1.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種動力式或電子式眼科鏡片，更具體地講，涉及具有用于檢測眼瞼位置的傳感器及相關(guān)硬件和軟件的動力式或電子式眼科鏡片。

2.相關(guān)領(lǐng)域的討論

隨著電子裝置持續(xù)小型化，變得越來越有可能產(chǎn)生用于多種用途的可佩戴的或可嵌入的微電子裝置。這樣的用途可包括監(jiān)視身體化學(xué)性質(zhì)的各方面、響應(yīng)于測量或者響應(yīng)于外部控制信號經(jīng)由多種機械裝置(包括自動地)施用受控劑量的藥物或治療劑、以及增強器官或組織的性能。此類裝置的示例包括葡萄糖輸液泵、起搏器、去纖顫器、心室輔助裝置和神經(jīng)刺激器。一個新的尤其有用的應(yīng)用領(lǐng)域是在眼科可佩戴鏡片和接觸鏡片中。例如，可佩戴鏡片可結(jié)合鏡片組件，該鏡片組件具有電子可調(diào)節(jié)焦距，以增強或提高眼睛的性能。在另一個示例中，無論具有還是不具有可調(diào)節(jié)焦距，可佩戴的接觸鏡片都可結(jié)合電子傳感器，以檢測角膜前(淚)膜中特定化學(xué)物質(zhì)的濃度。在鏡片組件中使用嵌入式電子器件引起對與電子器件通信、通電和/或重新激活電子器件的方法、將電子器件互連、內(nèi)部和外部感測和/或監(jiān)視、以及電子器件和鏡片總體功能的控制的潛在需求。

人眼具有辨別上百萬種顏色、易于調(diào)節(jié)以改變光狀況的能力、以及以超過高速互聯(lián)網(wǎng)連接的速率將信號或信息傳輸?shù)酱竽X的能力。當前，諸如接觸鏡片和眼內(nèi)鏡片的鏡片用于矯正視力缺陷，例如近視(近視眼)、遠視(遠視眼)、老花和散光。然而，結(jié)合附加部件的適當?shù)卦O(shè)計的鏡片可用來提高視力以及矯正視力缺陷。

接觸鏡片可用于矯正近視、遠視、散光以及其他視敏度缺陷。接觸鏡片也可用于增強佩戴者的眼睛的自然外觀。接觸鏡片或“觸體”僅僅是放置在眼睛的前表面上的鏡片。接觸鏡片被視為醫(yī)療裝置并且可被佩戴用于矯正視力以及/或者用于美容或其他治療原因。自20世紀50年代起，商業(yè)上就已利用接觸鏡片來改善視力。早期的接觸鏡片由硬性材料制成或加工成形，相對較為昂貴并且易碎。此外，這些早期的接觸鏡片由如下材料制成，所述材料不允許足夠的氧氣穿過接觸鏡片傳輸?shù)浇Y(jié)膜和角膜，由此可潛在地引起許多不良臨床效應(yīng)。盡管這些接觸鏡片仍被使用，但它們因初始舒適度較差，并不適用于所有患者。該領(lǐng)域的后續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了基于水凝膠的軟性接觸鏡片，所述軟性接觸鏡片在當今極其流行且被廣泛應(yīng)用。具體地講，當今可用的有機硅水凝膠接觸鏡片將具有極高透氧度的有機硅的有益效果與水凝膠的經(jīng)證實的舒適度和臨床性能結(jié)合在一起。事實上，與由早期硬性材料制成的接觸鏡片相比，這些基于有機硅水凝膠的接觸鏡片具有更高的透氧度并且通常有更高的佩戴舒適度。

常規(guī)的接觸鏡片為具有特定形狀的聚合物結(jié)構(gòu)，以便如上所簡述的矯正各種視力問題。為了實現(xiàn)增強的功能，必須將各種電路和部件集成到這些聚合物結(jié)構(gòu)中。例如，控制電路、微處理器、通信裝置、功率源、傳感器、致動器、發(fā)光二極管和微型天線可經(jīng)由定制內(nèi)置的光電部件被集成到接觸鏡片中，以便不僅矯正視力，而且提高視力，以及提供如本文所解釋的附加的功能。電子式和/或動力式眼科鏡片可被設(shè)計成經(jīng)由放大和縮小能力或者只是通過修改鏡片的屈光能力來提供提高的視力。電子式和/或動力式接觸鏡片可被設(shè)計成增強顏色和分辨率、顯示文本信息、將語音實時轉(zhuǎn)變?yōu)樽帜?、提供?dǎo)航系統(tǒng)的視覺提示、以及提供圖像處理和互聯(lián)網(wǎng)接入。鏡片可被設(shè)計成允許佩戴者在低光照條件下視物。鏡片上經(jīng)適當設(shè)計的電子器件和/或電子器件布置可允許例如在沒有可變焦光學(xué)鏡片的情況下將圖像投射到視網(wǎng)膜上，并提供新型圖像顯示器。作為另一種選擇或者除了這些功能或類似功能中任一種之外，接觸鏡片可結(jié)合用于非入侵地監(jiān)視佩戴者的生物標記物的部件和健康指示器。例如，通過分析淚膜的組分，內(nèi)置于鏡片中的傳感器可允許糖尿病患者監(jiān)視血糖水平，而不需要抽血。此外，經(jīng)適當?shù)嘏渲玫溺R片可結(jié)合用于監(jiān)視膽固醇、鈉和鉀水平以及其他生物標記物的傳感器。這與無線數(shù)據(jù)發(fā)送器聯(lián)接可允許醫(yī)師幾乎立即得到患者的血液化學(xué)性質(zhì)，而不需要患者浪費時間去實驗室并進行抽血。此外，可利用內(nèi)置于鏡片中的傳感器來檢測入射到眼睛上的光，以補償環(huán)境光照條件或者用于確定眨眼模式。

裝置的適當組合可產(chǎn)生可能無限的功能；然而，存在與將額外部件結(jié)合到光學(xué)級聚合物件上相關(guān)聯(lián)的多種困難。通常，由于多種原因難以在鏡片上直接制造此類部件，并且難以將平面裝置安裝和互連在非平面表面上。還難以按比例制造。待放置在鏡片上或鏡片中的部件需要小型化且集成到僅1.5平方厘米的透明聚合物上，同時保護這些部件不受眼上液體環(huán)境的影響。由于附加部件的增加的厚度，還難以制造對于佩戴者而言舒適且安全的接觸鏡片。

考慮到眼科裝置諸如接觸鏡片的面積和體積限制以及其使用環(huán)境，裝置的物理實現(xiàn)必須克服多個問題，包括將多個電子部件安裝和互連在非平面表面上，這些電子部件的大多數(shù)包含光學(xué)塑料。因此，需要提供機械穩(wěn)固和電穩(wěn)固的電子式接觸鏡片。

由于這些是動力式鏡片，因而考慮到眼科鏡片方面的電池技術(shù)，用于驅(qū)動電子器件的能量或更具體地講電流消耗是一個值得關(guān)注的問題。除了正常電流消耗之外，此類動力式裝置或系統(tǒng)通常需要待機電流儲備、確保在可能的各種操作參數(shù)下操作的精確的電壓控制和轉(zhuǎn)換能力、以及應(yīng)對可能保持多年閑置后的突發(fā)消耗(例如，單次充電至多十八(18)小時)。因此，需要如下的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)在提供所需功率的同時，對于低成本、長期可靠服務(wù)、安全性和尺寸是最優(yōu)化的。

此外，由于與動力式鏡片相關(guān)聯(lián)的功能復(fù)雜度以及包括動力式鏡片的所有部件之間的高相互作用水平，需要協(xié)調(diào)和控制包括動力式眼科鏡片的電子器件和光學(xué)器件的總體操作。因此，需要一種用于控制所有其他組件的操作的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)安全、低成本且可靠，具有低的能量消耗速率并且尺寸可被縮小成能結(jié)合到眼科鏡片中。

動力式或電子式眼科鏡片可能必須考慮到利用所述動力式或電子式眼科鏡片的個體的某些獨特生理機能。更具體地，動力式鏡片可能必須考慮到眨眼，包括在給定時間周期中的眨眼次數(shù)、眨眼的持續(xù)時間、眨眼之間的時間以及任何數(shù)目的可能的眨眼模式，例如如果個體正在打瞌睡。眨眼檢測也可用于提供某些功能，例如，可利用眨眼作為控制動力式眼科鏡片的一個或多個方面的手段。另外，在確定眨眼時，必須考慮到外部因素，例如光強度水平的變化、以及人的眼瞼所阻擋的可見光的量。例如，如果室內(nèi)具有介于五十四(54)和一百六十一(161)勒之間的照明度，則光傳感器的靈敏度應(yīng)足以檢測人眨眼時發(fā)生的光強度變化。

環(huán)境光傳感器或光傳感器用于多個系統(tǒng)和產(chǎn)品中，例如用于電視機上以便根據(jù)室內(nèi)光線調(diào)整亮度，用于燈上以便在黃昏時分開啟，以及用于電話上以便調(diào)整屏幕亮度。然而，這些目前使用的傳感器系統(tǒng)還不夠小和/或不具有足夠低的能量消耗以用于結(jié)合到接觸鏡片中。

還重要的是應(yīng)注意，可使用針對人眼的計算機視覺系統(tǒng)(例如被數(shù)字化至計算機中的照相機)來實現(xiàn)不同類型的眨眼檢測器。在計算機上運行的軟件可識別各種視覺模式，例如睜眼和閉眼。這些系統(tǒng)可在眼科臨床環(huán)境中用于診斷目的和研究。不同于上述檢測器和系統(tǒng)，這些系統(tǒng)旨在在眼睛外使用并且是用于向眼睛看去而非從眼睛向外看。盡管這些系統(tǒng)并沒有小到足以結(jié)合到接觸鏡片中，但所利用的軟件可與結(jié)合動力式接觸鏡片工作的軟件相似。這些系統(tǒng)均可結(jié)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軟件實現(xiàn)，所述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從輸入中獲得信息并相應(yīng)地調(diào)節(jié)它們的輸出?；蛘?，結(jié)合統(tǒng)計學(xué)、其他自適應(yīng)算法和/或信號處理的基于非生物學(xué)的軟件實現(xiàn)可用于創(chuàng)建智能系統(tǒng)。

有多種工作需要工作者是有意識并清醒的，例如卡車司機、保安和值班的軍事人員。如果工作者在履行職責時入睡，將會適得其反，導(dǎo)致潛在問題的出現(xiàn)。這些工作中有許多會使得工作者在履行其職責時需要移動，并且同樣地固定處所的監(jiān)控系統(tǒng)對提供這些工作者的監(jiān)控不實用。此外，還有許多工作需要在下班時間有規(guī)定的睡眠時間并由工作者手動記錄，而不是自動記錄工作者的睡眠以提供更好的記錄。

因此，需要一種用于檢測某些生理機能(例如閉眼時長或眨眼)并根據(jù)傳感器所檢測到的眨眼序列的類型利用這些生理機能來激活和/或控制電子式或動力式眼科鏡片的裝置和方法。所用的傳感器的尺寸和構(gòu)造必須適于在接觸鏡片中使用。此外，還需要檢測用戶眼瞼的位置。眼瞼位置傳感器可用于檢測用戶的入睡，例如以便觸發(fā)適當?shù)木荆瑥亩褂脩舯３智逍选，F(xiàn)在有一些系統(tǒng)用于檢測眼瞼位置；然而它們僅限于諸如照相機成像儀、圖像識別、以及依靠反射眼睛和眼瞼的紅外發(fā)射器/探測器對的裝置。檢測眼瞼位置的現(xiàn)有系統(tǒng)還依靠于眼鏡或臨床環(huán)境的使用，并且不易于包含到接觸鏡片中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的具有眼瞼位置傳感器的電子式眼科鏡片克服了以上所簡述的與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的局限性。該眼瞼位置傳感器可以被集成到接觸鏡片中，而不需要在現(xiàn)有的面向眼睛的檢測系統(tǒng)中所常見的臨床環(huán)境或眼鏡。該眼瞼位置傳感器具有可用于接觸鏡片中的適當?shù)某叽绾碗娏飨?。它還輸出對于確定佩戴者是睡著還是清醒所需的信息。

根據(jù)一個方面，本發(fā)明涉及一種動力式眼科鏡片。動力式眼科鏡片包括接觸鏡片；結(jié)合到接觸鏡片中的眼瞼位置傳感器系統(tǒng)，該眼瞼位置傳感器系統(tǒng)包括傳感器陣列，該傳感器陣列具有用于檢測眼瞼位置的彼此垂直間隔開的多個單獨傳感器中的至少一個以及連續(xù)壓力和/或電容傳感器；系統(tǒng)控制器，其被配置成對傳感器陣列中的每個單獨傳感器取樣來檢測眼瞼位置并提供輸出控制信號；以及至少一個警示機構(gòu)，其被配置成接收輸出控制信號并執(zhí)行警示佩戴者和/或記錄關(guān)于佩戴者睡眠的數(shù)據(jù)的預(yù)定功能。在至少一個實施方案中，接觸鏡片包括光學(xué)區(qū)域和其中具有電子部件的周邊區(qū)域。在可供選擇的實施方案中，眼瞼位置傳感器系統(tǒng)包括帶狀傳感器，取代了多個單獨傳感器。

根據(jù)又一個方面，本發(fā)明涉及一種動力式眼科鏡片。動力式眼科鏡片包括眼內(nèi)鏡片；結(jié)合到眼內(nèi)鏡片中的眼瞼位置傳感器系統(tǒng)，該眼瞼位置傳感器系統(tǒng)包括傳感器陣列，該傳感器陣列具有用于檢測眼瞼位置的彼此垂直間隔開的多個單獨傳感器；系統(tǒng)控制器，其被配置成對傳感器陣列中的每個單獨傳感器取樣來檢測眼瞼位置并提供輸出控制信號；以及至少一個警示機構(gòu)，其被配置成接收輸出控制信號并執(zhí)行警示佩戴者和/或記錄關(guān)于佩戴者睡眠的數(shù)據(jù)的預(yù)定功能。

