境参数为所述边框的用户的脉搏。
11.根据权利要求8所述的边框，其中，在所述用户握住所述边框时，所述电子传感器自动地检测所述参数。
12.根据权利要求10所述的边框，其中，在所述用户握住所述边框时，所述电子传感器自动地检测所述参数。
13.根据权利要求1所述的边框，其中，所述边框还包括一个或多个电子传感器，所述一个或多个电子传感器用于在所述边框与所述手持式计算设备接合并且用户握住经接合的边框以使用所述手持式计算设备时自动地检测所述边框的所述用户的体温和脉搏。
14.根据权利要求5所述的边框，其中，所述边框还包括用于测量所述环境参数的一个或多个LED。
15.根据权利要求1所述的边框，还包括背板，当所述手持式计算设备与所述边框接合时，所述背板能够定位在所述边框的所述左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘之间以及所述手持式计算设备的后面，
所述背板包括电子连接器，以及
所述边框包括能够与所述背板的所述电子连接器配对以启动所述背板与所述边框之间的通信的电子连接器。
16.根据权利要求15所述的边框，其中，所述电子处理器被配置成执行存储在非暂时性介质上的软件，所述软件被配置成与所述背板通信并且确定所述背板是否被认证为与所述边框一起使用。
17.根据权利要求15所述的边框，其中，所述边框不包括当手持式设备与所述边框接合时将基本覆盖所述手持式设备的正面或背面的正面部分或背面部分。
18.一种用于保护手持式计算设备的边框，所述边框包括：
左边缘，所述左边缘的大小和尺寸被设计成接合所述手持式计算设备的左边缘；
右边缘，所述右边缘的大小和尺寸被设计成接合所述手持式计算设备的右边缘；
顶部边缘，所述顶部边缘的大小和尺寸被设计成接合所述手持式计算设备的顶部边缘；
底部边缘，所述底部边缘的大小和尺寸被设计成接合所述手持式计算设备的底部边缘；
电子处理器，所述电子处理器被布置在所述左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘中的至少一个内，当所述手持式计算设备与所述边框接合时，所述处理器能够通信地连接至所述手持式计算设备；
所述左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘包括弹性材料；以及
至少一个传感器，所述至少一个传感器通信地耦接至所述电子处理器，当用户握住与所述手持式计算设备接合的所述边框并且使用所述手持式计算设备时，所述至少一个传感器中的每一个都能操作以检测所述用户的身体的健康参数。
19.根据权利要求18所述的边框，其中，所述健康参数为脉搏、体温、呼吸速率、氧饱和度、体脂指数、生物共振和ECG信息中的至少一种。
20.根据权利要求18所述的边框，还包括背板，当所述手持式计算设备与
所述边框接合时，所述背板能够定位在所述边框的所述左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘之间以及所述手持式计算设备的后面，
所述背板包括电子连接器，以及
所述边框包括能够与所述背板的电子连接器配对以启动所述背板与所述边框之间的通信的电子连接器。
21.根据权利要求18或20所述的边框，其中，所述边框包括背面横档，当所述手持式计算设备与所述边框接合时，所述手持式计算设备的背面的至少一部分搁置在所述背面横档上。
22.一种用于保护手持式计算设备的方法，所述方法包括：
使手持式计算设备与包括弹性材料的边框接合，所述边框具有：
左边缘，所述左边缘的大小和尺寸被设计成接合所述手持式计算设备的左边缘；
右边缘，所述右边缘的大小和尺寸被设计成接合所述手持式计算设备的右边缘；
顶部边缘，所述顶部边缘的大小和尺寸被设计成接合所述手持式计算设备的顶部边缘；
底部边缘，所述底部边缘的大小和尺寸被设计成接合所述手持式计算设备的底部边缘；以及
电子处理器，所述电子处理器被布置在所述左边缘、右边缘、顶部边缘和底部边缘中的至少一个内，当所述手持式计算设备与所述边框接合时，所述处理器能够通信地连接至所述手持式计算设备；以及
通过握住与所述手持式计算设备接合的边框并且使用所述手持式计算设备，使用通信地耦接至所述电子处理器的至少一个传感器来检测所述边框和手持式计算设备的用户的身体的健康参数。
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