TWI599812B - 用於神經肌肉感測的可變光學電子眼用鏡片 - Google Patents

Description

用於神經肌肉感測的可變光學電子眼用鏡片

本發明關於一種可變光學供電或電子眼用鏡片，其具有一用於偵測睫狀肌信號之感測器及相關聯之硬體與軟體，並且更特定的是關於一種感測器及相關聯之硬體與軟體，其用於偵測個人之睫狀肌信號以啟動與控制一可變光學供電或電子眼用鏡片。

隨著電子裝置不斷微型化，針對各式用途創造可戴式或可嵌入式微電子裝置的可能性越來越高。此類用途可包括監控身體化學的多種面向、回應測量或回應外部控制信號而經由各式機制投予(包括自動投予)藥劑或治療劑的控制劑量以及增進器官或組織的性能。此類裝置的例子包括葡萄糖注入泵、心律調整器、去顫器、心室輔助裝置與神經刺激器。一個全新而且特別有用的應用領域為眼用可戴式鏡片與隱形眼鏡。例如，一可戴式鏡片可結合一具有電子可調式焦距的鏡片組合件，以增進或強化眼睛的性能。在另一個例子中，無論是否具有可調式焦距，一可戴式隱形眼鏡可結合電子感應器以偵測角膜前(淚)膜中的特定化學物質之濃度。在鏡片組件中使用嵌入式電子元件將產生潛在需求以與該電子元件通訊、為該電子元件供電及/或充電之方法、互相連接該些元件、內部以及外部信號感測及/或監控以及控制該些電子元件以及該鏡片的整體功能。

人類的眼睛能夠分辨數百萬種顏色、輕易適應變動光線的條件並且以超過高速網路傳輸的速度將信號或資訊傳送至大腦。目前如隱形眼鏡以及人工水晶體等鏡片被用來矯正諸如近視、遠視、老花眼及散光等視力缺陷。然而，結合額外組件且適當設計的鏡片可用來強化視力以及矯正視力缺陷。

現有隱形眼鏡為聚合型結構並具有特定形狀以矯正以上簡述的各種視力問題。為了要達到強化的功能性，已將各式電路與組件整合到這些聚合型結構中。例如，可藉由客製化的光電元件來將例如控制電路、微處理器、通訊裝置、電源供應器、感測器、致動器、發光二極體以及微型天線整合至隱形眼鏡中，如此不僅可矯正視力也可以增強視力以及提供本文所述的額外功能。可將電子及/或供電的隱形眼鏡設計為藉由放大以及縮小的功能或單純調整鏡片的折射能力來增強視力。可將電子及/或供電的隱形眼鏡設計為強化顏色以及解析度、展示結構資訊、即時將演講翻譯成字幕、提供來自導航系統的視覺提示以及提供影像處理與網路連線。該些鏡片可設計為能讓使用者在低光度的環境下看見事物。鏡片上適當設計的電子元件及/或電子元件的配置可將影像投射至視網膜上，例如在沒有可變焦光學鏡片的狀況下提供新穎圖像顯示且甚至提供喚醒警示。或者，或是除了任何這些或類似功能外，這些隱形眼鏡可結合用於非侵入式監測配戴者之生物標記或健康指標的組件。例如，內建於這些鏡片中的感測器可以藉由分析淚膜中的成分，讓糖尿病患者無需抽血即可持續記錄血糖水準。此外，適當配置的鏡片可結合監控膽固醇、鈉與鉀濃度以及其他生物性指標的感測器。再耦合至無線資料傳輸器，這樣即能讓醫生幾乎可立即得到的病患血液化學資訊，而不需要讓病患花時間至實驗室抽血檢驗。此外，可利用內建於鏡片的感測器來偵測入射至眼中的光線以補償環境光照狀況或用於測定眨眼模式。

裝置的適當組合可以產生無限可能的功能；然而，要結合這些額外的元件到一片光學級之聚合物上有許多的 困難。一般而言，要在鏡片上直接製造這些組件因為多種原因而相當困難，而且要在非平面表面上設置與互連平面裝置也不容易。要依照比例製造也很困難。待放置於鏡片上或內的組件需要微型化並整合到僅1.5平方公分的透明聚合物上，同時保護組件不受眼睛上的液體環境影響。在額外組件加入而使厚度增加後，要使隱形眼鏡能夠讓配戴者舒適安全地配戴也是一大挑戰。

在如隱形眼鏡的眼用裝置之面積與體積限制下，以及其所使用的環境限制下，要實體化此裝置必須克服多個問題，包括在非平面表面上設置與互連多個電子組件，該非平面表面之主體包含光學塑膠。因此，存在著提供機械與電性上堅固的電子隱形眼鏡之需求。

