手持纹身装置的制作方法

1.本发明涉及手持纹身装置，特别涉及集成电池电源、控制电路系统及用户界面的手持纹身装置。


背景技术：

2.传统的马达纹身装置(俗称马达纹身机，)通常包括一个微型电动机以用于往复驱动一或更多针(纹身针)以施加墨水至目标的皮肤。用于提供电力至微型电动机的电源单元通常与纹身装置(有时也称纹身机)是分离的，它们不是一体化的。电源单元具有用于调节电动机速度的控制系统。控制系统可以包括显示器和控制按钮、旋钮或按键以用于使用者调节微电动机的动力设置和速度。常规是通过调节电源输出电压来控制微电机的转速。这种电源单元一般通过一段大致2米长的电缆线连接至手持的纹身装置上以驱动微型电动机，当纹身装置握持于操作者手中时电源单元放置于桌面上或者纹身工具车上。有时会使用脚踏板开关来控制电源进而操控纹身装置中的电机的运行或者停止。本文里的马达和电机是电动机的俗称和简称。
3.举例来说，这种常见的与纹身装置分离的纹身机电源单元公开于科普兰德(copeland)等人的专利us7,969,715(同一技术在中国申请cn101678197b)中。
4.由于在纹身期间纹身机与电源单元之间的电缆线通常会妨碍或者限制纹身操作。一些新式的纹身装置设置了内置的或与纹身装置集成为一体的电源，例如纹身装置上的电池或者电池包。其电压控制可以采用分离的桌面控制装置无线连接至手持的纹身装置上的电池电源或者电动机。例如，科尔顿(colton)等人的专利us 9,254,376公开了一种无线控制的电池动力的纹身设备，其采用分离的无线连接的调压器以提供对纹身机的电动机的控制。约翰森(johansso)的专利us 2017/0021154公开了一种纹身机电源，其桌面系统具有用于调控纹身机的用户界面，其基于用户与用户界面的交互无线传输信号至手持的纹身机。司米德(smead)等人的专利us2020/0306519公开了一种用于纹身机的小型的内含电压调节控制器的电池包(电池模块)，其配置为通过可拆卸的磁性连接适配器与纹身机相连接。该电池包(电池模块)设置有操控按键和显示屏幕。利普斯科姆(lipscomb)的专利us 10,471,246公开了一种用于纹身机的具有速度控制器的电池电源包。输入按键放置于电池包壳体的外部表面上。一个控制器连接输入按键，用于依据由输入按键生成的速度信号调节电池包的输出电压。
5.一些现有的手持纹身装置具有笔形状，并且被称为纹身笔，笔式纹身机，无线纹身机，无线马达纹身机。此处的“无线”概念是指纹身机与电池电源是一体化的手持器具，纹身机在运行期间不需要连接一条电源线。这些机器的电池包(电池模组、电池模块)内的电池可以使用标准电池，例如可充电电池。采用通用充电器和充电电缆，例如usb或者usb-c充电电缆来为电池包的电池充电。一些笔式纹身机具有内置的led或者lcd显示器，控制器，以及电池外罩。
6.无论如何，亟需改进现有的具有集成电源和控制单元的纹身装置。
7.本发明申请人意识到现有的纹身装置内，电源控制单元一般设置于电池包的单独的外壳内，然后随同电池再安装在手持纹身装置的末端。在手持纹身装置的上端额外增加重量使得手持的纹身装置更加难以操纵(重心上移，头重脚轻，所以不宜操纵)。另外每次更换电池，电源控制单元也与电池一同被更换了，需要每次重新调设新安装的电池包上的控制参数。而且每个电池包都具有电源控制单元，增加了电池包的成本。进一步也意识到，现有的用于手持纹身装置的控制单元的人机界面不便于使用或者操作，可进一步地改进。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种手持纹身装置，可以方便使用者使用。
9.在本发明的一方面，提供了一种手持纹身装置，其具有可拆卸安装的电池电源(电池包、电池模块)，以及与纹身装置集成与一体的控制单元，该控制单元带有具有诸如触摸屏的触摸传感器的图形用户界面。
10.在一实施例中，提供了一种手持纹身装置。该手持纹身装置包括细长的本体，该本体包括手握部，其包括配置为可拆卸连接包含一或多个纹身针的针组件的连接端，以及位于该手握部上方的上部，该上部包括用于通过延伸穿过该手握部的传动轴驱使该一或多个纹身针的针驱动器，以及用于供应电力至该针驱动器的电池电源。
11.该手持纹身装置还包括位于该上部的用户界面，该用户界面包括显示屏和用于检测使用者手指手势的触摸传感器；以及位于该上部内的控制电路系统，其用于基于通过该用户界面收到的用户输入控制由该电池电源供应至该针驱动器的电力。
12.在下述附图中所描绘的该手持纹身装置的各种实施例中，可以具有下列的特征，要么单独且分别的具有所述特征，要么具有所述特征的任意组合。
13.该用户界面可以包括触摸屏，其不但提供显示表面而且提供触摸传感表面。该电池电源可以包括用于容纳电池于其中的管状壳体。
14.该控制电路系统可以包括环绕该管状壳体安装的至少一电路板。
15.该至少一电路板可以包括三个环绕该管状壳体的平板电路板。平板电路板可以为刚性的平板电路板。
16.该至少一电路板可以包括弯曲环绕该管状壳体的可变形的环形电路板。
17.该控制电路系统可以包括处理器，以及储存处理器可执行指令于其上的处理器可读的存储介质。
18.当由该处理器执行该指令时，可以引起该控制电路系统：在该显示屏上显示信息；通过该用户界面接收用户输入；响应于通过该用户界面所接收的用户输入更新在该显示屏上所显示的信息；基于该用户输入控制该手持纹身装置的运行。
19.该用户输入可以包括通过该触摸传感器检测到的手指手势。
