用于智能手表的嵌入式可穿戴表帶的制作方法

本實用新型涉及一種用于智能手表的嵌入式可穿戴表帶，特別是涉及一種內嵌有光電傳感模塊和FPC排線的嵌入式可穿戴表帶。

背景技術：

人體生理參數是醫學上衡量人體生理狀態的一系列指標，包括脈搏參數、血壓參數、血氧參數、血糖參數等，生理參數宏觀地反映了人體的身體狀況，對于疾病預測、身體保養具有非常重要的預警與指引作用。在現有技術中公開了一種利用光反射法獲取被測量對象的脈搏波形，并根據該脈搏波形得到被測量對象的血壓參數的血壓測量方法以及用于實現該方法的嵌入式裝置（參見中國專利CN103976721A）。上述現有技術還進一步記載了將嵌入式裝置集成在具有腕式佩戴結構的便攜式設備上，以便被測量對象隨時隨地自行進行血壓測量。在具體實現方式上，如圖1所示將包含光發射和接收模塊的嵌入式裝置100與智能手表200集成在一起，在集成時可以將嵌入式裝置100中的光發射和接收模塊設置在貼近被測量對象的腕部體表皮膚300的位置，以獲取人體脈搏波形。除光發射和接收模塊外，上述上述嵌入式裝置還可根據需要包括其他類型的傳感器，在下文將其統稱為光電傳感模塊。

然而，在現有技術中實施上述專利的智能手表200與嵌入式裝置100之間是選擇藍牙方式來進行數據通訊的，嵌入式裝置100以常規方式被附裝在智能手表200的表帶上，因此在裝配結構上嵌入式裝置100外置于智能手表200的表帶，這樣的裝配結構存在如下問題：1）由于需要對藍牙裝置提供電源等因素，包含光電傳感模塊的嵌入式裝置外形比較笨重，不僅極大地影響了表帶的整體外觀，而且不方便用戶佩戴；2）嵌入式裝置的光電傳感模塊僅僅包括單個光發射接收器，但是嵌入式裝置難以準確地貼近在人體腕部的橈動脈部位，從而造成單個光發射接收器的工作范圍無法達到測量精度的要求；3）藍牙裝置耗電較大，需要頻繁更換電源，造成維護成本較高；4）嵌入式裝置本身不具備防水功能，容易因意外進水而工作失效。因此，人們迫切希望一種不影響表帶整體外觀，可以準確測量人體脈搏并且方便佩戴的用于智能手表的新款可穿戴表帶。

技術實現要素：

本實用新型就是針對以上諸多技術問題而完成的，其目的在于提供一種用于替代傳統的嵌入式裝置，可以將光電傳感模塊內嵌在表帶中的嵌入式可穿戴表帶，該嵌入式可穿戴表帶不僅便于佩戴而且可以準確地測量人體脈搏波形，同時還可以提高電池壽命并降低維持成本。

本實用新型的第一技術方案提供一種用于智能手表的嵌入式可穿戴表帶，包括：由硅膠材料所制成的表帶主體；通過注塑成型而內嵌于所述表帶主體中的FPC排線，所述FPC排線的一端固定有用于與所述智能手表的表殼相連接的硬頭，另一端組裝有用于檢測脈搏波形的光電傳感模塊；與所述表帶主體一體注塑成型的傳感模塊保護殼；以及安裝在所述傳感模塊保護殼上的透明防護蓋。

優選地，在根據上述技術方案的用于智能手表的嵌入式可穿戴表帶中，所述傳感模塊保護殼由加纖硬膠材料制成，并具有適應人體腕部形狀的既定弧度，所述傳感模塊保護殼的中央部分設有用于暴露所述光電傳感模塊的開口。

優選地，在根據上述技術方案的用于智能手表的嵌入式可穿戴表帶中，所述光電傳感模塊在組裝狀態下位于所述表帶主體和所述透明防護蓋之間，所述光電傳感模塊沿所述表帶主體的長度方向設有多個光發射接收器模塊。

本實用新型的第二技術方案提供一種用于智能手表的嵌入式可穿戴表帶，包括：由表帶面部和表帶底部構成的表帶主體；通過嵌件成型工藝內嵌在所述表帶面部和表帶底部之間的集成式FPC排線；以及與所述表帶底部一體注塑成型的傳感器透明膠件。

優選地，在根據上述技術方案的用于智能手表的嵌入式可穿戴表帶中，所述集成式FPC排線一端固定有用于與所述智能手表的表殼相連接的硬頭，另一端集成有單個光發射接收器模塊；在使用狀態下所述傳感器透明膠件包覆在所述集成式FPC排線的單個光發射接收器模塊的上方。

