技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本
發(fā)明涉及智能穿戴設(shè)備，尤其涉及一種智能眼鏡裝置，十分適合于中學(xué)生使用。
背景技術(shù)
[0002] 中學(xué)生的學(xué)習(xí)壓
力十分大，睡眠
質(zhì)量不好將極大地影響其身心發(fā)育，因此有必要對他們的睡眠質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測，并研發(fā)出相應(yīng)產(chǎn)品來改善他們的睡眠質(zhì)量。
[0003] 目前市場上已有睡眠監(jiān)測裝置出售：一類為醫(yī)用睡眠監(jiān)測裝置，其主要通過測量腦電波來評估使用者的睡眠質(zhì)量，由于腦電波
信號極其微弱，記錄腦電波時(shí)要求設(shè)備精準(zhǔn)性極高，由此導(dǎo)致產(chǎn)品成本高、體積大、測量不便，且使用者頭頂佩戴的大量
電極可能造成不舒適而影響睡眠效果；另一類為家居睡眠監(jiān)測裝置，其大多為肢體佩戴式設(shè)備，其以
加速度計(jì)來獲取使用者在睡眠過程中的肢體運(yùn)動數(shù)據(jù)，并通過
微處理器分析該數(shù)據(jù)來評估使用者的睡眠狀態(tài)，由于肢體運(yùn)動與睡眠狀態(tài)沒有直接關(guān)系，因而容易產(chǎn)生睡眠質(zhì)量評估效果的誤判。
[0004] 對于睡眠質(zhì)量不好者，可以采取一些措施來促進(jìn)其入睡。一般可以通過服用安眠藥物來維持睡眠，但安眠藥會帶來頭暈、頭痛、嗜睡、恍惚、記憶力下降等
副作用，長期服用還會產(chǎn)生藥物依賴，一旦停藥會造成
失眠癥狀加重。此外，運(yùn)用按摩的方法也可以使失眠者陷入
催眠狀態(tài)，但現(xiàn)有按摩催眠產(chǎn)品多為床式或架式結(jié)構(gòu)，存在體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格較高等問題，不太適合普通用戶使用。
[0005] 上述監(jiān)測睡眠和促進(jìn)睡眠的產(chǎn)品都存在
缺陷，且它們的功能沒有很好地結(jié)合起來，這大大地限制了這些產(chǎn)品的推廣應(yīng)用。此外，本
申請的
發(fā)明人曾設(shè)計(jì)一種智能頭盔，它的上面集成監(jiān)測睡眠模
塊和促進(jìn)睡眠模塊，但由于頭盔的重量及體積過大，造成使用者穿戴舒適性較差。若將頭盔改為采用
紡織面料頭罩，改善了使用者穿戴舒適性，但檢測睡眠模塊和促進(jìn)睡眠模塊布局及安裝存在較大的困難。
[0006] 由此可見，目前市場上的監(jiān)測睡眠和促進(jìn)睡眠的產(chǎn)品并不能很好地滿足廣大用戶的需求，實(shí)際上也難以有效地改善使用者的睡眠質(zhì)量。鑒于
現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，有必要對現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，推出一種受市場歡迎的改善睡眠的新產(chǎn)品。
發(fā)明內(nèi)容
[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種智能眼鏡裝置，以便有效地監(jiān)測及促進(jìn)使用者的睡眠質(zhì)量。
[0008] 為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種智能眼鏡裝置，包括鏡體、
耳罩、按摩器、
控制器及頭墊，所述鏡體包括鏡框和鏡腿，所述鏡框?qū)?yīng)于眉間及鼻梁
位置設(shè)置眼電位
傳感器，所述鏡腿對應(yīng)于耳部位置安裝帶揚(yáng)聲器的耳罩，所述鏡腿對應(yīng)于太陽
穴位置安裝按摩器，所述按摩器設(shè)置由微型
電機(jī)驅(qū)動的按摩盤，所述按摩盤分布若干軟質(zhì)材料制成的按摩頭，所述控制器設(shè)置于鏡框的兩鏡圈之間，所述頭墊附著于鏡腿的內(nèi)側(cè)，且所述頭墊中填充中藥材及輔料來促進(jìn)使用者睡眠；所述控制器包括控制板，所述控制板的功能
電路設(shè)置有信號放大電路、
模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微處理器、音頻
節(jié)拍電路、電機(jī)驅(qū)動電路、數(shù)據(jù)傳送電路及供電電路，所述眼電位傳感器、信號放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微處理器依次電連接，且所述微處理器同時(shí)電連接所述音頻節(jié)拍電路、電機(jī)驅(qū)動電路及數(shù)據(jù)傳送電路，所述音頻節(jié)拍電路電連接所述揚(yáng)聲器，所述電機(jī)驅(qū)動電路電連接所述微型電機(jī)，所述供電電路為所述信號放大電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、微處理器、音頻節(jié)拍電路、電機(jī)驅(qū)動電路及數(shù)據(jù)傳送電路提供相應(yīng)的電源；所述眼電位傳感器檢測并輸出的眼球活動時(shí)眼電位差信號，經(jīng)所述信號放大電路放大及所述模數(shù)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后，由所述微處理器計(jì)算使用者眼動
頻率及其變化率、眼動幅度及其變化率，以便根據(jù)預(yù)設(shè)的睡眠狀態(tài)/質(zhì)量-眼動參數(shù)對照表來評估使用者的睡眠狀態(tài)/質(zhì)量，輸出的評估結(jié)果由所述數(shù)據(jù)傳送電路發(fā)送至外部智能設(shè)備；并在使用者未入眠或淺睡眠時(shí)，由所述微處理器輸出音頻
