一种多功能手机壳论文和设计-苏业旺

全文摘要

本实用新型提供一种多功能手机壳，包括具备容纳空间的背板，和设置在背板四周以卡合手机侧边的边框，在背板和\/或边框上安装有测量指定对象的检测装置，和接收检测装置的信号并进行处理和\/或输出的数据处理单元；检测装置包括用于称量放置在手机壳上物体重量的称重装置。本实施方式充分利用人手一部的手机来作为挂载称重装置的平台，使测量可以随时随地实现，让使用人能够实时了解自身摄入食物的热量值，从而方便调整具体的热量值摄入量，可大大提高普及率。

主设计要求

1.一种多功能手机壳，其特征在于，包括具备容纳空间的背板，和设置在背板四周以卡合手机侧边的边框，在背板和\/或边框上安装有测量指定对象的检测装置，和接收检测装置的信号并进行处理和\/或输出的数据处理单元；检测装置包括用于称量放置在手机壳上物体重量的称重装置。

设计方案

2.根据权利要求1所述的多功能手机壳，其特征在于，

所述称重装置为设置在所述背板上的应变元件。

3.根据权利要求2所述的多功能手机壳，其特征在于，

所述应变元件包括随所述背板在重力下同步变形的称重支撑部件，以及安装在所述称重支撑部件上测量所述称重支撑部件形变程度的敏感元件。

4.根据权利要求3所述的多功能手机壳，其特征在于，

所述数据处理单元还包括连接手机以供电的供电单元，在所述背板与所述边框的下端设有安装供电单元的延伸部，供电单元上设置有将外部数据和电源连接至输出插口的接口。

5.根据权利要求4所述的多功能手机壳，其特征在于，

所述背板上设置有与所述称重支撑部件形状对应的安装孔，所述称重支撑部件卡入所述安装孔内后通过卡合结构固定在所述背板上，所述卡合结构为卡块和卡槽相互插接的卡扣结构，所述卡块和所述卡槽可以分别设置在所述安装孔和所述称重支撑部件相接触的侧边，当所述称重支撑部件插装到位后所述卡块和所述卡槽自动扣合。

6.根据权利要求4所述的多功能手机壳，其特征在于，

所述检测装置还包括用于获取检测对象心率信号和体脂信号的心率体脂检测模块、获取皮肤弹性信号和皮肤含水量信号的皮肤检测模块、获取环境紫外线强度信号的紫外线检测模块。

7.根据权利要求6所述的多功能手机壳，其特征在于，

所述心率体脂检测模块包括安装在所述背板远离边框一面且间隔分布的两块检测电极，以及向所述数据处理单元分别输出两块检测电极信号的信号输出单元；

所述皮肤检测模块设置包括设置在所述延伸部处的边框上且外露的皮肤检测电极对，和向所述数据处理单元输出皮肤检测信号的信号输出单元；

所述紫外线检测模块安装在所述延伸部内，包括通过所述延伸部上的通孔检测外部紫外线的紫外线信号检测单元，和向所述数据处理单元输出检测信号的信号输出单元。

8.根据权利要求1所述的多功能手机壳，其特征在于，

所述背板的容纳空间为由两块间隔的隔板形成，且靠近所述边框一侧的隔板为全封闭隔板。

9.根据权利要求1所述的多功能手机壳，其特征在于，

在所述背板和所述边框上还设置有与手机上相应功能单元位置对应的摄像头开口、电源开关开口、音量调节开关开口和扬声器开口。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及手机壳健康监测领域，特别涉及一种通过安装在手机壳上的多种检测单元来获取相应健康信息，以为使用人提供健康参考的多功能手机壳。

背景技术

随着现代社会的不断发展，人们对于健康管理的重视程度日益提高。如一些有心脏病或高血压的人，需要随时了解自身的心率、体脂等参数，以免发生意外。但传统的健康检测项目需要使用各种独立且笨重的专业检测仪器对心率、体脂等健康参数进行检测，这不但不利于使用者携带使用，也无法实现对健康监测项目的实时管控。