優選地，在根據上述技術方案的用于智能手表的嵌入式可穿戴表帶中，所述表帶主體為由硅膠材料制成的全柔性包覆式表帶。

本實用新型的第三技術方案提供一種用于智能手表的嵌入式可穿戴表帶，包括：由表帶面部和表帶底部構成的表帶主體；通過嵌件成型工藝內嵌在所述表帶面部和表帶底部之間的集成式FPC排線；與所述表帶底部一體注塑成型的防護硬膠圈；以及固定在所述防護硬膠圈上的透明加硬玻璃。

優選地，在根據上述技術方案的用于智能手表的嵌入式可穿戴表帶中，所述集成式FPC排線一端固定有用于與所述智能手表的表殼相連接的硬頭，另一端集成有單個光發射接收器模塊；在使用狀態下所述集成式FPC排線的單個光發射接收器模塊位于所述防護硬膠圈內，所述加硬玻璃通過粘膠工藝粘牢在所述防護硬膠圈的上方。

優選地，在根據上述技術方案的用于智能手表的嵌入式可穿戴表帶中，所述表帶主體為由硅膠材料制成的全柔性包覆式表帶。

本實用新型的另一技術方案提供一種使用了上述嵌入式可穿戴表帶的智能手表。本實用新型的特征、技術效果和其他優點將通過下面結合附圖的進一步說明而變得顯而易見。

附圖說明

現在將參考附圖通過示例的方式來描述本實用新型，其中：

圖1為現有技術中嵌入式裝置與智能手表協同工作以獲取脈搏波形的應用例。

圖2A為根據本實用新型第一實施例的內嵌有光電傳感模塊和FPC排線的嵌入式可穿戴表帶以及智能手表的組裝結構示意圖。圖2B為該嵌入式可穿戴表帶的分解結構示意圖。

圖3A為根據本實用新型第二實施例的內嵌有光電傳感模塊和FPC排線的嵌入式可穿戴表帶以及智能手表的組裝結構示意圖。圖3B為該嵌入式可穿戴表帶的分解結構示意圖。

圖4A-圖4D為根據本實用新型第二實施例的內嵌有光電傳感模塊和FPC排線的嵌入式可穿戴表帶的制造工藝圖。

圖5A為根據本實用新型第三實施例的內嵌有光電傳感模塊和FPC排線的嵌入式可穿戴表帶以及智能手表的組裝結構示意圖。圖5B為該嵌入式可穿戴表帶的分解結構示意圖。

圖6A-圖6E為根據本實用新型第三實施例的內嵌有光電傳感模塊和FPC排線的嵌入式可穿戴表帶的制造工藝圖。

具體實施方式

下面，結合附圖詳細地說明本實用新型優選實施例的技術內容、構造特征以及所達到的技術目的和技術效果。

圖2A為根據本實用新型第一實施例的內嵌有光電傳感模塊和FPC（Flexible Printed Circuit）排線的嵌入式可穿戴表帶以及智能手表的組裝結構示意圖。首先，不同于在現有技術中通過無線藍牙技術在光電傳感模塊與智能手表的處理器之間傳遞數據，本實用新型的實施例選用FPC排線以有線方式將光電傳感模塊與智能手表的處理器連接起來。FPC排線就是可在一定程度內彎曲的連接線組，FPC排線的功能在于連接兩款相關的零件或產品。因為FPC排線具有一定的柔韌性，所以特別適用于具有腕式佩戴結構的便攜式設備。

如圖2A所示，用于智能手表200的嵌入式可穿戴表帶，通過普通的注塑工藝將FPC排線205與常規的硅膠表帶201成型在一起。經注塑成型工藝，在FPC排線205的一端固定成型有硬頭204，其用于與智能手表200的表殼固定連接，同時還具有防水功能。在注塑成型工藝后，進一步在FPC排線205的另一端安裝光電傳感模塊206（在圖2A中不可見），并使其內嵌于表帶的特定加厚部位。需要注意的是，由于手腕尺寸和手型形狀因人而異，會造成脈搏部位尤其是橈動脈的位置有一定程度的個體差異，因此在本實用新型第一實施例中，光電傳感模塊206需要包含多個光發射接收器，并根據光電傳感模塊206與佩戴者腕部的接觸情況，選取位置最佳的一個光發射接收器實施光反射法，以便可靠地測量不同個體的脈搏波形。此外，為了防止光電傳感模塊206的多個光發射接收器因硅膠表帶201局部過度彎曲而造成損壞，在硅膠表帶201上安裝光電傳感模塊206的特定加厚部位額外地注型成型有傳感模塊保護殼202；并進一步在傳感模塊保護殼202上固定透明防護蓋203，以保證光電傳感模塊206中的光發射接收器不受阻礙和影響。

