CN110447241A - 可穿戴设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于附接到用户的耳朵的可穿戴设备，其包括磁性附接系统。该可穿戴设备包括耳塞和本体部分，耳塞包括扬声器，且本体部分包括用于绕耳朵进行附接的钩。第一磁性元件和第二磁性元件设置在耳塞和本体上。耳塞相对于本体部分是可移动的，并且耳塞和本体部分配置成使得当本体部分钩挂在耳朵周围时，磁性元件透过耳朵彼此磁性相吸以将设备保持在适当位置。

Description

可穿戴设备
技术领域
本发明涉及一种用于附接到用户的耳朵的可穿戴设备，其包括磁性附接系统，该磁性附接系统特别地(但非排他地)适于在诸如体力工作或体育活动之类的活动期间使用。
背景技术
目前市场上有许多用于耳机和头戴式耳机的不同的设计，旨在为大多数用户提供安全和舒适的佩戴。这些设计通常用于被动式地听，而不是在活跃的体育活动期间使用。耳机由于其更紧凑和轻便的特性，通常用于可能存在多种动态运动的锻炼中。在这种活跃的环境中，因为耳朵上没有特定的锚固装置，常规设计的耳塞可能会掉落，并且这些耳塞通常需要连接到媒体设备的线以用于音频输入，所述线可能会在运动期间被钩住并导致耳塞掉落。
许多耳机具有各种各样的尺寸的硅树脂或泡沫套，以提供更具个性化的佩戴。然而，耳朵上没有特定的锚固装置，这些具有与常规设计类似的问题。所提出的锚固系统：包括固定环或柔性环，所述固定环或柔性环钩在耳朵后部周围，紧固耳机；以及耳朵内的钩。虽然这些都具有各种尺寸和样式，但它们通常要求耳朵符合特定形状，而对于形状不合适的一些用户而言可能是不舒适的。围绕耳朵的钩的设计还需要耳塞在耳道深处，这可能导致损坏。还存在定制的模制解决方案，然而这些解决方案可能是昂贵的并且不适合作为针对一般市场的大规模生产的物品。
已经将磁性附接机构引入到耳机中，但由于各种原因不适合在活跃的使用期间使用。它们不能提供充分的锚固以在充满活力和多变的运动期间保持耳机。许多耳机不适配于各种各样的耳朵形状，并且没有任何调整手段以允许优化用户对它们的佩戴。在一些情况下，磁体的位置实际上会使耳机的质心移动远离耳朵并且促使设备在充满活力的运动下从耳朵离开。
本发明的目的是提供一种用于紧固地附接到用户的耳朵的可穿戴设备，或至少为公众提供有用的选择。
发明内容
根据一个示例实施方式，提供了一种用于附接到耳朵的可穿戴设备，包括：
i.耳塞，其包括扬声器和第一磁性元件；以及
ii.本体部分，其包括用于绕耳朵进行附接的钩和第二磁性元件，其中耳塞相对于本体部分是可移动的，并且耳塞和本体部分构造成：当本体部分被钩挂在耳朵周围时，第一磁性元件和第二磁性元件适于透过耳朵而彼此磁性相吸，以将设备保持在适当位置。
应当承认，在不同的管辖范围内，术语“包括”，“包含”和“含有”可以归属于排他性或包括性含义。出于本说明书的目的，除非另有说明，否则这些术语旨在具有包括性含义——即，它们将被视为包括所使用的直接引用的列出的部件，并且还可能包括其他未指定的部件或元件。
对本说明书中的任何文献的引用并不构成承认其是可合法地与其他文献结合的现有技术，或者承认其形成公知常识的一部分。
附图说明
包含在说明书中并构成说明书一部分的随附附图示出了本发明的实施方式，并且与上面给出的本发明的一般描述以及下面给出的实施方式的详细描述一起用于解释本发明的原理，在附图中：
图1示出了根据一个实施方式的可穿戴设备的透视图；
图2示出了当穿戴在用户的耳朵上时的图1的可穿戴设备；
图3示出了图1中所示的可穿戴设备的耳机的几何形状；
图4示出了沿着耳朵的主平面的视图，其中图1的可穿戴设备位于用户的耳朵上；
图5示出了耳朵的侧视图，其垂直于图4所示的视图，其中图1的可穿戴设备位于用户的耳朵上；
图6示出了根据另一实施方式的可穿戴设备的透视图；
