CN112334059A - 用于测量装置的多功能壳体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能壳体(1)，其具有能取出地布置在所述多功能壳体中的紧凑的医学测量单元(2)，所述医学测量单元具有集成的传感器，所述多功能壳体具有壳体本体(4)和能运动的盖(3)，其中，壳体本体(2)能够借助盖(3)封闭。本发明的目的在于，多功能壳体进一步改进如下，以使得在多功能壳体(2)中的测量单元(2)不仅被保护地运输和保存，而且能够通过多功能壳体(1)承担或者借助多功能壳体(1)实施测量单元(2)的其他功能性，从而测量单元(2)也在多种多样的功能性的情况下保持紧凑的并且由此保持对于使用者是可易于操作的。为此，本发明提出，多功能壳体(1)具有集成电路(7)和至少一个接口，所述接口允许周围环境和测量单元(2)之间的相互作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种多功能壳体，其具有能取出地布置在所述多功能壳体中的医学测量单元，所述医学测量单元具有集成的传感器，所述多功能壳体具有壳体本体和能运动的盖，其中，壳体本体能够通过盖封闭。以及涉及一种用于通过使用多功能壳体实施生理参数的测量和分析所述参数的方法。
背景技术
这种壳体是已知的并且用于可靠地保存位于所述壳体中的测量单元并且在运输时保护免受碰撞和环境影响、例如灰尘。
紧凑的和可运输的医学测量单元实现了使用者以低的耗费监测日常生活中其身体的生理参数并且由此提供关于使用者的健康状态的重要信息。产生的数据可以由使用者自己或者与医护人员合作来评估并且有助于使用者保持健康。
所述医学测量单元的有效性和日常适用性除了与原本的测量功能相关以外还与不同的因素相关，所述因素必须在测量单元的设计中被考虑：如果例如应该也在途中实施测量，则重要的是，测量单元可以容易地并且安全地保存和运输。如果医学测量单元在测量期间被保持在手中，则测量单元的小的体积和重量也是值得期待的。
尤其当测量单元具有需要使用电极的测量功能时，则这也体现在对测量单元的电安全性的高的要求。当测量单元附加地应通过外部的接口充电或者传输数据，则这是特别适用的。用于遵守电安全性而由此所需的措施导致测量单元的电路增多并且由此导致体积增大。
发明内容
因此，本发明的任务在于开头所述类型的多功能壳体进一步改进如下，以使得在多功能壳体中的测量单元不仅可以被保护地运输和保存，而且能够通过多功能壳体承担或者借助多功能壳体实施测量单元的其他功能性，从而测量单元也在多种多样的功能性的情况下保持紧凑的并且由此保持可易于操作的以及电安全的。
为了解决该任务，本发明从开头所述类型的多功能壳体出发提出，多功能壳体具有集成电路并且具有一个或多个接口，测量单元可以通过所述接口与其他装置交换数据，或者测量单元可以被充电。本发明在此提出，只有在多功能壳体封闭时才能给蓄电池充电以及数据交换。
集成电路可以根据布置设计，也就是说，所述集成电路应该视情况而定地实施和/或承担哪一个功能。在最简单的情况中，集成电路仅仅承担适配器接口的功能并且传送例如数据和/或电功率。然而集成电路也可以设计为性能卓越的微控制器。由此可能的是，测量单元的电子部件设计为更确切地说低功率的并且仅仅设置用于接收并且暂时存储测量数据。所有其他的功能、例如数据准备和类似功能则由在多功能壳体中的微控制器承担。
符合目的的是，多功能壳体具有用于紧凑的测量单元的充电接口。由此，当所述测量单元布置在多功能壳体中时，测量单元能够以简单的方式和方法充电。
也有利的是，多功能壳体具有用于测量单元的数据通信接口。也当测量单元位于多功能壳体中时，通过该接口可以使测量单元和/或多功能壳体与外部单元通信并且例如将测量出的数据继续传输到上一级的服务器或者类似装置。
