可穿戴在身体上的电子设备及其制造方法技术

一种可穿戴在身体上或可植入身体中的电子设备，其尤其是设计为心率监测器和/或智能手表和/或植入物。电子设备包括血液容积图测量装置。发射二极管和接收二极管布置在由玻璃或玻璃陶瓷制成的窗口下方。窗口设计为压力玻璃和/或光纤板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可穿戴在身体上的电子设备及其制造方法
本专利技术涉及一种可穿戴在身体上或可引入身体中的电子设备及其制造方法。特别地，本专利技术涉及具有血液容积图(photoplethysmographischen)测量装置的心率监测器和/或智能手表和/或探头和/或植入物。
技术介绍
已知可穿戴在身体上的电子设备，其中设备的背面放在用户的皮肤上。尤其是已知所谓的心率监测器、即具有用于脉搏的测量装置的电子设备。现代的心率监测器通常是多功能的，不仅具有心率测量装置，而且具有许多用于其他功能的部件。特别地，这样的手表可以包括显示器、GPS模块等。这种手表称为“智能手表”。市面上可获得的设计为心率监测器的第一代测量装置根据心电图测量原理工作。这种测量原理的优点是能够进行非常精确的测量。然而，心电图测量原理的缺点在于其通常高的能耗。在智能手表中设置心电图测量装置也是复杂的。因此，特别是在智能手表的情况下，血液容积图测量法已经建立了自己的普遍测量原理。例如，在专利申请WO2015/102589A1中示出了根据该测量原理工作的心率监测器。血液容积图测量原理可以廉价且使用很小的安装空间而集成在例如心率监测器的背面。测量原理利用了这样的事实，即光的吸收、特别是某些波长的吸收取决于血液中血红蛋白的浓度。吸收随血红蛋白浓度增加而增加。因此，可以基于光的吸收趋势来确定脉搏。为此，血液容积图测量装置使用发射二极管、特别是LED和接收二极管、特别是光电二极管，通过其测量反射回的光。通常用510nm至920nm的波长。特别地，绿光适于血液容积图测量系统。一些系统还利用IR波长范围的光，或者同时利用红外光和可见光进行测量。问题在于，仅一小部分由发射二极管发射的光被散射回来。此外，由于不断变化的血红蛋白浓度而导致的吸收波动也很小。此外，在实践已知的测量装置中，由于用户运动时的假象以及皮肤与测量装置之间的距离变化，环境光产生强烈的光学噪声，这使得难以通过血液容积图测量法测量脉搏。在此情况下，窗口(光通过其离开心率监测器和/或智能手表并且通过其接收二极管测量反射光的强度)的光学质量起重要作用。除了高的光学质量外，还需要设计尽可能坚固和液密性的窗口。同时，在窗口损坏或破坏时，伤害用户的风险应保持尽可能低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于以最佳可能的方式满足上述要求。适于心率监测器和/或智能手表的要求还可以有利地转移到可引入人体或动物体的探头和/或植入物、尤其是也可以暂时引入且穿过人体的探头。特别地，应提供心率监测器和/或智能手表和/或植入物，其中用于发射二极管和/或接收二极管的窗口是密封的，并且其中与现有技术已知的测量装置相比，减少了由窗口引起的光学噪声，并且在窗口破裂的情况下，降低了伤害用户的风险。已经通过根据独立权利要求之一的可穿戴在身体上或可引入身体中的电子设备实现了本专利技术的目的。在从属权利要求的主题、说明书和附图中可以找到本专利技术优选的实施例和改进。本专利技术涉及一种可穿戴在身体上或可引入身体中的电子设备，其尤其设计为心率监测器和/或智能手表和/或探头和/或植入物。这种电子设备包括具有顶部和底部的壳体。底部设计为使得在穿戴时其放在用户的皮肤上。根据本专利技术，至少一个由玻璃和/或玻璃陶瓷制成的窗口布置在底部上，其熔接在无机载体中。根据优选的实施例，窗口设计为光纤板。光纤板由大量的单纤维组成，单纤维横向于、特别是垂直于顶部或底部延伸并且由包覆材料(也称为“包层”)包围。由于包覆材料的折射率低于纤维材料的折射率，因此发生全反射，从而形成单独的光导。