設(shè)備上的與用戶的皮膚或者其他外部組織接觸的用于提供低摩擦和提高的舒適度的工程 ...的制作方法
【專利摘要】被結(jié)構(gòu)設(shè)計為與用戶的諸如皮膚的外部組織接觸的裝置包括被結(jié)構(gòu)設(shè)計為與所述外部組織直接接合的彈性材料接觸部分。所述接觸部分具有工程設(shè)計的表面(64A、64B)，所述工程設(shè)計的表面包括多個非隨機的、預(yù)先設(shè)計的表面特征(70、74B、76B、78B)，所述表面特征被設(shè)計為降低摩擦以及提高用戶舒適度。在一種實施方式中，所述表面特征(70、76B)的每個緊密鄰接對之間的間距(P)小于或等于預(yù)定最大間距值，所述表面特征(70、76B)中的每個的高度(H)小于或等于預(yù)定最大高度值。
【專利說明】設(shè)備上的與用戶的皮膚或者其他外部組織接觸的用于提供低摩擦和提高的舒適度的工程設(shè)計的表面

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有被結(jié)構(gòu)設(shè)計為與用戶的皮膚或其他外部組織(例如，嘴唇)接觸的表面的設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]已知各種各樣的在使用期間接觸皮膚的設(shè)備。這樣的設(shè)備的范例有但不限于防塵面罩、耳機、奶瓶和抽乳器。這樣的設(shè)備的使用，尤其是長期使用可能造成皮膚刺激或者其他種類的不適。
[0003]因而，需要這樣一種供諸如耳機、奶瓶或抽乳器使用的表面，其被結(jié)構(gòu)設(shè)計為長期接觸用戶的皮膚或外部組織，并為用戶提供減少的摩擦和/或提高的舒適度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種裝置，其具有被結(jié)構(gòu)設(shè)計為與用戶的皮膚或其他外部組織(例如，嘴唇)接觸的表面，所述表面能夠通過提供減小的摩擦和/或提高的用戶舒適度而克服常規(guī)設(shè)備的缺點。
[0005]本發(fā)明的另一目的在于提供一種制作裝置的方法，所述裝置具有被結(jié)構(gòu)設(shè)計為與皮膚或其他外部組織(例如，嘴唇)接觸的表面，皮膚或其他外部組織將不會受到與常規(guī)設(shè)計和制造技術(shù)相關(guān)聯(lián)的弊端的影響。
[0006]在一個實施例中，提供了一種被結(jié)構(gòu)設(shè)計為在其使用期間與用戶的諸如皮膚或嘴唇的外部組織接觸的裝置。所述裝置包括被結(jié)構(gòu)設(shè)計為與所述外部組織直接接合的接觸部分。所述接觸部分的至少一節(jié)段具有工程設(shè)計的表面，所述工程設(shè)計的表面包括多個非隨機的、預(yù)先設(shè)計的表面特征，每個表面特征具有類似的幾何結(jié)構(gòu)，其中，在所述節(jié)段中，所述表面特征的每個緊密鄰接對之間的間距小于或等于預(yù)定最大間距值，并且其中，在所述節(jié)段中，所述表面特征中的每個的高度小于或等于預(yù)定最大高度值。
[0007]在另一實施例中，提供了一種制作被結(jié)構(gòu)設(shè)計為在其使用期間與用戶的外部組織接觸的裝置的方法。所述方法包括:設(shè)計工程設(shè)計的表面，其中，所述工程設(shè)計的表面的至少一節(jié)段包括多個非隨機的、預(yù)先設(shè)計的表面特征，每個表面特征具有類似的幾何結(jié)構(gòu)，其中，在所述節(jié)段中，所述表面特征的每個緊密鄰接對之間的間距小于或等于預(yù)定最大間距值，并且其中，在所述節(jié)段中，所述表面特征中的每個的高度小于或等于預(yù)定最大高度值；以及按照一種方式形成所述裝置的接觸部分，其中，所述接觸部分包括所述工程設(shè)計的表面，所述接觸部分被結(jié)構(gòu)設(shè)計為與所述用戶的所述外部組織直接接合。