因為這些都是供電鏡片，有鑑於眼科鏡片規模的電池技術，運作這些電子設備的該能源或更具體的電流消耗令人憂慮。除了一般的電流消耗之外，此性質的供電裝置或系統一般需要待機電流儲備、精確電壓控制與確保在操作參數可能寬廣的範圍下操作的切換能力以及突發消耗，例如可能保持閒置多年後一次充電後使用至多18小時。因此，需要有一種低價、長期可靠的服務、安全及大小最佳化而能提供所需電力的系統。

此外，因為與供電鏡片相關的功能之複雜性以及包含供電鏡片的所有組件之間的高度相互作用，需要協調及控制包含供電眼用鏡片的電子與光學設備的整體操作。因此，需要有一安全、低價、可靠、具有低耗電速率且可縮放以併入眼用鏡片之系統來控制所有其他組件。

每隻眼睛皆含有睫狀肌，其位於晶狀體周圍或附近。睫帶(Zonule)連接於睫狀肌並且同時連接於晶狀體。睫狀肌會藉由改變晶狀體之形狀來控制調節，以觀看不同距離的物體。例如，當聚焦於一近物而需要一短焦距時，睫狀肌會收縮並且放鬆睫帶，造成晶狀體變得更圓與更緊密。然而，當聚焦 於一遠物而需要一加長之焦距時，睫狀肌會放鬆並且睫帶會拉緊晶狀體邊緣，造成其變薄且更扁平。因此，睫狀肌與由其衍生之電信號可用來作為一種啟動與控制一供電眼用鏡片之方式。

供電或電子眼用鏡片可能必須考慮偵測自個人的各種睫狀肌信號，而這些信號係利用該供電或電子眼用鏡片來偵測。更具體而言，供電鏡片必須偵測與區別各種睫狀肌信號與一或多種其他信號、雜訊與干擾。因此，需要一種根據由一感測器所偵測到之睫狀肌信號種類(例如睫狀肌之收縮或放鬆)來偵測睫狀肌信號，以及使用這些信號來啟動一電子或供電眼用鏡片的方式或方法。

依據本發明之神經肌肉感測器會克服與基於直接來自配戴者之回饋信號來控制一供電眼用鏡片相關聯的限制。

依據一態樣，本發明係針對一電子眼用鏡片。該電子眼用鏡片包含一可戴式眼用鏡片、一可變光學件與一電子組件，該可戴式眼用鏡片具有一光學區與一外圍區，該可變光學件係結合於該可戴式眼用鏡片之光學區中，該可變光學件係配置用來改變該可戴式眼用鏡片之屈光度，該電子組件係結合於該可戴式眼用鏡片之外圍區中，該電子組件包括一用於偵測與調節過程相關聯之睫狀肌運動的感測系統，該感測系統係配置用來產生一用於控制該可變光學件之動作。

本發明關於一包含一電子系統的供電隱形眼鏡，該電子系統會執行許多功能，包含致動一可變焦光學件。該電子系統包含一或多個電池或其他電源、電力管理電路系統、一或多個感測器、時鐘產生電路系統、控制演算法與電路系統以及鏡片驅動電路系統。

電子或供電眼用鏡片之控制可透過手動操作與該鏡片無線通訊的外部裝置(如手持遠端裝置)而完成。或者，供電眼用鏡片的控制可經由直接來自配戴者的回饋或控制訊號而完成。例如，內建於該鏡片中之感測器可感測指示睫狀肌運動之信號，即收縮與放鬆。根據這些信號，該供電眼用鏡片可改變狀態，例如，為了聚焦於一近物或一遠物而改變其屈光度。

睫狀肌為控制晶狀體形狀之構造。晶狀體係由一被稱為晶狀體囊之膜所包住，而晶狀體囊係由稱為睫帶之纖維組織所懸吊，睫帶則連接於睫狀肌。睫狀肌會造成睫帶拉緊或放鬆，藉以改變晶狀體之形狀與聚焦度以屈折進射或入射光。虹膜或眼睛的有色部分為位於眼睛前房與後房之間的隔膜，並且其係由兩條調節瞳孔大小以控制進入眼睛之光量的肌肉所構成。開大肌會開大瞳孔而括約肌會關小瞳孔。眼睛亦具有六條控制眼睛或眼球之整體運動的眼外肌。眼外肌及/或開大肌與括約肌的感測可為一供電或電子眼用鏡片提供其他或額外之功能性。在本發明中；然而，其電路系統較佳為設計用來放大睫狀肌信號同時濾除干擾、雜訊與其他肌肉信號。

