具有带睁眼提示和数据记录功能的闭眼传感器的电子式眼科镜片制造技术

本发明专利技术题为“具有带睁眼提示和数据记录功能的闭眼传感器的电子式眼科镜片”。本发明专利技术描述了一种用于包括电子系统的眼科镜片的眼睑位置传感器系统，所述眼睑位置传感器系统用于确定佩戴者的睡眠开始或困倦开始中的至少一者。所述眼睑位置传感器系统是结合到所述眼科镜片中的电子系统的一部分。在至少一个实施方案中，所述电子系统包括功率源、功率管理电路、一个或多个传感器、时钟生成电路、控制算法和电路、以及警示机构。所述眼睑位置传感器系统用于确定眼睑位置，并利用该信息确定佩戴者是睡着还是清醒的。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
1.
本专利技术涉及一种动力式或电子式眼科镜片，更具体地讲，涉及具有用于检测眼睑位置的传感器及相关硬件和软件的动力式或电子式眼科镜片。2.相关领域的讨论随着电子装置持续小型化，变得越来越有可能产生用于多种用途的可佩戴的或可嵌入的微电子装置。这样的用途可包括监视身体化学性质的各方面、响应于测量或者响应于外部控制信号经由多种机械装置(包括自动地)施用受控剂量的药物或治疗剂、以及增强器官或组织的性能。此类装置的示例包括葡萄糖输液泵、起搏器、去纤颤器、心室辅助装置和神经刺激器。一个新的尤其有用的应用领域是在眼科可佩戴镜片和接触镜片中。例如，可佩戴镜片可结合镜片组件，该镜片组件具有电子可调节焦距，以增强或提高眼睛的性能。在另一个示例中，无论具有还是不具有可调节焦距，可佩戴的接触镜片都可结合电子传感器，以检测角膜前(泪)膜中特定化学物质的浓度。在镜片组件中使用嵌入式电子器件引起对与电子器件通信、通电和/或重新激活电子器件的方法、将电子器件互连、内部和外部感测和/或监视、以及电子器件和镜片总体功能的控制的潜在需求。人眼具有辨别上百万种颜色、易于调节以改变光状况的能力、以及以超过高速互联网连接的速率将信号或信息传输到大脑的能力。当前，诸如接触镜片和眼内镜片的镜片用于矫正视力缺陷，例如近视(近视眼)、远视(远视眼)、老花和散光。然而，结合附加部件的适当地设计的镜片可用来提高视力以及矫正视力缺陷。接触镜片可用于矫正近视、远视、散光以及其他视敏度缺陷。接触镜片也可用于增强佩戴者的眼睛的自然外观。接触镜片或“触体”仅仅是放置在眼睛的前表面上的镜片。接触镜片被视为医疗装置并且可被佩戴用于矫正视力以及/或者用于美容或其他治疗原因。自20世纪50年代起，商业上就已利用接触镜片来改善视力。早期的接触镜片由硬性材料制成或加工成形，相对较为昂贵并且易碎。此外，这些早期的接触镜片由如下材料制成，所述材料不允许足够的氧气穿过接触镜片传输到结膜和角膜，由此可潜在地引起许多不良临床效应。尽管这些接触镜片仍被使用，但它们因初始舒适度较差，并不适用于所有患者。该领域的后续发展产生了基于水凝胶的软性接触镜片，所述软性接触镜片在当今极其流行且被广泛应用。具体地讲，当今可用的有机硅水凝胶接触镜片将具有极高透氧度的有机硅的有益效果与水凝胶的经证实的舒适度和临床性能结合在一起。事实上，与由早期硬性材料制成的接触镜片相比，这些基于有机硅水凝胶的接触镜片具有更高的透氧度并且通常有更高的佩戴舒适度。常规的接触镜片为具有特定形状的聚合物结构，以便如上所简述的矫正各种视力问题。为了实现增强的功能，必须将各种电路和部件集成到这些聚合物结构中。例如，控制电路、微处理器、通信装置、功率源、传感器、致动器、发光二极管和微型天线可经由定制内置的光电部件被集成到接触镜片中，以便不仅矫正视力，而且提高视力，以及提供如本文所解释的附加的功能。电子式和/或动力式眼科镜片可被设计成经由放大和缩小能力或者只是通过修改镜片的屈光能力来提供提高的视力。电子式和/或动力式接触镜片可被设计成增强颜色和分辨率、显示文本信息、将语音实时转变为字幕、提供导航系统的视觉提示、以及提供图像处理和互联网接入。