[0008]參考附圖考慮以下描述和權(quán)利要求書，本發(fā)明的這些和其他目的、特征和特性，以及相關(guān)結(jié)構(gòu)元件的操作方法和功能，以及各部分的組合和制造的經(jīng)濟性，將變得更加顯而易見，所有附圖都形成本說明書的一部分，其中，在各幅圖中類似的附圖標記表示對應(yīng)部分。然而要明確理解，附圖僅出于說明和描述的目的，并非旨在作為本發(fā)明限制的定義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1A-1J是每個具有工程設(shè)計的表面的接觸部分的示范性實施例的示意性等軸視圖；
[0010]圖2是根據(jù)一個具體示范性實施例的圖1A的接觸部分的示意性表示；
[0011]圖3和圖4是一副耳機的兩個不同實施例的示意圖，一副耳機的每個均包括具有文中所述的工程設(shè)計的表面的接觸部分；
[0012]圖5是具有奶嘴的奶瓶的示意圖，所述奶嘴包括具有文中所述的工程設(shè)計的表面的接觸部分；
[0013]圖6是具有乳房凸緣的抽乳器的示意圖，所述乳房凸緣包括具有文中所述的工程設(shè)計的表面的接觸部分；
[0014]圖7是具有心率監(jiān)測功能的腕表的示意圖，所述腕表包括具有文中所述的工程設(shè)計的表面的接觸部分；
[0015]圖8-11是根據(jù)各種具體的備選實施方式的圖2的接觸部分的截面圖。

【具體實施方式】
[0016]如本文使用的，單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”包括多個指示物，除非語境明確做出其他說明。如本文使用的，對兩個或更多部分或部件進行“耦合”的表述應(yīng)當(dāng)意指所述部分直接或間接地(即，通過一個或多個中間部分或部件)相連接或一起工作，只要存在鏈接。如本文使用的，“直接耦合”意指兩個元件直接相互接觸。如本文使用的，“固定耦合”或者“固定”意指將兩個部件耦合從而在保持相對于彼此的恒定取向的同時作為一體移動。
[0017]如本文使用的，“單式”意指將部件創(chuàng)建為單件或單元。亦即，包括單獨創(chuàng)建的，并之后耦合到一起作為單元的零件的部件不屬于“單式”部件或主體。如本文采用的，使兩個或更多部分或部件相互“接合”的表述應(yīng)當(dāng)意指所述部分直接地或通過一個或多個中間部分或部件彼此施力。如本文采用的，“數(shù)量”一詞應(yīng)當(dāng)意指一或者大于一的整數(shù)(即多個)。
[0018]文中使用的方向短語，例如但不限于頂部、底部、左側(cè)、右側(cè)、上、下、前、后及其派生詞涉及附圖中所示的元件的取向，但其并不對權(quán)利要求構(gòu)成限制，除非其中明確記載。
[0019]從圖1A可以看出，接觸部分64A的工程設(shè)計的表面包括多個表面特征70，其中，每個表面特征70是從接觸部分64A的底面72向上延伸的穹頂狀結(jié)構(gòu)。從圖1B可以看出，接觸部分64B的工程設(shè)計的表面包括鋸齒狀構(gòu)造，其中，所述表面特征包括多個隆脊74B和通過四個相鄰的隆脊74B相交形成的多個柱狀構(gòu)件76B。此外，從圖1B中可以看出，在每組四個緊密鄰接的隆脊74B界定的區(qū)域內(nèi)形成了谷78B。從圖1C可以看出，接觸部分64C的工程設(shè)計的表面包括多個表面特征70，其中，每個表面特征70是從接觸部分64C的底面72向上延伸的柱狀結(jié)構(gòu)。圖1G-1J示出了包括另外的示范性工程設(shè)計的表面的另外的示范性接觸部分64G-64J。
[0020]此外，在本發(fā)明的一個示范性實施例中，通過兩個具體的設(shè)計參數(shù)表征接觸部分的工程設(shè)計的表面，所述兩個具體的設(shè)計參數(shù)即表面特征的間距(P)和表面特征的高度(H)。如本文使用的，“間距”一詞應(yīng)當(dāng)意指類似表面特征的緊密鄰接對的對應(yīng)部分之間的距離，并且“高度”一詞應(yīng)當(dāng)意指表面特征的最高點與表面特征所處的接觸部分64的最低表面72之間的垂直距離。參考圖1A，將該實施例的穹頂狀表面特征70的間距(P)和高度(H)分別標為P和H。參考圖1B，在那些實施例的鋸齒狀構(gòu)造當(dāng)中，測量緊密鄰接的柱狀構(gòu)件76B之間的間距，并測量從每個柱狀構(gòu)件76B的頂端(其為最高的表面特征)到谷78B的最深點的高度?；蛘?，可以測量緊密鄰接的隆脊74B的中心之間的間距。
