智能眼镜装置的制造方法

智能眼镜装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种智能眼镜装置，包括镜体、耳罩、按摩器、控制器及头垫，头垫装有改善睡眠的填料，镜体上眼电位传感器检测输出眼球活动时眼电位差信号，耳罩设置扬声器，设有按摩头的按摩盘连接微型电机，控制器的控制板设置信号放大电路、模数转换电路、微处理器、音频节拍电路、电机驱动电路、数据传送电路及供电电路，检测信号经放大、数模转换后，由微处理器计算使用者眼动参数，并根据预设参数对照表，判断使用者的睡眠状态，评估结果经数据传送电路发送至外部智能设备，并在使用者未入眠或浅睡眠时，微处理器控制音频节拍电路产生节拍声，和/或控制电机带动具有按摩器的按摩盘进行催眠。本发明可监测及改善使用者睡眠质量，适用范围较广。
【专利说明】
智能眼镜装置
技术领域
[0001] 本发明涉及智能穿戴设备，尤其涉及一种智能眼镜装置，十分适合于中学生使用。
【背景技术】
[0002] 中学生的学习压力十分大，睡眠质量不好将极大地影响其身心发育，因此有必要 对他们的睡眠质量进行监测，并研发出相应产品来改善他们的睡眠质量。
[0003] 目前市场上已有睡眠监测装置出售：一类为医用睡眠监测装置，其主要通过测量 脑电波来评估使用者的睡眠质量，由于脑电波信号极其微弱，记录脑电波时要求设备精准 性极高，由此导致产品成本高、体积大、测量不便，且使用者头顶佩戴的大量电极可能造成 不舒适而影响睡眠效果；另一类为家居睡眠监测装置，其大多为肢体佩戴式设备，其以加速 度计来获取使用者在睡眠过程中的肢体运动数据，并通过微处理器分析该数据来评估使用 者的睡眠状态，由于肢体运动与睡眠状态没有直接关系，因而容易产生睡眠质量评估效果 的误判。
[0004] 对于睡眠质量不好者，可以采取一些措施来促进其入睡。一般可以通过服用安眠 药物来维持睡眠，但安眠药会带来头晕、头痛、嗜睡、恍惚、记忆力下降等副作用，长期服用 还会产生药物依赖，一旦停药会造成失眠症状加重。此外，运用按摩的方法也可以使失眠者 陷入催眠状态，但现有按摩催眠产品多为床式或架式结构，存在体积大、结构复杂、价格较 高等问题，不太适合普通用户使用。
[0005] 上述监测睡眠和促进睡眠的产品都存在缺陷，且它们的功能没有很好地结合起 来，这大大地限制了这些产品的推广应用。此外，本申请的发明人曾设计一种智能头盔，它 的上面集成监测睡眠模块和促进睡眠模块，但由于头盔的重量及体积过大，造成使用者穿 戴舒适性较差。若将头盔改为采用纺织面料头罩，改善了使用者穿戴舒适性，但检测睡眠模 块和促进睡眠模块布局及安装存在较大的困难。
[0006] 由此可见，目前市场上的监测睡眠和促进睡眠的产品并不能很好地满足广大用户 的需求，实际上也难以有效地改善使用者的睡眠质量。鉴于现有技术存在的缺陷，有必要对 现有产品进行优化设计，推出一种受市场欢迎的改善睡眠的新产品。

【发明内容】

[0007] 针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种智能眼镜装置，以便有效地监测及促 进使用者的睡眠质量。
[0008] 为解决以上技术问题，本发明提供一种智能眼镜装置，包括镜体、耳罩、按摩器、控 制器及头垫，所述镜体包括镜框和镜腿，所述镜框对应于眉间及鼻梁位置设置眼电位传感 器，所述镜腿对应于耳部位置安装带扬声器的耳罩，所述镜腿对应于太阳穴位置安装按摩 器，所述按摩器设置由微型电机驱动的按摩盘，所述按摩盘分布若干软质材料制成的按摩 头，所述控制器设置于镜框的两镜圈之间，所述头垫附着于镜腿的内侧，且所述头垫中填充 中药材及辅料来促进使用者睡眠;所述控制器包括控制板，所述控制板的功能电路设置有 信号放大电路、模数转换电路、微处理器、音频节拍电路、电机驱动电路、数据传送电路及供 电电路，所述眼电位传感器、信号放大电路、模数转换电路、微处理器依次电连接，且所述微 处理器同时电连接所述音频节拍电路、电机驱动电路及数据传送电路，所述音频节拍电路 电连接所述扬声器，所述电机驱动电路电连接所述微型电机，所述供电电路为所述信号放 大电路、数模转换电路、微处理器、音频节拍电路、电机驱动电路及数据传送电路提供相应 的电源;所述眼电位传感器检测并输出的眼球活动时眼电位差信号，经所述信号放大电路 放大及所述模数转换电路转换后，由所述微处理器计算使用者眼动频率及其变化率、眼动 幅度及其变化率，以便根据预设的睡眠状态/质量-眼动参数对照表来评估使用者的睡眠状 态/质量，输出的评估结果由所述数据传送电路发送至外部智能设备;并在使用者未入眠或 浅睡眠时，由所述微处理器输出音频控制信号来控制所述音频节拍电路产生节拍声，经扬 声器传入使用者耳部来进行催眠;和/或，所述微处理器输出电机控制信号来控制所述电机 驱动电路产生电机驱动信号，来驱动所述微型电机转动而带动所述按摩盘，以便由所述按 摩盘上的按摩头来对使用者太阳穴进行按摩而催眠。
[0009]与现有技术相比，本发明为一种佩戴式智能眼镜装置，其通过监测使用者的眼部 活动参数来评估使用者的睡眠状态及睡眠质量，具有较高的精度和准确度;且本发明可以 采用音频节拍及头部按摩来进行催眠，同时还结合中药来改善睡眠效果，由此兼具促进睡 眠的功能。本发明采用眼镜式结构，其主要功能模块分别设置于镜体上，它们的安装位置对 应于使用者眼部、耳部、太阳穴部，其结构较为紧凑，佩戴舒适性好。特别地，本发明各部分 的结构进行了优化设计，它们采用较为普通的元件就可以达到较为理想的性能，这使得产 品成本大大降低，推广使用起来较为容易，因而具有较好的市场前景。