下面，結合圖2B進一步詳細地說明根據本實用新型第一實施例的嵌入式可穿戴表帶的結構細節。如圖2B所示，硅膠表帶201大體上是通過普通的注塑成型工藝而形成的常規軟硅膠表帶，不同之處在于其與FPC排線205和硬頭204一體地成型，并且具有用于內嵌光電傳感模塊206的局部加厚部位。進一步，在硅膠表帶201的局部加厚部位的內側（靠人體腕部一側）采用加纖硬膠材料注塑成型傳感模塊保護殼202。如圖所示，光電傳感模塊206的多個光發射接收器優選地沿著表帶長度方式排列，以便充分覆蓋用戶腕部體表皮膚的待檢測脈搏位置。傳感模塊保護殼202根據人體腕部的形狀具有既定的弧度，以使得用戶在佩戴智能手表時盡量將光電傳感模塊206貼近在腕部體表皮膚的脈搏位置。傳感模塊保護殼202的中央部分設有開口以便暴露出光電傳感模塊206的光發射接收器，并進一步在傳感模塊保護殼202上以機械方式安裝透明材料制成的透明防護蓋203，該透明防護蓋203除了允許光發射接收器正常工作以外，還可以起到防塵、防水作用。此外，根據本實用新型第一實施例的嵌入式可穿戴表帶還具有其他常規結構例如表帶帶孔，因它們與本實用新型技術方案沒有直接關系故從略說明。

根據以上說明，可以將本實用新型第一實施例的嵌入式可穿戴表帶的結構稱之為局部剛性包覆式設計，這種設計避免了現有技術中的嵌入式裝置的外形過于笨重、自身不具備防水功能的缺點，同時還解決了智能手表不方便佩戴的問題，尤其是通過采用FPC排線替代原來的藍牙技術，實現了光電傳感模塊可以內嵌于表帶中的技術效果，極大地改善了現有技術中附裝了外置嵌入式裝置的表帶的整體外觀。

需要指出的是，盡管本實用新型第一實施例的局部剛性包覆式設計具有上述優點，但是仍然存在兩處待改進的技術挑戰，其一局部采用加纖硬膠材料的傳感模塊保護殼202具有既定弧度，如果適用于不同人群就需要眾多弧度造型方可滿足要求，并且局部硬質材料會造成佩戴舒適感欠佳；其二光電傳感模塊206必須具有多個光發射接收器以滿足測量精度，從而造成維修成本加高并且在電池壽命方面存在不足。針對上述技術挑戰，發明人銳意創新將局部剛性包覆式設計進一步改良為全柔性包覆式設計，不僅解決了現有技術中的全部問題而且實現了更好的技術效果。下面，結合附圖詳細地說明采用了全柔性包覆式設計的改良實施例作為本實用新型的第二實施例。

圖3A為根據本實用新型第二實施例的內嵌有光電傳感模塊和FPC排線的嵌入式可穿戴表帶以及智能手表的組裝結構示意圖。如圖3A所示，用于智能手表200的嵌入式可穿戴表帶，通過特殊定制的嵌件成型（insert molding）工藝將硅膠材料的表帶主體與作為嵌件的其他零部件注塑成型在一起，從而形成全硅膠包覆式柔性表帶。圖3B為根據本實用新型第二實施例的嵌入式可穿戴表帶的分解結構示意圖，如圖3A和3B所示，表帶主體為由表帶面部301和表帶底部302構成的兩層結構，作為嵌件的其他零部件包括集成有單個光發射接收器的FPC排線305，硬頭304以及傳感器透明膠件303。經特殊定制的嵌件成型工藝，FPC排線305的一端固定成型有硬頭304，其與本實用新型第一實施例同樣地，用于與智能手表200的表殼固定連接，同時還具有防水功能。傳感器透明膠件303在功能上類似于本實用新型第一實施例的透明防護蓋203，不同之處是其通過嵌件成型工藝與表帶底部302一體地結合在一起，因此可以充分實現防塵與防水功能，避免了第一實施例中采用機械連接方式所帶來的防水功能欠佳的問題。另外，單個光發射接收器的長度尺寸非常小，發明人通過嚴格測試已經證實，全硅膠包覆式柔性表帶佩戴于人體腕部所引起的的局部彎曲不會影響光發射接收器的工作，而且采用單個光發射接收器還極大地延長了電池壽命。