一感測器(可內嵌於一隱形眼鏡中之組件)可偵測不同眼睛肌肉信號之特徵。例如，各種信號可包括當眼睛向上或向下移動、聚焦於近處及/或對於環境光量之改變進行調整(例如從亮至暗、暗至亮或者其間之所有光條件)時的一或多種信號。睫狀肌只會控制晶狀體之形狀以使眼睛聚焦於近物或遠物，即調節。依據本發明之感測器會依靠追蹤各種信號，包括振幅、時域反應與頻率，其為在某些範例狀況中產生自或發射自睫狀肌者，例如當一個人在閱讀、聚焦於遠處或在具有螢光燈照明的房間中時。這些睫狀肌信號樣本可經記錄與追蹤，其中各個信號之各種波形與頻率可與其他信號、雜訊與干擾之一或多者有所區別。如上所提及者，本發明之電路系統較佳為設計用來偵測、分離及/或過濾與放大睫狀肌信號。每當該 感測器偵測到一已識別之睫狀肌信號時，其可觸發該電子電路系統之行動，例如改變該鏡片之屈光度。在替代性實施例中，其他肌肉信號可用於增強或實施眼睛本身可能再也無法達成的其他眼睛功能。此外，該感測器可包含任何用於感測睫狀肌動作之合適手段，如本說明書中所會詳細釋明者。

本發明之感測器及相關聯之電路系統較佳為能夠區分各種睫狀肌信號，並且較佳為能夠區別睫狀肌信號與其他信號、雜訊與干擾。本發明之感測器及相關聯之電路系統提供一種方便、安全、低成本且可靠的手段與方法以經由一可變光學電子隱形眼鏡來偵測睫狀肌信號，該可變光學電子隱形眼鏡亦具有低電力消耗率並且可修改其尺寸以結合至一眼用鏡片中。

100‧‧‧隱形眼鏡

102‧‧‧天線

104‧‧‧放大器

106‧‧‧類比數位轉換器

108‧‧‧數位信號處理器

110‧‧‧睫狀肌

112‧‧‧眼睛

114‧‧‧系統控制器

116‧‧‧電源

118‧‧‧致動器

200‧‧‧隱形眼鏡

202‧‧‧接觸

204‧‧‧儀表

206‧‧‧類比數位轉換器

208‧‧‧數位信號處理器

214‧‧‧系統控制器

216‧‧‧電源

218‧‧‧致動器

302‧‧‧記錄線

304‧‧‧記錄線

306‧‧‧阻抗為高

308‧‧‧焦距為遠

310‧‧‧阻抗為低

312‧‧‧焦距為近

400‧‧‧眼用鏡片

402‧‧‧光學區

404‧‧‧外圍區

406‧‧‧電子電路

408‧‧‧電源

410‧‧‧電互連

412‧‧‧可變光學件

從以下的本發明較佳實施例之詳細說明中，並配合附圖所示，將更清楚明白本發明之前述及其他特徵與優勢。

圖1說明一例示性隱形眼鏡(例如，軟式隱形眼鏡)，其包含依據本發明一些實施例之一非接觸式感測器。

圖2說明一例示性隱形眼鏡，其包含依據本發明一些實施例之一接觸式感測器。

圖3為一表示圖，其展示可測量之電參數與眼睛所欲之焦長間的相關性，此係依據本發明。

圖4為一眼用鏡片之平面圖，其包含電子組件包括一感測器電路與一可變光學件，此係依據本發明。

現有隱形眼鏡為聚合型結構並具有特定形狀以矯正以上簡述的各種視力問題。為了要達到強化的功能性，已將各式電路與組件整合到這些聚合型結構中。例如，可藉由客製化的光電元件來將例如控制電路、微處理器、通訊裝置、 電源供應器、感測器、致動器、發光二極體以及微型天線整合至隱形眼鏡中，如此不僅可矯正視力也可以增強視力以及提供本文所述的額外功能。可將電子及/或供電隱形眼鏡設計為藉由放大以及縮小的功能或單純調整鏡片的折射能力來增強視力。可將電子及/或供電的隱形眼鏡設計為強化顏色以及解析度、展示結構資訊、即時將演講翻譯成字幕、提供來自導航系統的視覺提示以及提供影像處理與網路連線。可將該些鏡片設計為能讓使用者在低光度的環境下看見事物。鏡片上適當設計的電子裝置與/或電子裝置配置例如可讓影像投射在視網膜上，而無須可變焦距的光學鏡片，從而提供新穎影像顯示器甚至提供喚醒警報。或者，或是除了任何這些或類似功能外，這些隱形眼鏡可結合用於非侵入式監測配戴者之生物標記或健康指標的組件。例如，內建於這些鏡片中的感應器可以藉由分析淚膜中的成分，讓糖尿病患者無需抽血即可持續記錄血糖水準。此外，適當配置的鏡片可結合監控膽固醇、鈉與鉀濃度以及其他生物性指標的感測器。此結合了無線資料傳送器可使醫生可立即獲得患者的血液化學組成，而無需患者花費前往實驗室並抽血的時間。此外，內建於這些鏡片中之感測器可用來偵測來自一眼睛之睫狀肌的信號，以用於決定該眼睛正嘗試要執行何種動作或運動並且啟動該電子鏡片。