【附图说明】
[0010]图1是本发明智能眼镜装置的物理结构示意图；
[0011] 图2是图1中镜体的示意图；
[0012] 图3a是图1中耳罩的正面示意图；
[0013]图3b是图1中耳罩的背面示意图；
[0014]图4a是图1中按摩器的正面示意图；
[0015]图4b是图1中按摩器的背面示意图；
[0016] 图5是图1中控制器的示意图；
[0017] 图6是图1中头垫的示意图；
[0018] 图7是图1所示智能眼镜装置的功能结构框图；
[0019] 图8是图7中信号放大电路的电路图；
[0020] 图9是图7中模数转换电路的电路图；
[0021] 图10是图7中音频节拍电路的电路图；
[0022] 图11是图7中电机驱动电路的电路图；
[0023] 图12是图7中数据传送电路的电路图；
[0024]图13是图7中供电电路的电路图；
【具体实施方式】
[0025]为便于对本发明进行充分说明，先对睡眠状态/质量-眼动参数的关系、眼动参数 的检测原理进行简要介绍。
[0026] 现有医学研究表明，睡眠状态/质量与眼部活动参数(简称眼动参数)存在明显的 关联。眼部活动参数包括眼球活动的频率、幅度等信息，其中的眼球活动频率(简称眼动频 率)是一个主要的眼部活动参数。根据眼动频率的变化，可将睡眠周期分为非快速眼动周期 和快速眼动周期。非快速眼动睡眠又分为浅睡期、轻睡期、中睡期和深睡期4期，然后进入快 速眼动睡眠期，算是一个睡眠周期结束，而后继续启动下一个睡眠周期。
[0027]眼电位是指眼球的角膜和视网膜间产生的数十mV的电位差，眼球的运动和眨眼等 眼部动作会引起电位差变化。眼电位传感器就是测量这种电位差的器件，在测量时将测量 电极附着在眼睛的近侧，当眼睛的位置在固定参考点时眼电图的电位定义为零，眼球水平 移动时眼电位变化。利用眼电位传感器检测眼运动引起的电位变化就可以得到眼电图 (E0G)，由此提供眼睛的取向、角速度、角加速度的影响，是作为研究睡眠和视角搜查运动等 的重要手段。
[0028]本发明采用的眼电位传感器为习知的已有检测元件，鉴于篇幅限制不再对其具体 结构进行详细介绍。由于眼电位传感仅需在眼睛周围配置电极即可，因而可以象JINS MEME 眼镜（日本睛姿株式会社生产)那样，在不给佩戴者造成负担的情况下进行测量。这就表明， 本发明采用眼电位传感器来检测眼部活动参数，就有助于实现产品小型化，改善产品佩戴 舒适性。
[0029]以下结合附图与具体实施例进行详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节 以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领 域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具 体实施例的限制。
[0030] 本发明的智能眼镜装置在眼镜上集成了耳罩、按摩器及控制器，其可通过监测使 用者的眼部活动参数来评估使用者的睡眠状态及睡眠质量，同时采用音频节拍及头部按摩 来进行催眠，并结合中药来改善睡眠效果，以下结合图1~图13给出的具体实施例来进行详 细说明。
[0031] 参见图1~图6,示出本发明智能眼镜装置的产品示意图，其中：图1是本发明智能 眼镜装置的物理结构示意图；图2是图1中镜体的示意图；图3a是图1中耳罩的正面示意图； 图3b是图1中耳罩的背面示意图；图4a是图1中按摩器的正面示意图；图4b是图1中按摩器的 背面示意图；图5是图1中控制器的示意图；图6是图1中头垫的示意图。
[0032] 如图1~图6所示，该智能眼镜装置100由镜体110、耳罩120、按摩器130、控制器 140、头垫150等部分组成。镜体110包括镜框112和镜腿113,它们的上面按图1中的箭头位置 安装有关功能模块及器件:镜框112上对应于使用者眉间及鼻梁的位置设置眼电位传感器 111，所述的眼电位传感器111可以检测并输出表征使用者眼部活动参数的眼电位差信号； 镜腿113上对应于使用者耳部位置安装耳罩120,所述的耳罩120设置有扬声器121，以便接 收音频节拍对使用者进行催眠;镜腿113上对应于使用者太阳穴位置安装按摩器130,所述 的按摩器130设置有由微型电机131驱动的按摩盘132,其中按摩盘132分布若干软质材料 (如硅胶)制成的按摩头133,以便按摩使用者头部进行催眠;控制器140设置于镜框112的两 镜圈之间，所述控制器140中控制板142的有关功能电路分别电连接镜体110的眼电位传感 器111、耳罩120的扬声器121、按摩器130的微型电机131(图1~图6省略了控制器140与眼电 位传感器111、扬声器121、微型电机131进行电连接的电源/数据线，本领域技术人员可以容 易地布置这些走线，不再赘述），以便对眼电位传感器111、扬声器121及微型电机131进行调 度控制；头垫150附着于镜腿113的内侧，所述的头垫150为双层织物，其中填充中药材及辅 料来促进使用者睡眠。
[0033]上述的智能眼镜装置100可以完成以下功能：镜体110上的眼电位传感器111对使 用者眼部活动参数的检测，耳罩120中的扬声器121接收音频节拍对使用者进行催眠，按摩 器130中按摩盘132上的按摩头133由微型电机131驱动来对使用者头部按摩催眠，控制器 140对眼电位传感器111、扬声器121及微型电机131进行调度控制，以使得它们按照预定策 略完成监测睡眠及促进睡眠的功能；附着于镜体110框架两镜腿内侧的头垫150,保证使用 者穿戴舒适性并促进睡眠。