图7示出了根据又一实施方式的可穿戴设备的透视图；
图8示出了根据又一实施方式的可穿戴设备的透视图；
图9示出了根据又一实施方式的无线可穿戴设备的透视图；
图10示出了图9中所示的可穿戴设备的本体部分；
图11a和图11b示出了具有可伸出磁体的耳机；以及
图12示出了与可穿戴设备一起使用的电路的电路框图。
具体实施方式
下面公开了用于附接到耳朵的可穿戴设备，该可穿戴设备可以是简单的耳机或者其可以包括媒体播放器和/或无线通信电路和/或微处理器和/或生物传感器或其他传感器。对于简单的有线耳机，线可以提供信号以驱动设备中的耳机。对于无线实施方式，该设备将需要电池和用于接收无线信号并驱动耳机的电路。该电路可以包括微处理器，以从传感器接收信息并基于感测的信息和接收的无线信息来改变该设备的操作。
图1至图5示出了可穿戴设备1，其包括呈“钩”形式的本体部分2，该本体部分被配置成接合在耳朵与用户的头骨连接的区域的上部周围。钩的尺寸可以被设定成围成半径介于20与32mm之间(优选介于25mm与27mm之间)的圆。本体部分的长度可以介于10mm与100mm之间，且厚度可以介于0.1mm与20mm之间。本体部分2可以是柔性的以卷绕在用户的耳朵周围并且可以被扭转成将本体部分的重量引导到用户的头骨中。可以在内表面上设置涂层以使用户舒适(否则磁体之间的吸引力可能对用户的耳朵施加不舒适的力)，该涂层由热塑性弹性体或硅树脂(硅氧烷)形成，其硬度范围介于肖氏A 30与肖氏A 90之间，优选地大约为肖氏A 40。由于磁体的强吸引力，硅可能不能保持磁体，并且磁体可能需要由本体的刚性元件物理地保持或者结合到本体上。
在该实施方式中，耳塞3经由柔性连接而连接到本体部分，在这种情况下经由电缆4来提供来自本体部分的电信号以驱动扬声器5。耳塞3可以适当地具有13mm至22mm之间的长度和10mm到16mm之间的宽度。电缆4可以适当地具有10mm至60mm之间的长度和0.1mm至8mm之间的宽度。
如图3所示，耳塞3的远端面8以角度x相对于耳塞的与耳道相对的面9设置。角度x优选地介于30°与60°的范围内，并且优选地介于50°与55°之间。该角度对于耳塞相对于耳道的正确设置是重要的，而且也可以将正确的力施加到耳塞和本体部分上，以将它们紧密地推向用户的耳朵，以便在剧烈的锻炼时将它们紧固。
本体部分2包括磁性元件7，并且耳塞包括磁性元件6。应当理解，磁性元件6和7中的一者可以是磁体而另一者可以简单地是诸如铁磁钢的磁性材料，或两者都可以是磁体。优选的是小而强的钕磁体。在下面的描述中，两个元件都将简称为磁体，但是应当理解，可以使用在它们之间提供适当磁引力的任何元件。也就是说高强度永磁体对小部件尺寸产生强的磁引力。
在图1至图5的实施方式中，在耳塞3上设置单个磁体6，并且在本体2上设置单个磁体7。磁体6可以是体积介于6mm3与440mm3之间(优选介于150mm3与175mm3之间)的永磁体，具有368高斯至1200高斯之间的磁场强度。磁体7优选是体积介于2mm3与63000mm3之间(优选介于400mm3与440mm3之间)的永磁体，具有4500高斯至8000高斯之间的磁场强度(通常产生3至5磅的拉力)。这些磁体可以适当地呈圆柱体、矩形块、六角形管、多个单个磁珠或半圆柱体等形状。
在该实施方式中，本体部分2的尺寸和柔性电缆4的长度以及磁体的位置将针对各种标准耳朵形状进行优化。
如图4和图5所示，在使用中，本体部分4钩挂在用户的耳朵周围，并且耳塞3与本体部分2对准，使得磁体6和7彼此强烈地吸引并且保持本体部分2和耳塞3紧密抵靠用户的耳朵。磁体被定位以及耳塞3和本体部分2被配置成使得在使用时磁体靠近用户的耳朵的外耳。在该区域中的附接方式将设备紧固地附接到用户的耳朵，并迫使耳塞和本体部分靠近耳朵以将它们紧固在适当位置。此外，本体部分2的靠近电缆4的端部可以是柔性的，使得当磁体吸引本体部分的远端时，可以卷绕在用户的耳朵周围以紧密顺应耳朵形状。可选地或附加地，电缆4可以由可拉伸材料制成以增强这种效果。