20.该用户界面可以包括有形的或者虚拟的归位按钮或归位按键。
21.该触摸传感器可以邻近于该显示屏安置。
22.该手持纹身装置可以包括提供连续传感表面或者分离的传感表面的多个触摸传感器。
23.该针驱动器可以包括电动机并且该控制电路系统可以配置为基于检测到的手指手势调节该电动机的速度。可以类似手机手势操作，具有手势操作常见特点：不用点按，只
需在屏幕上滑动，便可打开、切换、关闭应用。
24.该控制电路系统可以配置为基于该检测到的手指手势的滑动方向按照预选或者预设的量增加或者减少该电动机的速度。预设的量即预先设定的量值，是指使用者可以在设置页面预先设定这个值。
25.该触摸传感器可以配置为检测滑动方向是否为向上的方向，向下的方向，向左的方向，以及向右的方向。
26.该滑动方向在该显示屏的显示区域内可检测，或者在该显示区域外所定义的传感区域内可检测。
27.该显示屏可以由该控制电路系统控制以显示该电动机的状态，该手持纹身装置的运行状态，用于该手持纹身装置或者该电动机的用户设置，以及时间信息其中之一或者其中之多个，其中该电动机的状态包括该电动机的速度。
28.该用户界面可以由该控制电路系统控制以在该显示屏上显示用户可选择的项目，并且通过该触摸传感器接收用户选择。
29.该控制电路系统可以包括主控制电路,升压变换电路,以及电动机驱动电路。
30.该主控制电路可以包括无线收发器和主控制器。该无线收发器具体可以为蓝牙电子元件。
31.该电动机可以为无换向器直流电动机，并且该电动机驱动电路配置为检测或者计算该电动机的瞬时速度以及传输指示该速度的信号至该主控制电路。
32.该手持纹身装置可以包括位于该上部内的框架，其中该电动机和控制电路系统都安装在该同一框架上。
33.该手握部可以包括可拆卸地连接至该上部的手柄。
34.该电池电源可以包括自该上部可拆卸的电池包。该电池包可独立于(可分离于)控制系统而被可拆卸安装于上部，从而保留控制系统与上部其它部分(针驱动器)一体而不需拆卸，从而拆卸电池包时仅仅更换电池而不需重新设置运行参数，如果控制系统也随电池更换，那么原先设定的系统参数也被移除了。
35.该电池包可以可拆卸地安装于该上部的末端，并且该电池包可以包括用于容纳和覆盖电池于其中的管状壳体以及用于至少管理该电池放电的电池管理电路。
36.该上部可以包括usb type-c插座，并且该电池包可以包括可插拔拆卸地连接于该插座的usb type-c连接器插头。电池包与上部可以是通过usb type c公母插头的方式进行连接，此连接可拆卸，方便电池包充电。此连接既是电池包与上部之间的机械物理结构连接也是电路连接。利用usb type c插口的卡扣连接，电池不会轻易松脱，可保持持续的电路连接提供电能。
37.该控制电路系统可以配置为基于检测到的手指手势控制该针驱动器的运行速度，其中，该控制电路系统响应于检测到的在第一滑动方向上的手指滑动引起速度增加，或者响应于检测到的在相反于该第一滑动方向的第二滑动方向上的手指滑动引起速度减少。
38.该控制电路系统可以配置为通过该无线收发器与双踏板开关通讯，其中该双踏板开关可以响应于使用者的脚对其中一个踏板(脚踏按键)单独被压迫或者两个踏板同时被压迫提供控制编组的信号至该控制电路系统。
39.本发明的手持纹身装置便于使用及操作。
附图说明
40.对于熟知本领域技术的人员来说，通过下面的具体实施例的详细说明结合附图可以明确得出本发明的其他方面，特征以及实施例。
41.附图简要说明
42.附图中，所绘示本发明的实施例仅作为举例；
43.图1a为根据本发明一实施例的纹身装置的立体图；
44.图1b为图1a的纹身装置的俯视图；
45.图2为图1a的纹身装置的分解图；
46.图3为图1a的纹身装置的上部的分解图；
47.图4为图1b的纹身装置沿线4-4的剖视图；
48.图5为图1a的纹身装置内的内部组件的立体图；
49.图6为图1a的纹身装置除去电池包的上部的立体图；
50.图7为图1a的纹身装置带有电池包的上部的立体图；
51.图8和图9a及图9b为图1a的纹身装置的针驱动器、安装框架、触摸屏以及用于控制电路系统的电路板的局部删除示意图；
52.图10为图1a的纹身装置的局部删除立体图，绘示电池包、电路板、触摸屏以及针驱动器在装置内的内部布置；
53.图11为图7的电池包的立体图；
54.图12为图11的电池包除去电池包外壳的立体图；
55.图13为绘示图1a的纹身装置的组件及其内部连接的方框图；
56.图14为图1a的纹身装置的触摸屏的放大的俯视图；
57.图15至16为图14的触摸屏带并有使用者的手指，绘示可能的手指手势；以及
58.图17a至17l为图14的触摸屏上表现出的不同屏幕显示。
具体实施方式
59.概述起来，本发明公开的实施例包括一种手持纹身装置，具有细长的本体，以及内置的针驱动器和内置的控制电路系统及用于控制针驱动器并显示信息的用户界面。内置的针驱动器和控制电路系统，以及用户界面与手柄集成于同一用于手持的笔形本体中。
60.进一步，内置的用户界面包括位于手柄上的显示和触摸传感器。触摸传感器提供传感表面，用于检测和识别使用者手或手指手势并且生成所检测手指手势的信号指示同时输入至内置的控制电路系统以操作纹身装置，包括控制针驱动器的运行(包括其电动机)以及在显示器上所显示的信息。此处手势是指:连续触碰的行为，比如左右上下滑动屏幕(触摸传感器)，或者画一些不规则的几何图形，又或者两指同时触碰屏幕(触摸传感器)不同的区域，再或者单指或多指敲击屏幕多次、持续按压屏幕(触摸传感器)达到设定的时间长度。