控制信號來控制所述音頻節(jié)拍電路產(chǎn)生節(jié)拍聲，經(jīng)揚(yáng)聲器傳入使用者耳部來進(jìn)行催眠；和/或，所述微處理器輸出電機(jī)控制信號來控制所述電機(jī)驅(qū)動電路產(chǎn)生電機(jī)驅(qū)動信號，來驅(qū)動所述微型電機(jī)轉(zhuǎn)動而帶動所述按摩盤，以便由所述按摩盤上的按摩頭來對使用者太陽穴進(jìn)行按摩而催眠。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明為一種佩戴式智能眼鏡裝置，其通過監(jiān)測使用者的眼部活動參數(shù)來評估使用者的睡眠狀態(tài)及睡眠質(zhì)量，具有較高的
精度和準(zhǔn)確度；且本發(fā)明可以采用音頻節(jié)拍及頭部按摩來進(jìn)行催眠，同時(shí)還結(jié)合中藥來改善睡眠效果，由此兼具促進(jìn)睡眠的功能。本發(fā)明采用眼鏡式結(jié)構(gòu)，其主要功能模塊分別設(shè)置于鏡體上，它們的安裝位置對應(yīng)于使用者眼部、耳部、太陽穴部，其結(jié)構(gòu)較為緊湊，佩戴舒適性好。特別地，本發(fā)明各部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，它們采用較為普通的元件就可以達(dá)到較為理想的性能，這使得產(chǎn)品成本大大降低，推廣使用起來較為容易，因而具有較好的市場前景。
附圖說明
[0010] 圖1是本發(fā)明智能眼鏡裝置的物理結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖2是圖1中鏡體的示意圖；
[0013] 圖3b是圖1中耳罩的背面示意圖；
[0014] 圖4a是圖1中按摩器的正面示意圖；
[0015] 圖4b是圖1中按摩器的背面示意圖；
[0016] 圖5是圖1中控制器的示意圖；
[0017] 圖6是圖1中頭墊的示意圖；
[0018] 圖7是圖1所示智能眼鏡裝置的功能結(jié)構(gòu)
框圖；
[0019] 圖8是圖7中信號放大電路的電路圖；
[0020] 圖9是圖7中模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的電路圖；
[0021] 圖10是圖7中音頻節(jié)拍電路的電路圖；
[0022] 圖11是圖7中電機(jī)驅(qū)動電路的電路圖；
[0023] 圖12是圖7中數(shù)據(jù)傳送電路的電路圖；
[0024] 圖13是圖7中供電電路的電路圖；
具體實(shí)施方式
[0025] 為便于對本發(fā)明進(jìn)行充分說明，先對睡眠狀態(tài)/質(zhì)量-眼動參數(shù)的關(guān)系、眼動參數(shù)的檢測原理進(jìn)行簡要介紹。
[0026] 現(xiàn)有醫(yī)學(xué)研究表明，睡眠狀態(tài)/質(zhì)量與眼部活動參數(shù)(簡稱眼動參數(shù))存在明顯的關(guān)聯(lián)。眼部活動參數(shù)包括眼球活動的頻率、幅度等信息，其中的眼球活動頻率(簡稱眼動頻率)是一個(gè)主要的眼部活動參數(shù)。根據(jù)眼動頻率的變化，可將睡眠周期分為非快速眼動周期和快速眼動周期。非快速眼動睡眠又分為淺睡期、輕睡期、中睡期和深睡期4期，然后進(jìn)入快速眼動睡眠期，算是一個(gè)睡眠周期結(jié)束，而后繼續(xù)啟動下一個(gè)睡眠周期。
[0027] 眼電位是指眼球的
角膜和
視網(wǎng)膜間產(chǎn)生的數(shù)十mV的電位差，眼球的運(yùn)動和眨眼等眼部動作會引起電位差變化。眼電位傳感器就是測量這種電位差的器件，在測量時(shí)將
測量電極附著在眼睛的近側(cè)，當(dāng)眼睛的位置在固定參考點(diǎn)時(shí)
眼電圖的電位定義為零，眼球
水平移動時(shí)眼電位變化。利用眼電位傳感器檢測眼運(yùn)動引起的電位變化就可以得到眼電圖(EOG)，由此提供眼睛的取向、
角速度、
角加速度的影響，是作為研究睡眠和視角搜查運(yùn)動等的重要手段。
[0028] 本發(fā)明采用的眼電位傳感器為習(xí)知的已有檢測元件，鑒于篇幅限制不再對其具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)介紹。由于眼電位傳感僅需在眼睛周圍配置電極即可，因而可以象JINS?MEME眼鏡(日本睛姿株式會社生產(chǎn))那樣，在不給佩戴者造成負(fù)擔(dān)的情況下進(jìn)行測量。這就表明，本發(fā)明采用眼電位傳感器來檢測眼部活動參數(shù)，就有助于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品小型化，改善產(chǎn)品佩戴舒適性。
[0029] 以下結(jié)合附圖與具體
實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0030] 本發(fā)明的智能眼鏡裝置在眼鏡上集成了耳罩、按摩器及控制器，其可通過監(jiān)測使用者的眼部活動參數(shù)來評估使用者的睡眠狀態(tài)及睡眠質(zhì)量，同時(shí)采用音頻節(jié)拍及頭部按摩來進(jìn)行催眠，并結(jié)合中藥來改善睡眠效果，以下結(jié)合圖1～圖13給出的具體實(shí)施例來進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0031] 參見圖1～圖6，示出本發(fā)明智能眼鏡裝置的產(chǎn)品示意圖，其中：圖1是本發(fā)明智能眼鏡裝置的物理結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中鏡體的示意圖；圖3a是圖1中耳罩的正面示意圖；圖3b是圖1中耳罩的背面示意圖；圖4a是圖1中按摩器的正面示意圖；圖4b是圖1中按摩器的背面示意圖；圖5是圖1中控制器的示意圖；圖6是圖1中頭墊的示意圖。