镜片可被设计成允许佩戴者在低光照条件下视物。镜片上经适当设计的电子器件和/或电子器件布置可允许例如在没有可变焦光学镜片的情况下将图像投射到视网膜上，并提供新型图像显示器。作为另一种选择或者除了这些功能或类似功能中任一种之外，接触镜片可结合用于非入侵地监视佩戴者的生物标记物的部件和健康指示器。例如，通过分析泪膜的组分，内置于镜片中的传感器可允许糖尿病患者监视血糖水平，而不需要抽血。此外，经适当地配置的镜片可结合用于监视胆固醇、钠和钾水平以及其他生物标记物的传感器。这与无线数据发送器联接可允许医师几乎立即得到患者的血液化学性质，而不需要患者浪费时间去实验室并进行抽血。此外，可利用内置于镜片中的传感器来检测入射到眼睛上的光，以补偿环境光照条件或者用于确定眨眼模式。装置的适当组合可产生可能无限的功能；然而，存在与将额外部件结合到光学级聚合物件上相关联的多种困难。通常，由于多种原因难以在镜片上直接制造此类部件，并且难以将平面装置安装和互连在非平面表面上。还难以按比例制造。待放置在镜片上或镜片中的部件需要小型化且集成到仅1.5平方厘米的透明聚合物上，同时保护这些部件不受眼上液体环境的影响。由于附加部件的增加的厚度，还难以制造对于佩戴者而言舒适且安全的接触镜片。考虑到眼科装置诸如接触镜片的面积和体积限制以及其使用环境，装置的物理实现必须克服多个问题，包括将多个电子部件安装和互连在非平面表面上，这些电子部件的大多数包含光学塑料。因此，需要提供机械稳固和电稳固的电子式接触镜片。由于这些是动力式镜片，因而考虑到眼科镜片方面的电池技术，用于驱动电子器件的能量或更具体地讲电流消耗是一个值得关注的问题。除了正常电流消耗之外，此类动力式装置或系统通常需要待机电流储备、确保在可能的各种操作参数下操作的精确的电压控制和转换能力、以及应对可能保持多年闲置后的突发消耗(例如，单次充电至多十八(18)小时)。因此，需要如下的系统，所述系统在提供所需功率的同时，对于低成本、长期可靠服务、安全性和尺寸是最优化的。此外，由于与动力式镜片相关联的功能复杂度以及包括动力式镜片的所有部件之间的高相互作用水平，需要协调和控制包括动力式眼科镜片的电子器件和光学器件的总体操作。因此，需要一种用于控制所有其他组件的操作的系统，所述系统安全、低成本且可靠，具有低的能量消耗速率并且尺寸可被缩小成能结合到眼科镜片中。动力式或电子式眼科镜片可能必须考虑到利用所述动力式或电子式眼科镜片的个体的某些独特生理机能。更具体地，动力式镜片可能必须考虑到眨眼，包括在给定时间周期中的眨眼次数、眨眼的持续时间、眨眼之间的时间以及任何数目的可能的眨眼模式，例如如果个体正在打瞌睡。眨眼检测也可用于提供某些功能，例如，可利用眨眼作为控制动力式眼科镜片的一个或多个方面的手段。另外，在确定眨眼时，必须考虑到外部因素，例如光强度水平的变化、以及人的眼睑所阻挡的可见光的量。例如，如果室内具有介于五十四(54)和一百六十一(161)勒之间的照明度，则光传感器的灵敏度应足以检测人眨眼时发生的光强度变化。环境光传感器或光传感器用于多个系统和产品中，例如用于电视机上以便根据室内光线调整亮度，用于灯上以便在黄昏时分开启，以及用于电话上以便调整屏幕亮度。然而，这些目前使用的传感器系统还不够小和/或不具有足够低的能量消耗以用于结合到接触镜片中。还重要的是应注意，可使用针对人眼的计算机视觉系统(例如被数字化至计算机中的照相机)来实现不同类型的眨眼检测器。在计算机上运行的软件可识别各种视觉模式，例如睁眼和闭眼。这些系统可在眼科临床环境中用于诊断目的和研究。不同于上述检测器和系统，这些系统旨在在眼睛外使用并且是用于向眼睛看去而非从眼睛向外看。尽管这些系统并没有小到足以结合到接触镜片中，但所利用的软件可与结合动力式接触镜片工作的软件相似。这些系统均可结合人工神经网络的软件实现，所述人工神经网络从输入中获得信息并相应地调节它们的输出。