数据通信和充电接口也可以设计为物理接口、例如USB接口。测量单元自身由此不再必须具有自己的标准连接器，而是仅仅具有与壳体相匹配的连接器，这有利于测量单元的紧凑性。这具有的另外的优点是，没有充电器能够与错误的充电线连接，由于错误的充电线可能损害或者损坏测量单元的通常敏感的电子部件和传感器。此外防止，测量单元与另外的、不符合使用目的的电子装置连接，该电子装置可能危害使用者的电安全性。
本发明的一个进一步方案设置，多功能壳体的数据通信接口设计为蓝牙接口。通过所述措施可以便捷地从附近的周围环境与位于多功能壳体中的测量单元通信。
一个优选的实施方式设置，多功能壳体具有透明的窗。由此可以例如在测量单元上的显示器(若存在的话)也在封闭的状态中被读取。状态数据可以例如包括状态信息、例如测量单元的充电状态或者在数据交换器的情况中通过外部接口的交换状态。
优选地，透明的窗具有放大镜功能，从而具有有限视力的操作者也可以没问题地读取显示器或测量单元的状态信息。
盖可以例如用于保护壳体内部免受外界光影响，然而也包含用于确定部分的电磁光谱的滤波器或者是完全不透明的。在这种情况中，集成到多功能壳体中的独立的显示器以及附加的操作元件是有益的，因为测量单元的显示器在这种情况中不能被使用。
此外，所述盖可以例如借助翻转机构或者借助移动机构来打开和关闭。所述机构可以特别容易地操作。此外可以有利的的是，在所述盖上设置用于探测多功能壳体是否被封闭的装置。由此例如可能的是，只有当多功能壳体被封闭时，才允许给测量单元充电和/或与测量单元通信。这同样实现用于提高电安全性的措施，因为测量单元的导电的壳体部分在多功能壳体的封闭状态中不能无意地被接触。
此外可以有利的是，多功能壳体具有声音和/或语音输出装置。由此，测量单元的测量结果也可以通过多功能壳体被听力感知。此外可以例如通过语音输出装置输出使用提示或警示。
一个进一步方案设置，在多功能壳体上设置用于对多功能壳体的内室进行空气调节的装置。通过这个措施可以保护测量单元以及特别是其传感器免受过大的温度波动影响，从而测量单元的可使用性不受温度影响。
完全特别有利的是，在多功能壳体中设置用于产生光学的、热学的或电的参考信号的装置。参考信号用于校准测量单元和/或实施功能测试。在大多数的医学测量单元中需要并且甚至部分地规定规律的校准和功能测试。也就是说，在没有这个措施的情况下面临错误诊断，所述错误诊断可能导致明显的后果。因此在医学测量单元中规定，总的来说为了确保有效的结果而需要，所述医学测量单元在确定的间隔中或者在使用之前根据基于国际或国内测量标准的测量标准来校准或验证(参见ISO 13485)。
附图说明
下面根据附图和实施例详细地说明本发明。附图中：
图1示意性地示出根据本发明的多功能壳体的一个视图；
图2a/b示意性地示出多功能壳体的另一个视图；
图3示出根据本发明的多功能壳体的方框连接图；
图4示意性地示出具有用于施加电参考信号的金属触点的多功能壳体的视图；
图5示意性地示出在内部具有传感器的测量单元的情况中用于施加电参考信号的辅助装置的视图；
图6示出用于在应用在生产中时使用根据本发明的多功能壳体的流程图。
具体实施方式
在图1中示出多功能壳体1，所述多功能壳体自身接收紧凑的医学测量单元2。
多功能壳体1具有能运动的、能翻开的盖3和壳体本体4。当盖2被打开时，可以将医学测量单元置入到多功能壳体1中。多功能壳体1的内室与测量单元2的尺寸相匹配并且内衬有柔软的材料，所述柔软的材料阻尼在运输时的碰撞。在此示出的形状仅仅是示例性的。也可以考虑任何一个另外的形状设计。例如对于圆柱形的测量单元也可以设计圆柱形的多功能壳体。然而本发明的外形不必必需由测量单元的形状决定，而是也可以例如出于纯美观的原因进行适配。
能运动的盖3具有接触销5，所述接触销具有在壳体本体4上的相应的配合件6。通过接触销5和相应的配合件6可以电地确定，所述盖3是否打开或关闭。由此可以确保，只有当所述盖3关闭时，则才执行确定的功能(例如电池的充电，数据传输)。