需要特別說明的是，由于全硅膠包覆式柔性表帶不存在弧度造型方面的形狀限制，僅通過適當地調節表帶長度就可以滿足各種人群的需要，同時確保采用單個光發射接收器就可以滿足光電傳感模塊檢測脈搏波形的工作要求。具體而言，根據本實用新型第二實施例的全柔性包覆式設計，在改善佩戴舒適感的同時，通過僅僅四款不同型號（加小碼、小碼、中碼以及大碼）的表帶尺寸就可以滿足全部人群。這實際上是可以結合光電傳感模塊的工作范圍而容易地理解，具體而言，通過模擬心跳機的測試表明，在理想橈動脈測量位置的8MM的工作范圍內，光電傳感模塊所測得的脈搏波形沒有分別。雖然個體的手環尺寸及手型形狀因人而異，但是不同人群的手環尺寸大體上處于125MM至205MM的范圍內，因此通過四款不同表帶型號的搭配可以實現每款型號間隔為20MM。這樣一來每款型號的半手環長度偏差為10MM，也就是說距離理想橈動脈測量位置的上下偏差為5MM之內，完全處于光電傳感模塊的工作范圍內。此外，現有的表帶帶孔的孔距為大致5MM，通過改進表扣與全硅膠包覆式柔性表帶的搭配方式上，例如提供比普通表扣長2.5MM的加長表扣，就可以進一步搭配微調成松緊度處于2.5MM之間，以至于適用于不同人群都佩戴舒適。基于以上說明可知，采用全柔性包覆式設計的根據本實用新型第二實施例的嵌入式可穿戴表帶，不僅完全避免了現有技術中的全部缺點，而且克服了本實用新型第一實施例中所存在的技術挑戰。

下面，沿著圖4A-圖4D來簡要地說明根據本實用新型第二實施例的嵌入式可穿戴表帶的注塑工藝流程，準確而言該注塑工藝被稱之為特殊定制的嵌件成型工藝，嵌件成型是指在模具內裝入預先準備的異材質嵌件后注入樹脂，熔融的材料與嵌件接合固化，制成一體化產品的成型工藝，其利用了樹脂的絕緣性和金屬的導電性的組合，制成的成型品能滿足電氣產品的基本機能。

根據本實用新型第二實施例的全硅膠包覆式柔性表帶，由三套硅膠模具共分三次注塑完成最終產品。在三套硅膠模具中，前模芯為三個且型腔各自不同，后模芯為一個以可活動的方式共用于整個注塑過程。首先，如圖4A所示，使用第一套硅膠模具熱壓成型傳感器透明膠件303，優選地使用固體硅膠（Solid Silica Gel）熱壓成型該傳感器透明膠件303。接著，如圖4B所示，將已經成型好的傳感器透明膠件303的后模芯取出，清除毛邊后插入第二套硅膠模具的后模中，注塑成型表帶底部302，從而使之與先前成型的傳感器透明膠件303很好地熔接，同時成型FPC排線305的安放槽位。在該工序步驟中優選地使用液體硅膠（Liquid Silicone Rubber）來成型表帶底部302，同時還需要確保傳感器透明膠件303熔接在表帶底部302上的位置正好對應于集成于FPC排線305上的單個光發射接收器的位置。然后，如圖4C所示，將已經成型好傳感器透明膠件303和表帶底部302的第二套硅膠模具的后模芯取出，清除毛邊后將裝有硬頭304的FPC排線305放置于表帶底部302上已成型的安放槽位中。最后，如圖4D所示，將在上一工序步驟中整理好的后模芯插入第三套模具后模中，注塑成型表帶面部301從而完成整個完整表帶的制作。同樣地，在該工序步驟中優選地使用液體硅膠來成型表帶面部301。

以上就是根據本實用新型第二實施例的全硅膠包覆式柔性表帶的整個特殊定制的嵌件成型工藝過程。在此需要附帶說明的是，雖然在上述注塑過程模具的溫度約為攝氏150度，而光發射接收器能夠承受的最高溫度為攝氏80度左右，但是由于光發射接收器與模具之間隔著液體硅膠并不直接接觸，因此采用上述嵌件成型工藝不會損壞光發射接收器。

