CN217066356U - 智能眼镜腿及智能眼镜架 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种智能眼镜腿，主要包括眼镜腿本体、柔性离电传感器、电路板和电源模块，所述电路板和电源模块布置在眼镜腿本体内部，所述柔性离电传感器与电路板电性连接，所述柔性离电传感器还被配置为在所述眼镜腿本体被佩戴时采集佩戴者耳根附近颞浅动脉的脉搏波信号并传输至电路板。进一步，本实用新型还公开一种智能眼镜架。通过本实用新型所公开的眼镜腿可以安全、长时间、有效地监测佩戴者靠近耳根附近颞浅动脉的脉搏波，并可大大提升用户体验度。

Description

智能眼镜腿及智能眼镜架

技术领域

本实用新型属于智能穿戴技术领域，具体涉及一种智能眼镜腿及眼镜架。

背景技术

头部是一个含有大量重要生理信号的人体部位。头部肌肉众多，血管复杂，并且是人体神经最丰富的部位之一，因此，绝大部分生理信号，例如，脑电、肌电、眼电、脉搏波、血氧等都能够在头部被监测到。人们一直认为头部是一个重要的生理信号监测部位，也有大量在头部监测生理信号的研究被报道。这些研究可大致分为非可穿戴设备与可穿戴设备两大类，非可穿戴设备大多应用于临床或机理性的研究项目，而可穿戴设备则大多应用于日常生活中的健康监测。与非可穿戴设备相比，由于可穿戴设备通常应用于日常，对舒适性、稳定性、普适性等有更高的要求，且头部是一个较为特殊的可穿戴设备监测部位，这两点极大地限制了头部可穿戴设备中传感输入端器件的选择，提高了对应用于头部生理信号可穿戴监测的传感技术的要求。

脉搏是动脉内压力的周期性有规律的搏动，颞浅动脉同样也会随体内血流压力变化而产生周期性的搏动。脉搏波蕴含着丰富的心血管健康信息，可以反映人体精神状态和部分疾病特征，对人体健康监测具有重要意义。目前用于头部监测脉搏波的可穿戴监测方案主要有眼镜(例如，专利CN204683589U、CN211270709U)和头带(例如，专利CN102202566A)两种，且都是集成了MEMS压力传感器，并通过调整机构或弹性贴合片等结构件来连接或固定MEMS压力传感器，由于MEMS传感器与上述结构件都是硬质结构，会给人体在佩戴过程中带来挤压感和疼痛感，佩戴不舒适也不适合长时间佩戴。除此之外，市场上常用的测量心率的传感器PPG，是基于光电容积脉搏波原理的，由于颞浅动脉处有头发遮挡，这种测试原理并也不适合用于测试颞浅动脉。

目前压力传感器主要分为两类，一类为以MEMS传感器为代表的刚性压力传感器，一类为以FITS(柔性离电传感器)为代表的柔性压力传感器。其中，离电子传感器(Iontronic Sensors)作为新一代柔性压力传感元件，采用了全新的压力感应原理，并非通过膜的形变来获取外界激励，而是通过可形变的离子材料层和柔性导电材料表面的接触面积改变来感知外部压力。由于离子材料中存在大量的导电离子，因此，当电解质与电极接触时，其界面会自动形成上拥有超级电容属性的双电层界面电容。这种双电层电容是一种由离子和电子相对排布形成的艾米级

结构，其单位面积电容率可达到传统平行平板电容的10000倍以上，是迄今为止灵敏度最高和抗噪性能最强的压力传感器。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种可以在日常生活中长时间、稳定地监测头部脉搏波可穿戴设备，即一种基于柔性离电传感技术的智能眼镜腿及智能眼镜架。

本实用新型的技术方案包括：

方案一提供一种智能眼镜腿，主要包括眼镜腿本体、柔性离电传感器、电路板和电源模块；所述电路板和电源模块布置在眼镜腿本体内部，所述柔性离电传感器与电路板电性连接，所述柔性离电传感器还被配置为在所述眼镜腿本体被佩戴时采集佩戴者耳根附近颞浅动脉的脉博波信号并传输至电路板。