多功能壳体1具有用于外部接口(例如Micro-USB)的、能从外部到达的连接器7，测量单元通过所述外部接口不仅可以被充电，而且能实现测量单元2和周围环境之间的数据传输。
通过将通常的接口、例如Micro-USB使用在多功能壳体1上，然而不使用在测量单元2上，可以容易地实现电池的充电以及与周围环境的数据交换，而不会危害使用者或测量单元2的安全性。
多功能壳体1具有集成电路8，所述集成电路在此布置在PCB(Printed CircuitBoard，印刷电路板)9上。PCB 9包含需要的电路部分，以便实现以下功能性：
-在外部接头和测量单元2之间的电绝缘；
-在测量单元2中的电池的充电；
-测量单元2和周围环境之间的数据交换；
-盖3的状态(打开/关闭)的确定；
-在盖3打开时禁止数据交换和电池的充电。
为了在无通常的连接器的多功能壳体1中实现测量单元2和集成电路8之间的通信而使用金属触点10(例如弹簧触点)，所述金属触点具有在测量单元2上的相应的配合件。测量单元2还具有测量电极11，所述测量电极能够例如用于生物阻抗测量或ECG测量。
图2a和2b以侧视图或以俯视图示出多功能壳体1，其具有能取出地布置在所述多功能壳体中的测量单元2。测量单元2具有显示器12以及操作按钮13。多功能壳体1的盖3设置有透明的窗14，从而显示器12也能够在盖3关闭时被读取。
图3示出多功能壳体1的方框连接图，根据本发明测量单元2布置在所述多功能壳体中。集成电路8与测量单元2的电池15电连接并且控制所述电池的充电。由此确保，仅仅准确的充电电流被使用并且测量单元2由于错误连接的或错误地设计参数的充电装置不被损坏。蓄电池-充电-IC 19可以如图3中所示地位于集成电路8中，然而也位于测量单元2自身中；这不影响结构的整体功能性。蓄电池-充电-IC 19此外控制在多功能壳体1中的状态-LED，所述状态-LED显示充电状态。如果测量单元2在充电过程期间被接通，则测量单元2的微控制器16同样可以监测蓄电池15的充电状态并且例如显示在测量单元的显示器12上。最后，微控制器16用于在测量过程中控制测量单元2并且接收测量数据。根据本发明，微控制器16可以进一步处理数据，或者所述功能由多功能壳体1的集成电路8实施。
多功能壳体1具有外部接口、即USB-接头17。通过USB-接头17可以为测量单元输入充电电流并且也与在周围环境中的另外的单元通信。在此，所述另外的单元可以例如是个人计算机18。为了通信也可以考虑在此未示出的、无线的数据接口、例如蓝牙接口。如同前面已述的那样，测量单元2的计算功率容量的大部分可以由在多功能壳体1中的集成电路8承担。由此可能的是，测量单元2保持为非常紧凑的并且由此能易于操作的。
通过多功能壳体1与测量单元2的组合实现以下目的：
测量单元2可以在置入状态中以及在盖3关闭时被安全地运输和保存。
测量单元2的电安全性被提高，因为测量单元2不必具有用于蓄电池15的充电和数据交换的通常的连接器。测量单元2和多功能壳体1之间的通信仅仅通过金属触点进行。使用者使测量单元2与此相应地不能无意地与电压源连接并且由此危害所述测量单元的安全性。
整个系统的电安全性被提高，因为实现了多功能壳体1的外部接头和其余电路之间的电绝缘。由此不增大测量单元的电路的体积。
此外，电安全性被改善，因为只能在关闭状态中实现数据交换和测量单元2的蓄电池15的充电。
测量单元2的显示器可以基于多功能壳体1的透明的窗14而用于显示状态信息。因此，用于多功能壳体1的单独的显示器不是必需的，然而是可能的。
测量单元2不需要具有自己的充电电路，当充电电路已经集成到多功能壳体1中，从而测量单元2的体积也不会由于充电电路而增大。
原则上，本发明特别适合于下述测量单元2，当一个或多个以下方面对于该测量单元2的设计是重要的时：