本發明之供電式或電子隱形眼鏡包含必要的元件以矯正與/強化具有一或多個上述視力缺陷之患者的視力，或者否則執行有用之眼睛功能。此外，其可單純用來強化正常視力或提供如上所述之各式功能。該電子隱形眼鏡可包含可變焦距光學鏡片、嵌入於隱形眼鏡中之經組裝前光學裝置或者單純嵌入電子裝置而不嵌入鏡片以提供任何合適的功能性。本發明之電子鏡片可結合至任何數目的上述隱形眼鏡中。然而，為說明容易起見，本揭露將專注於用來矯正視力缺陷的電子隱形眼鏡，並且此隱形眼鏡預期是以單次日拋方式使用。

本發明係針對一包含一電子系統的供電眼用鏡片或供電隱形眼鏡，該電子系統會致動一可變焦光學件或其他任何裝置或配置以實施任何數目之多種可被執行的功能之裝置。該電子系統包含一或多個電池或其他電源、電力管理電路系統、通訊電路系統、一或多個感測器、時鐘產生電路系統、控制演算法與電路系統以及鏡片驅動電路系統。該些組件的複雜度可隨著所需或所欲的鏡片之功能而改變。

電子或供電眼用鏡片之控制可透過手動操作與該鏡片無線通訊的外部裝置(如手持遠端裝置)而完成。例如，一錶鏈可根據配戴者手動輸入而與該供電鏡片無線通訊。或者，供電眼用鏡片的控制可經由直接來自配戴者的回饋或控制訊號而完成。例如，內建於該鏡片之感測器可感測指示睫狀肌移動(即收縮與放鬆)的信號，以補償晶狀體功能障礙或任何其他與視覺敏銳度或眼睛疾病相關聯之問題。根據這些信號，該供電眼用鏡片可改變狀態，例如，為了聚焦於一近物或一遠物而改變其屈光度。眼睛中之睫狀肌為控制或試圖控制晶狀體形狀之構造。晶狀體係由晶狀體囊所包住，而晶狀體囊係由連接於睫狀肌之睫帶所懸吊。睫狀肌會造成睫帶收縮或放鬆，藉以改變晶狀體之形狀及/或聚焦度。如果晶狀體無法部分或完全回應睫狀肌運動，則這個人將無法調節，此為一種已知為老花眼的疾病。因此，可使用一會回應這些信號的供電或電子眼用鏡片來補償此調節能力喪失。

虹膜或眼睛的有色部分為位於眼睛前房與後房之間的隔膜，並且其係由兩條調節瞳孔大小以控制進入眼睛之光量的肌肉所構成。開大肌會開大瞳孔而括約肌會關小瞳孔。眼睛亦具有六條控制眼睛或眼球之整體運動的眼外肌。眼外肌及/或開大肌與括約肌的感測可為一供電或電子眼用鏡片提供其他或額外之功能性。眼睛包含多種液體成分，包括淚膜。這些液體是電信號以及其他信號的極佳導體，例如聽覺信號或聲波。因此，應理解的是，一依據本發明之神經肌肉感測器可 提供用於控制多種功能之回饋信號，這些功能可由一供電或電子眼用鏡片來實施。然而，依據本發明，該電路系統係配置用來偵測、分離與放大睫狀肌信號，同時並濾除干擾與其他肌肉信號。

一感測器(可內嵌於一供電隱形眼鏡中之組件)可偵測不同眼睛肌肉信號之特徵。例如，各種信號可包括當眼睛向上或向下移動、聚焦於近處與對於環境光量之改變進行調整(例如從亮至暗、暗至亮或者任何其他光條件)時的一或多種信號。睫狀肌只會控制晶狀體之形狀以使眼睛聚焦於近物或遠物。該感測器會依靠追蹤各種信號，包括振幅、時域反應與頻率組成，其為在某些範例狀況中產生自或發射自睫狀肌者，例如當一個人在閱讀、聚焦於遠處或在具有螢光燈照明的房間中時。重要的是請留意，此狀況清單為例示性並非毫無遺漏。這些睫狀肌信號樣本可經記錄與追蹤，其中各個信號之各種波形與頻率可與其他信號、雜訊與干擾之一或多者有所區別。如上所提及者，本發明之電路系統較佳為設計用來偵測、分離及/或過濾睫狀肌信號。在替代性實施例中，其他肌肉信號可用於增強或實施其他眼睛功能。每當該感測器偵測到一已識別之睫狀肌信號時，其可觸發該電子電路系統中之行動，例如啟動一電子鏡片。

