(57)【要約】【課題】  電動眼用レンズを提供する。【解決手段】  眼用レンズは、少なくとも１つのセンサと少なくとも１つの問題テンプレートを使用して、着用者の病状を監視するための電子装置を備える。更に他の実施形態では、問題テンプレートは、パターン及び／又は閾値を含む。少なくとも１つの実施形態では、レンズは、第２のレンズ及び／又は外部装置と協力して、病状を監視するか着用者の試験プロトコルを実行する。少なくとも１つのセンサの例には、瞼位置センサシステム、眼球運動センサシステム、バイオセンサ、バイオインピーダンスセンサ、温度センサ及びパルスオキシメータが挙げられる。【選択図】  図１Ａ
2017219847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動眼用レンズであって、
コンタクトレンズと、
前記コンタクトレンズに少なくとも部分的に封入され、垂直瞼位置を検出するように構成された瞼位置センサシステムと、前記センサシステム内で各個別センサをサンプリングして瞼位置を検出し出力瞼信号を提供するように構成された信号調整装置と、
前記コンタクトレンズ内に少なくとも部分的に封入された眼球運動センサシステムであって、眼球位置を追跡し決定する少なくとも１つの運動センサと、前記運動センサと協力的に関連付けられ、前記運動センサの出力からの情報に基づいて空間座標内の眼球位置を追跡し決定し、出力運動信号を提供するように構成された信号調整装置と、を含む、眼球運動センサシステムと、
前記瞼位置センサシステム及び前記眼球運動センサシステムと電気通信するシステムコントローラであって、複数の問題テンプレートを収容する関連メモリと、前記瞼位置センサシステム及び前記眼球運動センサシステムから受け取ったデータを記憶するための少なくとも２組のレジスタとを備え、前記受け取った出力瞼信号データ及び出力運動信号データを前記複数の問題テンプレートと比較し、少なくとも１つの問題テンプレートが満たされたときに制御信号を生成するように構成された、システムコントローラと、
前記システムコントローラと電気通信し、前記出力制御信号を受け取り、警告の提供とデータの記憶の少なくとも一方が可能であるように構成された少なくとも１つの警告メカニズムと、を有する電動眼用レンズ。
【請求項２】
前記複数の問題テンプレートの少なくとも１つが、前記レンズの対象着用者の履歴データに基づく、請求項１に記載の電動眼用レンズ。
【請求項３】
前記システムコントローラと電気通信するユーザ入力と、
前記システムコントローラと電気通信するストレージメモリとを更に備え、
前記システムコントローラが、前記瞼位置センサシステムと前記眼球運動センサシステムからの複数の信号を記憶するバッファメモリを備え、前記ユーザ入力から信号を受け取ったときに、前記システムコントローラが、前記バッファメモリ内のデータを前記ストレージメモリに複写する、請求項１に記載の電動眼用レンズ。
【請求項４】
前記ユーザ入力は、前記バッファメモリ内にある前記データを記憶するために個人から出る無線入力を受け取ることができる受信機を有する、請求項３に記載の電動眼用レンズ。
【請求項５】
前記システムコントローラと電気通信し外部装置からデータ要求を受け取るように構成された受信機と、
前記システムコントローラ及び前記ストレージメモリと電気通信する送信機とを更に備え、
前記システムコントローラは、受け取ったデータ要求に応じて、前記ストレージメモリの内容を前記送信機によって前記外部装置に送信する、請求項１に記載の電動眼用レンズ。
【請求項６】
前記システムコントローラが、前記眼球運動センサシステムからの発振信号を決定したとき、前記システムコントローラが、前記バッファメモリ内の前記データをストレージメモリに複写する、請求項１に記載の電動眼用レンズ。
【請求項７】
前記眼球運動センサシステムが、前記眼球の画像を取得するように位置決めされた少なくとも１つの光検出器と、眼球運動を追跡するために画像、パターン又はコントラストの変化を検出するように構成された少なくとも１つの虹彩向きカメラと、前記眼球又は前記コンタクトレンズの少なくとも一方の動きを追跡する少なくとも１つの加速度計と、前記眼球運動と関連した神経筋活動を検出するように構成された少なくとも１つの神経筋センサのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の電動眼用レンズ。
【請求項８】
前記眼球運動センサシステムが、更に、前記運動センサから信号を受け取り、デジタル信号処理を実行し、１つ以上を前記システムコントローラに出力するように構成された信号プロセッサを有する、請求項１に記載の電動眼用レンズ。
【請求項９】
レンズ対であって、
請求項１に記載の電動眼用レンズを備え、前記眼球運動センサシステムが、更に、少なくとも第２のコンタクトレンズと通信する通信システムを備え、
前記第２のコンタクトレンズが、
前記コンタクトレンズに組み込まれた眼球運動センサシステムであって、眼球位置を追跡し決定する少なくとも１つのセンサと、前記センサと協力的に関連付けられ、前記センサ出力からの情報に基づいて空間座標内の眼球位置を追跡し決定し、出力運動信号を提供するように構成された信号調整装置とを有する、眼球運動センサシステムと、
前記眼球運動センサシステムと電気通信するシステムコントローラと、
前記眼球運動センサシステムの出力を前記第１のコンタクトレンズに通信するための通信システムとを有する、レンズ対。
【請求項１０】
前記第１のコンタクトレンズ内の前記システムコントローラが、前記着用者の眼球の視線の発散を検出すると、前記システムコントローラが、前記警告メカニズムに制御信号を送る、請求項９に記載のレンズ対。
【請求項１１】
各レンズが、更に、前記システムコントローラと電気通信し、瞳孔径を測定するための後向き瞳孔径センサを備え、
前記第２のレンズの前記システムコントローラが、前記通信システムを介して前記瞳孔径測定値を前記第１のレンズの前記システムコントローラに送るように構成され、その結果、前記第１のレンズシステムコントローラが、前記着用者の眼球の前記測定された瞳孔拡張が実質的に類似しているかどうかを決定するように構成され、前記瞳孔拡張が異なるときに、前記第１のシステムコントローラが、前記出力制御信号を前記警告メカニズムに送るように構成された、請求項９に記載のレンズ対。
【請求項１２】
前記システムコントローラが、前記瞼位置センサシステムによって検出されたような環境光条件の変化に応じない瞳孔サイズの変化を検出すると、前記瞳孔サイズが、前記眼球運動センサシステムからの少なくとも１つの信号に基づく場合、前記システムコントローラが、前記警告メカニズムに制御信号を送る、請求項１に記載の電動眼用レンズ。
【請求項１３】
前記システムコントローラが、着用者が腹臥位であることを示す方向の安定した加速度計読取り値を、その方向の急速加速後に検出すると、前記読取り値が前記眼球運動センサシステムからのものである場合、前記システムコントローラが、前記制御信号を前記警告メカニズムに送る、請求項１に記載の電動眼用レンズ。
【請求項１４】
前記空間座標が３次元である、請求項１に記載の電動眼用レンズ。
【請求項１５】
前記運動センサが、少なくとも１つの加速度計を備え、
前記システムコントローラは、前記少なくとも１つの加速度計からの各信号を閾値と比較し、いずれかの信号が前記閾値を超えるときに、前記システムコントローラが、前記制御信号を前記警告メカニズムに送る、請求項１に記載の電動眼用レンズ。
【請求項１６】
前記システムコントローラと電気通信する虹彩向き光源と、
前記眼球からの反射光を受け取るように配置された少なくとも１つの虹彩向き光センサであって、前記光が前記光源から出て、前記少なくとも光センサが、前記システムコントローラと電気通信する、少なくとも１つの虹彩向き光センサと、
前記システムコントローラと電気通信する送信機とを更に備え、
前記システムコントローラが、前記光源に酸素濃度計信号を送り、前記少なくとも１つの光センサから信号を受け取るように構成され、受け取った信号が、前記送信機によって、前記システムコントローラによる処理のために外部装置に送信される、請求項１に記載の電動眼用レンズ。
【請求項１７】
前記システムコントローラが、複数のシステムセンサを使用して、前記出力制御信号を前記警告メカニズムに送ることの必要性の前記システムコントローラによる任意の決定を確認するように構成された、請求項１に記載の電動眼用レンズ。
【請求項１８】
電動眼用レンズであって、
コンタクトレンズと、
前記コンタクトレンズ内の第１のセンサと、
前記コンタクトレンズ内の少なくとも１つの第２のセンサと、
前記第１のセンサ及び前記少なくとも１つの第２のセンサと電気通信するシステムコントローラであって、複数の問題テンプレートを含む関連メモリと、前記センサから受け取ったデータを記憶するための少なくとも２組のレジスタとを備え、前記受け取ったセンサデータを前記複数の問題テンプレートと比較し、一致したときに制御信号を生成するように構成された、システムコントローラと、
前記システムコントローラと電気通信する少なくとも１つの警告メカニズムであって、前記出力制御信号を受け取り、警告の提供とデータの記憶の少なくとも一方が可能であるように構成された、警告メカニズムと、を有する電動眼用レンズ。
【請求項１９】
前記第１のセンサ及び／又は前記少なくとも１つの第２のセンサが、瞼位置センサシステム、眼球運動センサシステム、バイオセンサ、バイオインピーダンスセンサ、温度センサ及びパルスオキシメータから成る群から選択された、請求項１８に記載の電動眼用レンズ。
【請求項２０】
電動眼用レンズであって、
コンタクトレンズと、
前記コンタクトレンズ内の虹彩向き光源と、
前記眼球からの反射光を受け取るように配置された少なくとも１つの虹彩向き光センサであって、前記光が前記光源から出る、少なくとも１つの虹彩向き光センサと、
前記虹彩向き光源及び前記少なくとも１つの虹彩向き光センサと電気通信するシステムコントローラとを備え、前記システムコントローラが、前記虹彩向き光センサからの少なくとも１つの信号を処理し、前記処理した信号を前記虹彩向き光源に送られた少なくとも１つの信号と関連付けるように構成された、電動眼用レンズ。
【請求項２１】
前記システムコントローラと電気通信する送信機を更に備え、
前記システムコントローラが、前記関連付けられた信号を、処理のために前記送信機によって外部装置に送信するように構成された、請求項２０に記載の電動眼用レンズ。
【請求項２２】
前記虹彩向き光源と前記少なくとも１つの虹彩向き光センサは、前記虹彩向き光源と前記少なくとも１つの虹彩向き光センサが、前記コンタクトレンズの対向する縁の近くにあるように互いに離間された、請求項２０に記載の電動眼用レンズ。
【請求項２３】
前記虹彩向き光源が、約６６０ｎｍの波長を有する光を送出する第１の発光素子と、約８９０ｎｍ〜約９５０ｎｍの波長を有する光を送出する第２の発光素子とを有する、請求項２０に記載の電動眼用レンズ。
【請求項２４】
少なくとも１つのコンタクトレンズの着用者に試験プロトコルを実行するためのシステムにおいて、
装置であって、
試験プロトコルを実行するように構成されたプロセッサ、
前記プロセッサに接続されたカメラ、
前記プロセッサに接続され、前記プロセッサによって生成された画像を表示するように構成された表示装置、及び
通信モジュールを有する、装置と、
少なくとも１つの電動眼用コンタクトレンズであって、
眼球位置を決定し追跡するセンサを含み、前記眼球の空間位置を出力するように構成された眼球運動センサシステム、
前記センサと協力的に関連付けられたシステムコントローラであって、前記眼球運動センサシステムから出力された前記空間位置に基づいて前記眼球の運動を決定するように構成され、更に、前記決定に基づいて制御信号を出力するように構成された、システムコントローラ、及び、
前記試験プロトコルの実行中に前記装置の前記通信モジュールとの通信を容易にするように構成された通信回路を有する、少なくとも１つの電動眼用コンタクトレンズとを備え、
前記プロセッサが、前記試験プロトコルを前記システムコントローラと共に実行する、システム。
【請求項２５】
前記システムコントローラによって作成された前記制御信号が、凝視方向情報を含み、
前記試験プロトコルは、前記表示装置が被験者に方向を提供している間の被験者による前記装置の動きを、被験者の頭部の動きを監視している間に前記通信回路と前記通信モジュールを介して前記システムコントローラによって送られた受け取り凝視方向とを関連付けて、相関がないか被験者の頭部の動きの少なくとも１つが生じたときに、前記プロセッサは、警告を前記表示装置に示させるように構成され、
前記方向は、前記プロセッサによって実行される命令に基づいて前記プロセッサによって生成される、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記装置は、前記プロセッサに電気的に接続された加速度計を含み、それにより、前記プロセッサは、前記加速度計の出力を前記カメラの出力と併せて使用して、前記装置が前記被験者の前で実質的に直線に移動されている間に前記被験者の頭部が安定しているかどうかを決定するように構成され、
前記プロセッサは、前記通信回路及び前記通信モジュールを介して送信された前記レンズからの前記加速度計読取り値を、前記装置上の前記加速度計からの加速度計信号と関連付けるように構成され、前記装置と前記レンズが移動した距離を標準化した後の前記加速度計信号の差が閾値より大きいとき、前記プロセッサは、前記警告を前記表示装置に示させるように構成された、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
前記レンズは、更に、前記システムコントローラと電気通信する虹彩向き瞳孔径センサを備え、前記虹彩向き瞳孔径センサは、瞳孔径を表わす信号を提供するように構成され、
前記装置は、更に、前記プロセッサによって制御可能な光源を備え、
前記試験プロトコルが、
前記プロセッサが前記光源を活動化すること、
前記システムコントローラが、光源活動化の前と後に前記瞳孔径センサによって前記瞳孔径を測定すること、前記システムコントローラが、前記アンテナによって前記プロセッサに前記測定値を送信すること、
前記プロセッサが、前記測定値を比較して瞳孔拡張を決定すること、
前記プロセッサが、前記瞳孔拡張の少なくとも１つが拡張閾値を超えたときと、前記瞳孔拡張が非拡張閾値より小さいときに前記表示装置に警告を送ることを含む、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２８】
前記コンタクトレンズが、更に、前記システムコントローラと通信する光検出器を備え、
前記システムコントローラが、前記光検出器の出力を使用して前記光源の光レベルを検出するように構成された、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記レンズが、更に、前記システムコントローラと電気通信し瞳孔径を測定する虹彩向き瞳孔径センサを備え、
前記装置は、更に、前記プロセッサによって制御可能な光源を備え、
前記試験プロトコルは、
前記プロセッサが、前記表示装置に前記着用者に明るい光を見させる指示を表示すること、
前記システムコントローラが、光源活動化の前と後に前記瞳孔径センサによって前記瞳孔径を測定すること、前記システムコントローラが、前記アンテナによって前記プロセッサに前記測定値を送信すること、
前記プロセッサが、前記測定値を比較して瞳孔拡張を決定すること、及び
前記プロセッサが、前記瞳孔拡張の少なくとも１つが拡張閾値を超えるときと、前記瞳孔拡張が非拡張閾値より小さいときに前記表示装置に警告を送ることを含む、請求項２４に記載のシステム。
【請求項３０】
前記コンタクトレンズは、更に、前記システムコントローラと通信する光検出器を備え、
前記システムコントローラが、前記光検出器の出力を使用して前記光源の光レベルを検出するように構成された、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記センサが、少なくとも１つの加速度計を備え、
前記試験プロトコルは、前記システムコントローラが、前記加速度計から受け取った信号に基づいて、前記着用者の頭部の加速度が震盪閾値を超えることを決定したときの震盪可能性の検出によって促進される、請求項２４に記載のシステム。
【請求項３２】
前記試験プロトコルが、
前記レンズの着用者に静止物体上の場所に焦点を合わせさせること、
前記着用者にその場所を見させ続けながら前記着用者の頭部を右側又は左側に旋回させること、
前記着用者の頭部の旋回速度に対する前記着用者の凝視を追跡して、前記差が所定閾値以内にあるかどうかを決定すること、及び
前記警告メカニズムによりかつ／又は前記装置への警告信号の送信によって、前記着用者のうちの少なくとも１人に警告して、前記表示装置上に警告を表示することを含む、請求項２４に記載のシステム。
【請求項３３】
前記眼球運動センサシステムが、少なくとも１つの加速度計を備え、
前記差が、前記少なくとも１つの加速度計からの信号に基づいて決定され、前記信号がゼロに等しいときは、前記着用者が壁上の場所を追跡していることを確認し、前記信号が非ゼロ値のときは、前記着用者が壁上の場所の追跡に遅延を有する、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記試験プロトコルは、前記試験プロトコルからのデータを後で検証研究に使用するために前記装置に記憶することを更に含む、請求項３２に記載のシステム。
【請求項３５】
少なくとも１つのコンタクトレンズの着用者に試験プロトコルを実行するためのシステムにおいて、
少なくとも１つの電動眼用コンタクトレンズを備え、前記少なくとも１つの電動眼用コンタクトレンズが、
瞳孔径を表わす信号を出力するように構成された虹彩向き瞳孔径センサと、
少なくとも１つの前向き光検出器と、
警告メカニズムと、
前記虹彩向き瞳孔径センサ及び前記少なくとも１つの光検出器と通信するシステムコントローラであって、
前記虹彩向き瞳孔径センサの出力を監視し、
検出された光が明るさ閾値を超えることに関して前記少なくとも１つの前向き光検出器を監視し、
前記明るさ閾値を超える光の検出の前と後からの前記虹彩向き瞳孔径センサの前記出力を比較し、
前記虹彩向き瞳孔径センサの出力間の差が、拡張閾値を超えるか非拡張閾値より小さいときに、信号を前記警告メカニズムに送るように構成された、システムコントローラとを備えた、システム。
【請求項３６】
前記警告メカニズムが、前記システムコントローラからの前記信号に応じて前記ユーザに警告する、請求項３５に記載のシステム。
【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、レンズ着用者の１つ以上の病状（又は状態）を監視するためのセンサ並びに関連ハードウェア及びソフトウェアを有する電動又は電子眼用レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイスが小型化され続けるにつれて、様々な用途に向けた装着可能な又は埋込み可能な超小型電子デバイスを創出する傾向がより一層高まっている。かかる用途としては、生体化学反応の様相を監視すること、測定値に応答するか又は外部制御信号に応答する、自動を含む、様々なメカニズムを介する薬物若しくは治療薬の制御された投与量を投与すること、並びに器官又は組織の能力を増強することを挙げることができる。かかるデバイスの例としては、ブドウ糖注入ポンプ、ペースメーカー、除細動器、補助人工心臓、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は、眼科用装着型レンズ及びコンタクトレンズである。例えば、装着可能なレンズは、眼の能力を増強又は向上させる、電子式焦点調整が可能なレンズアセンブリを組み込んでもよい。別の例では、焦点調整可能の有無にかかわらず、装着可能なコンタクトレンズは、前角膜（涙膜）における特定の化学物質の濃度を検出する電子センサを組み込んでもよい。埋込み型電子部品をレンズアセンブリで使用することによって、電子部品との通信、電子部品に電力供給及び／又は再通電する方法、電子部品の相互接続、内部及び外部の感知及び／又は監視、並びに電子部品及びレンズの機能全体の制御が潜在的に必要となる。
【０００３】
人間の眼は、数百万種類の色を識別し、移り変わる光の条件に合わせて簡単に調節し、高速インターネット接続を上回る速度で信号又は情報を脳に送信する能力を有する。コンタクトレンズ及び眼内レンズなどのレンズは、現在、近視（近眼）、遠視（遠眼）、老視、及び乱視などの視覚障害を矯正するのに利用されている。しかしながら、追加の構成要素を組み込んだ適切に設計されているレンズが、視力の向上並びに視覚障害の矯正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の矯正に利用されてもよい。コンタクトレンズはまた、着用者の眼の自然な外観を向上させるの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、単に眼の前面に置かれるレンズである。コンタクトレンズは、医療用デバイスと見なされ、視力の矯正のため、及び／又は美容若しくは他の治療上の理由で装用されてもよい。コンタクトレンズは、１９５０年代以降、視力を改善するために商用的に利用されてきた。初期のコンタクトレンズは、硬質材料から作成又は製作され、比較的高価で壊れやすかった。それに加えて、これら初期のコンタクトレンズを製作していた材料は、コンタクトレンズを通して結膜及び角膜まで十分に酸素を透過させることができず、そのことによって潜在的に多数の臨床上の副作用を引き起こす可能性があった。これらのコンタクトレンズは依然として利用されているが、最初の快適性が低いため、全ての患者に適しているわけではない。その後のこの分野における発展によって、ハイドロゲル系のソフトコンタクトレンズがもたらされ、今日では非常に一般的で広く利用されている。具体的には、今日利用可能なシリコーンハイドロゲルコンタクトレンズは、酸素透過性が非常に高いというシリコーンの利益を、既に明らかとなっているハイドロゲルの快適性及び臨床的性能とを組み合わせている。本質的に、これらのシリコーンハイドロゲル系コンタクトレンズは、高い酸素透過性を有し、一般に、初期の硬質材料で作られたコンタクトレンズよりも着用時の快適性が高い。