61.出于便利，在使用时没有必要通过连接电缆将手持纹身装置连接至壁式插座或者桌上式(桌面)装置。进一步，使用者可以使用纹身装置上的用户界面控制纹身装置的运行，并且使用者能够通过同一用户界面观察运行状态，例如运行速度以及其它信息。
62.在一些实施例中，该装置具有小型并且相对简单的构造。例如，电池电源(也称电池包或电池模块)可以包括管状壳体，并且控制电路系统可以设置于环绕管状壳体布置的
一或多个电路板上。电池电源(电池包)为可拆卸的以及可替换的。
63.参见图1a至图12，其绘示了本发明手持纹身装置的一实施例；图1a为此实施例的纹身装置的立体图；图1b为图1a的纹身装置的俯视图；图2为图1a的纹身装置的分解图；图3为图1a的纹身装置的上部的分解图，也即图7的分解图；图4为图1b的纹身装置沿线4-4的剖视图；图5为图1a的纹身装置内的内部组件的立体图；图6为图1a的纹身装置除去电池包的上部的立体图；图7为图1a的纹身装置带有电池包的上部的立体图；图8和图9a及图9b为图1a的纹身装置的针驱动器、安装框架、触摸屏以及用于控制电路系统的电路板的局部删除示意图；图10为图1a的纹身装置的局部删除立体图，绘示电池包、电路板、触摸屏以及针驱动器在装置内的内部布置；图11为图7的电池包的立体图；图12为图11的电池包除去电池包外壳以展示电池包内部元件的立体图。
64.图1a绘示了手持纹身装置10，这种圆柱状手持纹身装置通常也可称为笔形纹身装置，纹身笔，纹身笔机器，笔式纹身机，无线纹身机，无线旋转纹身笔机或类似的装置。
65.手持纹身装置10包括细长的本体，以及可拆卸的连接至该本体的针组件300。细长本体可以具有一般的圆柱形状。整个手持纹身装置10可以成形为看起来像具有手柄的笔。手持纹身装置10的本体具有上部100以及具有连接端250的手握部200(参见图2)。连接端250配置为与针组件300连接。如图所示，上部100位于手握部200上方，而连接端250位于手握部200的较低的一端。上部100包括触摸屏，其上同时设有传感表面110以及显示屏120，还包括位于上部末端的可拆卸的电池包400。
66.上部100可以为手持纹身装置10提供基础单元,可以包括针驱动器,控制电路系统,以及包括触摸屏的用户界面,下面将进一步详细地描述。上部100有时被单独称之为纹身机(而不必需连同手柄一起被称纹身机)，其包括驱使或驱动组件以驱使移动针组件300内的纹身针。
67.在图1a所绘示的实施例中,上部100还包括可拆卸替换的电池电源(也可称为电池包),例如电池包400,以及内置的控制电路系统(参见下面的进一步细节描述)以提供动力和控制针驱动器的运行及手持纹身装置10的其它操作。
68.针驱动器101(图1a未示，但是可见于图4，图5，图9a，图9b及图10)主要包括电动机160以及用于转换旋转运动为直线运动的运动转换装置170，以驱动通过穿过手握部200的连接附加的针组件300内的纹身针进行往复移动。
69.手持纹身装置10内的针驱动器101以及其穿过手握部200连接至针组件300可以通过任何适用的技术实现。示例性的技术可以包括那些已知的纹身装置，例如公开于专利us6505530,us20190134371,us8029527,及us20190060626中的技术，以及公开于肖(xiao)的待审的美国专利申请16/814,738(同一技术的中国申请：cn202120488298)中的技术，本发明在此合并引用前述全部技术内容作为参考。用于其他常规的手持纹身装置，例如纹身笔中的适合的针驱动器同样可以适用于本发明的手持纹身装置10内。
70.手握部200可以为可拆卸的连接至上部100，或者可以与上部100的一部分一体成形。
71.在一些实施例中，手握部200以及上部100可以分别提供或者销售。在其他实施例中，手握部200以及上部100可以同时提供以及销售或者购买。在一些实施例中，手握部以及上部100可以作为集成单元提供并且在使用期间不可分离。
72.手握部200可以作为单独的手柄件提供或者获取，或者可以与上部100的至少一部分一体成形，并且配置其造型和尺寸，使手握部200适合且便于握持于操作者的手中并用于执行纹身操作。
73.手握部200可以根据任意适合的技术配置和构建，包括那些本领域技术人员熟知的技术。描述于肖(xiao)的专利us 2019/0060626中示例手柄可以适用于手握部200中或者作为手握部200。本发明在此合并引用专利us2019/0060626的全部内容作为参考。也可以使用其它适合的手握部或者手柄。
74.手握部200可以具有人类工程学外形和尺寸，并且可以设计为允许手持纹身装置10在使用中精确和便利地操作。
75.在一些实施例中，上部100和手握部200为分离的并且可拆卸连接在一起。例如，如图2和4所示，上部100可以包括外壳(圆柱状外壳，筒套形状的外壳)180和螺纹管状部182，并且手握部200可以具有对应且匹配的螺纹管状部282(参见图4)以与上部100的螺纹管状部182螺纹连接。
76.上部100(包括电池包400)，手握部200，以及连接端250可以提供一种装置或者单元，有时在本领域技术中称之为带有手柄的纹身机，有时简称为纹身机。
77.针组件300可以为任意适合的针组件，并且可以为已知的或者商业可获得的针组件，并且其通过手握部200的连接端250连接至上部100。代表性的，针组件300可以单独地提供给使用者并且可以仅在使用前连接至手握部200。针组件300一般为使用后可抛弃的一次性组件。当前市场上提供许多可互换的不同规格的针组件以供在单独的或者不同纹身过程中使用。
