(57)【要約】【課題】  アラームの合図を提供する電動又は電子眼用レンズを提供する。【解決手段】  眼用レンズの装着者にアラームを提供するための本明細書に記載される電子システムを有する眼用レンズ。少なくとも１つの実施形態では、本システムは、レンズ、タイミング回路、通信システム、警告機構、及びシステムコントローラを含む。少なくとも１つの実施形態では、レンズは、装着者にアラームの漸増を提供する、及び／又はアラームに関する装着者の入力に対応する。【選択図】  図１Ａ
2017083830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼上の眼用レンズの装着者にアラームの合図を提供するためのシステムであって、
時間の経過を追跡するように構成されたタイミング回路、
データを受信するための少なくとも片方向通信を促進するように構成された通信システム、
警告を提供するように構成された警告機構、
前記タイミング回路、前記通信システム、及び前記警告機構に電気的に接続されたシステムコントローラであって、前記タイミング回路、前記通信システム、及び前記警告機構を制御するように構成された、システムコントローラ、並びに、
前記タイミング回路、前記通信システム、前記警告機構、及び前記システムコントローラの少なくとも一部分を封入することができる前記眼用レンズ、を備える、システム。
【請求項２】
前記通信システムが、外部デバイスから受信データを無線で受信し、前記受信データを前記システムコントローラに送信するように構成された受信機を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記タイミング回路が、時間を追跡するためのアキュムレータを含み、
前記システムコントローラは、アラーム時間が前記システムコントローラによって記憶されるメモリを更に含み、前記システムコントローラが、前記受信データに反応して前記アキュムレータ上の時間を、及び前記受信データに反応して前記メモリ内のアラーム時間を設定するように構成されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記システムコントローラは、前記アキュムレータ内のデータが、前記メモリ内に記憶されたデータと整合したとき、信号を前記警告機構に送信するように構成され、
前記アラーム機構が、前記システムコントローラから受信された前記信号に反応して前記眼用レンズの装着者に警告を提供するように構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記タイミング回路が、時間を追跡するためのアキュムレータを含み、
前記システムコントローラは、アラーム時間が前記システムコントローラによって記憶されるメモリを更に含み、前記システムコントローラが、前記受信データに反応して前記アキュムレータをゼロに、及び前記受信データに反応して前記メモリ内のアラーム時間をリセットするように構成されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記システムコントローラは、前記アキュムレータ内のデータが、前記メモリ内に記憶されたデータと整合したとき、信号を前記警告機構に送信するように構成され、
前記アラーム機構が、前記システムコントローラから受信された前記信号に反応して前記眼用レンズの装着者に警告を提供するように構成されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記警告機構が、電気部品を含み、
前記警告機構が、前記システムコントローラからのアラーム信号に反応して、前記電気部品のスイッチを入れて前記装着者に警告する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記電気部品が、ＬＥＤ及び前記装着者の眼と振動接触している変換器のうちの少なくとも１つを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記警告機構が、以下、
前記警告として、前記レンズの装着者の網膜及び前記レンズ自体のうちの少なくとも１つの上に光を提供するように前記レンズ上に位置付けられた光源と、
前記警告として、前記レンズの前記装着者の眼を振動させる変換器と、
角膜表面、強膜表面、角膜の知覚神経、及び強膜の知覚神経のうちの少なくとも１つを刺激するように構成された電気シミュレータと、
前記レンズの光学ゾーンの光学ゾーン変更を提供する変換器と、のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記レンズ内に組み込まれたまぶた位置センサシステムを更に備え、前記まぶた位置センサシステムが、まぶた位置を検出するための複数の垂直点を有し、
前記システムコントローラが、前記まぶた位置センサシステムからまぶた位置を表す信号を受信するために、前記まぶた位置センサシステムと電気通信しており、前記システムコントローラは、前記まぶたが閉じたままであり、かつ前記アキュムレータ値がアラーム値を超えるとき、前記警告機構からの警告の漸増をトリガする、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記受信データとして時間制御信号を前記通信システムに伝送するように構成された外部デバイスを更に備え、
前記通信システムが、前記外部デバイスから前記時間制御信号を無線で受信し、かつ前記時間制御信号を前記システムコントローラに送信するように構成された受信機を含み、
前記タイミング回路が、時間を追跡するためのアキュムレータを含み、
前記システムコントローラは、アラーム時間が前記システムコントローラによって記憶されるメモリを更に含み、前記システムコントローラが、前記時間制御信号に反応して前記タイミング回路上の時間を、及び前記時間制御信号に反応して前記メモリ内のアラーム時間を設定するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記システムコントローラは、前記タイミング回路内のデータが前記メモリ内に記憶されたデータと整合するとき、前記警告機構に信号を送信するように構成され、
前記アラーム機構が、前記システムコントローラから受信された前記信号に反応して、前記コンタクトレンズの装着者に警告を提供するように構成されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
２つの瞳孔上にアラームの合図を提供するためのシステムであって、
第１のコンタクトレンズであって、
時間の経過を追跡するように構成されたタイミング回路と、
外部デバイスとの少なくとも片方向通信を促進するように構成された通信システムと、
警告を提供するように構成された警告機構と、
前記タイミング回路、前記通信システム、及び前記警告機構に電気的に接続されたシステムコントローラであって、前記タイミング回路、前記通信システム、及び前記警告機構を制御するように構成された、システムコントローラと、
前記コンタクトレンズの前記タイミング回路、前記通信システム、前記警告機構、及び前記システムコントローラの少なくとも一部分を封入するインサートと、を含む、第１のコンタクトレンズと、
第２のコンタクトレンズであって、
アラーム信号を含む、前記第１のコンタクトレンズの前記通信システムとの少なくとも片方向通信を促進するように構成された通信システムと、
前記通信システムから受信された前記アラーム信号に反応して警告を提供するように構成された警告機構と、
前記通信システム及び前記警告機構の少なくとも一部分を封入するインサートと、を含む、第２のコンタクトレンズと、を備える、システム。
【請求項１４】
前記第１のコンタクトレンズ及び前記第２のコンタクトレンズの各々が、まぶた位置を検出するための複数の垂直点を有するまぶた位置センサシステムを含み、
前記第１のコンタクトレンズの前記システムコントローラが、前記まぶた位置センサシステムの各々からまぶた位置を示す信号を受信するために、前記まぶた位置センサシステムと電気通信しており、
前記システムコントローラは、前記タイミング回路からの信号によって表される値がアラーム値と整合したとき、前記第１のコンタクトレンズの前記警告機構に、及び前記通信システムを通して前記第２のコンタクトレンズ上の前記警告機構に信号を送信することにより、アラームをトリガし、前記信号がアラームを提供するよう前記警告機構の作動を引き起こし、
前記システムコントローラは、前記まぶたが閉じたままであり、かつ前記アキュムレータ値が、前記アラーム値よりも大きいアラーム漸増値を超えるとき、前記警告機構からの警告の漸増をトリガする、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記システムコントローラが、所定の速度でサンプリングして、収集したサンプルを少なくとも一時的に保存し、前記収集したサンプルから、前記まばたきの数、期間、及びパルス幅を決定するために、前記まぶたがいつ開いたか又は閉じたかを決定し、所定の期間におけるまばたきの数及び前記まばたきの持続時間を計算し、前記所定の期間におけるまばたきの前記数、前記まばたきの前記持続時間、及び前記所定の期間におけるまばたき間の時間を、記憶された一組のサンプルと比較して、まばたきにおけるパターンを決定し、前記まばたきが１つ又は２つ以上の意図的なまばたきシーケンスに対応しているかどうかを決定するように構成され、
前記意図的なまばたきシーケンスが、前記警告機構をトリガするシステムコントローラの動作を制御し、かつアラームスヌーズ、アラーム停止、及びアラーム値設定のうちの少なくとも１つを含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
各警告機構が電気部品を含み、
各警告機構が、前記システムコントローラからのアラーム信号に反応して、前記電気部品のスイッチを入れて前記装着者に警告する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記電気部品が、ＬＥＤ及び前記装着者の眼と振動接触している変換器のうちの少なくとも１つを含む、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
少なくとも１つの警告機構が、以下、
前記警告として、前記レンズの装着者の網膜及び前記レンズ自体のうちの少なくとも１つの上に光を提供するように前記レンズ内に位置付けられた光源と、
前記警告として、前記レンズの装着者の眼を振動させる変換器と、
角膜表面、強膜表面、角膜の知覚神経、及び強膜の知覚神経のうちの少なくとも１つを刺激するように構成された電気シミュレータと、
前記レンズの光学ゾーンの光学ゾーン変更を提供する変換器と、のうちの少なくとも１つを備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１のコンタクトレンズの前記通信システムに時間制御信号を伝送するように構成された外部デバイスを更に備え、
前記第１のコンタクトレンズの前記通信システムが、前記外部デバイスから前記時間制御信号を無線で受信し、かつ前記時間制御信号を前記システムコントローラに送信するように構成された受信機を含み、
前記タイミング回路が、時間を追跡するためのアキュムレータを含み、
前記システムコントローラは、アラーム時間が前記システムコントローラによって記憶されるメモリを更に含み、前記システムコントローラが、前記時間制御信号に反応して前記タイミング回路上の時間を、及び前記時間制御信号に反応して前記メモリ内のアラーム時間を設定するように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
眼用レンズの装着者にアラームを提供するための方法であって、
通信回路及びシステムコントローラによりアラーム時間を受信することと、
前記受信されたアラーム時間に基づいて、前記システムコントローラによってアラーム値をメモリ内に設定することと、
前記システムコントローラによってタイミング回路を開始することと、
前記システムコントローラにより前記タイミング回路の出力をメモリ内の前記アラーム値と比較することと、
前記タイミング回路の出力が前記記憶されたアラーム値を超えるとき、前記システムコントローラが信号を警告機構に送信して、前記眼用レンズ上のアラームをトリガすることと、を含む、方法。
【請求項２１】
少なくとも１つのまぶた位置センサにより少なくとも１つのまぶたが閉じたままになっているかどうかを検出することと、
少なくとも１つのまぶたが閉じたままであるとき、前記システムコントローラが、前記警告機構によって提供される前記アラームを漸増させることと、
少なくとも１つのまぶたが開いているとき、前記システムコントローラが、停止信号を前記警告機構に送信することにより前記アラームを停止することと、を更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記通信回路によりスヌーズ命令を受信することと、
前記スヌーズ命令に反応して、前記システムコントローラによって所定のスヌーズ値だけ前記アラーム値を増加させることと、を更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記スヌーズ命令が、前記通信回路のまぶた位置センサ及び前記システムコントローラによって検出されたまばたきパターンから受信される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記スヌーズ命令が、前記通信回路を通して前記システムコントローラによって外部デバイスから受信される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記通信回路のまぶた位置センサ及び前記システムコントローラによって検出された前記受信されたまばたきパターンに反応して前記アラームを停止することを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記通信回路を通して前記システムコントローラによって外部デバイスから受信された停止命令に反応して前記アラームを停止することを更に含む、請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動又は電子眼用レンズに関し、より具体的には、アラームの合図を提供する電動又は電子眼用レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスの小型化が進むのに伴って、多様な用途において装着可能な又は埋込み可能なマイクロ電子デバイスが創出される可能性が益々高まっている。そのような用途には、身体の化学反応の様態を監視すること、測定に反応して又は外部の制御信号に反応して、自動的機構を含む様々な機構によって、制御された薬物又は治療薬の投薬量を投与すること、並びに器官又は組織の能力を増強することが挙げられ得る。そのようなデバイスの例には、グルコース注入ポンプ、ペースメーカー、除細動器、心室補助デバイス、及び神経刺激器が挙げられる。特に有用な新たな応用分野として、眼用装着可能レンズ及びコンタクトレンズが挙げられる。例えば、装着可能レンズは、眼の性能を増加又は向上させるための、電子的に調節可能な焦点を有するレンズアセンブリを組み込んでもよい。別の例において、調節可能な焦点の有無にかかわらず、装着可能なコンタクトレンズが、前角膜（涙膜）に特定の化学物質の濃度を検知するために、電子センサを組み込んでもよい。レンズアセンブリに埋込まれた電子装置の使用により、電子装置との通信、電子装置の電力供給及び／又はエネルギー再印加方法、電子装置の相互接続、内部及び外部の感知及び／又は監視、並びに電子装置及びレンズの全体的機能の制御に対する、潜在的必要性が生じる。
【０００３】
人間の眼は、数百万の色を識別する能力、変化する光条件に容易に順応する能力、及び信号又は情報を、高速インターネット接続を超える速度で脳に伝送する能力を有する。コンタクトレンズ及び眼内レンズ等のレンズは現在、近視（近眼）、遠視（遠眼）、老眼、及び乱視等の視力障害を矯正するために利用されている。しかしながら、更なる構成要素を組み込んだ、適切に設計されたレンズは、視力障害を矯正するのみならず、視力を向上させるために利用されてもよい。
【０００４】
コンタクトレンズは、近視、遠視、乱視、並びに他の視力障害を矯正するために利用されてもよい。コンタクトレンズはまた、装着者の眼の自然な外観を向上させるために利用されてもよい。コンタクトレンズ又は「コンタクト」は単に、眼の前面上に配置されるレンズである。コンタクトレンズは、医療デバイスと見なされるものであり、視力を矯正するために、かつ／又は審美上の若しくは他の治療上の理由で装着され得る。コンタクトレンズは、１９５０年代以来、視力を改善するために商業的に利用されてきた。初期のコンタクトレンズは、硬質な材料から作製又は製作され、比較的高価で脆弱であった。加えて、これら初期のコンタクトレンズは、コンタクトレンズを通して結膜及び角膜へと十分に酸素を透過させない材料から製作されており、これにより、場合によっては臨床上の多数の悪影響を生じる可能性があった。こうしたコンタクトレンズは現在も利用されているが、最初の着け心地が悪いためにすべての患者に適しているわけではない。この分野における後の発展により、ヒドロゲルに基づくソフトコンタクトレンズが生み出され、このソフトコンタクトレンズは今日、極めて一般的となり、広く利用されている。特に、今日入手可能なシリコーンヒドロゲルコンタクトレンズは、非常に高度な酸素透過性を有するシリコーンの利点を、ヒドロゲルの持つ実証済みの快適性及び臨床成績と組み合わせたものである。基本的に、これらのシリコーンヒドロゲルに基づくコンタクトレンズは、初期の硬質な材料から作製されたコンタクトレンズと比べて、より高度な酸素透過率を有すると共に概してより着け心地がよい。
【０００５】
