具有生理傳感器的耳機(jī)和耳塞的制作方法
【專利摘要】一種具有生理傳感器的耳機(jī)，包括殼體；殼體內(nèi)的揚聲器；增強器，其包括主體，所述主體安裝在所述殼體上并適于固定在耳朵內(nèi)以將所述揚聲器聲學(xué)地耦合到用戶耳朵；以及光學(xué)生理傳感器，其布置在所述增強器內(nèi)部，所述增強器具有與所述光學(xué)生理傳感器對準(zhǔn)的孔或窗，從而傳感器能夠在增強器固定于用戶耳朵內(nèi)時光學(xué)地與用戶的耳朵耦合。
【專利說明】具有生理傳感器的耳機(jī)和耳塞
相關(guān)申請的交叉引用
[0001]本申請是2013年5月10日提交的美國專利申請N0.13/891，230的PCT國際申請，并要求2012年5月11日提交的美國臨時申請N0.61/645,722的權(quán)益。上述參考申請的全部分開內(nèi)容通過引入包含于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及耳機(jī)和耳塞，并且具體地，涉及結(jié)合生理傳感器的耳機(jī)或耳塞。

【背景技術(shù)】
[0003]該部分提供了涉及本公開的背景信息，其并不一定是現(xiàn)有技術(shù)。
[0004]人們在鍛煉時監(jiān)測他們的生理狀況已經(jīng)變得越來越普遍。運動器材經(jīng)常包括心率監(jiān)測器來測量用戶的心率，但是這理應(yīng)需要用戶在器材處保持靜止。已經(jīng)開發(fā)了監(jiān)測運動員心率和/或呼吸的胸帶，但這些是笨重且不舒適的，并因此沒有廣泛使用。
[0005]最近，基于耳朵的生理監(jiān)測器的發(fā)展已經(jīng)表明了它們對醫(yī)療應(yīng)用的接受能力。已經(jīng)嘗試將這些傳感器結(jié)合到耳塞和耳機(jī)中。例如參見LeBoeuf等人的美國專利N0.8，157，730，針對生理和環(huán)境監(jiān)測的系統(tǒng)和方法(“Phys1logical and EnvironmentalMonitoring Systems and Methods”)。然而，將傳感器保持在合適位置用于連續(xù)并準(zhǔn)確的監(jiān)測仍然是一個挑戰(zhàn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]該部分提供了本公開的基本概要，并且不是本公開的全部范圍或全部特征的全面公開。
[0007]一般來說，本發(fā)明的各實施方式提供了組合的耳機(jī)和生理傳感器。在一些實施方式中，該類型的耳機(jī)包括其中具有揚聲器的殼體，以及用于與用戶耳朵結(jié)合、并將所述揚聲器與用戶耳朵聲學(xué)地耦合的增強器。生理傳感器布置在增強器上，或優(yōu)選地布置在增強器內(nèi)。增強器能夠在其中具有至少一個孔或窗口，使得傳感器能夠光學(xué)地耦合至穿戴者的耳朵以提供生理數(shù)據(jù)。
[0008]在其他實施方式中，耳機(jī)和生理傳感器組合包括具有耳環(huán)的耳機(jī)。發(fā)射器設(shè)置在耳機(jī)和耳環(huán)中的一個上，而接收器設(shè)置在耳機(jī)和耳環(huán)的另一個上。生理傳感器能夠通過穿過發(fā)射器和接收器之間的耳朵部分的光學(xué)傳輸來感測生理特性。
[0009]其他可應(yīng)用領(lǐng)域?qū)倪@里提供的描述中而變得明顯。該
【發(fā)明內(nèi)容】
中的描述和特定例子旨在僅用于說明目的，而不旨在限制本公開的范圍。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]這里描述的附圖僅用于選定實施方式而并非所有可能實現(xiàn)方式的說明性目的，并且不旨在限制本公開的范圍。
[0011]圖1是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的耳塞或耳機(jī)的正視圖；
[0012]圖2是耳機(jī)或耳塞沿圖1中線2-2的平面的截面圖；