78.针组件300可以包括任意模块化纹身针装置，其基本形式是将纹身针束(一根或者多根纹身针阵列为一束)与适配该针束的针嘴组合为一体。例如市场上俗称为纹身一体针的装置。一根或多根可往复移动的纹身针形成一束安装于针组件内。肖(xiao)的专利us 2019/0217072中描述了一种适合的针组件实施例，本发明在此引用全部内容作为参考。
79.由于手握部200，针组件300和用于驱使移动针组件300内的纹身针的针驱动器并非本发明的重点，因此在此不对其作详细描述。在此值得注意的是，针组件300一般为一次性使用可抛弃的组件,手握部200可以为一次性使用可抛弃组件或者多次使用的组件,但是在举例的实施例中,包含电池包的手持纹身装置10的上部100一般用于任意次数的纹身过程,尽管电池或者电池包可以在任意时刻进行替换。在一些实施例中，电池的替换通过替换包含充满电电池的整个电池包400实现。因此，上部100可以认为是手持纹身装置10的基础单元(本体单元)，而手持纹身装置10的其他组件，例如手握部200，针组件300，以及电池包400可以认为是可替换组件或者单元。
80.可以理解，虽然提供了手握部200，在一些实施例中，手持纹身装置10可以适合使用者握持上部100。例如，上部100的一部分可以成形为适用这样的目的。
81.下面说明集中于上部100的结构，特别是集成或者内置的电源、控制电路系统、以及用户界面。
82.不同于常规的手持的纹身装置，手持纹身装置10的实施例包括内置的控制电路系统和内置的用户界面装置。如图1b所示，内置的用户界面装置包括触摸屏，其同时提供了传感表面110以及显示屏120。
83.由于手持纹身装置10是用于握持于手中，因此其尺寸，例如手持纹身装置10的细长本体的直径和长度受到限制，转而意味着可用于显示和传感的表面区域受到限制。因此，使用触摸屏同时提供显示和传感区域是有益的。不过，在一些实施例中，显示区域和传感区域可以是单独的。
84.不同于传统的桌面纹身电源控制器，考虑到手持纹身装置10受限的显示区域，仔细选择在显示屏120上显示的信息以及优化信息的排列同样是有益的。进一步，提供识别用户输入的手指手势是有益的，能够简化输入操作和减少输入按键数量从而减小输入界面面积；手指手势能够在受限的传感区域内精确及正确的识别出更多的指令输入(与仅仅是按键输入方式比较)。这里所说的手势是:包括连续触碰的行为，比如左右上下滑动屏幕(触摸传感器)，或者画一些不规则的几何图形，又或者两指同时触碰屏幕(触摸传感器)不同的区域，或者单指或多指在设定长度的瞬间点击屏幕多次、再或者持续按压屏幕(触摸传感器)达到设定的时间长度。手势就可以取代按钮(按键)的作用。使用者可以用不同手势对纹身机发出指令，它甚至只需要屏幕(触摸传感器)而可以不需要按键。
85.例如，在显示屏120上显示菜单或者复杂的选择信息时，选择按键、按钮或者选择条框是不需要的。在显示屏120的显示区域内提供虚拟键盘也是不需要的而且可能是不切实际的(因显示屏面积太小)。相反地，例如，可以显示针驱动器内电动机的速度值，并且触摸所显示速度值的屏幕区域就会触发输入新速度值的提示，提示可以指出为简单地在一个预先设定电动机速度改变方向的方向上划过显示表面(也是传感表面)。例如，如果手指手势是滑动方向为向上或者向右，电动机速度可以增加，例如向上滑过屏幕则增加速度到预先设定的数值，或者向右滑过屏幕则速度增加一个预先设定的增量，以及如果滑动方向为向下或者向左，电动机速度可以减少。速度减小到预先设定的值或者减小一个增量。可选地，两个或者更多箭头可以显示于所显示速度值的旁边或者相对侧，并且取决于箭头方向或者箭头位置，触摸特定箭头将增加或减少电动机速度。对于其他操作参数也可以提供类似的布置。
86.在一实施例中，触摸屏装置可以为电容式触摸屏，例如市面上可获得的商标为amoled
tm
的一种显示屏，其具有0.95英寸的显示区域以及120x240的像素分辨率。
87.传感表面110可以与显示屏120的显示区域重叠，或者可以临近、连接或环绕显示区域。在一些实施例中，传感表面110覆盖显示区域，这样如同先前讨论可以更好地利用纹身装置本体上可用的表面区域。
88.传感表面110配置为识别或者检测使用者触摸传感表面110的手指手势。传感表面110可以位于单独的连续区域，或者包含多个不同的区域或部分。传感表面110可以通过单独的传感器或装置，或者多个传感器或传感装置来提供(未单独显示)。
89.传感器可以为电容式传感器，压电式传感器或电阻式传感器。可以采用适合的尺寸和维度的熟知触摸传感技术的传感器。
90.在一些实施例中，可以单独提供单独的控制按钮或者按键，可以为有形的按钮或者按键，或者为虚拟的按键。如图1a和图1b所绘示，按钮112设于显示屏120的触摸屏的下方。按钮112可以用作打开/关闭开关以打开或关闭手持纹身装置10。按钮112也可以用于配合传感表面110接收用户的输入或者选择，并且形成手持纹身装置10内物理用户界面的一部分。按钮112可以为当按压时具有触点物理移动的机械按钮，或者为当按压时不具有明显
机械移动的触摸式按键。按钮112也可以是触摸按键设于单独的触摸区域内，或者如附图中所绘示的设于传感表面110之内。
91.在所绘示的实施例中，如图1b所示，按钮112作为单独的触摸式按钮设于传感表面110之内。如图1b所示，用于按钮112的触摸区域可以通过按钮或按键标志或图标来指示。