【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、特定の形状を有するポリマー構造である。機能性の向上を図るには、これらのポリマー構造に様々な回路及び構成要素を統合する必要がある。例えば、制御回路、マイクロプロセッサ、通信デバイス、電源装置、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素子を介してコンタクトレンズに統合して、視力を矯正するだけでなく、視力を向上させると共に、本明細書に説明するような追加の機能性を提供してもよい。電子及び／又は電動眼用レンズは、拡大縮小能力を介して、又は単にレンズの屈折能力を修正することによって、視力を向上させるように設計されてもよい。電子及び／又は電動コンタクトレンズは、色及び解像度の向上、テキスト情報の表示、リアルタイムでの音声から字幕への変換、ナビゲーションシステムによる視覚的合図の提示、並びに画像処理及びインターネットアクセスの提供のために設計されてもよい。レンズは、着用者が低光量条件で見ることができるように設計されてもよい。適切に設計された電子部品、及び／又はレンズ上における電子部品の配置によって、可変焦点光学レンズを用いることなく、画像を例えば網膜上に投射することが可能になり、新規な画像表示を提供してもよい。これらの機能若しくは類似の機能のいずれかの代わりに、又はそれらに加えて、コンタクトレンズは、着用者のバイオマーカ及びヘルスインジケータを非侵襲的に監視する構成要素を組み込んでもよい。例えば、レンズに内蔵されたセンサは、血液を採取する必要なく涙膜の成分を分析することによって、糖尿病患者が血糖レベルを定期的にチェックするのを可能にしてもよい。それに加えて、適切に構成されたレンズは、コレステロール、ナトリウム、及びカリウムのレベル、並びに他の生物学的マーカを監視するセンサを組み込んでもよい。これを、無線データ送信機と連結することにより、医師が患者の血液化学にほぼ即時にアクセスすることが可能となって、患者が検査機関に赴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。それに加えて、レンズに内蔵さ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、又は瞬きのパターンを調べるのに使用することができる。
【０００６】
デバイスの適切な組み合わせによって、潜在的に無制限の機能性をもたらすことができるが、光学グレードの一片のポリマー上に余分な構成要素を組み込むことに伴う、多数の困難が存在する。一般に、多数の理由から、かかる構成要素をレンズ上に直接製造するのは困難であり、非平面の表面上に平面のデバイスを取り付け、相互接続することも困難である。縮尺通りに製造することも困難である。レンズ上又はレンズ内に置かれる構成要素は、構成要素を眼上の液体環境から保護しながら、わずか１．５平方センチメートルの透明ポリマー上に小型化及び統合される必要がある。また、追加の構成要素の厚さが加わるため、コンタクトレンズを着用者にとって快適かつ安全なものにすることも困難である。
【０００７】
コンタクトレンズなどの眼科用デバイスに面積及び体積上の制約があること、またそれが利用される環境を所与として、デバイスを物理的に実現するためには、その大半が光学用プラスチックを含む非平面の表面上に多数の電子構成要素を取り付け相互接続することを含む、多数の課題を克服しなければならない。したがって、機械的及び電気的に堅牢な電子コンタクトレンズを提供することが必要とされている。
【０００８】
電動レンズが存在するので、電子部品を稼働させるためのエネルギー消費、より詳しくは電流消費は、眼用レンズの規模での電池技術を所与とした場合の懸念事項である。通常の電流消費に加えて、この性質の電動デバイス又はシステムは、一般に、潜在的に広範囲の動作パラメータにわたる動作、並びに潜在的に数年間アイドル状態のままだった後に１回の充電で例えば最大１８時間のバースト消費を確保するため、待機電流の保留、精密な電圧制御、及び切替え能力を要する。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が求められている。
【０００９】
それに加えて、電動レンズと関連する機能性の複雑性、及び電動レンズを構成する全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部品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必要とされている。したがって、安全で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、全ての他の構成要素の動作を制御するシステムが必要とされている。
【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による特定の固有の生理学的機能を明らかにしなければならないことがある。より具体的には、電動レンズは、例えば個人がうとうとしている場合の、所与の期間内における瞬きの回数、瞬きの継続時間、瞬きの間の時間、及び任意の数の可能な瞬きのパターンを含む、瞬きを明らかにしなければならないことがある。瞬き検出はまた、特定の機能性を提供するのに利用されてもよく、例えば、瞬きは、電動眼用レンズの１つ以上の態様を制御する手段として利用されてもよい。それに加えて、光強度レベルの変化、及びヒトの瞼が遮る可視光の量などの外部因子を、瞬きを判断する際に明らかにしなければならない。例えば、部屋が５４〜１６１ルクスの照明レベルを有する場合、光センサは、ヒトが瞬きをしたときに起こる光強度の変化を検出するのに十分な感度であるべきである。
【００１１】
周辺光ンサ又は光センサは、多くのシステム及び製品で、例えば室内灯にしたがって明るさを調節するためにテレビで、日没時にスイッチを入れるために電灯で、またスクリーンの明るさを調節するために電話で利用されている。しかしながら、これらの現在利用されているセンサシステムは、コンタクトレンズに組み込むには、十分に小さいものではなく、かつ／又は電力消費が十分に少なくない。
【００１２】
また、異なるタイプの瞬き検出器が、目（片目若しくは両目）に向けられたコンピュータビジョンシステム、例えばコンピュータ向けにデジタル化されたカメラに実装されてもよいことに注目することが重要である。コンピュータ上で稼働するソフトウェアは、目の開閉などの視覚パターンを認識することができる。これらのシステムは、診断目的及び研究のため、眼用臨床設備で利用されてもよい。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、目から外して使用するためのものであり、目から視線を逸らすのではなく目を見るためのものである。これらのシステムは、コンタクトレンズに組み込むのに十分に小さいものではないが、利用されるソフトウェアは、電動コンタクトレンズと併せて働くソフトウェアと類似していてもよい。いずれかのシステムが、入力から学習し、自身の出力を適宜調節する、人工神経網のソフトウェア実装を組み込んでもよい。あるいは、統計学、他の適応アルゴリズム、及び／又は信号処理を組み込んだ生物学に基づかないソフトウェア実装が、スマートシステムを作り出すのに利用されてもよい。
【００１３】
例えばトラック運転手、警備員、勤務中の軍人など、作業者の意識があり覚醒していることを要する、多種多様な職業がある。作業者が勤務を行っているときに眠ってしまった場合、生産性が低下し潜在的問題が生じることになる。これらの職業の多くでは、作業者が勤務を行っている間は移動性を有することが求められ、そのため、そのような作業者を監視するのに固定式監視システムは実用的でない。更に、勤務外の時間に規制された量の睡眠を要する多くの職業があり、それらの睡眠量は、作業者の睡眠を自動的に記録させてより良好な記録を提供する代わりに、作業者によって手作業で記録される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、閉眼又は瞬きの長さなどの特定の生理学的機能を検出するための手段及び方法が必要とされている。利用されるセンサは、コンタクトレンズで使用するようにサイズ決めし構成することが求められている。それに加えて、ユーザの瞼の位置を検出することが求められている。瞼位置センサを使用して、ユーザが眠ろうとしていることを検出し、例えば、着用者が眠ろうとしているデータイベントをログ記録することができる。瞼の位置を検出する既存のシステムが存在するが、それらは、眼球及び瞼の反射に依存する、カメラ画像装置、画像認識、及び赤外線発光器／検出器対などのデバイスに限定されている。瞼の位置を検出する既存のシステムは、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は簡単に包含されない。
【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、電動眼用レンズは、コンタクトレンズと、コンタクトレンズに少なくとも部分的に封入され、垂直瞼位置を検出するように構成された瞼位置センサシステムと、センサシステム内のそれぞれの個別センサをサンプリングして瞼位置を検出し出力蓋信号を提供するように構成された信号調整装置と、コンタクトレンズ内に少なくとも部分的に封入された眼球運動センサシステムであって、眼球位置を追跡し決定する少なくとも１つの運動センサと、運動センサと協力的に関連付けられ、運動センサの出力からの情報に基づいて空間座標内の眼球位置を追跡し決定し、出力運動信号を提供するように構成された信号調整装置と、を含む、眼球運動センサシステムと、瞼位置センサシステム及び眼球運動センサシステムと電気通信するシステムコントローラであって、複数の問題テンプレートを収容する関連メモリと、瞼位置センサシステム及び眼球運動センサシステムから受け取ったデータを記憶するための少なくとも２組のレジスタとを含み、受け取った出力瞼信号データ及び出力運動信号データを複数の問題テンプレートと比較し、少なくとも１つの問題テンプレートが満たされたときに制御信号を生成するように構成された、システムコントローラと、システムコントローラと電気通信し、出力制御信号を受け取り、警告を提供することとデータを記憶することの少なくとも一方が可能であるように構成された警告メカニズムと、を含む。更に他の実施形態では、複数の問題テンプレートのちの少なくとも１つが、レンズの対象着用者の履歴データに基づく。
【００１６】
上記の実施形態のいずれかに加えて更に他の実施形態では、電動眼用レンズは、更に、システムコントローラと電気通信するユーザ入力と、システムコントローラと電気通信するストレージメモリとを備え、システムコントローラが、瞼位置センサシステム及び眼球運動センサシステムからの複数の信号を記憶するためのバッファメモリを含み、ユーザ入力から信号を受け取ったときに、システムコントローラが、バッファメモリ内のデータをストレージメモリに複写する。更に他の実施形態では、ユーザ入力は、個人から生じる無線入力を受け取ってバッファメモリ内にあるデータを記憶することができる受信機を含む。
【００１７】
以上の実施形態のいずれかに加えて更に他の実施形態では、電動眼用レンズは、更に、システムコントローラと電気通信し、外部装置からデータ要求を受け取るように構成された受信機と、システムコントローラ及びストレージメモリと電気通信する送信機とを含み、システムコントローラが、受け取ったデータ要求に応じて、ストレージメモリの内容を送信機を介して外部装置に送信する。上記の実施形態のいずれかに加えて更に他の実施形態では、システムコントローラは、眼球運動センサシステムからの発振信号を決定し、システムコントローラは、バッファメモリ内のデータをストレージメモリに複写する。上記の実施形態のいずれかに加えて更に他の実施形態では、眼球運動センサシステムは、目の画像を取得するように位置決めされた少なくとも１つの光検出器の少なくとも１つと、眼球運動を追跡するために画像、パターン又はコントラストの変化を検出するように構成された少なくとも１つの虹彩向きカメラと、眼球又はコンタクトレンズの少なくとも１つの動きを追跡する少なくとも１つの加速度計と、眼球運動と関連した神経筋活動を検出するように構成された少なくとも１つの神経筋センサとを含む。上記実施形態のいずれかに加えて更に他の実施形態では、眼球運動センサシステムは、更に、運動センサから信号を受け取り、デジタル信号処理を行い、１つ以上をシステムコントローラに出力するように構成された信号プロセッサを含む。
【００１８】
上記実施形態のいずれかに加えて更に他の実施形態では、システムコントローラは、瞼位置センサシステムによって検出されるような環境光条件の変化に応じない瞳孔サイズの変化を検出し、瞳孔サイズが、眼球運動センサシステムからの少なくとも１つの信号に基づく場合、システムコントローラが、警告メカニズムに制御信号を送る。上記実施形態のいずれかに加えて更に他の実施形態では、システムコントローラは、着用者が腹臥位であることを示す方向の安定した加速度計読取り値を、その方向の急速加速後に検出し、読取り値が眼球運動センサシステムからのものである場合、システムコントローラが、警告メカニズムに制御信号を送る。上記実施形態のいずれかに加えて更に他の実施形態では、空間座標は３次元である。上記実施形態のいずれかに加えて更に他の実施形態では、運動センサが、少なくとも１つの加速度計を含み、システムコントローラが、少なくとも１つの加速度計からの各信号を閾値と比較し、いずれかの信号が閾値を超えたときに、システムコントローラが、警告メカニズムに制御信号を送る。上記実施形態のいずれかに加えて更に他の実施形態では、電動眼用レンズが、更に、システムコントローラと電気通信する虹彩向き光源と、眼球から反射した光を受け取るように配置された少なくとも１つの虹彩向き光センサであって、光が光源から出て、少なくとも光センサが、システムコントローラと電気通信する、虹彩向き光センサと、システムコントローラと電気通信する送信機とを含み、システムコントローラが、光源に酸素濃度計信号を送り、少なくとも１つの光センサから信号を受け取るように構成され、受け取った信号が、送信機によって、システムコントローラによる処理のために外部装置に送信される。上記実施形態のいずれかに加えて更に他の実施形態では、システムコントローラは、複数のシステムセンサを使用して、出力制御信号を警告メカニズムに送る必要性があることのシステムコントローラによる任意の決定を確認するように構成される。
【００１９】
上記実施形態のいずれかに加えて更に他の実施形態では、前述の電動眼用レンズを含むレンズ対があり、眼球運動センサシステムが、更に、少なくとも第２のコンタクトレンズと通信するための通信システムを含み、第２のコンタクトレンズが、コンタクトレンズに組み込まれ眼球位置を追跡し決定する少なくとも１つのセンサと、センサと協力的に関連付けられ、センサ出力からの情報に基づいて空間座標内の眼球位置を追跡し決定し、出力運動信号を提供するように構成された信号調整装置と、眼球運動センサシステムと電気通信するシステムコントローラと、眼球運動センサシステムの出力を第１のコンタクトレンズに通信するための通信システムとを含む。以上の実施形態に加えて、第１のコンタクトレンズ内のシステムコントローラが、着用者の眼球の視線の発散を検出し、システムコントローラが、警告メカニズムに制御信号を送る。以上の実施形態のいずれかに加えて、各レンズは、更に、システムコントローラと電気通信し、瞳孔径を測定するための後向き瞳孔径センサを含み、第２のレンズのシステムコントローラが、通信システムを介して瞳孔径測定を第１のレンズのシステムコントローラに送るように構成され、その結果、第１のレンズシステムコントローラが、着用者の目の測定瞳孔拡張が実質的に類似しているかどうかを決定するように構成され、瞳孔拡張が異なるときに、第１のシステムコントローラが、出力制御信号を警告メカニズムに送るように構成される。
【００２０】
少なくとも１つの実施形態では、電動眼用レンズが、コンタクトレンズと、コンタクトレンズ内の第１のセンサと、コンタクトレンズ内の少なくとも１つの第２のセンサと、第１のセンサ及び少なくとも１つの第２のセンサと電気通信するシステムコントローラとを含み、システムコントローラは、複数の問題テンプレートを含む関連メモリと、センサから受け取ったデータを記憶するための少なくとも２組のレジスタとを含み、システムコントローラは、受け取ったセンサデータを複数の問題テンプレートと比較し、一致したときに制御信号を生成するように構成され、システムコントローラと電気通信する少なくとも１つの警告メカニズムであって、出力制御信号を受け取り、警告を提供することとデータを記憶することの少なくとも一方が可能であるように構成された警告メカニズムを含む。更に他の実施形態では、第１のセンサ及び／又は少なくとも１つの第２のセンサが、瞼位置センサシステム、眼球運動センサシステム、バイオセンサ、バイオインピーダンスセンサ、温度センサ及びパルスオキシメータから成る群から選択される。更に他の実施形態では、前述のセンサの少なくとも１つが、前述の２つの実施形態の第１のセンサ及び／又は少なくとも１つの第２のセンサとして使用される。
【００２１】
少なくとも１つの実施形態では、電動眼用レンズは、コンタクトレンズと、コンタクトレンズ内の虹彩向き光源と、眼球からの反射光を受け取るように配置され、光が光源から出る、少なくとも１つの虹彩向き光センサと、虹彩向き光源及び少なくとも１つの虹彩向き光センサと電気通信するシステムコントローラであって、虹彩向き光センサからの少なくとも１つの信号を処理し、処理した信号を虹彩向き光源に送られた少なくとも１つの信号と関連付けるように構成されたシステムコントローラとを含む。更に他の実施形態では、電動眼用レンズが、更に、システムコントローラと電気通信する送信機を含み、システムコントローラが、関連付けられた信号を処理のために送信機によって外部装置に送信するように構成される。この段落の他の実施形態に加えて更に他の実施形態では、虹彩向き光源と少なくとも１つの虹彩向き光センサは、虹彩向き光源と少なくとも１つの虹彩向き光センサが、コンタクトレンズの対向する縁の近くにあるように互いに離間される。この段落の他の実施形態に加えて更に他の実施形態では、虹彩向き光源は、約６６０ｎｍの波長を有する光を送出する第１の発光素子と、約８９０ｎｍ〜約９５０ｎｍの間の波長を有する光を送出する第２の発光素子とを有する。
【００２２】
少なくとも１つの実施形態では、少なくとも１つのコンタクトレンズの着用者に試験プロトコルを実行するためのシステムが、試験プロトコルを実行するように構成されたプロセッサ、プロセッサに接続されたカメラ、プロセッサに接続され、プロセッサによって生成された画像を表示するように構成された表示装置、及び通信モジュールとを有する装置と、眼球位置を決定し追跡するセンサを含み、眼球の空間位置を出力するように構成された眼球運動センサシステム、センサと協力的に関連付けられ、眼球運動センサシステムから出力された空間位置に基づいて目の動きを決定するように構成され、更に決定に基づいて制御信号を出力するように構成されたシステムコントローラ、及び試験プロトコルの実行中に装置の通信モジュールとの通信を容易にするように構成された通信回路とを含む、少なくとも１つの電動眼用コンタクトレンズとを含み、プロセッサが、試験プロトコルをシステムコントローラと共に実行する。更に他の実施形態では、システムコントローラによって作成された制御信号は、凝視方向情報を含み、試験プロトコルは、表示装置が被験者に方向を提供している間の被験者による装置の動きを、被験者の頭部の動きを監視している間に通信回路と通信モジュールを介してシステムコントローラによって送られた受け取り凝視方向とを相関させ、無相関か被験者の頭部の動きの少なくとも１つが生じたときに、プロセッサは、警告を表示装置に示させるように構成され、方向は、プロセッサによって行われた指示に基づいてプロセッサによって生成される。前の実施形態に加えて更に他の実施形態では、装置は、プロセッサに電気的に接続された加速度計を含み、その結果、プロセッサは、加速度計の出力をカメラの出力と併せて使用して、装置が被験者の前で実質的に直線に移動されている間に被験者の頭部が安定しているかどうかを決定するように構成され、プロセッサは、通信回路と通信モジュールによって送られたレンズからの加速度計読取り値を、装置上の加速度計からの加速度計信号に相関させるように構成され、装置とレンズが移動した距離を標準化した後の加速度計信号間の差が閾値より大きいとき、プロセッサが、警告を表示装置に示させるように構成される。
【００２３】
前節の第１の実施形態に加えて更に他の実施形態では、レンズは、更に、システムコントローラと電気通信する虹彩向き瞳孔径センサを含み、虹彩向き瞳孔径センサは、瞳孔径を表わす信号を提供するように構成され、装置は、更に、プロセッサによって制御可能な光源を含み、試験プロトコルは、光源を活動化するプロセッサを含み、システムコントローラは、光源活動化の前と後で、瞳孔径センサによって瞳孔径を測定し、システムコントローラは、アンテナによって測定値をプロセッサに送信し、プロセッサは、測定値を比較して瞳孔拡張を決定し、プロセッサは、瞳孔拡張の少なくとも１つが拡張閾値を超えたとき及び瞳孔拡張が非拡張閾値より小さいときに警告を表示装置に送る。更に他の実施形態では、コンタクトレンズは、更に、システムコントローラと通信する光検出器を含み、システムコントローラが、光検出器の出力を使用して光源の光レベルを検出するように構成される。前節の第１の実施形態に加えて更に他の実施形態では、レンズは、更に、システムコントローラと電気通信し瞳孔径を測定する虹彩向き瞳孔径センサを含み、装置は、更に、プロセッサによって制御可能な光源を含み、試験プロトコルは、表示装置に着用者に明るい光を見させる指示を表示するプロセッサを含み、システムコントローラは、光源活動化の前と後で、瞳孔径センサによって瞳孔径を測定し、システムコントローラは、アンテナによって測定値をプロセッサに送信し、プロセッサは、測定値を比較して瞳孔拡張を決定し、プロセッサは、瞳孔拡張の少なくとも１つが拡張閾値を超えるときと、瞳孔拡張が非拡張閾値より小さいときに表示装置に警告を送る。更に他の実施形態では、コンタクトレンズは、更に、システムコントローラと通信する光検出器を含み、システムコントローラが、光検出器の出力を使用して光源の光レベルを検出するように構成される。