[0032] 如圖1～圖6所示，該智能眼鏡裝置100由鏡體110、耳罩120、按摩器130、控制器140、頭墊150等部分組成。鏡體110包括鏡框112和鏡腿113，它們的上面按圖1中的箭頭位置安裝有關(guān)功能模塊及器件：鏡框112上對應(yīng)于使用者眉間及鼻梁的位置設(shè)置眼電位傳感器
111，所述的眼電位傳感器111可以檢測并輸出表征使用者眼部活動參數(shù)的眼電位差信號；
鏡腿113上對應(yīng)于使用者耳部位置安裝耳罩120，所述的耳罩120設(shè)置有揚(yáng)聲器121，以便接收音頻節(jié)拍對使用者進(jìn)行催眠；鏡腿113上對應(yīng)于使用者太陽穴位置安裝按摩器130，所述的按摩器130設(shè)置有由微型電機(jī)131驅(qū)動的按摩盤132，其中按摩盤132分布若干軟質(zhì)材料(如
硅膠)制成的按摩頭133，以便按摩使用者頭部進(jìn)行催眠；控制器140設(shè)置于鏡框112的兩鏡圈之間，所述控制器140中控制板142的有關(guān)功能電路分別電連接鏡體110的眼電位傳感器111、耳罩120的揚(yáng)聲器121、按摩器130的微型電機(jī)131(圖1～圖6省略了控制器140與眼電位傳感器111、揚(yáng)聲器121、微型電機(jī)131進(jìn)行電連接的電源/數(shù)據(jù)線，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地布置這些走線，不再贅述)，以便對眼電位傳感器111、揚(yáng)聲器121及微型電機(jī)131進(jìn)行調(diào)度控制；頭墊150附著于鏡腿113的內(nèi)側(cè)，所述的頭墊150為雙層織物，其中填充中藥材及輔料來促進(jìn)使用者睡眠。
[0033] 上述的智能眼鏡裝置100可以完成以下功能：鏡體110上的眼電位傳感器111對使用者眼部活動參數(shù)的檢測，耳罩120中的揚(yáng)聲器121接收音頻節(jié)拍對使用者進(jìn)行催眠，按摩器130中按摩盤132上的按摩頭133由微型電機(jī)131驅(qū)動來對使用者頭部按摩催眠，控制器140對眼電位傳感器111、揚(yáng)聲器121及微型電機(jī)131進(jìn)行調(diào)度控制，以使得它們按照預(yù)定策略完成監(jiān)測睡眠及促進(jìn)睡眠的功能；附著于鏡體110
框架兩鏡腿內(nèi)側(cè)的頭墊150，保證使用者穿戴舒適性并促進(jìn)睡眠。
[0034] 以下進(jìn)一步結(jié)合圖1～圖6，來對鏡體110、耳罩120、按摩器130、控制器140、頭墊150等部分的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0035] 如圖2所示，鏡體110包括相互鉸接的鏡框112和鏡腿113(可參照普通眼鏡的框架結(jié)構(gòu))，所述的鏡框112和鏡腿113均可采用PVC材料制成。鏡框112和鏡腿113上相應(yīng)安裝眼電位傳感器111、耳罩120、按摩器130及控制器140等有關(guān)器件(安裝方式可以為強(qiáng)力膠水粘接，當(dāng)然也可用螺接等其它安裝方式)，具體如下所述。
[0036] 鏡框112的鼻托部附近(對應(yīng)于使用者眉間及鼻梁)分別設(shè)置三點(diǎn)式的眼電位傳感器111，這些眼電位傳感器111的電極附著在眼睛的近側(cè)，由此可以檢測并輸出眼球活動時(shí)眼電位差信號。通過分析這些眼球活動時(shí)眼電位差信號，可以計(jì)算有關(guān)眼動參數(shù)，并與睡眠狀態(tài)/質(zhì)量-眼動參數(shù)的關(guān)系圖(表)進(jìn)行比照，從而評估出使用者的的睡眠狀態(tài)/質(zhì)量。
[0037] 鏡框112的兩鏡圈之間設(shè)置控制器
基座114，該控制器基座114安裝控制器140的控制器殼體141，該控制器殼體141的形狀及大小滿足控制板142的安裝空間即可，不再贅述。
[0038] 鏡腿113的前部安裝按摩器130，該位置上開設(shè)按摩器過孔1131，以便按摩器130的按摩盤132能夠穿過按摩器過孔1131，由此按摩頭133能夠貼住使用者太陽穴位置，以便在微型電機(jī)131驅(qū)動按摩盤132時(shí)對使用者頭部進(jìn)行按摩。
[0039] 鏡腿113的后部安裝耳罩120，該位置上開設(shè)耳罩過孔1132，以便耳罩120的罩體122能夠罩住使用者的耳部，由此可以隔絕外部聲音，使得使用者僅可以接收來自于揚(yáng)聲器
121的聲音(如這些聲音為低沉的節(jié)拍聲則可以進(jìn)行催眠)。
[0040] 鏡腿113的內(nèi)側(cè)附著頭墊150，該頭墊150的形狀設(shè)置為U型環(huán)結(jié)構(gòu)即可，由此使得使用者佩戴鏡體110時(shí)較為舒服，同時(shí)頭墊150中的填料還可以起到促進(jìn)睡眠的作用。
[0041] 本實(shí)施例中的鏡腿113可選配松緊帶115來連接，以便更好地將鏡體110與固定于使用者頭部，由此防止智能眼鏡裝置100脫落，從而保證智能眼鏡裝置100持續(xù)地作用于使用者。此外，鏡框120對應(yīng)于眼部鏡圈的位置可選設(shè)遮光片，不再贅述。
[0042] 如圖3a、圖3b所示，耳罩120包括PVC材料制成的罩體123，該罩體123內(nèi)部設(shè)置揚(yáng)聲器121，罩體123的內(nèi)側(cè)面設(shè)置軟性材料材質(zhì)(如天鵝絨)制成的環(huán)形