92.在一些实施例中，根据按压时间长短和按压间隔，按钮112可以用于提供多种输入命令。例如，超过1.5秒的长时按压可以解释为用于关闭手持纹身装置10的关闭命令。根据显示于显示屏120上的内容，短时单独的按压可以提供“选择”或“返回”功能。在预定时间间隔内的连续触摸可以指示另一命令，例如切换显示页面或者前往“设置”页面。在一些实施例中，像一般用于移动装置内一样，例如移动电话或者平板电脑，按钮112的功能可以为“归位(home)”按钮(或归位按键)。例如，当显示屏120显示主页(home page)时，按钮112的双击可以提出主设置页面或者导航页面。在设置页面或者导航页面内，许多列出项目其中之一为高亮的或者位于光标位置，点击按钮112可以选择该高亮项目并且提出对应于所选择项目的特定的设置页面，例如电动机的速度。在该特定的设置页面内，单击按钮112可以返回至先前的页面。如本领域技术人员所悉知，按钮112的其它配置或功能以及用途也是可以存在的。
93.如图3、4、11及12所绘示，电池包400包含用于容纳电池440于其中的外壳450。从而外壳450提供了用于电池440的电池外罩。电池440可以为任意适合的标准电池或通用电池(电池芯)，例如可以为充电的锂电池。电池可以具有4.2v的初始规定工作电压，3.7v的额定电压，以及可以提供大约3.0v至4.2v范围内的输出电压。为减少该电池或者多个电池所需的空间，可以采用单独的电池芯并且手持纹身装置10也可以包括升压转换器(图3及图4未单独绘示，但是可以参见图13中的升压变换器1400)，其可设于控制电路中或者设于单独的电源管理电路中。在一些实施例中，升压变换器1400可以提供对于各种纹身装置来说是标准电压范围的大约9v至12v的输出电压。升压变换器1400也可以用于单独提升供应至控制电路的电源电压，例如大约5v。
94.进一步如图11和12所示，电池440可以包括电池芯。例如，适用的可获得的电池产品型号为panasonic
tm ncr18500a，其为锂离子可充电电池，工厂规格如下:长度50毫米，直径18毫米，额定电压3.7v，额定电量2040mah。在一些实施例中，可以提供电池保护电路430以避免电池过量充电或者过量放电、或可能发生的短路。电池包400可以包含采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(abs)塑料材料制作的外壳450。外壳450包住并保护电池440，可选地，包住并保护用于电池保护电路430的电路板。
95.可选地，电池包400可以包含充电端口420，其可以包含usb type-c母座连接器。采用这样的连接器可以很方便，由于其易于连接电池包400至可用的充电装置，充电站，或者常见的通用的手机充电插头。电池包400还包含放电端口410，其可以包含usb type-c公连接器。电池包400的充电和放电端口也可以是其它类型的电连接器，例如其它usb连接器。在一些实施例中，可以使用usb micro-b连接器。在一些实施例中，双电极低压直流电流连接器也可以用于此电池包电池的充电或放电。
96.电池包400可以配置为可拆卸地插入上部100的管状型腔，并且可以作为类似弹夹一样的可插换的盒或者堵塞物(可插拔的插塞)来提供。电池包也可以充当上部100的覆盖物(盖帽)。电池包400也可以具有其自身的盖子。外壳450和上部100的管状部都可以包括嵌
入的磁铁，例如磁片或磁块，利用磁吸原理将两者紧密耦合连接而防止松脱。
97.手持纹身装置10的控制电路系统可以包括主控制电路1300，如图13所绘示，其为绘示图1a的纹身装置的组件及其内部连接的方框图。主控制电路1300可以设于一或多个电路板上，以在手持纹身装置10上形成主控制电路1300。如图13所示,主控制电路1300连接至电池升压变换器1400和电动机驱动电路1500。升压变换器1400连接至电池包400。主控制电路1300配置为向电动机驱动电路1500提供速度控制信号以控制电动机160运行期间的速度。
98.电动机160配置为适合驱使移动针组件300内的纹身针。在一些实施例中，电动机160可以为无换向器、无刷直流电动机。电动机160可以为外转子无传感器无刷电动机，例如没有内置的霍尔传感器。
99.电动机驱动电路1500可以配置为从控制电路1300获取低电流信号并且转换低电流信号为较高电流信号以驱动电动机160。从而，电动机驱动电路1500可以担当电动机160和控制电路1300之间的界面。电动机驱动电路1500包括集成电路(ic)以减少其尺寸及占用空间。例如，来自allegro microsystems的型号为amt49400的电动机驱动ic可以适用。其它的先进的具有集成功率场效应晶体管管(mosfet)的三相、无传感器、无刷直流(bldc)电动机驱动同样适用。电动机驱动ic尺寸可以为5毫米
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6毫米。电动机驱动电路1500可以包括闭环速度控制电路。
100.电动机驱动电路1500可以配置为检测或测量电动机160的实际瞬时转速，或者基于所测量或检测的信号确定实际速度。电动机驱动电路1500随后通讯或者传输指示实际电动机速度的信号至主控制电路1300作为反馈，从而主控制电路1300作为响应能够进一步基于反馈的速度信号控制调整电动机速度。主控制电路1300还可以计算和在触摸屏或者显示屏120上显示速度值。例如，如果实际速度低于由主控制电路1300设定的设定速度，主控制电路1300可以增加提供给电动机的电压以增加电动机速度。如果实际速度高于设定速度，主控制电路1300可以减少提供给电动机的电压以减少电动机速度。通过这种方式，获得闭环反馈并且供应电压与相应的实际电动机速度之间的关系可以确定以及实时调整，从而电动机速度能够准确设定以及调整。