光在一侧耦合到纤维中，并在光纤板的另一侧从同一纤维再次出射。因此，可以很大程度上避免由于窗口内的体积散射造成的光学串扰。光纤板的使用还具有这样的优点，即随窗口厚度增加，光学噪声没有增加或几乎没有增加，因为纤维板内几乎没有光学串扰。相比现有技术，光纤板因此可以更厚并且因此更稳定。如上所述，由光纤板组成的窗口优选地设计为压力玻璃。无机载体优选地包括金属、玻璃陶瓷和/或不透明玻璃(至少对于由发射二极管发射的光的波长)中的至少一种材料。在本专利技术另一优选的实施例中，载体至少部分地由陶瓷组成或包括陶瓷。在优选的实施例中，可穿戴在身体上或可引入身体中的电子设备仅具有一个光纤板形式的窗口，发射二极管和接收二极管同时位于其下。窗口形成为光纤板形式使得这成为可能，因为光纤板的使用防止了由发射二极管发射的光反射回接收二极管从而增加光学噪声。在不使用设计为光纤板的窗口的情况下，必须在载体中设置两个窗口以实现光学噪声的降低，一个窗口设置在发射二极管上方而另一个窗口设置在接收二极管上方。本专利技术基于这样的知识，即熔接的玻璃窗口(其中在载体的材料和玻璃之间直接存在材料锁合连接)可以提供窗口坚固、密封的连接，并具有高的光学质量。窗口优选地由玻璃和/或玻璃陶瓷以压力玻璃制成。如此提供这种压力玻璃，使得载体具有比用于窗口的玻璃高的热线性膨胀热系数α。为了形成压力玻璃，将插入开口中的窗口与载体一起加热至高于玻璃的软化温度的温度。由于在冷却时载体的材料比窗口的材料收缩更多，因此玻璃置于压缩应力下。由于以此方式存在的预应力，因此存在特别紧的连接。同时，窗口本身也更稳定。还已经发现，通过提供压力玻璃，可以提供一种窗口，其设计为使得在损坏的情况下、特别是在落球测试中出现凹坑。在受损位置处出现凹坑状脱落。材料以颗粒形式、特别是粉末形式脱落，从而使其自身与窗口分离。落球测试尤其可以这样进行，即具有确定质量的钢球在重力作用下从确定的高度落到窗口上。在窗口具有直的或平的表面的情况下，尤其是可以使用质量7g的球，在凸的或凹的表面的情况下，尤其是质量12g的球。用于测试窗口的破裂行为的掉落高度为50cm。除更坚固的设计、即更高的作用力(在此作用力下窗口才损坏)外，同时最小化了伤害用户的风险。专利技术人已经认识到，因为窗口具有最低限度的表面不准确性、例如粗糙度、微缺陷和/或形状偏差，所以可以特别有利地以材料粉末状地从窗口分离的形式实现对用户有利的破裂行为。压力玻璃和存在的表面结构之间相互作用，这表现为平均粗糙度Rq和/或测量区域内的许多微缺陷和/或形状偏差。这些形状偏差特别是微米或纳米结构。在超过窗口的最大负载能力的情况下，假设这些表面结构作为断裂行为的起点。由于指定的值，有足够的表面结构来实现降低伤害风险的粉末状分离的窗口材料。均方粗糙度值Rq是优选的表面结构的量度。其是本领域技术人员已知的并根据测量区域内所有纵坐标值的均方根计算。在DINENISO4287(版本2010-07)中描述了测量和值。2nm或更大、特别优选地12nm或更大并且特别是60nm或更大的Rq值是优选的。所有这些值可以相互组合作为上限或下限。可以通过机械抛光玻璃窗口来实现这样的Rq值。在窗口具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能穿戴在身体上或能插入身体中的电子设备、特别是心率监测器和/或智能手表和/或探头和/或植入物，包括具有顶部和底部的壳体，其中，至少一个由玻璃和/或玻璃陶瓷制成的窗口布置在所述底部上，其中，由玻璃和/或玻璃陶瓷制成的窗口熔接在无机载体中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181106 DE 102018127619.21.一种能穿戴在身体上或能插入身体中的电子设备、特别是心率监测器和/或智能手表和/或探头和/或植入物，包括具有顶部和底部的壳体，其中，至少一个由玻璃和/或玻璃陶瓷制成的窗口布置在所述底部上，其中，由玻璃和/或玻璃陶瓷制成的窗口熔接在无机载体中。