在至少一個實施方案中，動力式眼科鏡片包括：接觸鏡片；結(jié)合到接觸鏡片中的眼瞼位置傳感器系統(tǒng)，該眼瞼位置傳感器系統(tǒng)包括傳感器陣列，該傳感器陣列具有用于檢測眼瞼位置的彼此垂直間隔開的多個單獨傳感器；系統(tǒng)控制器，其被配置成對傳感器陣列中的每個單獨傳感器取樣來檢測眼瞼位置并提供輸出控制信號；以及至少一個警示機構(gòu)，其被配置成接收輸出控制信號，并且能夠響應(yīng)于系統(tǒng)控制器確定眼瞼已閉合一段時間指示睡眠開始和困倦開始中的至少一者，從而實現(xiàn)提供警示和存儲數(shù)據(jù)中的至少一者。進一步討論該實施方案，警示機構(gòu)包括下列至少一者：設(shè)置在鏡片上的光源，用于將光提供到鏡片佩戴者的至少一個視網(wǎng)膜上并且鏡片本身作為警示；用于振動鏡片佩戴者的眼睛作為警示的換能器；電動模擬器，其被配置成刺激角膜表面中的至少一處和至少一種角膜感覺神經(jīng)；以及提供接觸鏡片光學(xué)區(qū)域的光學(xué)區(qū)域變化的部件。進一步討論本段的其他實施方案，鏡片還包括至少一個電子通信部件，該電子通信部件與警示機構(gòu)通信，并且被配置成響應(yīng)于從警示機構(gòu)接收到的警示，將通知傳輸?shù)酵獠垦b置。進一步討論本段的其他實施方案，鏡片還包括時鐘，并且警示機構(gòu)包括相關(guān)聯(lián)的存儲器，該存儲器用以響應(yīng)于系統(tǒng)控制器確定睡眠開始而存儲睡眠的起始，并且響應(yīng)于系統(tǒng)控制器確定佩戴者醒來而存儲睡眠的終止，警示機構(gòu)被配置成與睡眠起始和睡眠終止一起從時鐘存儲時間戳。進一步討論前述實施方案，鏡片還包括連接到存儲器和時鐘的至少一個電子通信部件，并且該至少一個電子通信部件被配置成響應(yīng)于對所存儲數(shù)據(jù)的外部查詢，從存儲器檢索數(shù)據(jù)并從時鐘檢索時間戳。進一步討論本段的其他實施方案，基于系統(tǒng)控制器接收到的狀態(tài)輸入，系統(tǒng)控制器在至少兩種狀態(tài)中的一種狀態(tài)下運行，其中所述至少兩種狀態(tài)包括喚醒操作狀態(tài)和睡眠操作狀態(tài)，所述至少兩種狀態(tài)控制所述至少一個警示機構(gòu)關(guān)于是否基于系統(tǒng)控制器對睡眠開始的檢測提供警示的操作。進一步討論本段的其他實施方案，多個單獨傳感器包括用于檢測眼睛上入射的光的光傳感器；眼瞼位置傳感器系統(tǒng)還包括被配置成從光傳感器接收多個輸入并輸出單個信號的復(fù)用器、被配置成將來自放大器的模擬信號轉(zhuǎn)換成取樣數(shù)字信號以便進行進一步信號處理的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、和被配置成接收來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出并進行數(shù)字信號處理的數(shù)字信號處理器，所述數(shù)字信號處理包括對取樣數(shù)據(jù)進行過濾、處理和檢測中的一種或多種以允許入射光檢測供下游使用。進一步討論前述實施方案，數(shù)字信號處理器包括相關(guān)聯(lián)的存儲器，該存儲器基于響應(yīng)于佩戴者指令而確定的鏡片操作狀態(tài)，存儲兩組眨眼模板和眨眼屏蔽以供數(shù)字信號處理器使用。進一步討論本段的其他實施方案，鏡片還包括功率源。進一步討論本段的其他實施方案，所述多個單獨傳感器包括用于檢測接觸或靠近并輸出相應(yīng)指示信號的電容式觸摸傳感器；傳感器系統(tǒng)還包括輸出與電容成比例的信號以供后續(xù)使用的傳感器調(diào)節(jié)器。進一步討論前述實施方案，眼瞼位置傳感器系統(tǒng)還包括被配置成從傳感器導(dǎo)體接收多個輸入并輸出單個信號至系統(tǒng)控制器的復(fù)用器。進一步討論本段的其他實施方案，眼瞼位置傳感器系統(tǒng)還包括用于協(xié)調(diào)動力式接觸鏡片對之間的動作的通信信道。進一步討論本段的其他實施方案，鏡片還包括具有用于跟蹤眼運動的至少一個加速度計的瞳孔定位系統(tǒng)，該瞳孔定位系統(tǒng)與系統(tǒng)控制器通信，使得系統(tǒng)控制器對所述至少一個加速度計取樣以檢測瞳孔位置；并且系統(tǒng)控制器使用瞳孔位置和眼瞼位置兩者來確定睡眠開始和困倦開始中的至少一者。

在至少一個實施方案中，動力式眼科鏡片包括：接觸鏡片；結(jié)合到接觸鏡片中的眼瞼位置傳感器系統(tǒng)，該眼瞼位置傳感器系統(tǒng)包括至少一個傳感器帶，該傳感器帶具有沿其長度的多個垂直點以檢測眼瞼位置；系統(tǒng)控制器，其被配置成對傳感器陣列中的每個單獨傳感器取樣來檢測眼瞼位置并提供輸出控制信號；以及至少一個警示機構(gòu)，其被配置成接收輸出控制信號，并且能夠響應(yīng)于系統(tǒng)控制器確定眼瞼已閉合一段時間指示睡眠開始和困倦開始中的至少一者，從而實現(xiàn)提供警示和存儲數(shù)據(jù)中的至少一者。進一步討論前述實施方案，警示機構(gòu)包括下列至少一者：設(shè)置在鏡片上的光源，用于將光提供到鏡片佩戴者的至少一個視網(wǎng)膜上并且鏡片本身作為警示；用于振動鏡片佩戴者的眼睛作為警示的換能器；電動模擬器，其被配置成刺激角膜表面中的至少一處和至少一種角膜感覺神經(jīng)；以及提供接觸鏡片光學(xué)區(qū)域的光學(xué)區(qū)域變化的換能器。進一步討論本段的其他實施方案，鏡片還包括時鐘，并且警示機構(gòu)包括相關(guān)聯(lián)的存儲器，該存儲器用以響應(yīng)于系統(tǒng)控制器確定睡眠開始而存儲睡眠的起始，并且響應(yīng)于系統(tǒng)控制器確定佩戴者醒來而存儲睡眠的終止，警示機構(gòu)被配置成與睡眠起始和睡眠終止一起從時鐘存儲時間戳。

在至少一個實施方案中，動力式眼科鏡片包括：眼內(nèi)鏡片；結(jié)合到眼內(nèi)鏡片中的眼瞼位置傳感器系統(tǒng)，該眼瞼位置傳感器系統(tǒng)包括具有多個單獨傳感器以檢測眼瞼位置的傳感器陣列；系統(tǒng)控制器，其被配置成對傳感器陣列中的每個單獨傳感器取樣來檢測眼瞼位置以確定佩戴者的睡眠開始和困倦開始中的至少一者，并提供輸出控制信號；以及被配置為接收輸出控制信號的至少一個警示機構(gòu)。

在至少一個實施方案中，提供這樣一種機構(gòu)將是有利的，其中響應(yīng)于檢測到工作者的眼瞼已閉合一段時間(指示工作者已睡著)，將喚醒工作者。在另外的實施方案中，該系統(tǒng)包括一種機構(gòu)，該機構(gòu)基于檢測到不同于典型眨眼模式的眼瞼閉合模式或基于由工作者提供的眨眼指令的指示，警示工作者他們正在進入睡眠。

本發(fā)明涉及可結(jié)合眼瞼或眼瞼位置傳感器的動力式或電子式眼科鏡片。已知的是眼瞼以多種方式保護眼球，包括眨眼反射和眼淚展布的動作。眼瞼的眨眼反射通過在感知到對眼睛的威脅后迅速閉合來防止對眼球造成創(chuàng)傷。眨眼還會使眼淚展布在眼球表面，以使眼球保持濕潤并沖洗掉細菌和其他異物。但眼瞼的運動也可以指示在起作用的其他動作或功能。眼瞼位置傳感器可用于向佩戴電子式眼科鏡片的個體警示他或她處于入睡的危險中。

本發(fā)明更一般地涉及一種包括電子系統(tǒng)的動力式接觸鏡片，所述電子系統(tǒng)執(zhí)行任何數(shù)量的功能，包括致動可變焦光學(xué)器件(如果包括的話)。所述電子系統(tǒng)包括一個或多個電池或其他功率源、功率管理電路、一個或多個傳感器、時鐘生成電路、控制算法和電路、以及鏡片驅(qū)動電路。

對動力式眼科鏡片的控制可通過以無線方式與鏡片通信的手動操作式外部裝置(例如手持式遙控單元)來實現(xiàn)。作為另外一種選擇，對動力式眼科鏡片的控制可通過直接來自于佩戴者的反饋信號或控制信號來實現(xiàn)。例如，內(nèi)置于鏡片中的傳感器可檢測眨眼和/或眨眼模式。基于眨眼模式或眨眼序列，動力式眼科鏡片可改變操作狀態(tài)，例如在喚醒操作狀態(tài)與睡眠操作狀態(tài)之間改變。作為另外一種選擇，傳感器可包括例如壓力傳感器、簧片開關(guān)、鹽度傳感器、生物傳感器和電容傳感器，以提供指示鏡片已被插入的信號。

眨眼檢測算法是檢測眨眼特性的系統(tǒng)控制器部件，所述眨眼特性例如眼瞼是打開還是閉合、眨眼打開或閉合的持續(xù)時間、眨眼間隔持續(xù)時間、以及給定時間周期中的眨眼次數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的算法依賴于以某一取樣速率對入射于眼睛上的光取樣。存儲預(yù)定眨眼模式，并將其與入射光樣本的最近歷史比較。當模式匹配時，眨眼檢測算法便觸發(fā)系統(tǒng)控制器中的活動，例如以切換至特定的操作狀態(tài)。

本發(fā)明的眨眼檢測算法和相關(guān)聯(lián)的電路優(yōu)選在相當寬的光照條件范圍內(nèi)工作，并且優(yōu)選能夠?qū)⒂幸獾恼Ｑ坌蛄谢蜓鄄€閉合與無意的眨眼區(qū)分開來。還優(yōu)選的是，只需要進行很少的訓(xùn)練便能利用有意的眨眼來激活和/或控制動力式眼科鏡片。本發(fā)明的眨眼檢測算法和相關(guān)聯(lián)的電路提供了一種通過動力式或電子式接觸鏡片來檢測眨眼的安全、低成本且可靠的裝置和方法，以實現(xiàn)對動力式或電子式眼科鏡片的激活或控制中的至少一者，所述動力式或電子式接觸鏡片還具有低能量消耗速率并且可被縮小成能結(jié)合到眼科鏡片中。

本發(fā)明還涉及結(jié)合眼瞼或眼瞼位置傳感器的動力式或電子式眼科鏡片。

附圖說明

根據(jù)如附圖所示的本發(fā)明優(yōu)選實施方案的以下更為具體的說明，本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點將顯而易見。

圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案的包括眨眼檢測系統(tǒng)的接觸鏡片。

圖2示出根據(jù)本發(fā)明的入射于眼睛表面上的光與時間的關(guān)系的圖示，其示出在各種光強度水平下所記錄的可能的無意的眨眼模式與時間的關(guān)系以及基于最大和最小光強度水平之間的某一點的可用閾值水平。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的眨眼檢測系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于對所接收的光信號進行檢測和取樣的光電檢測路徑的示意圖。

圖5示出根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字調(diào)節(jié)邏輯的框圖。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字檢測邏輯的框圖。

圖7示出根據(jù)本發(fā)明的時序圖。

圖8A和圖8B示出根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字系統(tǒng)控制器的示意圖。

圖9A至圖9G示出根據(jù)本發(fā)明的用于自動增益控制的時序圖。

圖10示出根據(jù)本發(fā)明的集成電路管芯上的光阻擋區(qū)域和光通過區(qū)域的示意圖。

圖11示出根據(jù)本發(fā)明的用于動力式接觸鏡片的電子插件(包括眨眼檢測器)的示意圖。

圖12A和圖12B示出根據(jù)本發(fā)明的眼瞼位置傳感器的示意圖。

圖13示出根據(jù)本發(fā)明的兩個眼瞼位置傳感器的示意圖，所述眼瞼位置傳感器具有用于使兩只眼睛之間的動作同步的通信信道。

圖14A示出根據(jù)本發(fā)明的用于檢測眼瞼位置并結(jié)合到接觸鏡片中的電子系統(tǒng)的示意圖。

圖14B示出圖14A的電子系統(tǒng)的放大視圖。

圖15示出根據(jù)本發(fā)明的眼瞼位置傳感器的輸出的示意圖。

圖16A示出根據(jù)本發(fā)明的用于檢測眼瞼位置并結(jié)合到接觸鏡片中的另一個電子系統(tǒng)的示意圖。

圖16B示出圖16A的電子系統(tǒng)的放大視圖。

圖17A至圖17C示出根據(jù)本發(fā)明的眼瞼位置檢測系統(tǒng)的示意圖。

圖17D示出圖17A至圖17C的電子系統(tǒng)的放大視圖。

圖18A示出根據(jù)本發(fā)明的結(jié)合到接觸鏡片中的瞳孔位置和會聚檢測系統(tǒng)的示意圖。

圖18B是圖18A的示例性瞳孔位置和會聚檢測系統(tǒng)的放大視圖。

圖18C示出眼睛上疊加的X、Y、Z軸。

圖19示出根據(jù)本發(fā)明的具有多個傳感器、系統(tǒng)控制器和警示機構(gòu)的通用系統(tǒng)的框圖，其中基于兩個或更多個傳感器的輸出作出激活決策。

圖20示出根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖，系統(tǒng)控制器通過該方法確定警示機構(gòu)的狀態(tài)是否將基于傳感器輸入發(fā)生改變。

圖21示出根據(jù)本發(fā)明的至少一個實施方案的存儲框的框圖。

具體實施方式

常規(guī)的接觸鏡片為具有特定形狀的聚合物結(jié)構(gòu)，以便如上所簡述的矯正各種視力問題。為了實現(xiàn)增強的功能，可將各種電路和部件集成到這些聚合物結(jié)構(gòu)中。例如，控制電路、微處理器、通信裝置、功率源、傳感器、警示機構(gòu)、發(fā)光二極管和微型天線可經(jīng)由定制內(nèi)置的光電部件被集成到接觸鏡片中，以便不僅矯正視力，而且提高視力，以及提供如本文所闡述的附加功能。電子式和/或動力式接觸鏡片可被設(shè)計成經(jīng)由放大和縮小能力或者僅只是通過修改鏡片的屈光能力來提供增強的視力。電子式和/或動力式接觸鏡片可被設(shè)計成增強顏色和分辨率、顯示文本信息、將語音實時轉(zhuǎn)變?yōu)樽帜弧⑻峁?dǎo)航系統(tǒng)的視覺提示、以及提供圖像處理和互聯(lián)網(wǎng)接入。鏡片可被設(shè)計成允許佩戴者在低光照條件下視物。鏡片上經(jīng)適當設(shè)計的電子器件和/或電子器件布置可允許例如在沒有可變焦光學(xué)鏡片的情況下將圖像投射到視網(wǎng)膜上，提供新型圖像顯示器，并且甚至提供喚醒警示。此外，可利用內(nèi)置于鏡片中的傳感器來檢測入射到眼睛上的光，以補償環(huán)境光照條件或者用于確定眨眼模式以及佩戴者是睡著還是清醒的。

本發(fā)明的動力式或電子式接觸鏡片包括必要元件，以矯正和/或提高具有一種或多種上述視力缺陷的患者的視力，或者以其他方式執(zhí)行可用的眼科功能。此外，電子式接觸鏡片可僅僅用來提高正常的視力，或者提供如上所述的多種功能。電子式接觸鏡片可包括可變焦光學(xué)鏡片，嵌入到接觸鏡片中的組裝前光學(xué)器件，或者僅嵌入任何合適功能的電子器件而沒有鏡片。本發(fā)明的電子式鏡片可結(jié)合到任何數(shù)目的上述接觸鏡片中。此外，眼內(nèi)鏡片也可結(jié)合本文所述的各種部件和功能。然而，為了容易解釋，本公開將集中于用于矯正視力缺陷的單次使用的日拋型電子式接觸鏡片。