墊片122，該墊片122的外徑小于罩體123的外徑，這樣罩體121的內(nèi)側(cè)面粘接于鏡腿133的眼罩過孔1332外側(cè)，墊片123穿過鏡腿133的眼罩過孔1332后緊密地罩住使用者耳部。由此外部聲音被隔絕，使用者僅可以接收來自于揚(yáng)聲器121的聲音(如這些聲音為低沉的節(jié)拍聲則可以進(jìn)行催眠)。這種耳罩120結(jié)構(gòu)簡單，安裝便捷，有助于保證使用者穿戴舒適性。
[0043] 如圖4a、圖4b所示，按摩器130包括按摩架134、按摩盤132及微型電機(jī)131(為直流
電壓驅(qū)動)，按摩盤132設(shè)有多個(gè)軟性材料(如硅膠)制成的球狀或其它形狀(凸起物)的按摩頭133，按摩盤132的外徑小于按摩架134的外徑，微型電機(jī)131及按摩盤132軸向
定位并
支撐于按摩架134上，按摩盤132的
轉(zhuǎn)軸與微型電機(jī)131的動力
輸出軸傳動連接(傳動連接的方式可選用本領(lǐng)域的常規(guī)結(jié)構(gòu)，如減速機(jī)、
聯(lián)軸器等，不再贅述)，由此使得按摩盤132由微型電機(jī)131進(jìn)行驅(qū)動。按摩架134的內(nèi)側(cè)面粘接于鏡腿133的按摩器過孔1331外側(cè)，按摩盤132穿過鏡腿133的按摩器過孔1331后，按摩盤132上的按摩頭133貼住使用者太陽穴位置。當(dāng)微型電機(jī)131起動時(shí)，該按摩盤132進(jìn)行轉(zhuǎn)動，按摩盤132上面的按摩頭133對使用者的頭部太陽穴進(jìn)行按摩，由此實(shí)現(xiàn)按摩催眠目的。
[0044] 如圖5所示，控制器140包括控制器殼體141及控制板142，控制器殼體141大致成倒三角形，其底面與鏡框112兩鏡圈之間的控制器基座114粘結(jié)，控制板142裝于控制器殼體141內(nèi)部。該控制板142上設(shè)置若干功能電路，來對眼電位傳感器111、揚(yáng)聲器121及微型電機(jī)
131進(jìn)行調(diào)度控制，以便完成智能眼鏡裝置100的有關(guān)功能。所述的功能電路可采用不同的電路結(jié)構(gòu)，控制板142隨著所選元件的不同而占用空間大小發(fā)生變化，此時(shí)應(yīng)調(diào)整控制器殼體141的形狀與大小，在此不再贅述。
[0045] 如圖6所示，頭墊150為U型的雙層織物結(jié)構(gòu)，其可以用膠水附著于鏡腿113的內(nèi)側(cè)，頭墊150的寬度可大于鏡腿133的寬度，當(dāng)鏡體110佩戴于使用者頭部時(shí)較為舒適。該頭墊150的
側(cè)壁上分別開設(shè)按耳罩過孔153及按摩器過孔154，耳罩過孔153供耳罩120的墊片123通過后貼住使用者耳部，按摩器過孔154供按摩器130的按摩盤132通過，之后按摩頭133貼住使用者太陽穴部位。
[0046] 特別地，該頭墊150用縫紉線151分割成分隔成多個(gè)頭墊單元152，其中每個(gè)頭墊單元中填充促進(jìn)睡眠用的填料(圖未示出)，這些頭墊單元152中的填料可以使用者起到一定的促進(jìn)睡眠的作用。
[0047] 本實(shí)施例中，頭墊150的雙層織物的面料選用
棉、麻、或棉/麻與其它材料的混紡材料，以便具有較高的舒適性。優(yōu)選地，織物為竹炭、棉、麻、的滌綸混紡面料，其具體由10-20wt％(重量百分比)竹炭
纖維、20-30wt％的棉纖維、20-30wt％麻纖維及25-45wt％滌綸混紡制造(混
紡紗及面料的制備工藝均可采用本行業(yè)的通用方法，為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所熟知)，并于常溫下在抗菌
整理液中浸漬100-120分鐘而得到。具體地，抗菌整理液配方中加有竹醋液作為抗菌有效成分，其含量為竹醋液80～85wt％、柔軟劑15～20wt％，這種竹醋液是在用竹材燒炭的過程中，收集竹材在高溫(100℃～120℃)之分解中產(chǎn)生的氣體，并將這種氣體在常溫下經(jīng)
過冷凝回收得到的青黃色或黃棕色的液體，其抗菌效果好、成本較低；柔軟劑可以Y-17238柔軟劑，能夠較好地改善手感，保證使用者佩戴舒適性。
[0048] 本實(shí)施例中，頭墊150的填料可根據(jù)使用者的具體情況選用不同的中藥類主材及輔料。較優(yōu)地，填料由決明子40-50wt％、蕎麥殼30-40wt％、茶葉10-20wt％、野菊花5-10wt％及薰衣草5-10wt％組成，其中：決明子、蕎麥殼軟硬合適，可起到一定的按摩效果；茶葉、野菊花、薰衣草略帶芳香，可以起到益身、養(yǎng)生效果，有利于促進(jìn)睡眠。這樣，智能眼鏡裝置100在配置設(shè)有填料的頭墊150后，在改善鏡體110穿戴舒適性的同時(shí)，還能一定程度上起到促進(jìn)睡眠的效果。
[0049] 通過上述方式安裝鏡體110、耳罩120、按摩器130、控制器140及頭墊150后，再將鏡體110、耳罩120、按摩器130分別與控制器140電連接(圖未示出接線)，由此得到完整的智能眼鏡裝置100，其可以完成以下功能：處理鏡體110上眼電位傳感器的檢測信號，輸出使用者睡眠狀態(tài)/質(zhì)量，并在使用者未入眠或淺睡眠時(shí)控制耳罩120或按摩器130進(jìn)行催眠，以下進(jìn)一步結(jié)合圖7～圖13進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0050] 參見圖7～圖13，示出本發(fā)明智能眼鏡裝置的功能結(jié)構(gòu)，其中：圖7是本發(fā)明智能眼鏡裝置的功能框圖；圖8是圖7中信號放大電路的電路圖；圖9是圖7中模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的電路圖；圖10是圖7中音頻節(jié)拍電路的電路圖；圖11是圖7中電機(jī)驅(qū)動電路的電路圖；圖12是圖7中數(shù)據(jù)傳送電路的電路圖；圖13是圖7中供電電路的電路圖。以下進(jìn)一步結(jié)合附圖，對智能眼鏡裝置100功能結(jié)構(gòu)的具體電路進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0051] 如圖7所示，控制器140包括控制板142(圖7未示出)，該控制板142上的功能電路包括信號放大電路1421、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路1422、微處理器(MCU，可選STM32L)1425、音頻節(jié)拍電路1423、電機(jī)驅(qū)動電路1424、數(shù)據(jù)傳送電路1426及供電電路1427，其中功能電路的連接結(jié)構(gòu)及信號傳遞關(guān)系如下所述。