【００２４】
前の２つの段落の実施形態に加えて更に他の実施形態では、センサは、少なくとも１つの加速度計を含み、試験プロトコルは、システムコントローラが加速度計から受け取った信号に基づいて、着用者の頭部の加速が震盪閾値を超えたことを決定したときに、震盪可能性の検出によって促される。この段落と前の２つの段落の実施形態に加えて更に他の実施形態では、試験プロトコルは、レンズの着用者に静止物体上の適所に焦点を合わせさせることと、着用者にその場所を見させ続けながら着用者の頭部を右又は左に旋回させることと、着用者の頭部の旋回速度に対する着用者の凝視を追跡して、差が所定閾値内にあるかどうかを決定することと、警告メカニズムによりかつ／又は装置への警告信号の送信によって、着用者のうちの少なくとも１人に警告して、表示装置上に警告を表示することとを含む。更に他の実施形態では、眼球運動センサシステムは、少なくとも１つの加速度計を含み、少なくとも１つの加速度計からの信号に基づいて差が決定され、信号がゼロに等しいときは、着用者が壁上の場所を追跡していることを確認し、一方信号が非ゼロ値のときは、着用者が壁上の場所の追跡に遅延を有する。前の２つの実施形態に加えて更に他の実施形態では、試験プロトコルは、更に、後で検証検査に使用するために試験プロトコルからのデータを装置に記憶することを含む。
【００２５】
少なくとも１つの実施形態では、少なくとも１つのコンタクトレンズの着用者に試験プロトコルを実行するためのシステムは、瞳孔径を表わす信号を出力するように構成された虹彩向き瞳孔径センサを有する少なくとも１つの電動眼用コンタクトレンズと、少なくとも１つの前向き光検出器と、警告メカニズムと、虹彩向き瞳孔径センサと少なくとも１つの光検出器と通信するシステムコントローラとを含み、システムコントローラが、虹彩向き瞳孔径センサの出力を監視し、検出された光が明るさ閾値を超えることに関して少なくとも１つの前向き光検出器を監視し、明るさ閾値を超える光の検出の前と後からの虹彩向き瞳孔径センサの出力を比較し、虹彩向き瞳孔径センサの出力間の差が、拡張閾値を超えたとき又は非拡張閾値より小さいときに、信号を警告メカニズムに送るように構成されたシステムコントローラを含む。更に他の実施形態では、警告メカニズムは、システムコントローラからの信号に応じてユーザに警告する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明の上述及び他の特徴と利点は、添付図面に例証されるような、本発明の好ましい実施形態の以下のより詳しい記載から明白となるであろう。
【図１Ａ】本発明の少なくとも１つの実施形態によるセンサシステムを有するコンタクトレンズを示す図である。
【図１Ｂ】本発明の少なくとも１つの実施形態によるセンサシステムを有するコンタクトレンズを示す図である。
【図１Ｃ】本発明の少なくとも１つの実施形態によるセンサシステムを有するコンタクトレンズを示す図である。
【図１Ｄ】本発明の少なくとも１つの実施形態によるセンサシステムを有するコンタクトレンズを示す図である。
【図１Ｅ】本発明の少なくとも１つの実施形態によるセンサシステムを有するコンタクトレンズを示す図である。
【図１Ｆ】本発明の少なくとも１つの実施形態によるセンサシステムを有するコンタクトレンズを示す図である。
【図２Ａ】本発明の少なくとも１つの実施形態による、２つの眼の間で動作を同期させるための通信チャネルを有する２つの瞼位置センサを表す図である。
【図２Ｂ】本発明の少なくとも１つの実施形態による、外部装置と通信するための通信チャネルを有する１つの瞼位置センサを表す図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態による医学的監視方法のためのフローチャートである。
【図３Ｂ】本発明の実施形態による医学的監視方法のためのフローチャートである。
【図３Ｃ】本発明の実施形態による医学的監視方法のためのフローチャートである。
【図４】本発明の少なくとも１つの実施形態による、様々な光強度レベルで記録された非自発的瞬きパターンと時間の関係と、最大光強度レベルと最小光強度レベルの間のいくつかの点に基づく使用可能な閾値レベルを示す、目の表面に入射する光対時間を表すグラフである。
【図５】本発明の少なくとも１つの実施形態による、瞼位置センサシステムの状態遷移図である。
【図６】発明の少なくとも１つの実施形態による、受信し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である。
【図７】本発明の少なくとも１つの実施形態によるデジタル調整論理のブロック図である。
【図８】本発明の少なくとも１つの実施形態によるデジタル検出論理のブロック図である。
【図９】本発明の少なくとも１つの実施形態によるタイミング図である。
【図１０】本発明の少なくとも１つの実施形態によるデジタルシステムコントローラの図である。
【図１１Ａ】本発明の少なくとも１つの実施形態による、自動利得制御のタイミング図である。
【図１１Ｂ】本発明の少なくとも１つの実施形態による、自動利得制御のタイミング図である。
【図１１Ｃ】本発明の少なくとも１つの実施形態による、自動利得制御のタイミング図である。
【図１１Ｄ】本発明の少なくとも１つの実施形態による、自動利得制御のタイミング図である。
【図１１Ｅ】本発明の少なくとも１つの実施形態による、自動利得制御のタイミング図である。
【図１１Ｆ】本発明の少なくとも１つの実施形態による、自動利得制御のタイミング図である。
【図１１Ｇ】本発明の少なくとも１つの実施形態による、自動利得制御のタイミング図である。
【図１２】本発明の少なくとも１つの実施形態による、集積回路ダイ上の光遮断領域及び光通過領域の図である。
【図１３】本発明の少なくとも１つの実施形態による、電動コンタクトレンズの電子インサート（瞬き検出器を含む）の図である。
【図１４Ａ】本発明の少なくとも１つの実施形態による瞼位置センサの図である。
【図１４Ｂ】本発明の少なくとも１つの実施形態による瞼位置センサの図である。
【図１５Ａ】本発明の少なくとも１つの実施形態による、瞼位置を検出するためにコンタクトレンズに組み込まれた電子システムを表す図である。
【図１５Ｂ】図１５Ａの電子システムを表す拡大図である。
【図１６】本発明による瞼位置センサからの出力を表す図である。
【図１７Ａ】本発明の少なくとも１つの実施形態による、瞼位置を検出するためにコンタクトレンズに組み込まれた別の電子システムを表す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａの電子システムの拡大図である。
【図１８Ａ】本発明の少なくとも１つの実施形態による、瞼位置検出システムを表す図である。
【図１８Ｂ】本発明の少なくとも１つの実施形態による、瞼位置検出システムを表す図である。
【図１８Ｃ】本発明の少なくとも１つの実施形態による、瞼位置検出システムを表す図である。
【図１８Ｄ】図１８Ａ〜図１８Ｃの電子システムの拡大図である。
【図１９Ａ】本発明の少なくとも１つの実施形態によるコンタクトレンズに組み込まれた瞳孔位置及び収斂検出システムを表す図である。
【図１９Ｂ】図１９Ａの例示の瞳孔位置及び収斂検出システムの拡大図である。
【図１９Ｃ】目上のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の重なりの図である。
【図２０】本発明の少なくとも１つの実施形態による、２つの目の動きを同期させるための通信チャネルを有する２つの瞳孔位置及び収斂センサを表す図である。
【図２１】瞳孔収斂と焦点距離の相関の例示のプロットを示す図である。
【図２２Ａ】右方向を凝視する個人の目の前側透視図である。
【図２２Ｂ】図２２Ａの目を表す上面透視図である。
【図２３】本発明の少なくとも１つの実施形態による、様々な凝視方向と関連付けられた幾何学形状を２次元で表す図である。
【図２４】本発明の少なくとも１つの実施形態による、目上に位置決めされた第１の瞳孔径センサを有する電動眼用レンズを表す図である。
【図２５】本発明の少なくとも１つの実施形態による、目上に位置決めされた第２の瞳孔径センサを有する電動眼用レンズを表す図である。
【図２６】周囲光及び瞳孔径対時間の関係の例のプロットである。
【図２７】本発明の少なくとも１つの実施形態による、パルス酸素濃度計構成要素を有する電動眼用レンズを表す図である。
【図２８】本発明の少なくとも１つの第２の実施形態による、パルス酸素濃度計構成要素を有する電動眼用レンズを表す図である。
【図２９】本発明の少なくとも１つの実施形態による、インサートセンサ実施形態のブロック図である。
【図３０】本発明による、動作が２つ以上のセンサの出力に基づいて決定される、複数のセンサ、システムコントローラ及び警告メカニズムを有する一般的システムを示すブロック図である。
【図３１】本発明の少なくとも１つの実施形態による、システムコントローラが、警告メカニズムの状態がセンサ入力に基づいて変更されるかどうかを決定する方法のフローチャートである。
【図３２】本発明の少なくとも１つの実施形態によるストレージボックスのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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、特定の形状を有するポリマー構造である。機能性の向上を達成するため、様々な回路及び構成要素がこれらのポリマー構造に統合されてもよい。例えば、制御回路、マイクロプロセッサ、通信デバイス、電源装置、センサ、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素子を介してコンタクトレンズに統合して、視力を矯正するだけでなく、視力を向上させると共に、本明細書に説明するような追加の機能性を提供してもよい。電子及び／又は電動コンタクトレンズは、拡大縮小能力を介して、又は単にレンズの屈折能力を修正して、視力の向上を提供してもよい。電子及び／又は電動コンタクトレンズは、色及び解像度の向上、テキスト情報の表示、リアルタイムでの音声から字幕への変換、ナビゲーションシステムによる視覚的合図の提示、並びに画像処理及びインターネットアクセスの提供のために設計されてもよい。レンズは、着用者が低光量条件で見ることができるように設計されてもよい。適切に設計された電子部品及び／又はレンズ上の電子部品の配置により、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、レンズに内蔵されたセンサは、目に入射する光を検出して周辺光条件を補償するか、又は瞬きパターンの決定、及び着用者が望ましい医学的状態であるかどうかの決定に使用されてもよい。
【００２８】
少なくとも１つの例示的実施形態の電動式又は電子コンタクトレンズは、上述した視力障害の内の１つ以上を有する患者の視力を補正及び／又は強化するか他の方法で有効眼科的機能を実行する要素によって又はそのような要素なしに着用者を監視するのに必要な要素を含む。電子コンタクトレンズは、コンタクトレンズに埋め込まれるか、又は任意の好適な機能性を与えるためにレンズなしで電子部品を単純に埋め込んだ、組立式前面光学部品である、可変焦点光学レンズを有してもよい。本発明の電子レンズは、上述したような任意の数のコンタクトレンズに組み込まれてもよい。それに加えて、眼内レンズにも、本明細書に記載するような様々な構成要素及び機能性を組み込んでもよい。しかしながら、説明を簡単にするため、本開示では、単回使用で１日使い捨て用の電子コンタクトレンズに焦点を当てる。
【００２９】
本発明は、実行されてもよい任意の数の多数の機能を実施するように構成された、可変焦点光学部品又は他の任意のデバイス又は複数のデバイスを作動させる電子システムを有する、電動眼用レンズ又は電動コンタクトレンズで採用されてもよい。電子システムは、１つ以上の電池又は他の電源、電力管理回路、１つ以上のセンサ、クロック発生回路、制御アルゴリズム及び回路、並びにレンズ駆動回路を含む。これらの構成要素の複雑性は、レンズの必要な又は所望の機能性に応じて変動することがある。あるいは、コンタクトレンズは、少なくとも１つの実施形態では着用者を監視するだけでもよい。
【００３０】
電子又は電動眼用レンズの制御は、手持ち式遠隔ユニット、保管容器、クリーニングボックスなど、レンズと通信する手動式外部装置によって遂行されてもよい。例えば、フォブは、着用者による手動入力に基づいて、電動レンズと無線通信してもよい。あるいは、電動眼用レンズの制御は、着用者からの直接のフィードバック又は制御信号を介して遂行されてもよい。例えば、レンズに内蔵されたセンサは、瞬き、瞬きパターン、閉瞼及び／又は眼球運動を検出してもよい。瞬き及び／又は運動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、動作状態を変更してもよい。更なる代替例は、着用者が電動眼用レンズの動作に対して制御を何ら有さないというものである。少なくとも１つの実施形態では、レンズ制御機構を使用して、１）医学的監視セッション及び／又はプロトコル試験を開始しかつ／又は２）センサデータをマーク及び／又は記憶することができる。少なくとも１つの実施形態では、これらのレンズ制御機構は、着用者（又はユーザ）から入力を受け取るための入力手段の例である。
【００３１】
少なくとも１つの例示的実施形態では、コンタクトレンズは、システムコントローラ１３０と電気通信する少なくとも１つのセンサ１１０を備え、コンタクトレンズの着用者を監視しかつ／又は少なくとも１つのセンサによって病状が検出されたときに着用者に警告を出すことを可能にする。更に他の例示的実施形態では、図１Ａ〜図１Ｆに示されたようなコンタクトレンズ１００Ａ〜１００Ｆの着用者を監視する少なくとも２つのセンサ１１０’，１２０’（１１０，１２０）がある。この開示で更に開発されるようなセンサの例には、瞼位置センサシステム、眼球運動センサシステム、瞳孔径センサ、バイオインピーダンスセンサ、パルスオキシメータ、塩分濃度センサ、バイオセンサ、歪み及び／又は圧力センサ、及び温度センサが挙げられる。
【００３２】
システムコントローラ１３０は、少なくとも１つの例示的実施形態では、少なくとも１つのセンサの少なくとも１つのデータサンプルを比較するための少なくとも１つの所定の閾値を使用して、病状が発生したかどうかを決定する。別の例示的実施形態では、システムコントローラ１３０は、少なくとも１つのセンサからの一連のデータサンプルあるいは１つのデータサンプルが比較される少なくとも１つの問題テンプレート（又は、パターン）を使用して、例えば、問題テンプレートに適合するようなパターンと一致しかつ／又は閾値と一致するか、それより大きいか小さいかに基づいて、病状が発生したかどうかを決定する。少なくとも１つの例示的実施形態では、問題テンプレートは、少なくとも１つの閾値を含む。代替の例示的実施形態では、閾値とパターンが両方ともシステムコントローラ１３０によって使用される。図１Ａに示されたような少なくとも１つの例示的実施形態では、システムコントローラ１３０は、閾値及び／又はテンプレートを記憶するデータ記憶装置１３２と電気通信する。少なくとも１つの例示的実施形態では、複数の問題テンプレートが、パターンと閾値の任意の組み合わせを含みうる。データ記憶装置１３２の例には、持続性又は不揮発性メモリ、揮発性メモリ、及びバッファメモリなどのメモリ、レジスタ、キャッシュ、プログラマブル読取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）、及びフラッシュメモリが挙げられる。
【００３３】
図１Ａのシステムは、また、システムコントローラ１３０から出力を受け取る警告メカニズム１５０を備える。警告メカニズム１５０は、システムコントローラ１３０から受け取ったコマンド信号に基づいて、着用者に対して特定の警告を行うための任意の好適なデバイスを備えうる。例えば、１組のデータサンプルが問題テンプレートと一致した場合、システムコントローラ１３０は、ランプ（ランプアレイ）などの警告メカニズム１５０が、光をパルス化するか、又は物理波を着用者の網膜に（あるいは、レンズを通して）パルス化するか、着用者の状態に関するデータをログ記録することを可能にすることがある。警告メカニズム１５０の更なる例としては、電気デバイス；機械的デバイス、例えば圧電デバイス、トランスデューサ、振動デバイス、痒み、刺激、若しくは炎症の感覚を引き起こす化学物質の放出を含む、化学物質放出デバイス、及び音響デバイス；レンズを透過する光の焦点及び／又は割合を修正するなど、コンタクトレンズの光学部の光学部修正を提供するトランスデューサ；磁気デバイス；電磁デバイス；熱的デバイス；例えば光学修正を提供する、及び／又は網膜に向かって光を方向付ける、液晶、プリズム、光ファイバー、及び／又は光チューブを有する若しくは有さない、光着色メカニズム；穏やかな網膜刺激を提供するか、又は角膜表面、及び角膜の１つ以上の知覚神経のうち少なくとも１つを刺激する、電気刺激器などの電気デバイス；あるいはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。代替の例示的実施形態では、警告メカニズム１５０は、外部デイバスに警告を送る。警告メカニズム１５０は、電源１８０からの電力に加えて、システムコントローラ１３０の信号を受信し、システムコントローラ１３０からの信号に基づいて何らかの作用を生成する。例えば、ある動作状態の間に、システムコントローラ１３０からの出力信号が生じた場合、警告メカニズム１５０は、病状が生じたことを着用者に知らせうる。代替実施形態では、別の動作状態で信号がシステムコントローラ１３０によって出力された場合、警告メカニズム１５０は、後で取り出すために情報をメモリに記録する。更なる代替の例示的実施形態では、信号は、警告メカニズム１５０に警告を出させ情報を記憶させる。代替の例示的実施形態では、システムコントローラ１３０は、システムコントローラ１３０と関連付けられたメモリ（例えば、データ記憶装置１３２）にデータを記憶し、データ記憶に警告メカニズム１５０を使用せず、少なくとも１つの例示的実施形態では、警告メカニズム１５０は、図１Ａ〜図１Ｆに示された実施形態から省略される。少なくとも１つの例示的実施形態では、図１Ｄのタイミング回路１４０など、タイムスタンプを提供できるクロックがある。上述したように、本発明の電動レンズは様々な機能性を提供してもよく、したがって、１つ以上の警告メカニズムがその機能性を実施するように様々に構成されてもよい。
【００３４】
図１Ａは、また、システム内の多数の構成要素に電力を供給する電源１８０を示す。電力は、電池、エネルギーハーベスタ、又は当業者には知られているような他の好適な手段から供給されてもよい。本質的に、システムの他の全ての構成要素に対して信頼性のある電力を提供するため、任意のタイプの電源１８０が利用されてもよい。代替の例示的実施形態では、通信機能は、時間信号の受信機として働くエネルギーハーベスタによって提供され、例えば、代替実施形態では、エネルギーハーベスタは、太陽電池又は高周波（ＲＦ）受信機であり、高周波（ＲＦ）受信機は、電力及び時間軸信号（又は、表示）の両方を受け取る。更なる代替の例示的実施形態では、エネルギーハーベスタは、電力がＲＦＩＤなどのデータに加えて伝送される誘導充電装置である。これらの代替実施形態の１つ以上では、時間信号は、採取されたエネルギーにおいて固有のもの、例えば、誘導充電又は照明においてＮ＊６０Ｈｚであり得る。
【００３５】
図１Ｂに示されたような少なくとも１つの例示的実施形態では、システムコントローラ１３０は、少なくとも１つのセンサ１１０／１２０からデータサンプルを記憶するレジスタ１３４を有する。更なる例示的実施形態では、コンタクトレンズ上に、病状を監視するために使用されるセンサごとに個別のレジスタがある。更に他の例示的実施形態では、コンタクトレンズ上にセンサごとに個別のレジスタがある。レジスタを使用することによって、少なくとも１つの実施形態では、データを問題テンプレートと、マスクがある状態又はない状態で比較することができる。代替の例示的実施形態では、レジスタの代わりに他のデータ記憶装置が使用される。代替実施形態では、レジスタ１３４は、データ記憶装置１３２の一部である。
【００３６】
図１Ｂは、また、少なくとも１つの例示的実施形態による医学的監視システムを示す。図示されたシステムは、瞼位置センサシステム１１０、眼球運動センサシステム１２０、システムコントローラ１３０及び警告メカニズム１５０を有するコンタクトレンズ１００Ｂを含む。センサシステム１１０，１２０は、システムコントローラ１３０と電気通信し、システムコントローラ１３０は、警告メカニズム１５０と電気通信する。少なくとも１つの例示的実施形態では、警告メカニズム１５０は、メモリに接続されたアキュムレータを含む。少なくとも１つの実施形態では、警告メカニズム１５０は、システムコントローラ１３０と統合される。図１Ｂは、また、少なくとも１つの実施形態で、システムの他の構成要素に電力を提供する電源１８０を示す。図１Ｂは、後述される省略可能なリソース管理システム１６０を示す。
【００３７】
図１Ｃは、少なくとも１つの例示的実施形態によるコンタクトレンズ１００Ｃをブロック図形で示す。示された実施形態では、コンタクトレンズ１００Ｃは、瞼位置システム１１０、眼球運動センサシステム１２０、システムコントローラ１３０、警告メカニズム１５０及び電源１８０を含む。
【００３８】
図１Ｃに示された瞼位置センサシステム１１０は、信号処理構成要素と電気通信する少なくとも１つのセンサを含む。少なくとも１つのセンサは、閉瞼の検出を可能にし、本開示で後述されるような様々な形態をとりうる。図示された瞼位置システム１１０は、光センサ１１２、増幅器１１４、アナログデジタル変換器（又はＡＤＣ）１１６、及びデジタル信号プロセッサ１１８を含む。
【００３９】
図１Ｃに示された眼球運動センサシステム１２０は、信号プロセッサと電気通信する少なくとも１つのセンサを含む。少なくとも１つのセンサは、本開示で後述される様々な形態をとりうる。その例には、加速度計とトランスデューサが挙げられる。図示された眼球運動センサシステム１２０は、センサ１２２と、取得サンプリング信号コンディショナなどの信号プロセッサ１２４とを含む。