従来のコンタクトレンズは、上記に簡潔に述べた様々な視力の問題を矯正するための特定の形状を有するポリマー構造体である。機能性の向上を図るには、これらのポリマー構造体に様々な回路及び構成要素を一体化させる必要がある。例えば、制御回路、マイクロプロセッサ、通信デバイス、電力供給デバイス、センサ、アクチュエータ、発光ダイオード、及び小型アンテナを、特別に設計された光電子部品を介してコンタクトレンズに一体化させることで、視力を矯正するだけでなく、視力を向上させ、更に本明細書に説明されるような更なる機能性を与えることができる。電子及び／又は電動眼用レンズは、ズームイン及びズームアウト機能によって、又は単純にレンズの屈折能力を変化させることによって、視力を向上させるように設計することができる。電子及び／又は電動コンタクトレンズは、色及び解像度を向上させ、文字情報を表示し、会話をリアルタイムで字幕に翻訳し、ナビゲーションシステムからの視覚的合図を提供し、画像処理及びインターネットアクセスを提供するように設計され得る。レンズは、装着者が低光量条件下でも見えるように設計され得る。適切に設計された電子装置及び／又はレンズ上の電子装置の適切な配置により、可変焦点光学レンズを用いることなく、例えば網膜に画像を投影することが可能となり得、新規な画像ディスプレイを提供し得る。これらの機能若しくは同様の機能のいずれかに代えるか、又はこれに加えて、コンタクトレンズは、装着者のバイオマーカー及び健康指標を非侵襲的に監視するための構成要素を組み込むこともできる。例えば、レンズに内蔵されたセンサによって涙膜の構成成分を分析することにより、糖尿病患者が血液を採取する必要なくして、血糖値を監視することが可能となり得る。更に、適切に構成されたレンズは、コレステロール、ナトリウム、及びカリウムの濃度、並びに他の生物学的マーカーを監視するためのセンサを組み込むことができる。これを無線データ送信器と組み合わせることにより、医師が患者の血液成分をほぼ即時に把握することが可能となり、患者が検査機関において血液を採取するために時間を浪費する必要がなくなる。更に、レンズに組み込まれたセンサを利用して眼に入射する光を検出することにより、周辺光条件を補償する、又は瞬きのパターンを決定することができる。
【０００６】
デバイスの適切な組み合わせは、潜在的に無限の機能性をもたらし得るが、一片の光学等級のポリマー上に追加の構成要素を組み込むことに関連するいくつかの困難が存在する。一般的に、こうした構成要素をレンズ上に直接製造すること、並びに非平面状の表面に平面状のデバイスを実装して相互接続することは、いくつかの理由により困難である。一定の縮尺での製造も困難である。レンズ上又はレンズ内に配置される構成要素は、眼の液体環境からこうした構成要素を保護する一方で、小型化され、わずか１．５平方センチメートルの透明なポリマー上に一体化される必要がある。更なる構成要素によって厚みが増したコンタクトレンズを装着者にとって快適かつ安全なものとすることも困難である。
【０００７】
コンタクトレンズ等の眼用デバイスの面積及び体積の制約、並びにデバイスが使用される環境を考慮すると、デバイスを物理的に実現するためには、その大部分が光学プラスチックからなる非平面状の表面にいくつかの電子部品を実装して相互接続することを含む、いくつかの問題を克服しなければならない。したがって、機械的かつ電気的な耐久性を有する電子コンタクトレンズを提供する必要性が存在する。
【０００８】
これらは電動レンズであるため、電子装置を動作させるためのエネルギー、又はより具体的には電流消費が、眼用レンズの規模での電池技術を考慮した場合に懸念事項となる通常の電流消費に加えて、この種の電動デバイス又はシステムでは一般的に、潜在的に広範囲の動作パラメータにわたって動作を保証するための待機予備電流、精密な電圧制御及びスイッチング性能、並びに、例えば数年にわたり潜在的にアイドリング状態に維持された後、１回の充電で最大で１８時間のバースト消費が求められる。したがって、必要とされる電力を与える一方で、低コスト性、長期の信頼性の高い動作、安全性、及びサイズについて最適化されたシステムの必要性が存在する。
【０００９】
更に、電動レンズに付随する機能の複雑性、及び電動レンズを構成するすべての構成要素間の高度な相互作用のため、電動眼用レンズを構成する電子装置及び光学素子の全体的な動作を調整及び制御することが求められる。したがって、安全、低コストで信頼性が高く、電力消費率が低く、かつ眼用レンズに組み込むための拡張性を有するすべての他の構成要素の動作を制御するためのシステムが求められている。
【００１０】
電動又は電子眼用レンズは、電動又は電子眼用レンズを利用する個人の、特定の一意的な生理学的機能を考慮しなければならない場合がある。より具体的には、電動レンズは、所与の時間におけるまばたきの回数、まばたきの持続時間、まばたき間の時間、及び例えば、個人が居眠りしている場合等、任意の数の可能なまばたきパターンを含むまばたきを考慮しなければならない場合がある。まばたき検出はまた、特定の機能性を提供するために利用されてもよく、例えば、まばたきは、電動眼用レンズの１つ又は２つ以上の態様を制御する手段として利用されてもよい。更に、まばたきを決定するときには、光の強度レベル、及び人のまぶたが遮断する可視光線の量の変化等の外部要因が考慮されなければならない。例えば、部屋が５４〜１６１ルックスの照度を有する場合、光センサは、人がまばたきするときに生じる光の強度の変化を検出することができるほど高感度であるべきである。
【００１１】
周辺光センサ又は光センサは、例えば、室内灯に応じて明るさを調整するようにテレビに、夕暮れにスイッチが入るように光源に、及びスクリーンの明るさを調整するように電話に等、多くのシステム及び製品に利用される。しかしながら、これらの現在利用されるセンサシステムは、十分に小さくない、及び／又はコンタクトレンズへの組み込みのために十分に低い電力消費を有していない。
【００１２】
異なる種類のまばたき検出器は、例えば、コンピュータに対してディジタル化されたカメラ等、人の眼（複数可）に対して行われるコンピュータ視覚システムを用いて実行されてもよいということにも留意すべきである。コンピュータ上で実行されているソフトウェアは、眼の開閉等の視覚的パターンを認識し得る。これらのシステムは、診断目的及び研究のための眼科臨床設定において利用されてもよい。上述の検出器及びシステムとは異なり、これらのシステムは、眼から離れた使用が意図され、眼を基点に遠くを見るよりはむしろ眼を見るためのものである。これらのシステムは、コンタクトレンズ内に組み込めるほど小型ではないが、利用されるソフトウェアは、電動コンタクトレンズとともに動作するソフトウェアに類似してもよい。どちらのシステムも、入力から学習し、それに応じてそれらの出力を調整する人工の神経ネットワークのソフトウェア実行を組み込んでもよい。代替的に、統計学、他の適合アルゴリズム、及び／又は信号処理を組み込む、生物学に基づかないソフトウェアの実行が、高性能システムを作成するために利用されてもよい。
【００１３】
したがって、眼を閉じているか又はまばたきの長さ等のある特定の生理学的機能を検出し、これらを利用してセンサによって検出されたまばたきシーケンスの種類に従って、電子又は電動眼用レンズを作動化する及び／又は制御するための手段及び方法の必要性が存在する。利用されるセンサは、コンタクトレンズ用にサイズ決定及び構成される必要がある。加えて、使用者のまぶたの位置を検出する必要性が存在する。まぶた位置センサを使用して、使用者が居眠りをしていることを検出して、例えば、使用者を眠らせないように適切な警告をトリガすることができる。まぶたの位置を検出するための現行のシステムが存在するが、それらは、眼及びまぶたからの反射に依存するカメライメージャ、画像認識、及び赤外線放射体／検出器の組み合わせ等のデバイスに限定されている。まぶたの位置を検出するための現行のシステムは、眼鏡又は臨床環境の使用にも依存しており、コンタクトレンズ内に容易には包含されない。
【００１４】
旅行用アラーム時計、アラーム時計、及びアラーム時計機能性を提供するのに使用される他の外部デバイスはかさばり、アラーム時計によって起こされることが意図される人にとどまらず、アラーム時計の可聴範囲内にいる他の人々を妨害する。この状況の例としては、カップルにおいて、そのカップルの片方がもう片方よりも早く起きる必要がある場合、又は夜行便の飛行機の乗客が飛行中に自身の概日リズムを調整しようと試みる場合が挙げられる。他の個人を妨害せず、したがって他の個人に対する侵害性が低い、特定の個人のためのアラームを提供する方法が存在すると、有益であろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
少なくとも１つの実施形態では、眼用レンズの装着者にアラームの合図を提供するためのシステムであって、本システムは、時間の経過を追跡するように構成されたタイミング回路と、データを受信するための少なくとも片方向通信を促進するように構成された通信システムと、警告を提供するように構成された警告機構と、タイミング回路、通信システム、及び警告機構に電気的に接続されたシステムコントローラであって、システムコントローラが、タイミング回路、通信システム、及び警告機構を制御するように構成された、システムコントローラと、タイミング回路、通信システム、警告機構、及びシステムコントローラの少なくとも一部分を封入することができる眼用レンズと、を含む。
【００１６】
更なる実施形態では、通信システムは、外部デバイスから受信データを無線で受信し、受信データをシステムコントローラに送信するように構成された受信機を含む。より更なる実施形態では、タイミング回路は、時間を追跡するためのアキュムレータを含み、システムコントローラは、アラーム時間がシステムコントローラによって記憶される、メモリを更に含み、システムコントローラは、受信データに反応してアキュムレータ上の時間を、及び受信データに反応してメモリ内のアラーム時間を設定するように構成されている。より更なる実施形態では、システムコントローラは、アキュムレータ内のデータがメモリ内に記憶されたデータと整合したとき、警告機構に信号を送信するように構成され、システムコントローラから受信した信号に反応して、眼用レンズの装着者に警告を提供するように構成されている。この段落の第１の実施形態の更なる実施形態では、タイミング回路は、時間を追跡するためのアキュムレータを含み、システムコントローラは、アラーム時間がシステムコントローラによって記憶される、メモリを更に含み、システムコントローラは、受信データに反応してアキュムレータをゼロに、及び受信データに反応してメモリ内のアラーム時間をリセットするように構成されている。前の実施形態に付け加えて、システムコントローラは、アキュムレータ内のデータがメモリ内に記憶されたデータと整合したとき、警告機構に信号を送信するように構成され、システムコントローラから受信した信号に反応して、眼用レンズの装着者に警告を提供するように構成されている。
【００１７】
上記の実施形態のいずれかに付け加えて、警告機構は、電気部品を含み、警告機構がシステムコントローラからのアラーム信号に反応して電気部品のスイッチを入れ、装着者に警告する。更なる実施形態では、電気部品は、ＬＥＤ及び装着者の眼と振動接触している変換器のうちの少なくとも１つを含む。
【００１８】
上記の実施形態のいずれかに付け加えて、警告機構は、次のうちの少なくとも１つを含む：警告としてレンズの装着者の網膜のうちの少なくとも１つの上と、レンズ自体と、に光を提供するためのレンズ上に位置付けられた光源、警告としてレンズの装着者の眼を振動させるための変換器、角膜表面、強膜表面、角膜の知覚神経、及び強膜知覚神経のうちの少なくとも１つを刺激するように構成された電気シミュレータ、並びにレンズの光学ゾーンの光学ゾーン変更をもたらす変換器。
【００１９】
上記の実施形態のいずれかに付け加えて、システムは、レンズ内に組み込まれたまぶた位置センサシステム、システムコントローラがまぶた位置センサシステムと電気通信してまぶた位置センサシステムからまぶた位置を示す信号を受信する、まぶた位置を検出するための複数の垂直点を有するまぶた位置センサシステム、まぶたが閉じたままであり、かつアキュムレータ値がアラーム値を超えるとき、警告機構からの警告の漸増をトリガする、システムコントローラを更に含む。
【００２０】
上記の実施形態のいずれかに付け加えて、本システムは、受信データとして時間制御信号を通信システムに伝送するように構成された外部デバイスを更に備え、通信システムは、無線で外部デバイスから時間制御信号を受信し、時間制御信号をシステムコントローラに送信するように構成された受信機を含み、タイミング回路は、時間を追跡するためのアキュムレータを含み、システムコントローラは、アラーム時間がシステムコントローラによって記憶される、メモリを更に含み、システムコントローラが、時間制御信号に反応してタイミング回路上の時間を、及び時間制御信号に反応してメモリ内のアラーム時間を設定するように構成されている。より更なる実施形態では、システムコントローラは、タイミング回路内のデータがメモリ内に記憶されたデータと整合したとき、警告機構に信号を送信するように構成され、システムコントローラから受信した信号に反応して、コンタクトレンズの装着者に警告を提供するように構成されている。
【００２１】
少なくとも１つの実施形態では、２つの瞳孔上にアラームの合図を提供するためのシステムであって、システムは、第１のコンタクトレンズであって、時間の経過を追跡するように構成されたタイミング回路と、少なくとも外部デバイスとの片方向通信を促進するように構成された通信システムと、警告を提供するように構成された警告機構と、タイミング回路、通信システム、及び警告機構に電気的に接続されたシステムコントローラであって、タイミング回路、通信システム、及び警告機構を制御するように構成された、システムコントローラと、コンタクトレンズのタイミング回路、通信システム、警告機構、及びシステムコントローラの少なくとも一部分を封入するインサートと、を含む第１のコンタクトレンズと、第２のコンタクトレンズであって、アラーム信号を含む少なくとも第１のコンタクトレンズの通信システムとの片方向通信を促進するように構成された通信システムと、通信システムから受信されたアラーム信号に反応して警告を提供するように構成された警告機構と、通信システム及び警告機構の少なくとも一部分を封入するインサートと、を含む第２のコンタクトレンズと、を有する。
【００２２】
前の実施形態に付け加えて、第１のコンタクトレンズ及び第２のコンタクトレンズの各々は、まぶた位置を検出するための複数の垂直点を有するまぶた位置センサシステムを含み、第１のコンタクトレンズのシステムコントローラは、まぶた位置センサシステムと電気通信して、まぶた位置センサシステムの各々からまぶた位置を示す信号を受信し、システムコントローラは、タイミング回路からの信号によって表される値がアラーム値と整合したとき、第１のコンタクトレンズの警告機構、及び通信システムを通して該第２のコンタクトレンズ上の警告機構に信号を送信することにより、アラームをトリガし、信号がアラームを提供するように該警告機構の作動を引き起こし、システムコントローラは、まぶたが閉じたままであり、かつアキュムレータ値が、アラーム値よりも大きいアラーム漸増値を超えるとき、警告機構から警告の漸増をトリガする。
【００２３】
前の２つの実施形態に付け加えて、システムコントローラは、所定の速度でサンプリングし、収集したサンプルを少なくとも一時的に保存し、収集したサンプルから、まばたきの数、期間、及びパルス幅を決定するために、いつまぶたが開いたか又は閉じたかを決定し、所定の期間におけるまばたきの数及びまばたきの持続時間を計算し、所定の期間におけるまばたきの数、まばたきの持続時間、及び所定の期間におけるまばたき間の時間を、記憶された一組のサンプルと比較してまばたきにおけるパターンを決定し、まばたきが１つ又は２つ以上の意図的なまばたきシーケンスと対応しているかどうかを決定するように構成され、意図的なまばたきシーケンスが、警告機構をトリガするシステムコントローラの動作を制御し、アラームスヌーズ、アラーム停止、及びアラーム値設定のうちの少なくとも１つを含む。
【００２４】
前の３つの実施形態のいずれかに付け加えて、各警告機構は、電気部品を含み、各警告機構は、システムコントローラからのアラーム信号に反応して、電気部品のスイッチを入れて装着者に警告する。更なる実施形態では、電気部品は、ＬＥＤ及び装着者の眼と振動接触している変換器のうちの少なくとも１つを含む。
【００２５】
前の５つの実施形態のいずれかに付け加えて、少なくとも１つの警告機構は、次のうちの少なくとも１つを含む：警告として、レンズの装着者の網膜上、及びレンズ自体の上のうちの少なくとも１つに光を提供するようにレンズ内に位置付けられた光源と、警告として、レンズの装着者の眼を振動させるための変換器と、角膜表面、強膜表面、角膜の知覚神経、及び強膜の知覚神経のうちの少なくとも１つを刺激するように構成された電気シミュレータと、レンズの光学ゾーンの光学ゾーン変更を提供する変換器。
【００２６】
前の６つの実施形態に付け加えて、システムは、第１のコンタクトレンズの通信システムに時間制御信号を伝送するように構成された外部デバイスを更に含み、第１のコンタクトレンズの通信システムは、無線で外部デバイスから時間制御信号を受信し、時間制御信号をシステムコントローラに送信するように構成された受信機を含み、タイミング回路は、時間を追跡するためのアキュムレータを含み、システムコントローラは、アラーム時間がシステムコントローラによって記憶される、メモリを更に含み、システムコントローラは、時間制御信号に反応してタイミング回路上の時間を、及び時間制御信号に反応してメモリ内のアラーム時間を設定するように構成されている。
【００２７】
少なくとも１つの実施形態では、眼用レンズの装着者にアラームを提供するための方法であって、本方法は、通信回路及びシステムコントローラでアラーム時間を受信することと、受信されたアラーム時間に基づいてシステムコントローラによってメモリ内のアラーム値を設定することと、システムコントローラによってタイミング回路を開始することと、システムコントローラでタイミング回路の出力をメモリ内のアラーム値と比較することと、タイミング回路出力が記憶されたアラーム値を超えるとき、システムコントローラが信号を警告機構に送信して眼用レンズ上のアラームをトリガすることと、を含む。