本發(fā)明可用于包括電子系統(tǒng)的動力式眼科鏡片或動力式接觸鏡片，所述電子系統(tǒng)用于致動可變焦光學(xué)器件或任何其他被配置成能夠?qū)崿F(xiàn)可被執(zhí)行的任何數(shù)量的諸多功能的一種或多種裝置。所述電子系統(tǒng)包括一個或多個電池或其他功率源、功率管理電路、一個或多個傳感器、時鐘生成電路、控制算法和電路、以及鏡片驅(qū)動電路。這些部件的復(fù)雜度可根據(jù)鏡片所要求或所期望的功能而變化。作為另外一種選擇，接觸鏡片可只監(jiān)控佩戴者的困倦和/或睡眠。

對電子式或動力式眼科鏡片的控制可通過與鏡片通信的手動操作式外部裝置諸如手持式遠程單元來實現(xiàn)。例如，短表鏈(fob)可基于佩戴者的人工輸入與動力式鏡片進行無線通信。作為另外一種選擇，對動力式眼科鏡片的控制可通過直接來自于佩戴者的反饋信號或控制信號來實現(xiàn)。例如，內(nèi)置于鏡片中的傳感器可檢測眨眼、眨眼模式和/或眼瞼閉合?；谡Ｑ勰Ｊ交蛘Ｑ坌蛄校瑒恿κ窖劭歧R片可改變操作狀態(tài)，例如鏡片操作狀態(tài)或其檢測佩戴者睡眠的操作狀態(tài)。另一種選擇是，佩戴者無法控制動力式眼科鏡片的操作。

眨眼檢測算法是檢測眨眼特性的系統(tǒng)控制器部件，所述眨眼特性例如眼瞼是打開還是閉合、眨眼的持續(xù)時間、眨眼之間的持續(xù)時間、給定時間周期中的眨眼次數(shù)、以及眼瞼閉合時長。根據(jù)本發(fā)明的算法依賴于以某一取樣速率對入射于眼睛上的光取樣。存儲預(yù)定眨眼模式，并將其與入射光樣本的最近歷史比較。當模式相匹配時，眨眼檢測算法可觸發(fā)系統(tǒng)控制器中的活動，例如致動鏡片驅(qū)動器以改變鏡片的屈光力或改變鏡片的操作狀態(tài)。眨眼檢測算法還對預(yù)先確定的眨眼模式和與已發(fā)生的困倦或睡眠開始相關(guān)聯(lián)的眼瞼運動之間進行區(qū)分。

眨眼是眼瞼的快速閉合和打開，并且是眼睛的基本功能。眨眼能保護眼睛免受異物損傷，例如當有物體意外地出現(xiàn)在眼睛附近時，個體便會眨眼。眨眼能通過眼淚的展布而在眼睛的前表面上提供潤滑作用。眨眼還能從眼睛移除污染物和/或刺激物。正常情況下，眨眼是自動完成的，但外部刺激可能會導(dǎo)致眨眼，例如在存在刺激物的情況下。然而，眨眼也可能是有目的，例如對于不能通過語言或通過手勢進行交流的個體可通過眨眼一次來表示“是”、通過眨眼兩次來表示“否”。本發(fā)明的眨眼檢測算法和系統(tǒng)利用不會與正常眨眼響應(yīng)相混淆的眨眼模式。換句話講，如果要將眨眼作為用于控制動作的方法，則為給定動作所選擇的特定模式不能無規(guī)地出現(xiàn)；否則，可能發(fā)生無意的動作。由于眨眼速度和/頻率可受到若干因素(包括疲勞、專注、無聊、眼睛受傷、用藥和疾病)的影響，用于控制目的眨眼模式優(yōu)選地考慮到這些因素以及任何其他影響眨眼的變量。無意眨眼的平均長度在約一百(100)毫秒至四百(400)毫秒的范圍內(nèi)。成年男性和女性的平均眨眼速率為每分鐘十(10)次無意眨眼，并且無意眨眼之間的平均時間為約0.3秒至七十(70)秒。眼瞼運動還可以指示其他情況，諸如當眼瞼具有閉合一段時間的總趨勢時指示困倦，或者閉合一段時間指示佩戴者已睡著。

眨眼檢測算法的實施方案可概括為以下步驟。

1.定義使用者將執(zhí)行的有意“眨眼序列”以用于積極的眨眼檢測或者其代表睡眠開始。

2.以與所述眨眼序列的檢測一致的速率對入射光水平取樣并剔除無意的眨眼。

3.將取樣的光水平的歷史與預(yù)期的“眨眼序列”進行比較，所述“眨眼序列”由數(shù)值構(gòu)成的眨眼模板來定義。

4.任選地，實現(xiàn)眨眼“屏蔽”序列以指示在比較期間所要忽略的模板的部分，例如近處的轉(zhuǎn)變。這可允許使用者偏離所期望的“眨眼序列”，例如加一或減一(1)錯誤窗口，其中可能出現(xiàn)以下中的一者或多者：鏡片激活、控制和焦距改變。另外，這可允許眨眼序列的使用者時序發(fā)生變化。

眨眼序列可定義如下：

1.眨眼(閉合)0.5s

2.睜開0.5s

3.眨眼(閉合)0.5s

在一百(100)ms的取樣速率下，二十(20)個樣本的眨眼模板表示為：

blink_template＝[1,1,1,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,1,1]。

眨眼屏蔽被定義為恰好在躍遷之后立即出現(xiàn)的樣本遮去(0用于遮去或忽略樣本)，并且表示為：

blink_mask＝[1,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1,1,0,1,1,1,1,0,1]。

任選地，可遮去更寬的躍遷區(qū)域以允許更大的時序不確定性，并且表示為：

blink_mask＝[1,1,0,0,1,1,1,0,0,1,1,1,0,0,1,1,1,0,0,1]。

可實現(xiàn)替代的模式，例如單次長時間眨眼，在這種情況下是具有24個樣本的模板的1.5s眨眼，表示為：

blink_template＝[1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1]。

另一種另選的模式可被實現(xiàn)為指示睡眠，在這種情況下是具有24個樣本的模板的2.4s眨眼(或眼睛已閉合入睡)，表示為：

blink_template＝[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0]。

在一個另選的實施方案中，在沒有blink_mask的情況下使用該blink_template。

重要的是應(yīng)注意，上述例子只用于示例性目的，而并不代表具體的一組數(shù)據(jù)。

可通過將樣本歷史與模板和屏蔽進行邏輯比較來實現(xiàn)檢測。邏輯運算是逐位地對模板和樣本歷史序列進行異或(XOR)運算，然后驗證所有未被屏蔽的歷史位與模板相匹配。例如，如在以上眨眼屏蔽樣本中所示，在眨眼屏蔽序列的值為邏輯1的每個位置上，眨眼必須與所述序列的該位置上的眨眼屏蔽模板相匹配。然而，在眨眼屏蔽序列的值為邏輯0的每個位置上，不需要眨眼與所述序列的該位置上的眨眼屏蔽模板相匹配。例如，可利用如在中編碼的以下Boolean算法方程。

matched＝not(blink_mask)|not(xor(blink_template,test_sample))，

其中test_sample是樣本歷史。匹配值是與眨眼模板、樣本歷史和blink_mask具有相同長度的序列。如果所有匹配序列為邏輯1，則實現(xiàn)了良好匹配。將其分解，not(xor(blink_template,test_sample))對每處失配均得出邏輯0，并且對于每處匹配均得出邏輯1。與反相屏蔽進行邏輯或運算迫使匹配序列中的每個位置在屏蔽為邏輯0之處變成邏輯1。因此，在眨眼屏蔽模板中，該處值被規(guī)定為邏輯0的越多，與人的眨眼有關(guān)的錯誤容限就越大。是用于數(shù)值計算、可視化和編程的一種高級語言和具體實現(xiàn)形式，是MathWorks(Natick,Massachusetts)的產(chǎn)品。還重要的是應(yīng)注意：眨眼屏蔽模板中邏輯0的數(shù)目越大，則與預(yù)期的或希望的眨眼模式相匹配的誤報的可能性就越大。應(yīng)當理解，多種預(yù)期的或希望的眨眼模式可被編程到具有一個或多個同時工作的接口的設(shè)備，并在至少一個實施方案中控制特定眨眼模式在特定操作狀態(tài)下的使用。更具體地講，可將多個預(yù)期的或希望的眨眼模式用于同一目的或功能、或者用于實現(xiàn)不同的或替代的功能。例如，可利用一個眨眼模式使鏡片在至少一個睡眠操作狀態(tài)和喚醒操作狀態(tài)之間改變操作狀態(tài)。在至少一個實施方案中，眨眼檢測在眼瞼保持閉合時還可以進行檢測，其檢測結(jié)果將是連續(xù)眨眼；眼瞼具有閉合入睡的運動軌跡，其檢測結(jié)果將是部分眨眼或一系列部分眨眼，諸如當眨眼發(fā)生后傳感器的一部分被眼瞼覆蓋；以及眼瞼下垂，其檢測結(jié)果將是在上眼瞼和/或下眼瞼從其確認或未確認注視位置和/或頭部下垂的正常穩(wěn)態(tài)位置發(fā)生穩(wěn)態(tài)位置上的改變。

確定佩戴者是否打瞌睡的一種方式的示例通過跟蹤眨眼周期時間的寬度和眼瞼打開周期時間的寬度的長度來實現(xiàn)。作為另外一種選擇，還會跟蹤部分眼瞼打開周期寬度，作為眼瞼打開周期寬度的補充或替代。通常眨眼與眼瞼打開之間的比率將為1:15至1:22，但隨著佩戴者慢慢進入睡眠，眨眼周期寬度的長度將增加，而眼瞼打開周期寬度將減小。在包括用于存儲周期寬度的多個寄存器的系統(tǒng)中，可以保持正在運行的眨眼周期和眼瞼打開周期之間的一系列比率，使得當這種趨勢的比率接近預(yù)先確定的困倦閾值時，佩戴者可能開始打瞌睡。預(yù)先確定的困倦閾值的示例包括但不限于一比1、2、3、4、5和10。系統(tǒng)控制器將被配置成比較所述比率并跟蹤在滾動窗口上的周期時長。在一個另選的實施方案中，系統(tǒng)控制器將僅保留與預(yù)先確定的窗口的非標準眨眼相關(guān)聯(lián)的周期寬度的信息，同時佩戴者可注意到他們在打瞌睡，并在進入另一長時間的眨眼周期之前更加留心。

在一個另選的實施方案中，系統(tǒng)控制器將確定佩戴者在預(yù)定時間的眨眼與眼瞼打開的比率。預(yù)先確定的時間的示例包括但不限于，鏡片插入后不久、增加一小時、增加二小時、增加四小時、和這些時間的任意組合。在另選的或另一個實施方案中，當檢測到一只眼或兩只眼的焦點發(fā)生變化，或者兩次眨眼間隔的時間有所增加時，系統(tǒng)控制器將確定佩戴者的眨眼與眼瞼打開的比率，使得所述增加超過預(yù)先確定的閾值，指示例如佩戴者正注視著某物或佩戴者處于無聊的狀態(tài)。這一特定于佩戴者的比率將被用來計算預(yù)先確定的困倦閾值。該計算的示例包括取特定于佩戴者的比率的一部分，諸如減少四分之一(例如，1:20至1:15)、減少一半(例如，1:20至1:10)或減少四分之三(例如，1:20至1:5)?；谠撌纠?，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，多種減少方式是可能的。

在另一個實施方案中，監(jiān)控佩戴者的眼瞼下垂水平，使得當眼瞼位置的穩(wěn)定狀態(tài)從佩戴者的初始穩(wěn)定狀態(tài)開始下降時，這將觸發(fā)系統(tǒng)控制器使警示機構(gòu)起作用。在至少一個實施方案中，眼瞼的穩(wěn)定狀態(tài)基于在眨眼后眼瞼打開所達到的位置，如由眼瞼位置傳感器系統(tǒng)所確定。在至少一個實施方案中，穩(wěn)態(tài)位置被存儲在寄存器中以便比較。系統(tǒng)控制器將具有緩沖器或其他存儲器來存儲正在運行的一系列眼瞼位置測量值，以用于與寄存器中存儲的穩(wěn)定狀態(tài)測量值進行比較。

打瞌睡的另一個示例是在眨眼期間眼瞼打開和閉合的速度。一項研究發(fā)現(xiàn)，眼瞼閉合平均時間為92毫秒±17毫秒，眼瞼打開平均時間為242毫秒±55毫秒。BanderWerf等人，“Eyelid Movements:Behavioral Studies of Blinking in Humans under Different Stimulus Conditions,”Journal of Physiology，2003年5月，第89卷，第5期，第2784頁-第2796頁。在至少一個實施方案中，系統(tǒng)控制器保留至少一次眼瞼閉合和眼瞼打開的運行次數(shù)列表，以確定所監(jiān)控的眼瞼運動是否存在速度上的改變。使得當一系列眨眼的速度減慢時，系統(tǒng)控制器獲得確定佩戴者困倦的依據(jù)。在另一個實施方案中，速度被測定為從閉合的眼瞼位置到打開的眼瞼位置的距離與在這兩點之間行進所花的時間的比率。

打瞌睡的又一個示例是鏡片佩戴者瞳孔的掃視運動減少。當一個人是清醒時，在掃視運動中其雙眼由于生理方面的考慮而快速環(huán)顧是正常的。當一個人困倦時，雖然眼瞼是打開的，但這些運動將減少。在至少一個實施方案中，眼運動傳感器系統(tǒng)被用于跟蹤瞳孔的運動，并可將此信息提供給系統(tǒng)控制器，以用于沿眼運動數(shù)據(jù)的運行列表進行比較，所述眼運動數(shù)據(jù)反映瞳孔運動的運動量、時長和速度。

在另一個實施方案中，系統(tǒng)控制器將利用來自加速度計的信號，來確定佩戴者的頭部是否開始下垂并結(jié)合任何較長時間的眨眼周期寬度，然后在至少一個實施方案中，系統(tǒng)控制器將降低困倦閾值或者另選地利用低垂的頭部來確認佩戴者開始打瞌睡并需要警示。

圖1以框圖形式示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的接觸鏡片100，該接觸鏡片包括電子眨眼檢測器系統(tǒng)。在該實施方案中，電子眨眼檢測器系統(tǒng)可包括光傳感器102、放大器104、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(或ADC)106、數(shù)字信號處理器108、功率源110、警示機構(gòu)112和系統(tǒng)控制器114。

當接觸鏡片100放置于使用者眼睛的前表面上時，可利用眨眼檢測器系統(tǒng)的電子電路來實現(xiàn)本發(fā)明的眨眼檢測算法。光傳感器102以及其他電路被配置成檢測眨眼、由使用者的眼睛產(chǎn)生的各種眨眼模式、和/或眼瞼閉合水平。