另外，对于一些想减肥、健身的人群，也想随时了解当前食物的热量，是否会影响减肥效果，还有一些爱美人士想了解自己皮肤弹性和水含量。

目前虽然有一些针对性的检测设备能够实现上述目的，但是存在检测功能单一且不易携带的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种通过安装在手机壳上的多种检测单元来获取相应健康信息，以为使用人提供健康参考的多功能手机壳。

特别地，本实用新型提供一种多功能手机壳，包括具备容纳空间的背板，和设置在背板四周以卡合手机侧边的边框，在背板和\/或边框上安装有测量指定对象的检测装置，和接收检测装置的信号并进行处理和\/或输出的数据处理单元；检测装置包括用于称量放置在手机壳上物体重量的称重装置。

在本实用新型的一个实施方式中，所述称重装置为设置在所述背板上的应变元件。

在本实用新型的一个实施方式中，所述应变元件包括随所述背板在重力下同步变形的称重支撑部件，以及安装在所述称重支撑部件上测量所述称重支撑部件形变程度的敏感元件。

在本实用新型的一个实施方式中，所述数据处理单元还包括连接手机以供电的供电单元，在所述背板与所述边框的下端设有安装供电单元的延伸部，供电单元上设置有将外部数据和电源连接至输出插口的接口。

在本实用新型的一个实施方式中，所述背板上设置有与所述称重支撑部件形状对应的安装孔，所述称重支撑部件卡入所述安装孔内后通过卡合结构所述固定在背板上，所述卡合结构为卡块和卡槽相互插接的卡扣结构，所述卡块和所述卡槽可以分别设置在所述安装孔和所述称重支撑部件相接触的侧边，当所述称重支撑部件插装到位后所述卡块和所述卡槽自动扣合。

在本实用新型的一个实施方式中，所述检测装置还包括用于获取检测对象心率信号和体脂信号的心率体脂检测模块、获取皮肤弹性信号和皮肤含水量信号的皮肤检测模块、获取环境紫外线强度信号的紫外线检测模块。

在本实用新型的一个实施方式中，所述心率体脂检测模块包括安装在所述背板远离边框一面且间隔分布的两块检测电极，以及向所述数据处理单元分别输出两块检测电极信号的信号输出单元；

所述皮肤检测模块设置包括设置在所述延伸部处的边框上且外露的皮肤检测电极对，和向所述数据处理单元输出皮肤检测信号的信号输出单元；

在本实用新型的一个实施方式中，所述背板的容纳空间为由两块间隔的隔板形成，且靠近所述边框一侧的隔板为全封闭隔板。

在本实用新型的一个实施方式中，在所述背板和所述边框上还设置有与手机上相应功能单元位置对应的摄像头开口、电源开关开口、音量调节开关开口和扬声器开口。

本实用新型充分利用人手一部的手机作为挂载称重装置的平台，使测量可以随时随地实现，让使用人能够实时了解自身摄入食物的热量值，从而方便调整具体的热量值摄入量，可大大提高普及率。

附图说明

图1是本实用新型一个实施方式的手机壳结构示意图；

图2是本实用新型一个实施方式的称重装置与背板的安装示意图；

图3是本实用新型一个实施方式的称重支撑部件示意图；

图4是本实用新型一个实施方式的称重支撑部件示意图；

图5是本实用新型一个实施方式的手机壳上设置显示屏的结构示意图；

图6是本实用新型一个实施方式的检测装置各部件的安装位置示意图；

图7是本实用新型一个实施方式的检测装置各部件的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型一个实施方式提供一种能够检测健康信息的多功能手机壳100，其包括具备容纳空间的背板10，和设置在背板10四周以卡合手机侧边的边框20，手机壳100的整体形状与常规手机壳的半包围形状相同。构成边框20的材料可以是硅胶等柔性材料，以使手机可以贴合地容纳在手机壳100内。

在背板10和\/或边框20上安装有测量指定对象的检测装置30，和接收检测装置30的信号并进行处理和\/或输出的数据处理单元40。数据处理单元40与输出模块11连接以实现通讯功能。

具体的检测装置30为用于称量放置在手机壳100上物体重量的称重装置31，数据处理单元40接收称重装置31的称重信号后进行热量值换算，然后通过输出插口11在手机上显示被称重物体的热量值。