[0034] 以下进一步结合图1~图6,来对镜体110、耳罩120、按摩器130、控制器140、头垫 150等部分的产品结构进行详细描述。
[0035] 如图2所示，镜体110包括相互铰接的镜框112和镜腿113(可参照普通眼镜的框架 结构），所述的镜框112和镜腿113均可采用PVC材料制成。镜框112和镜腿113上相应安装眼 电位传感器111、耳罩120、按摩器130及控制器140等有关器件(安装方式可以为强力胶水粘 接，当然也可用螺接等其它安装方式），具体如下所述。
[0036] 镜框112的鼻托部附近(对应于使用者眉间及鼻梁)分别设置三点式的眼电位传感 器111，这些眼电位传感器111的电极附着在眼睛的近侧，由此可以检测并输出眼球活动时 眼电位差信号。通过分析这些眼球活动时眼电位差信号，可以计算有关眼动参数，并与睡眠 状态/质量-眼动参数的关系图（表)进行比照，从而评估出使用者的的睡眠状态/质量。
[0037] 镜框112的两镜圈之间设置控制器基座114,该控制器基座114安装控制器140的控 制器壳体141，该控制器壳体141的形状及大小满足控制板142的安装空间即可，不再赘述。
[0038] 镜腿113的前部安装按摩器130,该位置上开设按摩器过孔1131，以便按摩器130的 按摩盘132能够穿过按摩器过孔1131，由此按摩头133能够贴住使用者太阳穴位置，以便在 微型电机131驱动按摩盘132时对使用者头部进行按摩。
[0039] 镜腿113的后部安装耳罩120,该位置上开设耳罩过孔1132,以便耳罩120的罩体 122能够罩住使用者的耳部，由此可以隔绝外部声音，使得使用者仅可以接收来自于扬声器 121的声音(如这些声音为低沉的节拍声则可以进行催眠）。
[0040] 镜腿113的内侧附着头垫150,该头垫150的形状设置为U型环结构即可，由此使得 使用者佩戴镜体110时较为舒服，同时头垫150中的填料还可以起到促进睡眠的作用。
[0041] 本实施例中的镜腿113可选配松紧带115来连接，以便更好地将镜体110与固定于 使用者头部，由此防止智能眼镜装置100脱落，从而保证智能眼镜装置100持续地作用于使 用者。此外，镜框120对应于眼部镜圈的位置可选设遮光片，不再赘述。
[0042]如图3a、图3b所示，耳罩120包括PVC材料制成的罩体123，该罩体123内部设置扬声 器121，罩体123的内侧面设置软性材料材质（如天鹅绒）制成的环形垫片122,该垫片122的 外径小于罩体123的外径，这样罩体121的内侧面粘接于镜腿133的眼罩过孔1332外侧，垫片 123穿过镜腿133的眼罩过孔1332后紧密地罩住使用者耳部。由此外部声音被隔绝，使用者 仅可以接收来自于扬声器121的声音(如这些声音为低沉的节拍声则可以进行催眠）。这种 耳罩120结构简单，安装便捷，有助于保证使用者穿戴舒适性。
[0043] 如图4a、图4b所示，按摩器130包括按摩架134、按摩盘132及微型电机131(为直流 电压驱动），按摩盘132设有多个软性材料(如硅胶)制成的球状或其它形状(凸起物)的按摩 头133,按摩盘132的外径小于按摩架134的外径，微型电机131及按摩盘132轴向定位并支撑 于按摩架134上，按摩盘132的转轴与微型电机131的动力输出轴传动连接(传动连接的方式 可选用本领域的常规结构，如减速机、联轴器等，不再赘述），由此使得按摩盘132由微型电 机131进行驱动。按摩架134的内侧面粘接于镜腿133的按摩器过孔1331外侧，按摩盘132穿 过镜腿133的按摩器过孔1331后，按摩盘132上的按摩头133贴住使用者太阳穴位置。当微型 电机131起动时，该按摩盘132进行转动，按摩盘132上面的按摩头133对使用者的头部太阳 穴进行按摩，由此实现按摩催眠目的。
[0044] 如图5所示，控制器140包括控制器壳体141及控制板142,控制器壳体141大致成倒 三角形，其底面与镜框112两镜圈之间的控制器基座114粘结，控制板142装于控制器壳体 141内部。该控制板142上设置若干功能电路，来对眼电位传感器111、扬声器121及微型电机 131进行调度控制，以便完成智能眼镜装置100的有关功能。所述的功能电路可采用不同的 电路结构，控制板142随着所选元件的不同而占用空间大小发生变化，此时应调整控制器壳 体141的形状与大小，在此不再赘述。
[0045] 如图6所示，头垫150为U型的双层织物结构，其可以用胶水附着于镜腿113的内侧， 头垫150的宽度可大于镜腿133的宽度，当镜体110佩戴于使用者头部时较为舒适。该头垫 150的侧壁上分别开设按耳罩过孔153及按摩器过孔154,耳罩过孔153供耳罩120的垫片123 通过后贴住使用者耳部，按摩器过孔154供按摩器130的按摩盘132通过，之后按摩头133贝占 住使用者太阳穴部位。
[0046] 特别地，该头垫150用缝纫线151分割成分隔成多个头垫单元152,其中每个头垫单 元中填充促进睡眠用的填料（图未示出），这些头垫单元152中的填料可以使用者起到一定 的促进睡眠的作用。