【００２８】
前の実施形態に付け加えて、本方法は、少なくとも１つのまぶた位置センサで少なくとも１つのまぶたが閉じたままになっているかどうかを検出することと、少なくとも１つのまぶたが閉じたままであるとき、システムコントローラが警告機構によってもたらされるアラームを漸増することと、少なくとも１つのまぶたが開いているとき、システムコントローラが、停止信号を警告機構に送信することによりアラームを停止することと、を更に含む。
【００２９】
前の方法の実施形態に付け加えて、本方法は、通信回路でスヌーズ命令を受信することと、スヌーズ命令に反応してシステムコントローラによって所定のスヌーズ値によりアラーム値を増加させることと、を更に含む。更なる実施形態では、スヌーズ命令は、通信回路のまぶた位置センサ及びシステムコントローラによって検出されたまばたきパターンから受信される。前の２つの実施形態のいずれかに付け加えて、スヌーズ命令は、通信回路を通してシステムコントローラによって外部デバイスから受信される。
【００３０】
前の方法の実施形態に付け加えて、本方法は、通信回路のまぶた位置センサ及びシステムコントローラによって検出された受信されたまばたきパターンに反応してアラームを停止することを更に含む。前の方法実施形態に付け加えて、本方法は、通信回路を通してシステムコントローラによって外部デバイスから受信された停止命令に反応してアラームを停止することを更に含む。
【００３１】
少なくとも１つの実施形態では、本発明は、電動眼用レンズを目的とする。電動眼用レンズは、眼内レンズ、タイミング回路、アラーム時間になったかどうかを決定し、出力制御信号を提供するように構成されたシステムコントローラ、及び装着者の警告の所定の機能を実行するように構成された少なくとも１つの警告機構を含む。
【００３２】
少なくとも１つの実施形態では、電動眼用レンズは、眼内レンズと、レンズ内に組み込まれ、まぶた位置を検出するための複数の個々のセンサを有するセンサアレイ、タイミング回路、センサアレイ内の各々の個々のセンサをサンプリングしてまぶた位置を検出し、まぶたが開いているかどうかを決定し、出力制御信号を提供するように構成されたシステムコントローラ、及び出力制御信号を受信するように構成された少なくとも１つの警告機構を有するまぶた位置センサシステムと、を含む。
【００３３】
電動眼用レンズの制御は、携帯型遠隔デバイス等の、レンズと無線で通信する手動式の外部のデバイスによって行うことができる。あるいは、電動眼用レンズの制御は、装着者からの直接的なフィードバック又は制御信号によって行うこともできる。例えば、レンズ内に構築されたセンサは、まばたき及び／又はまばたきパターンを検出してもよい。まばたきのパターン又はシーケンスに基づいて、電動眼用レンズは、例えば、覚醒動作状態と睡眠動作状態との間で動作状態を変化させてもよい。
【００３４】
まばたき検出法は、まばたきの特性、例えば、まぶたが開いているか、又は閉じている場合、開いている状態又は閉じている状態でのまばたきの持続期間、まばたき間の持続期間、及び所与の期間におけるまばたきの回数を検出するシステムコントローラの構成要素である。少なくとも１つの実施形態に従った方法は、ある特定のサンプリング速度で眼上への光の入射をサンプリングすることに依存する。所定のまばたきパターンが記憶され、入射光サンプルの最近の履歴と比較される。パターンが整合したとき、まばたき検出法は、例えば、特定の動作状態を切り替えるようにシステムコントローラにおける活動をトリガする。
【００３５】
本発明はまた、警告機構を組み込んでいる電動又は電子眼用レンズも目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
本発明の前述並びに他の特徴及び利点は、添付の図面に示される本発明の好ましい実施形態の、以下のより詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図１Ａ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従ったアラーム構成要素を有するコンタクトレンズを示す。
【図１Ｂ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従ったアラーム構成要素を有するコンタクトレンズを示す。
【図２Ａ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従った、２つの眼の間の動作を同期化するための通信チャネルを有する２つのまぶた位置センサの図表示を示す。
【図２Ｂ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従った、外部デバイスとの通信のための通信チャネルを有するコンタクトレンズの図表示を示す。
【図３】本発明の少なくとも１つの実施形態に従ったまばたき検出システムを備えるコンタクトレンズを示す。
【図４】本発明の少なくとも１つの実施形態に従って、時間に対する眼の表面上への光入射のグラフ表示を示し、時間に対し種々の光の強度レベルで記録された可能性のある無意識のまばたきパターン、並びに最大の光の強度レベルと最小の光の強度レベルとの間の何らかの点に基づいた使用可能な閾値レベルを示す。
【図５】本発明の少なくとも１つの実施形態に従ったまばたき検出システムの状態遷移図表である。
【図６】本発明の少なくとも１つの実施形態に従った、受信された光信号を検出及びサンプリングするのに利用される光検出経路の図表示を示す。
【図７】本発明の少なくとも１つの実施形態に従ったディジタル調節論理のブロック図を示す。
【図８】本発明の少なくとも１つの実施形態に従ったディジタル検出論理のブロック図を示す。
【図９】本発明の少なくとも１つの実施形態に従ったタイミング図表を示す。
【図１０】本発明の少なくとも１つの実施形態に従ったディジタルシステムコントローラの図表示を示す。
【図１１Ａ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従った自動利得制御のタイミング図表を示す。
【図１１Ｂ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従った自動利得制御のタイミング図表を示す。
【図１１Ｃ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従った自動利得制御のタイミング図表を示す。
【図１１Ｄ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従った自動利得制御のタイミング図表を示す。
【図１１Ｅ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従った自動利得制御のタイミング図表を示す。
【図１１Ｆ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従った自動利得制御のタイミング図表を示す。
【図１１Ｇ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従った自動利得制御のタイミング図表を示す。
【図１２】本発明の少なくとも１つの実施形態に従った、集積回路ダイ上の光遮断及び光通過領域の図表示を示す。
【図１３】本発明の少なくとも１つの実施形態に従った、電動コンタクトレンズのためのまばたき検出器を含む電子インサートの図表示を示す。
【図１４Ａ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従ったまぶた位置センサの図表示を示す。
【図１４Ｂ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従ったまぶた位置センサの図表示を示す。
【図１５Ａ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従った、まぶた位置を検出するためのコンタクトレンズ内に組み込まれた電子システムの図表示を示す。
【図１５Ｂ】図１５Ａの電子システムの拡大図を示す。
【図１６】本発明の少なくとも１つの実施形態に従ったまぶた位置センサからの出力の図表示を示す。
【図１７Ａ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従った、まぶた位置を検出するためのコンタクトレンズ内に組み込まれた別の電子システムの図表示を示す。
【図１７Ｂ】図１７Ａの電子システムの拡大図を示す。
【図１８Ａ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従ったまぶた位置検出システムの図表示を示す。
【図１８Ｂ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従ったまぶた位置検出システムの図表示を示す。
【図１８Ｃ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従ったまぶた位置検出システムの図表示を示す。
【図１８Ｄ】図１８Ａ〜１８Ｃの電子システムの拡大図を示す。
【図１９Ａ】本発明の少なくとも１つの実施形態に従った、コンタクトレンズ内に組み込まれる瞳孔位置及び輻輳検出システムの図表示を示す。
【図１９Ｂ】図１９Ａの瞳孔位置及び輻輳検出システムの拡大図である。
【図１９Ｃ】眼上のＸ、Ｙ、及びＺ軸のオーバレイを示す。
【図２０】本発明の少なくとも１つの実施形態に従った格納箱のブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
従来のコンタクトレンズは、上記に簡潔に述べた様々な視力の問題を矯正するための特定の形状を有するポリマー構造体である。高い機能性を達成するために、様々な回路及び構成要素が、これらのポリマー構造に組み込まれ得る。例えば、制御回路、マイクロシステムコントローラ、通信デバイス、電力供給デバイス、センサ、警告機構、発光ダイオード、及び小型アンテナを特別に設計された光電子部品を介してコンタクトレンズに組み込むことで、視力を矯正するだけでなく、視力を向上させ、更に本明細書に述べられるような更なる機能性を与えることができる。電子及び／又は電動コンタクトレンズは、ズームイン及びズームアウト機能により、又は単純にレンズの屈折能力を変化させることにより、視力を向上させるように設計することができる。電子及び／又は電動コンタクトレンズは、色及び解像度を向上させ、文字情報を表示し、会話をリアルタイムで字幕に翻訳し、ナビゲーションシステムからの視覚的合図を提供し、画像処理及びインターネットアクセスを提供するように設計され得る。こうしたレンズは、装着者が低光量条件下でも見えるように設計されてもよい。適切に設計された電子装置及び／又はレンズ上の電子装置の適切な配置により、可変焦点光学レンズを用いることなく例えば網膜に画像を投影することが可能となり、新規な画像ディスプレイを提供し、更には目覚ましアラートを提供することも可能となる。更に、レンズに組み込まれたセンサを利用して眼に入射する光を検出することにより、周辺光条件を補償するか、又はまばたきのパターン及び装着者が睡眠中か又は覚醒しているかを決定することができる。
【００３８】
少なくとも１つの実施形態では、上述の視力障害のうちの１つ又は２つ以上を有する患者の視力を矯正する及び／又は向上させるか、又は別の様式で有用な眼の機能を果たす電動又は電子コンタクトレンズ要素。加えて、電子コンタクトレンズは、単に正常な視力を向上させるためか、又は上述のように幅広く多様な機能性を提供するために利用されてもよい。電子コンタクトレンズは、可変焦点光学レンズ、コンタクトレンズ内に埋め込まれた組み立てられた前方光学素子を有してもよく、又は任意の好適な機能性のためにレンズなしで電子装置をただ単純に埋め込んでもよい。電子レンズは、任意の数のコンタクトレンズに組み込まれてもよい。更に、眼内レンズには、本明細書に述べるような様々な構成要素及び機能性を組み込むこともできる。しかしながら、説明を簡単にするため、本開示では、１回使用、１日使い捨ての視力障害矯正用の電子コンタクトレンズについて主に述べる。
【００３９】
本発明は、可変焦点光学素子又は行われ得る任意の数の数多くの機能を実行するように構成された任意の他のデバイス又はデバイスを作動させる電子システムを有する電動眼用レンズ若しくは電動コンタクトレンズを用いてもよい。電子システムは、１又は２つ以上の電池又は他の電源、電力管理回路、１又は２つ以上のセンサ、クロック発生回路、制御アルゴニズム及び回路、並びにレンズ駆動回路を含む。これらの構成要素の複雑度は、必要とされる又は望ましいレンズの機能に応じて変わり得る。あるいは、コンタクトレンズは、単に装着者にアラームを提供してもよい。
【００４０】
電子又は電動眼用レンズの制御は、携帯型遠隔デバイス等の、レンズと無線で通信する手動式の外部のデバイスによって行うことができる。例えば、フォブは、装着者からの手動入力に基づいて電動レンズと無線通信を行うことができる。あるいは、電動眼用レンズの制御は、装着者からの直接のフィードバック又は制御信号を介して達成されてもよい。例えば、レンズに組み込まれたセンサは、まばたき、まばたきパターン、及び／又は閉瞼を検出してもよい。まばたきのパターン又はシーケンスに基づいて、電動眼用レンズは、動作状態、例えば、レンズの動作状態、又は装着者の睡眠を検出するためのレンズの動作状態を変化させてもよい。更なる代替の実施形態は、レンズがコンピュータ又はスマートフォン等の外部デバイスから装着者による入力を受信するものである。更なる代替例は、装着者が、電動眼用レンズの動作の制御手段を持たないことである。
【００４１】
図１Ａは、少なくとも１つの瞳孔上にアラームの合図を提供するための、コンタクトレンズ１００内のシステム常駐を示す。例示されるシステムは、少なくとも１つの実施形態では、少なくとも部分的にコンタクトレンズ内の封入されるシステムコントローラ１１０、タイミング回路１１２、通信モジュール（又はシステム）１１４、及び警告機構１１６を含む。システムコントローラ１１０は、タイミング回路１１２、通信モジュール１１４、及び警告機構１１６と電気通信している。
【００４２】
少なくとも１つの実施形態では、タイミング回路１１２は、時間の経過を追跡するためのアキュムレータ１１３を含む。アキュムレータの例は、計数器として働くレジスタである。代替の実施形態では、アキュムレータ１１３は、アラームが装着者に提供されることになっているとき、未来の時間に近似する値が設定され、その値から逆のカウントダウンで作動し、これは、システムコントローラが測定値対ゼロの比較を実施し、いつ警告信号を送信するかを決定することをもたらす。代替の実施形態では、タイミング回路１１２は、結晶、例えば石英、抵抗器−コンデンサ（ＲＣ）、誘導子−コンデンサ（ＬＣ）、及び／又は緩和回路を備える発振器を含んでもよい。
【００４３】
少なくとも１つの実施形態では、通信モジュール１１４は、外部発信源からレンズへの通信を促進するための構成要素を含む。外部発信源の例には、まばたき、フォブ、及びコンピュータ又はスマートフォンを介したコンタクトレンズ装着者が含まれる。この通信を促進するための構成要素の例には、まばたき検出構成要素、光検出構成要素、無線周波数（ＲＦ）構成要素、及びアンテナが含まれる。光検出又はまばたき検出の実施形態では、データ構造は、場合によって外部発信源又は装着者からの最初の同期命令後の、未来の絶対時間又は相対時間としての時及び分を含む。少なくとも１つの実施形態では、まばたき検出構成要素及び光検出構成要素は、本開示において後に論じられる構成要素と同じである。少なくとも１つの実施形態では、通信モジュール１１４は、まばたき検出構成要素を含む。
【００４４】
少なくとも１つの実施形態では、システムコントローラ１１０は、いつ警告機構１１６を作動させて少なくとも１つのアラームを提供するかを決定するためのタイミング回路１１２と比較される時間の表現を記憶するように構成されたメモリ１１１を含む。少なくとも１つの実施形態では、システムコントローラ１１０は、タイミング回路１１２からの信号との比較を促進するか、又はアキュムレータ１１３を設定するためにメモリ１１１に記憶されるように、受信したアラーム時間を操作する。記憶された時間表現は、アラームが引き起こされる未来の周期の数、アラームが設定された時間、及びアラームが引き起こされる未来の時間量を表す値のうちの少なくとも１つである。代替の実施形態では、時間は、相対時間値又は絶対時間値である。記憶された時間表現は、アラームの設定時間を表す受信したデータの形態に関して、タイミング回路構成及び通信モジュール構成に基づく。
【００４５】
少なくとも１つの実施形態では、コンタクトレンズ１００は、他の構成要素が少なくとも部分的に封入された電子インサートを含む。少なくとも１つの実施形態では、コンタクトレンズは、オプティカルゾーン及びオプティカルゾーンの周辺の周囲にある周辺ゾーンを含む。
【００４６】
更なる実施形態では、図１Ａに示されるように、システムは、電源１２０を含む。電源１２０は、警告機構１１６を含む多数の構成要素に電力を供給する。電力は、電池、エネルギー回収装置、又は当業者に既知の他の好適な手段から供給することができる。本質的に、システムのすべての他の構成要素に信頼性のある電力を供給するためには、任意の種類の電源１２０を利用することができる。
【００４７】