101.作为比较，在一些现有的纹身装置中，电动机速度通过根据固定的电压-速度关系设定的供应电压来设定，在这种情况下，实际的电动机速度可能是或可能不是所需的设定速度。设定速度和实际速度之间的差异也能够随时间或者不同运行状态诸如负载状态而变化。从而，在这些现有的纹身装置中速度控制不是太准确。
102.适用于主控制电路1300中或者其它控制电路系统中的处理器和存储芯片包括集成处理器和存储芯片，例如可从中国珠海市杰理科技股份有限公司获得的ac790n芯片系列。这种芯片包括型号为ac7901的芯片，其集成有32位双核微控制器单元(mcu)，以及wifi和蓝牙连接,集成的声音处理(数字信号处理-dsp),图形编码和解码单元。这种芯片尺寸为6.1毫米
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6.1毫米。
103.控制电路系统可以配置为控制电动机160的速度。例如，主控制电路1300可以包括处理器和存储器或者其它与该处理器通讯的处理器可读的存储介质。该存储器上可以储存处理器可执行指令，当处理器执行指令时，使得主控制电路1300监视通过传感表面110输入的手指手势；基于所监视的手指手势输入，确定所需的命令以控制电动机160；以及基于所
确定的所需的命令，控制电动机160的速度。
104.适用的存储器可以包括非易失性存储器。
105.主控制电路1300可以包括主控制器132和无线收发器134。无线收发器134可以与外部装置通讯，例如脚踏板500或者计算机应用装置600(其上可设有app)。脚踏板500可以提供附加功能和控制以操作手持纹身装置10，如专利us 20210060325所描述,本发明在此引用全部内容作为参考。脚踏板500可以用于控制手持纹身装置10，例如用于暂停电动机160，或者切换运行模式。计算机应用装置600可以为移动通讯装置或者平板电脑。例如，移动电话(智能手机)上运行的应用程序(app)可以通过无线收发器134与手持纹身装置10互动。例如，运行于移动装置上的应用程序可以用于控制手持纹身装置10的运行或者提供可选择的备选的用户界面供用户输入以及显示运行信息。计算机应用装置600也可以用于转移和储存运行信息。计算机应用装置600也可以用于提供手持纹身装置10的运行的语音控制。一些实施例中，纹身师可以在某一时间段，轮流交替操作多个手持纹身装置10，以及可以使用计算机应用装置600从所述多个手持纹身装置10采集信息并提供会计记录，例如用于费用计算的自动时间记录以及生成发票或者账单，和历史记载。
106.主控制电路1300和电动机驱动电路1500可以提供对电动机160的开环或闭环速度控制。
107.如图14至17l绘示，图14为图1a的纹身装置的触摸屏的放大的俯视图；图15至16为图14的触摸屏带并有使用者的手指，绘示可能的手指手势；图17a至17l为图14的触摸屏上表现出的不同屏幕显示；显示屏120可以配置为显示包含如下的各种运行信息。
108.如图14所绘示，显示屏120可以显示：
[0109]-指示蓝牙连接状态的图标或标志1201，状态可以为开启(图标出现)或关闭(图标不出现)。
[0110]-指示电池寿命状态的图标或标志1202，例如以百分比或者以小时或分钟指示的剩余预期寿命。在一些实施例中，显示屏120可以为彩色显示屏并且当电池容量低于阈值百分比时用于电池寿命的图标可以变红。
[0111]-当前时间1203，如果手持纹身装置10未通过蓝牙连接至计算机应用装置600时，其可以不存在。
[0112]-指示脚踏板500开启/关闭状态或者无线连接状态的图标或标志1204。
[0113]-指示脚踏板500运行模式的标志1205。例如，记号“momentary”可以指示当压迫并持续压迫脚踏板500时电动机160将被开启，而当释放脚踏板500时电动机160将停止。记号“maintain”可以指示当压迫并随后释放脚踏板500一次时将开启电动机160并且电动机160将连续运行直至主控制电路1300接到进一步命令。再次压迫和释放脚踏板500将停止电动机160。
[0114]-指示速度级别的数字标志1206。如图示，速度级别当前为4或者第4档位。
[0115]-指示电动机160速度的数字标志1207。如图示，速度为135(hz)。
[0116]-指示速度单位的标志1208。如图示，单位为hz(赫兹)。单位也可以为每秒纹身针往复次数。
[0117]-指示计时器的图标1209。
[0118]-指示时间记录模式的标志1210。例如，可能采用的三种可能的计时器模式：
[0119]
1)过程模式：记录整个纹身过程的全部时间。在此模式下，使用者手动启动和停止计时器。
[0120]
2)运行模式：仅当电动机160运行或者手持纹身装置10打开时记录时间。
[0121]
3)混合模式：计时器由使用者手动启动和停止或者通过电动机160的运行自动启动和停止。进一步,当电动机160停止多于预选时间间隔阈值时，计时器将暂停记录时间。预选时间间隔阈值可以由使用者选择。
[0122]-指示可计费的纹身过程的累计时间的时间标志1211。