如本說明書中所提出者，眼睛之晶狀體係由睫帶所懸吊，睫帶為同時連接於晶狀體與睫狀肌之纖維組織。睫狀肌會對各種刺激產生反應並且送出多種信號，這些信號正常是由中樞神經系統來解讀，而某些動作因此發生。例如，在調節時，當視網膜接收來自一緊接物體或近物的影像時，睫狀肌會收縮。此收縮會造成睫帶放鬆並讓晶狀體變厚，從而使晶狀體焦度更高(增加正焦度)，此為聚焦於近處或近物所需者。此過程係已知為調節。更具體而言，在睫狀肌於調節時如何與睫帶及晶狀體配合運作的理論中，此為更廣為接受之理論的其中一者。在具有老花眼的人中，其晶狀體會變得更不具撓性，因 而無論睫狀肌如何收縮皆可能不會移動。即使晶狀體沒有反應，睫狀肌仍會收縮或者以其他方式反應並且送出一可測量信號，而此可測量信號可搭配一供電鏡片來補償晶狀體的缺乏反應。換言之，無論調節相對於睫狀肌的精確機制是如何運作，睫狀肌的確會對於不同之刺激產生反應，因而此反應可用正確感測器來測量。因此，可在各種狀況或刺激下測量到一組完整的睫狀肌反應，並且發展一組用來作為一組回饋信號的資料以用於直接控制一供電或電子眼用鏡片。該供電或電子眼用鏡片可用來補償各種視覺敏銳度問題，包括老花眼以及多種其他狀況。

可有各種用來實施本發明之一些例示性實施例的方法。例如，一感測器可使用肌電描記術(EMG)、肌磁描記術(MMG)、肌音描記術(PMG)與阻抗的一或多者來偵測一睫狀肌信號。此外，一感測器可包含一非接觸式感測器，例如一嵌入於一隱形眼鏡中但未直接接觸眼睛表面之天線。或者，一感測器可包含一接觸式感測器，例如直接接觸眼睛表面之接觸墊。重要的是請留意，多種合適裝置與程序皆可用於偵測來自睫狀肌的信號，如後續所詳細釋明者。

如本說明書中所述，可使用任何種類的感測器及/或感測技術。依據一替代例示性實施例，超音波生物顯微鏡可用來進行眼睛睫狀體區域的成像。藉由使用超音波生物顯微鏡，區別與分析睫狀肌輪廓在不同調節狀態中之變化係為可能者。因為睫狀肌輪廓變化可用此方式偵測，這些結果或變化可依據本發明用如同任何其他感測裝置的方式來提供或利用。

圖1以區塊圖形式說明一隱形眼鏡100，其包含一顯示於眼睛或角膜112之前表面上的非接觸式感測器系統，此係依據本發明之一個例示性實施例。在此例示性實施例中，該非接觸式感測器系統可包含一天線102、一放大器104、一類比數位轉換器106、一數位信號處理器108、一電源116、一致動器118與一系統控制器114。如所繪示者，睫狀肌110係 位於眼睛前表面或角膜112後方。更具體而言，眼球可分成兩個部分；即前房與後房。虹膜為位於前房與後房之間的隔膜。位於晶狀體前表面與虹膜後表面之間的是後房。在虹膜底部者為睫狀體，其會產生水樣液並且與睫狀肌接連。該隱形眼鏡100係置於眼睛112前表面上，其中該感測器系統之電子電路系統可用來實施本發明之神經肌肉感測。該天線102以及其他電路系統係配置以通過形成於或來自眼睛的各種組織與液體來感測由睫狀肌110的動作而產生的信號。如上所提出者，眼睛所包含的各種液體皆為電與聽覺信號的良好導體。

在此例示性實施例中，該天線102可嵌入於該隱形眼鏡100中，並且以一介電質與眼睛及眼睛112前表面上之淚膜隔離。一非接觸式天線102可作為一接收器操作，以偵測由眼睛睫狀肌110所產生的電磁信號。例如，一天線102可偵測各種信號，取決於一睫狀肌所在之狀態(例如其正在收縮或放鬆)，或者取決於一睫狀肌正嘗試要執行的動作種類(例如造成眼睛聚焦在一近物或一遠物)。該天線102可包含任何用於擷取來自睫狀肌110之信號的合適裝置。在一個例示性實施例中，該天線102可包含一單環形天線。該放大器104可將一信號放大至該系統之其餘部分可用的程度，如給予該訊號足夠功率以由該類比數位轉換器106所蒐集。除了提供增益之外，該放大器104可包含其他類比信號調節電路系統，例如其他適合該天線102與該放大器104輸出的其他濾波與阻抗匹配電路系統。該放大器104可包含任何用於放大及調節來自該天線102之訊號輸出的合適裝置。例如，該放大器104可單純包含一單運算放大器，或者包含一或多個運算放大器的更複雜電路。如上所提及者，該天線102與該放大器104係配置用來擷取來自睫狀肌的信號，並且分離這些信號與於眼睛中或由眼睛所產生的雜訊及其他信號，並且將其轉換為該系統控制器114最終可用之一信號。該系統控制器114較佳為經預程式化以識別在各 式狀況下由睫狀肌所產生的各種信號，並且提供一合適之輸出信號予該致動器118。