[0047] 本实施例中，头垫150的双层织物的面料选用棉、麻、或棉/麻与其它材料的混纺材 料，以便具有较高的舒适性。优选地，织物为竹炭、棉、麻、的涤纶混纺面料，其具体由10-20wt % (重量百分比）竹炭纤维、20_30wt %的棉纤维、20_30wt %麻纤维及25_45wt涤纟仑混纺 制造(混纺纱及面料的制备工艺均可采用本行业的通用方法，为本领域普通技术人员所熟 知），并于常温下在抗菌整理液中浸渍100-120分钟而得到。具体地，抗菌整理液配方中加有 竹醋液作为抗菌有效成分，其含量为竹醋液80~85wt%、柔软剂15~20wt%，这种竹醋液是 在用竹材烧炭的过程中，收集竹材在高温（l〇〇°C~120°C)之分解中产生的气体，并将这种 气体在常温下经过冷凝回收得到的青黄色或黄棕色的液体，其抗菌效果好、成本较低;柔软 剂可以Y-17238柔软剂，能够较好地改善手感，保证使用者佩戴舒适性。
[0048] 本实施例中，头垫150的填料可根据使用者的具体情况选用不同的中药类主材及 辅料。较优地，填料由明觉子40_50Wt %、荞麦壳30-40Wt %、茶叶10-20Wt %、野菊花5-l〇Wt%及薰衣草5-10Wt%组成，其中：明觉子、荞麦壳软硬合适，可起到一定的按摩效果;茶 叶、野菊花、薰衣草略带芳香，可以起到益身、养生效果，有利于促进睡眠。这样，智能眼镜装 置100在配置设有填料的头垫150后，在改善镜体110穿戴舒适性的同时，还能一定程度上起 到促进睡眠的效果。
[0049] 通过上述方式安装镜体110、耳罩120、按摩器130、控制器140及头垫150后，再将镜 体110、耳罩120、按摩器130分别与控制器140电连接(图未示出接线），由此得到完整的智能 眼镜装置100,其可以完成以下功能:处理镜体110上眼电位传感器的检测信号，输出使用者 睡眠状态/质量，并在使用者未入眠或浅睡眠时控制耳罩120或按摩器130进行催眠，以下进 一步结合图7~图13进行详细描述。
[0050] 参见图7~图13,示出本发明智能眼镜装置的功能结构，其中：图7是本发明智能眼 镜装置的功能框图；图8是图7中信号放大电路的电路图；图9是图7中模数转换电路的电路 图；图10是图7中音频节拍电路的电路图；图11是图7中电机驱动电路的电路图；图12是图7 中数据传送电路的电路图；图13是图7中供电电路的电路图。以下进一步结合附图，对智能 眼镜装置100功能结构的具体电路进行详细描述。
[0051] 如图7所示，控制器140包括控制板142(图7未示出），该控制板142上的功能电路包 括信号放大电路1221、模数转换电路1222、微处理器(M⑶，可选STM32L)1225、音频节拍电路 1223、电机驱动电路1224、数据传送电路1226及供电电路1227,其中功能电路122的连接结 构及信号传递关系如下所述。
[0052]功能电路122电路结构的连接关系为：眼电位传感器111(可以为多路）、信号放大 电路1221、模数转换电路1222、微处理器1225依次电连接，微处理器1225还同时电连接音频 节拍电路1223、电机驱动电路1224及数据传送电路1226,音频节拍电路1223电连接扬声器 121，电机驱动电路1224电连接微型电机131，而供电电路1227为信号放大电路1121、数模转 换电路1222、微处理器1225、音频节拍电路1223、电机驱动电路1224及数据传送电路1226提 供相应的电源。
[0053]功能电路122的信号传递关系为:眼电位传感器111检测并输出的眼球活动时眼电 位差信号经信号放大电路1221放大，模数转换电路1222为数字信号后，微处理器1225计算 使用者眼动频率及其变化率、眼动幅度及其变化率，获得并根据预设的睡眠状态/质量-目艮 动参数对照表，评估使用者的睡眠状态/质量，输出的评估结果由数据传送电路1226发送至 外部智能设备200(如手机、平板电脑等常见产品，不再本发明范围内描述），并在使用者未 入眠或浅睡眠时:微处理器1225输出音频控制信号，以便音频节拍电路1223产生节拍声，经 扬声器121传入使用者耳部来进行催眠;和/或，微处理器1225输出电机控制信号，以便电机 驱动电路1224产生电机驱动信号而驱动微型电机131，从而带动按摩盘132进行转动，由此 使得按摩盘132上的按摩头133来按摩使用者太阳穴进行催眠。
[0054] 可以理解的是，供电电路1227可以象手机等电子产品一样将设置成电池+充电装 置的形式，其中：电池(组)设置在控制板122上，多个电池可设置成串联在一起，不同的串接 位置分别接出引线，以便提供不同输出电压来为相应功能电路供电；充电器设置于控制板 122之外，其与电池（组）的充电接口匹配后，可对电池(组)充电。这样，功能电路122的信号 放大电路1121、数模转换电路1222、微处理器1225、音频节拍电路1223、电机驱动电路1224 及数据传送电路1226由电池(组)供电，而电池(组）电力不足时可由充电装置进行充电。由 于供电电路1227的主要结构与功能电路122的其它部分相分离开来，由此达到减小智能眼 镜装置100体积的目的。
[0055] 以上对本发明的智能眼镜装置100功能电路的总体情况进行了说明，下面进一步 对该智能眼镜装置100功能电路的主要组成部分进行描述。这些电路均采用较为普通的元 件，其通过优化设计可以达到较为理想的性能，由此使得成本大大降低，因而易于推广使 用，故产品具有较好的市场前景，详细描述如下。
[0056]为方便起见，图8~图13中的相同元件类型以同样的字母表示。需注意的是，图8~ 图13中的电源电压并不完全相同（提供参考的工作电压），故下文采用了不同的表示标识 符。