[0123]-指示当前所产生费用总数的费用标志1212。费用的币值数可以通过所记录的过程时间和纹身师的小时费率相乘来计算。
[0124]
本领域技术人员可理解，手持纹身装置10可以配置为提供用于各种运行参数和控制的预设。
[0125]
如图15所示，在显示屏120指定的区域内，其还是传感表面110，使用者可以向上、下、左或右四个不同方向滑动其手指，从而可以检测手指滑动方向。每个滑动方向可以关联于一个速度控制命令。例如，向上和向右滑动可以增加电动机速度，而向下和向左滑动可以减少电动机速度。向上滑动能够以预定义的增量增加电动机速度。向下滑动能够以预定义的增量减少电动机速度。向右滑动能够以一个速度级别增加电动机速度，而向左滑动能够以一个速度级别减少电动机速度。例如，电动机速度可以预定义并分组至4至6个不同速度级别。也可以在预定义的速度级别内循环改变速度级别，因此，例如当仅有四个预定义速度级别时，在级别4，向右滑动将改变速度级别至级别1，而不是未定义的级别5。在一些实施例中，四个速度级别可以为(1)-100hz；(2)
–
115hz；(3)
–
135hz；以及(4)
–
140hz。
[0126]
可以在显示速度值的显示屏区域内滑动手指。如图16所示，为例调节电动机速度，也可以在显示屏区域外滑动。手指手势可以包括手指触摸触摸屏并且随后拖动、滑行、滚动或轻击，或者执行任意类似的能够对传感表面110下的触摸传感器指示方向的动作。
[0127]
在一些实施例中，在显示速度值的显示区域上或者任意其它区域上手指轻拍，可以停止或者暂停电动机160的运行。再一次轻拍可以重新启动电动机160，并使电动机速度返回至停止之前的速度，或者直到预设的启动速度。
[0128]
连续的触摸触摸屏(例如按压和握持)一定时间阶段，例如1.5秒，可以启动或者停止计时器。可选地，双拍速度值区域可以启动或者停止计时器。
[0129]
在一些实施例中，上部100可以包括金属制框架165以安装和支持包含电动机160的针驱动器101以及用于控制电路系统的电路板。金属制框架165可以由铝合金制成。铝合金具有重量轻的优点，从而适合手持装置，以及良好导热率的优点，从而便于手持装置内的散热。金属制框架165可以具有大体上圆柱形的或者管状形的部分。
[0130]
电池保护电路430可以配置为分别检测或测量电池440的瞬时电流和电压输出，并且控制相应的电池440的放电操作。电池保护电路430能够防止由连接至电池440的外部部件导致的外部短路所引起的火灾或者爆炸，或者由于电池440过量充电导致的内部短路所引起的火灾或者爆炸。电池保护电路430还能够防止电池440过量充电以及过量放电，从而增加电池440寿命，并且增加手持纹身装置10的稳定性和安全性。
[0131]
可以理解，大体上圆柱形的手柄或者笔形状的装置适合于人手握持以及操纵。然而，圆柱形形状限制了能够安装于圆柱形本体内的电路板的尺寸和形状。为了有效的或者
最佳的利用手持纹身装置10的圆柱形本体内可用的空间，手持纹身装置10内所使用的电路板环绕柱形的电池外壳450布置(常见的通用锂电池是圆柱型或者方柱型，所以电池包包覆容纳电池部位的壳体也是柱形)。在一实施例中，三个平板电路板可以环绕外壳450布置。这些电路板可以各自于刚性基板上形成。三个电路板分别在其上提供了主控制电路1300，电池升压变换器1400，以及电动机驱动电路1500，并且这三个电路板分别为电路板130，电路板140和电路板150。
[0132]
如图4,5及10所示，电池包400的放电端口410连接至安装于电路板130上的usb type-c母连接器142。也就是说，电路板130通过usb type-c插座与电池包400的usb type-c连接器142的连接安装是可插拔的。为了方便，连接器142既能够提供电力至主控制电路1300，也能提供用于主控制电路1300和经由连接器142直接或间接连接至主控制电路1300的外部装置之间通讯信号的通讯端口。例如，连接器142可以用于生产期间或者生产之后的测试，调整以及校准目的，并且可以用于上传或者更新储存于主控制电路130的存储器内的软件。
[0133]
如图9a和9b所绘示，三个电路板130,140及150可以固定安装在金属制框架165上，并且可以使用螺丝或者胶水固定就位。
[0134]
如图6和图9b所示，金属制框架165可以包括限定了腔室185的圆柱形部分以用于容纳或者安装电池包400。
[0135]
在不同的实施例中，一个或者多个可弯曲的或者可变形的电路板(柔性电路板)可以用于提供手持纹身装置10内的控制电路系统或者其它电路。例如，单独的可弯曲的柔性电路板可以用于提供手持纹身装置10内所需的所有电路。
[0136]
在一实施例中，金属制框架165可以被夹紧(抱夹于)于外壳180内。外壳180可以包括通过螺纹连接相互连接的上部壳体和下部壳体，并且从而把金属制框架165和其它元件诸如电路板和针驱动器包住。金属制框架165也可以通过螺丝或者其它固定装置安装于外壳180内。
[0137]
图17a至17l绘示可能显示于显示屏120上的信息。
[0138]
在一些实施例中，主页如图14所绘示。处于主页，在按钮112上双击可以在显示屏120上提出如图17a至17d所示的用于用户设置的导航页面。使用者可以在可选的设置项目之间滚动并且选择特定的设置项目，以通过触摸该特定的项目的显示区域或者按压按钮112一次设定相应的设置。
[0139]