[0052] 功能電路電路結(jié)構(gòu)的連接關(guān)系為：眼電位傳感器111(可以為多路)、信號放大電路1421、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路1422、微處理器1425依次電連接，微處理器1425還同時(shí)電連接音頻節(jié)拍電路1423、電機(jī)驅(qū)動電路1424及數(shù)據(jù)傳送電路1426，音頻節(jié)拍電路1423電連接揚(yáng)聲器121，電機(jī)驅(qū)動電路1424電連接微型電機(jī)131，而供電電路1427為信號放大電路1421、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路1422、微處理器1425、音頻節(jié)拍電路1423、電機(jī)驅(qū)動電路1424及數(shù)據(jù)傳送電路1426提供相應(yīng)的電源。
[0053] 功能電路的信號傳遞關(guān)系為：眼電位傳感器111檢測并輸出的眼球活動時(shí)眼電位差信號經(jīng)信號放大電路1421放大，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路1422為
數(shù)字信號后，微處理器1425計(jì)算使用者眼動頻率及其變化率、眼動幅度及其變化率，獲得并根據(jù)預(yù)設(shè)的睡眠狀態(tài)/質(zhì)量-眼動參數(shù)對照表，評估使用者的睡眠狀態(tài)/質(zhì)量，輸出的評估結(jié)果由數(shù)據(jù)傳送電路1426發(fā)送至外部智能設(shè)備200(如手機(jī)、
平板電腦等常見產(chǎn)品，不再本發(fā)明范圍內(nèi)描述)，并在使用者未入眠或淺睡眠時(shí)：微處理器1425輸出音頻控制信號，以便音頻節(jié)拍電路1423產(chǎn)生節(jié)拍聲，經(jīng)揚(yáng)聲器121傳入使用者耳部來進(jìn)行催眠；和/或，微處理器1425輸出電機(jī)控制信號，以便電機(jī)驅(qū)動電路1424產(chǎn)生電機(jī)驅(qū)動信號而驅(qū)動微型電機(jī)131，從而帶動按摩盤132進(jìn)行轉(zhuǎn)動，由此使得按摩盤132上的按摩頭133來按摩使用者太陽穴進(jìn)行催眠。
[0054] 可以理解的是，供電電路1427可以象手機(jī)等
電子產(chǎn)品一樣將設(shè)置成
電池+充電裝置的形式，其中：電池(組)設(shè)置在控制板142上，多個(gè)電池可設(shè)置成
串聯(lián)在一起，不同的串接位置分別接出引線，以便提供不同
輸出電壓來為相應(yīng)功能電路供電；充電器設(shè)置于控制板142之外，其與電池(組)的充電
接口匹配后，可對電池(組)充電。這樣，功能電路的信號放大電路1421、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路1422、微處理器1425、音頻節(jié)拍電路1423、電機(jī)驅(qū)動電路1424及數(shù)據(jù)傳送電路1426由電池(組)供電，而電池(組)電力不足時(shí)可由充電裝置進(jìn)行充電。由于供電電路1427的主要結(jié)構(gòu)與功能電路的其它部分相分離開來，由此達(dá)到減小智能眼鏡裝置
100體積的目的。
[0055] 以上對本發(fā)明的智能眼鏡裝置100功能電路的總體情況進(jìn)行了說明，下面進(jìn)一步對該智能眼鏡裝置100功能電路的主要組成部分進(jìn)行描述。這些電路均采用較為普通的元件，其通過優(yōu)化設(shè)計(jì)可以達(dá)到較為理想的性能，由此使得成本大大降低，因而易于推廣使用，故產(chǎn)品具有較好的市場前景，詳細(xì)描述如下。
[0056] 為方便起見，圖8～圖13中的相同元件類型以同樣的字母表示。需注意的是，圖8～圖13中的
電源電壓并不完全相同(提供參考的工作電壓)，故下文采用了不同的表示標(biāo)識符。
[0057] 如圖8所示，信號放大電路1421為雙運(yùn)放自舉復(fù)合
放大器，其包括
運(yùn)算放大器A1(可選LM747)、運(yùn)算放大器A2(可選LM747)及
電阻R1～R4，運(yùn)算放大器A1的同相輸入腳接信號放大電路輸入端(連接眼電位傳感器111的輸出端)，運(yùn)算放大器A1的反相輸入腳接運(yùn)算放大器A2的同相輸入腳，運(yùn)算放大器A2的反相輸入腳經(jīng)電阻R1接地，運(yùn)算放大器A1的輸出腳接信號放大電路輸出端(接至模數(shù)轉(zhuǎn)換電路1422的某一路信號輸入端)及運(yùn)算放大器A1的反相輸入腳，運(yùn)算放大器A2的輸出腳經(jīng)電阻R3接信號放大電路輸出端及經(jīng)電阻R2接運(yùn)算放大器A2的反相輸入腳，信號放大電路輸出端經(jīng)電阻R4接地，該運(yùn)算放大器A1電源腳及運(yùn)算放大器A2的電源腳分別接至相應(yīng)電源(圖未標(biāo)出，按照運(yùn)放的通常接法即可)。