检测装置30、数据处理单元40可以安装在背板10的容纳空间内，输出接口11可以是一个转接口，既可以将数据处理单元40的信息输送给手机，也可以将外接电源、数据线的信号直接转接给手机，同时可将手机的控制信号回传至数据处理单元40。

输出模块11可以是与手机数据接口匹配的数据插口，也可以是蓝牙模块。

背板10上的容纳空间(图中未示出)可以是直接间隔设置在背板上表面或下表面的副板与背板形成的空心夹层结构，在空心夹层内部可以安装各种测量元件，如数据处理单元40；为防止影响手机，其靠近边框20一侧的隔板可以为全封闭隔板。两个隔板的间隔距离优选为4mm左右。

本实施方式中，称重装置31安装在背板10远离边框20的一侧，称重装置31以手机或手机壳100作为一个承重平台，当拟称量的物体放置在手机壳100上或手机上时，称重装置31即可获取到当前摆放物体的重量信号，然后传输给数据处理单元40，数据处理单元40根据物体的种类和对应的热量值，对当前重量进行换算后即给出一个当前物体重量下对应的热量值，供用户参考。这里的称量物体是指供使用者食用的食材，如鸡蛋、牛肉等；通过对不同食材的热量计算，用户能够了解各食材的热量值，从而为减肥或是健身提供精确的热量值搭配指导，提高效果。

本实施方式充分利用人手一部的手机来作为挂载称重装置的平台，使测量可以随时随地实现，让使用人能够实时了解自身摄入食物的热量值，从而方便调整具体的热量值摄入量，可大大提高普及率。

其中的称重装置31可以是常规的重量传感器或压力传感器，而数据处理单元40可以是FPGA或是PLC芯片，相应的计算程序封装在芯片内，其通过预先设定的计算方式根据选择的种类和接收的重量信息给出换算结果，最终的输出结果既可以通过独立的显示屏输出，也可以通过与手机的数据通信由手机上的APP输出。

如图2、3所示，在本实用新型的一个实施方式中，具体的称重装置31可以为设置在背板10远离边框20的一面且突出于背板10 以测量受物体压迫后变形量的应变元件311。应变元件311包括随背板10在重力下同步变形的称重支撑部件312，以及安装在称重支撑部件312上测量称重支撑部件312形变程度的敏感元件311。

敏感元件311能够测量物体受力变形所产生的变形，然后转换为电阻变化输出，通过公式转换后即可换算出实际的重量值。

为更好的传递形变效果，该称重支撑部件312为为Z形结构，包括两个相互平行的上边3121、下边3122，和倾斜连接上边3121和下边3122的斜边3123，称重支撑部件312的一个上边3121可通过夹持结构活动卡在背板10上，支撑部件3121的下边3122与支撑面接触。

敏感元件311安装在称重支撑部件312的斜边3123上，当称重支撑部件312展开测量时，背板10上放置物体的重量使称重支撑部件312的上边3121和下边3122相互接近，斜边3123受压后的倾斜角度变大，该变形即被敏感元件311测量到并传送至数据处理单元 40进行计算，从而得到测量物体的重量。

此外，可在背板10上设置相应的容纳称重支撑部件312，容纳槽可以凹进空心夹层结构内，以避免称重支撑部件312影响手机使用。

如图2、4所示，在另一个实施方式中，称重支撑部件312可以是一个框架形的结构，称重支撑部件312在与背板10贴合的一面上设置有U形的夹槽313，夹槽313的开口方向与背板10平行，敏感元件311通过支撑铜片314安装在夹槽313内，在称重支撑部件312 远离背板10的一面设置有可伸缩撑脚315，形变片314与未伸缩状态下的伸缩撑脚315接触。在背板10上设置有与称重支撑部件312 形状对应的安装孔12，称重支撑部件312卡入安装孔12内后通过卡合结构13固定在背板10上，具体的卡合结构13可以是卡块131和卡槽132相互插接的卡扣结构，卡块131和卡槽132可以分别设置在安装孔12和称重支撑部件312相接触的侧边，当称重支撑部件312 插装到位后卡块131和卡槽132自动扣合。