[0013]圖3是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的耳塞或耳機(jī)的端視圖；
[0014]圖4是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的增強器的第一優(yōu)選實施方式的正視圖；
[0015]圖5是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的增強器的第二優(yōu)選實施方式的正視圖；
[0016]圖6是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的增強器的第三優(yōu)選實施方式的正視圖；
[0017]圖7是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的增強器的第四優(yōu)選實施方式的正視圖；
[0018]圖8是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的增強器的第五優(yōu)選實施方式的正視圖；
[0019]圖9是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的增強器的第六優(yōu)選實施方式的正視圖；
[0020]圖10是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的增強器的第七優(yōu)選實施方式的正視圖；
[0021]圖11是圖10的增強器的后端視圖；
[0022]圖12是圖10的增強器的底部平面圖；
[0023]圖13是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的增強器的第八優(yōu)選實施方式的正視圖；
[0024]圖14是圖13的增強器的后端視圖；
[0025]圖15是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的增強器的第九優(yōu)選實施方式的正視圖；
[0026]圖16是圖15的增強器的底部平面圖；以及
[0027]圖17是根據(jù)本發(fā)明原理構(gòu)造的增強器的第十優(yōu)選實施方式的正視圖；
[0028]對應(yīng)附圖標(biāo)記指示遍及附圖中各個視圖的對應(yīng)部件。

【具體實施方式】
[0029]現(xiàn)在將參照附圖來更加全面地描述示例實施方式。
[0030]根據(jù)本發(fā)明原理的耳機(jī)和生理傳感器的第一實施方式在圖1-3中通常以20指示。耳機(jī)和傳感器組合20包括在殼體24內(nèi)的揚聲器22。增強器26包括適于適配在用戶耳朵內(nèi)的主體28。主體28具有用于接收殼體24 —部分的開口，使得揚聲器22與主體內(nèi)部通信。聲管30從主體28凸起，并適于適配在用戶的耳道內(nèi)，用于將由主體28內(nèi)揚聲器22產(chǎn)生的聲音輸送至用戶的耳朵。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的原理，耳機(jī)和傳感器組合20還包括光學(xué)生理傳感器32。在該第一實施方式中，生理傳感器32布置在主體28內(nèi)，并且在主體28的當(dāng)耳機(jī)填充在用戶耳朵內(nèi)時朝向用戶的耳朵的壁內(nèi)具有孔34?？?4示出為橢圓形，但它能夠是某個其他形狀和尺寸。孔34將生理傳感器32與用戶耳朵光學(xué)地耦合，使得它能夠測量一個或多個生理特性，例如脈搏和/或氧飽和度，或能夠以該方式測量的任伺其他生理特性。生理傳感器32可包括未示出的其他相關(guān)傳感器，例如用于感測環(huán)境溫度的溫度傳感器、gps傳感器、壓力傳感器、和/或高度計、用于感測步幅的加速度傳感器。