[0057]如图8所示，信号放大电路1221为双运放自举复合放大器，其包括运算放大器A1 (可选LM747)、运算放大器A2 (可选LM747)及电阻R1~R4，运算放大器A1的同相输入脚接信 号放大电路输入端(连接眼电位传感器111的输出端），运算放大器A1的反相输入脚接运算 放大器A2的同相输入端，运算放大器A2的反相输入端经电阻R1接地，运算放大器A1的输出 脚接信号放大电路输出端(接至数模转换电路1222的某一路信号输入端)及运算放大器A1 的反相输入脚，运算放大器A2的输出脚经电阻R3接信号放大电路输出端及经电阻R2接运算 放大器A2的反相输入脚，信号放大电路输出端经电阻R4接地，该运算放大器A1电源脚及运 算放大器A2的电源脚分别接至相应电源(图未标出，按照运放的通常接法即可）。
[0058]该实施例中，用运算放大器A1和A2构成低电源和低功率消耗的信号放大电路 1221，该信号放大电路1221实现负载电流由两个运算放大器输出端共同提供，两者可各占 一半。该信号放大电路1221无需其它外接电阻、电容对频率特性进行补偿，使用起来较为方 便。
[0059]如图9所示，数模转换电路1 2 2 2包括数模转换芯片AD C (可选MAXIΜ系列的 ΜΑΧ1024)，在配置接口电路后就可以实现与微处理器MCU(可选MC683系列的如MC683XX)的 连接。该数模转换芯片ADC为一个lObit的串行ADC，具有8路模拟输入和一路数字输出。该数 模转换电路1222的具体电路结构为:数模转换芯片ADC的各路模拟输入脚CH0~CH7接入对 应通道的数模拟信号（即信号放大电路1221放大后的眼电位差信号），数模转换芯片ADC的 基准电压脚REF经电容C1接地，数模转换芯片ADC的基准校准脚REFADJ经电容C2接地，数模 转换芯片ADC的片选输入脚CS(低电平有效)接微处理器Μ⑶的输入输出端1/0,数模转换芯 片ADC的串行时钟输入脚SCLK接微处理器MCU的时钟端CLK，数模转换芯片ADC的串行数据输 入脚DIN接微处理器MCU的主输出从输入端M0SI，数模转换芯片ADC的串行数据输出脚D0UT 接微处理器Μ⑶的MIS0主输入从输出端，数模转换芯片ADC的高电位正脚VDD接数模转换芯 片ADC的电源正端VH(+5V)，数模转换芯片ADC的电位负脚VSS接地，数模转换芯片ADC的低电 位正脚VL接微处理器MCU的电源正端VDD，微处理器Μ⑶的电源正端VDD接微处理器Μ⑶的电 源正端VL(+3V)，数模转换芯片ADC的高电位正脚VDD与地之间接电容C3,微处理器Μ⑶的电 源端VDD与地之间接电容C4。该数模转换芯片ADC中CS低电平有效，只有该端置低，数据才可 同步输入(DIN)或输出（D0UT):CS为低时，DIN上的数据在SCLK的上升沿输入片内；CS为低 时，D0UT上的数据在SCLK的下降沿输出；置高时，D0UT为高阻状态。SSTRB为串行触发输出 脚:在内部时钟模式下，SSTRB的上升沿跳变表明转换完成;在外部时钟模式下，SSTRB-直 为低电平。SHDN为关断控制脚，其低电平有效，可以接入相应的关断控制信号。
[0060] 该数模转换电路1222采用低功耗串行A/D转换器，其元件较少，体积较小，工作电 压范围较宽(2.7V~5.25V)。该数模转换电路1222在接收某一路放大后的眼电位差信号后， 可以将模拟信号转换为数字信号，由此可以供微处理器MCU进行后续的处理。
[0061] 如图10所示，音频节拍电路1223可以产生低沉的音频节拍声。该音频节拍电路 1223包括单结N沟道晶体管Tl(选型为BT33)、NPN型三极管T2(选型为3DG6)，单结N沟道晶体 管T1的第一个基极通过电阻R5接地，单结N沟道晶体管T1的第二个基极通过电阻R7接音频 节拍电路电源正端VC(+3V)，单结N沟道晶体管T1的发射极与地之间接入电容C5，单结N沟道 晶体管T1的发射极与音频节拍电路电源正端VC之间接入串联的电阻R6及电位器RW，NPN型 三极管T2的基极通过电阻R8与单结N沟道晶体管T1的第一个基极连接，NPN型三极管T2的集 电极通过电阻R9接于音频节拍电路电源正端VC，NPN型三极管T2的发射极接地;扬声器132 接于音频节拍电路电源正端VC和地之间，该音频节拍电路电源正端VC由微处理器MCU控制 的开关K1(可选开关管，如三极管或产效应管等)等来接通/关断电源，即通过微处理器MCU 产生的音频控制信号为"Γ时接通电路电源，在音频控制信号K/A为"0"时断开电路电源。 [0062]该音频节拍电路1223中，单结N沟道晶体管T1产生的信号脉冲由NPN型三极管T2放 大后经扬声器132输出，这样发出低沉的节拍声，由此可以实现对人的催眠。特别地，在单结 N沟道晶体管T1的第一个基极与电阻R6之间接入电位器RW，该电位器RW的动触头与电位器 RW的一个定接线连接;调节该电位器RW可以改变脉冲频率(两节拍可间隔1~3秒），以适应 不同人的要求。
[0063] 如图11所示，电机驱动电路1224为包括两个PNP型三极管及两个与非门（可选 CD40107)构成的桥式电路。具体电路结构为:三极管T3的基极经电阻R10接与非门NA1的第 一输入端，三极管T3的发射极接电机驱动电路电源正端VD( + 12V)，三极管T3的集电极同时 接与非门NA1的输出端及与非门NA2的第一输入端，三极管T4的基极经电阻R11接与非门NA2 的第一输入端，三极管T4的发射极接电机驱动电路电源正端VD，三极管T4的集电极同时接 与非门NA2的输出端及与非门NA1的第一输入端，微处理器MCU输出的两个驱动信号M1、M2分 别接至与非门NA1的第二输入端和与非门NA2的第二输入端，直流电压驱动的微型电机131 的两个驱动端分别接与非门NA1的输出端和与非门NA2的输出端。