警告機構１１６は、システムコントローラ１１０から受信した命令（又は警告）信号に基づいて、装着者に特定の警告を実行するための任意の好適なデバイスを含んでもよい。例えば、アラームが上述のようにシステムコントローラ１１０を作動化した場合、システムコントローラ１１０は、警告機構１１６、例えば、光（又は光アレイ）が、装着者の角膜若しくは強膜内（又は代替的にレンズ全体）に光をパルス化するか、又は物理的波をこれら上に脈動させることを可能にし得る。警告機構１１６の更なる例には、電気デバイス、例えば、圧電デバイス、変換器、振動デバイス、化学物質放出デバイス（例には、かゆみ感、刺激、又は灼熱感を生じさせる化学物質の放出が含まれる）、及び音響デバイスを含む機械デバイス、コンタクトレンズの光学ゾーンの光学ゾーン変更、例えば、焦点及び／又はレンズを通る光伝送の割合の変更を提供する変換器、磁気デバイス、電磁気デバイス、熱デバイス、例えば、光学変更をもたらす及び／又は網膜に向けて光を方向付けるか若しくはオプティカルゾーンに色付けを適用するための液晶、発光ダイオード（ＬＥＤ）、プリズム、光ファイバー、及び／又は光管の有無に関わらない光学着色機構、例えば、現在の時間を含むメッセージを示すための液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）及び／又はＬＥＤ、角膜又は強膜表面のうちの少なくとも１つと、角膜又は強膜の１つ又は２つ以上の知覚神経と、に適度の刺激をもたらすか、又はこれらを刺激するための電気刺激器等の電気デバイス、あるいはこれらの任意の組み合わせが挙げられる。少なくとも１つの実施形態では、警告機構１１６は、電源１２０からの電力に加えて、システムコントローラ１１０から信号を受信し、システムコントローラ１１０からの信号に基づいて何らかの動作を生じさせる。代替の実施形態では、システムコントローラ１１０からの信号は、警告機構１１６及と電源１２０との間の電気的接続であるので、電力のアベイラビリティが、警告機構１１６を作動させる。
【００４８】
図１Ｂは、まぶた位置センサシステム１３０を図１Ａに例示されるシステムに追加する代替の実施形態を示す。システムコントローラ１１０は、まぶた位置センサシステム１３０と電気通信している。少なくとも１つの実施形態では、システムコントローラ１１０は、まぶたが閉じているか又は開いているかを決定するために、警告信号が警告機構１１６に送信されるべきであるという決定に近似して、まぶた位置センサシステム１３０をサンプリングする。少なくとも１つの実施形態では、まぶたが開いていると決定されるときには、装着者が起きていて、アラームを必要としていないと推測されるため、警告信号は取り消されて送信されない。代替の実施形態では、サンプルは、装着者が警告を受信することを可能にするために、警告信号の送信後、所定の時点のみで取得される。更なる代替の実施形態では、まぶたが所定の時点で閉じていると検出されたときには、システムコントローラ１１０は、第２の警告信号を警告機構１１６に送信して、漸増する警告をアラームの装着者に提供する。
【００４９】
そのような例示された実施形態では、警告機構１１６は、装着者に提供される警告を漸増するための信号をシステムコントローラ１１０から受信し、そのような実施形態では、警告機構１１６は、例えば、少なくとも１つの実施形態では、まぶた位置がまぶた位置センサシステム１３０を使用して検出される最初の警告にも関わらず装着者のまぶたが閉じたままであるとき、警告の漸増を提供するために、装着者に提供される少なくとも２つのレベル及び／又は種類の警告を有する、更なる実施形態では、利用可能な複数の漸増レベルが存在する。
【００５０】
図２Ａは、２つの眼２８０が少なくとも部分的にコンタクトレンズ２００で覆われている、システムを示す。センサアレイ２３０は、図１４Ａ及び１４Ｂに対して後に記載されるように、コンタクトレンズ２００の両方に存在し、まぶたの位置を決定する。この実施形態では、コンタクトレンズ２００は各々、電子通信構成要素２１４を含む。それぞれのコンタクトレンズ２００中の電子通信構成要素２１４は、双方向通信がコンタクトレンズ２００間で起こることを可能にする。電子通信構成要素２１４は、ＲＦトランシーバー、アンテナ、光センサ２３２のためのインターフェイス回路、及び関連又は類似した電子部品を含んでもよい。線２１５で表される通信チャネルは、コンタクトレンズ２００間の効果的な通信を可能にするために、適切なデータプロトコルを用いた適切な周波数及び電力でのＲＦ伝送を含んでもよい。２つのコンタクトレンズ２００間のデータの伝送は、装着者の真の睡眠状態を検出するために、例えば、両方のまぶたが閉じられているかを実証してもよい。伝送は、１つのレンズから第２のレンズにアラーム信号を送信して、第２のレンズの警告機構をトリガすることも可能にしてもよい。データ伝送は、例えば電子通信構成要素２７２を有する図２Ｂに例示されるアラームの時間を設定するために、外部デバイス２７０、例えば、スマートフォン（又は他のプロセッサに基づくシステム）からも行われてよい。したがって、電子通信構成要素２１４は、少なくとも１つの代替の実施形態では１つのレンズ上にのみ存在し得、更なる代替の実施形態では、１つのレンズのみが存在する。
【００５１】
図３は、ブロック図の形態での、少なくとも１つの実施形態に従った、電子まぶた位置システム３３０を有するコンタクトレンズ３００を示す。この実施形態では、電子まぶた位置システム３３０は、光センサ３３２、増幅器３３４、アナログディジタル変換器（又はＡＤＣ）３３６、ディジタル信号処理装置３３８を含み得る。コンタクトレンズ３００はまた、電源３２０、システムコントローラ３１０、及び警告機構３１６も含む。
【００５２】
コンタクトレンズ３００が使用者の眼の前側表面上に配置されるとき、まぶた位置システム３３０の電子回路は、まぶたが開いているか又は閉じているかを検出するために利用されてもよい。光センサ３３２及び他の回路は、まばたき、使用者の眼によって生成される種々のまばたきパターン、及び／又はまぶたが閉じているレベルを検出するように構成されている。
【００５３】
この例示の実施形態では、光センサ３３２は、コンタクトレンズ３３０内に埋め込まれてもよく、周辺光３３１を受信し、入射光子を電子に変換し、それによって矢印３３３によって示される電流を増幅器３３４に流れ込ませる。光センサ又は光検出器３３２は、任意の好適なデバイスを含んでもよい。一実施形態では、光センサ３３２は、少なくとも１つのフォトダイオードを含む。少なくとも１つの実施形態では、フォトダイオードは、集積化能力を向上させ、光センサ３３２及び他の回路の外形寸法を小さくさせる、相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ処理技術）において、実現される。電流３３３は、入射光レベルに比例し、光検出器３３２がまぶたで覆われる場合に実質的に減少する。増幅器３３４は、利得を伴って入力に比例して出力を生成し、入力電流を出力電圧に変換するトランスインピーダンス増幅器として機能し得る。増幅器３３４は、ＡＤＣ  ３３６によって獲得されるのに十分な電圧及び電力を信号に供給する等、システムの残部に使用可能なレベルまで信号を増幅し得る。例えば、光センサ３３２の出力は非常に小さく、暗い環境で使用される可能性があるため、増幅器は後続のブロックを駆動するために必要となり得る。増幅器３３４は、可変利得増幅器として実装されてもよく、その利得は、システムの動作範囲を最大化するように、フィードバック装置において、システムコントローラ３１０によって調整されてもよい。利得の提供に加えて、増幅器３３４は、光センサ３３２及び増幅器３３４出力に適したフィルタリング及び他の回路等の、他のアナログ信号調節回路を含んでもよい。増幅器３３４は、光センサ３３２による信号出力を増幅し、調節するための任意の好適なデバイスを含んでもよい。例えば、増幅器３３４は、単に単一の演算増幅器、又は１つ若しくは２つ以上の演算増幅器を備えるより複雑な回路を含み得る。光センサ３３２は、フォトダイオードの切り替え可能なアレイであってもよく、増幅器３３４は、積分器であってもよい。先に記載のように、光センサ３３２及び増幅器３３４は、眼を通して受け取られた入射光の強度に基づいてまばたきシーケンスを検出して隔離し、入力電流を、最終的にシステムコントローラ３１０によって使用可能なディジタル信号に変換するように構成されている。少なくとも１つの実施形態では、システムコントローラ３１０は、種々の光の強度レベル条件で種々のまばたきシーケンス、まばたきパターン、及び／又は（部分的若しくは完全に）まぶたが閉じているのを認識するように事前にプログラムされるか、あるいは事前に構成され、適切な出力信号を警告機構３１６に提供する。少なくとも１つの実施形態では、システムコントローラ３１０はまた、関連するメモリも含む。
【００５４】
この実施形態では、増幅器３３４からの連続的なアナログ信号出力を、更なる信号処理に適切な、サンプリングされたディジタル信号へ変換するために、ＡＤＣ  ３３６を使用することができる。例えば、ＡＤＣ  ３３６は、増幅器３３４からのアナログ信号出力を、ディジタル信号処理システム又はマイクロプロセッサ３３８等の後続の又は下流の回路によって使用可能となり得るディジタル信号に変換することができる。ディジタル信号処理システム又はディジタル信号処理装置３３８は、フィルタリング、処理、検出、及び他には、下流での使用のために入射光検出を可能にするサンプリングされたデータの操作／処理のうちの１つ又は２つ以上を含む、ディジタル信号処理に利用され得る。ディジタル信号処理装置３３８は、長時間の閉瞼又はまぶたドリフトを示すまばたきシーケンスと一緒に、まばたきシーケンス及び／又はまばたきパターンでプログラムされてもよい。ディジタル信号処理装置３３８はまた、少なくとも１つの実施形態では、例えば、システムコントローラ３１０によって選択された各動作状態のまばたきパターンを検出するためのテンプレート及びマスクセットを記憶する関連するメモリも含む。ディジタル信号処理装置３３８は、アナログ回路、ディジタル回路、ソフトウェア、又はこれらの組み合わせを利用して実装されてもよい。例示される実施形態では、これは、ディジタル回路で実装される。関連した増幅器３３４及びディジタル信号処理装置３３８とともに、ＡＤＣ  ３３６は、例えば、１００ミリ秒毎等の上述されたサンプリング速度と一致した好適な速度で作動され、これは、少なくとも１つの実施形態では、調節の対象となる。
【００５５】
少なくとも１つの実施形態では、まばたきシーケンスは、システム及び／又はシステムコントローラの動作状態を変化させるために利用されてもよい。更なる実施形態では、システムコントローラ３１０は、例えば、アクチュエータにより電子的に制御されたレンズの焦点又は屈折力を変化させる等、ディジタル信号処理装置３３８からの入力に応じて、電動コンタクトレンズの他の態様を制御してもよい。
【００５６】
少なくとも１つの実施形態では、システムコントローラ３１０は、受信したまばたきパターンに基づいて、レンズの動作状態を決定して、睡眠動作状態又は覚醒動作状態として動作状態を設定するが、代替の実施形態では他の状態が可能である。この実施形態に付け加えて、動作状態は、その動作状態にあるディジタル信号処理装置３３８によって使用される一組のテンプレート及びマスクを決定する。
【００５７】
少なくとも１つの実施形態では、システムコントローラ３１０は、光センサチェーン、即ち、光センサ３３２、増幅器３３４、ＡＤＣ  ３３６、及びディジタル信号処理システム３３８からの信号を使用して、サンプリングした光レベルをまばたき作動パターンと比較する及び／又は閉瞼を決定する。図４を参照すると、時間に対して種々の光の強度レベルで記録されたまばたきパターンサンプル及び有効な閾値のグラフ表示が示される。したがって、異なる場所での光の強度レベルの変化を考慮すること等、種々の要因を考慮することは、眼への光の入射をサンプリングするときに、及び／又は種々の活動を実行する間に、まばたきの検出における誤差を軽減及び／又は防止し得る。更に、眼への光の入射をサンプリングするときに、周辺光の強度レベルの変化が眼又はまぶたに及ぼし得る効果を考慮することはまた、まぶたを低強度の光レベル及び高強度の光レベルにおいて閉じたときに、まぶたがどのくらいの量の可視光線を遮断するか等、まばたきの検出における誤差を軽減及び／又は防止し得る。換言すれば、誤ったまばたきパターンが制御のために利用されることを防止するために、以下で更に詳細に説明されるように、周辺光のレベルが好ましくは考慮される。
【００５８】
例えば、研究では、まぶたは、平均して約９９パーセントの可視光線を遮断するが、より低い波長では、より少ない光がまぶたを通して伝送される傾向を有し、約９９．６パーセントの可視光線を遮断するということが判明している。より長い波長では、まぶたは、スペクトルの赤外部分にかけて３０パーセントの入射光のみを遮断し得る。しかしながら、留意しなくてはならないことは、異なる周波数、波長、及び強度の光が、異なる効率でまぶたを通して伝送され得るということである。例えば、明るい光源を見ているとき、個人がまぶたを閉じた状態では赤い光を見る可能性がある。個人の皮膚色素沈着等、個人によって、まぶたがどのくらいの量の可視光線を遮断するかにおいても変動があり得る。図４に示されるように、種々の光レベルにわたるまばたきパターンのデータサンプルは、７０秒の時間間隔の過程でシミュレーションされ、その中で眼を通して伝送された可視光線強度レベルは、シミュレーションの過程において記録され、有効な閾値が示される。閾値は、様々な光の強度レベルで、シミュレーションの過程にわたるサンプルまばたきパターンに対して記録された可視光線強度のピークピーク値の間の値に設定される。時間とともに平均光レベルを追跡し、閾値を調整しながら、まばたきパターンを事前プログラムする能力を有することは、いつ個人がまばたきしているか、対照的にいつ個人がまばたきしていないか、かつ／又は単にある特定の領域における光の強度の変化があるかを検出可能であることに不可欠であり得る。
【００５９】
システムコントローラは、まばたき検出法を使用して、例えば、まぶたが開いているか又は閉じているか、まばたきの持続時間、まばたき間の持続時間、及び所与の期間におけるまばたきの回数等のまばたきの特性を検出する。少なくとも１つの実施形態では、まばたき検出法は、ある特定のサンプリング速度での眼への入射をサンプリングすることに依存する。所定のまばたきパターンには、入射光サンプルの最新履歴が記憶され、それと比較される。パターンが整合するとき、まばたき検出法は、例えば、レンズのアラーム時間及び／又は他の動作を設定及び／又は変更するために、システムコントローラの活動を引き起こし得る。少なくとも１つの実施形態では、まばたき検出法は、所定のまばたきパターンと、眠気、睡眠開始、又は睡眠に関連するまぶたの動きとを更に区別する。
【００６０】
まばたきは、まぶたの素早い開閉であり、眼の不可欠な機能である。まばたきは、例えば、物体が眼に近接して不意に現れたときに個人がまばたきする等、眼を異物から保護する。まばたきは、涙を広げることによって、眼の前面上に潤滑をもたらす。まばたきはまた、混入物及び／又は刺激物を眼から除去する役割も果たす。通常、まばたきは自動的に行われるが、刺激物による場合には、外部刺激が原因となり得る。しかしながら、まばたきは意図的である場合もあり、例えば、言語によって又はジェスチャーにより情報交換できない個人は、「はい」では１回まばたきし、「いいえ」では２回まばたきすることができる。本発明のまばたき検出法及びシステムは、通常のまばたき反応と混同され得ないまばたきパターンを利用する。換言すれば、まばたきが作用を制御するための手段として利用される場合、所与の作用に対して選択される特定のパターンは無作為で生じ得ず、さもなければ、不慮の作用が起こり得る。まばたき速度及び／又は頻度は、疲労、集中、倦怠、眼の怪我、薬物治療及び疾患を含むいくつかの要因によって影響され得るため、制御目的のまばたきパターンは、好ましくは、まばたきに影響するこれら及び任意の他の変化するものを考慮する。無意識のまばたきの平均長さは、約１００〜４００ミリ秒の範囲である。平均的な成人男性及び女性は、１０回の無意識のまばたき／分という速度でまばたきし、無意識のまばたき間の平均時間は、約０．３〜７０秒である。まぶたの動きはまた、まぶたが、装着者が睡眠中であることを示す一定期間にわたって閉じているか、又は一定期間閉じている一般的な傾向を有するため、嗜眠状態等の他の状態も示し得る。
【００６１】
まばたき検出法の実施形態は、以下の工程に要約され得る。
１．明確なまばたき検出のために使用者が行うか、又は睡眠開始を表す意図的な「まばたきシーケンス」を定義する。
２．まばたきシーケンスの検出及び無意識のまばたきの拒絶と一致する速度で、入射する光レベルをサンプリングする。
３．サンプリングされた光レベルの履歴を、まばたきテンプレートの値によって定義される、期待される「まばたきシーケンス」と比較する。
４．例えば、移行の間際等、比較の間に無視されるテンプレートの部分を示すために、まばたき「マスク」シーケンスを任意で実装する。これは、プラス又はマイナス１の誤差の時間枠等、使用者が所望の「まばたきシーケンス」から外れることを許容し得、レンズの作動、制御、及び焦点変更のうちの１つ又は２つ以上が起こり得る。更に、これは使用者のまばたきシーケンスのタイミングの変化を許容し得る。
【００６２】
まばたきシーケンスは、以下のように規定されてもよい。
１．０．５秒間まばたき（閉）する
２．０．５秒間開く
３．０．５秒間まばたき（閉）する
【００６３】
１００ミリ秒のサンプリング速度で、２０サンプルのまばたきテンプレートが、
ｂｌｉｎｋ＿ｔｅｍｐｌａｔｅ＝［１，１，１，０，０，０，０，０，１，１，１，１，１，０，０，０，０，０，１，１］によって得られる。
【００６４】
まばたきマスクは、移行の直後にサンプルをマスクアウトするように定義され（０はサンプルをマスクアウト又は無視する）、
ｂｌｉｎｋ＿ｍａｓｋ＝［１，１，１，０，１，１，１，１，０，１，１，１，１，０，１，１，１，１，０，１］。
【００６５】
任意で、幅広い移行領域は、よりタイミングの不確定性を許容するためにマスクアウトされてもよく、
ｂｌｉｎｋ＿ｍａｓｋ＝［１，１，０，０，１，１，１，０，０，１，１，１，０，０，１，１，１，０，０，１］。
【００６６】
単一の長いまばたきを例に挙げると、この場合、２４サンプルテンプレートで１．５秒のまばたき等、代替のパターンが実装されてもよく、