[0021]在一個示范性的非限制性實施例中，具體的材料可以是具有40A型邵氏硬度的硅酮。在另一示范性的非限制性實施例中，具體材料可以是具有5A型邵氏硬度的液體硅橡膠。此外，通過(利用低摩擦和皮膚舒適度的標準)對文中描述的接觸部分64的各個實施例的測試和建模(例如，使用數(shù)值模擬的FEM建模)，本發(fā)明人已經(jīng)確定了可以通過采用工程設(shè)計的表面優(yōu)化接觸部分64的性能，其中，類似表面特征的每個緊密鄰接對之間的間距小于或等于特定預(yù)定最大間距值(P最大)，并且每個類似表面特征的高度小于或等于特定預(yù)定高度值(Hi±)。
[0022]在一個具體實施例中，所述工程設(shè)計的表面由間距表征，其中，所述間距在整個表面上一致相等(如本文使用的，在對工程設(shè)計的表面內(nèi)的鄰接表面特征的間距值進行比較時，“相等”應(yīng)當(dāng)意指間距值全部在另一個的制造容差的10%或更小內(nèi))，并小于或等于Pi±。圖1A、1B和圖2(如下文所述)示出了間距一致相等的這種表面的范例。
[0023]在一個備選的具體實施例中，所述工程設(shè)計的表面由間距表征，其中，所述間距是各向異性的，也就是說其沿不同的方向具有不同的尺寸/特性。更具體而言，在這一實施例中，所述間距將沿第一方向具有一致相等的第一間距值P1，并且沿橫向于(例如，垂直于)第一方向的第二方向具有一致相等的第二間距值P2。圖1D使用穹頂狀表面特征70示出了這種實施例的一個范例。圖1E示出了這種實施例的另一個范例，其中，采用了如文中別處所述的鋸齒狀構(gòu)造。
[0024]在另一備選的具體實施例中，所述工程設(shè)計的表面由間距表征，其中，所述間距可以在整個表面上發(fā)生變化，但在每種情況中都小于或等于圖1F使用穹頂狀表面特征70示出了這種實施例的范例(盡管也可以采用具有其他形狀的特征)。在所示出的實施例中，P1 = P1,P2，...PN,其中，0〈Pi≤P最大或者2R〈Pi ≤Pi大，其中，R是半球狀穹頂?shù)陌霃?。在一個具體實施例中，間距值中的每個處于另一個的50%內(nèi)。在另一具體實施例中，所述間距值的最大變化在某些地方處于另一個的10%和50%之間(以避免光學(xué)拼接和振動噪聲效應(yīng))。
[0025]類似地，在另一具體實施例中，工程設(shè)計的表面由高度表征，其中，高度在整個表面上是一致相等的(即，對于每個類似的表面特征；如文中使用的，在對工程設(shè)計的表面內(nèi)的表面特征的高度值進行比較時，“相等”應(yīng)當(dāng)意指在另一個的制造容差的30%或更小內(nèi))，并且小于或等于
[0026] 此外，在一個具體的非限制性示范性實施例中，等于100微米，并且等于100微米。換言之，在這一示范性實施例中，將間距P和高度H表征如下:PS 100微米，并且H ≤ 100微米。在另一作為剛剛描述的實施例的細化的具體非限制性示范性實施例中，將間距P和高度H表征如下:P ≤ 50微米(或者P ≤100微米，或者20微米≤P≤50微米)，并且10微米≤ H ≤ 40微米。在又一也作為剛剛描述的實施例的進一步細化的具體非限制性示范性實施例中，將間距P和高度H表征如下:20微米< P≤ 50微米(或者10微米≤P ≤ 50微米，P ≤ 50微米，或者P ≤ 100微米)，并且10微米≤ HS 20微米。在又一非限制性示范性實施例中，大于或等于10微米且小于或等于100微米，并且大于或等于10微米且小于或等于100微米。例如，可以按照如圖1A-1C所示并且如文中別處所述的工程設(shè)計的表面構(gòu)造中的任何構(gòu)造實施這些示范性實施例。通過測試和建模，本發(fā)明人已經(jīng)確定，當(dāng)在諸如接觸部分64的皮膚接觸表面上實施時，根據(jù)這些示范性實施例的工程設(shè)計的表面將不會在使用期間對用戶的皮膚產(chǎn)生不利影響，因而將優(yōu)化性能。例如，已經(jīng)確定這樣的構(gòu)造將不會在用戶皮膚的更深層上提供不適當(dāng)?shù)膽?yīng)力集中。