[0058] 該實(shí)施例中，用運(yùn)算放大器A1和A2構(gòu)成低電源和低功率消耗的信號放大電路1421，該信號放大電路1421實(shí)現(xiàn)負(fù)載
電流由兩個(gè)運(yùn)算放大器輸出端共同提供，兩者可各占一半。該信號放大電路1421無需其它外接電阻、電容對頻率特性進(jìn)行補(bǔ)償，使用起來較為方便。
[0059] 如圖9所示，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路1422包括模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC(可選MAXIM系列的MAX1024)，在配置接口電路后就可以實(shí)現(xiàn)與微處理器MCU(可選MC683系列的如MC683XX)的連接。該模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC為一個(gè)10bit的串行ADC，具有8路模擬輸入和一路數(shù)字輸出。該模數(shù)轉(zhuǎn)換電路1422的具體電路結(jié)構(gòu)為：模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC的各路模擬輸入腳CH0～CH7接入對應(yīng)通道的
模擬信號(即信號放大電路1421放大后的眼電位差信號)，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC的基準(zhǔn)電壓腳REF經(jīng)電容C1接地，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC的基準(zhǔn)校準(zhǔn)腳REFADJ經(jīng)電容C2接地，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC的片選輸入腳CS(低電平有效)接微處理器MCU的輸入輸出端I/O，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC的串行時(shí)鐘輸入腳SCLK接微處理器MCU的時(shí)鐘端CLK，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC的串行數(shù)據(jù)輸入腳DIN接微處理器MCU的主輸出從輸入端MOSI，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC的串行數(shù)據(jù)輸出腳DOUT接微處理器MCU的MISO主輸入從輸出端，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC的高電位正腳VDD接模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC的電供電源正端VH(+5V)，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC的電位負(fù)腳VSS接地，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC的低電位正腳VL接微處理器MCU的電源正端VDD，微處理器MCU的電源腳VDD接微處理器MCU的供電電源正端VL(+3V)，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC的高電位正腳VDD與地之間接電容C3，微處理器MCU的電源正端VDD與地之間接電容C4。該模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC中CS低電平有效，只有該端置低，數(shù)據(jù)才可同步輸入(DIN)或輸出(DOUT)：CS為低時(shí)，DIN上的數(shù)據(jù)在SCLK的上升沿輸入片內(nèi)；CS為低時(shí)，DOUT上的數(shù)據(jù)在SCLK的下降沿輸出；置高時(shí)，DOUT為高阻狀態(tài)。SSTRB為串行觸發(fā)輸出腳：在內(nèi)部時(shí)鐘模式下，SSTRB的上升沿跳變表明轉(zhuǎn)換完成；在外部時(shí)鐘模式下，SSTRB一直為低電平。SHDN為關(guān)斷控制腳，其低電平有效，可以接入相應(yīng)的關(guān)斷控制信號。
[0060] 該模數(shù)轉(zhuǎn)換電路1422采用低功耗串行A/D轉(zhuǎn)換器，其元件較少，體積較小，工作電壓范圍較寬(2.7V～5.25V)。該模數(shù)轉(zhuǎn)換電路1422在接收某一路放大后的眼電位差信號后，可以將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由此可以供微處理器MCU進(jìn)行后續(xù)的處理。
[0061] 如圖10所示，音頻節(jié)拍電路1423可以產(chǎn)生低沉的音頻節(jié)拍聲。該音頻節(jié)拍電路1423包括單結(jié)N
溝道晶體管T1(選型為BT33)、NPN型
三極管T2(選型為3DG6)，單結(jié)N溝道晶體管T1的第一個(gè)基極通過電阻R5接地，單結(jié)N溝道晶體管T1的第二個(gè)基極通過電阻R7接音頻節(jié)拍電路電源正端VC(+3V)，單結(jié)N溝道晶體管T1的發(fā)射極與地之間接入電容C5，單結(jié)N溝道晶體管T1的發(fā)射極與音頻節(jié)拍電路電源正端VC之間接入串聯(lián)的電阻R6及電位器RW，NPN型三極管T2的基極通過電阻R8與單結(jié)N溝道晶體管T1的第一個(gè)基極連接，NPN型三極管T2的集電極通過電阻R9接于音頻節(jié)拍電路電源正端VC，NPN型三極管T2的發(fā)射極接地；揚(yáng)聲器132接于音頻節(jié)拍電路電源正端VC和地之間，該音頻節(jié)拍電路電源正端VC由微處理器MCU控制的