作为一种优选方案，所述眼镜腿本体设有安装槽以及布置在安装槽槽口处的柔弹性盖体，所述柔性离电传感器布置在安装槽内，通过所述柔弹性盖体贴近佩戴者耳根附近的皮肤。

作为一种优选方案，所述眼镜腿本体包括壳体，所述壳体内设有用于布置电路板的第一安装区、用于布置的柔性离电传感器第二安装区、用于布置电源模块的第三安装区；所述第二安装区配置有相匹配的柔弹性盖体，所述柔性离电传感器通过所述柔弹性盖体贴近佩戴者耳根附近的皮肤。

作为一种优选方案，所述柔弹性盖体采用硅胶或橡胶材料制作。

作为一种优选方案，所述壳体被构造为具有依次连接的的折弯部、直线部和连接端，所述电源模块布置在折弯部，所述柔性离电传感器布置在直线部靠近折弯处，所述电路板布置在直线部靠近连接端处。

作为一种优选方案，所述柔性离电传感器为双通道或多通道传感器。

作为一种优选方案，所述柔性离电传感器的分辨率小于等于1mmHg。

作为一种优选方案，所述眼镜腿本体采用PLA材料、ABS塑料、尼龙或PC材料制作。

作为一种优选方案，所述电路板上设有依次连接的接收模块、转换模块和通信模块；所述接收模块，用于采集所述脉博波信号；所述转换模块，用于将所述脉博波信号转换为脉博波数字信号；所述通信模块，用于将所述脉博波数字信号传输至外部电路。

方案二提供一种智能眼镜架，主要包括眼镜框以及与所述眼镜框连接的一对眼镜腿，其中至少一只眼镜腿为方案一或其任意一项优选方案所述的智能眼镜腿。

有益效果：

本实用新型基于离电压力传感器高灵敏度和柔性的特点，独创性地将离电压力传感器作为输入端应用到可穿戴系统中，集成在眼镜腿靠近耳根附近，可非常高效、准确地采集到颞浅动脉处脉博波波动信号。

本实用新型基于眼镜架这种可穿戴系统，将柔性离电传感器集成在眼镜腿内，可以安全、长时间、有效地监测佩戴者靠近耳根附近颞浅动脉的脉搏波，并且，通过这种日常佩戴且无感的方式将大大提升用户体验度。

本实用新型所公开的智能眼镜腿不仅可以搭配不同类型眼镜(如，近视镜、老花镜、平光镜、太阳镜等)的不同样式的镜框，也可以适配消费者自身眼镜，具在非常高的灵活性和实用性。

附图说明

图1为实施例中所述眼镜腿的外观结构示意图；

图2为实施例中所述眼镜腿的爆炸示意图；

图3为实施例中所述眼镜腿的内部结构示意图。

具体实施方式

脉搏波属于血管运动信息，会造成皮肤表面压力的变化，这个微小的压力变化可以被足够灵敏的压力传感器感应到。本实用新型独创性地利用柔性离电压力传感器作为输入端应用到可穿戴系统中，集成在眼镜腿靠近耳根处，恰好可覆盖在太阳穴附近颞浅动脉处，每次血管的波动收缩舒张，都会导致在它们之上的局部皮肤发生形变，以至于紧贴皮肤的传感器能够感知到皮肤形变带来的压力变化。具有高灵敏度和高抗噪性能的FITS传感器作为信号采集端记录下来的压力变化再通过放大器、模数转换处理后，传输到上位机或用户终端(例如，计算机、手机、或平板电脑)，就可以看到连续稳定的脉搏波波形，获知人体心脑血管动态信息和健康状况。

下面将结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步说明。

结合图1至图3所示，实施例1公开一种可用于健康监测的智能眼镜腿，该眼镜腿集成了高灵敏度的柔性离电传感器，在能实现眼镜自身功能的同时还可以用于监测人体头部耳根附近颞浅动脉的脉搏波。实施例1所公开的智能眼镜腿从外观上看可包括依次连接的连接端11、水平部12和折弯部13。连接端11主要用于将眼镜腿和眼镜框进行连接，连接方式可以是卡接、插接、螺纹连接等，只要能满足眼镜腿相对眼镜框的伸展和折叠的基本功能即可，具体方式并不作限制。水平部12和折弯部13可采用一体成形设计，这样整体会显得更美观也更轻巧。