在該實施方案中，光傳感器102可嵌入到接觸鏡片100中并接收環(huán)境光101，將入射光子轉(zhuǎn)變成電子，從而產(chǎn)生流入放大器104中的電流(用箭頭103表示)。光傳感器或光電探測器102可包括任何合適的裝置。在一個實施方案中，光傳感器102包括光電二極管。在至少一個實施方案中，光電二極管被應(yīng)用于互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS加工技術(shù))中，以增大集成能力并減小光傳感器102和其他電路的總體尺寸。電流103與入射光水平成比例，并在光電探測器102被眼瞼覆蓋時顯著減小。放大器104產(chǎn)生與輸入成比例的放大輸出，并可用作將輸入電流轉(zhuǎn)換成輸出電壓的互阻抗放大器。放大器104可將信號放大到可供系統(tǒng)的其余部分使用的水平，諸如使信號具有足夠的電壓和電力以被ADC 106采集。例如，可能需要放大器來驅(qū)動后續(xù)功能塊，因為光傳感器102的輸出可能相當小并且可能在低光照環(huán)境中使用。放大器104可以實現(xiàn)為可變增益放大器，其增益可由系統(tǒng)控制器114以反饋布置方式調(diào)整，以使系統(tǒng)的動態(tài)范圍最大化。除提供增益之外，放大器104還可包括其他模擬信號調(diào)節(jié)電路，例如適合于光傳感器102和放大器104輸出的濾波電路和其他電路。放大器104可包括任何適用于放大和調(diào)節(jié)由光傳感器102輸出的信號的裝置。例如，放大器104可僅包括單個運算放大器，或包括具有一個或多個運算放大器的更復(fù)雜電路。如上所述，光傳感器102和放大器104被配置成根據(jù)通過眼睛所接收的入射光強度來檢測和分離眨眼序列，并將輸入電流轉(zhuǎn)換成最終可由系統(tǒng)控制器114使用的數(shù)字信號。系統(tǒng)控制器114優(yōu)選地被預(yù)編程或預(yù)配置以在各種光強度水平條件下識別各種眨眼序列、眨眼模式和/或眼瞼閉合(部分或完全閉合)，并向警示機構(gòu)112提供適合的輸出信號。系統(tǒng)控制器114還包括相關(guān)聯(lián)的存儲器。

在該實施方案中，ADC 106可用于將來自放大器104的連續(xù)模擬信號輸出轉(zhuǎn)換成適合于進一步信號處理的取樣數(shù)字信號。例如，ADC 106可將來自放大器104的模擬信號輸出轉(zhuǎn)換成可供后續(xù)或下游電路(諸如數(shù)字信號處理系統(tǒng)或微處理器108)使用的數(shù)字信號。數(shù)字信號處理系統(tǒng)或數(shù)字信號處理器108可用于數(shù)字信號處理，包括對取樣的數(shù)據(jù)進行過濾、處理、檢測以及以其他方式操縱/處理中的一種或多種，從而允許入射光檢測供下游使用。通過上述眨眼序列和/或眨眼模式以及指示延長的眼瞼閉合或眼瞼移動的眨眼序列，可對數(shù)字信號處理器108進行預(yù)編程。數(shù)字信號處理器108還包括相關(guān)聯(lián)的存儲器，其在至少一個實施方案中包括模板和屏蔽，被設(shè)置用于檢測例如由系統(tǒng)控制器114所選擇的每個操作狀態(tài)的眨眼模式。數(shù)字信號處理器108可利用模擬電路、數(shù)字電路、軟件或它們的組合來實現(xiàn)。在所示實施方案中，數(shù)字信號處理器在數(shù)字電路中實現(xiàn)。ADC 106連同相關(guān)聯(lián)的放大器104和數(shù)字信號處理器108以與前述取樣速率一致的合適速率激活，例如每一百(100)ms激活一次。

功率源110為構(gòu)成眨眼檢測系統(tǒng)的多個部件提供電力。電力可由電池、能量采集器或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的其他合適裝置提供。實質(zhì)上，可利用任何類型的功率源110來為系統(tǒng)的所有其他部件提供可靠的電力。在至少一個實施方案中，可利用眨眼序列來改變系統(tǒng)和/或系統(tǒng)控制器的操作狀態(tài)。此外，系統(tǒng)控制器114可根據(jù)來自數(shù)字信號處理器108的輸入來控制動力式接觸鏡片的其他方面，例如通過致動器來改變電子控制的鏡片的焦距或屈光力。

在至少一個實施方案中，系統(tǒng)控制器114將根據(jù)接收到的眨眼模式來確定鏡片的操作狀態(tài)，以將操作狀態(tài)設(shè)置為睡眠操作狀態(tài)或喚醒操作狀態(tài)，但在另選的實施方案中也可設(shè)置其他狀態(tài)。進一步討論該實施方案，操作狀態(tài)將確定一組眨眼模板和屏蔽以供數(shù)字信號處理器108在該操作狀態(tài)下使用，并控制警示機構(gòu)112響應(yīng)于系統(tǒng)控制器114檢測到佩戴者已入睡而作出的動作。在另選的實施方案中，該鏡片旨在用于工作輪班期間，因此將根據(jù)所述的喚醒操作狀態(tài)運作，從而使一組眨眼模板和屏蔽被特定佩戴者的數(shù)字信號處理器108所使用。在另一個另選的實施方案中，旨在用于工作輪班期間的鏡片將僅使用指示睡眠開始的眨眼模板來運作，并且不會根據(jù)佩戴者的任何眨眼模式改變操作狀態(tài)。

系統(tǒng)控制器114使用來自光傳感器鏈(即，光傳感器102、放大器104、ADC 106和數(shù)字信號處理系統(tǒng)108)的信號來比較取樣的光水平與眨眼激活模式。參見圖2，其示出在各種光強度水平下所記錄的眨眼模式樣本與時間和可用閾值水平的示意圖。因此，通過考慮到各種因素，可減少和/或防止在對入射于眼睛上的光取樣時的眨眼檢測錯誤，例如考慮到在不同位置和/或在執(zhí)行各種活動時光強度水平的變化。另外，當對入射于眼睛上的光取樣時，通過考慮到環(huán)境光強度的變化可能對眼睛和眼瞼造成的影響，也可減少和/或防止眨眼檢測錯誤，例如在低強度光水平和高強度光水平下當眼瞼閉合時眼瞼阻擋多少可見光。換句話講，為防止利用錯誤的眨眼模式進行控制，優(yōu)選地應(yīng)考慮環(huán)境光的水平，這將在下文進行更詳細的解釋。

例如在研究中，已發(fā)現(xiàn)眼瞼平均阻擋約百分之九十九(99％)的可見光，但在較短的波長處，透射過眼瞼的光趨于減少，從而阻擋約99.6％的可見光。在朝向光譜的紅外線部分的較長波長處，眼瞼可阻擋僅百分之三十(30％)的入射光。然而，重要的是應(yīng)注意，不同頻率、波長和強度的光可能以不同的效率透射過眼瞼。例如，當看著明亮光源時，個體可通過其閉合的眼瞼看到紅光?；趥€體差異，諸如個體的皮膚色素沉淀，眼瞼阻擋的可見光量也可能有變化。如圖2所示，在七十(70)秒的時間間歇中模擬眨眼模式在各種光照水平下的數(shù)據(jù)樣本，其中在模擬過程中記錄透射過眼睛的可見光強度水平，并示出可使用的閾值。閾值被設(shè)定為處于在模擬過程中在不同的光強度水平下針對樣本眨眼模式所記錄的可見光強度的峰到峰值之間的值。在跟蹤光水平隨時間的平均值并調(diào)節(jié)閾值的同時具有對眨眼圖案進行預(yù)編程的能力對于能夠檢測某個個體何時眨眼而言可能非常重要，這與個體不眨眼時和/或僅在某一區(qū)域中存在光強度水平變化時不同。

現(xiàn)在再次參見圖1，在其他另選的實施方案中，系統(tǒng)控制器114可從包括以下一者或多者的源接收輸入：眨眼檢測器、壓力傳感器、加速度計、光傳感器和短表鏈控制裝置。通過歸納法并根據(jù)本公開內(nèi)容，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，通過系統(tǒng)控制器114確定睡眠的方法可使用一個或多個輸入。例如，電子式或動力式接觸鏡片可針對個體使用者編程，諸如對鏡片編程以識別個體的眨眼模式和個體的頭部運動兩者，如使用加速度計在一天的時間當中所檢測到的，例如在點頭的同時眼瞼閉合。在一些實施方案中，使用一個以上的輸入通過電子接觸鏡片來確定睡眠諸如眨眼檢測與頭部運動，可為每種方法提供在確定已經(jīng)發(fā)生睡眠開始之前用另一種方法交叉檢查的能力，稍后將結(jié)合圖18和圖19進行討論。交叉檢查的優(yōu)點可包括減少誤報，例如使無意間觸發(fā)鏡片而警示和/或記錄錯誤數(shù)據(jù)的可能性降至最低。在一個實施方案中，交叉檢查可涉及投票方案，其中在確定睡眠之前滿足一定數(shù)量的條件。在另一個實施方案中，交叉檢查可涉及加權(quán)平均值，其中某些輸入將被視為比其他輸入更為重要，諸如眼瞼閉合和頭部取向。

警示機構(gòu)112可包括用于根據(jù)所接收的命令信號來實現(xiàn)對佩戴者的特定警示的任何合適裝置。例如，如果與如上所述的取樣光水平相比，睡眠模式相匹配，則系統(tǒng)控制器114可啟用警示機構(gòu)112諸如光(或光陣列)，以對光施以脈沖或引起物理波脈動到佩戴者的視網(wǎng)膜(或另選地到整個鏡片上)或記錄關(guān)于睡眠開始的數(shù)據(jù)。警示機構(gòu)112的另外的示例還包括電氣裝置；機械裝置，該機械裝置包括例如壓電裝置、換能器、振動裝置，化學(xué)物釋放裝置(其例子包括釋放化學(xué)物以引起發(fā)癢、刺激或燒灼感)和聲學(xué)裝置；提供接觸鏡片光學(xué)區(qū)域的光學(xué)區(qū)域變化的換能器，諸如改變焦點和/或通過鏡片的光的透射百分比；磁性裝置；電磁裝置；熱裝置；光學(xué)著色機構(gòu)，該光學(xué)著色機構(gòu)具有或不具有液晶、棱鏡、光纖和/或光管以例如提供光學(xué)變化和/或?qū)⒐庖龑?dǎo)至視網(wǎng)膜；電氣裝置，諸如電刺激器，以提供輕微的視網(wǎng)膜刺激或刺激角膜表面中的至少一處和角膜的一種或多種感覺神經(jīng)；或者它們的任意組合。除從電源110接收電力外，致動器112還從系統(tǒng)控制器114接收信號，并根據(jù)來自系統(tǒng)控制器114的信號產(chǎn)生某一動作。例如，如果系統(tǒng)控制器114的信號指示佩戴者在喚醒操作狀態(tài)期間入睡，那么警示機構(gòu)112可提醒佩戴者他/她已入睡。在一個另選的實施方案中，系統(tǒng)控制器114可輸出指示佩戴者在睡眠操作狀態(tài)期間入睡的信號，而警示機構(gòu)112將在存儲器中記錄信息以供之后檢索。在一個另選的實施方案中，系統(tǒng)控制器114在與系統(tǒng)控制器114相關(guān)聯(lián)的存儲器中存儲數(shù)據(jù)，而不使用警示機構(gòu)112來存儲數(shù)據(jù)。如下所述，在至少一個實施方案中，存在提供時間戳的時鐘。如上所述，本發(fā)明的動力式鏡片可提供多種功能，因此，一個或多個警示機構(gòu)可被不同地配置成實現(xiàn)這些功能。

圖3示出根據(jù)本發(fā)明的眨眼檢測算法的用于眨眼檢測系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)變圖300。系統(tǒng)在開始時處于閑置狀態(tài)302，等待使能信號bl_go發(fā)出。當使能bl_go信號被發(fā)出時，例如通過與眨眼取樣速率相當?shù)囊砸话?100)ms速率施加脈沖bl_go的振蕩器和控制電路發(fā)出，狀態(tài)機將轉(zhuǎn)變成WAIT_ADC狀態(tài)304，在該狀態(tài)中，啟用ADC以將所接收的光水平轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。ADC發(fā)出adc_done信號，以指示其操作完成，并且系統(tǒng)或狀態(tài)機轉(zhuǎn)變成移位狀態(tài)306。在移位狀態(tài)306中，系統(tǒng)將最新接收的ADC輸出值推送到移位寄存器中，以保存眨眼樣本的歷史。在一些實施方案中，首先將ADC輸出值與閾值比較，從而提供樣本值的一位(1或0)，以便最小化存儲要求。然后系統(tǒng)或狀態(tài)機轉(zhuǎn)變至比較狀態(tài)308，在此狀態(tài)中，如上所述將樣本歷史移位寄存器中的值與一個或多個眨眼序列模板和屏蔽進行比較。如果檢測到匹配，則可發(fā)出一個或多個輸出信號，諸如將鏡片狀態(tài)切換至睡眠操作狀態(tài)或喚醒操作狀態(tài)的信號，或者發(fā)出佩戴者睡眠開始的信號。系統(tǒng)或狀態(tài)機接著轉(zhuǎn)變至完成狀態(tài)310，并發(fā)出bl_done信號，以指示其操作完成。

圖4示出可用于對所接收的光水平進行檢測和取樣的光傳感器或光電探測器信號路徑pd_rx_top。信號路徑pd_rx_top可包括光電二極管402、互阻抗放大器404、自動增益和低通濾波級406(AGC/LPF)、以及ADC 408。adc_vref信號從功率源110(參見圖1)輸入到ADC 408，或者作為另外一種選擇，其可由模數(shù)轉(zhuǎn)換器408內(nèi)的專用電路提供。來自ADC 408的輸出adc_data被傳送到數(shù)字信號處理和系統(tǒng)控制器區(qū)塊108/114(參見圖1)。雖然在圖1中示出為單獨的區(qū)塊108和114，但為了便于解釋，數(shù)字信號處理和系統(tǒng)控制器優(yōu)選地以單個區(qū)塊410實現(xiàn)。使能信號adc_en、起始信號adc_start和復(fù)位信號adc_rst_n由數(shù)字信號處理和系統(tǒng)控制器410接收，而完成信號adc_complete傳送到該處。時鐘信號adc_clk可從位于信號路徑pd_rx_top外的時鐘源接收，或者從數(shù)字信號處理和系統(tǒng)控制器410接收。重要的是應(yīng)注意，adc_clk信號和系統(tǒng)時鐘可在不同的頻率下運行。還重要的是應(yīng)注意，根據(jù)本發(fā)明可使用任何數(shù)量的不同ADC，這些ADC可具有不同的界面和控制信號，但其執(zhí)行提供光傳感器信號路徑模擬部分輸出的取樣數(shù)字表示的相似功能。光電檢測使能信號pd_en以及光電檢測增益pd_gain是從數(shù)字信號處理和系統(tǒng)控制器410接收的。

圖5示出可用于將所接收的ADC信號值adc_data減小至一位值pd_data的數(shù)字調(diào)節(jié)邏輯500的框圖。數(shù)字調(diào)節(jié)邏輯500可包括數(shù)字寄存器502，以從光電檢測信號路徑pd_rx_top接收數(shù)據(jù)adc_data，從而在信號adc_data_held上提供保持值。數(shù)字寄存器502被配置成當adc_complete信號發(fā)出時接受adc_data信號上的新值，并且當接收到adc_complete信號時保持最后的接受值。這樣，一旦所述數(shù)據(jù)被鎖存，系統(tǒng)便可禁用光電檢測信號路徑，以降低系統(tǒng)的電流消耗。接著，可在閾值生成電路504中通過數(shù)字邏輯中實現(xiàn)的積分-清除平均或其他平均方法對所保持的數(shù)據(jù)值進行平均，以在信號pd_th上生成一個或多個閾值。然后，可通過比較器506將所保持的數(shù)據(jù)值與所述一個或多個閾值進行比較，以在信號pd_data上產(chǎn)生一位數(shù)據(jù)值。應(yīng)當理解，所述比較運算可利用滯后或與一個或多個閾值的比較，以使輸出信號pd_data上的噪聲最小化。數(shù)字調(diào)節(jié)邏輯還可包括增益調(diào)節(jié)區(qū)塊pd_gain_adj 508，以根據(jù)所計算的閾值和/或根據(jù)所保持的數(shù)據(jù)值通過圖4所示的信號pd_gain在光電檢測信號路徑中設(shè)置自動增益和低通濾波級406的增益。重要的是應(yīng)注意，在該實施方案中，六位的字在眨眼檢測的動態(tài)范圍內(nèi)提供足夠的分辨率，同時使復(fù)雜度最小化。圖5示出另選的實施方案，其包括提供來自例如串行數(shù)據(jù)接口的pd_gain_sdi控制信號，該串行數(shù)據(jù)接口允許重寫由增益調(diào)節(jié)區(qū)塊pd_gain_adj 508確定的自動增益控制。