在此例示性實施例中，該類比數位轉換器106可用來將一來自該放大器之類比訊號輸出轉換成一用於處理之數位訊號。例如，該類比數位轉換器106可將來自該放大器104之類比訊號輸出轉換成一後續或下游電路(如數位訊號處理系統或微處理器108)可使用的數位訊號。一數位訊號處理系統或數位訊號處理器108可用於數位訊號處理，包含過濾、處理、偵測及其他操作/處理經取樣的資料之其中一者或多者，以自雜訊與干擾中識別出一睫狀肌信號。可用上述之睫狀肌反應來預程式化該數位訊號處理器108。該數位訊號處理器108可利用類比電路系統、數位電路系統、軟體及/或較佳為上述者組合來實施。例如，可發生於一特定頻率範圍內之各種睫狀肌信號可與發生於其他頻率範圍內之其他信號、雜訊與干擾區別。可使用類比或數位濾波器在信號蒐集鏈的各個階段剔除特定常發生之雜訊與干擾信號，例如50/60Hz AC幹線(AC mains)與螢光燈的調波。

一電源116為多種組件供應電力，包含該非接觸式感測器系統。該電力可由一電池、能源擷取器或其他合適手段所供應，如熟悉本領域之技藝者所習知者。基本上，任何種類的電源皆可用來為該系統的所有其他組件提供可靠電力。一睫狀肌信號(經過類比至數位處理)可能能夠啟動該系統控制器114。此外，該系統控制器114可依據來自該數位訊號處理器108的輸入來控制一供電隱形眼鏡的其他態樣，例如，透過該致動器118來改變電子控制鏡片的焦距或屈光度。

在進一步的替代例示性實施例中，該系統控制器114可接收來自包括一接觸式感測器、一眨眼偵測器及一錶鏈控制器之其中一者或多者的來源之輸入。藉由一般化，啟動及/或控制該系統控制器114的方法可能需要使用一或多種啟動方法對熟悉此技藝者可為顯而易知。例如，一電子或供電隱形 眼鏡可針對個人使用者來程式化，如程式化一鏡片以在執行不同動作時(例如，聚焦於遠處物體上或聚焦於近處物體上)同時識別個人的睫狀肌訊號與個人的眨眼模式。在一些例示性實施例中，使用一種以上的方法來啟動一電子隱形眼鏡，例如睫狀肌訊號偵測與眨眼偵測，可讓各方法在該隱形眼鏡啟動發生前能夠與另一方法互校。互校的優點可包含減少誤判為正，如最小化非意圖觸發鏡片啟動的機會。在一例示性實施例中，該互校可涉及一投票方案(voting scheme)，其中在任何動作發生前要符合特定數目的條件。

該致動器118可包含根據接收的指令訊號來實施之任何合適裝置。該致動器118可包含一電裝置、一機械裝置、一磁性裝置或任何上述者之組合。該致動器118接收一除了來自該電源116之電力外，尚會接收一來自該系統控制器114的訊號，並根據來自該系統控制器114的訊號產生某種動作。例如，若該系統控制器114訊號係指示配戴者試圖聚焦於一近物上，該致動器118即可用來以某種方式改變該電子眼用鏡片的屈光度。

圖2說明一根據本發明之另一例示性實施例的隱形眼鏡200，其包含一顯示位於眼睛或角膜112之前表面上的接觸式感測器系統。在此例示性實施例中，一接觸式感測器系統可包含一接觸或多個接觸202、一電壓-電流-阻抗來源/儀表204、一類比數位轉換器206、一數位信號處理器208、一電源216、一致動器218與一系統控制器214。睫狀肌110係位於眼睛前表面或角膜112後方。該隱形眼鏡200係置於眼睛112前表面上，從而使該感測器系統之電子電路系統可用來實施本發明之神經肌肉感測。此例示性系統之組件類似於圖1所說明者並且執行如圖1所說明者之功能，除了接觸202與來源/儀表204有所不同。換言之，因為使用直接接觸202，不需要使用天線或放大器來放大與調節天線所接收之信號。