-测量单元2具有蓄电池并且是可充电的；
-测量单元2具有用于数据传输的外部接口、例如USB；
-测量单元2具有测量功能，对于所述测量功能而需要电极；
-测量单元2的体积应该是尽可能小的；
-测量单元2必须具有高的电安全性。
多功能壳体1的材料可以这样选择，以使得保护测量单元2免受水、火、紫外线或从较高处的掉落的影响。
所述的本发明也适合用于校准测量单元2，因为本发明自动地实现当置入测量单元2并且盖3关闭时，保护免受一系列在校准时干扰的周围环境影响。此外属于所述影响的是：
-保护免受在校准过程期间无意地接触测量单元2的影响；
-保护免受例如通过在周围环境中打开窗而引起的不期望的气流的影响；
-当多功能壳体1的窗14配备有相应的滤波功能时，保护免受确定部分的电磁光谱的影响；
-阻尼在多功能壳体1封闭时短暂的温度波动、气压改变或空气湿度改变。
根据测量单元2的待校准的传感器的类型，本发明能够以已述的方式足以用于校准，或者本发明能够关于传感器的以下特性通过确定的校准过程要求来扩展：
-多功能壳体1与用于透明的窗14的完全吸收光的衬里组合或者将透明的窗14换成变暗的窗，从而可以在无环境光线的黑暗环境中进行测量单元2(例如在确定的实施方案中存在的光学传感器)的校准；
-多功能壳体1的电磁屏蔽，以便可以无干扰地校准传感器，所述传感器对于电磁干扰是敏感的；
-当为了测量单元2的校准过程应该产生一个或多个确定的温度或者测量单元2应该被保护免受外界温度波动的影响时，使多功能壳体1的温度稳定化或者集成加热和/或冷却元件
-阻尼(例如由于行驶过的重的车辆或火车引起的)振荡或振动，以便实现对振动敏感的传感器单元的校准。
如果这对于集成到测量单元2中的传感器的类型是需要的，则测量单元2也可以在置入到多功能壳体1中与用于校准的另外的辅助装置组合。一个对此的实例是，将具有确定的光学特性的确定的材料或光学滤波器加入到测量单元2中，以便实现光学传感器的校准，如果测量单元2具有这种传感器。
多功能壳体1同样可以如图4中所示地在内部具有电接头，所述电接头例如这样加入到测量单元2的在壳体底部中的支承面中或者加入到壁中，从而可以电参考信号施加到测量单元2的测量电极11a，b上。在示出的实施方案中，为了建立多功能壳体1和测量电极11a，b之间的电接触而使用弯曲的金属触点20a，b，所述金属触点在将测量单元2置入到多功能壳体中时压到测量电极11a，b上。
如果测量单元是可翻开的并且在内部也具有电极，则为了施加参考信号也可以如图5中所示地将具有电触点的辅助装置置入到测量单元2中，所述辅助装置然后通过电接头与PCB 9连接。在示出的实施例中，所述辅助装置是用于可翻开的测量单元2的内腔的、配合精确的插入件22，所述插入件具有弹簧触点23，所述弹簧触点用于与在测量单元2的内腔中的测量电极24接触并且可以通过所述弹簧触点施加参考信号。
电参考信号可以在此由电路8产生，所述电路位于PCB 9上，所述PCB置入到多功能壳体1的壳体底部中。然而也可以考虑的是，信号例如通过多功能壳体1的连接器7(例如USB)被输入并且在此由外部单元、例如个人计算机18产生。
如果测量单元2具有用于生物阻抗测量的装置，则有益的是，将技术阻抗集成到多功能壳体1中或者集成到PCB 9上的集成电路8上，所述技术阻抗可以通过电接头与测量单元2的电极连接，从而测量单元2的用于生物阻抗测量的装置可以通过电路8的确定的技术阻抗校准。
多功能壳体1附加地可以在内部具有另外的电接头，通过所述另外的电接头为附加的用于校准的辅助装置供应电流。对此的一个实例是压电元件，所述压电元件通过相应的装置与测量单元2的一个或多个温度传感器(如果存在)连接并且用于温度校准。