从结构组成上看，智能眼镜腿主要包括壳体1、传感模组2、PCB电路板3、电池4、硅胶扣盖5、PCB扣盖6、电池扣盖7以及电源开关81和充电接口82，其中，壳体1和PCB扣盖6、电池扣盖7等结构构成眼镜退本体。

壳体1可通过3D打印方式、CNC加工或开模制作，可选用PLA(聚乳酸)材料、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)塑料、尼龙、PC(聚碳酸酯)塑料等材料制作。水平部12靠近折弯部13一端的内侧具有一个用于安装传感模组2的安装槽14，安装槽14的大小和形状与传感模组2的大小和形状相匹配，传感模组2安装好后，用硅胶扣盖5封闭安装槽14的槽口以对安装槽14内的传感模组2进行防护，避免外界环境对测量结果影响，例如，出汗、灰尘。

传感模组2包括基底21和柔性离电传感器22，柔性离电传感器22可通过双面胶或激光焊接方式固定在基底上21。基底21采用泡棉和塑料材料制作，可通过双面胶和卡槽固定的方式固定在安装槽14内。由于柔性离电传感器22自身具有柔软、轻薄、灵敏度高、易于连接等特性，很容易进行柔弹性封装，例如，本实施例中就采用常见硅胶封装方式，可以将硅胶上的形变传递到传感器上，转变为电信号后进行输出，因此通过这种设计既可以透过硅胶封装采集到脉搏波信号，也不会对皮肤产生任何不舒适的感觉。安装完成后，安装部整体略突出于水平部12其它区域，通常在0.5毫米以内，在其它实施例中也可以是与水平部12其它区域同一高度，形成一个平面。柔性离电传感器22具有较高的分辨率，可检测1mmHg甚至更低的压力变化，有了如此高的分辨率，我们可以很容易地在眼镜腿靠近耳根处，可以感知并完整采集到太阳穴附近颞浅动脉的脉搏波，进而再通过脉搏波数据计算心率、呼吸率、血压趋势、心率变异性等生理参数。柔性离电传感器22采用圆形设计，直径可以在8～10mm。当然，在其它实施例中，柔性离电传感器22也可以设计成矩形或其它形状，其大小也可根据需求进行调整，只要能采集到相应的脉博波信号即可。

硅胶扣盖5设置在安装槽14的槽口处，与安装槽14配合使用，主要用于保护安装槽14内的柔性离电传感器22。硅胶扣盖5可通过卡扣、粘贴等方式与安装槽14固定连接，也可采用活动连接，实现扣盖的完全打开或翻转。在其它实施例中，硅胶扣盖5也可以采用橡胶等其它柔弹性材质制作的扣盖替换。

PCB电路板3可根据设计需求设置在壳体1的水平部12或者折弯部13内，并通过线路与柔性离电传感器22电性连接，相应的，壳体1内设置有PCB电路板3的安装区。本实施例中将PCB电路板3设置在眼镜腿本体1的水平部12，将电池4设置在眼镜腿本体1的折弯部13。PCB电路板3上集成有低压运算放大器31、单片机和蓝牙低功耗传输模块34，单片机中集成了ADC转换模块32和处理器33。其中，低压运算放大器作为硬件电路的输入端通过线路连接柔性离电传感器2，可采用Texas Instruments(德州仪器)的LMV324低压运算放大器；单片机可采用8位单片机，其中集成了STM32F10xTxU的ADC转换模块和ARM处理器；蓝牙低功耗传输模块作为硬件电路的输出端，可选用Texas Instruments(德州仪器)的CC2541型号蓝牙模块。PCB电路板3通过与眼镜腿本体1可拆卸连接的PCB扣盖6进行保护。与其它智能产品一样，眼镜腿本体1上还设有电源开关81，电源开关81可选用铜柱连接PCB电路板3上的金属开关帽，通过按压或触摸等方式打开或关闭智能眼镜腿。