在一個實施方案中，閾值生成電路504包括峰值檢測器、谷值檢測器和閾值計算電路。在該實施方案中，可如下生成閾值和增益控制值。峰值檢測器和谷值檢測器被配置成接收信號adc_data_held上的保持值。峰值檢測器還被配置成提供輸出值pd_pk，輸出值pd_pk快速地跟蹤adc_data_held值的增大并在adc_data_held值減小時緩慢衰減。該操作類似于電技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知的傳統(tǒng)二極管包絡(luò)檢測器的操作。谷值檢測器還被配置成提供輸出值pd_vl，輸出值pd_vl快速地跟蹤adc_data_held值的減小并在adc_data_held值增大時緩慢地衰減至更高的值。谷值檢測器的操作也類似于二極管包絡(luò)檢測器，其中放電電阻器被連接至正電源電壓。閾值計算電路被配置成接收pd_pl值和pd_vl值，并且還被配置成根據(jù)pd_pk值和pd_vl值的平均值來計算中點閾值pd_th_mid。閾值生成電路504根據(jù)中點閾值pd_th_mid提供閾值pd_th。

閾值生成電路504還可適于響應(yīng)于pd_gain值的變化更新pd_pk水平和pd_vl水平的值。如果pd_gain值增大一個步長，則pd_pk和pd_vl值增大一個因數(shù)，所述因數(shù)等于光電檢測信號路徑的預(yù)期增益增大值。如果pd_gain值減小一個步長，則pd_pk值和pd_val值減小一個因數(shù)，所述因數(shù)等于光電檢測信號路徑的預(yù)期增益減小值。這樣，分別在pd_pk值和pd_vl值中所保持的峰值檢測器和谷值檢測器的狀態(tài)、以及根據(jù)pd_pk值和pd_vl值計算出的閾值pd_th被更新以與信號路徑增益的變化相匹配，從而避免僅根據(jù)光電檢測信號路徑增益的有意變化所得到的狀態(tài)或值的不連續(xù)性或其他變化。

在閾值生成電路504的另一個實施方案中，閾值計算電路還可被配置成根據(jù)pd_pk值的比例或百分比來計算閾值pd_th_pk。在優(yōu)選的實施方案中，pd_th_pk可有利地配置成pd_pk值的八分之七，其計算可通過簡單的右移三位和減法來實現(xiàn)，如本領(lǐng)域中所熟知。閾值計算電路可將閾值pd_th選擇成pd_th_mid和pd_th_pk中的較小者。這樣，pd_th值將永遠不等于pd_pk值，即使是在恒定的光長時間入射于光電二極管上(這可能導(dǎo)致pd_pk值和pd_vl值相等)之后。應(yīng)當理解，pd_th_pk值確保在長的間歇之后檢測到眨眼。閾值生成電路的行為進一步示于圖9中，如隨后所論述。

圖6示出根據(jù)本發(fā)明實施方案的可用于實現(xiàn)數(shù)字眨眼檢測算法的數(shù)字檢測邏輯600的框圖。數(shù)字檢測邏輯600可包括移位寄存器602，該移位寄存器適于從光電檢測信號路徑pd_rx_top(圖4)接收數(shù)據(jù)，或者從數(shù)字調(diào)節(jié)邏輯(圖5)接收數(shù)據(jù)，如此處在具有一位值的信號pd_data上所示。移位寄存器602在此處將所接收的樣本值的歷史保持于24位寄存器中。數(shù)字檢測邏輯600還包括比較區(qū)塊604，該比較區(qū)塊適于根據(jù)操作狀態(tài)(如有必要)接收樣本歷史以及一個或多個眨眼模板bl_tpl和眨眼屏蔽bl_mask，并且數(shù)字檢測邏輯被配置成在一個或多個輸出信號上指示與所述一個或多個模板和屏蔽的匹配，所述一個或多個輸出信號可被保持以供之后使用。在至少一個實施方案中，操作狀態(tài)確定將被比較區(qū)塊604使用的一組模板bl_tpl和眨眼屏蔽_bl_mask。在至少一組模板bl_tpl中，存在代表佩戴者入睡的至少一個睡眠模板。在一個另選的實施方案中，數(shù)字檢測邏輯600包括比較區(qū)塊，該比較區(qū)塊適于包含一個或多個睡眠模板，并且該數(shù)字檢測邏輯被配置成在一個或多個輸出信號上指示與所述一個或多個模板和屏蔽的匹配，所述一個或多個輸出信號可被保持以供之后使用。在這樣的另選實施方案中，鏡片不具有睡眠和喚醒操作狀態(tài)。

比較區(qū)塊604的輸出通過D型觸發(fā)器606進行鎖存。數(shù)字檢測邏輯600還可包括計數(shù)器608或其他邏輯，以抑制由于屏蔽操作引起的以小的移位對同一樣本歷史集合進行的連續(xù)比較。在優(yōu)選的實施方案中，在發(fā)現(xiàn)陽性匹配之后樣本歷史將被清除或復(fù)位，因而需要取樣完整的、新的匹配眨眼序列才能再識別后續(xù)匹配。數(shù)字檢測邏輯600還可包括狀態(tài)機或類似的控制電路，以向光電檢測信號路徑和ADC提供控制信號。在一些實施方案中，控制信號可由與數(shù)字檢測邏輯600分開的控制狀態(tài)機產(chǎn)生。該控制狀態(tài)機可為數(shù)字信號處理和系統(tǒng)控制器410的一部分。

圖7示出從眨眼檢測子系統(tǒng)向光電檢測信號路徑中所用的ADC 408(圖4)提供的控制信號的時序圖。使能信號和時鐘信號adc_en、adc_rst_n和adc_clk在樣本序列開始時被激活，并持續(xù)至模數(shù)轉(zhuǎn)換過程完成為止。在一個實施方案中，ADC轉(zhuǎn)換過程是當在adc_start信號上提供脈沖時開始的。ADC輸出值被保持于adc_data信號中，并且過程的完成是由模數(shù)轉(zhuǎn)換器邏輯在adc_complete信號上指示的。圖7中還示出用于在ADC之前設(shè)置放大器增益的pd_gain信號。該信號顯示為在預(yù)熱時間之前進行設(shè)置，以使模擬電路偏壓和信號電平在轉(zhuǎn)換之前達到穩(wěn)定。

圖8A示出包括數(shù)字眨眼檢測子系統(tǒng)dig_blink 802的數(shù)字系統(tǒng)控制器800。數(shù)字眨眼檢測子系統(tǒng)dig_blink 802可由主狀態(tài)機dig_master 804控制并可適于從位于數(shù)字系統(tǒng)控制器800外的時鐘產(chǎn)生器clkgen 806接收時鐘信號。數(shù)字眨眼檢測子系統(tǒng)dig_blink 802可適于向如上所述的光電檢測子系統(tǒng)提供控制信號以及從光電檢測子系統(tǒng)接收信號。除包括用于控制眨眼檢測算法中的運算序列的狀態(tài)機之外，數(shù)字眨眼檢測子系統(tǒng)dig_blink 802還可包括如上所述的數(shù)字調(diào)節(jié)邏輯和數(shù)字檢測邏輯。數(shù)字眨眼檢測子系統(tǒng)dig_blink 802可適于從主狀態(tài)機804接收使能信號，并向主狀態(tài)機804提供完成或結(jié)束指示以及眨眼檢測指示。

在另選的實施方案中，圖8B示出包括數(shù)字睡眠檢測子系統(tǒng)dig_sleep 852的數(shù)字系統(tǒng)控制器850。數(shù)字眨眼檢測子系統(tǒng)dig_sleep 852可由主狀態(tài)機dig_master 854控制并可適于從位于數(shù)字系統(tǒng)控制器850外的時鐘產(chǎn)生器clkgen 856接收時鐘信號。數(shù)字睡眠檢測子系統(tǒng)dig_sleep 852可適于向如上所述的光電檢測子系統(tǒng)提供控制信號并從光電檢測子系統(tǒng)接收信號。除包括用于控制睡眠檢測算法中的運算序列的狀態(tài)機之外，數(shù)字睡眠檢測子系統(tǒng)dig_sleep 852還可包括如上所述的數(shù)字調(diào)節(jié)邏輯和數(shù)字檢測邏輯。數(shù)字睡眠檢測子系統(tǒng)dig_sleep 852可適于從主狀態(tài)機854接收使能信號，并向主狀態(tài)機854提供完成或結(jié)束指示以及睡眠檢測指示。

在圖8A和圖8B所示任一實施方案的另選實施方案中，時鐘被連接到時鐘發(fā)生器806以從鏡片開始操作就跟蹤時間，并在一個實施方案中向警示機構(gòu)提供時間戳信號，在該實施方案中警示機構(gòu)記錄關(guān)于佩戴者睡眠的起始和終止的數(shù)據(jù)，使得當使用例如至少一個電子通信部件將數(shù)據(jù)從鏡片傳輸(或發(fā)送)至外部設(shè)備，該外部設(shè)備能夠根據(jù)來自鏡片的時間戳和外部設(shè)備上傳輸數(shù)據(jù)的當前時間，與記錄的時間戳相比較，通過反算一天的時間來確定佩戴者在佩戴鏡片時在哪些時間周期里睡著。

圖9A-圖9G提供了波形，用以示出閾值生成電路和自動增益控制(圖5)的操作。圖9A示出由可響應(yīng)于不同光水平的光電二極管提供的光電流與時間的關(guān)系的例子。在曲線圖的第一部分中，光水平和所得的光電流與曲線圖的第二部分相比相對低。在曲線圖的第一部分和第二部分兩者中，均看到兩次眨眼以減少光和光電流。應(yīng)注意，由眼瞼造成的光衰減可能不是百分之一百(100)，而是較低的值，該值取決于眼瞼對入射于眼睛上的光波長的透射特性。圖9B示出響應(yīng)于圖9A的光電流波形捕獲的adc_data_held值。為簡明起見，adc_data_held值被示出為連續(xù)的模擬信號而不是一系列離散的數(shù)字樣本。應(yīng)當理解，數(shù)字樣本值將對應(yīng)于圖9B中在對應(yīng)樣本時間所示的水平。在曲線圖頂部和底部處的虛線指示adc_data信號和adc_data_held信號的最大值和最小值。最小值和最大值之間的值范圍也稱為adc_data信號的動態(tài)范圍。如下文所述，在曲線圖第二部分中的光電檢測信號路徑增益是不同的(較低)。一般來講，adc_data_held值與光電流成正比，并且增益變化僅影響比例性的比率或常數(shù)。圖9C示出由閾值生成電路響應(yīng)于adc_data_held值計算的pd_pk、pd_vl和pd_th_mid值。圖9D示出在閾值生成電路的一些實施方案中響應(yīng)于adc_data_held值計算的pd_pk、pd_vl和pd_th_pk值。應(yīng)注意，pd_th_pk值始終與pd_pk值成一定比例。圖9E示出adc_data_held值以及pd_th_mid和pd_th_pk值。應(yīng)注意，在其中adc_data_held值相對恒定的很長一段時間中，隨pd_vl值衰減至同一水平，pd_th_mid值變得等于adc_data_held值。pd_th_pk值始終保持低于adc_data_held值一定量。在圖9E中還示出對pd_th的選擇，其中pd_th值被選擇為pd_th_pk和pd_th_mid中的較小者。這樣，閾值始終被設(shè)定為距pd_pk值某一距離，從而避免因光電流信號和adc_data held信號上的噪聲引起的pd_data上的誤躍遷。圖9F示出通過將adc_data_held值與pd_th值進行比較而產(chǎn)生的pd_data值。應(yīng)注意，pd_data信號是雙值信號，其在發(fā)生眨眼時較低。圖9G示出這些示例性波形的tia_gain值與時間的關(guān)系。當pd_th開始超過圖9E中以agc_pk_th示出的高閾值時，tia_gain的值被設(shè)置為較低。應(yīng)當理解，當pd_th開始下降至低于低閾值時，會發(fā)生相似的行為而使tia_gain升高。再次參見圖9A至圖9E的各圖的第二部分，較低tia_gain的效果是明顯的。尤其應(yīng)注意，adc_data_held值保持于adc_data信號和adc_data_held信號的動態(tài)范圍的中值附近。此外，重要的是應(yīng)注意，如上文所述根據(jù)增益變化來更新pd_pk值和pd_vl值，從而在峰值和谷值檢測器狀態(tài)和值中避免只因光電檢測信號路徑增益變化引起的不連續(xù)性。

圖10示出集成電路管芯1000上的光阻擋特征結(jié)構(gòu)和光通過特征結(jié)構(gòu)。集成電路管芯1000包括光通過區(qū)域1002、光阻擋區(qū)域1004、接合焊盤1006、鈍化開孔1008和光阻擋層開孔1010。光通過區(qū)域1002位于光傳感器(未示出)上方，例如在半導(dǎo)體工藝中實現(xiàn)的光電二極管陣列。在至少一個實施方案中，光通過區(qū)域1002允許盡可能多的光到達光傳感器，從而使靈敏度最大化。這可通過移除多晶硅、金屬、氧化物、氮化物、聚酰亞胺和光感受器上的其他層完成，如在用于制造的半導(dǎo)體工藝中或在后處理中所允許。透光區(qū)域1002也可接受其他特殊處理以優(yōu)化光檢測，例如減反射涂層、濾光片和/或擴散片。光阻擋區(qū)域1004可覆蓋管芯上不需要進行曝光的其他電路。光電流可能會使其他電路的性能劣化，例如在如此前所提及的結(jié)合到接觸鏡片中所需的超低電流電路中使偏置電壓和振蕩器頻率偏移。光阻擋區(qū)域1004優(yōu)選地以薄的、不透明的反射材料形成，例如在半導(dǎo)體晶片處理和后處理中已經(jīng)使用的鋁或銅。如果以金屬實現(xiàn)，則形成光阻擋區(qū)域1004的材料必須與下面的電路和接合焊盤1006絕緣，以防止短路狀況。此類絕緣可由已經(jīng)作為正常晶片鈍化物的一部分存在于管芯上的鈍化物(例如氧化物、氮化物和/或聚酰亞胺)來提供或者以在后處理期間所加入的其他電介質(zhì)來提供。遮蔽允許光阻擋層具有開孔1010，以便導(dǎo)電的光阻擋金屬不與管芯上的接合焊盤重疊。光阻擋區(qū)域1004被額外的電介質(zhì)或鈍化物覆蓋，以保護管芯并避免在管芯附著期間短路。該最終鈍化物具有鈍化物開孔1008，以允許連接至接合焊盤1006。

