CN104353169A - 一种生物钟调节眼镜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生物钟调节眼镜，包括设置在眼镜架上的微处理器、LED阵列、环境光传感器、触摸开关、充电模块和电源模块，其中，所述微处理器分别与LED阵列、环境光传感器和触摸开关连接，所述微处理器根据所述环境光传感器将采集到的环境光强度控制所述LED阵列工作，所述触摸开关用于调节LED阵列发出光的强度；所述充电模块用于给所述电源模块充电，所述电源模块用于供电。本发明是一种可穿戴的电子设备，使用及携带方便。通过调节人体生物节律，实现治疗睡眠障碍、季节性抑郁症等延伸功能。同时，本产品不影响用户的正常学习和工作。再者，本发明的调节效果显著，可以根据环境光自动调节LED光线的强度。

Description

一种生物钟调节眼镜
技术领域
本发明涉及一种医疗保健设备，特别涉及一种生物钟调节眼镜。
背景技术
睡眠对一个人的正常生活是至关重要的，但是有很多人群因为生活的压力或者外部环境的影响导致生物钟紊乱，严重影响到身心健康。比如面临升学压力的中小学生、睡眠障碍患者、季节性情绪抑郁患者、需进行时差调节的商旅人士、长途驾驶司机及轮班工人等。国内上述受众人群超过5亿。目前市场上也有很多用于调节外部环境的产品，但是效果都不尽人意。比如，荷兰飞利浦公司的goLITE BLU能量灯，主要功能是提升用户的精神状态及辅助治疗季节性抑郁症症。但是便携性差，只能在室内使用。丹麦Seqinetic公司的白光眼镜，其光源为白色LED，通过一个曲面反射器将白光反射到眼睛的位置，主要功能是辅助治疗季节性抑郁症症。但是由于使用白光作为光源，会对视网膜视觉成像细胞造成影响，而且曲面反光器面积过大，对佩戴者的阅读、行走等活动造成较大的影响。
非成像视觉感光细胞从被发现到目前为止仅有十余年的时间，但其自发现伊始就成为神经生理学特别是视觉研究的热点。我们知道，感知外界环境作出相应反应是生命体的最基本特征，而对于光信号的感知是多数生命体最重要的感知功能，一系列神经生理功能更是直接受到光线控制，比如睡眠、生物节律、情绪等。
人类对于光的感知可以分为成像视觉（image-forming vision）和非成像视觉（non-image-forming vision）。视网膜中有三类感光细胞：成像视觉依赖的感光细胞是传统的视锥和视杆细胞，它们帮助我们形成图像感知；而非成像视觉依赖的感光细胞是表达一种特殊视蛋白(melanopsin)的自感光视网膜神经节细胞（Intrinsically Photosensitive Retinal Ganglion Cells，简称ipRGCs）。根据新的研究表明，非成像视觉具有相当重要的光调节生理学功能，包括生物钟的光调节、睡眠调节、情绪调节、瞳孔光反射、畏光、褪黑素表达的光调节等。
发明内容
发明目的：本发明为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种方便携带，调节效果显著的生物钟调节眼镜。
发明内容：为解决上述技术问题，本发明提供了一种生物钟调节眼镜，包括设置在眼镜架上的微处理器、LED阵列、环境光传感器、触摸开关、充电模块和电源模块，其中，所述微处理器分别与LED阵列、环境光传感器和触摸开关连接，所述微处理器根据所述环境光传感器将采集到的环境光强度控制所述LED阵列工作，所述触摸开关用于调节LED阵列发出光的强度；所述充电模块用于给所述电源模块充电，所述电源模块用于供电。
进一步，所述LED阵列采用三种不同波段的LED灯。这样可以有效的控制对人眼中自感光视网膜神经节细胞的刺激。