电池4同样可根据设计需求设置在眼镜腿本体1的水平部12或者折弯部13的内部，为PCB板提供电源。电池4可采用标准的可充电的聚合物锂电池，例如，可选用型号为LP400835，电压为+3.7v，电池容量为95mAh的聚合物锂电池。当然这里的电池4也可以选用可充电纽扣电池。电池4通过与壳体1可拆卸连接的电池扣盖7进行保护。在其它实施例中，PCB扣盖6和电池扣盖7可采用一体化设计，使眼镜退本体结构更简单。为电池4配置的充电接口82可由两个金属触点和两块磁铁组成，通过磁铁的磁性对位可以快速和磁吸充电线准确配合开始充电。

考虑到佩戴者的各异性，在其它实施例中，还可将作为输入端的柔性离电传感器22设计成具有两个或多个并联信号采集通道的双通道或多通道传感器，以确保可以有效地采集到每位佩戴者的脉博波信号。

实施例2公开一种智能眼镜架，主要包括眼镜框和眼镜腿，眼镜框和两条眼镜腿可拆卸连接，其中一条或两条眼镜腿即采用实施例1所述的智能眼镜腿，具体可根据需求设计成近视镜，平镜、老花镜、太阳镜等各种眼镜类型，以适用于不同应用场景以及监测不同人群的脉博波参数。

综上可见，本实用新型所公开的基于柔性离电传感技术的智能眼镜腿及具有这种眼镜腿的眼镜架，是一种基于超灵敏柔性离电传感技术的可穿戴健康检测系统，利用高灵敏度柔性离电传感器作为输入端，并将它集成到眼镜腿靠近耳根处颞浅动脉所在位置，PCB电路集成在同侧眼镜腿中，并能以无线通信传输方式将信号传输到上位机或用户终端，这样可以安全地、长时间地且舒适地监测佩戴者头部颞浅动脉的脉搏波，进而反应其健康状况。

最后需要说明的是，以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能眼镜腿，其特征在于，包括眼镜腿本体、柔性离电传感器、电路板和电源模块，所述电路板和电源模块布置在眼镜腿本体内部，所述柔性离电传感器与电路板电性连接；所述柔性离电传感器还被配置为在所述眼镜腿本体被佩戴时采集佩戴者耳根附近颞浅动脉的脉博波信号并传输至电路板。

2.如权利要求1所述的智能眼镜腿，其特征在于，所述眼镜腿本体设有安装槽以及布置在安装槽槽口处的柔弹性盖体，所述柔性离电传感器布置在安装槽内，通过所述柔弹性盖体贴近佩戴者耳根附近的皮肤。

3.如权利要求1所述的智能眼镜腿，其特征在于，所述眼镜腿本体包括壳体，所述壳体内设有用于布置电路板的第一安装区、用于布置的柔性离电传感器第二安装区、用于布置电源模块的第三安装区；所述第二安装区配置有相匹配的柔弹性盖体，所述柔性离电传感器通过所述柔弹性盖体贴近佩戴者耳根附近的皮肤。

4.如权利要求2或3所述的智能眼镜腿，其特征在于，所述柔弹性盖体采用硅胶或橡胶材料制作。

5.如权利要求1所述的智能眼镜腿，其特征在于，壳体被构造为具有依次连接的折弯部、直线部和连接端，所述电源模块布置在折弯部，所述柔性离电传感器布置在直线部靠近折弯处，所述电路板布置在直线部靠近连接端处。

6.如权利要求1所述的智能眼镜腿，其特征在于，所述柔性离电传感器为双通道或多通道传感器。

7.如权利要求1所述的智能眼镜腿，其特征在于，所述柔性离电传感器的分辨率小于等于1mmHg。

8.如权利要求1所述的智能眼镜腿，其特征在于，所述眼镜腿本体采用PLA材料、ABS塑料、尼龙或PC材料制作。

9.如权利要求1所述的智能眼镜腿，其特征在于，所述电路板上设有依次连接的接收模块、转换模块和通信模块；

所述接收模块，用于采集所述脉博波信号；

所述转换模块，用于将所述脉博波信号转换为脉博波数字信号；

所述通信模块，用于将所述脉博波数字信号传输至外部电路。

10.一种智能眼镜架，包括眼镜框以及与所述眼镜框连接的一对眼镜腿，其特征在于，至少一只眼镜腿为权利要求1所述的智能眼镜腿。

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