[0027]因而，基于上文，工程設(shè)計的表面中的間距和高度的下述示范性非限制性組合是可能的:
[0028]

【權(quán)利要求】
1.一種被結(jié)構(gòu)設(shè)計為在其使用期間接觸用戶的外部組織的裝置(30、90、100、106、112、118)，包括: -被結(jié)構(gòu)設(shè)計為與所述外部組織直接接合的接觸部分出4、94、104、110、116、124)，其中，所述接觸部分的至少一節(jié)段具有工程設(shè)計的表面，所述工程設(shè)計的表面包括多個非隨機的、預(yù)先設(shè)計的表面特征(70、76)，每個表面特征具有類似的幾何結(jié)構(gòu)，其中，在所述節(jié)段中，所述表面特征的每個緊密鄰接對之間的間距小于或等于預(yù)定最大間距值，并且其中，在所述節(jié)段中，所述表面特征中的每個的高度小于或等于預(yù)定最大高度值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，在所述節(jié)段中，所述表面特征中的每個的高度彼此相等，并且小于或等于搜索預(yù)定最大高度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述預(yù)定最大間距值是以下中的任意值:(i)50微米，(ii) 100微米，或者(iii)大于或等于10微米并且小于或等于100微米，或者其中，所述表面特征的每個緊密鄰接對之間的間距是以下中的任意值:(i)大于或等于10微米并且小于或等于50微米，或者(ii)大于或等于20微米并且小于或等于50微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述預(yù)定最大高度值是以下中的任意值:(i)100微米，(ii) 40微米，(iii) 20微米,或者(iv)大于或等于10微米并且小于或等于100微米，或者其中，所述表面特征中的每個的高度是以下中的任意值:(i)大于或等于10微米并且小于或等于40微米，或者(ii)大于或等于10微米并且小于或等于20微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述表面特征的每個緊密鄰接對之間的間距是相等的，或者其中，所述工程設(shè)計的表面表現(xiàn)出:或者(i)各向異性間距，使得所述表面特征的每個緊密鄰接對之間的間距沿第一方向等于第一間距值，并且所述表面特征的每個緊密鄰接對之間的間距沿橫 向于所述第一方向的第二方向等于第二間距值，或者(ii)可變間距，使得所述表面特征的每個緊密鄰接對之間的間距發(fā)生變化，但是在每種情況下都小于或等于所述預(yù)定最大間距值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述表面特征中的每個具有軸對稱穹頂狀輪廓。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，所述表面特征中的每個具有耦合至基底部分(84)的頂端部分(82)，其中，所述頂端部分具有處于5微米和10微米之間的半徑，并且其中，所述基底部分具有處于10度和60度之間的相對于所述表面特征的中心軸(80)測量的半頂角。