进一步，所述三种不同波段的LED灯的波长分别为450-470nm、470-520nm和520-560nm，所述470-520nm波段的LED灯设置在中间，所述波段为450-470nm和520-560nm的LED灯分别设置在所述470-520nm波段的LED灯的两侧。其中450-470nm波段的LED灯产生的光线可以激活ipRGCs，从而使人快速进入清醒状态。520-560nm波段的LED灯产生的光线可以降低ipRGCs的活性，所以450-470nm波段的LED灯和520-560nm波段的LED灯分别配合470-520nm波段的LED灯一起使用就可以调节人体的清醒速度，从而可以根据人体的需求调节人体的清醒时间。当450-470nm和 470-520nm波段的LED灯同时工作时，可以提高调节的效果，加快人体清醒的速度。采用波段为470-520nm和520-560nm的LED灯同时工作时，可以降低调节的效果，减缓人体清醒的速度。，
进一步，所述LED阵列中的LED灯包括蓝色、蓝绿色和红色三种不同颜色的LED灯，其中，所述蓝绿色的LED灯在LED阵列的中间位置，所述蓝色和红色的LED灯分别位于蓝绿色LED灯的两侧。进一步，所述LED阵列为线性LED阵列，所述LED阵列设置在所述眼镜框上朝向眼球的一侧。采用这样的结构可以使眼睛受到的光线更加均匀，对人体生物钟调节的效果更好。
进一步，还包括蓝牙天线，所述蓝牙天线通过蓝牙控制器与微处理器连接。设置了蓝牙天线可以使眼镜与其他终端之间传输数据，比如可以通过蓝牙天线将微处理器中的数据传输给手机，手机也可以通过蓝牙天线控制眼镜工作。
进一步，还包括微动开关，所述微动开关设置在所述眼镜架的镜架腿的折叠处。设置了微动开关后，就可以实现镜腿折叠自动打开/关闭LED阵列的功能。
进一步，所述触摸开关设置在所述眼镜架的镜腿上，所述触摸开关为电容式触摸开关。这样更加方便使用。
工作原理：本发明通过架设在眼镜框上梁的LED矩阵对两只眼睛视网膜上的非成像视觉区域进行特定波段、点阵组合、频率的刺激，从而激发下游大脑的视觉信息通路细胞，起到调节生物钟的目的。由于LED入射位置和角度的特殊性，其发出的光只有极少量被视网膜中央凹的主要成像区域捕获，因此，人眼对这些LED光线在适应后几乎是无法察觉到的，佩戴此产品的用户可以进行正常的生活、工作、锻炼等活动。
有益效果：与现有技术相比，本发明是一种可穿戴的电子设备，通过在特定的时段佩戴眼镜，使生物钟的节律向前或向后调整，以缓解由于生物钟紊乱造成的睡眠障碍。使用更加方便，也方便携带。主要利用特殊波段的光线照射视网膜非成像区域，激发大脑的视觉信息通路细胞，抑制海马体睡眠中枢的活性，从而提高人脑的兴奋度，有效提升用户的注意力、记忆力和思维敏捷度，配合不同的使用程序，可达到调节人体生物节律的效果，实现治疗睡眠障碍、季节性抑郁症等延伸功能。同时，本产品不影响用户的正常学习和工作。再者，本发明的调节效果显著，可以根据环境光自动调节LED光线的强度。
附图说明
图1为本发明的电路模块示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明眼镜腿的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步解释。
如图1~图2所示，本发明公开了一种生物钟调节眼镜，包括设置在眼镜架1上的微处理器2、LED阵列3、蓝牙天线8、微动开关9、环境光传感器4、触摸开关5、充电模块6和电源模块7，其中，微处理器2分别与LED阵列3、环境光传感器4、蓝牙天线8、微动开关9和触摸开关5连接，微处理器2根据所述环境光传感器4将采集到的环境光强度控制所述LED阵列3工作，LED阵列3为线性LED阵列，LED阵列3设置在所述眼镜架1上朝向眼球的一侧，LED阵列3中采用三种不同波段的LED灯，其中，三种不同波段的LED灯的波长分别为450-470nm、470-520nm和520-560nm，470-520nm波段的LED灯设置在LED阵列的中间，450-470nm和520-560nm波段的LED灯分别设置在470-520nm波段的LED的左右两侧。LED阵列中采用蓝色、蓝绿色和红色三种颜色的LED灯，将蓝绿色的LED灯设置在LED阵列的中间，蓝色和红色的LED灯分别设置在绿色LED灯的两侧。触摸开关5可以直接调节LED阵列发出光的强度；充电模块6用于给电源模块7充电，电源模块7给眼镜架1上的其他电子器件供电。如图3所示，微动开关9设置在眼镜架1的镜架腿的折叠处，这样可以实现镜腿折叠自动打开/关闭LED阵列的功能。蓝牙天线8通过蓝牙控制器控制工作，其中，蓝牙控制器可以集成在微处理器2中。蓝牙天线8主要用于和其他终端连接，控制眼镜工作，或者将眼镜中的数据传输到其他终端中，进行数据处理。