開關(guān)K1(可選開關(guān)管，如三極管或產(chǎn)效應(yīng)管等)等來接通/關(guān)斷電源，即通過微處理器MCU產(chǎn)生的音頻控制信號為“1”時(shí)接通電路電源，在音頻控制信號K/A為“0”時(shí)斷開電路電源。
[0062] 該音頻節(jié)拍電路1423中，單結(jié)N溝道晶體管T1產(chǎn)生的信號脈沖由NPN型三極管T2放大后經(jīng)揚(yáng)聲器121輸出，這樣發(fā)出低沉的節(jié)拍聲，由此可以實(shí)現(xiàn)對人的催眠。特別地，在單結(jié)N溝道晶體管T1的第一個(gè)基極與電阻R6之間接入電位器RW，該電位器RW的動觸頭與電位器RW的一個(gè)定接線連接；調(diào)節(jié)該電位器RW可以改變脈沖頻率(兩節(jié)拍可間隔1～3秒)，以適應(yīng)不同人的要求。
[0063] 如圖11所示，電機(jī)驅(qū)動電路1424為包括兩個(gè)PNP型三極管及兩個(gè)與非
門(可選CD40107)構(gòu)成的橋式電路。具體電路結(jié)構(gòu)為：三極管T3的基極經(jīng)電阻R10接與非門NA1的第一輸入端，三極管T3的發(fā)射極接電機(jī)驅(qū)動電路電源正端VD(+12V)，三極管T3的集電極同時(shí)接與非門NA1的輸出端及與非門NA2的第一輸入端，三極管T4的基極經(jīng)電阻R11接與非門NA2的第一輸入端，三極管T4的發(fā)射極接電機(jī)驅(qū)動電路電源正端VD，三極管T4的集電極同時(shí)接與非門NA2的輸出端及與非門NA1的第一輸入端，微處理器MCU輸出的兩個(gè)驅(qū)動信號M1、M2分別接至與非門NA1的第二輸入端和與非門NA2的第二輸入端，直流電壓驅(qū)動的微型電機(jī)131的兩個(gè)驅(qū)動端分別接與非門NA1的輸出端和與非門NA2的輸出端。
[0064] 該電機(jī)驅(qū)動電路1424可適用于12V直流微型電機(jī)的驅(qū)動和控制電路，它的
邏輯電路主要為兩個(gè)與非門和兩個(gè)三極管構(gòu)成。電路中的兩個(gè)與非門構(gòu)成橋式電路形式，兩個(gè)三極管作為與非門
緩沖器的負(fù)載，驅(qū)動可逆12V的直流微型電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，下表1為微型電機(jī)驅(qū)動端的
真值表。
[0065] 表1微型電機(jī)驅(qū)動電路輸入
端子端的真值表
[0066]M1 M2 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)
0 0 關(guān)
0 1 順
時(shí)針1 0 逆時(shí)針
1 1 初始態(tài)
[0067] 由上表1可知，根據(jù)微處理器MCU的電機(jī)驅(qū)動信號的狀態(tài)，微型電機(jī)131可以進(jìn)行正轉(zhuǎn)或翻轉(zhuǎn)。微型電機(jī)131運(yùn)轉(zhuǎn)后，可以帶動按摩盤132進(jìn)行轉(zhuǎn)動，由此按摩盤132上的按摩頭133按摩使用者太陽穴進(jìn)行催眠。
[0068] 如圖12所示，數(shù)據(jù)傳送電路1426包括發(fā)射芯片SEND?IC(可選為MICRF102)，其內(nèi)部含有合成器、壓控
振蕩器、
功率放大器等單元。該數(shù)據(jù)傳送電路1426的具體結(jié)構(gòu)是：發(fā)射芯片SEND?IC的功率控制輸入腳(PC)1經(jīng)電阻R12接數(shù)據(jù)傳送電路電源正端VS(+5V)，發(fā)射芯片SEND?IC的電源腳(VDD)2接數(shù)據(jù)傳送電路電源正端VS，發(fā)射芯片SEND?IC的接地腳(VSS)3接地，發(fā)射芯片SEND?IC的基準(zhǔn)振蕩腳(REFOSC)4經(jīng)晶振X接地，發(fā)射芯片SEND?IC的待機(jī)模式控制腳(STBY)5接發(fā)射/待機(jī)電源(其中，接VDD為發(fā)射方式，接VSS為待機(jī)模式)，發(fā)射芯片SEND?IC的功率發(fā)射高腳(ANTP)6和功率發(fā)射低腳(ANTM)7之間接入印制天線ANT，發(fā)射芯片SEND?IC的數(shù)據(jù)輸入腳(ASK)8接收輸入數(shù)據(jù)(此數(shù)據(jù)來自微處理器MCU的數(shù)據(jù)輸出端)。此外，發(fā)射芯片SEND?IC的功率控制輸入腳1與地之間接入并聯(lián)的電阻R13及電容C9，發(fā)射芯片SEND?IC的電源腳2和接地腳3之間接入并聯(lián)的電容C6、電容C7和C8，以消除電源波紋。
[0069] 該數(shù)據(jù)傳送電路1426中，接收的數(shù)據(jù)由發(fā)射芯片SEND?IC處理后，通過印制天線ANT發(fā)送出去，由此有關(guān)的智能設(shè)備200可以獲知使用者的睡眠狀態(tài)及質(zhì)量，以便采取后續(xù)的措施。這種數(shù)據(jù)傳送電路1426中體積小，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，可以實(shí)現(xiàn)無線自動調(diào)諧。
[0070] 如圖13所示，供電電路1427由電源適配器1427-1及電池充電電路1427-2兩部分組成，其中電源適配器1427-1為交流/直流轉(zhuǎn)換電路(AC/DC)，可將市電220V交流電轉(zhuǎn)換為5/12V直流電輸出，然后電池充電電路1427-2用該直流電對可充電電池(組)BT進(jìn)行充電。該電池(組)BT優(yōu)選為