[0032]根據(jù)圖5中指示為26A的增強器的第二優(yōu)選實施方式，不采用增強器主體壁內(nèi)的孔34，而是具有窗36。窗36可以是壁的一部分，其是夠薄從而生理傳感器32能夠光學(xué)地連接用戶耳朵。可替代地，窗36可以是壁的一部分，其對于生理傳感器32使用的波長是透明的。該窗36可以在主體形成時共同模制，或它可以單獨地形成，并且插入壁內(nèi)并通過例如粘合劑、聲波焊接、或其他合適手段來固定。窗36示出為橢圓形狀，但它可以是某個其他形狀和尺寸。另外，增強器26A優(yōu)選地類似增強器26，并且包含增強器26A的耳機(jī)和生理傳感器的其他部件類似于耳機(jī)和生理傳感器組合20。
[0033]根據(jù)圖6中指示為26B的增強器的第三優(yōu)選實施方式，不采用增強器主體壁內(nèi)的孔34或窗36，而是生理傳感器32安裝在增強器26B的外部上，用于光學(xué)地連接用戶的耳朵。另外，增強器26B優(yōu)選地類似增強器26，并且包含增強器26B的耳機(jī)和生理傳感器的其他部件類似于耳機(jī)和生理傳感器組合20。
[0034]根據(jù)圖7中指示為26C的增強器的第四優(yōu)選實施方式，主體28的表面具有多個孔38，而不像增強器26僅有一個孔。在該第四優(yōu)選實施方式中，具有九個大體上圓形孔38，它們以三乘三陣列布置?？?8可以具有某個其他形狀，并且可以存在少于或多于九個這樣的孔。可以為每個孔提供單獨的傳感器，或為單個傳感器提供多個孔，多個孔提供針對該單個傳感器的多個訪問。除了孔38，還可以提供類似形狀、尺寸和排列的窗。這些窗將優(yōu)選地類似如上所述的窗36。另外，增強器26C優(yōu)選地類似增強器26，并且包含增強器26C的耳機(jī)和生理傳感器的其他部件類似于耳機(jī)和生理傳感器組合20。
[0035]根據(jù)圖8中指示為26D的增強器的第五優(yōu)選實施方式，主體28的表面具有多個窗40，而不像增強器26A僅有一個窗。在該第五優(yōu)選實施方式中，具有九個大體上矩形窗40，它們以三乘三陣列布置。窗40可以具有某個其他形狀，并且可以存在少于或多于九個這樣的窗?？梢詾槊總€窗提供單獨的傳感器，或為單個傳感器提供多個窗，多個窗提供針對該單個傳感器的多個訪問。除了窗40，還可提供類似形狀、尺寸和排列的孔。這些孔將優(yōu)選地類似如上所述的孔34。增強器26D還包括通道42，用于將汗液從窗40引導(dǎo)出來以減少對所述一個或多個傳感器和所述用戶耳朵之間光學(xué)連接的干擾。盡管圖8中示出了四條通道42，可以有更少或更多的通道，以及它們能夠不同地定向以改進(jìn)它們將汗液從窗引導(dǎo)出來的能力。通道42尺寸大小設(shè)置為通過毛細(xì)管作用來引導(dǎo)汗液，并且可以由親水和/或疏水材料制成，或者它們的表面可以由親水和/或疏水材料處理，從而促進(jìn)它們的汗液引導(dǎo)能力。另外，增強器26D優(yōu)選地類似增強器26，并且包含增強器26D的耳機(jī)和生理傳感器的其他部件類似于耳機(jī)和生理傳感器組合20。
[0036]根據(jù)圖9中指示為26E的增強器的第六優(yōu)選實施方式，主體28示出為具有揚聲器22，揚聲器22整個地布置在其中，并且與聲管30對準(zhǔn)。圖9示出了即使在揚聲器整個地包含在增強器26E時，在增強器中仍具有足夠空間來容納生理傳感器32。
[0037]根據(jù)圖10-12中指示為26F的增強器的第七優(yōu)選實施方式，增強器26F的下邊緣44具有生理傳感器32A，并且增強器的后邊緣46具有生理傳感器32B?？梢栽谠鰪娖?6F的底部提供汗液管理系統(tǒng)48，用于改變汗液方向或吸收汗液，從而減少對傳感器32A及32B的干擾。
[0038]如圖11所示，增強器26F在后邊緣46中具有多個窗50，從而生理傳感器32B可以光學(xué)地耦合至用戶耳朵的朝前部分。在該第七優(yōu)選實施方式中，通常具有六個大體上矩形窗50，它們以二乘三陣列布置。窗50可以具有某個其他形狀和尺寸，并且可以存在少于或多于六個這樣的窗?？梢詾槊總€窗提供單獨的傳感器，或為單個傳感器提供多個窗，多個窗提供針對該單個傳感器的多個訪問。窗50可以類似如上所述的窗36。除了窗50，可以提供類似形狀、尺寸和排列的孔。這些孔將優(yōu)選地類似如上所述的孔34。