圖11示出根據(jù)本發(fā)明的實施方案的具有電子插件的接觸鏡片，所述電子插件包括眨眼檢測系統(tǒng)。接觸鏡片1100包括柔軟的塑性部分1102，該部分包括電子插件1104。該插件1104包括通過電子器件激活(例如，根據(jù)激活聚焦到近處或遠處)的鏡片1106。集成電路1108安裝于插件1104上并連接至電池1110、鏡片1106、以及系統(tǒng)必需的其他部件。集成電路1108包括光傳感器1112和相關(guān)聯(lián)的光電探測器信號路徑電路。光傳感器1112穿過鏡片插件面朝外并遠離眼睛，因而能夠接收環(huán)境光。光傳感器1112可在集成電路1108上(如圖所示)例如以單個光電二極管或光電二極管的陣列實現(xiàn)。光傳感器1112也可以安裝于插件1104上的單獨裝置實現(xiàn)并與跡線1114連接。當眼瞼閉合時，包括光電探測器1112在內(nèi)的鏡片插件1104被覆蓋，從而減少入射在光電探測器1112上的光水平。光電探測器1112能夠測量環(huán)境光，以確定使用者是否正在眨眼。根據(jù)本公開內(nèi)容，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，光電探測器112可用本公開內(nèi)容中討論的其他傳感器取代或擴充。

眨眼檢測算法的另外的實施方案可允許持續(xù)時間和眨眼順序間隔的更多變化，例如通過基于測量的第一次眨眼的結(jié)束時間測定第二次眨眼的起始時間，而不是通過使用固定模板或通過使屏蔽“無關(guān)”間隔(0值)變寬。

應(yīng)當理解，眨眼檢測算法和/或睡眠檢測算法可在數(shù)字邏輯中或者在微控制器上運行的軟件中實現(xiàn)。算法邏輯或微控制器可與光電檢測信號路徑電路和系統(tǒng)控制器一起在單個應(yīng)用專用集成電路(ASIC)上實現(xiàn)，或者其可橫跨多于一個集成電路來劃分。

根據(jù)另一個實施方案，動力式或電子式眼科鏡片可結(jié)合眼瞼或眼瞼位置傳感器。已知的是眼瞼以多種方式保護眼球，包括眨眼反射和眼淚展布的動作。眼瞼的眨眼反射通過在感知到對眼睛的威脅后迅速閉合來防止對眼球造成創(chuàng)傷。眨眼還會使眼淚展布在眼球表面，以使眼球保持濕潤并沖洗掉細菌和其他異物。但眼瞼的運動除了在個體(或佩戴者)佩戴電子式眼科鏡片時被用來警示和/或跟蹤他或她處于入睡的危險，也可指示在起作用的其他動作或功能。還重要的是應(yīng)注意，除此之外或在另選用途中，所感測的數(shù)據(jù)可只是被用作收集過程的一部分而非作為觸發(fā)事件。例如，所感測的數(shù)據(jù)可被收集、記錄和用于治療疾病或記錄睡眠量。換句話講，還應(yīng)當理解，利用這種傳感器的裝置可能不會以對使用者可見的方式改變狀態(tài)，相反，該裝置可以只是記錄數(shù)據(jù)。例如，此類傳感器可被用來確定使用者在工作輪班期間是否已入睡。

現(xiàn)在參見圖12A，其中示出眼睛1200上的眼瞼位置傳感器系統(tǒng)。該系統(tǒng)被結(jié)合到接觸鏡片1202中。其中示出了上眼瞼和下眼瞼，按閉合程度增加的順序上眼瞼的可能位置為1201、1203和1205。下眼瞼也以對應(yīng)于上眼瞼的閉合水平示出；即，位置1207、1209和1205。當眼瞼閉合時它們占據(jù)相同的位置；即，1205。根據(jù)該實施方案的接觸鏡片1202包括傳感器陣列1204。該傳感器陣列1204包括一個或多個光傳感器。在該實施方案中，傳感器陣列1204包括十二(12)個光傳感器1206a至1206l。在上眼瞼處于位置1201而下眼瞼處于位置1207的情況下，所有光傳感器1206A至1206l被暴露于并接收環(huán)境光，由此產(chǎn)生可被本文所述的電子電路檢測的光電流。當眼瞼在位置1203和1209處部分閉合時，頂部和底部的光傳感器1206a和1206b被覆蓋，接收比其他光傳感器1206c至1206l較少的光，并輸出可由電子電路檢測的相對較小的電流。隨著在位置1205眼瞼完全閉合，所有傳感器1206a至1206I都被覆蓋，電流也相應(yīng)地減少。該系統(tǒng)可被用于通過對傳感器陣列中的每個光傳感器取樣，并利用光電流輸出與傳感器位置的關(guān)系來確定眼瞼位置，例如，在出現(xiàn)指示睡眠或困倦可能開始的眨眼之后上下眼瞼是否未完全打開。應(yīng)當理解，光傳感器應(yīng)放置在接觸鏡片上的合適位置，例如以便提供足夠的樣本位置以可靠地確定眼瞼位置，同時不阻擋清晰的光學(xué)區(qū)域(大致為由散瞳所占據(jù)的區(qū)域)。該系統(tǒng)也可被用于通過對傳感器進行常規(guī)取樣并比較隨著時間所測得的值，從而檢測眨眼。在一個另選的實施方案中，傳感器陣列1204'的光傳感器1206a'至1206l'形成圍繞瞳孔的弧形圖案，同時彼此間垂直間隔開，例如圖12B所示。在任一所示實施方案中，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，在傳感器陣列中可使用除12以外的數(shù)。另外的示例包括3至15范圍內(nèi)的數(shù)(在至少一個實施方案中，包括端點在內(nèi))，更具體地講包括4至8范圍內(nèi)的數(shù)(在至少一個實施方案中，包括端點在內(nèi))。

圖13示出一種系統(tǒng)，其中接觸鏡片1302至少部分地覆蓋兩只眼睛1300。傳感器陣列1304存在于兩個接觸鏡片1302中以確定眼瞼的位置，如此前針對圖12A所述。在該實施方案中，接觸鏡片1302各自包括電子通信部件1306。每個接觸鏡片1302中的電子通信部件1306允許在接觸鏡片1302之間進行雙向通信。電子通信部件1306可包括射頻(RF)收發(fā)器、天線、光傳感器1308的接口電路、以及相關(guān)聯(lián)的或相似的電子部件。由線1310所表示的通信信道可包括適當頻率和功率下的具有適當數(shù)據(jù)協(xié)議的RF傳輸，以允許接觸鏡片1302之間的有效通信。兩個接觸鏡片1302之間的數(shù)據(jù)傳輸可例如驗證兩個眼瞼都已閉合，以檢測真實的、有目的眨眼，而不是合一下眼或不自主的眨眼。該傳輸還可允許系統(tǒng)確定兩個眼瞼的閉合度是否相似，例如，確定哪一種與近距離閱讀的用戶相關(guān)。數(shù)據(jù)傳輸也可發(fā)生于外部設(shè)備上，例如框架眼鏡、佩戴于使用者太陽穴上的貼片或智能電話(或其他基于處理器的系統(tǒng))。在至少一個示例中，佩戴者所佩戴的貼片包括由警示機構(gòu)激活的換能器，用以在佩戴者入睡后警示他們。在至少一個實施方案中，電子通信部件允許記錄的睡眠數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄茈娫?或其他外部裝置)。這樣，在至少一個另選的實施方案中，電子通信部件1306就可僅存在于一個鏡片上。在一個另選的實施方案中，個體佩戴的智能電話(或具有傳輸功能的其他配備加速度計的裝置)中的加速度計提供運動數(shù)據(jù)，用于交叉檢查睡眠確定，諸如缺乏全身運動指示睡眠的可能性或提供指示個體是靜止的數(shù)據(jù)。

圖14A和圖14B示出電子系統(tǒng)1400，其中如上所述的眼瞼位置光傳感器被用來觸發(fā)接觸鏡片1402或者更具體地講動力式或電子式眼科鏡片中的活動。圖14A示出鏡片1402上的電子系統(tǒng)1400，并且圖14B是系統(tǒng)1400的分解圖。如先前結(jié)合圖12所述，光1401入射到一個或多個光傳感器1404上。這些光傳感器1404可使用光電二極管、硫化鎘(CdS)傳感器、或適于將環(huán)境光轉(zhuǎn)換成電流的其他技術(shù)來實現(xiàn)。根據(jù)光傳感器1404的選擇，放大器1406或其他合適的電路可能需要調(diào)整輸入信號，以供隨后的或下游電路使用。復(fù)用器1408允許單個模數(shù)轉(zhuǎn)換器(或ADC)1410接收來自多個光傳感器1404的輸入。復(fù)用器1408可緊接在光傳感器1404之后、放大器1406之前放置，或者取決于電流消耗、管芯尺寸和設(shè)計復(fù)雜度方面的考慮，也可以不使用。由于在眼睛上的不同位置需要多個光傳感器1404以檢測眼瞼位置，共享下游處理部件(例如，放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號處理器)可顯著減小電子電路所需的尺寸。放大器1406產(chǎn)生與輸入成比例的放大輸出，并可用作將輸入電流轉(zhuǎn)換成輸出電壓的互阻抗放大器。放大器1406可將信號放大到可供系統(tǒng)的其余部分使用的水平，例如使信號具有足夠的電壓和電力以被ADC 1410采集。例如，可能需要放大器1406來驅(qū)動后續(xù)功能塊，因為光傳感器1404的輸出可能相當小并且可能在低光照環(huán)境中使用。放大器1406還可以實現(xiàn)為可變增益放大器，其增益可由系統(tǒng)控制器1412調(diào)整，以使系統(tǒng)1400的動態(tài)范圍最大化。除提供增益之外，放大器1406還可包括其他模擬信號調(diào)節(jié)電路，例如適合于光傳感器1404和放大器1406輸出的濾波電路和其他電路。放大器1406可包括任何適用于放大和調(diào)節(jié)由光傳感器1404輸出的信號的裝置。例如，放大器1404可僅包括單個運算放大器，或包括具有一個或多個運算放大器的更復(fù)雜的電路。

如上所述，光傳感器1404和放大器1406被配置成檢測眼睛上多個位置的入射光1401，并將輸入電流轉(zhuǎn)換成最終可由系統(tǒng)控制器1412使用的數(shù)字信號。系統(tǒng)控制器1412優(yōu)選地被預(yù)編程以對眼睛上的每個光傳感器1404取樣，以檢測眼瞼位置并向警示機構(gòu)1414提供合適的輸出信號。系統(tǒng)控制器1412還包括相關(guān)聯(lián)的存儲器。系統(tǒng)控制器1412可將光傳感器1404的最近樣本結(jié)合到與眼瞼打開和瞇眼位置相關(guān)的預(yù)先制定模式。例如，當該模式與有關(guān)疲勞的兩個眼瞼部分閉合的模式相匹配時，系統(tǒng)控制器1412可觸發(fā)警示機構(gòu)1414以警示佩戴者和/或記錄數(shù)據(jù)。在各種環(huán)境光和焦距情況下記錄使用者的眼瞼模式可能需要對系統(tǒng)控制器1412進行編程，以進行可靠的檢測。系統(tǒng)1400可能需要區(qū)分眼瞼位置之間的變化，在環(huán)境光、陰影及其他現(xiàn)象下的正常變化。這種區(qū)分可通過適當選擇取樣頻率、放大器增益和其他系統(tǒng)參數(shù)、優(yōu)化傳感器在接觸鏡片上的放置、確定眼瞼位置模式、記錄環(huán)境光、將各光傳感器與相鄰光傳感器和所有光傳感器進行比較、以及通過其他技術(shù)獨特地辨別眼瞼位置來實現(xiàn)。

在該實施方案中，ADC 1410可用于將來自放大器1406的連續(xù)模擬信號輸出通過復(fù)用器轉(zhuǎn)換成適合于進一步信號處理的取樣數(shù)字信號。例如，ADC 1410可將來自放大器1406的模擬信號輸出轉(zhuǎn)換成可供后續(xù)或下游電路(例如數(shù)字信號處理系統(tǒng)或微處理器1416)使用的數(shù)字信號。數(shù)字信號處理系統(tǒng)或數(shù)字信號處理器1416可用于數(shù)字信號處理，包括對取樣的數(shù)據(jù)進行過濾、處理、檢測以及以其他方式操縱/處理中的一種或多種，從而允許入射光檢測供下游使用?？墒褂酶鞣N眼瞼模式對數(shù)字信號處理器1416進行預(yù)編程。在至少一個實施方案中，數(shù)字信號處理器1416還包括相關(guān)聯(lián)的存儲器。數(shù)字信號處理器1416可利用模擬電路、數(shù)字電路、軟件、和/或優(yōu)選地它們的組合來實現(xiàn)。ADC 1410連同相關(guān)聯(lián)的放大器1406和數(shù)字信號處理器1416以與前述取樣速率一致的合適速率激活，例如每一百(100)ms激活一次。

功率源1418為構(gòu)成眼瞼位置傳感器系統(tǒng)1400的多個部件提供電力。功率源1418也可用于向接觸鏡片上的其他裝置提供電力。電力可由電池、能量采集器或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的其他合適裝置提供。實質(zhì)上，可利用任何類型的功率源1418來為系統(tǒng)的所有其他部件提供可靠的電力。眼瞼位置傳感器陣列模式經(jīng)過從模擬到數(shù)字的處理后，能夠致動系統(tǒng)控制器1412或系統(tǒng)控制器1412的一部分。此外，系統(tǒng)控制器1412可根據(jù)來自數(shù)字信號處理器1408的輸入來控制動力式接觸鏡片的其他方面，例如致動警示機構(gòu)1414。

現(xiàn)在參見圖15，其中示出設(shè)置于接觸鏡片上的三個不同的垂直位置處的三個光傳感器的輸出特性。輸出特性可表示與每個光傳感器上的入射光成比例的電流，或者可表示下游信號，例如在ADC(圖14B中的元件1410)的輸出中的數(shù)字取樣數(shù)據(jù)值與時間的關(guān)系?？?cè)肷涔?502先增加、再保持穩(wěn)定、然后下降，例如當從黑暗的房間走到明亮的走廊再回到黑暗的房間時。如果眼瞼保持打開，則所有三個光傳感器1504、1506和1508都將輸出與環(huán)境光相似的信號，由光傳感器1504和光傳感器1508的虛線1501和虛線1503示出。除了環(huán)境光水平1502改變，位置1510指示眼瞼的部分閉合，其與眼瞼打開位置1512和1514所指示的不同。當眼瞼部分閉合時，上部的光傳感器1504被上眼瞼覆蓋，并由于眼瞼對光傳感器的阻擋而輸出相應(yīng)較低的水平。盡管環(huán)境光1502在增加，但由于部分閉合的眼瞼，光傳感器1504接收較少的光并輸出較低的信號。使用被覆蓋的光傳感器1508觀察到相似的反應(yīng)。瞇眼期間中間傳感器1506不被覆蓋，從而繼續(xù)看見光水平增加，并且輸出水平也相應(yīng)增加。雖然該示例僅示出一種具體情況，但傳感器位置的各種配置和眼瞼運動如何被檢測到也是顯而易見的。