在所說明之例示性實施例中，該些接觸202可提供與淚膜及眼睛表面的直接電連接。例如，該些接觸202可實施為曝露於該隱形眼鏡200之後曲面上的金屬接觸，並且可由生物相容導電材料製成，例如金或鈦。此外，該隱形眼鏡聚合物可模製於接觸202周圍，此可增進在眼睛上的舒適性並且改善透過該隱形眼鏡200的傳導性。此外，該些接觸202可提供眼睛表面112與該隱形眼鏡200內之電子電路系統間的一低電阻連接。四端點感測(亦已知為克耳文(Kelvin)感測)可用來減輕眼睛上的接觸電阻效應。該來源/儀表204可發射一具有數個成分頻率或一頻率掃瞄的信號，同時測量跨該些接觸202之電壓/電流。

在一替代例示性實施例中，一來源/儀表204可配置用來讀取由睫狀肌110之收縮或放鬆而產生之電壓或電流所造成的跨眼睛電位差。重要的是請留意，鑒於眼睛包含各種液體，包括為極佳導體的淚液，因此可使用各種感測器。

該來源/儀表204可配置用來測量眼睛阻抗，其中該阻抗可能會根據睫狀肌嘗試要做的動作(如收縮或放鬆)而在特定位置中有所變化。在此例示性實施例中，該類比數位轉換器206與該數位信號處理208可針對一接觸式感測器(相對於一非接觸式感測器)而有不同配置，如圖1中所述。例如，可能有不同之取樣率、不同之解析度與不同之信號處理演算法208。

圖3繪示一展示可測量電參數與眼睛焦距間之相關性的變化圖，如引用文獻中所述。記錄線302為眼睛中或上之一可電測量信號的表示。例如，此類信號可偵測為阻抗、電壓電位、感應電磁場與其他可測量參數的一或多者。記錄線304為一所欲之焦距的表示，其中例如，如果臨床對象聚焦於0.2與2.0公尺距離處的物體，則睫狀肌可能會因而在可測量電參數上進行對應之改變，取決於焦距。然而，使用相同例子，晶狀體之實際焦距可能不會改變或僅有微小改變，例如在一個 人可能患有老花眼而眼睛晶狀體太過僵硬且無法針對焦點變化作調節的情況中，即使其中睫狀肌正對此變化作出反應。如文獻中所述，在可測量電信號與焦距間會有一相關性。如圖3中所繪示，當焦距為遠308時阻抗為高306，而當焦距為近312時阻抗為低310。此外，如文獻中所述但未繪示於圖3中者，針對中間值方面，記錄線振幅302與304間存在一相關性。

在一些例示性實施例中，一電信號302之特徵如形狀、頻率內容、時序與振幅皆可因為數種因素而有變化，包括所用之偵測方法(例如阻抗或場強度)、個人眼睛生理、睫狀肌疲勞、眼睛中之電解質含量、老花眼狀態、干擾與焦距的一或多者。例如，取決於所用之偵測方法種類，所欲焦點與可測量電參數間之相關性可能具有與圖3中所繪示者相反的極性。此外，例如，一電信號可能因為帶有來自其他肌肉之明顯雜訊、干擾與來自各種環境來源之干擾，或者因為老化、疾病或基因之效應而被扭曲。因此，眼睛反應與個別使用者測量及訓練可用來程式化該數位信號電路系統，以正確偵測眼睛的所欲焦距。該數位信號處理之參數可因應其他的測量值而加以調整，例如當日時間、測得之電解質含量、環境光量與類似者。再者，所記錄之使用者眼睛聚焦信號樣本可搭配干擾偵測與減輕技術來使用。

重要的是請留意，可依據本發明來利用任何種類的感測器。只要有與變化中狀況相關聯的肌肉運動，即可加以感測、處理並且將其用來增強、擴大或單純提供視力矯正。

現請參照圖4，所繪示者為一可戴式電子眼用鏡片之平面圖，其包含一神經肌肉感測器，此係依據本發明。該眼用鏡片400包含一光學區402與一外圍區404。該光學區402可發揮下列功用的一或多者，即提供視力矯正、視力強化、其他視力相關功能性、機械支撐或甚至為空無一物以允許清楚視力。依據本發明，該光學區402可包含一可變光學件412，其配置以基於感測自睫狀肌的信號提供近與遠距範圍的增強視 力。該可變光學件412可包含任何用於改變該鏡片之焦距或該鏡片之屈光度的合適裝置，其改變係基於來自本說明書中所述之感測系統的啟動信號。例如，該可變光學件412可單純為一片結合至該鏡片中之光學級塑膠，其能夠使其球面曲率改變。該外圍區404包含電子電路406、一電源408、電互連410、機械支撐以及其他功能性元件的一或多者。該電子電路406可包含一或多個積體電路晶片、印刷電子電路、電互連及/或任何其他合適裝置，包括本說明書中所述之感測電路系統。該電源408可包含電池、能量擷取並且或任何其他合適能量儲存或產生裝置的一或多者。對熟悉該項技藝人士為顯而易見的是，圖4僅代表一電子眼用鏡片的一個例示性實施例，並且其他超出所繪示者之幾何配置可用來最佳化面積、體積、功能性、運轉時間、保存期限以及其他設計參數。重要的是請留意，在有任何種類之可變光學件的情況下，其故障保險為遠距視力。例如，如果電力喪失或者電子元件故障，配戴者尚保有能夠使用遠距視力的光學件。

儘管所顯示與所說明者為據信最實際且最佳的實施例，但對熟悉此項技術者來說，仍可輕易思及偏離所說明且所顯示的特定設計與方法，且以不脫離本發明的精神與範疇之方式加以運用。本發明並非限制於所說明與繪示的特定構造，而是應建構為符合所有可落入隨附申請專利範圍之範疇內的所有修改。

100‧‧‧隱形眼鏡

102‧‧‧天線

104‧‧‧放大器

106‧‧‧類比數位轉換器

108‧‧‧數位信號處理器

110‧‧‧睫狀肌

112‧‧‧眼睛

114‧‧‧系統控制器

116‧‧‧電源

118‧‧‧致動器

Claims (14)

1. 一種電子眼用鏡片，其包含：一可戴式眼用鏡片，其具有一光學區與一外圍區；一可變光學件，其結合於該可戴式眼用鏡片之該光學區中，該可變光學件係配置用來改變該可戴式眼用鏡片之屈光度；以及一電子組件，其結合於該可戴式眼用鏡片之該外圍區中，該電子組件包括一用於偵測與調節過程相關聯之睫狀肌運動的感測系統，該感測系統係配置用來產生一用於控制該可變光學件之動作；其中該感測系統包含一無線感測器、一電源、一信號處理器、一控制器與一致動器；其中該致動器係與該可變光學件操作性地相關聯且基於來自該感測系統的信號而致動以改變該可變光學件的狀態。
2. 如申請專利範圍第1項之電子眼用鏡片，其中該可戴式眼用鏡片包含一隱形眼鏡。
3. 如申請專利範圍第2項之電子眼用鏡片，其中該可戴式眼用鏡片包含一軟式隱形眼鏡。
4. 如申請專利範圍第1項之電子眼用鏡片，其中該電源包含一電池。
5. 如申請專利範圍第4項之電子眼用鏡片，其中該信號處理器包含一數位信號處理器。
6. 如申請專利範圍第5項之電子眼用鏡片，其中該控制器包含一微處理器。
7. 如申請專利範圍第1項之電子眼用鏡片，其中該無線感測器包含一天線，其配置用來偵測一由睫狀肌所產生之電磁信號。
8. 如申請專利範圍第7項之電子眼用鏡片，其中該感測系統進一步包含一與該天線操作性地相關聯之放大器與類比數位轉換器。
9. 一種電子眼用鏡片，其包含：一可戴式眼用鏡片，其具有一光學區與一外圍區；一可變光學件，其結合於該可戴式眼用鏡片之該光學區中，該可變光學件係配置用來改變該可戴式眼用鏡片之屈光度；以及一電子組件，其結合於該可戴式眼用鏡片之該外圍區中，該電子組件包括一用於偵測與調節過程相關聯之睫狀肌運動的感測系統，該感測系統係配置用來產生一用於控制該可變光學件之動作；其中該感測系統包含一接觸式感測器、一電源、一信號處理器、一控制器與一致動器；其中該致動器係與該可變光學件操作性地相關聯且基於來自該感測系統的信號而致動以改變該可變光學件的狀態。
10. 如申請專利範圍第9項之電子眼用鏡片，其中該電源包含一電池。
11. 如申請專利範圍第10項之電子眼用鏡片，其中該信號處理器包含一數位信號處理器。
12. 如申請專利範圍第11項之電子眼用鏡片，其中該控制器包含一微處理器。
13. 如申請專利範圍第9項之電子眼用鏡片，其中該接觸式感測器包含一或多個接觸，其配置用來與眼睛之淚膜進行直接電接觸以偵測由睫狀肌所產生之電信號。
14. 如申請專利範圍第13項之電子眼用鏡片，其中該感測系統進一步包含一用於偵測電壓、電流與阻抗之至少一者的儀表以及一與該一或多個接觸操作性地相關聯的類比數位轉換器。