【００４０】
代替の例示的実施形態では、システムコントローラを収容する集積回路又は他の電気構成要素は、２つのセンサシステムの信号処理機構も収容する。
【００４１】
コンタクトレンズ１００Ｃが、ユーザの目の前に配置されたとき、少なくとも１つの例示的実施形態では、瞬き検出器システムの電子回路を利用して瞬き検出を実施しうる。光センサ１１２、並びに他の回路構成は、瞬き、ユーザの目によって生成される様々な瞬きパターン、及び／又は閉瞼のレベルを検出するように構成されている。
【００４２】
この例示的実施形態では、光センサ１１２は、コンタクトレンズ１００Ｃに埋め込まれ、周辺光１４１を受け取って入射光子を電子に変換し、それによって、矢印１１３で示された電流が増幅器１１４に流されうる。光センサ又は光検出器１１２は、任意の好適なデバイスを含んでもよい。１つの例示の実施形態では、光センサ１１２は、フォトダイオードを備える。少なくとも１つの実施形態では、フォトダイオードは、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ処理技術）で実装されて、光センサ１１２及び他の回路構成の統合能力を増加させると共に全体サイズを低減する。電流１１３は、入射光レベルに比例し、光検出器１１２が瞼で覆われると実質的に減少する。増幅器１１４は、利得と共に入力に比例して出力を作り出し、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てもよい。増幅器１１４は、ＡＤＣ  １１６によって獲得されるのに十分な電圧及び電力を信号に与えるなど、信号をシステムの残りの部分が使用可能なレベルまで増幅してもよい。例えば、光センサ１１２の出力がきわめて小さいことがあり、低光量環境で使用されることがあるので、増幅器１１４は後続のブロックを駆動するのに必須であることがある。増幅器１１４は、可変利得の増幅器として実装されてもよく、その利得は、フィードバック装置において、システムのダイナミックレンジを最大限にするように、システムコントローラ１３０によって調節されてもよい。利得を提供するのに加えて、増幅器１１４は、光センサ１１２及び増幅器１１４の出力に適したフィルタリング及び他の回路構成など、他のアナログ信号協調回路構成を含んでもよい。増幅器１１４は、光センサ１１２による信号出力を増幅して協調させる、任意の好適なデバイスを備えてもよい。例えば、増幅器１１４は、単一の演算増幅器、又は１つ以上の演算増幅器を含むより複雑な回路を有してもよい。光センサ１１２は、フォトダイオードの切替式アレイでよく、増幅器１１４は積分器でよい。上述したように、光センサ１１２及び増幅器１１４は、目を通して受け取る入射光強度に基づいて、瞬きシーケンスを検出し隔離すると共に、入力電流を、システムコントローラ１３０が最終的に使用可能なデ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つの例示的実施形態では、システムコントローラ１３０は、様々な光強度レベル条件で様々な瞬きシーケンス、瞬きパターン、及び／又は閉瞼（部分的又は完全）を認識し、コンタクトレンズの適切な制御及び／又は警告メカニズム１５０への適切な出力信号を提供するように事前プログラム又は事前構成される。少なくとも１つの例示的実施形態では、システムコントローラ１３０はまた関連メモリを含む。
【００４３】
この例示の実施形態では、ＡＤＣ  １１６を使用して、増幅器１１４からの連続アナログ信号出力を、更なる信号処理に適したサンプリングされたデジタル信号へ変換することができる。例えば、ＡＤＣ  １１６は、増幅器１１４からのアナログ信号出力を、デジタル信号プロセッサ１１８などの後続又は下流回路によって使用可能なデジタル信号に変換されうる。デジタル信号プロセッサ１１８は、下流で使用するために入射光の検出を可能にする、サンプリングされたデータのフィルタリング、処理、検出、及び別の形での操作／処理のうち１つ以上を含むデジタル信号処理に利用されてもよい。デジタル信号プロセッサ１１８は、持続性の閉瞼又は瞼の漂動を示す瞬きシーケンスと共に、上述の瞬きシーケンス及び／又は瞬きパターンを用いて、事前プログラミングされてもよい。デジタル信号プロセッサ１１８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１３０によって選択されたような動作条件ごとの瞬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メモリを含む。デジタル信号プロセッサ１１８は、アナログ回路構成、デジタル回路構成、ソフトウェア、又はそれらの組み合わせを利用して実装されてもよい。図示される実施形態では、デジタル回路構成の形で実装される。ＡＤＣ１１６は、関連する増幅器１１４及びデジタル信号プロセッサ１１８と共に、少なくとも１つの例示的実施形態において調整を受ける、例えば１００ｍｓ毎の、上述したサンプリング速度と一致する好適な速度で起動される。
【００４４】
少なくとも１つの例示的実施形態では、目、より詳細には瞳孔の動きの検出を可能にする任意の適切なデバイスをセンサ１２２として利用でき、１つ以上のセンサ１２２を利用しうる。センサ１２２の出力は、信号プロセッサ１２４によって獲得され、サンプリングされ、かつ協調される。信号プロセッサ１２４は、増幅器、トランスインピーダンス増幅器、アナログデジタル変換器、フィルタ、デジタル信号プロセッサ、及びセンサ１２２からデータを受信し、システムの他のものに適した形式で出力を生成する、関連する回路構成を含む、任意の数のデバイスを含んでもよい。信号プロセッサ１２４は、アナログ回路構成、デジタル回路構成、ソフトウェア、及び／又はそ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つの例示的実施形態では、信号プロセッサ１２４はセンサ１２２と共同設計され、例えば、加速度計の獲得及び協調のための回路構成は、筋肉活性センサ又は光学瞳孔トラッカの回路構成とは異なる。少なくとも１つの例示的実施形態における信号プロセッサ１２４の出力は、サンプリングされたデジタルストリームであり、絶対若しくは相対位置、動き、収縮と一致する検出された凝視、又は他のデータを含んでもよい。システムコントローラ１３０は、位置信号プロセッサ１２４から入力を受け取り、この情報を瞼位置センサシステムからの入力と併せて使用して着用者を監視する。
【００４５】
少なくとも１つの例示的実施形態では、信号プロセッサ１１８及び１２４は、１つの信号プロセッサに組み込まれるか、１つの信号プロセッサとして製造される。
【００４６】
更に、システムコントローラ１３０は、デジタル信号プロセッサ１１８及び／又は信号プロセッサ１２４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く、例えば、アクチュエータを通して電子制御レンズの焦点又は屈折力を変更してもよい。
【００４７】
少なくとも１つの例示的実施形態では、システムコントローラ１３０は、受け取った瞬きパターンに基づいてレンズの動作状態を決定して、例えば監視を開始又は終了するが、代替実施形態では、他の動作状態が、同時又は別々に可能である。この実施形態に追加又は代替として、動作状態は、着用者が病状を有することを検出するシステムコントローラ１３０からの出力に応じて警告メカニズム１５０が行う制御と共に、その動作状態でデジタル信号プロセッサ１１８によって使用される１組のテンプレート及びマスクを決定する。
【００４８】
システムコントローラ１３０は、光センサチェーン、即ち、光センサ１１２、増幅器１１４、ＡＤＣ  １１６、及びデジタル信号処理システム１１８からの信号を使用して、サンプリングされた光レベルを比較して閉瞼及び／又は瞬き活動化パターンを決定する。
【００４９】
図１Ｄは、図１Ａに示されたシステムを示し、コンタクトレンズ１００Ｄが、更に、タイミング回路１４０を含む。タイミング回路１４０は、クロック信号を必要とするコンタクトレンズ上の電子部品の動作のためのクロック信号を提供する。タイミング回路１４０は、少なくとも１つの例示的実施形態では、時間経過を追跡するためのアキュムレータ１４２を含む。アキュムレータの例は、カウンタの役目を務めるレジスタである。代替の例示的実施形態では、アキュムレータ１４２は、警告が着用者に提供されるべき将来の時間に近い値に設定され、その値から逆カウントダウンして動作し、これにより、システムコントローラ１３０は、ゼロとの読取り値の比較を実行して、いつ警告信号を送るべきか判定する。代替の例示的実施形態では、図１Ｅにコンタクトレンズ１００Ｅで示されたようなタイミング回路１４０は、結晶、例えば、石英、抵抗器−コンデンサ（ＲＣ）、誘導体−コンデンサ（ＬＣ）、及び／又は、緩和回路を有する発振器１４４を含んでもよい。更なる例示的実施形態では、発振器周波数は、コンデンサ、バラクターダイオード、及び／又は可変抵抗器の選択可能なアレイを含む可変コンデンサによって維持される。少なくとも１つの例示的実施形態では、発振器と電気通信するレジスタが調整され、レジスタのコンテンツが、その後、発振器周波数の調整に至る可変成分の調整を提供するために復号される。
【００５０】
図１Ｆは、図１Ａに示されたシステムを示し、コンタクトレンズ１００Ｆが、更に、タイミング回路１７０を含む。通信回路１７０は、システムコントローラ１３０と別のコンタクトレンズ（例えば図２Ａに関して述べたような）及び／又は外部装置（例えば図２Ｂに関して述べたような）間の通信を容易にする。外部装置の例には、フォッブ、携帯電話、スマートフォン、スマートウォッチ、コンピュータ、及びタブレットを含むモバイルコンピューティングデバイスが挙げられる。通信回路１７０は、少なくとも１つの例示的実施形態では、アンテナ及び受信機を含む。更なる代替の例示的実施形態では、通信回路１７０は、受信機に加えて送信機、又は、トランシーバを含んでもよい。更に代替の例示的実施形態では、通信回路１７０は、無線周波数（例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＡＮＴ又はカスタムプロトコル）、音波、超音波及び光による通信を容易にする。１つの可能な音波／超音波手法は、スピーカ（例えば、スマートフォンの内蔵スピーカ）を使用して、レンズ上のトランスデューサ又は他の受信機に向けて可聴信号を提供することである。フォッブ以外の１つの可能な光手法は、ディスプレイ（例えば、スマートフォンディスプレイ、タブレットディスプレイ、コンピュータディスプレイ、又はテレビジョン）を使用して、レンズが受け取るデータを含むサブミナルフラッシュを導入することである。少なくとも１つの例示的実施形態では、通信回路１７０及び／又は瞼位置センサシステムは、少なくとも１つの例示的実施形態ではシステムコントローラ１３０にデータを記憶させかつ／又はデータをマークさせるために使用されるユーザ入力の例である。
【００５１】
少なくとも１つの例示的実施形態では、タイミング回路１４０、リソース管理システム１６０及び通信回路１７０は、少なくとも１つのセンサを含む他の要素及び互いとの様々な組み合わせで使用される。
【００５２】
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２１０は、コンタクトレンズ２００の両方に存在して、後で図１４Ａ〜図１５Ｂ及び図１７Ａ〜図１８Ｂに関して述べるように瞼の位置を決定する。この例示的実施形態では、コンタクトレンズ２００は、それぞれ、電子通信構成要素２７０を含み、電子通信構成要素２１０は、図１Ｆの通信回路１７０の一例である。各コンタクトレンズ２００の電子通信構成要素２７０は、双方向通信をコンタクトレンズ２００間で行うことを可能にする。電子通信構成要素２７０には、送信機、受信機、ＲＦトランシーバ、アンテナ、センサアレイ２１０含む光センサ２１２用のインタフェース回路、及び関連又は類似の電子構成要素が含まれうる。線２７５によって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、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送信を備えてもよい。２つのコンタクトレンズ２００間のデータの送信は、目配せ又は不随意の瞬きではなく、真のはっきりした瞬きを検出するために、例えば、両瞼が閉じていることを検証してもよい。また、送信によって、システムが、両瞼が同様の量閉じているかどうか（例えば、ユーザが間近で読書していることと関連する）、瞳が実質的に同じサイズであること、及び／又は目の凝視方向を決定することができる。データ送信２７５はまた、例えば、図２Ｂに示されたように、外部装置２９０、例えば、眼鏡、又はスマートフォン（又は、他のプロセッサ搭載システム）内の通信構成要素２９２との間で行われてもよい。少なくとも１つの実施形態では、電子通信構成要素２７０は、例えば、通信構成要素２９２を有するスマートフォン（又は、他の外部装置）２９０との間のデータの送信及び応答の受け取りを可能にする。そのため、電子通信構成要素２７０は、少なくとも１つの代替実施形態では、片方のレンズ上にのみ存在してもよい。
【００５３】
図３Ａと図３Ｂは、電動眼用レンズによって医学的監視をするための方法を示すフローチャートである。この開示で述べるように、電動眼用レンズを活動化する様々な方法がある（３０２）。少なくとも１つの例示的実施形態では、時間を提供するタイミング回路が存在しないとき、電動眼用レンズの活動化に応じて、レンズ上で時間経過を追跡するアキュムレータが始動される（３０４）。システムコントローラは、少なくとも１つのセンサを第１のサンプリングレートで監視する（３０６）。システムコントローラは、センサ出力が閾値／パターンを越え／一致するかどうかを決定する（３０８）。少なくとも１つの例示的実施形態では、閾値を超えるかパターンが一致したとき、これは、病状が生じたことの指示であり、システムコントローラは、警告メカニズムに信号を送る（３１０）。そうでない場合、センサは更に監視される。図３Ａは、引き続き警告メカニズムに警告を出させる（３１２）。警告の例は、この開示で前述されたものである。少なくとも１つの例示的実施形態では、警告が続き、方法は着用者の更なる監視に戻る。代替実施形態では、警告ステップは、停止する指示及び／又は病状が収まったという決定を受け取るまで続く。
【００５４】
図３Ｂは、図３Ａの方法と同一であるが、引き続き、病状に関するデータを警告メカニズムに記憶させる（３１２’）。データを記憶する例には、現在のセンサデータを記録すること、現在及び最近のセンサデータを含むバッファ又はレジスタの内容を記憶すること、及び閾値が調整可能な場合には閾値を記憶することが含まれる。データの記憶は、例えばアキュムレータ又はタイミング回路からのタイムスタンプと共に行われてもよく、そのタイムスタンプなしに行われてよい。少なくとも１つの例示的実施形態では、方法は、着用者の更なる監視に戻る。
【００５５】
代替の例示的実施形態では、パターンは、病状がいつ始まるかを予測し、病状が生じようとしていることを警告を着用者に提供して、病状が生じる前に着用者が適切な行動を取ることを可能にするために使用される。更なる代替の例示的実施形態では、警告は、別の装置に提供される。これが有効な例は、着用者に発作が起こる状況であり、警告は、その人に所定の姿勢になる時間を与えるか、口用器具を挿入するか、近くにいる誰かに知らせるか、又は発作の際に着用者自身を適切に守る他の行動を取らせる。
【００５６】
図３Ｃは、電動眼用レンズによって医学的監視を行うための代替方法を示す。この開示で述べるように、電動眼用レンズを活動化する様々な方法がある（３０２）。少なくとも１つの例示的実施形態では、時間を提供するタイミング回路が存在しないとき、電動眼用レンズの活動化に応じて、レンズ上で時間経過を追跡するアキュムレータが始動される（３０４）。システムコントローラは、少なくとも１つのセンサを第１のサンプリングレートで監視する（３０６）。システムコントローラは、少なくとも１つのセンサからの読取り値をバッファに記憶する（３２８）。システムコントローラは、マーキング指示を受け取ったとき（３３０）、警告メカニズムをタイムスタンプと共に使用するか使用せずに、バッファの内容をデータ記憶装置に複写する（３３２）。タイムスタンプは、例えばアキュムレータ又はタイミング回路から得られうる。少なくとも１つの例示的実施形態では、方法は、少なくとも１つのセンサの更なる監視に戻る。
【００５７】
この開示に基づいて、これらの方法はいずれも、更に、例えば着用者やリソース管理システムなどからの指示に基づく終了ステップを含みうることを理解されたい。代替の例示的実施形態では、タイムスタンプが特定の実施形態に必要ないときはアキュムレータの制限がなくされる。
【００５８】
図４を参照すると、様々な光強度レベル及び使用可能な閾値レベルで記録された瞬きパターンサンプルのグラフ表現が示される。したがって、異なる場所における、及び／又は様々な活動を行っている間の光強度レベルの変化を明らかにするなど、様々な要因を明らかにすることによって、目に入射する光をサンプリングするときの瞬きの検出におけるエラーを軽減及び／又は防止してもよい。更に、瞼が低強度の光レベル及び高強度の光レベルで閉じられるか試験プロトコルの一部として使用されるときにどの程度の可視光を遮断するかなど、目に入射する光をサンプリングするときに周辺光強度の変化が目及び瞼に対して有することがある作用を明らかにすることも、瞬きの検出におけるエラーを軽減及び／又は防止してもよい。換言すれば、誤った瞬きパターンが制御に利用されるのを防ぐために、周辺光のレベルは、好ましくは、より詳細に後述するように明らかにされる。
【００５９】
例えば、研究において、瞼は平均して約９９％の可視光を遮断するが、より短い波長では、より少ない光が瞼を透過する傾向があり、約９９．６％の可視光が遮断されることが見出されている。スペクトルの赤外部分に向かう、より長い波長では、瞼は入射光のわずかに３０％しか遮断しないことがある。しかしながら、周波数、波長及び強度の異なる光は、異なる効率で瞼を透過することがある点に注目することが重要である。例えば、明るい光源を見たとき、個人は、瞼を閉じた状態で赤い光を見ることがある。また、個人の皮膚の色素沈着など、個人に基づいて、瞼がどの程度可視光を遮断するかにばらつきがあることがある。図４に示されるように、様々な照明レベルにわたる瞬きパターンのデータサンプルが、７０秒の時間間隔にわたってシミュレートされており、シミュレーションの過程の間、目を透過する可視光強度レベルが記録されており、使用可能な閾値が示されている。閾値は、変動する光強度レベルでのシミュレーションの過程にわたって、サンプル瞬きパターンに対して記録された可視光強度のピークピーク値の間の値に設定される。時間の経過と共に平均光レベルを追跡し、閾値を調節しながら、瞬きパターンを事前プログラミングする能力を有することは、個人が瞬きしていないとき、及び／又は単に特定の範囲で光強度レベルが変化したときとは対照的に、個人が瞬きしているときにそれを検出できることにとって重要な場合がある。
【００６０】
システムコントローラは、少なくとも１つの例示的実施形態では、瞬き検出方法を使用して瞬きの特徴、例えば、瞼の開閉、瞬きの持続時間、瞬きの間の持続時間、及び所定期間内の瞬き数を検出する。少なくとも１つの例示的実施形態では、瞬き検出方法は、眼に入射する光を特定のサンプリングレートでサンプリングすることに依存する。所定の瞬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。パターンが一致したとき、瞬き検出方法は、システムコントローラを活動させて、例えば、試験を開始し、監視セッションを開始し、データをマークしかつ／又は記憶し、かつ／又はレンズの動作を変更しうる。瞬き検出方法は、少なくとも１つの例示的実施形態では、更に、所定の瞬きパターンと、病状、眠気、入眠又は睡眠と関連付けられた瞼運動とを区別する。
【００６１】
瞬きは、瞼の迅速な開閉であり、目の必須機能である。瞬きは目を異物から保護し、例えば個人は、物体が不意に目の近傍に現れたときに瞬きする。瞬きは、涙を拡散させることによって、目の前面全体に潤滑をもたらす。瞬きはまた、目から汚染物質及び／又は刺激源を除去する役割を果たす。通常、瞬きは自動的に行われるが、刺激源の場合は外部刺激が寄与することがある。自発的瞬きは、個人の機能であり、環境が変化しない場合は一定のままである。個人の瞬きは１分当たり１２〜１５回である。しかしながら、個人が興奮しているとき、瞬きは、退屈しているときより増える。これと反対に、集中しているときは、個人の瞬き率は実質的に低下する。個人は、また、瞬き反射、すなわち、触覚反射、光学又は眩惑反射、聴覚反射及び威嚇反射も有する。これらの瞬き反射については後で詳しく考察される。しかしながら、瞬きが意図的な場合もあり、例えば、言語又はジェスチャで情報交換できない個人は、「はい」では１回瞬きし、「いいえ」では２回瞬きすることができる。少なくとも１つの例示的実施形態の瞬き検出方法及びシステムは、通常の瞬き応答と混同され得ない瞬きパターンを使用する。換言すれば、瞬きが行動を制御する手段として利用される場合、所与の行動に対して選択された特定のパターンが不規則に生じる可能性はないが、別の形で偶発的動作が起こることがある。瞬きの速度及び／又は頻度は、疲労、集中、倦怠、目の怪我、投薬、及び疾患を含む、多数の要因による影響を受けることがあるので、制御目的の瞬きパターンは、好ましくは、瞬きに影響を与えるこれら及び他の任意の変数を明らかにする。不随意の瞬きの平均長さは、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、１分当たり不随意の瞬き１０回の速度で瞬きし、不随意の瞬き間の平均時間は約０．３〜７０秒である。瞼の動きは、また、瞼がある期間にわたって閉じようとする一般的な傾向を有する眠気、又は瞼がある期間にわたって閉じられて着用者が眠っていることを示すなど、他の状態を示すことがある。
【００６２】
瞬き検出方法の例示の実施形態は、以下のステップに要約されうる。
１．ユーザが積極的な瞬き検出を実行するか、又は睡眠の始まりを表す、意図的な「瞬きシーケンス」を定義する。
２．瞬きシーケンスの検出及び不随意の瞬きの排除と一貫する速度で、入ってくる光のレベルをサンプリングする。