ｂｌｉｎｋ＿ｔｅｍｐｌａｔｅ＝［１，１，１，１，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，１，１，１，１，１］によって得られる。
【００６７】
更なる代替パターンは、以下に示される２４個のサンプルのテンプレートを用いて、この場合は、２．４秒のまばたき（又は睡眠のために閉じられている眼）が睡眠を示すものとして、実行されてもよい：
ｂｌｉｎｋ＿ｔｅｍｐｌａｔｅ＝［０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０，０］。
【００６８】
代替の実施形態では、このｂｌｉｎｋ＿ｔｅｍｐｌａｔｅは、ｂｌｉｎｋ＿ｍａｓｋを用いずに使用される。
【００６９】
上記の例は、例示目的のためであって、特定のデータセットを表さないということに留意すべきある。
【００７０】
検出は、サンプルの履歴をテンプレート及びマスクに対して論理的に比較することによって実行されてもよい。論理的な動作は、ビット単位ベースで、テンプレート及びサンプル履歴シーケンスを排他的ＯＲ（ＸＯＲ）することであり、次いで、すべてのマスクされていない履歴ビットがテンプレートに整合することを実証することである。例えば、上記のまばたきマスクサンプルにおいて例示されるように、値が論理１であるまばたきマスクのシーケンスの各場所では、まばたきは、シーケンスのその場所のまばたきマスクテンプレートに整合しなければならない。しかしながら、値が論理０であるまばたきマスクのシーケンスの各場所では、まばたきが、シーケンスのその場所のまばたきマスクテンプレートに整合する必要はない。例えば、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）（ＭａｔｈＷｏｒｋｓ，Ｎａｔｉｃｋ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）でコード化されている、以下のＢｏｏｌｅａｎアルゴリズム等式が利用されてもよい。
【００７１】
ｍａｔｃｈｅｄ＝ｎｏｔ（ｂｌｉｎｋ＿ｍａｓｋ）｜ｎｏｔ（ｘｏｒ（ｂｌｉｎｋ＿ｔｅｍｐｌａｔｅ，ｔｅｓｔ＿ｓａｍｐｌｅ））、
式中、ｔｅｓｔ＿ｓａｍｐｌｅはサンプル履歴である。整合した値は、まばたきテンプレート、サンプル履歴、及びｂｌｉｎｋ＿ｍａｓｋと同じ長さを有するシーケンスである。整合したシーケンスがすべて論理１である場合、優れた整合性が生じる。更に説明すると、ｎｏｔ（ｘｏｒ（ｂｌｉｎｋ＿ｔｅｍｐｌａｔｅ，ｔｅｓｔ＿ｓａｍｐｌｅ））は、各不整合性に対して論理０、及び各整合性に対して論理１を与える。反転したマスクで論理「和」をとることは、整合したシーケンスの各場所を、マスクが論理０であるような論理１に強制する。したがって、値が論理０として特定されるようなまばたきマスクテンプレートにおける場所がより多いほど、人のまばたきに関してより広い誤差の範囲が許容される。まばたきマスクテンプレートにおいて論理０の数が大きくなる程、期待される又は意図されるまばたきパターンに整合する誤検出への可能性がより大きくなることにも留意すべきである。種々の予測されるか、又は意図されるまばたきパターンは、一度に１つ又は２つ以上の活動でデバイス内にプログラムすることができ、少なくとも１つの実施形態では、特定の動作状態に使用される特定のまばたきパターンの使用を制御し得ることが理解されるべきである。より具体的には、複数の期待される又は意図されるまばたきパターンが、同じ目的又は機能性のために、あるいは異なる又は代替の機能性を実行するために利用されてもよい。例えば、１つのまばたきパターンは、レンズに動作状態の変更をもたらす、アラームをスヌーズにする、アラームを停止する、及び／又はアラームを設定するために利用されてもよい。少なくとも１つの実施形態では、まばたき検出はまた、いつまぶたが閉じたままになったかも検出することができ、これは、連続したまばたきとして検出される。
【００７２】
図５〜１８は、まぶた位置センサシステム（又はまばたき検出センサシステム）の例を提供する。少なくとも１つの実施形態では、まぶた位置センサシステムは、まばたき検出を使用して、まぶたが閉じられているか、及び一定期間にわたって閉じられたままになっているかどうかを決定する。
【００７３】
図５は、少なくとも１つの実施形態に従ったまばたき検出システムの状態遷移図表５００を示す。システムは、ＩＤＬＥ状態５０２から始まり、イネーブル信号ｂｌ＿ｇｏがアサートされるのを待機する。イネーブル信号ｂｌ＿ｇｏが、例えば、まばたきサンプリング速度に相応の１００ミリ秒の速度でｂｌ＿ｇｏをパルス化する発振器及び制御回路によってアサートされるときに、次いで、状態マシンはＷＡＩＴ＿ＡＤＣ状態５０４に移行し、そこでＡＤＣは、受信された光レベルをディジタル値に変換するように有効化される。ＡＤＣは、その動作が完了したことを示すために、ａｄｃ＿ｄｏｎｅ信号をアサートし、システム又は状態マシンはＳＨＩＦＴ状態５０６に移行する。シフト状態５０６において、システムは、まばたきサンプルの履歴を保持するために、最も直近で受信されたＡＤＣ出力値をシフトレジスタにプッシュする。いくつかの実施形態では、ＡＤＣ出力値はまず、メモリの必要条件を最小化するために、単一ビット（１又は０）をサンプル値に提供するように閾値と比較される。次いで、システム又は状態マシンは、ＣＯＭＰＡＲＥ状態５０８に移行し、そこで、サンプル履歴シフトレジスタの値が、上述のように、１つ又は２つ以上のまばたきシーケンステンプレート及びマスクと比較される。整合が検出された場合、１つ又は２つ以上の出力信号は、レンズの状態を、睡眠動作状態若しくは覚醒動作状態に切り替えるか、又は装着者による睡眠開始を信号で送るもの等がアサートされてもよい。次いで、システム又は状態マシンはＤＯＮＥ状態５１０に移行し、その動作が完了したことを示すために、ｂｌ＿ｄｏｎｅ信号をアサートする。
【００７４】
図６は、受信された光レベルを検出し、サンプリングするために使用され得る光センサ又は光検出器信号経路ｐｄ＿ｒｘ＿ｔｏｐを示す。信号経路ｐｄ＿ｒｘ＿ｔｏｐは、フォトダイオード６０２、トランスインピーダンス増幅器６０４、自動利得及び低域フィルタリングステージ６０６（ＡＧＣ／ＬＰＦ）、及びＡＤＣ  ６０８を含んでもよい。ａｄｃ＿ｖｒｅｆ信号は、電源６２０（図１Ａ又は１Ｂの電源１１０参照）からＡＤＣ  ６０８へ入力されるか、又は代替に、アナログディジタル変換器６０８内の専用回路から提供されてもよい。ＡＤＣ  ６０８からの出力であるａｄｃ＿ｄａｔａは、ディジタル信号処理及びシステムコントローラブロック３３８／３１０（図３参照）に伝送される。個別のブロック３３８及び３１０として図３に例示されているが、説明を簡単にするために、ディジタル信号処理装置３３８及びシステムコントローラ３１０は、好ましくは、単一ブロック６１０に実装される。イネーブル信号ａｄｃ＿ｅｎ、開始信号ａｄｃ＿ｓｔａｒｔ、及びリセット信号ａｄｃ＿ｒｓｔ＿ｎは、ディジタル信号処理及びシステムコントローラ６１０から受信されるが、完了信号ａｄｃ＿ｃｏｍｐｌｅｔｅはそこに伝送される。クロック信号ａｄｃ＿ｃｌｋは、信号経路ｐｄ＿ｒｘ＿ｔｏｐの外部のクロック源からか、又はディジタル信号処理及びシステムコントローラ６１０から受信されてもよい。ａｄｃ＿ｃｌｋ信号及びシステムクロックは、異なる周波数で実行していてもよいことに留意すべきである。任意の数の異なるＡＤＣは、異なるインターフェイス及び制御信号を有してもよいが、光センサ信号経路のアナログ部分の出力のサンプリングされたディジタル表現を提供する同様の機能を実行する本発明に従って利用され得るということにも留意することが重要である。光検出イネーブルｐｄ＿ｅｎ、及び光検出利得ｐｄ＿ｇａｉｎは、ディジタル信号処理及びシステムコントローラ６１０から受信される。
【００７５】
図７は、受信されたＡＤＣ信号値ａｄｃ＿ｄａｔａを単一ビット値ｐｄ＿ｄａｔａまで減らすために使用され得るディジタル調節論理７００のブロック図を示す。ディジタル調節論理７００は、信号の保持された値ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄを提供するために、光検出信号経路ｐｄ＿ｒｘ＿ｔｏｐからデータａｄｃ＿ｄａｔａを受信するためのディジタルレジスタ７０２を含んでもよい。ディジタルレジスタ７０２は、ａｄｃ＿ｃｏｍｐｌｅｔｅ信号がアサートされるときに、ａｄｃ＿ｄａｔａ信号の新しい値を受け取るように、またその他ではａｄｃ＿ｃｏｍｐｌｅｔｅ信号が受信されるときに、最新の受け取られた値を保持するように構成されている。この様式で、システムは、データがシステム電力消費量を減らすようにラッチされれば、光検出信号経路を無効にしてもよい。次いで、保持されたデータ値は、信号ｐｄ＿ｔｈの１つ又は２つ以上の閾値を提供するために、閾値生成回路７０４において、例えば、積分ダンプ平均（integrate-and-dump average）又はディジタル論理に実装された他の平均方法によって平均化されてもよい。次いで、保持されたデータ値は、信号ｐｄ＿ｄａｔａの１ビットデータ値を提供するように、コンパレーター７０６を介して１つ又は２つ以上の閾値と比較されてもよい。比較動作は、出力信号ｐｄ＿ｄａｔａの雑音を最小化するために、ヒステリシス、又は１つ又は２つ以上の閾値との比較を採用してもよいということが理解されるだろう。ディジタル調節論理は、算出された閾値に従って及び／又は保持されたデータ値に従って、図６に例示される信号ｐｄ＿ｇａｉｎを介して、光検出信号経路内の自動利得及び低域フィルタリングステージ６０６の利得を設定するために、利得調整ブロックｐｄ＿ｇａｉｎ＿ａｄｊ  ７０８を更に含んでもよい。この実施形態において、６ビットワードは、複雑性を最小化すると同時に動作範囲にわたる十分な解像度をまばたき検出に提供するということに留意することが重要である。図７は、例えば、使用者が、利得調整ブロックｐｄ＿ｇａｉｎ＿ａｄｊ  ７０８によって決定された自動利得制御をオーバーライドすることを可能にする直列データインターフェイスからｐｄ＿ｇａｉｎ＿ｓｄｉ制御信号を提供することを含む代替の実施形態を示す。
【００７６】
１つの実施形態では、閾値生成回路７０４は、ピーク検出器、谷検出器、及び閾値計算回路を含む。この実施形態では、閾値及び利得制御値は、以下のように生成され得る。ピーク検出器及び谷検出器は、信号ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄに保持された値を受信するように構成されている。ピーク検出器は、ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値の増加を素早く追跡し、ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値が減少する場合にゆっくりと減衰する出力値ｐｄ＿ｐｋを提供するように更に構成されている。動作は、電気分野において周知の古典的ダイオード包絡線検出器のものに類似している。谷検出器は、ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値の減少を素早く追跡し、ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値が増加する場合に高い値までゆっくりと減衰する出力値ｐｄ＿ｖｌを提供するように更に構成されている。谷検出器の動作はまた、正の電源電圧に拘束される放電抵抗器を有するダイオード包絡線検出器に類似している。閾値計算回路は、ｐｄ＿ｐｌ及びｐｄ＿ｖｌ値を受信するように構成され、ｐｄ＿ｐｋ及びｐｄ＿ｖｌ値の平均に基づいて、中点閾値ｐｄ＿ｔｈ＿ｍｉｄを算出するように更に構成されている。閾値生成回路７０４は、中点閾値ｐｄ＿ｔｈ＿ｍｉｄに基づいて、閾値ｐｄ＿ｔｈを提供する。
【００７７】
閾値生成回路７０４は、ｐｄ＿ｇａｉｎ値の変動に応じて、ｐｄ＿ｐｋ及びｐｄ＿ｖｌレベルの値を更新するように更に適合されてもよい。ｐｄ＿ｇａｉｎ値が１工程で増加する場合、ｐｄ＿ｐｋ及びｐｄ＿ｖｌ値は、光検出信号経路における期待された利得の増加に等しい要因によって増加される。ｐｄ＿ｇａｉｎ値が１工程で減少する場合、ｐｄ＿ｐｋ及びｐｄ＿ｖａｌ値は、光検出信号経路における期待された利得の減少に等しい要因によって減少される。この様式で、ｐｄ＿ｐｋ及びｐｄ＿ｖｌ値にそれぞれ保持されたピーク検出器及び谷検出器の状態、及びｐｄ＿ｐｋ及びｐｄ＿ｖｌ値から算出された閾値ｐｄ＿ｔｈは、信号経路利得の変動を整合するように更新され、それによって、光検出信号経路利得における意図的な変化からのみ起因する状態又は値での不連続性又は他の変化を回避する。
【００７８】
閾値生成回路７０４の更なる実施形態では、閾値計算回路は、ｐｄ＿ｐｋ値の比率又はパーセンテージに基づいて、閾値ｐｄ＿ｔｈ＿ｐｋを算出するように更に構成されてもよい。少なくとも１つの実施形態では、ｐｄ＿ｔｈ＿ｐｋは、ｐｄ＿ｐｋ値の８分の７であるように有利に構成されてもよく、演算は、関連技術分野において周知のように、簡易な３ビットの右シフト及び減法で実行されてもよい。閾値計算回路は、ｐｄ＿ｔｈ＿ｍｉｄ及びｐｄ＿ｔｈ＿ｐｋのうちのより小さい方となるように、閾値ｐｄ＿ｔｈを選択してもよい。この様式では、ｐｄ＿ｐｋ及びｐｄ＿ｖｌ値が等しくなることをもたらし得るフォトダイオードへの長期にわたる一定の光の入射の後でさえ、ｐｄ＿ｔｈ値は、ｐｄ＿ｐｋ値と等しくは決してならないだろう。ｐｄ＿ｔｈ＿ｐｋ値は、長く間隔が空いた後でも、まばたきの検出を確実にするということが理解されるだろう。閾値生成回路の挙動は、後に考察されるように図１１Ａ〜１１Ｇに更に示される。
【００７９】
図８は、少なくとも１つの実施形態に従った、ディジタルまばたき検出アルゴリズムを実行するために使用され得るディジタル検出論理８００のブロック図を示す。ディジタル検出論理８００は、ここで１ビット値を有する信号ｐｄ＿ｄａｔａに例示されるように、図６の光検出信号経路ｐｄ＿ｒｘ＿ｔｏｐから又は図７のディジタル調節論理からデータを受信するように適合されたシフトレジスタ８０２を含んでもよい。シフトレジスタ８０２は、ここ２４ビットレジスタで、受信されたサンプル値の履歴を保持する。ディジタル検出論理８００は、サンプル履歴、並びに（必要に応じて）動作状態に基づいて１つ又は２つ以上のテンプレートｂｌ＿ｔｐｌ及びマスクｂｌ＿ｍａｓｋを受信するように適合された比較ブロック８０４を更に備え、後の使用のために保持され得る１つ又は２つ以上の出力信号の１つ又は２つ以上のテンプレート及びマスクへの整合を示すように構成されている。少なくとも１つの実施形態では、動作状態は、比較ブロック８０４によって使用されるテンプレートｂｌ＿ｔｐｌ及びマスクｂｌ＿ｍａｓｋのセットを決定する。少なくとも１セットのテンプレートｂｌ＿ｔｐｌにおいて、眠りにおちる装着者を表す少なくとも１つの睡眠テンプレートが存在する。代替の実施形態では、ディジタル検出論理８００は、１つ又は２つ以上の睡眠テンプレートを含むように適合された比較ブロックを含み、後の使用のために保持され得る１つ又は２つ以上の出力信号の１つ又は２つ以上のテンプレート及びマスクへの整合を示すように構成されている。そのような代替の実施形態では、レンズは、睡眠及び覚醒動作状態を有しない。
【００８０】
比較ブロック８０４の出力は、Ｄフリップフロップ８０６を介してラッチされる。ディジタル検出論理８００は、マスキング動作のため、小さなシフトで同一のサンプル履歴セット上にあり得る継時比較を抑制する計数器８０８又は他の論理を更に含んでもよい。好ましい実施形態では、サンプル履歴は、陽性整合が判明された後、消去又はリセットされ、したがって、後続の整合が識別可能になる前にサンプリングされる完全な新しい整合するシーケンスを必要とする。ディジタル検出論理８００は、制御信号を光検出信号経路及びＡＤＣに提供するために、状態マシン又は類似の制御回路をまた更に含んでもよい。いくつかの実施形態では、制御信号は、ディジタル検出論理８００から分離される制御状態マシンによって生成されてもよい。この制御状態マシンは、ディジタル信号処理及びシステムコントローラ４１０の一部であってもよい（図４参照）。
【００８１】
図９は、検出サブシステムから光検出信号経路に使用されるＡＤＣ  ６０８（図６）に提供された制御信号のタイミング図を示す。イネーブル及びクロック信号ａｄｃ＿ｅｎ、ａｄｃ＿ｒｓｔ＿ｎ及びａｄｃ＿ｃｌｋは、サンプルシーケンスの開始時に作動化され、アナログディジタル変換処理が完了するまで継続する。１つの実施形態では、ＡＤＣ変換処理は、パルスがａｄｃ＿ｓｔａｒｔ信号に提供されるときに開始される。ＡＤＣ出力値は、ａｄｃ＿ｄａｔａ信号に保持され、処理の完了は、ａｄｃ＿ｃｏｍｐｌｅｔｅ信号のアナログディジタル変換器論理によって示される。ＡＤＣの前に増幅器の利得を設定するために利用されるｐｄ＿ｇａｉｎ信号がまた、図９に示される。この信号は、変換前にアナログ回路バイアス及び信号レベルを安定させるために、機動時間の前に設定されるように示される。
【００８２】
図１０は、ディジタルまばたき検出サブシステムｄｉｇ＿ｂｌｉｎｋ  １００２を有するディジタルシステムコントローラ１０００を示す。ディジタルまばたき検出サブシステムｄｉｇ＿ｂｌｉｎｋ  １００２は、マスター状態マシンｄｉｇ＿ｍａｓｔｅｒ  １００４によって制御されてもよく、ディジタルシステムコントローラ１０００の外部のクロック生成器であるｃｌｋｇｅｎ  １００６からクロック信号を受信するように適合されてもよい。ディジタルまばたき検出サブシステムｄｉｇ＿ｂｌｉｎｋ  １００２は、上述のように、光検出サブシステムへ制御信号を提供し、光検出サブシステムから信号を受信するように適合されてもよい。ディジタルまばたき検出サブシステムｄｉｇ＿ｂｌｉｎｋ  １００２は、まばたき検出アルゴリズムにおける動作のシーケンスを制御するために、状態マシンに加えて上述のディジタル調節論理及びディジタル検出論理を含んでもよい。ディジタルまばたき検出サブシステムｄｉｇ＿ｂｌｉｎｋ  １００２は、マスター状態マシン１００４からのイネーブル信号を受信し、完了若しくは終了指示、及びまばたき検出指示をもとのマスター状態マシン１００４に提供するように適合されてもよい。