现在参考图6，示出了用于控制耳塞和本体部分的对准的经修改的实施方式(同样的部件被赋予相同的附图标记)。在该实施方式中，一对磁体11和12设置在耳塞3上，以及一对相对应的磁体设置在本体部分2上。磁体12和14彼此吸引，而磁体11和13也彼此吸引。这种布置防止耳塞相对于本体部分2旋转，以提供更精确的对准。
现在参考图7，示出了又一经修改的实施方式(同样的部件被赋予相同的附图标记)。在这种情况下，一个磁体15设置在耳塞3上，以及一系列磁体设置在本体部分2上。这允许用户将磁体15与磁体16至18中的任何一者对准在提供最佳佩戴位置处。这允许一种设计使得能够紧密适配各种耳朵尺寸。将理解的是，可以在耳塞3上设置多于一个的磁体。例如，如果设置有两个磁体，则它们可以与磁体16和17或者磁体17和18对准。这提供了该实施方式的可调节性以及对于之前的实施方式的抗旋转的方面。
图8示出了又一实施方式，其中单个磁体19设置在耳塞3上，以及单个磁体20设置在本体部分2上的轨道21中。磁体20可沿轨道20滑动以定位在用于用户耳朵的最佳位置。
现在参照图9和图10，示出了无线实施方式，包括本体部分22和耳塞23，该无线实施方式具有的形式与前述实施方式中所示的形式类似。然而，在该实施方式中，本体部分22的电路24经由天线25与耳塞27的电路27和天线26无线地通信。在该实施方式中，单个磁体28设置在耳塞23上，且单个磁体29类似于图8的实施方式设置在轨道30中。将理解的是，在无线解决方案中也采用其他实施方式。
图11a和图11b示出了经修改的耳塞设计，其中，如图11a所示，磁体39相对于耳塞23可以定位在第一缩回位置；以及如图11b所示，定位在第二伸出位置，其中磁体39相对于耳塞23可以定位在伸出位置。以这种方式，可以连续地调节磁体39相对于耳塞23的定位，以优化耳塞23相对于用户耳朵的定位。
现在参考图12，电路24以框图形式示出。将理解的是，该电路也可以用于之前的实施方式。还将理解，根据所需的功能，可以将部件中的一些或全部结合到可穿戴设备中。
电路24包括微处理器31，该微处理器具有相关联的存储器32(通常是闪存RAM)和从电池34供电的电源33。微处理器31可以包括媒体播放器，以播放存储在存储器32中或作为来自通信电路36的流供应的音乐。电池34可以经由电缆充电或被无线地充电。用户输入35，诸如触摸传感器，允许用户控制音量、模式、内容等。通信电路与耳塞23通信以供应信号而经由电路27驱动扬声器，以及与外部设备通信。这种与外部的通信可以包括Wi-F、蓝牙、蜂窝或其他无线通信，以上传或传输内容。
各种传感器37可以连接到微处理器31，该传感器诸如生物识别传感器或其他传感器，包括心率监测器、温度传感器、运动传感器、加速度计、位置传感器、GPS、陀螺仪、高度计等。
还可以提供麦克风38以经由语音识别系统进行用户控制或监测环境声音。麦克风也可以用在噪声消除系统中。
除了提供用户活动的记录之外，生物识别传感器和其他传感器可以用于智能地控制可穿戴设备的操作。供应给耳塞的信号的输出音量可以基于一个或多个生物传感器的输出来调节(例如，在剧烈活动或者背景噪声较响的期间更加响亮)。可以基于用户活动的剧烈度来选择存储在存储器32中的播放列表。可以提供水传感器，当水检测器检测到水的存在时，该水传感器使音乐暂停。
可穿戴设备还可以将位置和/或生物识别数据传送到基于云的系统，该系统对生物识别数据和位置数据进行分析并向用户提供指导技巧、指引和其他导出信息。
传感器还可以检测定位的磁体何时是正确对准的并产生声音以指示良好的对准。
因此提供了一种具有以下优点的可穿戴设备：
a.在充满活力和多变的运动期间增加设备在耳朵上的稳定性。