鎳鎘電池，其可以引出多路輸出(Vo1，Vo2，……，Von)，以便滿足功能電路中信號放大電路1421、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路1422、微處理器(MCU)1425、音頻節(jié)拍電路1423、電機(jī)驅(qū)動電路1424及數(shù)據(jù)傳送電路1426的供電要求。
[0071] 可以理解的是，電源適配器1427-1及電池充電電路1427-2可以采用多種電路結(jié)構(gòu)，以下為一種結(jié)構(gòu)簡單的較優(yōu)電路形式。
[0072] 如圖13所示，電源適配器1427-1為一種開關(guān)型穩(wěn)壓電源，該電源適配器1427-1包括高頻
變壓器、功率管和高輸入線性穩(wěn)壓器WDS(可為LR6)及脈沖寬度
調(diào)制器PWM?IC(可選為MAX5069)等元件，其具體電路結(jié)構(gòu)是：高輸入線性穩(wěn)壓器WDS的輸入腳Vin接第一市電端，高輸入線性穩(wěn)壓器WDS的輸出腳Vout接脈沖寬度調(diào)制器的輸入腳，高輸入線性穩(wěn)壓器WDS的接地腳GND和脈沖寬度調(diào)制器PWM?IC的接地腳分別接第二市電端，脈沖寬度調(diào)制器PWM?IC的控制腳接功率管(MOSFET)Qs的柵極，功率管Qs的源極經(jīng)電阻R14接第二市電端，功率管Qs的漏極與第一市電端之間接高頻變壓器原邊L1，電容C10接于高輸入線性穩(wěn)壓器WDS的輸入腳Vin與第二市電端之間，電容C11接于高輸入線性穩(wěn)壓器WDS的輸出腳Vout與第二市電端之間；高頻變壓器第一副邊L2的第一端經(jīng)整流
二極管D1接電源適配器1427-1輸出正端P1(與電池充電電路1427-2輸入正端連接)，高頻變壓器第一副邊L2的第二端接電源適配器1427-1輸出地端P2(與電池充電電路1427-2輸入地端連接)，電容C12接于電源適配器1427-
1輸出正端P1和輸出地端P2之間；高頻變壓器第二副邊L3的第一端與脈沖寬度調(diào)制器PWM?IC的輸入腳之間串接二極管D2和二極管D3，高頻變壓器第二副邊L3的第二端接第二市電端，電容C13接于高頻變壓器第二副邊L3的第二端與二極管D2和二極管D3的
節(jié)點(diǎn)之間。
[0073] 該電源適配器1427-1可將市電(220V交流電)轉(zhuǎn)換為5V/12V直流電，其中高輸入線性穩(wěn)壓器WDS用作電源適配器1427-1的輔助電源，脈沖寬度調(diào)制器PWM?IC由高輸入線性穩(wěn)壓器WDS提供啟動電壓。脈沖寬度調(diào)制器PWM?IC開始的工作電壓由輔助電源高輸入線性穩(wěn)壓器WDS提供，啟動后則由高頻變壓器副邊整流后的電壓提供，此電壓高于高輸入線性穩(wěn)壓器WDS輸出電壓時(shí)使高輸入線性穩(wěn)壓器WDS關(guān)閉。
[0074] 如圖13所示，電池充電電路1427-2包括PNP型的三極管T5、NPN型的三極管T6、二極管D4、二極管D5、電阻R15、電阻R16及
發(fā)光二極管D6，具體電路結(jié)構(gòu)是：三極管T5的發(fā)射極接電池充電電路輸入正端P1(接電源適配器1427-1的輸出正端，5V～12V)，三極管T5的基極與二極管D5的
陰極連接，二極管D5的
陽極與二極管D4的陰極連接，二極管D4的陽極接至電池充電電路輸入正端P1，三極管T5的集電極與發(fā)光二極管D6的陽極連接，發(fā)光二極管D6的陰極與充電接口A連接，電池(組)BT位于充電接口A與電池充電電路輸入地端(接電源適配器1427-1的輸出地端，0V)之間充電；三極管T6的集電極經(jīng)電阻R16連接三極管T5的基極，三極管T6的發(fā)射極接至電池充電電路輸入地端，三極管T6的基極與充電接口A之間接入電阻R15。
[0075] 本實(shí)施例電池充電電路中，由二極管D4、D5、電阻R15、R16和三極管T5組成充電部分，三極管T6和電阻R15組成充電保護(hù)部分。當(dāng)電池剩余電壓低于預(yù)設(shè)
閾值(如0.6V)時(shí)，三極管T6導(dǎo)通，三極管T5也導(dǎo)通，電流經(jīng)電阻R15、三極管T5給電池充電，發(fā)光二極管D6亮，表示充電正常。如果電池極性接反，該三極管T6的基極為負(fù)電位，三極管T6截止，三極管T5的基極電位升高，使得三極管T5關(guān)閉，由此不會對電池充電，此時(shí)發(fā)光二極管不亮，表示電池極性接反。這樣，有助于防止充電電路1427-2的極性接反，由此起到較好的防護(hù)作用。
[0076] 圖8～圖13分別給出了功能電路中信號放大電路1421、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路1422、音頻節(jié)拍電路1423、電機(jī)驅(qū)動電路1424、數(shù)據(jù)傳送電路1426及供電電路1427的一種具體實(shí)現(xiàn)電路?？梢岳斫獾氖牵绢I(lǐng)域技術(shù)人員將這些電路集成在一起時(shí)還可以加入部分外圍電路元件來優(yōu)化功能電路的整體性能，在此不再詳細(xì)闡述這部分公知常識。
[0077] 以上對智能眼鏡裝置的物理結(jié)構(gòu)及功能結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的描述，該產(chǎn)品可以較精準(zhǔn)地監(jiān)測睡眠狀態(tài)及質(zhì)量，并具有有效促進(jìn)睡眠的功能，該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較為緊湊，佩戴舒適性好，價(jià)格較低，推廣容易，市場前景看好。
[0078] 以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以
權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