【００８３】
図１０に示される実施形態に対する代替の実施形態では、タイムレコーダは、時間を追跡するために（図１０の）クロック生成器１００６に接続され、例えば、少なくとも１つの電子通信構成要素を使用してレンズから外部デバイスにデータが伝送（又は送信）されたとき、外部デバイスはレンズからのタイムスタンプ、及び使用開始のタイムスタンプと比較してデータが伝送されたときの外部デバイスの現在時間とに基づいて、時刻を逆算することにより装着者がレンズを装着したままどれくらいの期間眠っているかを決定することができるように、ある実施形態では、レンズが動作を開始し、タイムスタンプ信号を装着者による睡眠の開始及び停止に関するデータを記録するデータマネージャに提供する。
【００８４】
図１１Ａ〜１１Ｇは波形を描写し、閾値生成回路及び自動利得制御（図７）の動作を示す。図１１Ａは、様々な光レベルに応じて、フォトダイオードによって提供され得る光電流対時間の例を示す。プロットの第１の部分では、光レベル及び生じた光電流は、プロットの第２の部分と比較して比較的低い。プロットの第１の部分及び第２の部分の双方において、光及び光電流を低減するための２回のまばたきが見られる。まぶたによる光の減衰は、１００パーセントでなくてもよいが、眼への光の入射の波長に対するまぶたの透過特性に応じて、低い値であり得るということに留意されたい。図１１Ｂは、図１１Ａの光電流波形に応じて捕獲されるａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値を示す。簡単にするために、ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値は、一連の離散ディジタルサンプルとしてよりもむしろ連続的なアナログ信号として示される。ディジタルサンプル値は、対応するサンプル時間での、図１１Ｂに示されるレベルに対応するということが理解されるだろう。プロットの上部及び下部の破線は、ａｄｃ＿ｄａｔａ及びａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ信号の最大値及び最小値を示す。最大と最小との間の値の範囲はまた、ａｄｃ＿ｄａｔａ信号の動作範囲としても知られる。以下で論議されるように、光検出（photodection）信号経路利得は、プロットの第２の部分において異なる（より低い）。一般に、ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値は、光電流に正比例し、利得の変動は比例の定量又は定数にのみ影響する。図１１Ｃは、閾値生成回路によるａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値に応じて算出されたｐｄ＿ｐｋ、ｐｄ＿ｖｌ及びｐｄ＿ｔｈ＿ｍｉｄ値を示す。図１１Ｄは、閾値生成回路のいくつかの実施形態におけるａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値に応じて算出されたｐｄ＿ｐｋ、ｐｄ＿ｖｌ及びｐｄ＿ｔｈ＿ｐｋ値を示す。ｐｄ＿ｔｈ＿ｐｋ値は、常にいくつかのｐｄ＿ｐｋ値の比率であるということに留意されたい。図１１Ｅは、ｐｄ＿ｔｈ＿ｍｉｄ及びｐｄ＿ｔｈ＿ｐｋ値を伴うａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値を示す。長期にわたって、ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値が比較的一定であるところでは、ｐｄ＿ｖｌ値が同じレベルまで減衰するにつれて、ｐｄ＿ｔｈ＿ｍｉｄ値はａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値に等しくなるということに留意されたい。ｐｄ＿ｔｈ＿ｐｋ値は常に、ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値を若干下回るように保たれている。また、図１１Ｅに示されるのは、ｐｄ＿ｔｈの選択であり、そこではｐｄ＿ｔｈ値は、ｐｄ＿ｔｈ＿ｐｋ及びｐｄ＿ｔｈ＿ｍｉｄの値よりも低くなるように選択される。この方法で、閾値は常にｐｄ＿ｐｋ値からいくらか距離が離れるように設定され、光電流及びａｄｃ＿ｄａｔａ保持信号の雑音に起因するｐｄ＿ｄａｔａの誤った移行を回避する。図１１Ｆは、ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値とｐｄ＿ｔｈ値の比較によって生成されたｐｄ＿ｄａｔａ値を示す。ｐｄ＿ｄａｔａ信号は、まばたきが起こっているときに低い、二値の信号であるということに留意しなくてはならない。図１１Ｇは、これらの波形例に対するｔｉａ＿ｇａｉｎ対時間の値を示す。ｔｉａ＿ｇａｉｎの値は、図１１Ｅにａｇｃ＿ｐｋ＿ｔｈとして示されるｐｄ＿ｔｈが高閾値を超え始めるときに、低く設定される。類似の挙動が、ｐｄ＿ｔｈが低閾値を下回って減少し始めるときに、ｔｉａ＿ｇａｉｎを上昇させるために生じるということが理解されるだろう。図１１Ａ〜１１Ｅの各々の第２の部分を再度見てみると、より低いｔｉａ＿ｇａｉｎの効果は明瞭である。特に、ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値は、ａｄｃ＿ｄａｔａ及びａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ信号の動作範囲の中間近くに維持されるということに留意されたい。更に、ｐｄ＿ｐｋ及びｐｄ＿ｖｌ値は、単に光検出信号経路利得における変動のため、ピーク及び谷検出器状態及び値において不連続性が回避されるように、上述のように利得変動に従って更新されるということに留意すべきである。
【００８５】
図１２は、集積回路ダイ１２００上の光遮断及び光通過特徴を示す。集積回路ダイ１２００は、光通過領域１２０２、光遮断領域１２０４、接着パッド１２０６、パッシベーション開口部１２０８、及び光遮断層開口部１２１０を含む。光通過領域１２０２は、例えば、半導体処理において実装されるフォトダイオードのアレイ等、光センサ（図示されず）の上に位置付けられる。少なくとも１つの実施形態では、光通過領域１２０２は、できるかぎり多くの光を光センサに到達することを可能にし、それによって感度を最大化する。これは、製造に利用される半導体プロセスにおいて、又は後処理において許容される、ポリシリコン、金属、酸化物、窒化物、ポリイミド、及び光受容体上の他の層を除去することにより行われてもよい。光通過領域１２０２はまた、例えば、反射防止コーティング、フィルター、及び／又は拡散器等の光検出を最適化する他の特別な処理を受信してもよい。光遮断領域１２０４は、露光量を必要としないダイ上の他の回路を覆ってもよい。他の回路の性能は、例えば、先に述べたように、コンタクトレンズ内への組み込みのために必要とされる超低電流回路において、バイアス電圧及び発振器周波数を変化すること等、光電流によって低下され得る。光遮断領域１２０４は、薄い、不透明な、反射性材料で形成され、例えば、アルミニウム又は銅は、半導体ウエハー処理及び後処理において既に使用されている。金属で実装される場合、光遮断領域１２０４を形成する材料は、短絡状態を防止するために、回路下部及び接着パッド１２０６から絶縁されなければならない。このような絶縁は、例えば、酸化物、窒化物、及び／又はポリイミド等の、通常のウエハーパッシベーションの一部としてダイ上に既に存在するパッシベーションによって、又は後処理の間に追加される他の誘電体によって提供されてもよい。マスキングは、伝導性の光遮断金属が、ダイ上の接着パッドと重なり合わないように、光遮断層開口部１２１０を許容する。光遮断領域１２０４は、ダイ接着の間にダイを保護し、短絡を回避するために、追加の誘電体又はパッシベーションで覆われる。この最終パッシベーションは、接着パッド１２０６への接続を可能にするために、パッシベーション開口部１２０８を有する。
【００８６】
コンタクトレンズが色付け能力を含む代替の実施形態では、光通過領域１２０２は、色付けされ得るコンタクトレンズの領域と少なくとも部分的に重なる。光センサがコンタクトレンズの色付け領域及び色付されない領域の両方内に存在する場合、光センサは、色付けによって遮断される光の量を決定することが可能である。更なる実施形態では、光通過領域１２０２全体が、色付け領域内に存在する。
【００８７】
図１３は、まばたき検出システムを有する電子インサートを有するコンタクトレンズを示す。コンタクトレンズ１３００は、電子インサート１３０４を提供するソフトプラスチック部分１３０２を含む。このインサート１３０４は、例えば、作動に応じて近く又は遠くに焦点を合わせること等、電子装置によって作動化されるレンズ１３０６を含む。集積回路１３０８は、インサート１３０４上に装着し、電池１３１０、レンズ１３０６、及びシステムの必要性に応じて他の構成要素に接続する。少なくとも１つの実施形態では、集積回路１３０８は、光センサ１３１２及び関連した光検出器信号経路回路を含む。光センサ１３１２は、レンズインサート１３０４を通して外側を向き、眼から見て外側に向くため、周辺光を受信することができる。光センサ１３１２は、例えば、単一のフォトダイオード又はフォトダイオードのアレイとして、集積回路１３０８上に実装され得る（図示）。光センサ１３１２はまた、インサート１３０４上に装着され、かつワイヤリング配線１３１４と接続された分離デバイスとして実装されてもよい。まぶたが閉じるときに、光検出器１３１２を含むレンズインサート１３０４は覆われ、それによって、光検出器１３１２に入射する光レベルを低減する。光検出器１３１２は、周辺光を測定し、使用者がまばたきしているかどうかを決定する。本開示に基づいて、当業者は、光検出器１３１２が本開示で論じられている他のセンサによって置換又は増強され得ることを理解するはずである。
【００８８】
まばたき検出の追加の実施形態は、例えば、固定されたテンプレートを使用することによって又はマスクの「考慮しない」間隔（０の値）を拡大することによってよりもむしろ、測定された第１のまばたきの終了時間に基づく第２のまばたきの開始のタイミングによって、まばたきシーケンスの持続時間及び間隔において、より多くの変化を可能にすることができる。
【００８９】
まばたき検出及び／又は睡眠検出が、ディジタル論理又はマイクロコントローラを実行しているソフトウェアで実行されてもよいことが理解されよう。アルゴリズム論理又はマイクロコントローラは、光検出信号経路回路及びシステムコントローラを有する単一の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に実装されてもよく、あるいは、複数の集積回路にわたって区分されてもよい。
【００９０】
別の実施形態に従って、電動又は電子眼用レンズは、まぶた又はまぶた位置センサを組み込んでもよい。まばたき反射及び涙拡散作用を含む様々な方法でまぶたが眼球を保護することは既知である。まぶたのまばたき反射は、眼への脅威を予測したときにすぐに閉じることによって、眼球への外傷を防ぐ。まばたきはまた、涙を眼球表面にわたって拡散させ、眼球表面の潤いを保ち、細菌及び他の異物を洗い流す。しかしながら、まぶたの動きは、アラームが作動化された電子眼用レンズを装着している個人（又は装着者）に警告するために使用されることを超えて、進行中の他の活動又は機能もまた示し得る。
【００９１】
ここで図１４Ａを参照すると、眼１４００上に例示のまぶた位置センサシステムが図示されている。システムは、コンタクトレンズ１４０２内に組み込まれる。上まぶた及び下まぶたが示され、上まぶたは、閉鎖が増大する順に、可能性のある位置１４０１、１４０３、及び１４０５を有する。下まぶたも、上まぶたに対応する閉鎖レベル、即ち、位置１４０７、１４０９、及び１４０５よって図示されている。まぶたが閉じると、それらは、同一の位置、即ち、１４０５を占有する。実施形態に従ったコンタクトレンズ１４０２は、センサアレイ１４０４を含む。このセンサアレイ１４０４は、１つ以上の光センサを含む。この実施形態において、センサアレイ１４０４は、１２個の光センサ１４０６ａ〜１４０６ｌを含む。上まぶたが位置１４０１にあり、下まぶたが位置１４０７にあるとき、すべての光センサ１４０６ａ〜１４０６ｌは露出され、周辺光を受信し、それによって、本明細書に記載の電子回路によって検出され得る光電流を作り出す。まぶたが位置１４０３及び１４０９で部分的に閉じると、上位及び下位の光センサ１４０６ａ及び１４０６ｂは被覆され、他の光センサ１４０６ｃ〜１４０６ｌよりも少ない光を受信し、電子回路によって検出され得る相応により低い電流を出力する。まぶたが位置１４０５で完全に閉じると、すべてのセンサ１４０６ａ〜１４０６ｌは覆われ、電流が相応に減少する。このシステムは、例えば、睡眠又は疲労の潜在的開始を示すまばたき後、上まぶた及び下まぶたが完全に開かない場合、センサアレイ内の各光センサをサンプリングし、センサ位置に対する光電流出力を使用してまぶたの位置を決定することにより、まぶたの位置を検出するのに使用されてもよい。光センサは、コンタクトレンズ上の好適な位置に配置されるべきであることが理解され、例えば、まぶたの位置を確実に決定するのに十分なサンプル位置を提供する一方で、障害物のない光学ゾーン（おおよそ大きく開いた瞳孔によって占有される領域）を妨害しない。このシステムは、センサを定期的にサンプリングし、かつ測定結果を経時的に比較することによって、まばたきを検出するのにも使用されてもよい。代替の実施形態では、センサアレイ１４０４’の光センサ１４０６ａ’〜１４０６ｌ’が、瞳孔周囲に正確なパターンを形成する一方で、例えば、図１４Ｂに示されるように、互いから垂直に離間配置される。例示されている実施形態のいずれかの下、当業者は、１２以外の数字もセンサアレイに使用されてもよいことを理解するはずである。更なる例は、３〜１５の範囲の数（少なくとも１つの実施形態では端点を含む）、より具体的には、４〜８の範囲の数字（少なくとも１つの実施形態では端点を含む）を含む。
【００９２】
図１５Ａ及び１５Ｂは、まぶたの位置の光センサが、上で説明されるように、コンタクトレンズ１５０２、又はより具体的には、電動又は電子眼用レンズでの活動をトリガするために使用される電子システム１５００を図示する。図１５Ａは、レンズ１５０２上の電子システム１５００を示し、図１５Ｂは、システム１５００の分解図である。光１５０１は、図１４Ａ及び１４Ｂに関して先に記載されたように、１つ又は２つ以上の光センサ１５０４への入射である。これらの光センサ１５０４を、フォトダイオード、硫化カドミウム（ＣｄＳ）センサ、又は周辺光を電流に変換するのに好適な他の技術を用いて実装することができる。光センサ１５０４の選択に応じて、増幅器１５０６又は他の好適な回路は、その後の回路又は下流回路による使用のために、入力信号の調節に必要とされ得る。マルチプレクサ１５０８は、単一のアナログディジタル変換器（又はＡＤＣ）１５１０が複数の光センサ１５０４からの入力を受け入れることを可能にする。マルチプレクサ１５０８を、光センサ１５０４の直後、増幅器１５０６の直前に配置してもよいか、又は電力消費量、ダイの寸法、及び設計の複雑さを考慮して、使用されなくてもよい。まぶたの位置を検出するために複数の光センサ１５０４が眼上の様々な位置で必要とされるため、下流の処理構成要素（例えば、増幅器、アナログディジタル変換器、及びディジタルサインシステムコントローラ）の共有は、電子回路に必要とされる寸法を著しく減少させ得る。増幅器１５０６は、利得を伴って入力に比例する出力を作製し、入力電流を出力電圧に変換するトランスインピーダンス増幅器として機能し得る。増幅器１５０６は、ＡＤＣ  １５１０によって獲得されるのに十分な電圧及び電力を信号に供給する等、システムの残部に使用可能なレベルまで信号を増幅し得る。例えば、増幅器１５０６は、光センサ１５０４の出力が極めて小さく、かつ低光量環境で使用され得るため、その後のブロックを駆動することが必要であり得る。増幅器１５０６を、可変利得増幅器として実装することもでき、システム１５００の動作範囲を最大限にするために、その利得をシステムコントローラ１５１２で調節することができる。利得の提供に加えて、増幅器１５０６は、フィルタリング並びに光センサ１５０４及び増幅器１５０６出力に適切な他の回路等の他のアナログ信号調節回路を含んでもよい。増幅器１５０６は、光センサ１５０４によって出力される信号を増幅及び調節するために、任意の好適なデバイスでもよい。例えば、増幅器１５０４は、単に単一の演算増幅器、又は１つ若しくは２つ以上の演算増幅器を備えるより複雑な回路でもよい。
【００９３】
上で説明されるように、光センサ１５０４及び増幅器１５０６は、眼上の様々な位置で入射光１５０１を検出し、かつ入力電流を、システムコントローラ１５１２によって最終的に利用可能なディジタル信号に変換するように構成されている。少なくとも１つの実施形態では、システムコントローラ１５１２は、まぶたの位置を検出するために眼上のそれぞれの光センサ１５０４をサンプリングし、かつ適切な出力信号を警告機構１５１４に提供するように予めプログラミングされる。システムコントローラ１５１２はまた、関連したメモリも含む。システムコントローラ１５１２は、光センサ１５０４の最新のサンプルを、まぶたが開いた位置及び眼を細めた位置に相関する予めプログラミングされたパターンに組み合わせることができる。システム１５００は、まぶたの位置の変化、周辺光、影における通常の変化と他の現象とを区別する必要があり得る。この区別を、周波数、増幅器利得、及び他のシステムパラメーターのサンプリングの適切な選択、コンタクトレンズ内のセンサ配置の最適化、まぶたの位置パターンの決定、周辺光の記録、それぞれの光センサと隣接した光センサ及びすべての光センサとの比較、並びにまぶたの位置を独自に見分けるための他の技法を介して達成することができる。
【００９４】