[0064] 该电机驱动电路1224可适用于12V直流微型电机的驱动和控制电路，它的逻辑电 路主要为两个与非门和两个三极管构成。电路中的两个与非门构成桥式电路形式，两个三 极管作为与非门缓冲器的负载，驱动可逆12V的直流微型电机运转，下表1为微型电机驱动 端的真值表。
[0065]表1微型电机驱动电路输入端子端的真值表
[0067]由上表1可知，根据微处理器MCU的电机驱动信号的状态，微型电机131可以进行正 转或翻转。微型电机131运转后，可以带动按摩盘132进行转动，由此按摩盘132上的按摩头 133按摩使用者太阳穴进行催眠。
[0068] 如图12所示，数据传送电路1226包括发射芯片SEND IC(可选为MICRF102)，其内部 含有合成器、压控振荡器、功率放大器等单元。该数据传送电路1226的具体结构是:发射芯 片SEND 1C的功率控制输入脚(PC) 1经电阻R12接数据传送电路电源正端VS(+5V)，发射芯片 SEND IC的电源脚(VDD) 2接数据传送电路电源正端VS，发射芯片SEND IC的接地脚(VSS) 3接 地，发射芯片SEND IC的基准振荡脚(REFOSC)4经晶振)(接地，发射芯片SEND IC的待机模式 控制脚(STBY)5接发射/待机电源(其中，接VDD为发射方式，接VSS为待机模式），发射芯片 SEND 1C的功率发射高脚(ANTP)6和功率发射低脚(ANTM)7之间接入印制天线ANT，发射芯片 SEND 1C的数据输入脚(ASK)8接收输入数据(此数据来自微处理器MCU的数据输出端）。此 外，发射芯片SEND 1C的功率控制输入脚1与地之间接入并联的电阻R13及电容C9，发射芯片 SEND 1C的电源脚2和接地脚3之间接入并联的电容C6、电容C7和C8，以消除电源波纹。
[0069] 该数据传送电路1226中，接收的数据由发射芯片SEND 1C处理后，通过印制天线 ANT发送出去，由此有关的智能设备200可以获知使用者的睡眠状态及质量，以便采取后续 的措施。这种数据传送电路1226中体积小，具有很强的抗干扰能力，可以实现无线自动调 谐。
[0070] 如图13所示，供电电路1227由电源适配器1227-1及电池充电电路1227-2两部分组 成，其中电源适配器1227-1为交流/直流转换电路(AC/DC)，可将市电220V交流电转换为5/ 12V直流电输出，然后电池充电电路1227-2用该直流电对可充电电池(组)BT进行充电。该电 池(组)BT优选为镍镉电池，其可以引出多路输出（Vo 1，Vo2，……，Von )，以便满足功能电路 122中信号放大电路1221、模数转换电路1222、微处理器(MCU) 1225、音频节拍电路1223、电 机驱动电路1224及数据传送电路1226的供电要求。
[0071] 可以理解的是，电源适配器1227-1及电池充电电路1227-2可以采用多种电路结 构，以下为一种结构简单的较优电路形式。
[0072] 如图13所示，电源适配器1227-1为一种开关型稳压电源，该电源适配器1227-1包 括高频变压器、功率管和高输入线性稳压器WDS(可为LR6)及脉冲宽度调制器PWM 1C(可选 为MAX5069)等元件，其具体电路结构是:高输入线性稳压器WDS的输入脚Vin接第一市电端， 高输入线性稳压器WDS的输出脚Vout接脉冲宽度调制器的输入脚，高输入线性稳压器WDS的 接地脚GND和脉冲宽度调制器PWM 1C的接地脚分别接第二市电端，脉冲宽度调制器PWM 1C 的控制脚接功率管(MOSFET) Qs的栅极，功率管Qs的源极经电阻R14接第二市电端，功率管Qs 的漏极与第一市电端之间接高频变压器原边L1，电容C6接于高输入线性稳压器WDS的输入 脚Vin与第二市电端之间，电容C7接于高输入线性稳压器WDS的输出脚Vout与第二市电端之 间；高频变压器第一副边L2的第一端经整流二极管D1接电源适配器1227-1输出正端P1 (与 电池充电电路1227-2输入正端连接），高频变压器第一副边L2的第二端接电源适配器1227-1输出地端P2 (与电池充电电路1227-2输入地端连接），电容C8接于电源适配器1227-1输出 正端P1和输出地端P2之间；高频变压器第二副边L3的第一端与脉冲宽度调制器PWMIC的电 源脚之间串接二极管D2和二极管D3,高频变压器第二副边L3的第二端接第二市电端，电容 C9接于高频变压器第二副边L3的第二端与二极管D2和二极管D3的节点之间。
[0073] 该电源适配器1227-1可将市电（220V交流电）转换为5V/12V直流电，其中高输入线 性稳压器WDS用作电源适配器1227-1的辅助电源，脉冲宽度调制器PWM 1C由高输入线性稳 压器WDS提供启动电压。脉冲宽度调制器PWM IC开始的工作电压由辅助电源高输入线性稳 压器WDS提供，启动后则由高频变压器副边整流后的电压提供，此电压高于高输入线性稳压 器WDS输出电压时使高输入线性稳压器WDS关闭。