３．サンプリングした光のレベルを、瞬きテンプレート値によって定義されるような予期される「瞬きシーケンス」と比較する。
４．任意に、遷移の付近など、比較中に無視すべきテンプレートの部分を示す、瞬き「マスク」シーケンスを提供する。これにより、レンズの作動、制御、焦点変更のうち１つ以上が起こり得る、プラス又はマイナス１のエラーウィンドウなど、ユーザが所望の「瞬きシーケンス」から逸脱することが可能になってもよい。それに加えて、これにより、ユーザが瞬きシーケンスのタイミングを変動させることが可能になってもよい。更に他の例示的実施形態では、パターン及びマスクの概念が、他のセンサデータに適用されて問題パターン及びマスクを使用して病状が検出される。更に他の例示的実施形態では、パターンは、少なくとも１つの実施形態で少なくとも１つの閾値を含むテンプレートである。
【００６３】
瞬きシーケンスは次のように定義されてもよい。
１．瞬き（閉眼）０．５ｓ
２．開眼０．５ｓ
３．瞬き（閉眼）０．５ｓ
【００６４】
１００ｍｓのサンプリング速度で、２０回のサンプル瞬きテンプレートが次式によって与えられる。
ｂｌｉｎｋ＿ｔｅｍｐｌａｔｅ＝［１，１，１，０，０，０，０，０，１，１，１，１，１，０，０，０，０，０，１，１］
【００６５】
瞬きマスクは、遷移直後のサンプル（０からサンプルの除去又は無視まで）を除去するように定義され、次式によって与えられる。
ｂｌｉｎｋ＿ｍａｓｋ＝［１，１，１，０，１，１，１，１，０，１，１，１，１，０，１，１，１，１，０，１］
【００６６】
任意に、より大きいタイミングの不確定性を許容するため、より広い遷移領域が除去されてもよく、次式によって与えられる。
ｂｌｉｎｋ＿ｍａｓｋ＝［１，１，０，０，１，１，１，０，０，１，１，１，０，０，１，１，１，０，０，１］
【００６７】
代替パターン、例えば単一の長い瞬き、この場合はサンプル２４個のテンプレートを用いる１．５ｓの瞬きが実装されてもよく、次式によって与えられる。
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］
【００６８】
更なる代替パターン、この場合はサンプル２４個のテンプレートを用いた２．４ｓの瞬き（若しくは睡眠のために目が閉じられている）が、睡眠を示すものとして実施されてもよく、次式によって与えられる。
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］
【００６９】
代替実施形態では、このｂｌｉｎｋ＿ｔｅｍｐｌａｔｅはｂｌｉｎｋ＿ｍａｓｋを伴わずに使用される。
【００７０】
上述の例は例証のためのものであり、特定のデータセットを表すものではないことに注目することが重要である。
【００７１】
検出は、サンプルの履歴をテンプレート及びマスクと論理的に比較することによって実装されてもよい。論理的動作は、テンプレート及びサンプル履歴のシーケンスの排他的ＯＲ（ＸＯＲ）をビット単位で行い、次に、除去されなかった全ての履歴のビットがテンプレートと一致することを検証する。例えば、上述のマスクサンプルに示されたように、値が論理１であるマスクのシーケンスの各位置において、瞬き（又はセンサ状態）は、シーケンスのその位置におけるマスクテンプレートと一致していなければならない。しかしながら、値が論理０である瞬きマスクのシーケンスの各位置において、瞬き（又は他のセンサ状態）は、シーケンスのその位置における瞬きマスクテンプレートと必ずしも一致しなくてもよい。例えば、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）（Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ州ＮａｔｉｃｋのＭａｔｈＷｏｒｋｓ）でコード化されるような、次のブールアルゴリズム方程式が利用されてもよい。
ｍａｔｃｈｅｄ＝ｎｏｔ（ｍａｓｋ）｜ｎｏｔ（ｘｏｒ（ｔｅｍｐｌａｔｅ，ｔｅｓｔ＿ｓａｍｐｌｅ））
式中、ｔｅｓｔ＿ｓａｍｐｌｅはサンプル履歴である。一致した値は、瞬きテンプレート、サンプル履歴、及びマスクと同じ長さのシーケンスである。一致したシーケンスが全て論理１である場合、良好な一致が生じている。これを分解すると、ｎｏｔ（ｘｏｒ（ｔｅｍｐｌａｔｅ，ｔｅｓｔ＿ｓａｍｐｌｅ））は、各不一致に対して論理０、各一致に対して論理１となる。反転したマスクで論理和をとる（logic oring）と、一致したシーケンスの各位置が強制的に論理１になり、マスクは論理０になる。したがって、マスクテンプレートにおいて値が論理０として指定される位置が多いほど、個人の瞬き（又は他のセンサ状態）に関してより広い誤差の範囲が許容される。また、マスクテンプレートにおける論理０の数が多いほど、予期又は意図されるパターンに一致する偽陽性の可能性が大きくなることに注目することも重要である。多種多様な予期又は意図されるパターンは、一度に１つ以上をアクティブにしてデバイスにプログラミングされてもよく、少なくとも１つの実施形態では、特定のパターンが特定の動作状態で使用されるように、その使用を制御することが認識されるべきである。より具体的には、複数の予期又は意図されるパターンが、同じ目的又は機能性に対して、又は異なる若しくは代替の機能性を実施するのに利用されてもよい。例えば、１つのパターンは、レンズに動作状態を変化させ、監視を終了させかつ／又は監視を開始させるために利用されうる。また、瞬き検出は、少なくとも１つの実施形態で、瞼が閉じたままであることを検出し、これは、連続的な瞬きとして検出される。
【００７２】
図５〜図１８Ｄは、瞼位置センサシステム（又は、瞬き検出センサシステム）の例を提供する。少なくとも１つの例示的実施形態では、瞼位置センサシステムは、瞬き検出を使用して、瞼が閉じられており、ある期間閉じられたままであるかどうかを決定する。
【００７３】
図５は、少なくとも１つの実施形態による瞬き検出システムの状態遷移図５００を示す。システムは、アイドル状態５０２で始まり、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、瞬きサンプリング速度に相応する１００ｍｓ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、状態機械が次に、ＷＡＩＴ＿ＡＤＣ状態５０４に遷移して、ＡＤＣが受信した光レベルをデジタル値に変換することが可能になる。ＡＤＣは、ａｄｃ＿ｄｏｎｅ信号をアサートして、その動作が完了したことを示し、システム又は状態機械はシフト状態５０６に遷移する。シフト状態５０６で、システムは、瞬きサンプルの履歴を保持するため、最近受信したＡＤＣ出力値をシフトレジスタに乗せる。いくつかの実施形態では、ＡＤＣ出力値は、記憶要件を最小限に抑えるために、最初に閾値と比較されて、サンプル値に対して単一ビット（１若しくは０）を提供する。次に、システム又は状態機械は、比較状態５０８に移行し、サンプル履歴シフトレジスタの値が、上述したような１つ以上の瞬きシーケンステンプレート及びマスクと比較される。一致が検出された場合、レンズの状態を睡眠中動作状態若しくは覚醒中動作状態に切り替えるもの、又は着用者の睡眠の始まりを信号で知らせるものなど、１つ以上の出力信号がアサートされてもよい。次に、システム又は状態機械は、終了状態５１０に遷移し、ｂｌ＿ｄｏｎｅ信号をアサートしてその動作が完了したことを示す。
【００７４】
図６は、受信光レベルを検出しサンプリングするのに使用されてもよい、光センサ又は光検出器の信号経路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段６０６（ＡＧＣ／ＬＰＦ）、及びＡＤＣ６０８を含んでもよい。ａｄｃ＿ｖｒｅｆ信号は、電源６２０（例えば、図１Ａ〜図１Ｆの電源１８０を参照）からＡＤＣ６０８に入力されてもよく、あるいはアナログデジタル変換器６０８内の専用回路から提供されてもよい。ＡＤＣ６０８からの出力、ａｄｃ＿ｄａｔａは、デジタル信号処理及びシステムコントローラブロック１１８／１３０（図１Ｃを参照）に送られる。図１Ｃでは、説明を容易にするため個別ブロック１１８及び１３０として示されているが、デジタル信号プロセッサ１１８とシステムコントローラは、単一ブロック６１０上に実装されうる。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、完了信号ａｄｃ＿ｃｏｍｐｌｅｔｅはそれに対して送信される。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、又はデ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、異なる周波数で稼働していてもよいことに注目することが重要である。また、少なくとも１つの実施形態により、任意の数の異なるＡＤＣが利用されてもよく、それらは異なるインタフェー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ジタル表現を提供するという類似の機能を実行することに注目することも重要である。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、受信したＡＤＣ信号値ａｄｃ＿ｄａｔａを単一ビット値ｐｄ＿ｄａｔａへと低減するのに使用されてもよい、デジタル協調論理７００のブロック図を示す。デジタル協調論理７００は、データａｄｃ＿ｄａｔａを光検出信号経路ｐｄ＿ｒｘ＿ｔｏｐから受信して、信号の保持値ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄを提供する、デジタルレジスタ７０２を含んでもよい。デジタルレジスタ７０２は、ａｄｃ＿ｃｏｍｐｌｅｔｅ信号がアサートされるとａｄｃ＿ｄａｔａ信号に対する新しい値を受け入れるように、又は別の方法で、ａｄｃ＿ｃｏｍｐｌｅｔｅ信号が受信されると最後に受信した値を保持するように構成されている。このように、システムは、データがシステムの電流消費を低減するようにラッチされると、光検出信号経路を無効にしてもよい。次に、保持データ値は、閾値生成回路７０４で信号に対する１つ以上の閾値ｐｄ＿ｔｈを生成するため、デジタル論理で実装される積分ダンプ平均又は他の平均化方法によって平均化されてもよい。次に、保持データ値は、比較器７０６を介して、１つ以上の閾値と比較されて、信号に対する１ビットデータ値ｐｄ＿ｄａｔａを生成してもよい。比較動作は、出力信号ｐｄ＿ｄａｔａの雑音を最小限に抑えるため、ヒステリシス、又は１つ以上の閾値に対する比較を用いてもよいことが認識されるであろう。デジタル協調ロジックは、計算された閾値にしたがって及び／又は保持されたデータ値にしたがって、図６に示された信号ｐｄ＿ｇａｉｎを介して、光検出信号経路の自動利得及び低域フィルタリング段６０６の利得を設定する利得調整ブロックｐｄ＿ｇａｉｎ＿ａｄｊ７０８を更に含んでもよい。この例示の実施形態では、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瞬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、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連続データインターフェースから、ｐｄ＿ｇａｉｎ＿ｓｄｉ制御信号を提供することを含む、代替実施形態を示す。
【００７６】
１つの例示的実施形態では、閾値生成回路７０４は、ピーク検出器、バレー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次のように生成されてもよい。ピーク検出器及びバレー検出器は、信号ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ上に保持値を受信するように構成されている。ピーク検出器は更に、出力値ｐｄ＿ｐｋを提供するように構成され、それがａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値の増加を迅速に追跡し、ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値が減少した場合にゆっくりと減衰する。動作は、電気分野で周知のような、典型的なダイオードエンベロープ検出器と類似している。バレー検出器は、更に、出力値ｐｄ＿ｖｌを提供するように構成され、それがａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値の減少を迅速に追跡し、ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値が増大した場合により高い値までゆっくりと増大する。バレー検出器の動作も、放電抵抗器が正電源電圧に結合された、ダイオードエンベロープ検出器と類似している。閾値計算回路は、ｐｄ＿ｐｌ値及びｐｄ＿ｖｌ値を受信するように構成され、更に、ｐｄ＿ｐｋ値及びｐｄ＿ｖｌ値の平均に基づいて、中間点閾値ｐｄ＿ｔｈ＿ｍｉｄを計算するように構成されている。閾値生成回路７０４は、中間点閾値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は更に、ｐｄ＿ｇａｉｎ値の変化に反応して、ｐｄ＿ｐｋ及びｐｄ＿ｖｌレベルの値を更新するように適合されてもよい。ｐｄ＿ｇａｉｎ値が一段階増加した場合、ｐｄ＿ｐｋ値及びｐｄ＿ｖｌ値は、光検出信号経路において予期される利得の増加に等しい倍数分増加する。ｐｄ＿ｇａｉｎ値が一段階減少した場合、ｐｄ＿ｐｋ値及びｐｄ＿ｖａｌ値は、光検出信号経路において予期される利得の減少に等しい倍数分減少する。このように、ｐｄ＿ｐｋ値及びｐｄ＿ｖｌ値でそれぞれ保持されるようなピーク検出器及びバレー検出器の状態、並びにｐｄ＿ｐｋ値及びｐｄ＿ｖｌ値から計算されるような閾値ｐｄ＿ｔｈは、信号経路利得の変化と一致するように更新され、それによって、光検出信号利得の意図的な変化のみによる、状態又は値の不連続性若しくは他の変化が回避される。
【００７８】
閾値生成回路７０４の更なる例示の実施形態では、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、有利にはｐｄ＿ｐｋ値の７分の８であるように構成されてもよく、その計算は、関連技術において周知のように、単純な３ビットの右シフト及び減算を用いて実装されてもよい。閾値計算回路は、閾値ｐｄ＿ｔｈがｐｄ＿ｔｈ＿ｍｉｄ及びｐｄ＿ｔｈ＿ｐｋのうち低い方であるように選択してもよい。このように、ｐｄ＿ｐｋ値及びｐｄ＿ｖｌ値が結果として等しくなることがある、一定の光が長期間フォトダイオード上に入射した後であっても、ｐｄ＿ｔｈ値はｐｄ＿ｐｋ値に等しくなることは決してない。ｐｄ＿ｔｈ＿ｐｋ値によって、長い間隔後の瞬きの検出が担保されることが認識されるであろう。閾値生成回路の挙動は、更に、後述するように図１１Ａ〜図１１Ｇに示される。
【００７９】
図８は、少なくとも１つの実施形態による、デジタル瞬き検出アルゴリズムを実施するために使用されうるデジタル検出論理８００のブロック図を示す。デジタル検出論理８００は、図６の光検出信号経路ｐｄ＿ｒｘ＿ｔｏｐから、又はここでは１ビット値を有する信号ｐｄ＿ｄａｔａ上に示される、図７のデジタル協調論理から、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、ここでは２４ビットレジスタに、受信したサンプル値の履歴を保持する。デジタル検出論理８００は、動作状態（必要に応じて）に基づいて、サンプル履歴並びに１つ以上のテンプレートｂｌ＿ｔｐｌ及びマスクｂｌ＿ｍａｓｋを受信するように構成されると共に、後で使用するために保持されてもよい１つ以上の出力信号において１つ以上のテンプレート及びマスクに対する一致を示すように構成された、比較ブロック８０４を更に含む。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の組を決定する。少なくとも１組のテンプレートｂｌ＿ｔｐｌに、着用者が眠っていることを表す少なくとも１つの睡眠テンプレートがある。代替の例示的実施形態では、デジタル検出論理８００は、１つ以上の睡眠テンプレートを包含するように適合された比較ブロックを備え、後で使用するために保持されてもよい１つ以上の出力信号において１つ以上のテンプレート及びマスクに対する一致を示すように構成されている。かかる代替の例示的実施形態では、レンズは睡眠中及び覚醒中動作状態を有さない。
【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。デジタル検出論理８００は、マスキング動作による小さいシフトで同じサンプル履歴の組の上にあってもよい、継時比較を抑制するカウンタ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、陽性の一致が見出された後でクリア又はリセットされ、その結果、完全な新しい一致するシーケンスを、後続の一致が識別可能になる前にサンプリングする必要がある。デジタル検出論理８００は、制御信号を光検出信号経路及びＡＤＣに提供するため、状態機械又は類似の制御回路構成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、デジタル検出論理８００とは別個の制御状態機械によって生成されてもよい。この制御状態機械は、デジタル信号処理及びシステムコントローラ６１０（図６を参照されたい）の一部であってもよい。
【００８１】
図９は、光検出信号経路で使用されるＡＤＣ  ６０８（図６）の検出サブシステムから提供される、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させられ、アナログデジタル変換プロセスが完了するまで継続する。一実施形態では、ＡＤＣ変換プロセスは、パルスがａｄｃ＿ｓｔａｒｔ信号に対して提供されると開始される。ＡＤＣ出力値は、ａｄｃ＿ｄａｔａ信号に保持され、プロセスの完了は、ａｄｃ＿ｃｏｍｐｌｅｔｅ信号におけるアナログデジタル変換器論理によって示される。やはり図９に示されるのは、ＡＤＣの前に増幅器の利得を設定するのに利用されるｐｄ＿ｇａｉｎ信号である。この信号は、ウォームアップ時間の前に設定されて、変換に先立ってアナログ回路バイアス及び信号レベルの安定化を可能にするものとして示される。
【００８２】
図１０は、デジタル瞬き検出サブシステムｄｉｇ＿ｂｌｉｎｋ  １００２を備えるデジタルシステムコントローラ１０００を示す。デジタル瞬き検出サブシステムｄｉｇ＿ｂｌｉｎｋ  １００２は、マスタ状態機械ｄｉｇ＿ｍａｓｔｅｒ  １００４によって制御されてもよく、デジタルシステムコントローラ１０００外部のクロック発生回路ｃｌｋｇｅｎ  １００６からのクロック信号を受信するように適合されてもよい。デジタル瞬き検出サブシステムｄｉｇ＿ｂｌｉｎｋ  １００２は、上述したような光検出サブシステムに制御信号を提供し、そこから信号を受信するように適合されてもよい。デジタル瞬き検出サブシステムｄｉｇ＿ｂｌｉｎｋ  １００２は、瞬き検出アルゴリズムの動作のシーケンスを制御する状態機械に加えて、上述したようなデジタル協調論理及びデジタル検出論理を含んでもよい。デジタル瞬き検出サブシステムｄｉｇ＿ｂｌｉｎｋ  １００２は、イネーブル信号をマスタ状態機械１００４から受信し、完了又は終了の指示及び瞬き検出の指示をマスタ状態機械１００４に返すように適合されてもよい。
【００８３】
図１０に示された実施形態に加えて代替の例示的実施形態では、タイムクロックが、クロック発生回路１００６（図１０）に接続されて、レンズが動作し始めてからの経過時間を追跡し、タイムスタンプ信号をデータマネージャに提供し、一実施形態では、データマネージャは、着用者による睡眠の開始と終了に関するデータを記録して、その結果、例えば少なくとも１つの電子通信構成要素を使用してデータがレンズから外部装置に送信（若しくは送出）されたとき、外部装置は、レンズからのタイムスタンプと、ログ記録されたタイムスタンプと比較されたデータが送信されたときの外部装置の現在時間とに基づいて時刻を逆算することによって、着用者がレンズを着用している間に眠っていた時間期間を決定することができる。
【００８４】
図１１Ａ〜図１１Ｇは、閾値生成回路及び自動利得制御（図７）の動作を示す波形を提供する。図１１Ａは、変動する光レベルに反応してフォトダイオードによって提供されることがあるような、光電流対時間の一例を示す。プロットの第１の部分では、光レベル及びその結果として得られる光電流は、プロットの第２の部分に比べて比較的低い。プロットの第１及び第２両方の部分において、両目の瞬きは光及び光電流を低減することが分かる。瞼による光の減衰は、１００％ではないことがあり、目に入射する光の波長に対する瞼の透過性に応じて、より低い値であることに留意されたい。図１１Ｂは、図１１Ａの光電流の波形に応じて捕捉されたａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値を示す。簡潔にするため、ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値は、一連の離散的なデジタルサンプルではなく連続的なアナログ信号として例証される。デジタルサンプル値は、対応するサンプル時間における、図１１Ｂに示されるレベルに対応することが認識されるであろう。プロットの上下の破線は、ａｄｃ＿ｄａｔａ及びａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ信号の最大値及び最小値を示す。最小と最大との間の値の範囲は、ａｄｃ＿ｄａｔａ信号のダイナミックレンジとしても知られている。後述するように、光検出信号経路利得は、プロットの第２の部分では異なる（より低い）。一般に、ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値は光電流に正比例し、利得の変化は、比例関係の比率又は定数にのみ影響を及ぼす。図１１Ｃは、閾値生成回路によるａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値に反応して計算される、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値に反応して計算される、ｐｄ＿ｐｋ、ｐｄ＿ｖｌ、及びｐｄ＿ｔｈ＿ｐｋ値を示す。ｐｄ＿ｔｈ＿ｐｋ値は常に、ｐｄ＿ｐｋ値に対してある割合であることに留意されたい。図１１Ｅは、ｐｄ＿ｔｈ＿ｍｉｄ及びｐｄ＿ｔｈ＿ｐｋ値と共にａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値を示す。ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値が比較的一定である長期間の間に、ｐｄ＿ｖｌ値が同じレベルまで減衰するので、ｐｄ＿ｔｈ＿ｍｉｄ値はａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値に等しくなることに留意されたい。ｐｄ＿ｔｈ＿ｐｋ値は常に、ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値よりもある量少ないままである。また、図１１Ｅには、ｐｄ＿ｔｈ値がｐｄ＿ｔｈ＿ｐｋ及びｐｄ＿ｔｈ＿ｍｉｄよりも低くなるように選択された場合のｐｄ＿ｔｈの選択が示される。このように、閾値は常に、ｐｄ＿ｐｋ値からある距離分離れて設定されて、光電流及びａｄｃ＿ｄａｔａ保持信号の雑音によるｐｄ＿ｄａｔａの誤った遷移が回避される。図１１Ｆは、ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値とｐｄ＿ｔｈ値の比較によって生成されるｐｄ＿ｄａｔａ値を示す。ｐｄ＿ｄａｔａ信号は、瞬きが起こっているときは低い、二値の信号であることに留意されたい。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、ｐｄ＿ｔｈが図１１Ｅにａｇｃ＿ｐｋ＿ｔｈとして示される高閾値を上回り始めたときに低く設定される。同様の挙動が、ｐｄ＿ｔｈが低閾値を下回り始めたときにｔｉａ＿ｇａｉｎを上昇させるように生じることが認識されるであろう。図１１Ａ〜図１１Ｅそれぞれの第２の部分を再び見ると、低いｔｉａ＿ｇａｉｎの効果は明白である。特に、ａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ値は、ａｄｃ＿ｄａｔａ及びａｄｃ＿ｄａｔａ＿ｈｅｌｄ信号のダイナミックレンジの中央付近で維持されることに留意されたい。更に、ｐｄ＿ｐｋ及びｐｄ＿ｖｌ値は、上述したような利得変化にしたがって更新され、それによって、単位光検出信号経路利得の変化による、ピーク及びバレー検出器状態並びに値における不連続性が回避されることに注目することが重要である。
【００８５】
瞬き検出の追加の例示的実施形態は、例えば、固定の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値）を拡大することによってではなく、第１の瞬きの測定された終了時間に基づいて、第２の瞬きの開始のタイミングを取ることによって、瞬きシーケンスの継続時間及び間隔のより多くのばらつきを許容しうる。
【００８６】
図１２は、集積回路ダイ１２００上の光遮断及び光通過機構を示す。集積回路ダイ１２００は、光通過領域１２０２と、光遮断領域１２０４と、結合パッド１２０６と、パッシベーション開口部１２０８と、光遮断層開口部１２１０とを含む。光通過領域１２０２は、光センサ（図示なし）、例えば半導体プロセスで実装されたフォトダイオードのアレイの上方に位置する。少なくとも１つの実施形態では、光通過領域１２０２によって、できる限り多量の光が光センサに達し、それによって感度を最大限にすることが可能になる。これは、製作に使用される半導体プロセス又は後処理において許容されるように、光受容器の上方のポリシリコン、金属、酸化物、窒化物、ポリイミド、及び他の層を除去することによって行われてもよい。光通過領域１２０２はまた、光検出を最適化する他の特別な処理、例えば反射防止コーティング、フィルタ、及び／又はディフューザを受け入れてもよい。光遮断領域１２０４は、露光を要しないダイ上の他の回路構成を覆ってもよい。他の回路構成の性能は、例えば、上述したように、コンタクトレンズに組み込むために必要とされる、超低電流回路におけるバイアス電圧及び発振器周波数のシフトなど、光電流によって低下することがある。光遮断領域１２０４は、優先的に、薄い不透明の反射性材料、例えば、半導体ウェハの処理及び後処理で既に使用されているアルミニウム又は銅で形成されることが好ましい。金属を用いて実装された場合、光遮断領域１２０４を形成する材料は、短絡状態を防ぐため、下にある回路及び結合パッド１２０６から絶縁されなければならない。かかる絶縁は、通常のウェハ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、例えば酸化物、窒化物、及び／又はポリイミドによって、あるいは後処理中に追加される他の誘電体によって提供されてもよい。マスキングによって、導電性光遮断金属がダイ上で結合パッドと重なり合わないように、光遮断層開口部１２１０が可能になる。光遮断領域１２０４は、ダイを保護し、ダイ取付けの間の短絡を回避するため、追加の誘電体又はパッシベーションで覆われる。この最終的なパッシベーションは、結合パッド１２０６に対する接続を可能にするパッシベーション開口部１２０８を有する。
【００８７】
コンタクトレンズが色付け機能を有する代替の例示的実施形態では、光通過領域１２０２は、色付けでき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と非色付け領域の両方にある場合、色付けによって遮られる光の量を決定できる。更に他の例示的実施形態では、光通過領域１２０２全体が、色付け領域内にある。
【００８８】
図１３は、瞬き検出システムを有する電子インサートを備えたコンタクトレンズを示す。コンタクトレンズ１３００（図面ではこれを変更しなければならない）は、電子インサート１３０４を提供する柔軟プラスチック部分１３０２を含む。このインサート１３０４は、例えば、活動化に応じて近く又は遠くに焦点を合わせるなど、電子回路によって活動化されるレンズ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及び関連する光検出器信号経路回路を含む。光センサ１３１２は、レンズインサートを通して外側に、また目から離れる方向に面し、したがって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、（図示されるように）集積回路１３０８上に実装されてもよい。光センサ１３１２はまた、インサート１３０４上に装着され、配線トレース１３１４を用いて接続される、別個のデバイスとして実装されてもよい。瞼が閉じると、光検出器１３１２を含むレンズインサート１３０４が覆われ、それによって光検出器１３１２に入射する光レベルが低減される。光検出器１３１２は、周辺光を測定して、ユーザが瞬きしているか否かを判断することができる。本開示に基づいて、当業者であれば、光検出器１３１２は、本開示において考察する他のセンサによって置換又は増補されてもよいことを認識すべきである。
【００８９】
瞬き検出及び／又は睡眠検出は、デジタル論理、又はマイクロコントローラ上で動作するソフトウェアに実装されてもよいことが理解されるであろう。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構成及びシステムコントローラを備えた、単一の特定用途向け集積回路ＡＳＩＣに実装されてもよく、又は１つを超える集積回路にわたって区分されてもよい。
【００９０】
別の例示の実施形態にしたがって、電動又は電子眼用レンズは、瞼又は瞼位置センサを組み込んでもよい。瞬き反射及び涙拡散作用を含む多数の方法で、瞼が眼球を保護することは既知である。瞼の瞬き反射は、目に対する脅威を察知するとすぐに閉じることによって、眼球への外傷を防ぐ。瞬きはまた、涙を眼球表面にわたって拡散させて、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、瞼の動きは、電子眼用レンズを着用している個人（若しくは着用者）に警告を出すために使用されるものを超える他の動作又は機能を示すことがある。
【００９１】
次に図１４Ａを参照すると、目１４００上の瞼位置センサシステムが示される。システムは、コンタクトレンズ１４０２内に組み込まれる。上瞼及び下瞼が示され、上瞼は、閉瞼が増大する順に、可能な位置１４０１、１４０３、及び１４０５を有する。下瞼も、上瞼に対応する閉瞼のレベルと共に示される。即ち、場所１４０７、１４０９、及び、１４０５である。瞼が閉じると、それらは同じ位置を、即ち、１４０５を占める。この例示的実施形態によるコンタクトレンズ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。この実施形態では、センサアレイ１４０４は、１２個の光センサ１４０６ａ〜１４０６ｌを含む。上瞼が位置１４０１にあり、下瞼が位置１４０７にある状態では、全ての光センサ１４０６ａ〜１４０６ｌが露出し、周辺光を受け取り、それによって、本明細書に記載される電子回路によって検出されてもよい光電流が作り出される。瞼が部分的に閉じられて位置１４０３及び１４０９にある状態では、上側及び下側の光センサ１４０６ａ及び１４０６ｂが覆われ、受け取る光が他の光センサ１４０６ｃ〜１４０６ｌよりも少なくなり、それに対応してより少ない電流が出力されて、それが電子回路によって検出されてもよい。瞼が完全に閉じて位置１４０５にある状態では、全てのセンサ１４０６ａ〜１４０６ｌは覆われ、それに対応して電流が逓減される。このシステムは、センサアレイの各光センサをサンプリングし、光電流出力対センサ位置を使用して瞼の位置を判断することによって、瞼の位置を検出するのに使用することができ、例えば、上瞼及び下瞼が瞬き後に完全に開いていない場合、潜在的な睡眠の始まり又は疲労を示す。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認識され、例えば、瞼の位置を信頼性高く判断するのに十分なサンプル位置を提供する一方で、障害物のない光学部（概略的に、散大した瞳孔によって占められる範囲）を妨害しない。このシステムはまた、センサを規則的にサンプリングし、時間に伴って測定値を比較することによって、瞬きを検出するのに使用されてもよい。代替実施形態では、センサアレイ１４０４’の光センサ１４０６ａ’〜１４０６ｌ’は、例えば図１４Ｂに示されるように、互いに垂直方向に離隔された状態で、瞳孔の周りに弓状パターンを形成する。図示された実施形態のいずれかに基づいて、当業者であれば、１２個以外の数がセンサアレイで使用されてもよいことを認識すべきである。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）を、より詳しくは、４〜８の範囲の数（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及び図１５Ｂは、上述したような瞼位置光センサが、コンタクトレンズ１５０２、より具体的には電動又は電子眼用レンズにおける活動を始動するのに使用される、電子システム１５００を示す。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分解組立図である。光１５０１は、図１４Ａ及び図１４Ｂに関して上述したように、１つ以上の光センサ１５０４に入射する。これらの光センサ１５０４は、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適した他の技術を用いて実装されてもよい。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構成は、後続又は下流の回路によって使用されるように入力信号を調整することを要することがある。マルチプレクサ１５０８は、単一のアナログデジタル変換器（即ち、ＡＤＣ）１５１０が複数の光センサ１５０４から入力を受け入れることを可能にする。マルチプレクサ１５０８は、光センサ１５０４の直後、増幅器１５０６の直前に位置してもよく、又は電流消費、ダイのサイズ、及び設計の複雑さを考慮して、使用されなくてもよい。瞼の位置を検出するために複数の光センサ１５０４が目の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、アナログデジタル変換器、及びデジタルサインシステムコントローラ）を共有することによって、電子回路構成に必要なサイズが著しく低減されてもよい。増幅器１５０６は、利得と共に入力に比例して出力を作り出し、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てもよい。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与えるなど、信号をシステムの残りの部分が使用可能なレベルまで増幅してもよい。例えば、光センサ１５０４の出力が非常に小さいことがあり、低光量環境で使用されることがあるので、増幅器１５０６は後続のブロックを駆動するのに必須であることがある。増幅器１５０６は、可変利得の増幅器として実装されてもよく、その利得は、システム１５００のダイナミックレンジを最大限にするように、システムコントローラ１５１２によって調節されてもよい。利得を提供するのに加えて、増幅器１５０６は、光センサ１５０４及び増幅器１５０６の出力に適したフィルタリング及び他の回路構成など、他のアナログ信号協調回路構成を含んでもよい。増幅器１５０６は、光センサ１５０４による信号出力を増幅し協調させる、任意の好適なデバイスであってもよい。例えば、増幅器１５０４は、単純に、単一の演算増幅器、又は１つ以上の演算増幅器を含むより複雑な回路を有してもよい。
【００９３】
上述したように、光センサ１５０４及び増幅器１５０６は、目の様々な位置における入射光１５０１を検出し、入力電流を、システムコントローラ１５１２が採取手卯気に使用可能なデ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つの例示的実施形態では、システムコントローラ１５１２は、目の上の各光センサ１５０４をサンプリングして瞼の位置を検出し、適切な出力信号を警告メカニズム１５１４に提供するように、事前プログラミングされる。システムコントローラ１５１２は、また、関連メモリを有する。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、瞼が開いた位置及び目を凝らす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、瞼の位置の変化、周辺光、影における通常の変化、及び他の現象の間を区別することが必要なことがある。この区別は、サンプリング周波数、増幅器利得、及び他のシステムパラメータの適切な選択、コンタクトレンズ内におけるセンサ配置の最適化、瞼位置パターンの判断、周辺光の記録、各光センサと隣接した全ての光センサとの比較、並びに瞼の位置を独自に見分ける他の技術を通して遂行されてもよい。
【００９４】
少なくとも１つの例示的実施形態では、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、デジタル信号処理システム若しくはマイクロプロセッサ１５１６など、後続又は下流の回路によって使用可能であってもよい、デジタル信号に変換してもよい。デジタル信号処理システム又はデジタル信号プロセッサ１５１６は、下流で使用するために入射光の検出を可能にする、サンプリングされたデータのフィルタリング、処理、検出、及び別の形での操作／処理のうち１つ以上を含む、デジタル信号処理に利用されてもよい。デジタル信号プロセッサ１５１６は、様々な瞼位置及び／又は閉パターンで事前プログラミングされてもよい。デジタル信号プロセッサ１５１６はまた、少なくとも１つの実施形態では、関連するメモリを含む。デジタル信号プロセッサ１５１６は、アナログ回路構成、デジタル回路構成、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されてもよい。ＡＤＣ  １５１０は、関連する増幅器１５０６及びデジタル信号プロセッサ１５１６と共に、上述したサンプリング速度と一致する好適な速度で、例えば１００ｍｓごとに作動させられる。
【００９５】
電源１５１８は、瞼位置センサシステム１５００を含む多数の構成要素に電力を供給する。電源１５１８はまた、コンタクトレンズ内の他の部品に電力を供給するのに利用されてもよい。電力は、前述のようにバッテリ、エネルギーハーベスタ又は他の適切な手段から供給されうる。本質的に、システムの他の全ての構成要素に対して信頼性のある電力を提供するため、任意のタイプの電源１５１８が利用されてもよい。アナログからデジタルに処理された瞼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の一部分の作動を可能にしてもよい。更に、システムコントローラ１５１２は、デ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、例えば警告メカニズム１５１４の作動を制御してもよい。
【００９６】
次に図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に位置決めされた、３つの光センサの出力特性が示される。出力特性は、各光センサに対する入射光に比例する電流を表してもよく、又は下流の信号を、例えば、ＡＤＣ（図１５Ｂの要素１５１０）の出力におけるデジタルサンプリングされたデータ値対時間を表してもよい。例えば、暗い部屋から明るい玄関へと歩き、次に暗い部屋に戻ると、全体の入射光１６０２が増加し、安定状態を保ち、次に減少する。３つの光センサ１６０４、１６０６、及び１６０８は全て、瞼が開いたままの場合、光センサ１６０４及び１６０８に対する点線１６０１及び１６０３によって示されるように、周辺光に類似した信号を出力する。周辺光レベル１６０２の変化に加えて、部分的な閉瞼が、開瞼位置１６１２及び１６１４とは異なる位置１６１０によって示される。瞼が部分的に閉じると、上位の光センサ１６０４は上瞼によって覆われ、それに対応して、瞼による光センサの妨害による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、瞼が部分的に閉じているため、光センサ１６０４が受け取る光はより少なく、より低い信号が出力される。同様の反応が、覆われる光センサ１６０８で観察される。中位のセンサ１６０６は、目を細めている間は覆われず、したがって、光レベルの増加が見られ続け、それに対応して出力レベルが増加する。この例は１つの特定の事例を例証しているが、センサ位置及び瞼の動きの様々な構成をどのように検出することができるかは明白であろう。
【００９７】
図１７Ａ及び図１７Ｂは、コンタクトレンズ１７０２に組み込まれた代替の検出システム１７００を示す。図１７Ａは、レンズ１７０２上の電子システム１７００を示し、図１７Ｂは、システム１７００分解組立図である。この例示の実施形態において、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。容量式タッチセンサは、電子工学業界において、例えば、タッチスクリーンディスプレイにおいて普及している。基本原理は、例えば、誘電体によって覆われた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り変化するような物理的方式のタッチセンサ（又は可変コンデンサ）１７０４が実装されるものである。センサコンディショナ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、又は固定周波数のＡＣ信号で固定コンデンサに対する可変コンデンサの比を感知することによって、静電容量に比例して出力信号を作成する。下流の回路構成を低減させるため、センサコンディショナ１７０６の出力はマルチプレクサ１７０８と組み合わされてもよい。この例示的実施形態では、図１５Ｂに関して上述したような必須の信号協調回路構成は、単純にするために省略される。システムコントローラ１７１０は、例えば、各センサを順に作動させ、値を記録することによって、マルチプレクサ１７０８を介して容量式センサコンディショナ１７０６からの入力を受信する。次に、測定値を事前プログラミングされたパターン及び過去のサンプルと比較して、瞼の位置を判断してもよい。次に、警告メカニズム１７１２の機能を作動させて、例えば、可変焦点レンズをより近い焦点距離に変化させてもよい。容量式タッチセンサ１７０４は、光検出器に関して上述したものに類似した物理的パターンでレイアウトされてもよいが、少なくとも１つの実施形態では、瞼の位置による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、更に言うと電子システム全体は、カプセルに封入され、生理食塩水コンタクトレンズ環境から隔離される。瞼がセンサ１７０４を覆うと、上述した周辺光の変化ではなく静電容量の変化が検出されるであろう。また、図１７Ｂは、少なくとも１つの実施形態では、前述したような様々な形態をとりうる電源１７１４の含有を示す。
【００９８】
ＡＤＣ及びデジタル信号処理回路構成は、図１５Ｂの光センサに関して例証したように、必要に応じて容量式タッチセンサにしたがって利用されてもよいことに注目することが重要である。代替の例示的実施形態では、容量式タッチセンサは任意の圧力センサである。更なる例示的実施形態では、レンズ上に光センサ及び圧力センサの組み合わせがある。
【００９９】
図１８Ａ〜図１８Ｄは、瞼位置センサシステムが、回路１８００と共に機能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１８０８，１８０８ａ、１８０８ｂを有するセンサである代替の例示的実施形態を示す。ストリップ構成を有してもよいセンサの一例は、容量式センサである。図１８Ａは、ストリップ１８０８がコンタクトレンズ１８０２上で実質的に直線である一例を示す。ストリップ１８０８は、コンタクトレンズ１８０２を二等分する線に平行に配向されるものとして示されるが、二等分線に対して角度を付けた配向を有するか、又は弓状の形状を有してもよい。図１８Ｂは、ストリップ１８０８ａがコンタクトレンズ１８０２に沿って蛇行経路を取る一例を示す。図１８Ｃに示される実施形態では、ストリップ１８０８ｂの蛇行構成は、瞼が閉鎖状態に近づくと回路１８００によって検出される静電容量の変化を増加させる。静電容量の変化のレベルは閉瞼の量につながる。ストリップ構成を有してもよいセンサの別の例は、ダイヤフラムとストリップ構成を有する基部とを備えた圧電圧力トランスデューサである。瞼が閉じると、追加の圧力が瞼によって圧電圧力トランスデューサに加えられ、それにより閉瞼のレベルの決定が可能になる。垂直軸に沿って連続的に感知することで、複数のセンサにわたって粒度が改善され、その結果、瞼の位置の測定が改善される。図１８Ｄは、前述したように、システムコントローラ１８１０、警告メカニズム１８１２、及び電源１８１４を含むストリップセンサ１８０８，１７０８ａ，１８０８ｂと共に使用されうる電気回路を示す。更なる代替の例示的実施形態では、複数のストリップが存在する。角度付き及び／又は蛇行状のストリップ構成の利点は、コンタクトレンズが着用者の目上に不適切に配向されている場合であっても依然として瞼の位置を検出できることである。
【０１００】
デ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）の活性は、利用可能なセンサ入力、環境、及びユーザの反応に応じて決まる。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つ以上から判断されてもよい。例えば、瞼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、広範囲のユーザの集団に適用可能であり、またシステムコントローラに事前プログラミングされてもよい。しかしながら、瞬きの頻度において一般に予期される反応及び／又は変化からの個人の偏差は、トレーニングセッションにおいて、又は電子眼用デバイスの動作における反応を精錬し続ける、適合／学習アルゴリズムの一部に記録されてもよい。一実施形態では、ユーザは、ユーザが近焦点を望むとき、デバイスと通信する手持ち式のフォブを作動させることによって、デバイスを訓練してもよい。次に、デバイスの学習アルゴリズムは、フォブ信号の前及び後でメモリ内のセンサ入力を参照して、内部決定アルゴリズムを精錬してもよい。このトレーニング期間は１日間続く場合があり、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であろう。
【０１０１】
代替の例示的実施形態では、システムは、更に、眼球運動センサシステムを含む。更に他の例示的実施形態では、システムコントローラが、着用者が俯いているという読取り値を眼球運動センサシステムから、瞼が閉じられているという読取り値を瞼位置センサシステムから受け取った場合は、着用者が眠っていることを示すように警告のタイプを調整してもよい。更に他の例示的実施形態では、警告は、低レベルの強度で始まってある時間期間にわたって大きくなり、より優しい警告を着用者に提供する。代替の例示的実施形態では、提供される警告は、段階的に大きくなる警告である。
【０１０２】
図１９Ａと図１９Ｂは、目の動きを検出するための例示的な眼球運動センサシステム１９００を示す。センサ１９０２は、瞳孔、又はより一般に目の動き及び／又は位置を検出する。センサ１９０２は、コンタクトレンズ１９０１上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を目に付着させ、一般に目と共に動く状態で、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、２つ以上の単一のセンサ１９０２が利用されてもよいことに注目することが重要である。センサ１９０２の出力は、信号プロセッサ１９０４によって獲得され、サンプリングされ、かつ協調される。信号プロセッサ１９０４は、増幅器、トランスインピーダンス増幅器、アナログデジタル変換器、フィルタ、デジタル信号プロセッサ、及びセンサ１９０２からデータを受信し、眼球運動センサシステム１９００の構成要素の他のものに適した形式で出力を生成する、関連する回路構成を含む、任意の数のデバイスを含んでもよい。信号プロセッサ１９０４は、アナログ回路構成、デジタル回路構成、ソフトウェア、及び／又はそ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つの例示的実施形態では、信号プロセッサ１９０４とセンサ１９０２は、同じ集積回路チップ上に製造される。加速度計の収集及び調整のためのセンサ回路は、筋肉活性センサ又は光学瞳孔トラッカのための回路と異なる。少なくとも１つの例示的実施形態の信号プロセッサ１９０４の出力は、サンプリングされたデジタルストリームであり、絶対若しくは相対位置、動き、収縮と一致する検出された凝視、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、信号プロセッサ１９０４から入力を受け取り、この情報を他の入力と共に使用して、目の位置に関する情報を決定する。システムコントローラ１９０６は、センサ１９０２及び信号プロセッサ１９０４から出力を受信する一方で、それら双方の活動を始動させてもよい。
【０１０３】
システムコントローラ１９０６は、信号プロセッサ１９０４及び／又はトランシーバ１９１０からの入力データを使用して、目の動きが検出されないときのＸ、Ｙ、及びＺ軸上の配向に基づくセンサ１９０２の配向に基づいて、着用者が横たわっている（又は俯いている）かを決定する。軸線が図１９Ｃに示されるような状態の場合、加速度計がＸ軸においてどちらかの方向で、又はＺ軸においてどちらかの方向で安定した加速を検出すると、着用者の頭部は水平配向を有する。加速度計がＹ軸において負の方向で安定した加速を検出すると、着用者の頭部は垂直である。加速度計が、Ｘ軸における安定した加速を伴って、又は伴わずに、Ｙ及びＺ軸において安定した加速を検出すると、着用者の頭部は前に傾いている。
【０１０４】
更に他の例示的実施形態では、システムコントローラ１９０６は、センサ１９０２からのデータをタイミング回路からデータと併せて使用して着用者の加速−減速力を計算する。加速度が、問題テンプレートの例である震盪閾値を超えるとき、又は代替実施形態では、計算された力が震盪力を超えたとき、システムコントローラは、警告メカニズム１９０８によって警告を示しかつ／又は震盪試験プロトコルを開始する。更に他の実施形態では、システムコントローラ１９０６には、加速−減速力を計算する前に着用者のおよその体重が提供される。更に他の実施形態では、システムコントローラ１９０６は、計算した加速−減速力を累積力値に加える。累積力値は、繰り返し震盪閾値を超えるとき、少なくとも１つの実施形態では一定値であり、別の実施形態では時間の経過にわたって適応する可変数である。ストレージボックスが使用される少なくとも１つの実施形態では、累積力値が次の１対のコンタクトレンズにアップロードされて、長期の力追跡が提供される。
【０１０５】
図１９Ｂは、前に簡単に述べた任意選択のトランシーバ１９１０を示し、トランシーバ１９１０は、アンテナ１９１２を介して通信を受信及び／又は送信する。この通信は、隣接したコンタクトレンズ、眼鏡のレンズ、又は他のデバイスに源を発してもよい。トランシーバ１９１０は、システムコントローラ１９０６と双方向通信するように構成されうる。トランシーバ１９１０は、トランシーバに一般的なフィルタリング、増幅、検出、及び処理回路を含みうる。トランシーバ１９１０の特定の詳細は、電子又は電動コンタクトレンズ向けに調整され、例えば、通信は、目の間の信頼性が高い通信に適切な周波数、増幅、及び形式、低消費電力、並びに調整要件を満たすものであってもよい。トランシーバ１９１０及びアンテナ１９１２は、無線周波数（ＲＦ）帯、例えば２．４ＧＨｚで働いてもよく、又は通信のために光を使用してもよい。トランシーバ１９１０から受信した情報、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、例えば警告メカニズム１９０８からのデータをトランシーバ１９１０に送信し、それが次にデータを、アンテナ１９１２を介して通信リンクを通してデータを送信する。
【０１０６】
システムコントローラ１９０６は、フィールドプログラマブルゲートアレイ上に、マイクロコントローラ内に、又は他の任意の好適なデバイス内に、状態機械として実装されてもよい。本明細書に述べたシステム１９００及び構成要素のための電力は、電源１９１４によって供給される。
【０１０７】
眼球運動センサシステム１９００は、少なくとも一実施形態では、組み込まれかつ／又は他の方法でカプセル封入され、生理食塩水コンタクトレンズ１９０１環境から隔離される。
【０１０８】
図２０は、２つの瞳の収斂と開散及び／又は凝視が、１対のコンタクトレンズ２０００の間で検出され通信されうるシステムを示す。瞳孔２００２は、近くの物体を見るために収斂されて示される。目２００６上に位置付けられたコンタクトレンズ２０００内に組み込まれた瞳孔位置及び収斂検出システム２００４は、例えば、瞳孔２００２を観察する虹彩向き光検出器、又は目２００６の動き、したがって瞳孔２００２を追跡する加速度計等で、瞳孔２００２及び／又はコンタクトレンズ２０００の位置を追跡する。この開示のために、虹彩向きは、着用者の目に向かう方向を意味し、更に他の実施形態では、虹彩向きは、着用者の目と接触するコンタクトレンズの側に構成要素があることを含む。瞳孔位置及び収斂検出器システム２００４は、後に詳細が記載されるように、例えば、３軸加速度計、信号調節回路、コントローラ、記憶装置、電源装置、及びトランシーバ等のより複雑なシステムを形成するいくつかの構成要素を有してもよい。２つのコンタクトレンズ２０００の間の通信チャネル２００１は、瞳孔位置及び収斂検出システム２００４が瞳孔位置に同期することを可能にする。通信はまた、例えば眼鏡又はスマートフォン等の外部のデバイスと行われてもよい。コンタクトレンズ２０００の間の通信は、収斂を検出するために重要である。例えば、双方の瞳孔２００２の位置を知ることなしに、単に左方向へ見下ろすことは、瞳孔２００２は双方の作用に類似した動きを有するため、右目の収斂として検出され得る。しかしながら、左目の瞳孔が右下方向へ動いていると検出されながら、右目の瞳孔が左下方向へ動いていると検出される場合、収斂であると解釈され得る。２つのコンタクトレンズ２０００の間の通信は、絶対位置又は相対位置という形をとってもよく、又は目が期待された収斂方向に動く場合、単に「収斂疑惑」信号であってもよい。この場合、所与のコンタクトレンズが、収斂それ自体を検出し、隣接したコンタクトレンズから収斂指示を受信する場合、それは、例えば、読取りを支持するために、可変焦点又は変倍光学系装備コンタクトレンズを近接距離状態へ切り替える等、段階の変化を作動化してもよい。例えば、まぶたの位置及び毛様体筋活動等、適応（近くに焦点を合わせる）したいという欲求を判定するのに有用な他の情報はまた、コンタクトレンズがそのように装備される場合、通信チャネル２００１を介して伝達されてもよい。チャネル２００１を介する通信は、各レンズ２００６によって感知され、検出され、又は判定され、視力矯正、視力補助、娯楽、及び新規なものを含む多様な目的に使用される他の信号を備え得るということも理解されるべきである。
【０１０９】
少なくとも１つの例示的実施形態では、図１９Ｂに示されたシステムは、瞳又はより一般には目の動き及び／又は位置を検出するセンサであるセンサ１９０２を有する。センサ１９０２は、コンタクトレンズ１９０１内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を目に付着させ、一般に目と共に動く状態で、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。センサ１９０２はまた、眼球運動を追跡するために、画像、パターン、又はコントラストの変化を検出する虹彩向きのカメラ又はセンサとして実装されてもよい。代替として、センサ１９０２は、窩内の目を動かす神経及び／又は筋肉活動を検出する神経筋センサを有してもよい。各目に最大幅の動きを提供する各眼球に付着された６つの筋肉があり、各筋肉はそれぞれの一意的な作用（複数可）を有する。これらの６つの筋肉は、３つの脳神経（ＣＮ）のうちの１つによって神経支配される。６つの眼球外筋は、ＣＮ３（眼神経）によって刺激又は制御される内直筋、やはりＣＮ３によって刺激される下直筋、ＣＮ６（外転神経）によって刺激され制御される外直筋、ＣＮ３によって刺激又は制御される分布するか制御される上直筋、ＣＮ４（滑車神経）によって刺激又は制御される上斜筋、及びＣＮ３によって刺激又は制御される分布するか制御される下斜筋である。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、２つ以上の単一のセンサ１９０２が利用されてもよいことに注目することが重要である。センサ１９０２の出力は、信号プロセッサ１９０４によって獲得され、サンプリングされ、かつ協調される。少なくとも１つの例示的実施形態では、システムコントローラ１９０６は、信号プロセッサ１９０４から入力を受信し、電子コンタクトレンズ１９０１を制御するために、他の入力とともにこの情報を使用する。トランシーバ１９１０は、アンテナ１９０２を通じて通信を受信及び／又は伝達する。この通信は、隣接したコンタクトレンズ、眼鏡のレンズ、又は他のデバイスに源を発してもよい。トランシーバ１９１０から受信された情報（例えば、収斂又は開散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、信号プロセッサ１９０４及び／又はトランシーバ１９１０からの入力データを使用して凝視方向を決定する。システムコントローラ１９０６はまた、データをトランシーバ１９１０に伝達してもよく、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達する。少なくとも１つの例示的実施形態では、瞳位置及び収斂検出システム１９００は、生理食塩水コンタクトレンズ１９０１環境に組み込まれかつ／又はその環境から他の方法でカプセル封止され隔離される。
【０１１０】
図２１は、眼科文献において一般的に実証される、収斂２１００と焦点距離状態２１０２、２１０４、及び２１０６との間の例示の簡易化された相関の例を示す。遠焦点状態２１０２及び２１０６のとき、収斂の程度は低い。近焦点状態２１０２及び２１０４のとき、収斂の程度は高い。閾値２１０８は、例えば、閾値が正に通過されるときに付加力で可変光学の焦点を合わせること、次いで、閾値が負に通過されるときに付加力なしに可変光学の焦点を合わせること等、電子眼用レンズの状態を変更するために、システムコントローラ（図１９の要素１９０６）に設定されてもよい。
【０１１１】
視標追跡は、個人が見ている所である凝視点、又は頭部に対する目の動きの一方又は両方を判定する処理である。個人の視線方向は、頭部の配向及び目の配向によって決定される。より具体的には、個人の頭部の配向は、全体的な視線方向を決定し、一方で個人の目の配向は、正確な視線方向を決定し、これは結果として頭部の配向によって限定される。個人が凝視している場所の情報は、個人の注意の集中とこの情報を決定する能力を提供する。
【０１１２】
本発明による視標追跡は、大まかな又は微細な追跡を監視するために設置されてもよいということに留意することが重要である。
【０１１３】
図２２Ａと図２２Ｂは、ユーザの右側にある物体（図示させず）を観察する１対の目２２０１を示す。図２２Ａは、目２２０１の前側透視図を示し、図２２Ｂは、目２２０１の上面透視図を示す。右方向の位置は例示目的で使用されるが、観察下の物体は、対応する視線の変化に伴って、３次元空間における任意の可視の地点にもあり得るということが理解されなければならない。誇張して例示されるように、双方の瞳孔２２０３が右の方を向いている。瞳孔２２０３と観察下の物体との間に引かれた線２２０５は、物体が、目２２０１の間の距離よりも目２２０１から非常に遠いように示されるため、ほぼ平行である。角度２２０７は９０度未満であるのに対して、角度２２０９は９０度を超える。これらの角度は、遠くの物体を真直ぐに凝視するときに両方ともに９０度か、又は隣接物体を真直ぐに凝視するときに両方ともに９０度未満の角度と対照的である。２次元で示されるとおり、角度は凝視位を判定するために使用されてもよく、又はより一般に、眼球運動のサンプルは絶対位置及び相対位置、並びに視線の動きを判定するために利用されてもよい。
【０１１４】
図２３は、種々の視線方向に関連付けられた幾何学的システムを示す。図２３は、平面図である。目２３０１及び２３０３は、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥと示された様々な対象を凝視していることが示される。線は、各目２３０１及び２３０３を各対象に結ぶ。三角形は、双方の目２３０１及び２３０３をつなぐ線に加えて、目２３０１及び２３０３を所与の対象とつなぐ２つの線のうちの各々によって形成される。図に見られ得るとおり、各目２３０１及び２３０３の凝視方向と、２つの目２３０１と２３０３との間の線との間の角度は、各対象ごとに変化する。これらの角度は、センサシステムによって測定され、間接的なセンサ測定から判定されてもよく、又は単に例示目的のために示されてもよい。図の簡潔化のために２次元空間において示されるが、凝視は、対応する更なる軸線の追加を伴って、３次元空間において生じるということが明白であるべきである。対象Ａ及びＢは、例えば、近焦点適応で読取られるように、目２３０１及び２３０３に比較的近くに示される。対象Ａは、双方の目２３０１及び２３０３の右方向にあるため、双方の目２３０１及び２３０３は右方向を向いている。２つの目２３０１及び２３０３を結ぶ線と共線で示された水平軸と凝視方向との間で反時計回りにできる角度を測定すると、両方の角度は、対象Ａに対して鋭角である。ここで対象Ｂを参照すると、目２３０１及び２３０３は、両方の目２３０１及び２３０３の前方のそれらの間にある対象に収斂される。そのため、横軸及び凝視方向から反時計回りとして先に画定された角度は、右目２３０３に対して鈍角であり、左目２３０１に対して鋭角である。好適なセンサシステムは、懸念の用途に対して好適な精度で対象ＡとＢとの間の位置の違いを見分けるだろう。対象Ｃは、右目２３０３の特殊ケースでは対象Ｂと同じ凝視方向と角度を有する中間距離に示される。凝視方向は、対象ＢとＣとで異なり、凝視方向を決定するシステムは、両方の目２３０１及び２３０３からの入力を使用して凝視方向を決定する。更に、３次元空間で別の対象Ｆ（図示せず）が対象Ｂ上に位置するケースが示されてもよい。そのような例では、図２３に示された２次元図に投射され、水平軸からの角度は、対象Ｂに関して示されたものと同一である。しかしながら、３次元空間内で延びるページに対して垂直な角度は、対象間で等しくならない。最後に、対象Ｄ及びＥは、遠くの物体として示される。これらの例は、凝視下にある物体がより遠いため、目２３０１及び２３０３での、遠点間の角度差は小さくなるということを示す。視線方向を検出する好適なシステムは、小さな遠くの物体を見分けるのに十分な精度を有するだろう。
【０１１５】
凝視方向は、例えば、瞳孔を観察する虹彩向き光検出器、又は目の動きを追跡する加速度計などによって、任意の数の好適なデバイスによって決定されうる。神経筋センサもまた利用されてもよい。眼球運動を制御する６つの眼外筋を監視することによって、正確な凝視方向が決定されうる。前の位置及び／又は加速度を保存する記憶装置要素は、位置計算システムに加えて必要とされ得、現在及び過去のセンサ入力を考慮する。更に、図１９Ａと図１９Ｂに例示されるシステムは、同様に、本発明の視線及び追跡システムに適用可能である。少なくとも１つの例示的実施形態では、システムコントローラは、３次元空間内の凝視幾何学形状を考慮するようにプログラムされる。
【０１１６】
静止した物体を凝視するときに、目は完全に安定したままではないということは、視力測定の当該技術分野において周知である。むしろ、目はあちこちに素早く動く。凝視位置を検出する好適なシステムは、視覚生理学を考慮するのに必要なフィルタリング及び／又は補正を含むだろう。例えば、このようなシステムは、使用者の自然な目の挙動に特別に同調される低域フィルタ又はアルゴリズムを含んでもよい。
【０１１７】
獲得サンプリング信号処理ブロック及びシステムコントローラの活動（それぞれ、図１９Ｂの１９０４及び１９０６）は、利用可能なセンサ入力、環境、及び使用者の反応によって決まる。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つ以上から判断されてもよい。例えば、眼球運動の一般的な特性は、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ってもよく、かつシステムコントローラに予めプログラムされてもよい。しかしながら、一般的な期待応答からの個人の偏差は、電子眼用デバイスの動作における応答を改善し続ける、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。少なくとも１つの例示の実施形態では、使用者は、使用者が近焦点を望むとき、デバイスと通信する手持ち式のフォブを作動させることによってデバイスをトレーニングしてもよい。次に、デバイスの学習アルゴリズムは、フォブ信号の前及び後でメモリ内のセンサ入力を参照して、内部決定アルゴリズムを精錬してもよい。このトレーニング期間は、１日又は任意の他の適切な期間続く可能性があり、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であろう。
【０１１８】
少なくとも１つの例示的実施形態では、電動又は電子眼用レンズは、虹彩向き瞳孔径センサを含む。瞳のサイズとその変化、すなわち、拡張と収縮は、電子又は電動コンタクトレンズの１つ以上の態様を制御するために利用されうる。言い換えると、瞳孔センサから出力された信号をシステムコントローラに入力することができ、システムコントローラは、その入力に基づいて特定の動作を起こし、警告メカニズムに信号を出力する。
【０１１９】