b.以增加锚固强度的方式将设备的质量集中在耳朵上。
c.适当的质心和重量分布，以在充满活力和多变的运动期间进行附接。
d.正确地平衡拉力和缓冲，以确保长时间保持紧固，而不会引起不适。
e.尺寸的标准化允许适配大众市场的各种各样的耳朵形状。
f.磁系统易于集成到现有的制造工艺中。
g.改进了耳塞的定位，以将其置于音频消耗的良好位置。
虽然已经通过对本发明实施方式的描述说明了本发明，并且虽然已经详细描述了实施方式，但是申请人不旨在将所附权利要求的范围限制或以任何方式限定于这些细节。本领域技术人员容易想到另外的优点和修改。因此，本发明在其更广泛的方面不限于特定细节、代表性设备和方法，以及所示和所述的说明性示例。因此，在不脱离申请人的一般发明概念的精神或范围的情况下，可以偏离这些细节。

Claims (37)

1.一种用于附接到耳朵的可穿戴设备，所述可穿戴设备包括：
i.耳塞，所述耳塞包括扬声器和第一磁性元件；以及
ii.本体部分，所述本体部分包括用于绕耳朵进行附接的钩和第二磁性元件，其中，所述耳塞能够相对于所述本体部分移动，并且所述耳塞和所述本体部分构造成：当所述本体部分被钩挂在耳朵周围时，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件适于透过耳朵而彼此磁性相吸，从而将所述设备保持在适当位置。
2.根据权利要求1所述的可穿戴设备，其中，当将所述本体部分穿戴在用户的耳朵上时，所述第二磁性元件被定位成靠近耳朵的外耳。
3.根据权利要求1或2所述的可穿戴设备，其中，所述钩的尺寸被设定成围成半径介于20mm与32mm之间的圆。
4.根据权利要求3所述的可穿戴设备，其中，所述钩的尺寸被设定成围成半径介于25mm与27mm之间的圆。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的可穿戴设备，其中，所述钩被扭转成将所述本体部分的重量引导到头骨中。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的可穿戴设备，其中，所述钩是柔性的，从而卷绕在用户的耳朵周围。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的可穿戴设备，其中，所述耳塞经由柔性部分连接到所述本体部分。
8.根据权利要求7所述的可穿戴设备，其中，在使用中当所述第一磁性元件和所述第二磁性元件彼此靠近时，所述柔性部分被拉到用户的耳朵周围。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的可穿戴设备，其中，所述第二磁性元件位于耳塞的远端。
10.根据权利要求9所述的可穿戴设备，其中，所述耳塞包括位于所述耳塞的远端处的面，位于所述耳塞的远端处的面相对于所述耳塞的在使用中接合用户的耳朵的面以介于平面30°与60°之间的角度倾斜。
11.根据权利要求9所述的可穿戴设备，其中，所述耳塞包括位于所述耳塞的远端处的面，位于所述耳塞的远端处的面相对于所述耳塞的在使用中接合用户的耳朵的面以介于平面48°与55°之间的角度倾斜。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的可穿戴设备，其中，所述耳塞与所述本体部分是分开设置的。