用于生物钟调节眼镜的环境光自适应调节方法，包括以下步骤：
步骤1：在微处理器中预设调节光强度值A；其中A的范围为160μw/cm2~600μw/cm2；
步骤2：环境光传感器监测采集环境光强度值B。环境光传感器每隔15秒采集环境光强度值，连续采集十次后，求取十次采集的环境光强度值的平均值，并将当前的平均值与前一个周期采集的环境光强度值的平均值进行比较，如果当前的平均值与前一个周期采集的环境光强度值的平均值的变化量较超过5%，则进行步骤3~步骤5对LED的光线强度进行调节，如果没有超过5%则不对LED光线强度进行调节；
步骤3：根据公式D=c×B计算环境光中已使用的光的强度D；c为常数，c根据日光中各种波长的能量分布进行计算获得。；
步骤4: 根据公式E=A-D计算得出光源需要提供的光的强度值；
步骤5：如果E值不大于0则关闭LED阵列，如果E值大于0，则根据E的值，使用调节占空比的方法将LED阵列的光线强度值调节为E。
用户可以每天使用本发明提供的生物钟调节眼镜，用户在每天需要起床的时间带上本发明提供的眼镜，就可以快速清醒,约20-30分钟后将眼镜取下。经过一段时间的调整，能够有效的解决生物钟的紊乱问题。用户在使用本发明时，环境光传感器采集外部环境的自然光，并将自然光的强度传递给微处理器，微处理器将采集到的自然光与设定的光的强度进行比较，然后根据比较值来调整LED阵列发出的光的强度。从而用户接受的光的强度值一直恒定，使用户在使用时更加舒适。研究结果表明，在清晨佩戴本产品可使人在20-30分钟内快速清醒，而在感觉到疲倦的时候佩戴本产品20-30分钟也可达到同样效果。一般连续使用1个月就可以有效的调节用户的生物钟，促进用户的身心健康。

Claims (8)

1.一种生物钟调节眼镜，其特征在于：包括设置在眼镜架（1）上的微处理器（2）、LED阵列（3）、环境光传感器（4）、触摸开关（5）、充电模块（6）和电源模块（7），其中，所述微处理器（2）分别与LED阵列（3）、环境光传感器（4）和触摸开关（5）连接，所述微处理器（2）根据所述环境光传感器（4）将采集到的环境光强度控制所述LED阵列（3）工作，所述触摸开关（5）用于调节LED阵列（3）发出光的强度；所述充电模块（6）用于给所述电源模块（7）充电，所述电源模块（7）用于供电。
2.根据权利要求1所述的生物钟调节眼镜，其特征在于：所述LED阵列（3）包括三种不同波段的LED灯。
3.根据权利要求2所述的生物钟调节眼镜，其特征在于：所述三种不同波段的LED灯的波长分别为450-470nm、470-520nm和520-560nm，所述470-520nm波段的LED灯设置在中间，所述波段为450-470nm和520-560nm的LED灯分别设置在所述470-520nm波段的LED灯的两侧。
4.根据权利要求1所述的生物钟调节眼镜，其特征在于：所述LED阵列（3）中的LED灯包括蓝色、蓝绿色和红色三种不同颜色的LED灯，其中，所述蓝绿色的LED灯在LED阵列的中间位置，所述蓝色和红色的LED灯分别位于蓝绿色LED灯的两侧。
5.根据权利要求1、2或4所述的生物钟调节眼镜，其特征在于：所述LED阵列为线性LED阵列，所述LED阵列（3）设置在所述眼镜框（1）上朝向眼球的一侧。
6.根据权利要求1所述的生物钟调节眼镜，其特征在于：还包括蓝牙天线（8），所述蓝牙天线（8）通过蓝牙控制器与所述微处理器（2）连接。
7.根据权利要求1所述的生物钟调节眼镜，其特征在于：还包括微动开关（9），所述微动开关（9）设置在所述眼镜架（1）的镜架腿的折叠处，所述微动开关（9）与所述微处理器（2）连接。
8.根据权利要求1所述的生物钟调节眼镜，其特征在于：所述触摸开关（5）设置在所述眼镜架（1）的镜腿上，所述触摸开关（5）为电容式触摸开关。
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