圖16A和圖16B示出結(jié)合到接觸鏡片1602中的另選的檢測系統(tǒng)1600。圖16A再次示出鏡片1602上的系統(tǒng)1600，并且圖16B示出系統(tǒng)1600的分解圖。在該實施方案中，利用電容式觸摸傳感器1604來代替光傳感器。電容式觸摸傳感器在電子業(yè)中十分常見，例如用于觸摸屏顯示器中。其基本原理是，以物理方式實現(xiàn)可變電容器1604，使得電容隨著接近或觸摸而變化，例如通過實現(xiàn)由電介質(zhì)覆蓋的網(wǎng)格。傳感器調(diào)節(jié)器1606產(chǎn)生與電容成比例的輸出信號，例如，通過測量包括可變電容器的振蕩器的變化，或通過使用固定頻率的AC信號感測可變電容器與固定電容器的比率。傳感器調(diào)節(jié)器1606的輸出可以與復(fù)用器1608相結(jié)合以減少下游電路。在該實施方案中，為簡明起見，省略了上文結(jié)合圖14所述的必要信號調(diào)節(jié)電路。系統(tǒng)控制器1610經(jīng)由復(fù)用器1608接收來自電容式傳感器調(diào)節(jié)器1606的輸入，例如通過按順序激活每個傳感器并記錄值。然后，其可將測量值與預(yù)先設(shè)定的模式和歷史樣本進行比較，以確定眼瞼的位置。然后，系統(tǒng)控制器可以激活警示機構(gòu)1612中的功能，例如使變焦鏡片的焦距變得更近。電容式觸摸傳感器1604可以與前述光傳感器的模式相似的物理模式進行布局，但將使用眼瞼位置對其進行優(yōu)化以用于檢測電容的變化。傳感器并且就此而言整個電子系統(tǒng)，都將被封裝并與接觸鏡片的鹽水環(huán)境隔離。當眼瞼覆蓋傳感器1604時，將檢測到電容的變化而不是如前所述的環(huán)境光的變化。圖16B還示出在至少一個實施方案中包括功率源1614。

重要的是應(yīng)注意，如果需要，可根據(jù)電容式觸摸傳感器利用ADC和數(shù)字信號處理電路，如針對圖14B的光傳感器所示。在一個另選的實施方案中，電容式觸摸傳感器為任何壓力傳感器。在另一個實施方案中，鏡片上存在光傳感器和壓力傳感器的組合。

在一個實施方案中，電子器件和電子互連形成在接觸鏡片的周邊區(qū)域中而非光學(xué)區(qū)域中。根據(jù)一個另選的實施方案，重要的是應(yīng)注意，電子器件的定位不必僅限于接觸鏡片的周邊區(qū)域。本文所述的所有電子部件均可利用薄膜技術(shù)和/或透明材料制成。如果利用這些技術(shù)，則電子部件可置于任何適合的位置，只要它們與光學(xué)器件兼容即可。

圖17A至圖17D示出了另選的實施方案，其中眼瞼位置傳感器系統(tǒng)是具有沿接觸鏡片1702覆蓋多個垂直點的帶的傳感器，所述接觸鏡片與電路1700結(jié)合運作。可具有帶狀構(gòu)造的傳感器的一個示例是電容式傳感器。圖17A示出一個示例，其中帶1708在接觸鏡片1702上基本上是直的。雖然帶1708被示出為與平分接觸鏡片1702的線平行取向，但其可具有相對于平分線成角度的取向或呈弧形。圖17B示出一個示例，其中帶1708a沿接觸鏡片1702采用螺線型路徑。在圖17C所示的實施方案中，當眼瞼接近閉合狀態(tài)時，帶1708b的螺線型構(gòu)型將增加由電路1700檢測到的電容的變化。電容變化程度將轉(zhuǎn)化為眼瞼閉合量?？删哂袔顦?gòu)型的傳感器的另一個示例是具有隔膜和呈帶狀構(gòu)型的基部的壓電式壓力換能器。當眼瞼閉合時，眼瞼將對壓電式壓力換能器施加另外的壓力，從而使得有能力確定眼瞼閉合水平。沿垂直軸線的連續(xù)感測在多個傳感器上提供改進的顆粒度，從而提供改進的眼瞼位置測量。圖17D示出可結(jié)合包括系統(tǒng)控制器1710、警示機構(gòu)1712和功率源1714的帶狀傳感器1708、1708a、1708b使用的電路。在另一個另選的實施方案中，存在多個帶。成角度的和/或螺線型帶狀構(gòu)型的優(yōu)點是即使接觸鏡片的取向不正確，但仍然可以檢測到眼瞼的位置。

數(shù)字信號處理區(qū)塊和系統(tǒng)控制器(圖14B中的1416和1412，分別為圖16B中的系統(tǒng)控制器1610和圖17D中的系統(tǒng)控制器1710)的活動取決于可用的傳感器輸入、環(huán)境和用戶反應(yīng)。輸入、反應(yīng)和判定閾值可根據(jù)以下中的一者或多者來確定：眼科研究、預(yù)編程、訓(xùn)練、以及自適應(yīng)性/學(xué)習算法。例如，眼瞼運動的一般特性可被充分記錄于文獻中、適用于廣泛的使用者人群、以及被預(yù)編程到系統(tǒng)控制器中。然而，個體與一般預(yù)期響應(yīng)和/或眨眼頻率變化的偏差可被記錄于自適應(yīng)性/學(xué)習算法的訓(xùn)練會話或部分中，所述算法在電子式眼科裝置的操作中繼續(xù)完善響應(yīng)。在一個實施方案中，使用者可通過在使用者想要聚焦于近處時激活與裝置通信的手持式短表鏈來訓(xùn)練所述裝置。裝置中的學(xué)習算法可接著參考在短表鏈信號之前與之后所存儲的傳感器輸入，以完善內(nèi)部決策算法。該訓(xùn)練周期可持續(xù)一天，然后裝置將僅靠傳感器輸入來自主地操作，并且不需要短表鏈。

圖18A和圖18B是用于控制動力式眼科鏡片的一個或多個方面的瞳孔位置和會聚檢測系統(tǒng)1800的示意圖。傳感器1802檢測瞳孔或者更一般地檢測眼睛的運動和/或位置。傳感器1802可作為多軸加速度計在接觸鏡片1801上實現(xiàn)。通過接觸鏡片1801附連到眼睛并且大致與眼睛一起運動，接觸鏡片1801上的加速度計可跟蹤眼睛運動。重要的是應(yīng)注意，任何合適的裝置都可用作傳感器1802，并且可利用多于一個的單個傳感器1802。通過信號處理器1804采集、取樣和調(diào)節(jié)傳感器1802的輸出。信號處理器1804可包括任何數(shù)量的裝置以接收來自傳感器1802的數(shù)據(jù)并以合適的格式為系統(tǒng)1800的其余部件生成輸出，所述裝置包括放大器、互阻抗放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、過濾器、數(shù)字信號處理器和相關(guān)電路。數(shù)字信號處理器1804可利用模擬電路、數(shù)字電路、軟件和/或它們的組合來實現(xiàn)。在至少一個實施方案中，信號處理器1804是與傳感器1802協(xié)同設(shè)計的，例如用于采集和調(diào)節(jié)加速度計的電路與用于肌肉活動傳感器或光學(xué)瞳孔跟蹤器的電路不同。在至少一個實施方案中，信號處理器1804的輸出為經(jīng)取樣的數(shù)字流并且可包括絕對位置或相對位置、運動、所檢測的與會聚一致的注視、或者其他數(shù)據(jù)。系統(tǒng)控制器1806從信號處理器1804接收輸入，并使用該信息結(jié)合其他輸入來確定佩戴者是否已入睡。系統(tǒng)控制器1806可觸發(fā)傳感器1802和信號處理器1804兩者的活動，同時接收它們的輸出。在沒有檢測到眼運動時，系統(tǒng)控制器1806使用來自信號處理器1804和/或收發(fā)器1810的輸入數(shù)據(jù)，根據(jù)傳感器1802在X、Y、Z軸上的取向來確定佩戴者是否正在躺下。如果坐標軸如圖18C所示，則當加速度計檢測到任一方向上的X軸中或任一方向上的Z軸中的穩(wěn)定加速度時，佩戴者的頭部處于水平取向。當加速度計在負方向上的Y軸中檢測到穩(wěn)定加速度時，佩戴者的頭部是豎直的。當加速度計檢測到Y(jié)軸和Z軸中的穩(wěn)定加速度，而在X軸上具有或不具有穩(wěn)定加速度時，佩戴者的頭部向前傾斜。

圖18A和圖18B示出通過天線1812接收和/或傳遞通信的任選收發(fā)器1810。該通信可來自相鄰的接觸鏡片、眼鏡鏡片或其他裝置。收發(fā)器1810可被配置成與系統(tǒng)控制器1806雙向通信。收發(fā)器1810可包括收發(fā)器中常見的過濾、放大、檢測和處理電路。針對電子式或動力式接觸鏡片對收發(fā)器1810的具體細節(jié)進行定制，例如，通信可以處于合適的頻率、振幅和格式，以實現(xiàn)眼睛之間的可靠通信、低能耗并符合法規(guī)要求。收發(fā)器1810和天線1812可在射頻(RF)波段中工作，例如2.4GHz，或可使用光進行通信。從收發(fā)器1810所接收的信息輸入至系統(tǒng)控制器1806，例如指示取向的來自相鄰鏡片的信息。系統(tǒng)控制器1806也可將來自例如警示機構(gòu)1808的數(shù)據(jù)傳輸至收發(fā)器1810，該收發(fā)器接著經(jīng)由天線1812通過通信鏈路傳輸數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)控制器1806可作為現(xiàn)場可編程門陣列上、微控制器中或任何其他合適裝置中的狀態(tài)機實施。本文所述的系統(tǒng)1800和部件的動力由功率源1814提供，該功率源可包括電池、能量采集器或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的類似裝置。功率源1814也可用于向接觸鏡片1801上的其他裝置提供電力。

在至少一個實施方案中，瞳孔位置檢測系統(tǒng)1800被結(jié)合和/或換句話講被封裝并與接觸鏡片1801的鹽水環(huán)境相隔離。

在至少一個實施方案中，鏡片包括傳感器以用于檢測從鏡片存儲盒的移除和鏡片插入佩戴者眼睛中的至少一種動作。提供檢測的傳感器的示例包括但不限于壓力傳感器、簧片開關(guān)、鹽度傳感器、生物傳感器和電容式傳感器。在至少一個實施方案中，這些傳感器結(jié)合光傳感器工作，以檢測從存儲容器中移除鏡片后存在的光。在傳感器實施方案的另一個實施方案中，在檢測到正在被監(jiān)控以節(jié)省電力同時允許檢測鏡片從眼睛移除的事件后，用于監(jiān)控傳感器的取樣速率可以減小。在前述實施方案的一個另選實施方案中，檢測到鏡片被放置到眼睛上后，傳感器將被停用。

壓力傳感器可采用多種形式。一個示例是通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接到系統(tǒng)控制器的朝后的壓力傳感器。在至少一個實施方案中，朝后的壓力傳感器在鏡片中被部分封裝，而模數(shù)轉(zhuǎn)換器被完全封裝在鏡片中并作為存在于鏡片中的任何電路板的一部分被包括在內(nèi)。從壓力傳感器接收到超過插入閾值的信號后，系統(tǒng)控制器重置累加器，所述信號指示系統(tǒng)控制器應(yīng)當開始收集數(shù)據(jù)。當來自壓力傳感器的信號隨后下降至低于插入閾值，指示鏡片已被移除并且不需要進一步收集數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)控制器將向數(shù)據(jù)管理器發(fā)送信號，以存儲當前的累加器值，所述數(shù)據(jù)管理器在至少一個實施方案中可為警示機構(gòu)。僅當系統(tǒng)控制器檢測到眼瞼打開時，系統(tǒng)控制器以預(yù)定的時間表對壓力傳感器進行取樣。壓力傳感器的另一個示例是將檢測從存在于存儲容器內(nèi)的鹽水中移除壓力并將會提供激活鏡片的其他功能的信號的壓力傳感器。壓力傳感器的另一個示例是具有叉指換能器(IDT)的表面聲波諧振器。又一個示例是二進制的接觸式壓力傳感器，其檢測壓力是否存在，但不檢測壓力水平。

簧片開關(guān)的一個示例接通鏡片中的電路，其通過在插入鏡片后施加來自佩戴者眼睛的壓力，或者當從存儲容器中移除鏡片時移除壓力以便使用，來為其他電路元件提供電力。當相應(yīng)事件發(fā)生時，簧片開關(guān)將閉合并接通電路，從而實現(xiàn)系統(tǒng)控制器與功率源之間的電連接。簧片開關(guān)使用的另一個示例是當開關(guān)被激活時提供二進制的輸出，該二進制的輸出指示開關(guān)將被閉合(或根據(jù)開關(guān)的取向，為打開)，與接通電路相反。

在至少一個實施方案中，鹽度傳感器和生物傳感器將檢測鹽度或存在于淚液中的其他化學(xué)物質(zhì)?？杀槐O(jiān)控的物質(zhì)的示例包括但不限于病原體、生物標記、活性劑和化學(xué)物質(zhì)。生物標記的一個示例是與系統(tǒng)控制器電連通的電阻片，其能夠與被監(jiān)控的物質(zhì)結(jié)合，使得當存在的物質(zhì)的量增加時電阻增大。另一個示例是包含一種物質(zhì)、材料或可與特定分子發(fā)生反應(yīng)的混合物的反應(yīng)管，其中反應(yīng)將指示所監(jiān)控的化學(xué)物質(zhì)的存在。又一個示例是生物傳感器，其中一個表面被官能化以對某種物質(zhì)具有親和性以及具有傳感器的電特性，例如電容或電壓響應(yīng)于傳感器被官能化所得到的物質(zhì)的存在而變化。在至少一個實施方案中，其中所監(jiān)控的化學(xué)物質(zhì)涉及淚液中某些物質(zhì)的濃度，反應(yīng)可直接隨該物質(zhì)而發(fā)生或可隨可指示所監(jiān)控物質(zhì)的濃度的單獨物質(zhì)而發(fā)生。在其他示例中，由于其他有電活性的生物組分可以影響具體管內(nèi)的導(dǎo)電性，該管可內(nèi)襯有選擇性屏障或包括選擇性屏障以使所監(jiān)控物質(zhì)之外的其他物質(zhì)帶來的干擾最小化。作為另外一種選擇，對于響應(yīng)于所監(jiān)控物質(zhì)的存在而具有增加的導(dǎo)電性的管，在存在所監(jiān)控物質(zhì)的情況下該管可具有增加的電阻率。另外的示例將具有包含可選擇性地滲透特定物質(zhì)或化學(xué)物質(zhì)或?qū)μ囟ㄎ镔|(zhì)或化學(xué)物質(zhì)有吸引力的材料的中空管。在這些示例的任一個中，除了提供二進制輸出以外，還可提供物質(zhì)水平的刻度指示。

電容式傳感器可能是朝后的或朝前的。在至少一個實施方案中，傳感器將是允許佩戴者眼睛接觸的朝后的傳感器。在另一個實施方案中，一旦接觸導(dǎo)致電容改變使其高于插入閾值以指示鏡片已被插入，傳感器就被停用或降低其取樣速率。然而，如果傳感器朝前，那么將會改變電容使其高于插入閾值的眼瞼之一的接觸將確認鏡片的插入。在另一個實施方案中，朝前的電容式傳感器也將用于檢測眼瞼的位置。