少なくとも１つの実施形態では、ＡＤＣ  １５１０を使用して、増幅器１５０６からマルチプレクサを通して出力される連続アナログ信号を、更なる信号処理に適切なサンプリングされたディジタル信号に変換することができる。例えば、ＡＤＣ  １５１０は、増幅器１５０６から出力されるアナログ信号を、ディジタル信号処理システム又はマイクロプロセッサ１５１６等のその後の回路又は下流回路によって使用可能であり得るディジタル信号に変換することができる。ディジタル信号処理システム又はディジタル信号処理装置１５１６は、フィルタリング、処理、検出、及び他には、下流での使用のために入射光検出を可能にするサンプリングされたデータの操作／処理のうちの１つ又は２つ以上を含む、ディジタル信号処理に利用され得る。ディジタル信号処理装置１５１６を、様々なまぶた位置及び／又は閉鎖パターンで予めプログラミングすることができる。少なくとも１つの実施形態では、ディジタル信号処理装置１５１６はまた、関連したメモリも含む。ディジタル信号処理装置１５１６を、アナログ回路、ディジタル回路、ソフトウェア、及び／又は好ましくは、それらの組み合わせを利用して実装することができる。関連した増幅器１５０６及びディジタル信号処理装置１５１６とともに、ＡＤＣ  １５１０は、例えば１００ミリ秒毎等の前述のサンプリング速度に従って、好適な速度で作動する。
【００９５】
電源１５１８は、まぶた位置センサシステム１５００を備える多数の構成要素に電力を供給する。電源１５１８はまた、電力をコンタクトレンズの他の構成要素に供給するために利用されてもよい。電力は、電池、エネルギー回収装置、又は当業者に既知の他の好適な手段から供給することができる。本質的に、システムのすべての他の構成要素に信頼性のある電力を供給するためには、任意の種類の電源１５１８を利用することができる。アナログからディジタルに処理されたまぶた位置センサアレイパターンは、システムコントローラ１５１２又はシステムコントローラ１５１２の一部の作動を可能にし得る。更に、システムコントローラ１５１２は、例えば、警告機構１５１４を作動させる等、ディジタル信号システムコントローラ１５０８からの入力に応じて電動コンタクトレンズの他の態様を制御し得る。
【００９６】
ここで図１６を参照すると、コンタクトレンズ上の３つの異なる垂直位置で位置付けられた３つの光センサの出力特性が図示されている。出力特性は、それぞれの光センサへの入射光に比例する電流を表し得るか、又は下流信号、例えば、ＡＤＣ（図１５Ｂの要素１５１０）の出力時の時間に対するサンプリングされたディジタルデータ値を表し得る。例えば、暗い部屋から明るい玄関へと歩き、その後、暗い部屋に戻るとき、全体の入射光１６０２が増加し、安定状態を保ち、その後、減少する。３つすべての光センサ１６０４、１６０６、及び１６０８は、まぶたが開いたままの状態である場合、光センサ１６０４及び１６０８に対して点線１６０１及び１６０３で示される周辺光の信号に類似した信号を出力するであろう。周辺光レベル１６０２の変化に加えて、まぶたの部分閉鎖は、位置１６１０によって示され、まぶたが開いた状態の位置１６１２及び１６１４のまぶたとは異なる。まぶたが部分的に閉じると、上位の光センサ１６０４は、上まぶたによって覆われ、まぶたによる光センサの妨害のため、相応により低いレベルを出力する。周辺光１６０２が増加するにもかかわらず、光センサ１６０４は、まぶたが部分的に閉じているため、より少ない光を受信し、より低い信号を出力する。同様の反応が、覆われた光センサ１６０８で観察される。中位のセンサ１６０６は、眼を細めている間被覆されず、したがって、光レベルの増加を観察し続け、出力レベルが相応して増加する。この例が１つの特定の事例を図示しているが、センサ位置の様々な配置及びまぶたの動きをどのように検出することができるかは明らかであろう。
【００９７】
図１７Ａ及び１７Ｂは、コンタクトレンズ１７０２内に組み込まれた代替の検出システム１７００を図示する。図１７Ａは、レンズ１７０２上のシステム１７００を示し、図１７Ｂは、システム１７００の分解図を示す。この実施形態では、静電容量タッチセンサ１７０４が、光センサの代わりに利用される。静電容量タッチセンサは、電子工学業界で、例えば、タッチスクリーンディスプレイ内で一般的である。基本な原理は、例えば、誘電体によって被覆されるグリッドを実装することによって、静電容量が近接又は接触によって変化するように、静電容量タッチセンサ（又は可変コンデンサ）１７０４が物理的様式で実装されることである。センサ調節器１７０６は、例えば、可変コンデンサを有する発振器における変化を測定することによって、又は一定周波数のＡＣ信号で一定のコンデンサに対する可変コンデンサの比率を感知することによって、静電容量に比例する出力信号を作製する。下流回路を低減させるために、センサ調節器１７０６の出力をマルチプレクサ１７０８と組み合わせてもよい。この実施形態において、図１５に関して上で説明される必要な信号調節回路は、簡潔さのために省略されている。システムコントローラ１７１０は、例えば、それぞれのセンサを順に作動させて、値を記録することによって、マルチプレクサ１７０８を介して静電容量センサ調節器１７０６から入力を受信する。その後、それは、測定された値と予めプログラミングされたパターン及び過去のサンプルを比較して、まぶたの位置を決定することができる。その後、それは、警告機構１７１２の機能を作動させることができ、例えば、可変焦点レンズをより近い焦点距離に変化させる。コンデンサタッチセンサ１７０４は、光検出器について先に記載されたパターンに類似した物理的パターンで配置されてもよいが、まぶたの位置で静電容量の変化を検出するために最適化されるであろう。センサ、更に言うと、全電子システムは、封入され、生理食塩水コンタクトレンズ環境から隔離される。まぶたがセンサ１７０４を被覆すると、前述の周辺光の変化ではなく、静電容量の変化が検出される。少なくとも１つの実施形態では、図１７Ｂはまた、電源１７１４の包含も示す。
【００９８】
図１５Ｂの光センサに関して図示されるように、必要に応じて、静電容量タッチセンサに従って、ＡＤＣ回路及びディジタル信号処理回路を利用することができることに留意すべきである。代替の実施形態では、静電容量タッチセンサは、任意の圧力センサである。更なる実施形態では、レンズ上に光センサと圧力センサとの組み合わせが存在する。
【００９９】
一実施形態では、電子装置及び電子相互接続はコンタクトレンズの光学ゾーンではなく、周辺ゾーンに作製される。実施形態に従って、電子装置の配置はコンタクトレンズの周辺ゾーンに限定される必要はない点に留意することが重要である。本明細書に述べられるすべての電気部品は、薄膜技術及び／又は透明な材料を用いて製造することができる。これらの技術が用いられる場合、電子部品は光学素子と適合性を有するかぎり、任意の好適な位置に配置することができる。
【０１００】
図１８Ａ〜１８Ｄは、まぶた位置センサシステムが、回路１８００と併せて作動するコンタクトレンズ１８０２に沿った複数の垂直点を覆うストリップを有するセンサである代替の実施形態を図示している。ストリップ構成を有し得るセンサの一例は、静電容量センサである。図１８Ａは、ストリップ１８０８がコンタクトレンズ１８０２上で実質的に真っ直ぐである例を図示している。ストリップ１８０８は、コンタクトレンズ１８０２を二分する線と平行に配向されるように図示されているが、二分する線に対して角度の付いた配向を有し得るか、又は弓形形状を有し得る。図１８Ｂは、ストリップ１８０８ａがコンタクトレンズ１８０２に沿ってＳ字経路をとる例を図示している。図１８Ｃに図示される実施形態では、ストリップ１８０８ｂのＳ字構成は、まぶたが閉じた状態に近づくにしたがって回路１８００によって検出される静電容量における変化を増加させる。静電容量変化のレベルは、閉瞼の量と言い換える。ストリップ構成を有し得るセンサの別の例は、絞りと、ストリップ構成を有する基部と、を有する圧電圧力変換器である。まぶたが閉じるに従い、追加の圧力がまぶたによって圧電圧力変換器に対して加えられ、したがって閉瞼のレベルの決定を可能にする。縦軸に沿った連続感知は、複数のセンサにわたる改善された粒度をもたらし、したがって、まぶた位置の改善された測定をもたらす。図１８Ｄは、ストリップセンサ１８０８、１８０８ａ、１８０８ｂと併せて使用することができるシステムコントローラ１８１０、警告機構１８１２、及び電源１８１４を含む電気回路を図示している。更なる代替の実施形態では、複数のストリップが存在する。角度が付いた及び／又はＳ字ストリップ構成の利点は、例えコンタクトレンズが、装着者の眼上で間違って配向されたとしても、まぶたの位置が依然として検出されることである。
【０１０１】
ディジタル信号処理ブロック及びシステムコントローラ（それぞれ、図１５Ｂの１５１６及び１５１２、図１７Ｂのシステムコントローラ１７１０、並びに図１８Ｄのシステムコントローラ１８１０）の活動は、利用可能なセンサ入力、環境、及び使用者の反応に依存する。入力、反応、及び決定閾値は、眼科調査、事前プログラミング、トレーニング、及び適合／学習アルゴリズムのうちの１つ又は２つ以上から決定されてもよい。例えば、まぶたの動きの一般的な特性は、文献において十分に実証されており、広範囲の使用者の集団に適用可能であり、またシステムコントローラに予めプログラミングされてもよい。しかしながら、一般的な期待反応からの個人の偏差及び／又はまばたき頻度における変化は、電子眼科デバイスの動作における反応を改善し続ける、トレーニングセッション又は適合／学習アルゴリズムの一部に記録されてもよい。１つの実施形態では、使用者は、使用者が近焦点を望むときに、デバイスと通信する携帯フォブを作動することによってデバイスをトレーニングしてもよい。次いで、デバイスの学習アルゴリズムは、内部決定アルゴリズムを改善するために、フォブ信号の前及び後にメモリのセンサ入力を参照してもよい。このトレーニング期間は１日間続き得、その後、デバイスは自立的にセンサ入力のみで動作し、フォブを必要としないだろう。
【０１０２】
代替の実施形態では、システムは、アラームが引き起こされることになっている時間に、装着者がレム（ＲＥＭ）睡眠にあるかの指標を提供することができる眼球運動センサシステムを更に含む。少なくとも１つの実施形態では、まぶた位置システムが、アラームが引き起こされる時間にまぶたが閉じていることを検出する場合には、眼球運動センサシステムは、システムコントローラによってサンプリングされる。システムコントローラが眼球運動を検出する場合には、アラームの種類は、装着者のＲＥＭ睡眠を反映するように調節されてもよい。更なる実施形態では、システムコントローラが、装着者がうつ伏せになっている眼球運動センサシステムから、及びまぶたが閉じられているまぶた位置センサシステムから測定値を受信する場合には、アラームの種類は、装着者が睡眠中であることを反映するように調整されてもよい。更なる実施形態では、アラームは、装着者により弱い警告を提供するように、一定期間にわたって強くなる低い強度レベルから開始される。代替の実施形態では、提供されるアラームは、漸増するアラームである。
【０１０３】
図１９Ａ及び１９Ｂは、例えば、睡眠中の眼の運動を検出するための例示の眼球運動センサシステム１９００を図示している。センサ１９０２は、瞳孔、又はより一般に眼の動き及び／又は位置を検出する。センサ１９０２は、コンタクトレンズ１９０１に多軸加速度計として実装されてもよい。コンタクトレンズ１９０１を眼に付着させ、一般に眼とともに動く状態で、コンタクトレンズ１９０１上の加速度計は、眼球運動を追跡してもよい。任意の好適なデバイスは、センサ１９０２として利用されてもよく、また１つを超えるセンサ１９０２が利用されてもよいということに留意すべきである。センサ１９０２の出力が、信号処理装置１９０４によって獲得され、サンプリングされ、及び調節される。信号処理装置１９０４は、センサ１９０２からデータを受信し、システム１９００の構成要素のシステムの残りの部分に対して好適なフォーマットで出力を生成するために、増幅器、トランスインピーダンス増幅器、アナログディジタル変換器、フィルター、ディジタル信号処理装置、及び関連した回路を含む任意の数のデバイスを含んでもよい。信号処理装置１９０４は、アナログ回路、ディジタル回路、ソフトウェア、及び／又はこれらの組み合わせを利用して実装されてもよい。少なくとも１つの実施形態では、信号処理装置１９０４及びセンサ１９０２は、同じ集積回路ダイで製造される。加速度計の取得及び調節のためのセンサ回路は、筋活動センサ又は光学瞳孔追跡器のための回路とは異なる。少なくとも１つの実施形態では、信号処理装置１９０４の出力は、サンプリングされたディジタルストリームであり、絶対位置又は相対位置、運動、輻輳に一致して検出された視線、又は他のデータを含んでもよい。システムコントローラ１９０６は、信号処理装置１９０４から入力を受信し、装着者が睡眠中であるかどうかを決定するために、他の入力とともにこの情報を使用する。システムコントローラ１９０６は、センサ１９０２及び信号処理装置１９０４から出力を受信する一方で、それら双方の活動を引き起こしてもよい。システムコントローラ１９０６は、眼球運動が検出されないとき、信号処理装置１９０４及び／又はトランシーバー１９１０からの入力データを使用して、Ｘ、Ｙ、及びＺ軸上の配向に基づくセンサ１９０２の配向に基づき、装着者が横になっているかどうかを決定する。軸が図１９Ｃに図示される通りである場合には、加速度計がいずれかの方向のＸ軸又はいずれかの方向のＺ軸に安定した加速を検出したとき、装着者の頭は水平の配向を有する。加速度計が負の方向のＹ軸に安定した加速を検出したときには、装着者の頭は縦である。加速度計が、Ｘ軸における安定した加速の有無に関わらず、Ｙ軸及びＺ軸に安定した加速を検出したとき、装着者の頭は前方に傾けられている。
【０１０４】
図１９Ｂは、アンテナ１９１２を介して通信を受信及び／又は伝送する任意のトランシーバー１９１０を図示している。この通信は、隣接したコンタクトレンズ、眼鏡、又は他のデバイスに源を発してもよい。トランシーバー１９１０は、システムコントローラ１９０６との双方向通信用に構成されてもよい。トランシーバー１９１０は、トランシーバーに一般的なフィルタリング、増幅、検出、及び処理回路を含んでもよい。トランシーバー１９１０の具体的な詳細は、例えば、通信は、眼の間の信頼性のある通信、低電力消費、及び法的規制を満たすために、適切な周波数、振幅、及びフォーマットであってもよい等、電子又は電動コンタクトレンズに合わせられる。トランシーバー１９１０及びアンテナ１９１２は、無線周波数（ＲＦ）帯、例えば２．４ＧＨｚ等において動作してもよく、又は通信のために光を使用してもよい。トランシーバー１９１０から受信された情報（例えば、配向を示す隣接したレンズからの情報）は、システムコントローラ１９０６に入力される。システムコントローラ１９０６はまた、例えばデータマネージャ１９０８からのデータをトランシーバー１９１０に伝送してもよく、次いで、それはアンテナ１９１２を介して通信リンクでデータを伝送する。
【０１０５】
システムコントローラ１９０６は、マイクロコントローラにおいて、又は任意の他の好適なデバイスにおいて、現場でプログラミング可能なゲートアレーに状態マシンとして実装されてもよい。本明細書に記載されるシステム１９００及び構成要素の電力は、電源１９１４によって供給され、それは、電池、エネルギー収穫機、又は当業者に既知の類似のデバイスを含んでもよい。電源１９１４はまた、電力をコンタクトレンズ１９０１の他のデバイスに供給するために利用されてもよい。
【０１０６】
少なくとも１つの実施形態では、眼球運動センサシステム１９００は、組み込まれるか、及び／又はそうでなければ、封入され、生理食塩水コンタクトレンズ１９０１環境から絶縁される。
【０１０７】
少なくとも１つの実施形態では、電子装置及び電子相互接続はコンタクトレンズの光学ゾーンではなく、周辺ゾーンに作製される。実施形態に従って、電子装置の配置はコンタクトレンズの周辺ゾーンに限定される必要はない点に留意することが重要である。本明細書に述べられるすべての電子部品は、薄膜技術及び／又は透明な材料を用いて製造することができる。これらの技術が用いられる場合、電子部品は光学素子と適合性を有するかぎり、任意の好適な位置に配置することができる。
【０１０８】
少なくとも１つの実施形態では、システムは、格納箱を更に含む。少なくとも１つの実施形態では、格納箱は、基部を有するハウジングと、ハウジング内の空洞内にコンタクトレンズを置くことを可能にするための基部に対してカバーの開放を促進するための１つの縁部に沿って接続されたカバーと、を含む。代替の実施形態では、格納箱は、消毒、監視、再注文、及び外部接続性機能性を含んでもよい。消毒機能性は、レンズが装着者により長期間にわたって使用されることを可能にする。
【０１０９】
図２０は、ハウジング２０００、通信システム、メモリ、時計、電気通信コネクタ２００２、及び電源２００６を有する格納箱例を図示している。代替の実施形態では、格納箱は、上述のハウジング及びカバー等のハウジング内に含まれる放射線消毒ベースユニット２００４を含む。電気通信コネクタ２００２には、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）コネクタ又は他の種類のコネクタが含まれてもよい。このコネクタは、データ及び電力の一方又は両方を伝達するための端子を備えてもよい。一部の実施形態では、電気通信コネクタ２００２は、放射消毒ベースユニット２００４を動作させるための電力を提供する。一部の実施形態はまた、１つ又は２つ以上の電池２００６又は他の電力貯蔵デバイスも含み得る。一部の実施形態では、電池２００６としては、１つ又は２つ以上のリチウムイオン電池、又は他の再充電可能なデバイスが挙げられる。蓄電デバイスは、電気通信コネクタ２００２を用いて充電電流を受容できる。少なくとも１つの電池の実施形態では、放射線消毒ベースユニット２００４は、電池２００６に蓄えられた電力を用いて稼働する。
【０１１０】