[0074] 如图13所示，电池充电电路1227-2包括PNP型的三极管T5、NPN型的三极管T6、二极 管D4、二极管D5、电阻R15、电阻R16及发光二极管D6，具体电路结构是:三极管T5的发射极接 电池充电电路输入正端Pl(接电源适配器1227-1的输出正端，5V~12V)，三极管Τ5的基极与 二极管D5的阴极连接，二极管D5的阳极与二极管D4的阴极连接，二极管D4的阳极接至电池 充电电路输入正端Ρ1，三极管Τ5的集电极与发光二极管D6的阳极连接，发光二极管D6的阴 极与充电接口 Α连接，电池(组)ΒΤ位于充电接口 Α与电池充电电路输入地端(接电源适配器 1227-1的输出地端，0V)之间充电；三极管T6的集电极经电阻R16连接三极管T5的基极，三极 管T6的发射极接至电池充电电路输入地端，三极管T6的基极与充电接口 A之间接入电阻 R15〇
[0075] 本实施例电池充电电路中，由二极管D4、D5、电阻R15、R16和三极管T5组成充电部 分，三极管T6和电阻R15组成充电保护部分。当电池剩余电压低于预设阈值(如0.6V)时，三 极管T6导通，三极管T5也导通，电流经电阻R15、三极管T5给电池充电，发光二极管D6亮，表 示充电正常。如果电池极性接反，该三极管T6的基极为负电位，三极管T6截止，三极管T5的 基极电位升高，使得三极管T5关闭，由此不会对电池充电，此时发光二极管不亮，表示电池 极性接反。这样，有助于防止充电电路1227-2的极性接反，由此起到较好的防护作用。
[0076]图8~图13分别给出了功能电路122中信号放大电路1221、模数转换电路1222、音 频节拍电路1223、电机驱动电路1224、数据传送电路1226及供电电路1227的一种具体实现 电路。可以理解的是，本领域技术人员将这些电路集成在一起时还可以加入部分外围电路 元件来优化功能电路122的整体性能，在此不再详细阐述这部分公知常识。
[0077]以上对智能眼镜装置的物理结构及功能结构进行了详细的描述，该产品可以较精 准地监测睡眠状态及质量，并具有有效促进睡眠的功能，该产品结构较为紧凑，佩戴舒适性 好，价格较低，推广容易，市场前景看好。
[0078]以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对 本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改 进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种智能眼镜装置，其特征在于，包括镜体、耳罩、按摩器、控制器及头垫，所述镜体 包括镜框和镜腿，所述镜框对应于眉间及鼻梁位置设置眼电位传感器，所述镜腿对应于耳 部位置安装带扬声器的耳罩，所述镜腿对应于太阳穴位置安装按摩器，所述按摩器设置由 微型电机驱动的按摩盘，所述按摩盘分布若干软质材料制成的按摩头，所述控制器设置于 镜框的两镜圈之间，所述头垫附着于镜腿的内侧，且所述头垫中填充中药材及辅料来促进 使用者睡眠;所述控制器包括控制板，所述控制板的功能电路设置有信号放大电路、模数转 换电路、微处理器、音频节拍电路、电机驱动电路、数据传送电路及供电电路，所述眼电位传 感器、信号放大电路、模数转换电路、微处理器依次电连接，且所述微处理器同时电连接所 述音频节拍电路、电机驱动电路及数据传送电路，所述音频节拍电路电连接所述扬声器，所 述电机驱动电路电连接所述微型电机，所述供电电路为所述信号放大电路、数模转换电路、 微处理器、音频节拍电路、电机驱动电路及数据传送电路提供相应的电源;所述眼电位传感 器检测并输出的眼球活动时眼电位差信号，经所述信号放大电路放大及所述模数转换电路 转换后，由所述微处理器计算使用者眼动频率及其变化率、眼动幅度及其变化率，以便根据 预设的睡眠状态/质量-眼动参数对照表来评估使用者的睡眠状态/质量，输出的评估结果 由所述数据传送电路发送至外部智能设备;并在使用者未入眠或浅睡眠时，由所述微处理 器输出音频控制信号来控制所述音频节拍电路产生节拍声，经扬声器传入使用者耳部来进 行催眠;和/或，所述微处理器输出电机控制信号来控制所述电机驱动电路产生电机驱动信 号，来驱动所述微型电机转动而带动所述按摩盘，以便由所述按摩盘上的按摩头来对使用 者太阳穴进行按摩而催眠。2. 如权利要求1所述的智能眼镜装置，其特征在于，信号放大电路运算放大器A1和运算 放大器A2,运算放大器A1的同相输入脚接信号放大电路输入端，运算放大器A1的反相输入 脚接运算放大器A2的同相输入端，运算放大器A2的反相输入端经电阻R1接地，运算放大器 A1的输出脚接信号放大电路输出端及运算放大器A1的反相输入脚，运算放大器A2的输出脚 经电阻R3接信号放大电路输出端及经电阻R2接运算放大器A2的反相输入脚，信号放大电路 输出端经电阻R4接地。3. 如权利要求2所述的智能眼镜装置，其特征在于，数模转换电路包括数模转换芯片， 该数模转换芯片的各路模拟输入脚接入对应通道的数模拟信号，数模转换芯片的基准电压 脚经电容C1接地，数模转换芯片的基准校准脚经电容C2接地，数模转换芯片的片选脚接微 处理器的输入输出端，数模转换芯片的串行时钟脚接微处理器的时钟端，数模转换芯片的 串行输入脚接微处理器的主输出从输入端，数模转换芯片的串行输出脚接微处理器的主输 入从输出端，数模转换芯片的高电位正脚接数模转换芯片电源正端，数模转换芯片的电位 负脚接地，数模转换芯片的低电位正脚接微处理器的电源正端，该微处理器的电源正端接 微处理器电源正端，数模转换芯片的高电位正脚与地之间接电容C3,微处理器的电源端与 地之间接电容C4。4. 