或者，结合统计学、其他自适应算法和/或信号处理的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力式眼科镜片，所述动力式眼科镜片包括：接触镜片；和结合到所述接触镜片中的眼睑位置传感器系统，所述眼睑位置传感器系统包括传感器阵列，所述传感器阵列具有多个彼此竖直间隔开以检测眼睑位置的单独传感器，被配置成能够对所述传感器阵列中的每个单独传感器取样以检测眼睑位置并提供输出控制信号的系统控制器，和至少一个警示机构，所述警示机构被配置成能够接收所述输出控制信号，并且能够响应于所述系统控制器确定所述眼睑已闭合一段时间指示睡眠开始和困倦开始中的至少一者，从而实现提供警示和存储数据中的至少一者。

【技术特征摘要】
2015.07.28 US 14/8106691.一种动力式眼科镜片，所述动力式眼科镜片包括：接触镜片；和结合到所述接触镜片中的眼睑位置传感器系统，所述眼睑位置传感器系统包括传感器阵列，所述传感器阵列具有多个彼此竖直间隔开以检测眼睑位置的单独传感器，被配置成能够对所述传感器阵列中的每个单独传感器取样以检测眼睑位置并提供输出控制信号的系统控制器，和至少一个警示机构，所述警示机构被配置成能够接收所述输出控制信号，并且能够响应于所述系统控制器确定所述眼睑已闭合一段时间指示睡眠开始和困倦开始中的至少一者，从而实现提供警示和存储数据中的至少一者。2.根据权利要求1所述的动力式眼科镜片，其中所述警示机构包括设置于所述镜片上以将光提供到所述镜片佩戴者的至少一个视网膜上的光源，并且所述镜片本身作为所述警示。3.根据权利要求1所述的动力式眼科镜片，其中所述警示机构包括振动所述镜片佩戴者的眼睛作为所述警示的换能器。4.根据权利要求1所述的动力式眼科镜片，其中所述警示机构包括被配置成能够刺激角膜表面中的至少一处和角膜的至少一种感觉神经的电动模拟器。5.根据权利要求1所述的动力式眼科镜片，其中所述警示机构提供所述接触镜片的光学区域的光学区域变化。6.根据权利要求1所述的动力式眼科镜片，还包括至少一个电子通信部件，所述电子通信部件与所述警示机构通信，并且被配置成能够响应于从所述警示机构接收到的所述警示，将通知传输到外部装置。7.根据权利要求1所述的动力式眼科镜片，还包括时钟，并且其中所述警示机构包括相关联的存储器，所述存储器用以响应于所述系统控制器确定睡眠开始而存储睡眠的起始，并且响应于所述系统控制器确定佩戴者醒来而存储睡眠的终止，所述警示机构被配置成与所述睡眠起始和所述睡眠终止一起从所述时钟存储时间戳。8.根据权利要求7所述的动力式眼科镜片，还包括连接到所述存储器和所述时钟的至少一个电子通信部件，并且所述至少一个电子通信部件被配置成能够响应于对所存储数据的外部查询，从所述存储器检索数据并从所述时钟检索时间戳。9.根据权利要求1所述的动力式眼科镜片，其中基于所述系统控制器接收到的状态输入，所述系统控制器在至少两种状态中的一种状态下运行，其中所述至少两种状态包括唤醒操作状态和睡眠操作状态，所述至少两种状态控制所述至少一个警示机构关于是否基于所述系统控制器对睡眠开始的检测提供所述警示的操作。10.根据权利要求1所述的动力式眼科镜片，其中所述多个单独传感器包括用于检测入射到所述眼睛上的光的光传感器；并且所述眼睑位置传感器系统还包括被配置成能够从所述光传感器接收多个输入并输出单个信号的复用器，被配置成能够将来自放大器的模拟信号转换成取样数字信号以进行进一步信号处理的模数转换器，和数字信号处理器，所述数字信号处理器被配置成能够接收来自所述模数转换器的输出并进行数字信号处理，所述数字信号处理包括对取样数据进行过滤、处理和检测中的一种或多种以允许入射光检测供下游使用。11.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：RB普格，A托纳，
申请(专利权)人：庄臣及庄臣视力保护公司，
类型：发明
国别省市：美国;US