在可包括多個傳感器的復(fù)雜系統(tǒng)(例如包括多個電子部件的動力式眼科鏡片)中，優(yōu)選地降低在做出動作時引發(fā)誤動作或誤報觸發(fā)的可能性。根據(jù)另一個另選實施方案，本發(fā)明涉及決策制定過程和/或投票方案，所述決策制定過程和/或投票方案利用來自多個傳感器的輸入來顯著降低根據(jù)不準確、不完整或錯誤的信息改變動力式眼科鏡片狀態(tài)的可能性、減少生理狀況改變、以及減少來自內(nèi)部源和外部源的噪聲和/或干擾。例如，在眨眼檢測中，控制系統(tǒng)不應(yīng)根據(jù)由于眼睛發(fā)炎等而造成的無規(guī)眨眼模式來確定睡眠開始。然而，通過來自單個傳感器的輸入或者來自單個傳感器或其他傳感器的錯誤信息，系統(tǒng)控制器可能做出不正確的決策。例如，在不知道施加到鏡片上的壓力的情況下，盡管佩戴者正在揉他們的眼睛并在壓力傳感器上施加比眼瞼壓力更大的壓力，但簡單地閉合眼瞼可觸發(fā)睡眠確定。在包括眼瞼位置傳感器的動力式眼科鏡片中，眼瞼運動也可以被用作做出某些動作的觸發(fā)器。例如，當個體向下注視以聚焦在近距物體上時，眼瞼趨于垂下并且因此可以用于改變眼科鏡片的狀態(tài)。再次，如果僅利用單個輸入，則可能由于個人困乏并且其眼瞼垂下的實際情況而做出誤動作。所有這些傳感器都可以用作用于待通過結(jié)合到電子式或動力式眼科鏡片中的各個系統(tǒng)實現(xiàn)的動作的觸發(fā)器，并且所有這些傳感器都可能單獨地或者在有限組合中遇到錯誤。除了已經(jīng)提到的旨在檢測與確定睡眠開始直接相關(guān)的某些方面的傳感器，還可使用其他傳感器以通過監(jiān)控環(huán)境條件、噪聲和干擾來改進狀態(tài)改變傳感器。例如，可以監(jiān)測環(huán)境光以改進眨眼檢測、眼瞼位置和瞳孔直徑傳感器的準確性。這種傳感器可以用于例如通過減少共模噪聲和干擾來增強其他傳感器。傳感器輸入可以用于記錄歷史讀數(shù)，復(fù)雜決策算法接下來會考慮這些歷史讀數(shù)，例如，其中一個復(fù)雜決策算法會同時考慮加速度計輸入和眼肌收縮來確定瞳孔位置。利用根據(jù)本發(fā)明的投票方案可以降低確定佩戴者是否已入睡的過程中出現(xiàn)錯誤的可能性，并且可允許更精確的測量。換句話講，對于待做出的任何給定動作而言，都存在可以用于檢查確定證據(jù)或者增強用于由初級傳感器所確定的給定動作的輸入的傳感器。還重要的是應(yīng)注意，除此之外或在另選用途中，所感測的數(shù)據(jù)可只是被用作收集過程的一部分而非作為觸發(fā)事件。例如，所感測的數(shù)據(jù)可被收集、記錄和用于治療疾病。換句話講，還應(yīng)當理解，利用這種傳感器的裝置可能不會以對使用者可見的方式改變狀態(tài)，相反，該裝置可以只是記錄數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在參見圖19，其中示出通用系統(tǒng)，在該通用系統(tǒng)中，傳感器1902、1904、1906和1908用于確定是否應(yīng)當改變警示機構(gòu)1912的狀態(tài)。傳感器1902、1904、1906和1908可包括任何數(shù)量的可能輸入，其中包括眨眼動作、眼瞼位置、瞳孔位置、接觸鏡片取向、外部鏡片壓力等。傳感器的數(shù)量和類型由應(yīng)用和使用者確定。每個傳感器1902、1904、1906和1908都可以具有容納在傳感器區(qū)塊、專用區(qū)塊內(nèi)或者系統(tǒng)控制器1910內(nèi)的自身信號調(diào)節(jié)裝置。系統(tǒng)控制器1910接受來自每個傳感器1902、1904、1906和1908的輸入。系統(tǒng)控制器接著按常規(guī)處理和比較輸入數(shù)據(jù)。根據(jù)這些輸入，系統(tǒng)控制器1910確定是否應(yīng)當改變警示機構(gòu)1912的狀態(tài)。例如，眼瞼下垂、低照度環(huán)境光和豎直的鏡片取向的組合可觸發(fā)系統(tǒng)控制器1910，來確定佩戴者困倦并向警示機構(gòu)1912發(fā)出信號來警示佩戴者和/或記錄數(shù)據(jù)。同樣地，眼瞼閉合、佩戴者的豎直取向和外部眼瞼壓力的組合可觸發(fā)系統(tǒng)控制器1910，來確定不存在睡眠開始并繼續(xù)正常操作。眼瞼閉合與佩戴者的水平取向的組合可觸發(fā)系統(tǒng)控制器1910，以確定睡眠開始并向警示機構(gòu)發(fā)出信號以記錄數(shù)據(jù)，因為考慮到佩戴者的取向，該睡眠很可能是有意的睡眠。來自各個傳感器的輸入也可以用于改變系統(tǒng)控制器的構(gòu)型，以改進決策性能，例如如果環(huán)境光減少，則控制器可以使光傳感器的增益增加。系統(tǒng)控制器還可以打開和/或關(guān)閉傳感器、提高和/或降低取樣速率、以及使系統(tǒng)發(fā)生其他改變以優(yōu)化性能。

圖20示出了方法，系統(tǒng)控制器(例如圖19中所示的系統(tǒng)控制器1910)通過該方法操作以對傳感器取樣并改變致動器狀態(tài)，從而最終改變動力式眼科鏡片的狀態(tài)。第一步是對傳感器2002取樣。這可能需要觸發(fā)其他元件，以激活、預(yù)熱、校準、接受讀數(shù)、調(diào)節(jié)和輸出數(shù)據(jù)。系統(tǒng)控制器還可以根據(jù)編程值和當前數(shù)據(jù)(例如根據(jù)入射光歷史的光傳感器放大器的增益)向每個傳感器提供構(gòu)型信息，或者這些設(shè)置可以由系統(tǒng)中的其他元件確定。然后該方法進行過濾和另外的調(diào)節(jié)2004，例如與模擬過濾相反的數(shù)字過濾，以及與基線或參考結(jié)果的比較。該步驟的目的是適當?shù)卣{(diào)節(jié)用于下一個步驟的輸入數(shù)據(jù)，使得可以做出準確、可重復(fù)的決策。然后確定來自每個傳感器的結(jié)果2006，例如，眼瞼位置和發(fā)射器-檢測器響應(yīng)。該確定可以包括與預(yù)編程或可變閾值比較、與特定模式比較、或者任何其他的確定。匯總先前步驟得出的結(jié)果，加權(quán)結(jié)果并作出決策2008。在至少一個實施方案中，該步驟可包括針對使用者的訓(xùn)練和優(yōu)選要求、保證在決策之前以對所有傳感器取樣、以及對每個傳感器的結(jié)果應(yīng)用各種權(quán)重。在至少一個實施方案中，作出了在現(xiàn)實世界的噪聲和干擾存在的情況下可預(yù)見且可重復(fù)的決策。如上所述，如果作出更改警示機構(gòu)狀態(tài)的決策，則在警示機構(gòu)中進行這一狀態(tài)改變2010。無論關(guān)于狀態(tài)改變的決策如何，都要使系統(tǒng)返回取樣，使得可以進行另一組測量和確定2012。在至少一個實施方案中，執(zhí)行圖20中的過程所需的總時間足夠短，使得系統(tǒng)對使用者輸入產(chǎn)生響應(yīng)，與個體如何與其所在環(huán)境自然地相互作用類似。例如，如果用于激活可變功率聚焦鏡片，那么類似于自然調(diào)節(jié)系統(tǒng)，系統(tǒng)應(yīng)當在大約一(1)秒內(nèi)改變焦點狀態(tài)。

在一個另選的實施方案中，該系統(tǒng)還包括存儲器保存控制器，其與功率源和系統(tǒng)控制器電連通。存儲器保存控制器以預(yù)定的頻率測試功率源以確定剩余的能量水平。當剩余能量低于預(yù)定的能量閾值，存儲器保存控制器向系統(tǒng)控制器發(fā)送不再對傳感器系統(tǒng)進行取樣的指令，以及發(fā)送信號使警示機構(gòu)記錄當前時間和/或累加器值的指令。然后提供電力以保持存在于鏡片上的存儲器和/或數(shù)據(jù)存儲器中的數(shù)據(jù)。

預(yù)定的能量閾值基于對保持對任何存儲器或數(shù)據(jù)存儲器的電力提供所需電力的估計值。在另一個實施方案中，根據(jù)鏡片的當前運行時間來調(diào)整閾值，同時還促進存儲器和/或數(shù)據(jù)存儲器的估計的電力周期。如何調(diào)整隨時間變化的閾值的一個示例是按每次經(jīng)過預(yù)定時間遞減寄存器，如在鏡片中通過對周期取樣所測得。

在另一個實施方案中，結(jié)合傳感器系統(tǒng)的取樣完成能量水平測試，以比較功率源的能量水平與鏡片最大負荷下的閾值，如在傳感器系統(tǒng)提供讀數(shù)時發(fā)生的那樣。如果功率源的能量水平低于閾值，則很可能將要進行傳感器取樣，在下一個能量水平測試之前將耗盡功率源，使得傳感器系統(tǒng)由于可用電力不足而將提供不正確的讀數(shù)并且/或者存儲的數(shù)據(jù)將被損壞從而得到不可靠的數(shù)據(jù)集。

在經(jīng)改進的另選實施方案中，在傳感器的非取樣周期內(nèi)存儲器保存控制器在功率源上放置人工負載。示例性取樣時間周期包括但不限于1分鐘、2分鐘、5分鐘、10分鐘、15分鐘、20分鐘和30分鐘。測試功率源的其他示例包括但不限于，獲取負載電壓、引入特殊的測試波形以使電流脈沖輸出電池，并通過比較結(jié)果與預(yù)定的閾值來測量電壓降，該預(yù)定的閾值在另外的實施方案中可根據(jù)預(yù)期的剩余運行時間來向下調(diào)整。

在另一個實施方案中，存儲器保存控制器監(jiān)控警示機構(gòu)以確定剩余空間。當剩余空間小于自由空間閾值時，存儲器保存控制器將向系統(tǒng)控制器發(fā)送信號以執(zhí)行以下操作中的至少一種：停止對傳感器系統(tǒng)取樣以避免存儲器產(chǎn)生額外的存儲數(shù)據(jù)，向數(shù)據(jù)存儲器發(fā)送信號以將存儲器標志設(shè)置為滿，使用先入先出方法使當前存儲的數(shù)據(jù)移位以提供額外的空間，以及從系統(tǒng)控制器和傳感器系統(tǒng)移除電力使得電力只提供給數(shù)據(jù)存儲器。

在上述實施方案的另一個實施方案中，存儲器保存控制器是系統(tǒng)控制器的一部分。

在至少一個實施方案中，該系統(tǒng)還包括存儲箱。該存儲箱包括殼體和覆蓋件，它們沿著一個邊緣連接以便相對于殼體打開覆蓋件，從而允許接觸鏡片放入殼體中的空腔內(nèi)。在另選的實施方案中，存儲箱可具有消毒、監(jiān)控、重新排序和外部連接功能。消毒功能將允許佩戴者使用鏡片較長時間。

在另一個實施方案中，存儲箱包括天線諸如RFID天線，用于與插入的鏡片相互作用。存儲箱還包括與所述天線電通信的控制器和至少一個存儲器，在至少一個實施方案中其為閃存，如用于記憶棒中的閃存。相互作用的示例包括在一個或兩個鏡片上的功率源的無線再充電，將存儲在鏡片上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酱鎯ο渲?或與其通信)的存儲器中，并基于來自存儲箱的特定于佩戴者的特征將模板和屏蔽傳輸至至少一個鏡片。

在至少一個實施方案中，處理器被配置成將從至少一個鏡片接收的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換和/或格式化，以基于數(shù)據(jù)傳輸時與存儲箱中的當前時間相關(guān)的當前累加器讀數(shù)，來將時間戳信息改變成實際時間。在一個另選的實施方案中，存儲箱向鏡片發(fā)送信號以使累加器重置為零，并且處理器在存儲器中記錄累加器被重置為零的時間。在鏡片重新插入存儲箱之后，處理器記錄當前時間并確定取樣循環(huán)數(shù)。在取樣循環(huán)時長取決于當前進行的取樣對象和/或自鏡片移除后鏡片的操作狀態(tài)而有所不同的實施方案中，存儲箱根據(jù)如由存儲箱所測得的鏡片從存儲箱移除與鏡片返回到存儲箱之間的時間差，歸一化取樣周期。

在另一個實施方案中，圖21所示的存儲箱包括與輻射消毒基座單元2104通信的電通信連接器2102，該輻射消毒基座單元包含于殼體諸如先前描述的殼體和覆蓋件內(nèi)。電通信連接器2102可包括通用串行總線(USB)連接器或其他類型的連接器。連接器可包括用于傳輸數(shù)據(jù)和電力中的一者或二者的端子。在一些實施方案中，電通信連接器2102提供電力以操作輻射消毒基座單元2104。一些實施方案還可包括一個或多個電池2106或其他電力存儲裝置。在一些實施方案中，電池2106包括一個或多個鋰離子電池或其他可充電裝置。電力存儲裝置可經(jīng)由電通信連接器2102接收充電電流。在至少一個實施方案中，輻射消毒基座單元2104經(jīng)由存儲在電池2106中的電力進行操作。

在一些實施方案中，電通信連接器2102可包括單個AC或DC電流源。

應(yīng)當理解，每個傳感器輸入都可能由于除了期望焦距的改變之外的原因發(fā)生變化。例如，由于體水化、鹽攝入、運作水平或者其他手段的改變，眼睛阻抗可能隨時間推移而發(fā)生變化。同樣，瞳孔直徑可能由于環(huán)境光水平的改變而發(fā)生變化。因此，應(yīng)當顯而易見的是，組合多個傳感器輸入由于需要多于一個的輸入以與期望的焦距改變相關(guān)或者通過使用某些傳感器輸入以增強其他傳感器而減少了誤報觸發(fā)的機會。

還應(yīng)當顯而易見的是，用于確定狀態(tài)改變的每個傳感器的閾值以及傳感器的組合取決于多種變量，例如安全性、響應(yīng)時間、以及使用者的優(yōu)選要求。投票方案的具體編程可以基于對多個受試者的臨床觀察以及為具體使用者定制的個體編程。投票方案中的參數(shù)可以取決于傳感器輸入，例如用于眨眼檢測的閾值和增益設(shè)置可以隨著環(huán)境光發(fā)生變化。

眼內(nèi)鏡片或IOL是被植入眼中并替代晶狀體的鏡片。它可用于患有白內(nèi)障的個體或者只是用于治療各種屈光缺陷。IOL通常包括小塊塑性鏡片，其具有稱為觸覺體的塑性側(cè)支柱，以將鏡片保持在眼中的囊袋內(nèi)的適當位置。本文所述的電子器件和/或部件中的任一種可以類似于接觸鏡片的方式結(jié)合到IOL中。

盡管所示出和描述的據(jù)信是最為實用和優(yōu)選的實施方案，但顯而易見的是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可對所描述和所示出的具體設(shè)計和方法作出變更，并且可在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的情況下使用這些變更形式。本發(fā)明并不局限于所描述和所示出的具體構(gòu)造，而是應(yīng)當理解為與落入所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的全部修改形式相符。