如权利要求3所述的智能眼镜装置，其特征在于，音频节拍电路包括单结N沟道晶体 管T1和NPN型三极管T2,其中：晶体管T1的第一个基极通过电阻R5接地，晶体管T1的第二个 基极通过电阻R7接音频节拍电路电源正端，晶体管T1的发射极与地之间接入电容C5，晶体 管T1的发射极与音频节拍电路电源正端之间接入串联的电阻R6及电位器RW，三极管T2的基 极通过电阻R8与晶体管T1的第一个基极连接，三极管T2的集电极通过电阻R9接于音频节拍 电路电源正端，三极管T2的发射极接地;扬声器接于音频节拍电路电源正端和地之间，音频 节拍电路电源正端由微处理器控制的开关来接通/关断电源。5. 如权利要求4所述的智能眼镜装置，其特征在于，电机驱动电路包括ΡΝΡ型三极管Τ3、 ΡΝΡ型三极管Τ4及与非门ΝΑ1、与非门ΝΑ2,其中：三极管Τ3的基极经电阻R10接与非门ΝΑ1的 第一输入端，三极管Τ3的发射极接电机驱动电路电源正端，三极管Τ3的集电极同时接与非 门ΝΑ1的输出端及与非门ΝΑ2的第一输入端，三极管Τ4的基极经电阻R11接与非门ΝΑ2的第一 输入端，三极管Τ4的发射极接电机驱动电路电源正端，三极管Τ4的集电极同时接与非门ΝΑ2 的输出端及与非门ΝΑ1的第一输入端，微处理器输出的两个驱动信号Μ1、Μ2分别接至与非门 ΝΑ1的第二输入端和与非门ΝΑ2的第二输入端，微型电机的两个驱动端分别接与非门ΝΑ1的 输出端和与非门ΝΑ2的输出端。6. 如权利要求5所述的智能眼镜装置，其特征在于，数据传送电路包括发射芯片，该发 射芯片的功率控制输入脚经电阻R12接数据传送电路电源正端，发射芯片的电源脚接数据 传送电路电源正端，发射芯片的接地脚接地，发射芯片的基准振荡脚经晶振接地，发射芯片 的待机模式控制脚接发射/待机电源，发射芯片的功率发射尚脚和功率发射低脚之间接入 印制天线，发射芯片的数据输入脚接收输入数据，发射芯片的功率控制输入脚与地之间接 入并联的电阻R13及电容C9，发射芯片的电源脚和接地脚之间接入并联的电容C6、电容C7和 C8〇7. 如权利要求6所述的智能眼镜装置，其特征在于，供电电路由电源适配器及电池充电 电路组成，其中：电源适配器包括高频变压器、功率管和高输入线性稳压器及脉冲宽度调制 器，高输入线性稳压器的输入脚接第一市电端，高输入线性稳压器的输出脚接脉冲宽度调 制器的输入脚，高输入线性稳压器的接地脚和脉冲宽度调制器的接地脚分别接第二市电 端，脉冲宽度调制器的控制脚接功率管Qs的栅极，功率管Qs的源极经电阻R14接第二市电 端，功率管Qs的漏极与第一市电端之间接高频变压器原边L1，电容C6接于高输入线性稳压 器的输入脚与第二市电端之间，电容C7接于高输入线性稳压器的输出脚与第二市电端之 间；高频变压器第一副边L2的第一端经整流二极管D1接电源适配器输出正端，高频变压器 第一副边L2的第二端接电源适配器输出地端P2,电容C8接于电源适配器输出正端和输出地 端之间；高频变压器第二副边L3的第一端与脉冲宽度调制器的电源脚之间串接二极管D2和 二极管D3,高频变压器第二副边L3的第二端接第二市电端，电容C9接于高频变压器第二副 边L3的第二端与二极管D2和二极管D3的节点之间；电池充电电路包括PNP型的三极管T5、 NPN型的三极管T6、二极管D4、二极管D5、电阻R15、电阻R16及发光二极管D6,三极管T5的发 射极接电源适配器输出正端，三极管T5的基极与二极管D5的阴极连接，二极管D5的阳极与 二极管D4的阴极连接，二极管D4的阳极接至电源适配器输出正端，三极管T5的集电极与发 光二极管D6的阳极连接，发光二极管D6的阴极与充电接口连接，电池位于充电接口与电源 适配器的输出地端之间充电；三极管T6的集电极经电阻R16连接三极管T5的基极，三极管T6 的发射极接至电源适配器输出地端，三极管T6的基极与充电接口之间接入电阻R15。8. 如权利要求1~7任一项所述的智能眼镜装置，其特征在于，镜框的鼻托部附近设置 三点式眼电位传感器，镜框的两镜圈之间的控制器基座上安装控制器壳体，镜腿的前部开 设安装按摩器的按摩器过孔，镜腿的后部开设安装耳罩的耳罩过孔，镜腿的内侧附着U型结 构的头垫;耳罩的罩体内部设置扬声器，罩体的内侧面设置软性材料材质制成的垫片，该垫 片的外径小于罩体的外径，罩体的内侧面粘接于镜腿的眼罩过孔外侧，垫片穿过眼罩过孔 后罩住使用者耳部;按摩器包括按摩架，按摩盘外径小于按摩架的外径，微型电机及按摩盘 轴向定位并支撑于按摩架上，按摩盘的转轴与微型电机的动力输出轴传动连接，按摩架的 内侧面粘接于镜腿的按摩器过孔外侧，按摩盘穿过按摩器过孔后，使得按摩头贴住使用者 太阳穴位置;控制器壳体底面与控制器基座粘结，控制板装于控制器壳体内部;头垫用胶水 附着于镜腿的内侧，该头垫用缝纫线分割成分隔成多个头垫单元，其中每个头垫单元中填 充促进睡眠用的填料。9. 如权利要求8所述的智能眼镜装置，其特征在于，头垫的双层织物由10-20wt%竹炭 纤维、20-30wt %的棉纤维、20-30wt %麻纤维及25-45wt涤纟仑混纺制造，于常温下在抗菌整 理液中浸渍100-120分钟得到，其中抗菌整理液中含量为竹醋液80~85wt %、柔软剂15~ 20wt%。10. 如权利要求9所述的智能眼镜装置，其特征在于，头垫的填料由明觉子40-50Wt%、 荞麦壳30-40Wt%、茶叶10-20Wt%、野菊花5-10Wt%及薰衣草5-10Wt%组成。
【文档编号】A61M21/02GK105832300SQ201610160244
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】李若水
【申请人】李若水