[0039]如圖12所示，增強器26F可以在下邊緣44中具有多個窗52，從而生理傳感器32A可以光學(xué)地耦合至用戶的耳朵的朝上部分。在該第七優(yōu)選實施方式中，有六個大體上圓形窗52，它們以二乘三陣列布置。窗52可以具有某個其他形狀和尺寸，并且可以存在少于或多于六個這樣的窗?？梢詾槊總€窗提供單獨的傳感器，或為單個傳感器提供多個窗，多個窗提供針對該單個傳感器的多個訪問。窗52可以類似如上所述的窗36。除了窗52，可以提供類似形狀、尺寸、和排列的孔。這些孔可以優(yōu)選地類似如上所述的孔34。
[0040]可以在增強器26F的底部提供汗液管理系統(tǒng)48，用于改變汗液方向或吸收汗液，從而減少對傳感器32A及32B的干擾。汗液管理系統(tǒng)48可以包括多個通道，類似上述的通道42，用于將汗液從窗50和52引導(dǎo)出去?？商娲?，汗液管理系統(tǒng)48可以包括將汗液從窗50和52引導(dǎo)出去的吸汗(wicking)材料。汗液管理系統(tǒng)48可以包括貯液器，用于保存從窗50和52引導(dǎo)出的汗液。該貯液器可以包括中空空間，但優(yōu)選地包括水凝膠，其能夠可逆地吸收汗液并變干。
[0041]增強器26F可以具有生理傳感器32A和窗52以及生理傳感器32B和窗50，如所示及所述，或增強器可以僅具有生理傳感器32A和窗52或生理傳感器32B和窗50中的一個。例如，如圖13和14所示，增強器26G的第八優(yōu)選實施方式包括生理傳感器32B，其靠近后向邊緣54。增強器26G在后向邊緣54中具有多個窗56，從而生理傳感器32B光學(xué)地連接至用戶耳朵的朝前部分。
[0042]根據(jù)圖15中指示為26H的增強器的第九優(yōu)選實施方式，主體28的表面具有墊座58，其位于主體表面中的窗之上。墊座58優(yōu)選為易彎折的以結(jié)合用戶耳朵的表面，并通過該結(jié)合提供傳感器的光學(xué)耦合及汗液的排出。墊座58可由凝膠填充膜形成，其對傳感器使用的光學(xué)波長是透明的。該墊座58可以可替代地是水凝膠片，其在暴露至濕氣時，諸如來自水或汗液的濕氣，膨脹以形成對于傳感器使用的光學(xué)波長透明的順應(yīng)性團(tuán)塊。另外，增強器26H優(yōu)選地類似增強器26，并且包含增強器26H的耳機(jī)和生理傳感器的其他部件類似于耳機(jī)和生理傳感器組合20。
[0043]根據(jù)本發(fā)明原理第十實施方式的耳機(jī)和生理傳感器在圖17中通常指示為100。耳機(jī)和生理傳感器100包括容納揚聲器(未示出)的殼體102，以及用于將揚聲器耦合至用戶耳朵的增強器104。耳機(jī)包括耳環(huán)106來結(jié)合用戶耳朵。耳機(jī)和生理傳感器100還包括殼體102上的發(fā)射器108和耳環(huán)106上的接收器104。發(fā)射器108和接收器110操作以感測用戶的生理特性?？商娲?，發(fā)射器可以在耳環(huán)106上，而接收器110可以在殼體102上。
[0044]已經(jīng)提供了各實施方式的前面描述以用于說明和描述。不旨在窮舉或限制本公開。特定實施方式的各個元件或特征通常不限定于該特定實施方式，而是在可應(yīng)用時是可互換的，并且能夠用于選定實施方式中，即使未具體示出或描述。相同的方式還可以以多種方式改變。這些改變不認(rèn)為是偏離了本公開，而是所有這些改變旨在包括在本公開的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有生理傳感器的耳機(jī)，包括: 殼體； 揚聲器，其位于所述殼體內(nèi)； 增強器，其包括主體，所述主體安裝在所述殼體上并適于固定在耳朵內(nèi)以將所述揚聲器聲學(xué)地耦合到用戶的耳朵；以及 