少なくとも１つの実施形態では、通信システムは、挿入されたレンズと相互作用するための無線ＩＣタグ（ＲＦＩＤ）アンテナ等のアンテナと、該アンテナと電気的に通信するコントローラと、を含む。少なくとも１つの実施形態では、コントローラは、少なくとも１つのメモリと電気通信しており、少なくとも１つの実施形態では、このメモリは、メモリスティックに使用されているもの等のフラッシュメモリである。相互作用の例には、１つ又は両方のレンズ上の電源への無線での充電と、現在時間の伝達と、アラーム時間を伝達することと、レンズ（複数可）上に記憶されているデータを格納箱内の（又は格納箱と通信している）メモリに伝達することと、格納箱から少なくとも１つのレンズに装着者特有の特性に基づいてテンプレート及びマスクを伝達することと、を含む。代替の実施形態では、アンテナは、コンピュータ又はスマートフォン等の外部デバイスと通信するために使用される。
【０１１１】
少なくとも１つの実施形態では、コントローラは、格納箱上の現在時間に相関してデータ伝達の時間での電流アキュムレータ測定値に基づいて実際の時間にタイムスタンプ情報を変更するために、少なくとも１つのレンズから受信したデータを翻訳及び／又はフォーマットするように構成されている。代替の実施形態では、格納箱は、信号をレンズに送信して、アキュムレータをゼロに、及びメモリ内の処理装置のレコードをアキュムレータがゼロにリセットされた時間にリセットするか、あるいは、アキュムレータを補正された時間に更新する。格納箱にレンズを再挿入した後、処理装置は、現在時間を記述し、サンプリング周期の数を決定する。サンプリング周期が、何がサンプリングされているかに応じて異なる長さのもの、及び／又はレンズ（複数可）の取り外し以降のレンズ（複数可）の動作状態である実施形態では、格納箱は、格納箱によって測定された格納箱からのレンズ（複数可）の取り出しと、格納箱へのレンズ（複数可）の返却との間の時間差にわたるサンプル期間を正規化する。あるいは、サンプリング周期が異なる長さのものであるとき、格納箱は、コンタクトレンズに信号を送信して、コンタクトレンズによって呈された時間ドリフトと関連する量にその発振器を調節し、更なる実施形態では、格納箱は、コンタクトレンズのアキュムレータ上の時間を更新する。
【０１１２】
一部の実施形態では、電気通信コネクタ２００２は、ＡＣ電流又はＤＣ電流の単純供給源を含み得る。そのような実施形態では、電源２００６は、電力が電気通信コネクタ２００２を通して提供されるため、省略されてもよい。
【０１１３】
眼内レンズすなわちＩＯＬとは、眼内に移植されて水晶体レンズを置換するレンズのことである。眼内レンズは白内障の患者に使用されるか、又は様々な屈折障害を治療するために単に使用されうる。ＩＯＬは、一般的に、レンズを眼内の水晶体嚢内部において定位置に保持するためのハプティックと呼ばれるプラスチック製の側部支柱を有する小型のプラスチックレンズを含む。本明細書において述べる電子装置及び／又は構成要素はいずれも、コンタクトレンズの場合と同様の様式でＩＯＬに組み込むことができる。
【０１１４】
図示及び説明されたものは、最も実用的な実施形態であると考えられるが、説明及び図示した特定の設計及び方法からの変更がそれ自体当業者にとって自明であり、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく使用できることは明らかであろう。本発明は、説明及び図示される特定の構造に限定されるものではないが、添付の特許請求の範囲に含まれ得るすべての改変例と一貫性を有するものとして解釈されるべきである。
【０１１５】
〔実施の態様〕
（１）  眼上の眼用レンズの装着者にアラームの合図を提供するためのシステムであって、
時間の経過を追跡するように構成されたタイミング回路、
データを受信するための少なくとも片方向通信を促進するように構成された通信システム、
警告を提供するように構成された警告機構、
前記タイミング回路、前記通信システム、及び前記警告機構に電気的に接続されたシステムコントローラであって、前記タイミング回路、前記通信システム、及び前記警告機構を制御するように構成された、システムコントローラ、並びに、
前記タイミング回路、前記通信システム、前記警告機構、及び前記システムコントローラの少なくとも一部分を封入することができる前記眼用レンズ、を備える、システム。
（２）  前記通信システムが、外部デバイスから受信データを無線で受信し、前記受信データを前記システムコントローラに送信するように構成された受信機を含む、実施態様１に記載のシステム。
（３）  前記タイミング回路が、時間を追跡するためのアキュムレータを含み、
前記システムコントローラは、アラーム時間が前記システムコントローラによって記憶されるメモリを更に含み、前記システムコントローラが、前記受信データに反応して前記アキュムレータ上の時間を、及び前記受信データに反応して前記メモリ内のアラーム時間を設定するように構成されている、実施態様２に記載のシステム。
（４）  前記システムコントローラは、前記アキュムレータ内のデータが、前記メモリ内に記憶されたデータと整合したとき、信号を前記警告機構に送信するように構成され、
前記アラーム機構が、前記システムコントローラから受信された前記信号に反応して前記眼用レンズの装着者に警告を提供するように構成されている、実施態様３に記載のシステム。
（５）  前記タイミング回路が、時間を追跡するためのアキュムレータを含み、
前記システムコントローラは、アラーム時間が前記システムコントローラによって記憶されるメモリを更に含み、前記システムコントローラが、前記受信データに反応して前記アキュムレータをゼロに、及び前記受信データに反応して前記メモリ内のアラーム時間をリセットするように構成されている、実施態様２に記載のシステム。
【０１１６】
（６）  前記システムコントローラは、前記アキュムレータ内のデータが、前記メモリ内に記憶されたデータと整合したとき、信号を前記警告機構に送信するように構成され、
前記アラーム機構が、前記システムコントローラから受信された前記信号に反応して前記眼用レンズの装着者に警告を提供するように構成されている、実施態様５に記載のシステム。
（７）  前記警告機構が、電気部品を含み、
前記警告機構が、前記システムコントローラからのアラーム信号に反応して、前記電気部品のスイッチを入れて前記装着者に警告する、実施態様１に記載のシステム。
（８）  前記電気部品が、ＬＥＤ及び前記装着者の眼と振動接触している変換器のうちの少なくとも１つを含む、実施態様７に記載のシステム。
（９）  前記警告機構が、以下、
前記警告として、前記レンズの装着者の網膜及び前記レンズ自体のうちの少なくとも１つの上に光を提供するように前記レンズ上に位置付けられた光源と、
前記警告として、前記レンズの前記装着者の眼を振動させる変換器と、
角膜表面、強膜表面、角膜の知覚神経、及び強膜の知覚神経のうちの少なくとも１つを刺激するように構成された電気シミュレータと、
前記レンズの光学ゾーンの光学ゾーン変更を提供する変換器と、のうちの少なくとも１つを備える、実施態様１に記載のシステム。
（１０）  前記レンズ内に組み込まれたまぶた位置センサシステムを更に備え、前記まぶた位置センサシステムが、まぶた位置を検出するための複数の垂直点を有し、
前記システムコントローラが、前記まぶた位置センサシステムからまぶた位置を表す信号を受信するために、前記まぶた位置センサシステムと電気通信しており、前記システムコントローラは、前記まぶたが閉じたままであり、かつ前記アキュムレータ値がアラーム値を超えるとき、前記警告機構からの警告の漸増をトリガする、実施態様９に記載のシステム。
【０１１７】
（１１）  前記受信データとして時間制御信号を前記通信システムに伝送するように構成された外部デバイスを更に備え、
前記通信システムが、前記外部デバイスから前記時間制御信号を無線で受信し、かつ前記時間制御信号を前記システムコントローラに送信するように構成された受信機を含み、
前記タイミング回路が、時間を追跡するためのアキュムレータを含み、
前記システムコントローラは、アラーム時間が前記システムコントローラによって記憶されるメモリを更に含み、前記システムコントローラが、前記時間制御信号に反応して前記タイミング回路上の時間を、及び前記時間制御信号に反応して前記メモリ内のアラーム時間を設定するように構成されている、実施態様１に記載のシステム。
（１２）  前記システムコントローラは、前記タイミング回路内のデータが前記メモリ内に記憶されたデータと整合するとき、前記警告機構に信号を送信するように構成され、
前記アラーム機構が、前記システムコントローラから受信された前記信号に反応して、前記コンタクトレンズの装着者に警告を提供するように構成されている、実施態様１１に記載のシステム。
（１３）  ２つの瞳孔上にアラームの合図を提供するためのシステムであって、
第１のコンタクトレンズであって、
時間の経過を追跡するように構成されたタイミング回路と、
外部デバイスとの少なくとも片方向通信を促進するように構成された通信システムと、
警告を提供するように構成された警告機構と、
前記タイミング回路、前記通信システム、及び前記警告機構に電気的に接続されたシステムコントローラであって、前記タイミング回路、前記通信システム、及び前記警告機構を制御するように構成された、システムコントローラと、
前記コンタクトレンズの前記タイミング回路、前記通信システム、前記警告機構、及び前記システムコントローラの少なくとも一部分を封入するインサートと、を含む、第１のコンタクトレンズと、
第２のコンタクトレンズであって、
アラーム信号を含む、前記第１のコンタクトレンズの前記通信システムとの少なくとも片方向通信を促進するように構成された通信システムと、
前記通信システムから受信された前記アラーム信号に反応して警告を提供するように構成された警告機構と、
前記通信システム及び前記警告機構の少なくとも一部分を封入するインサートと、を含む、第２のコンタクトレンズと、を備える、システム。
（１４）  前記第１のコンタクトレンズ及び前記第２のコンタクトレンズの各々が、まぶた位置を検出するための複数の垂直点を有するまぶた位置センサシステムを含み、
前記第１のコンタクトレンズの前記システムコントローラが、前記まぶた位置センサシステムの各々からまぶた位置を示す信号を受信するために、前記まぶた位置センサシステムと電気通信しており、
前記システムコントローラは、前記タイミング回路からの信号によって表される値がアラーム値と整合したとき、前記第１のコンタクトレンズの前記警告機構に、及び前記通信システムを通して前記第２のコンタクトレンズ上の前記警告機構に信号を送信することにより、アラームをトリガし、前記信号がアラームを提供するよう前記警告機構の作動を引き起こし、
前記システムコントローラは、前記まぶたが閉じたままであり、かつ前記アキュムレータ値が、前記アラーム値よりも大きいアラーム漸増値を超えるとき、前記警告機構からの警告の漸増をトリガする、実施態様１３に記載のシステム。
（１５）  前記システムコントローラが、所定の速度でサンプリングして、収集したサンプルを少なくとも一時的に保存し、前記収集したサンプルから、前記まばたきの数、期間、及びパルス幅を決定するために、前記まぶたがいつ開いたか又は閉じたかを決定し、所定の期間におけるまばたきの数及び前記まばたきの持続時間を計算し、前記所定の期間におけるまばたきの前記数、前記まばたきの前記持続時間、及び前記所定の期間におけるまばたき間の時間を、記憶された一組のサンプルと比較して、まばたきにおけるパターンを決定し、前記まばたきが１つ又は２つ以上の意図的なまばたきシーケンスに対応しているかどうかを決定するように構成され、
前記意図的なまばたきシーケンスが、前記警告機構をトリガするシステムコントローラの動作を制御し、かつアラームスヌーズ、アラーム停止、及びアラーム値設定のうちの少なくとも１つを含む、実施態様１４に記載のシステム。
【０１１８】
（１６）  各警告機構が電気部品を含み、
各警告機構が、前記システムコントローラからのアラーム信号に反応して、前記電気部品のスイッチを入れて前記装着者に警告する、実施態様１３に記載のシステム。
（１７）  前記電気部品が、ＬＥＤ及び前記装着者の眼と振動接触している変換器のうちの少なくとも１つを含む、実施態様１６に記載のシステム。
（１８）  少なくとも１つの警告機構が、以下、
前記警告として、前記レンズの装着者の網膜及び前記レンズ自体のうちの少なくとも１つの上に光を提供するように前記レンズ内に位置付けられた光源と、
前記警告として、前記レンズの装着者の眼を振動させる変換器と、
角膜表面、強膜表面、角膜の知覚神経、及び強膜の知覚神経のうちの少なくとも１つを刺激するように構成された電気シミュレータと、
前記レンズの光学ゾーンの光学ゾーン変更を提供する変換器と、のうちの少なくとも１つを備える、実施態様１３に記載のシステム。
（１９）  前記第１のコンタクトレンズの前記通信システムに時間制御信号を伝送するように構成された外部デバイスを更に備え、
前記第１のコンタクトレンズの前記通信システムが、前記外部デバイスから前記時間制御信号を無線で受信し、かつ前記時間制御信号を前記システムコントローラに送信するように構成された受信機を含み、
前記タイミング回路が、時間を追跡するためのアキュムレータを含み、
前記システムコントローラは、アラーム時間が前記システムコントローラによって記憶されるメモリを更に含み、前記システムコントローラが、前記時間制御信号に反応して前記タイミング回路上の時間を、及び前記時間制御信号に反応して前記メモリ内のアラーム時間を設定するように構成されている、実施態様１３に記載のシステム。
（２０）  眼用レンズの装着者にアラームを提供するための方法であって、
通信回路及びシステムコントローラによりアラーム時間を受信することと、
前記受信されたアラーム時間に基づいて、前記システムコントローラによってアラーム値をメモリ内に設定することと、
前記システムコントローラによってタイミング回路を開始することと、
前記システムコントローラにより前記タイミング回路の出力をメモリ内の前記アラーム値と比較することと、
前記タイミング回路の出力が前記記憶されたアラーム値を超えるとき、前記システムコントローラが信号を警告機構に送信して、前記眼用レンズ上のアラームをトリガすることと、を含む、方法。
【０１１９】
（２１）  少なくとも１つのまぶた位置センサにより少なくとも１つのまぶたが閉じたままになっているかどうかを検出することと、
少なくとも１つのまぶたが閉じたままであるとき、前記システムコントローラが、前記警告機構によって提供される前記アラームを漸増させることと、
少なくとも１つのまぶたが開いているとき、前記システムコントローラが、停止信号を前記警告機構に送信することにより前記アラームを停止することと、を更に含む、実施態様２０に記載の方法。
（２２）  前記通信回路によりスヌーズ命令を受信することと、
前記スヌーズ命令に反応して、前記システムコントローラによって所定のスヌーズ値だけ前記アラーム値を増加させることと、を更に含む、実施態様２０に記載の方法。
（２３）  前記スヌーズ命令が、前記通信回路のまぶた位置センサ及び前記システムコントローラによって検出されたまばたきパターンから受信される、実施態様２２に記載の方法。
（２４）  前記スヌーズ命令が、前記通信回路を通して前記システムコントローラによって外部デバイスから受信される、実施態様２２に記載の方法。
（２５）  前記通信回路のまぶた位置センサ及び前記システムコントローラによって検出された前記受信されたまばたきパターンに反応して前記アラームを停止することを更に含む、実施態様２０に記載の方法。
【０１２０】
（２６）  前記通信回路を通して前記システムコントローラによって外部デバイスから受信された停止命令に反応して前記アラームを停止することを更に含む、実施態様２０に記載の方法。
【図１Ａ】
2017083830.tif 000003
【図１Ｂ】
2017083830.tif 000004
【図２Ａ】
2017083830.tif 000005
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2017083830.tif 000009
【図６】
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【図７】
2017083830.tif 000011
【図８】
2017083830.tif 000012
【図９】
2017083830.tif 000013
【図１０】
2017083830.tif 000014
【図１１Ａ】
2017083830.tif 000015
【図１１Ｂ】
2017083830.tif 000016
【図１１Ｃ】
2017083830.tif 000017
【図１１Ｄ】
2017083830.tif 000018
【図１１Ｅ】
2017083830.tif 000019
【図１１Ｆ】
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【図１１Ｇ】
2017083830.tif 000021
【図１２】
2017083830.tif 000022
【図１３】
2017083830.tif 000023
【図１４Ａ】
2017083830.tif 000024
【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
2017083830.tif 000029
【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
2017083830.tif 000031
【図１８Ｂ】
2017083830.tif 000032
【図１８Ｃ】
2017083830.tif 000033
【図１８Ｄ】
2017083830.tif 000034
【図１９Ａ】
2017083830.tif 000035
【図１９Ｂ】
2017083830.tif 000036
【図１９Ｃ】
2017083830.tif 000037
【図２０】
2017083830.tif 000038
【外国語明細書】
2017083830000001.pdf