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述工程設(shè)計的表面包括多個第二表面特征，所述第二表面特征中的每個是隆脊構(gòu)件(74)，所述表面特征中的每個是通過所述隆脊中的四個相鄰隆脊相交而形成的柱狀構(gòu)件(76)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述裝置選自包括下述項的組:(i)抽乳器(118)，其中，所述接觸部分(64)是乳房凸緣(124)的部件，(ii) 一副耳機(100、106)，其中，所述接觸部分(104、110)是聽筒(102、108)的部件，(iii)奶瓶(112)，其中，所述接觸部分(116)是奶嘴(114)的部件，(iv)傳感器設(shè)備(128)，其中，所述接觸部分被提供在所述傳感器設(shè)備的皮膚接觸表面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述表面特征中的每個包括下述類型的表面特征之一:凸點、凹窩、柱、穹頂、谷、脊、波動或鋸齒。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述表面特征中的每個的偏轉(zhuǎn)響應(yīng)于4.4kPa的正常壓力等于I微米或更小。
12.—種制作被結(jié)構(gòu)設(shè)計為在其使用期間接觸用戶的外部組織的裝置(30、90、100、.106、112、118)的方法，包括: -設(shè)計工程設(shè)計的表面，其中，所述工程設(shè)計的表面的至少一節(jié)段包括多個非隨機的、預(yù)先設(shè)計的表面特征(70、76)，每個表面特征具有類似的幾何結(jié)構(gòu)，其中，在所述節(jié)段中，所述表面特征的每個緊密鄰接對之間的間距小于或等于預(yù)定最大間距值，并且其中，在所述節(jié)段中，所述表面特征中的每個的高度彼此相等，并且小于或等于預(yù)定最大高度值；以及 -按照一種方式形成所述裝置的接觸部分(64、94、104、110、116、126)，其中，所述接觸部分包括所述工程設(shè)計的表面，所述接觸部分被結(jié)構(gòu)設(shè)計為與所述用戶的外部組織直接接口
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，在所述節(jié)段中，所述表面特征中的每個的高度彼此相等，并且小于或等于所述預(yù)定最大高度值。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述預(yù)定最大間距值是以下中的任意值:(i) 50微米，(ii) 100微米，或者(iii)大于或等于10微米并且小于或等于100微米，或者其中，所述表面特征的每個緊密鄰接對之間的間距是以下中的任意值:(i)大于或等于10微米并且小于或等于50微米，或者(ii)大于或等于20微米并且小于或等于50微米。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述預(yù)定最大高度值是以下中的任意值:(i)100微米，(ii)40 微米，(iii)20微米,或者(iv)大于或等于10微米并且小于或等于100微米，或者其中，所述表面特征中的每個的高度是以下中的任意值:(i)大于或等于10微米并且小于或等于40微米，或者(ii)大于或等于10微米并且小于或等于20微米。
16.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其中，在所述節(jié)段中，所述表面特征的每個緊密鄰接對之間的間距為10-30微米，其中，所述表面特征中的每個具有半徑為5-7.5微米的基底部分(84)，其中，在所述節(jié)段中，所述表面特征中的每個的高度小于或等于10微米，并且其中，所述表面特征中的每個的偏轉(zhuǎn)響應(yīng)于0.01MPa的正常壓力等于I微米或更小。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述接觸部分由具有5A型邵氏硬度和.0.1-1.5MPa彈性模量的材料制成。
【文檔編號】H04R1/10GK104053531SQ201380005613
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月16日
【發(fā)明者】C·P·亨德里克斯, R·M·J·馮克恩, W·波澤, N·P·威拉德, J·范扎恩坦恩, M·克萊 申請人:皇家飛利浦有限公司