使用时，手机壳平放在支撑面上，背板10通过其中的伸缩撑脚 315与支撑面接触，当手机壳上放置物体时，承受的重力传递至伸缩撑脚315处，压迫伸缩撑脚315向称重支撑部件内运动，进而推动形变片314移动，形变片314的形变即被敏感元件311测量到并传送至数据处理单元40进行计算，从而得到测量物体的重量。

为保证支撑后的背板10稳定，称重支撑部件312可设置两个，且对称承担背板10的重量，使背板10在承重后能够保持水平稳定。

在本实用新型的一个实施方式中，如图5所示，在边框20上可以设置与数据处理单元40连接的显示屏21和控制键211，显示屏21 可以是LED屏，而控制键211可以是单个或两个键，其控制的项目或结果可以在显示屏21上显示，通过交互式控制可以在显示屏21上显示指定的信息，如表明此时测量的物体名称；同时数据处理单元40 换算后的热量值也可以直接通过该显示屏21显示出来，而不经过手机。

在本实用新型的一个实施方式中，具体的数据处理单元40还包括连接手机以将手机的电供给手机壳的供电单元，供电单元可以是一块具备调节电压功能的电路板，其可安装在背板10的容纳空间内，也可以在背板10和边框20的下端设置一块延伸部14，将供电单元安装在延伸部14内，延伸部14形成一个封闭的安装空间，不但可以安装电路板，还可以安装数据处理单元40。位于延伸部14内的供电单元上设置有连接外部数据和电源的接口，接口连接外部数据线或电源线后转接至输出插口11，然后再由手机数据接口输入至手机。供电单元不但可控制电力输入，还可作为数据处理单元40向手机传送数据的中转站，这不但解决了检测装置30及数据处理单元40的用电需求，也进一步减少了手机壳100的厚度，使其实现轻量化。

在本实用新型的其他实施例中，供电单元还可包含内置电池，内置电池可以设置于延伸部14中，并可通过外部接口11实现多次充放电，以确保在手机电量不足时，多功能手机壳100仍然可以正常工作。

如图6所示，在本实用新型的一个实施方式中，检测装置30还可以包括用于获取检测对象心率信号和体脂信号的心率体脂检测模块32、获取皮肤弹性信号和皮肤含水量信号的皮肤检测模块33、获取环境紫外线强度信号的紫外线检测模块34。各个模块根据测量对象的不同安装在手机壳100的不同位置，其测量过程及数据传送都由数据处理单元40控制，而结果显示可以通过连框20上的显示屏21 或是手机的APP进行显示。

其中，心率体脂检测模块32包括安装在背板10远离边框20一面且间隔分布的四块检测电极，以及向数据处理单元分别输出四块检测电极信号的信号输出单元；检测电极32可以和称重模块31安装在一起且检测电极32安装在外露的一面，两者并不会相互影响。

皮肤检测模块33包括设置在延伸部14处的边框20上且外露的皮肤检测电极对，和向数据处理单元40输出皮肤检测信号的信号输出单元；

紫外线检测模块34安装在延伸部14内，包括通过延伸部14上的通孔检测外部紫外线的紫外线信号检测单元，和向数据处理单元 40输出检测信号的信号输出单元。

上述模块通过各类传感器获取各种健康管理参数的检测信号，然后通过线缆与数据处理单元40连接，数据处理单元40根据预先安装的程序对各检测结果进行计算或换算然后输出相应的检测结果，使用户能够获取心率、体脂、皮肤弹性、皮肤含水量和紫外线强度等各种健康参数，用户可以通过上述参数随时调整自身或自身环境，使身体始终保持在健康状态。例如，使用者在进行健身运动时，可以实时查询自身的实时心率和体脂，相应调整健身计划；当皮肤弹性和水分参数不佳时，使用者可以及时进行皮肤保养，使用护肤用品；当户外紫外线强度较高时，使用者可以选择进入室内，避免阳光直射。

作为示例，如图7所示，心率体脂检测模块32包括上电极片321、下电极片323、上电极信号单元322和下电极信号单元324；上电极片321设置于背板10的上部，下电极片323设置于背板10的下部；上电极信号单元322连接上电极片321，下电极信号单元324连接下电极片323。可选地，上电极片321和下电极片323上下成对地设置在背板10上并贯穿背板10，使电极片能够暴露于背板10的背面，以方便使用才接触。