2.根据权利要求1所述的能穿戴在身体上或能插入身体中的电子设备、特别是心率监测器和/或智能手表和/或探头和/或植入物，其中，所述无机载体包括金属、玻璃陶瓷和/或不透明玻璃材料的一种。


3.根据权利要求1或2所述的能穿戴在身体上或能插入身体中的电子设备、特别是心率监测器和/或智能手表和/或探头和/或植入物，其中，所述无机载体包括陶瓷。


4.根据前述权利要求中任一项所述的能穿戴在身体上或能插入身体中的电子设备，其特征在于，由玻璃和/或玻璃陶瓷制成的窗口设计为压力玻璃。


5.根据权利要求1所述的能穿戴在身体上或能插入身体中的电子设备，其特征在于，由玻璃和/或玻璃陶瓷制成的窗口借助玻璃焊料与所述载体连接。


6.根据前述权利要求中任一项所述的能穿戴在身体上或能插入身体中的电子设备，其特征在于，至少两个由玻璃和/或玻璃陶瓷制成的窗口熔接在所述无机载体中，其中，发射二极管位于由玻璃和/或玻璃陶瓷制成的第一窗口下方，接收二极管位于由玻璃和/或玻璃陶瓷制成的第二窗口下方。


7.根据前述权利要求中任一项所述的能穿戴在身体上或能插入身体中的电子设备，其特征在于，所述设备具有窗口，发射二极管和接收二极管位于所述窗口下方，使得所述接收二极管通过相同的窗口来接收光，所述发射二极管通过窗口发射光。


8.根据前述权利要求中任一项所述的能穿戴在身体上的电子设备，其特征在于，所述无机载体具有另外的窗口，所述另外的窗口具有至少一个电馈通件。


9.根据权利要求8所述的能穿戴在身体上的电子设备，其特征在于，所述电馈通件用作测量电极或与测量电极连接。


10.根据前述权利要求中任一项所述的能穿戴在身体上或能插入身体中的电子设备，其特征在于，所述载体在至少一个由玻璃和/或玻璃陶瓷制成的窗口的区域中具有突起。


11.一种能穿戴在身体上或能插入身体中的电子设备，尤其是根据前述权利要求中任一项所述的能穿戴在身体上或能插入身体中的电子设备，包括具有顶部和底部的壳体，其中，至少一个由玻璃和/或玻璃陶瓷制成的窗口布置在所述底部上，其特征在于，由玻璃和/或玻璃陶瓷制成的窗口设计为光纤板。


12.根据前述权利要求中任一项所述的能穿戴在身体上或能插入身体中的电子设备，其特征在于，由玻璃和/或玻璃陶瓷制成的窗口是压力玻璃，其设计为在损坏的情况下、特别是在落球测试中出现凹坑。


13.根据前述权利要求中任一项所述的能穿戴在身体上或能插入身体中的电子设备，其特征在于，由玻璃和/或玻璃陶瓷制成的窗口是压力玻璃，其设计为在...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·海特乐，W·K·柴，R·格拉夫，H·布吕梅尔，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE