一种眼电信号监测的分体式眼镜

1.本实用新型涉及眼电监测技术领域，特别涉及一种眼电信号监测的分体式眼镜设计。


背景技术：

2.人机交互(human-computer interaction,hci)是人类与计算机之间相互交流与通信的一种方法。hci的基本思想是通过hci传来相关的命令和要求来完成有关设备的执行工作。hci从最初的工程科学技术领域发展到生物医学、康复工程领域等多个领域。其中，基于生物电信号的hci技术作为常规hci技术的一种补充，应用于某些特殊的场景，在残疾群体与外界环境的交互、临床病人的检测与监护、特殊环境下的交流与通信、驾驶员的疲劳检测等方面都得到了有效的应用。
3.眼电信号(electrooculogram,eog)是一种通过电极记录下来、由眼球视网膜与角膜之间电势差形成的生物电信号。eog由眼球的运动引发，与大脑的思维活动密切相关，具有采集方便、容易识别、时域特征明显的优点。为了使肢体运动控制障碍患者能够依靠自己的意念，独立地与外界进行信息交流，研究人员设计出一种不需依靠肢体就可以与外界进行信息交流的无障碍hci系统，通过如头部姿势、眼球转动、脑电以及肌电等生物电信号来进行信息交流的hci系统。相比于其他hci系统，eog控制的hci系统具有识别正确率高、模式相对简单、操作方便等优点。那么眼电信号的监测则成为eog控制hci系统的基础和关键环节。
4.但传统的眼电监测，需要使用一次性电极片，若采用双导联方式则一次需要粘贴5个电极片，患者脸部舒适度较差；若为有线方式监测，则各导联线和电源线等繁多，不利于长时间使用，安全性较差；将生物电极与眼电信号的采集处理模块、无线传输模块及电源部分均设计在镜体上，虽满足了技术功能，但整体重量均由人体面部承受，长时间将引起不适感，也不利于患者坐姿时的佩戴，整个镜体会因重力而逐渐下滑，影响眼电信号的采集。
5.因此，如何长时间的监测眼电信号，又不会增加被试者的头部及面部的不适感，且不会影响其头部活动，则成为重点需要关注的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型提供了一种眼电信号监测的分体式眼镜，可以减轻用于眼电监测眼镜的重量。
7.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
8.一种眼电信号监测的分体式眼镜，包括：镜体端和电路端；所述镜体端包括：眼镜主体和生物电极，所述生物电极设置于所述眼镜主体；所述电路端包括：电路端主体和眼电信号采集模块，所述眼电信号采集模块设置于所述电路端主体内；所述生物电极有线连接于所述眼电信号采集模块。
9.优选地，还包括：连接端；所述连接端包括：连接线、第一接头和第二接头；所述镜
体端还包括：设置于所述眼镜主体的第一接口；所述电路端还包括：设置于所述电路端主体的第二接口；所述生物电极的导联线通过所述第一接口连接于所述第一接头，所述第一接头和所述第二接头分别设置于所述连接线的两端，所述第二接头通过所述第二接口连接于所述眼电信号采集模块。
10.优选地，所述眼镜主体包括：镜框；所述镜体端还包括：连接于所述镜框的右侧镜腿和左侧镜腿，所述第一接口设置于所述右侧镜腿和/或所述左侧镜腿。
11.优选地，所述第一接口设置于所述右侧镜腿和/或所述左侧镜腿远离所述镜框的端部。
12.优选地，所述生物电极包括：设置于所述镜框中部内侧，用于同额头接触的第一电极；设置于左眼镜框或者右眼镜框上部内侧的第二电极；设置于左眼镜框或者右眼镜框下部内侧的第三电极；设置于所述右侧镜腿内侧的第四电极；设置于所述左侧镜腿内侧的第五电极。
13.优选地，所述第一接口设置于所述右侧镜腿或所述左侧镜腿，所述第二电极和所述第三电极均设置于与所述第一接口所在镜腿同侧的镜框。
14.优选地，所述电路端还包括：设置于所述电路端主体内的无线传输模块，所述无线传输模块电连接于所述眼电信号采集模块。
15.优选地，所述电路端还包括：可充电电池和充电接口；所述可充电电池设置于所述电路端主体内，所述可充电电池分别电连接于所述眼电信号采集模块和所述充电接口，所述充电接口设置于所述电路端主体。
16.优选地，所述电路端还包括：充电控制电路；所述充电控制电路电连接于所述可充电电池。
17.优选地，所述电路端还包括：背面夹子；所述背面夹子连接于所述电路端主体。
18.本实用新型提供的眼电信号监测的分体式眼镜，通过无线方式传输数据，利用分体式的眼镜设计，将眼电信号采集模块、无线传输模块、可充电电池、充电控制电路均设计在电路端主体内部；将采集眼电信号的生物电极片内嵌在眼镜主体中；在进行眼电监测时，将眼镜主体与电路端主体通过连接线连接，则电路端主体的重量全部落在人体的肩部，从而大幅度减轻了眼镜主体的重量。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型实施例提供的眼电信号监测的分体式眼镜的爆炸结构示意图。
21.其中，1-眼镜主体；2-第一电极，位于镜体中间接触额头部内侧；3-第二电极，位于右眼上侧镜体内侧；4-第三电极，右眼下侧镜体内侧；5-第四电极，位于右侧镜腿内侧；6-第五电极，位于左侧镜腿内侧；7-第一接口，用于右侧镜腿处与连接线的相连；8-右侧镜腿；9-左侧镜腿；10-连接线；11-第一接头，用于连接线与右侧镜腿的连接；12-第二接头，用于连接线与电路端的连接；13-电路端主体；14-第二接口，用于电路端与连接线的相连；15-充电
接口；16-背面夹子。
具体实施方式
22.目前在生物电信号控制方面，基于眼电的人机接口技术得到了迅速发展，基于眼电信号来控制相应的护理设备(电动轮椅或病床等)，会大幅度的减轻护理工作强度，提高患者的生活质量，减轻社会负担。本实用新型目的是大幅度减轻用于眼电监测眼镜的重量。通过无线方式传输数据，利用分体式的眼镜设计，将眼电信号采集模块、无线传输模块、可充电电池、充电控制电路均设计在电路端主体13内部；将采集眼电信号的生物电极片(即，第一电极2、第二电极3、第三电极4、第四电极5、第五电极6)内嵌在眼镜主体1中；在进行眼电监测时，将眼镜主体1与电路端主体13通过连接线10连接，则电路端主体的重量全部落在人体的肩部，从而大幅度减轻了眼镜主体1的重量。
23.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.本实用新型实施例提供的眼电信号监测的分体式眼镜，包括：镜体端和电路端，其结构可以参照图1所示；可以理解的是，电路端是区别于镜体端的另一部件，即本结构至少包括镜体端和电路端这两个相对独立的部分；
25.其中，镜体端包括：眼镜主体1和生物电极，生物电极设置于眼镜主体1；
26.电路端包括：电路端主体13和眼电信号采集模块，该眼电信号采集模块设置于电路端主体13内；
27.生物电极有线连接于眼电信号采集模块。
28.从上述的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的眼电信号监测的分体式眼镜，利用分体式的眼镜设计，将采集眼电信号的生物电极片内嵌在眼镜主体1中，将眼电信号采集模块设计在电路端主体13内部；本方案通过将带有生物电极的眼镜主体1与眼电信号采集硬件-电路端主体13分离设计，大大减轻了眼镜主体1的重量，从而减轻眼镜主体1对人面部的压迫感，提高了长时间眼电监测的舒适性和可操作性，解决了现有长期卧床或高位截瘫患者基于眼电信号控制相应护理设备的长时间眼电监测的不适问题，具有良好的实用性和舒适性。
29.本实用新型实施例提供的眼电信号监测的分体式眼镜，还包括：连接端，其结构可以参照图1所示；
30.其中，该连接端包括：连接线10、第一接头11和第二接头12；
31.镜体端还包括：设置于眼镜主体1的第一接口7；电路端还包括：设置于电路端主体13的第二接口14；
32.生物电极的导联线通过第一接口7连接于第一接头11，第一接头11和第二接头12分别设置于连接线10的两端，第二接头12通过第二接口14连接于眼电信号采集模块。即本方案的生物电极采用有线方式连接于眼电信号采集模块，保证了眼电信号采集的稳定性和可靠性；同时连接端和镜体端与眼镜主体1为分离设计，可减轻眼镜主体1的重量。
33.具体的，眼镜主体1包括：镜框，其结构可以参照图1所示；
34.该镜体端还包括：连接于镜框的右侧镜腿8和左侧镜腿9，第一接口7设置于右侧镜腿8和/或左侧镜腿9。即本方案在眼镜主体1的镜腿位置与前述的连接端配合，有利于减轻镜框的重量，减小面部压力。
35.进一步的，第一接口7设置于右侧镜腿8和/或左侧镜腿9远离镜框的端部，其结构可以参照图1所示。即由镜腿的后端与连接端配合，更有利于减轻镜框的重量，以及减小面部压力。
36.作为优选，如图1所示，生物电极包括：
37.设置于镜框中部内侧，用于同额头接触的第一电极2；
38.设置于左眼镜框或者右眼镜框上部内侧的第二电极3；
39.设置于左眼镜框或者右眼镜框下部内侧的第三电极4；
40.设置于右侧镜腿8内侧的第四电极5；
41.设置于左侧镜腿9内侧的第五电极6。本方案应用五个金属电极，同步采集眼睛向上、向下、向左、向右看及连续眨眼的眼电信号。
42.在本实施例中，第一接口7设置于右侧镜腿8或左侧镜腿9，第二电极3和第三电极4均设置于与第一接口7所在镜腿同侧的镜框，其结构可以参照图1所示。如此设置，使多数生物电极与第一接口7位于眼镜主体1的同一侧，有助于减少各电极的导联线，简化结构，减轻重量。
43.具体的，电路端还包括：设置于电路端主体13内的无线传输模块，该无线传输模块电连接于眼电信号采集模块。无线传输模块用于将采集的眼电信号传输至后端的计算机中处理、显示、保存，则本方案的眼镜无需集成处理模块，可简化结构，减轻重量。
44.进一步的，电路端还包括：可充电电池和充电接口15，其结构可以参照图1所示；
45.其中，可充电电池设置于电路端主体13内，可充电电池分别电连接于眼电信号采集模块和充电接口15，充电接口15设置于电路端主体13。该可充电电池用于对眼电信号采集模块、无线传输模块供电。
46.作为优选，电路端还包括：充电控制电路；
47.该充电控制电路电连接于可充电电池，以便于电池充电管理。
48.为了进一步优化上述的技术方案，电路端还包括：背面夹子16，其结构可以参照图1所示；
49.该背面夹子16连接于电路端主体13。眼电监测时可以通过背面夹子16将电路端夹在患者衣领或肩部衣物处，通过连接线连接镜体与电路端，从而使多数重量转移在人体的肩部，对佩戴于脸上的镜体无任何的拉力作用，被监测者面部感觉舒适，头部活动不受限制，大大增加了眼电监测的灵活性。
50.下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：
51.本设计包括镜体端、连接端、电路端。镜体端包括：眼镜主体1、生物电极、右侧镜腿与连接线相连的第一接口7、右侧镜腿8、左侧镜腿9；连接端包括：连接线10、与右侧镜腿连接的第一接头11、与电路端的连接的第二接头12；电路端包括：电路端主体13、眼电信号采集模块、无线传输模块、可充电电池、充电控制电路、电路端与连接线相连的第二接口14、充电接口15、背面夹子16。生物电极包括位于镜体中间接触额头部内侧的第一电极2、右眼上侧镜体内侧的第二电极3、右眼下侧镜体内侧的第三电极4、右侧镜腿内侧的第四电极5、左
侧镜腿内侧的第五电极6；眼电信号采集模块使用双导联的方式采集眼电信号；无线传输模块用于将采集的眼电信号传输至后端的计算机中处理、显示、保存；可充电电池用于对眼电信号采集模块、无线传输模块供电。
52.本实用新型采用双导联的方式，应用5个金属电极，同步采集眼睛向上、向下、向左、向右看及连续眨眼的眼电信号；各电极的导联线均内嵌在眼镜主体1中，将各导联的接口设置在右侧镜腿7处，在使用时与连接线相接。眼电信号通过前置放大、滤波后经ad转换后通过蓝牙无线传输模块，将数据发送至后端的计算机中，应用labview开发信号接收处理系统，对数据进行进一步的滤波处理及对各种眼部动作的特征识别，从而将患者的意图发送至前端的护理设备(如电动轮椅等)完成对其控制(前行、转弯或停止等)，也可将控制信息发送至护理人员的手机端，在基于android系统的手机上开发app程序，将接收到的信息反馈给护理人员，可实现无线监控和提示。
53.综上所述，本实用新型将眼电信号采集所需的5个金属电极嵌入在可塑性镜体材料的眼镜主体1中，使其与患者脸部良好的接触贴合；采用了充电电池对眼电采集模块、无线传输模块供电，减小工频干扰；并将带有生物电极的镜体端与眼电信号采集传输的硬件电路，大大减轻了镜体重量，从而减轻镜体对人面部的压迫感，提高了长时间眼电监测的舒适性和可操作性；并且可以选用大容量可充电锂电池，大幅度延长监测时间；眼电监测时通过电路端背面夹子16将电路端夹在患者衣领或肩部衣物处，通过连接线连接镜体与电路端，从而使多数重量转移在人体的肩部，对佩戴于脸上的镜体无任何的拉力作用，被监测者面部感觉舒适，头部活动不受限制，大大增加了眼电监测的灵活性。
54.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
55.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。