例如，选择图17b所示的“preset”图标，可以提出如图17e所示的页面，其显示了四种预设的电动机速度级别以及其相应的以hz表示的速度。如果使用者按压图17e中的级别1，显示屏120将切换至显示如图17f所示的屏幕，可以允许使用者调整速度级别1的速度设定。使用者可以按压屏幕上所显示的“+”或者“－”图标以增加或减少级别1的速度设定。例如，一次快速按压可以增加或减少1hz速度值，并且连续按压可以连续增加或减少速度值，并且随按压时间变长增速变更快。
[0140]
在又一实施例中，按压图17b中屏幕上的驱动模式(drive mode)图标可以提出图17g绘示的屏幕，其显示了两种模式：稳定(steady)或者敏感(responsive)。选择“steady”模式将使控制电路系统运行于闭环控制模式以控制电动机160。选择“responsive”模式将使控制电路系统运行于开环控制模式。
[0141]
选择图17b中的“increment”项目提出图17h中的页面，其显示先前的设定速度增量，例如如图所示10hz，其可以通过按压“+”或者“－”记号来改变。
[0142]
选择图17a中的“timer”项目提出图17i中的页面，如前面所叙述，可以设定过程时间记录模式。选择“hybrid setup”将提出图17j所示的设置页面，用于设定前面所述的预选时间间隔阈值。如图17c和17d所示，显示(display)设置，蓝牙(bluetooth)连接设置，纹身师的小时费率(hour rate)设置，货币(currency)设置及使用的语言(language)设置其中之一或多个设置也可以由使用者进行设置，或者使用者可以重置(factory reset)所有设置至工厂默认设置。通过这些设置，实施例的手持纹身装置可以便利的使用于不同地区和国家。
[0143]
选择图17a的主页上所示的“checkout”项目提出新的页面(未绘示)，其用于对已完成的纹身过程完成开账单。
[0144]
选择图17a中的“pedal”项目，将提出如图17k所示的设置页面以用于脚踏板设置。当前的设置选择可以为高亮的，并且使用者可以选择其它的设置进行设定。在一些实施中，脚踏板500可以为无线连接至手持纹身装置10。脚踏板500可以为双重脚踏板(双踏板、双键脚踏板)。例如，两个脚踏板之一(例如右脚踏板)可以与电动机速度的增加相关联，而两个脚踏板之另一个(例如左脚踏板)可以与电动机速度的减少相关联。当同时压迫两个脚踏板，手持纹身装置10的控制电路系统可以临时暂停或者重新启动电动机旋转。脚踏板和电动机运行命令之间的关联可以由使用者设置，例如通过脚踏板的设置页面。可以选择图17k所示的“preset”项目，从而当压迫双重脚踏板装置其中一单独的脚踏板时，电动机速度可以按照一个速度级别增加或者减少。当选择图17k所示的“speed”项目时，压迫以单独的脚踏板可以按照预选的增量而不是一个速度级别来增加或者减少电动机速度。双重脚踏板可以与控制电路系统通过无线收发器通讯，并且响应于使用者脚对脚踏板的压迫提供控制命令信号至控制电路系统。脚踏板500可以通过无线连接连接至手持纹身装置10，例如蓝牙或2.4g无线连接。
[0145]
在一实施例中，手持纹身装置10也可以配置为接收语音控制或语音命令，如肖龙(long xiao)的美国专利申请us 2021/0060325所披露，本发明在此引用全部内容作为参考。如果提供语音控制，例如图17k所示设置页面的用户界面内也可以提供用于声音控制的设置项目。计算机应用装置600也可以通过蓝牙连接与手持纹身装置10通讯连接。
[0146]
在如图17c所示的设置页面上，用于显示(display)设置，蓝牙(bluetooth)设置及纹身师的小时费率(hour rate)设置的设置项目可以选择并设置。当选择蓝牙设置项目时，可以出现如图17l所示的设置页面。“on/off”图标切换手持纹身装置10内蓝牙元件的打开或关闭。在不同的实施例中，手持纹身装置10可以通过蓝牙连接至脚踏板，移动电话，或者其它便携式计算机或者控制装置。作为整体或者与任意特定其它装置的蓝牙连接能够通过图17l绘示的设置页面打开或关闭。例如，该设置页面可以配置为选择绘示于图17c中的“bluetooth”项目或者蓝牙图标将提出显示可选择的on/off按钮的新的页面。当选择“on”或“off”按钮或图标时，显示确认屏幕以确认装置的蓝牙连接现在为打开或关闭。具有蓝牙功能的装置可以与手持纹身装置10配对，并且当选择了图17c上的蓝牙图标时已配对的装置可以列出于页面上。手持纹身装置10可以配置为提供任意熟知的蓝牙功能，例如那些由现有移动电话所提供的蓝牙功能。
[0147]
结论
[0148]
可以理解，在此任何值的范围都是为了在给定范围内具体包含任何中间值或子范围，并且所有这些中间值和子范围都是单独和具体地披露的。
[0149]
也可以理解词语“一”意味着“一个或多个”或“至少一个”，并且任何单数形式都意味着在此包含复数。
[0150]
进一步可以理解，术语“包括”包括其任何变体，意味着开放式的，意思是”包括，但不限于”，除非另有相反明确说明。
[0151]
当在这里给出一个在最后一项之前具有“或”的项目列表时，可以选择和使用任何一个列出的项目或将任何适当的两个或多个列表项目进行组合。
[0152]
当然，上述描述的本发明的实施例仅用于举例说明，而非限制本发明。所描述实施例的形式，零件布置，细节以及操作顺序易于做出各种修改。本发明的目的是如权利要求所定义，将所有这些修改包括在其范围内。