13.根据权利要求12所述的可穿戴设备，其中，所述耳塞经由无线连接与所述本体通信。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的可穿戴设备，其中，所述本体包括以一定间隔而隔开的多个磁体，以使得所述耳塞能够在多个位置处进行附接，从而适应各种各样的耳朵形状。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的可穿戴设备，其中，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件产生磁场，所述磁场将所述耳塞相对于所述本体维持成期望的取向。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的可穿戴设备，其中，所述本体部分包括用以调节所述第一磁性元件相对于所述本体部分的相对位置的可伸出部分，从而允许调节所述第一磁性元件的位置以适应不同的耳朵形状。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的可穿戴设备，其中，所述耳塞包括附接到所述第二磁性元件以允许所述第二磁性元件靠近所述耳塞定位或远离所述耳塞定位的可伸出部分，从而允许进行调节以适应不同的耳朵形状。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的可穿戴设备，其中，所述第一磁性元件是体积介于6mm3与440mm3之间的磁体。
19.根据权利要求18所述的可穿戴设备，其中，所述第一磁性元件的体积介于150mm3与175mm3之间。
20.根据权利要求18或19所述的可穿戴设备，其中，所述磁体的磁场强度介于368高斯与1200高斯之间。
21.根据前述权利要求中的任一项所述的可穿戴设备，其中，所述第二磁性元件是体积介于2mm3与63000mm3之间的磁体。
22.根据权利要求21所述的可穿戴设备，其中，所述第二磁性元件的体积介于400mm3与440mm3之间。
23.根据权利要求21或22所述的可穿戴设备，其中，所述磁体的磁场强度介于4500高斯与8000高斯之间。
24.根据前述权利要求中的任一项所述的可穿戴设备，所述可穿戴设备包括容纳在所述本体部分中的微处理器。
25.根据权利要求24所述的可穿戴设备，其中，所述微处理器包括媒体播放器。
26.根据权利要求24或25所述的可穿戴设备，所述可穿戴设备包括一个或多个生物识别传感器，所述生物识别传感器选自心率监测器、温度传感器、运动传感器、麦克风、加速度计、位置传感器、GPS、陀螺仪、高度计和声学传感器。
27.根据权利要求26所述的可穿戴设备，所述可穿戴设备包括语音识别系统。
28.根据权利要求26至27中的任一项所述的可穿戴设备，所述可穿戴设备包括噪声消除系统。
29.根据权利要求26至28中的任一项所述的可穿戴设备，其中，供应至所述耳塞的信号的输出音量是基于一个或多个生物识别传感器的输出来调节的。
30.根据权利要求26至29中的任一项所述的可穿戴设备，其中，播放列表是基于一个或多个生物识别传感器的输出来调节的。
31.根据权利要求25所述的可穿戴设备，所述可穿戴设备包括水传感器，并且其中，当所述水检测器检测到水的存在时，所述媒体播放器暂停播放。
32.根据权利要求24至31中的任一项所述的可穿戴设备，所述可穿戴设备包括用于从其他设备上传内容或传输内容的无线通信电路。
33.根据权利要求32所述的可穿戴设备，其中，所述无线通信电路能够与蜂窝通信系统通信。
34.根据权利要求32或33所述的可穿戴设备，其中，所述可穿戴设备适于将位置数据和/或生物识别数据传送到基于云的系统，所述基于云的系统对生物识别数据和位置数据进行分析并向用户提供指导技巧、指引和其他导出的信息。
35.根据前述权利要求中的任一项所述的可穿戴设备，其中，所述本体部分的由热塑性弹性体或硅树脂材料形成的部分上施加有涂层。
36.根据权利要求35所述的可穿戴设备，其中，所述涂层的硬度范围介于肖氏A 30与肖氏A 90之间。
37.根据权利要求35所述的可穿戴设备，其中，所述涂层的硬度范围约为肖氏A40。
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