当使用者进行心率体脂检测时，将左右手的检测部位分别贴置于上下两个电极片上，上电极片321和下电极片323获取以电信号形式表示的心率信号和体脂信号，并通过上电极信号单元322和下电极信号单元324输出电信号。数据处理单元40根据心率信号和体脂信号获得实时的心率检测结果和体脂检测结果。心率信号是心肌中的起搏细胞所自发产生的可传导的动作电位信号，这种生物电变化可通过心脏周围的导电组织和体液传导到身体表面的测试部位，使测试部位在每一心动周期中也都发生有规律的电信号变化，根据电信号的变化就可以得到心率检测结果；体脂信号是通过对人体施加一定的安全电流所测得的人体电阻，由于肌肉内由于含有较多水分，导电性优于脂肪，检测安全电流通过人体的难易度就可以得到体重中肌肉与脂肪的比例，从而得到体脂检测结果。

在本实用新型的其他实施例中，心率信号还可以通过光电测量法获得，心率体脂检测模块32包括发光LED和光敏传感器，安装于背板10的背面，通过发光LED照射检测部位的血管，光敏传感器检测血管中的血液在脉动时发生的密度变化而引起透光率的变化，从而得到心率检测结果。

作为示例，皮肤检测模块33设置于延伸部14的空腔中，包括皮肤检测电极对331和皮肤信号输出单元332，皮肤检测电极对331暴露于延伸部14下端，皮肤信号输出单元332连接皮肤检测电极对331 后与数据处理单元40连接。

当使用者进行皮肤弹性和皮肤含水量检测时，将待检测的皮肤部位轻触皮肤检测电极对331，皮肤信号输出单元332将获取信息转换为电信号形式表示的皮肤弹性信号和皮肤含水量信号再输送至数据处理单元40，数据处理单元40根据皮肤弹性信号和皮肤含水量信号获得实时的皮肤弹性检测结果和皮肤含水量检测结果，并通过显示屏或手机显示给使用者。

皮肤含水量信号基于电容原理得到，即根据水和其他物质的介电常数的差别来进行测定。正常情况下，水的介电常数为81，而其它物质的介电常数大多小于7，这就使皮肤的电容随着含水量的差异而变化，因此可以利用皮肤电容量来确定其中水的含量，并实时显示在手机客户端上，使用者可以读取当前皮肤含水量并及时采取对应的护肤措施；皮肤弹性基于皮肤角质层的含水量，皮肤弹性信号通过检测皮肤角质层的含水量获得，并在手机客户端上给出皮肤弹性的分级显示。例如，角质层含水量在40％以上用笑脸标志表示皮肤柔软，角质层含水量在37％以下用哭脸标志表示皮肤粗糙。在本实用新型的其他实施例中，皮肤弹性信号还可以通过测试皮肤拉伸量表征，皮肤检测模块112包含负压吸附单元和光信号发射接收单元，负压吸附单元通过负压将被测试部位皮肤拉伸，光信号发射接收单元通过测试光信号在被测试部位皮肤中的吸收信号，获得被测试部位皮肤的拉伸长度与时间的变化关系，进而获得被测试部位皮肤的皮肤弹性检测结果。

紫外线检测模块34可以设置于延伸部14的空腔中，包括相互连接的紫外线信号检测单元341和紫外线信号输出单元342，紫外线信号检测单元341通过延伸部14正面设置的紫外线检测窗口检测外部光线。可选地，紫外线信号检测单元341包含紫外线传感器，将紫外线光信号转换为对应强度的电信号。数据处理装置40根据紫外线信号输出单元342转送的电信号获得实时的紫外线强度检测结果。具体地，紫外线强度检测结果传输至手机客户端后，手机客户端可以根据不同的紫外线强度给出对应的紫外线强度等级及防晒建议，以便使用者采取适当的防晒措施。

在本实用新型的一个实施方式中，在背板10和边框20上还设置有与手机上相应功能单元位置对应的摄像头开口、电源开关开口、音量调节开关开口和扬声器开口，该结构与常规的手机壳结构相同，这里不再重复。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

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