發明人并不滿足于上述技術改良，在已實現全柔性包覆式設計的基礎上，進一步對光電傳感模塊的包覆位置進行了技術改進，提出了又一全柔性包覆式設計作為本實用新型的第三實施例。圖5A為根據本實用新型第三實施例的內嵌有光電傳感模塊和FPC排線的嵌入式可穿戴表帶以及智能手表的組裝結構示意圖，圖5B為根據本實用新型第三實施例的嵌入式可穿戴表帶的分解結構示意圖。如圖5A和5B所示，在本實用新型第三實施例中，用加硬玻璃403來替代第二實施例中的傳感器透明膠件303以增加耐磨度并延長使用壽命，這是因為較之于加硬玻璃材料而言，硅膠材料在使用過程中容易發生磨損和破裂，而且玻璃材料的光透明度上更優于硅膠材料。此外，在與加硬玻璃403相對應的光電傳感模塊的周圍增設防護硬膠圈406，該防護硬膠圈406一方面可以方便固定加硬玻璃403，另一方面可以在硅膠表帶的過度張緊或意外拉扯中有效地保護在FPC排線405上集成的光電傳感模塊。本領域技術人員不難理解，還可以將防護硬膠圈406替換為不銹鋼材料等制成的防護鋼圈，只要在強度和硬度方面滿足工藝要求即可。根據本實用新型第三實施例的嵌入式可穿戴表帶的其他部件的結構、功能、數量以及連接關系均與第二實施例相同，在此省略說明。

下面，沿著圖6A-圖6E來簡要地說明根據本實用新型第三實施例的嵌入式可穿戴表帶的注塑工藝流程和制作過程。根據本實用新型第三實施例的全硅膠包覆式柔性表帶，由一套硬膠模具和兩套硅膠模具分別注塑完成。在兩套硅膠模具中，前模芯為兩個且型腔各自不同，后模芯為一個以可活動的方式共用于注塑過程。首先，如圖6A所示，使用硬膠模具注塑成型防護硬膠圈406，優選地使用加纖硬膠材料注塑成型該防護硬膠圈406。同樣地，本領域技術人員不難理解，如果采用防護鋼圈來替代防護硬膠圈406，就可以省略這一注塑成型工序。接著，如圖6B所示，將在上一工序中準備好的防護硬膠圈406放置在第一套硅膠模具的后模芯上的恰當位置，并將該后模芯插入第一套硅膠模具的后模中注塑成型表帶底部402，使之與防護硬膠圈406很好地結合，同時成型FPC排線405的安放槽位。然后，如圖6C所示，將已經結合防護硬膠圈406和成型好表帶底部402的第一套硅膠模具的后模芯取出，清除毛邊后將裝有硬頭404的FPC排線405放置于表帶底部402上已成型的安放槽位中。接下來，如圖6D所示，將在上一工序步驟中整理好的后模芯插入第二套模具后模中，注塑成型表帶面部401以完成注塑表帶。最后，如圖6E所示，例如通過粘膠工藝將恰當尺寸的加硬玻璃403粘牢在防護硬膠圈406的硬膠窗口上，從而完成整個完整表帶的制作。另外，在防護硬膠圈406上固定加硬玻璃403的方式并不限于粘膠工藝，只要能夠實現防水功能即可。以上就是根據本實用新型第三實施例的全硅膠包覆式柔性表帶的整個制作過程。

雖然在上述實施例中，采用液體硅膠為材料來注塑成型包覆式柔性表帶的表帶主體，但是本領域技術人員應當理解，還可以根據具體情況選擇固體硅膠、丁腈橡膠、天然橡膠以及三元乙丙橡膠等材料來實施特殊定制的嵌件成型工藝，只要確保嵌件成型工藝中的材料溫度不會損傷光電傳感模塊即可。此外，雖然在上述實施例中以人體佩戴智能手表所用的表帶為例子說明了本實用新型的技術方案，但是本領域技術人員應當理解，本實用新型所提供技術方案可以容易地應用于具有腕式佩戴結構的任何類型的便攜式設備，并不限于用于智能手表的可穿戴表帶。

以上所揭露的僅為本實用新型的優選實施例而已，當然不能以此來限定本實用新型之權利范圍，因此依本實用新型申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。應當理解，以上的描述意圖在于說明而非限制。例如，上述實施例(和/或其方面)可以彼此組合使用。此外，根據本實用新型的啟示可以做出很多改型以適于具體的情形或材料而沒有偏離本實用新型的范圍。通過閱讀上述描述，權利要求的范圍和精神內的很多其它的實施例和改型對本領域技術人員是顯而易見的。