光學(xué)生理傳感器，其布置在所述增強器內(nèi)部，并且所述增強器內(nèi)的至少一個孔與所述光學(xué)生理傳感器對準(zhǔn)，使得在所述增強器固定于所述用戶的耳朵內(nèi)時，傳感器能夠與所述用戶的耳朵光學(xué)地耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耳機(jī)，其中具有多個孔，以陣列排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耳機(jī)，其中所述至少一個孔在所述增強器的朝向所述用戶的耳朵的外耳的部分中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耳機(jī)，其中所述至少一個孔在所述增強器的朝向所述用戶的耳朵的外耳朝上壁的部分中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耳機(jī)，其中所述至少一個孔在所述增強器的朝向所述用戶的耳朵的外耳朝前壁的部分中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耳機(jī)，還包括所述增強器的表面中的至少一個通道，用于從所述至少一個孔引出汗液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耳機(jī)，還包括吸收片，用于從所述至少一個孔附近吸收汗液。
8.一種具有生理傳感器的耳機(jī)，包括: 殼體； 揚聲器，其位于殼體內(nèi)； 增強器，其包括主體，所述主體安裝在所述殼體上并適于固定在耳朵內(nèi)以將所述揚聲器聲學(xué)地耦合到用戶的耳朵；以及 光學(xué)生理傳感器，其布置在所述增強器內(nèi)部，并且所述增強器內(nèi)的至少一個窗與所述光學(xué)生理傳感器對準(zhǔn)，使得在所述增強器固定于所述用戶的耳朵內(nèi)時，傳感器能夠與所述用戶的耳朵光學(xué)地耦合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的耳機(jī)，其中具有多個窗，以陣列排列。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的耳機(jī)，其中所述至少一個窗在所述增強器的朝向所述用戶的耳朵的外耳的部分中。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的耳機(jī)，其中所述至少一個窗在所述增強器的朝向所述用戶的耳朵的外耳朝上壁的部分中。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的耳機(jī)，其中所述至少一個窗在所述增強器的朝向所述用戶的耳朵的外耳朝前壁的部分中。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的耳機(jī)，還包括所述增強器的表面中的至少一個通道，用于從所述至少一個孔引出汗液。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的耳機(jī)，還包括吸收片，用于從所述至少一個窗附近吸收汗液。
15.一種具有生理傳感器的耳機(jī)，包括: 殼體； 揚聲器，其位于殼體內(nèi)； 增強器，其包括主體，所述主體安裝在所述殼體上并適于固定在耳朵內(nèi)以將所述揚聲器聲學(xué)地耦合到所述用戶的耳朵；以及 光學(xué)生理傳感器，其布置在所述增強器內(nèi)部，以及在所述增強器上的可變形墊座，所述墊座對于所述光學(xué)生理傳感器所使用的光學(xué)波長是透明的，所述墊座接觸并順應(yīng)所述用戶的耳朵，使得在所述增強器固定于所述用戶的耳朵內(nèi)時，傳感器能夠與所述用戶的耳朵光學(xué)地耦合。
16.一種具有生理傳感器的耳機(jī)，包括: 殼體； 揚聲器，其位于殼體內(nèi)； 增強器，其包括主體，所述主體安裝在所述殼體上并適于將所述揚聲器聲學(xué)地耦合到用戶的耳朵； 耳環(huán)，其用于在耳朵后延伸以固定所述耳機(jī)；以及 生理傳感器，其包括在所述殼體和所述耳環(huán)中的一個上的光學(xué)發(fā)射器，以及在所述殼體和所述耳環(huán)中的另一個上的光學(xué)接收器。
【文檔編號】A61B5/1455GK104470429SQ201380032106
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月11日
【發(fā)明者】S·D·布爾格特, A·格爾甘, E·A·卡拉伊安尼斯 申請人:哈曼國際工業(yè)有限公司