在具有多个步骤的复杂的校准过程的情况中，校准过程可以由软件支持，所述软件在测量单元2的微控制器16上、在位于多功能壳体1的PCB 9中的微控制器上或者在通过多功能壳体1的连接器连接的外部单元上被执行。也可以考虑所述可能性的组合。
校准过程本身可以是完全自动的或者通过使用者的参与而半自动地进行。校准的状态可以不仅通过光学信号而且通过声学信号(例如确定的信号声音)通知使用者。
与校准无关地，根据测量单元2的类型会有意义的或者甚至需要的是，在实施实际测量之前检验测量单元2的功能性。这特别是在下述测量单元2中是重要的，在该测量单元中必要的是，将显示(例如由于故障的传感器单元导致的)错误的测量结果的概率减小到最小程度。
在限定的范围内，测量单元2的传感器的功能性可以在多个情况中在测量之前经受基本的可信度测试，所述可信度检验在测量单元2自身中进行。然而功能性的所包括的检验通常在无外部参考信号的情况下是不可能的。对于下述情况的实例如下，在这种情况中在无参考信号的情况下完全不能检验功能性并且在这种情况中前述的用于校准的装置与此相应地非常有利于功能检验：
-在应测量使用者的身体温度的温度传感器中在测量之前可以检验，由传感器单元提供回的测量值是否处于可信范围内；然而传感器对不同温度的反应不能在无另外的辅助装置的情况下被检验。如果如前所述地将压电元件集成到本发明中，则可以通过所述压电元件检验温度传感器对确定的温度的响应；
-如果测量单元2具有用于ECG测量的装置，则ECG电路至电极的线路在测量之前处于接通状态中。在没有通过电极输入外部测试信号的可能性的情况下，ECG电路也完全不能被检验。为了检验可以在这种情况中例如将人为给出的、由集成电路8例如在校准时产生的测试信号施加给测量单元2的电极；
-如果测量单元2具有测量使用者的电特性(例如用于生物阻抗测量)的装置，则可以使用为了校准而置入到集成电路8中的、具有确定的电特性的技术元件(例如技术阻抗)以检验，测量单元2测量这个元件的电特性是否准确地在公差范围内。
如果本发明如前所述地这样改变，使得盖3中的窗14是不透明的，则此外为可能的光学传感器单元提供确定的测试环境。如果例如使用光电二极管作为测量单元2中的光学传感器，则此外可以检验所述光电二极管的暗电流。
同样可以考虑，本发明以集成光源(例如LEDs)扩展，所述集成光源实现测量单元2的光学传感器的检验与测量单元2自身是否具有光源并且该光源是否起作用无关。本发明同样能够以光学传感器扩展，该光学传感器与测量单元2的光学传感器无关地检验测量单元2的光源。
如果测量单元2具有有源元件，所述有源元件例如产生电流或电压(例如用于生物阻抗测量)，则所述由测量单元2产生的信号可以通过本发明的扩展借助用于测量电流和/或电压的装置来检验。
表明重要的是，虽然多功能壳体1的用于检验测量单元2的功能性的所述扩展与前述的用于校准的装置部分地类似或者功能上甚至相同，但是检验和校准是对于该装置的两个不同的应用情况。所述应用情况可以、然而不必对于测量单元2都实现。可以例如考虑下述测量单元2，该测量单元在使用者那里不必被校准，然而尽管如此在使用者那里的规律的功能测试对于该测量单元是有意义的，以便可以首先在使用者那里识别出现的技术故障。在识别故障时，可以借助关于这个故障的报警信号通知使用者。
具有多功能壳体1的测量单元2的校准和/或功能测试可以在此基于紧凑的构造方式以规律的间隔在最终使用者那里进行。然而同样可以考虑的是，多功能壳体1已经在生产测量单元2时为了初始化和校准测量单元2而被使用并且由于用于功能检验的可能性也为了在生产期间保证质量而被使用。
在图6中示出多功能壳体1在生产中的应用，在该应用中，多个根据本发明的多功能壳体1并行地被驱动。多个多功能壳体1a-1f在那里通过其USB-接口17与USB集线器25连接，所述USB集线器又与个人计算机18连接，其中，另外的通过接口根据本发明也可以考虑作为USB。个人计算机18将控制指令发送给多功能壳体1a-1f或置入的测量单元2以及如果需要将测量单元2初始化，则发送附加的初始信息(例如对于测量单元2所使用的装置识别码)。校准或功能测试的结果由多功能壳体1a-1f发送到个人计算机18，所述个人计算机可以收集、评估并且整理所述结果。同样可能的是，所述结果为了另外的使用而被存储在数据库26中。
附图标记列表
1，1a-f 多功能壳体
2 测量单元
3 盖
4 壳体本体
5 接触销
6 与接触销5的配合件
7 连接器
8 集成电路
9 PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)
10 金属触点
11，11a-b 测量电极
12 显示器
13 操作按钮
14 窗
15 蓄电池
16 微控制器
17 USB-接头
18 个人计算机(PC)
19 蓄电池-充电-IC
20 弯曲的金属触点
21 电线
22 用于测量单元的配合精确的插入件
23 配合精确的插入件的弹簧触点
24 在测量单元2内部的测量电极
25 USB集线器
26 数据库
Claims (14)
1.一种多功能壳体(1)，其具有能取出地布置在所述多功能壳体中的医学测量单元(2)，所述测量单元具有集成的传感器，所述多功能壳体具有壳体本体(4)和能运动的盖(3)，其中，所述壳体本体(2)能够借助所述盖(3)封闭，
其特征在于，
所述多功能壳体(1)具有集成电路(8)和至少一个接口，所述接口允许周围环境和所述测量单元(2)之间的相互作用。
2.根据权利要求1所述的多功能壳体(1)，其特征在于，至少一个接口设计为充电接口。
3.根据前述权利要求中任一项所述的多功能壳体(1)，其特征在于，至少一个接口设计为数据通信接口。
4.根据前述权利要求中任一项所述的多功能壳体(1)，其特征在于，所述多功能壳体(1)具有透明的窗(14)。
5.根据权利要求4所述的多功能壳体(1)，其特征在于，所述透明的窗(14)具有放大镜功能。
6.根据权利要求3，4或5所述的多功能壳体(1)，其特征在于，所述数据通信接口无线地设计。
7.根据前述权利要求中任一项所述的多功能壳体(1)，其特征在于，在所述盖(3)上设置用于探测多功能壳体(1)是否被封闭的装置。
8.根据前述权利要求中任一项所述的多功能壳体(1)，其特征在于，所述多功能壳体(1)具有声音输出装置、特别是语音输出装置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的多功能壳体(1)，其特征在于，在所述多功能壳体(1)上设置用于对所述多功能壳体(1)的内室进行空气调节的装置。
10.根据前述权利要求中任一项所述的多功能壳体(1)，其特征在于，所述盖(3)能够借助翻转机构运动。
11.根据前述权利要求中任一项所述的多功能壳体(1)，其特征在于，所述盖(3)能够借助移动机构运动。
12.根据前述权利要求中任一项所述的多功能壳体(1)，其特征在于，用于产生光学的、热学的和/或电的参考信号的装置设置到所述多功能壳体(1)中。
13.根据前述权利要求中任一项所述的多功能壳体(1)，其特征在于，在所述多功能壳体(1)上设置用于光学、热学和/或电磁屏蔽的装置。
14.一种用于通过使用根据前述权利要求中任一项所述的多功能壳体(1)实施生理参数的测量并且分析所述参数的方法，其中，
-将所述测量单元(2)从所述多功能壳体(1)取出，
-借助所述测量单元(2)实施所述生理参数的测量，
-所述测量单元(1)将所述参数至少暂时存储为测量数据，
-将所述测量单元(2)置入到所述多功能壳体(1)中，和
-将所述测量单元(1)的测量数据传输到所述多功能壳体(1)以进行分析或者从所述多功能壳体(1)传送到上一级的评估单元以进行分析。
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