虹彩は、目の前房と後房との間の仕切である。虹彩は、水晶体と同じように毛様体筋に繋がる。虹彩は、一般に瞳孔と称されるその中央開口部を調節する２つの筋肉から形成される。カメラのシャッターと同様に、瞳孔は、２つの筋肉の動作を介して、目に入る光の量を制御する。瞳のサイズは、年齢、虹彩の色、及びある場合は屈折障害に応じて変化するが、いくつかの他の因子が、常に瞳のサイズに影響を及ぼすことがある。虹彩は、光と感情に絶えず反応し、したがってセンサは、後で詳述されるように、そのような通常変化を、瞳のサイズが変化しうる他の理由と共に考慮しなければならない。更に、瞳孔サイズは、脳神経損傷を含む特定の症状のための適切な診断ツールでありうる。
【０１２０】
瞳孔は、ある特定の作用物質、例えば、アトロピン等の毛様体筋麻痺薬の使用によって拡張した状態になる場合がある。瞳孔は、第３脳神経の麻痺の結果として拡張した状態になる場合がある。瞳孔は、急性狭隅角緑内障後、直接対光刺激及び共感性光刺激に対して拡張され、固定される場合がある。代替的に、瞳孔は、ピロカルピン等の緑内障の治療薬の使用によって収縮した状態になる場合がある。他の薬物、例えば、モルヒネは、瞳孔の収縮を引き起こす。加えて、特定の状態、例えば、虹彩炎、目の交感神経経路の遮断、及び角膜の刺激性病変も、収縮又は瞳孔を引き起こす場合がある。瞳孔変動は、痙性で律動的であるが、不規則な瞳孔の拡張及び収縮であり、いくつかの状態を示し得る。
【０１２１】
驚き、恐怖、及び苦痛を含む外部からの精神的影響も瞳孔を拡張させる。ぼんやりとした光が瞳孔を拡張させる一方で、明るい光は瞳孔を収縮させる。加えて、個人が近距離の物体に焦点を合わせるとき、例えば、本を読むとき、瞳孔が収束し、一般に調節反射と称される反射でわずかに収縮する。したがって、特定の要因が、他の点では健常な目に特定の瞳孔反応を引き起こすことが知られているため、瞳孔の反応の感知を制御手段として利用することができる。例えば、瞳孔収斂が単独で、又は収束と組み合わせて検出される場合、システムコントローラは、アクチュエータに信号を送信して、電動コンタクトレンズ内に組み込まれた変倍光学系の状態を変化させることができる。
【０１２２】
ここで図２４を参照して、瞳孔径センサを有する電動コンタクトレンズが図示されている。コンタクトレンズ２４００は、個人の目２４０１の上に位置付けられる。目２４０１の虹彩は、２つの直径レベル、収縮した状態２４０３及び拡張した状態２４０５で示される。コンタクトレンズ２４００は、虹彩を含む目２４０１の一部を被覆する。コンタクトレンズ２４００は、第１の例示の瞳孔径センサ２４０２及び電子構成要素２４０４を有する。コンタクトレンズ２４００は、この開示で考察されたような他のセンサを含みうる。
【０１２３】
少なくとも１つの例示的実施形態では、瞳孔径センサ２４０２が、コンタクトレンズ２４００内の虹彩の上に位置決めされる。図示されるように、瞳孔径センサ２４０２は、全ての可能性のある瞳孔径を被覆する薄いストリップであり、それが瞳孔径の全てのレベルを検出することを可能にする。この例示の実施形態に見られるように、ストリップとして実装される場合、ストリップは、目２４０１への光の入射を妨害しないように、薄くて透明である。少なくとも１つの実施形態では、瞳孔径センサ２４０２は、虹彩の中又は虹彩の方への光を検知する後向きの光検知器のアレイを有する。瞳孔径に応じて、虹彩の中心からの様々な距離にあるセンサは、異なる反射された光を検出する。例えば、虹彩が拡張するとき、瞳孔が大きくて暗いため、センサのほとんどは、わずかの光しか検出することができない。逆に、虹彩が収縮するとき、ほとんどのセンサは、虹彩に反射するため、より多くの光を検出することができる。そのようなセンサの場合、周辺光のレベル及び虹彩の色が、例えば、使用者ごとのプログラミング及び／又は較正によってシステム設計において考案される必要があり得ることを理解されたい。そのような周辺光センサを、前向きの光センサとして実装して、瞳孔径センサ２４０２の虹彩向きセンサを補完することができる。目の前の光学ゾーンの妨害を最小限に抑えるために、少なくとも１つの例示的実施形態では、瞳孔径センサ２４０２を、インジウムスズ酸化物等の透明な導体及び小さくて薄いシリコン光センサを用いて実装することができる。
【０１２４】
代替の例示の実施形態において、瞳孔径センサ２４０２を、虹彩の周囲に位置付けられるセンサのアレイとして実装して、単なる線形のストリップとは対照的に、被覆範囲を最大化することができる。性能、費用、快適さ、許容性、及び他の評価指標を最大限に生かすために、他の物理的構成が可能であることを理解されたい。
【０１２５】
瞳孔径センサ２４０２は、他の電子機器と一体化されてもよいか、単独で機能してもよいか、又は電子構成要素２４０４のコントローラ部分等の別のデバイスに接続してもよい。この例示の実施形態において、システムコントローラは、瞳孔径センサ２４０２をサンプリングし、瞳孔径センサ２４０２からの結果に応じて、システム内の別の構成要素（図示されず）を活動化しかつ／又は着用者の症状又は健康を監視するために使用されうる。電力源（図示されず）は、電流を瞳孔径センサ２４０２、コントローラ、及び電子眼用システムの他の構成要素に供給する。
【０１２６】
そのようなシステムは、図示及び記載されるもの等の検出器のみならず、エミッタ（図示されず）も必要とし得る。そのようなエミッタは、例えば、瞳孔径センサ２４０２の光センサに適合した発光ダイオードを備えてもよい。代替的に、エミッタは、瞳孔径センサ２４０２内で超音波受信器に連結された圧電超音波トランスデューサを備えてもよい。更に別の例示の実施形態では、センサ及びエミッタは、例えば、低電流信号を目に通過させ、目にかかる電圧の変化を測定することによって、インピーダンス検出システムを作成することができる。
【０１２７】
図２５は、代替の瞳孔径センサを有するコンタクトレンズ２５００を示す。コンタクトレンズ２５００は、個人の目２５０１の上に位置付けられる。目２５０１の虹彩は、２つの直径レベル、収縮した状態２５０３及び拡張した状態２５０５で示される。コンタクトレンズ２５００は、虹彩を含む目２５０１の一部を被覆する。上に記載され、かつ図２４で図示される瞳孔を部分的に被覆する検出器のストリップ又はアレイではなく、図２５のシステムは、最大瞳孔径２５０５の外側であるが、依然としてコンタクトレンズ２５００の内側に瞳孔径センサ又はセンサ２５０２を位置決めする。この構成は、瞳孔径センサ２５０２による光学ゾーンの妨害が起こる可能性がないため、有益である。瞳孔径センサ又はセンサ２５０２は、例えば、単同調又は複同調コイルアンテナを備えてもよい。そのようなアンテナは、虹彩を制御する筋肉が収縮及び弛緩するときに、目から電磁放射線を受信することができる。例えば、接触電極、静電容量センサ、及びアンテナを用いて、電磁放射の変化を介して目の筋肉及び神経活動を検出することができることは、関連技術分野では周知である。この様式で、筋肉センサに基づいて、瞳孔径センサを実装することができる。瞳孔径センサ２５０２を、目にわたってインピーダンスを測定するように設計される１つ以上の接触電極又は静電容量電極として実装することもできる。目の毛様体筋活動を判定するためにインピーダンスの変化を用いる他の提案されたシステム、故に、焦点状態を変化させたいという欲求と同様に、インピーダンスを使用して、瞳孔径の変化を検出することができる。例えば、虹彩及び瞳孔にわたって測定されたインピーダンスは、瞳孔径に応じてかなり変化する場合がある。目の上の適切な位置に配置され、かつ目に適切に連結された瞳孔径センサ２５０２は、インピーダンスの変化、故に、瞳孔径の変化を検出することができる。コンタクトレンズ２５００は、上述の電子構成要素２５０４を備えてもよい。
【０１２８】
少なくとも１つの例示的実施形態では、図２４と図２５に示されたように、図１９Ｂに示されたシステムは、瞳孔径センサであるセンサ１９０２を有する。瞳孔径センサ１９０２は、前述の瞳孔径センサ、例えば、光センサ、アンテナ、又はインピーダンスセンサのうちの１つ以上を有する。少なくとも１つの例示的実施形態では、センサの性能を実現又は改善するのに必要な任意の発光器は、簡潔さのために要素１９０２に含まれる。要素１９０２は、恐らく異なる技術及びセンサ方法で実現される複数のセンサ、又は１９０２等の複数のセンサブロックを備えてもよい。信号プロセッサ１９０４は、センサ１９０２とシステムコントローラ１９０６との間のインタフェースである。信号調節要素１９０４の出力は、システムコントローラ１９０６に入力されるセンサデータからなる信号である。システムコントローラ１９０６は、前述したように、警告メカニズム１９０８に出力を提供するための複数のセンサ１９０２からの入力（数とタイプの両方の点で）を考慮しうる。トランシーバ１９１０を、外部装置、例えば、隣接した目の上に装着される第２のコンタクトレンズ、眼鏡のレンズ、スマートフォン、又は別のデバイスにデータを送信及び／又はそこからデータを受信するためにシステムに含んでもよい。そのような通信は、アンテナ１９１２、恐らく電磁アンテナ、又は発光ダイオード／フォトダイオードセンサの組み合わせを介して生じる。
【０１２９】
図２６は、Ｘ軸上の時間に対してプロットされた周辺光２６０２及び瞳孔径２６０４を図示しており、これらの２つの測定された量の間の差異をどのように使用してコンタクトレンズ等の電子眼用デバイスを作動させることができるかを図示する。第１の期間２６０１の間、瞳孔径２６０４が減少すると、周辺光レベル２６０２が増加する。周辺光及び瞳孔径は、例えば、それぞれ、前向きフォトダイオード及び虹彩向きインピーダンスセンサによって、前述のように感知されうる。一般的に見られるように、周辺光が期間２６０１中に増加すると、瞳孔径が減少する。これは、虹彩の開口を減少させることによって網膜上で比較的一定した光強度を維持するために生じる一般的な反応である。期間２６０３中、周辺光レベル２６０２は、最初に増加し続け、その後に横ばい状態になる。しかしながら、瞳孔径２６０４は、前の期間よりも急速に収縮する。これは、周辺光と瞳孔径との間の古典的な相関ではない。この応答は、恐らく、本を間近に持つために、周辺光検出器の広角応答に対する瞳孔の狭角応答によって引き起こされる可能性がある。この様式で、瞳孔径応答の変化を検出及び使用して、電子眼用デバイスの機能を作動させることができる。期間２６０５中、周辺光２６０２は平らのままであるが、瞳孔径２６０４は拡張又は増加する。この場合もやはり、これは、目における特定の応答、例えば、遠近調節反射によって引き起こされる可能性がある。期間２６０７中、横ばいの状態から始まり、その後に減少する周辺光レベル２６０２と、横ばいのままの瞳孔径２６０４との間に再び相違がある。この場合もやはり、これを使用して、目における特定の応答を検出し、電子眼用デバイスの動作の変化を引き起こすことができる。最終的に、期間２６０９中、期間２６０１中に示される応答に類似した古典的な応答が再び観察される。周辺光レベル２６０２が減少すると、瞳孔径２６０４が拡張して、より多くの光を取り込む。
【０１３０】
少なくとも１つの例示的実施形態では、信号調節ブロック及びシステムコントローラ（それぞれ、図１９Ｂの１９０４及び１９０６）の活動は、利用可能なセンサ入力、環境、及び使用者の反応、例えば、図２６に図示される周辺光レベル及び瞳孔径に依存する。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つ以上から判断されてもよい。例えば、周辺光に対する瞳孔拡張の一般的な特性は、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、かつシステムコントローラ１９０６に予めプログラミングされてもよい。しかしながら、一般的な期待応答からの個人の偏差、例えば、図２６の期間２６０３、２６０５、及び２６０７に図示される偏差を、電子眼用デバイスの動作における応答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することができる。１つの例示的実施形態では、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手持ち式の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。次に、デバイスの学習アルゴリズムは、フォブ信号の前及び後でメモリ内のセンサ入力を参照して、内部決定アルゴリズムを精錬してもよい。このトレーニング期間は、１日又は任意の他の適切な期間続く場合があり、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であろう。
【０１３１】
更に他の例示的実施形態では、瞳孔拡張センサは、光トリガ瞳孔拡張試験を着用者に提供するために瞬き検出用の光検出器センサと組み合わせて使用される。少なくとも１つの例示的実施形態では、システムコントローラは、瞳孔拡張を引き起こすのに十分な大きさになる急激光レベル変化に関して光検出器センサを監視する。かかる一実施形態では、システムコントローラは、また、急激光レベル変化が検出されたときに瞳孔サイズ変化の検出を可能にする対照があるように、瞳孔サイズに関して瞳孔拡張センサを監視する。システムコントローラは、例えばシステムコントローラ内のレジスタ又はバッファメモリに記憶されたデータと比較するための光変化閾値と瞳孔拡張閾値を含むテンプレートを有する。光変化閾値が満たされかつ瞳孔拡張閾値が満たさないとき、システムコントローラは、着用者に病状が生じたことを決定する。この変化は、最新センサ読取り値と現在センサ読取り値の比較を実行することになる。少なくとも１つの例示的実施形態では、最新センサ読取り値は、高サンプリングレートのセンサがある実装を補償する所定期間内の読取り値である。代替の例示的実施形態では、システムコントローラは、特に医療ロギング実装で両方の閾値を超えたときに関連データを記憶してもよい。
【０１３２】
少なくとも１つの例示的実施形態では、電動又は電子眼用レンズは、虹彩向きのパルスオキシメータセンサを含む。パルスオキシメータセンサは、ＬＥＤなどの少なくとも１つの光源と、光源で生じ目から後方反射する光を受け取るための少なくとも１つの光センサなどを含む。図２７と図２８は、パルスオキシメータセンサ２７１０とシステムコントローラ２７３０を有する例示的なレンズ２７００を示す。図示されたパルスオキシメータセンサ２７１０は、少なくとも１つの光源２７１２と少なくとも１つの光センサ２７１４を有する。光源２７１２と光センサ２７１４は両方とも、光センサ２７１４の出力を処理し、例えばオキシメータ信号で光源２７１２を駆動する信号プロセッサ２７１６と電気通信する。信号プロセッサ２７１６は、システムコントローラ２７３０に出力を提供する。少なくとも１つの例示的実施形態では、信号プロセッサ２７１６は、システムコントローラ２７３０に組み込まれる。この開示の様々な他の例示的実施形態で考察されているように、コンタクトレンズ２７００上に、これらの構成要素以外の様々な他の構成要素がありうる。
【０１３３】
少なくとも１つの例示的実施形態では、光源は、赤外線源及び／又は近赤外線源を含む。少なくとも１つの例示的実施形態では、光源は、１つの発光素子であるとき、２つの波長を有する光を出力するように構成される。第１の波長は約６６０ｎｍであり、第２の波長は約９４０ｎｍである。代替の例示的実施形態では、光源が２つの発光素子を含む場合、第１の発光素子は約６６０ｎｍの波長を有する光を生成し、第２の発光素子は、約８９０ｎｍ〜約９５０ｎｍの範囲の波長を有する光を生成する。更に他の例示的実施形態では、光源は、２０ｎｍ〜５０ｎｍの範囲の帯域幅を有する。
【０１３４】
少なくとも１つの例示的実施形態では、光センサは、この開示で前述された光検出器のいずれかから選択される。光センサは、例えば光源のピーク出力波長に近いピーク応答波長及び類似帯域幅を有する光源と対にされうる。
【０１３５】
図２８に示されたような少なくとも１つの例示的実施形態では、システムは、更に、処理のために外部装置に送信される光検出器からの出力の送信を可能にする通信回路２８７０を含む。
【０１３６】
少なくとも１つの例示的実施形態では、光源と光検出器は、互いの近さに基づいて反射パルス酸素計測法を実行するように構成される。少なくとも１つの代替の例示的実施形態では、光源と光検出器は、コンタクトレンズの対向する縁に配置されて、着用者の角膜と虹彩に光を通すことによって透過パルス酸素計測法を提供するように構成される。そのような対向する縁上の位置によって、センサと光源が、それらの間に十分なレンズ材料があることを可能にする縁と、製造及び／又は安全性考察のための縁に近づく。
【０１３７】
少なくとも１つの例示的実施形態では、コンタクトレンズ２９００は、レンズ保存ケースからの取り出しと着用者の目へのコンタクトレンズの挿入の少なくとも一方を検出するセンサ２９１０を含む。少なくとも１つの例示的実施形態では、コンタクトレンズが着用者の目に挿入されると、システムコントローラ２９２０によって医学的監視が活動化される。更に他の例示的実施形態では、挿入によって、実行する警告メカニズム２９２２内のアキュムレータが始動する。代替の例示的実施形態では、着用者の目からコンタクトレンズが取り外されると、システムコントローラ２９２０による医学的監視が終了する。検出を提供するであろうセンサの例としては、圧力センサ、リードスイッチ、塩分濃度センサ、バイオセンサ、及び容量センサが挙げられるが、それらに限定されない。これらのセンサは、少なくとも１つの例示的実施形態では、光センサと併せて働いて、保存容器からレンズを取り出した後に生じる光の存在を検出する。センサの実施形態に加えて更に他の例示的実施形態では、センサを監視するのに使用されるサンプリング速度は、事象の検出が監視された後で遅くされて、電力を保存すると共に、コンタクトレンズを目から除去されたことの検出を可能にしてもよい。従来の実施形態に加えて代替の例示的実施形態では、レンズが目に置かれていることを検出すると、センサは不活性化されるであろう。
【０１３８】
圧力センサは様々な形態をとってもよい。一例は、アナログデジタル変換器を介してシステムコントローラに接続された虹彩向き（又は後方向け）圧力センサである。少なくとも１つの例示的実施形態における虹彩向き圧力センサは、コンタクトレンズに部分的に封入され、アナログデジタル変換器は、コンタクトレンズに完全に封入され、コンタクトレンズ内に存在する任意の回路基板の一部として含まれる。システムコントローラは、データ収集をシステムコントローラによって開始すべきであることを示す挿入閾値を越えて、圧力センサからの信号を受信すると、アキュムレータをリセットする。システムコントローラは、圧力センサからの信号が挿入閾値を下回って、コンタクトレンズが除去され、更なるデータ収集が不要であることを示すとき、電流アキュムレータ値を記憶する信号を警告メカニズムに送る。システムコントローラは、瞼が開いていることをシステムコントローラが検出したときにのみ、所定のスケジュールで圧力センサを散布リグする。圧力センサの別の例は、保存容器中に存在する生理食塩水からの圧力の除去を検出し、コンタクトレンズの他の機能性を作動させる信号を提供する圧力センサである。圧力センサの更なる例は、インターデジタルトランスデューサ（ＩＤＴ）を備えた表面弾性波共振器である。更に別の例は、圧力のレベルではなく、圧力があるかないかを検出する、二値接触圧力センサである。
【０１３９】
一例は、レンズの挿入時に着用者の目からの圧力を印加するか、使用するコンタクトレンズを保存容器から取り出したときに圧力を除去することによって回路要素の残りに電力を提供する、コンタクトレンズ内の回路を完成させるリードスイッチの利用である。それぞれの事象が起こると、リードスイッチは、回路を閉じて完成させて、システムコントローラと電源装置との間の電気接続をもたらす。システム内のリードスイッチ使用の別の例は、スイッチが作動すると二値出力を提供するものであり、二値出力は、回路の完成とは対照的に、スイッチが閉じていること（又はスイッチの配向に応じて、開いていること）の指示を提供する。
【０１４０】
少なくとも１つの例示的実施形態における塩分濃度センサ又はバイオセンサは、涙液中に存在する塩分濃度又は別の化学物質を検出するであろう。監視することができる物質の例としては、病原体、バイオマーカ、活性薬剤、及び化学物質が挙げられるが、それらに限定されない。バイオセンサの一例は、監視する物質と結合して、存在する物質の量が増加及び／又は減少するときに抵抗値が増加又は減少することができる、システムコントローラと電気通信する抵抗性タブである。別の例は、特定の分子と反応してもよく、その場合の反応が、監視されている化学物質の存在を示す、物質、材料、又は混合物を包含する反応性チューブ（１つ以上）である。更に別の例は、特定の物質に対する親和性を有するように表面が機能化されているバイオセンサであり、センサの電気的性質、例えば容量又は電圧は、センサがそれに対して機能化されている物質の存在に反応して変動する。少なくとも１つの例示的実施形態では、監視されている化学物質が涙液中のある物質の濃度に関連する場合、反応は、その物質と直接起こってもよく、又は監視されている物質の濃度を示してもよい別個の物質と起こってもよい。他の例では、他の電気活性の生物学的構成要素は、特定のチューブ内の導電性に影響を及ぼすことがあるので、チューブは、選択性の障壁で裏打ちされるか又はそれを含んで、監視されている物質以外の物質との干渉を最小限に抑えてもよい。監視されている物質の存在に反応してチューブの導電性が増加する代わりに、チューブは、監視されている物質の存在下で抵抗性が増加してもよい。更なる例は、特定の物質若しくは化学物質に対して選択的に透過性又は誘引性である材料を含む、中空チューブを有する。これらの例のいずれにおいても、二値出力を上回る物質のレベルを累進的に示すことが可能であってもよい。少なくとも１つの例示的実施形態では、塩分濃度センサ及び／又はバイオセンサは、着用者の少なくとも１つの病状又は状態を監視するためにシステムコントローラ１３０によって使用される、図１Ａ及び図１Ｄ〜図１Ｆのセンサ１１０’，１２０’の一方である。
【０１４１】
容量センサは、後方に面するか又は前方に面してもよい。少なくとも１つの例示的実施形態では、センサは、着用者の目と接触できる虹彩向きセンサになる。更に他の例示的実施形態では、接触によって静電容量が挿入閾値を超えて変化して、コンタクトレンズが挿入されたことが示されると、センサが不活性化されるか、又はそのサンプリング速度を減少させる。しかしながら、センサが前向き場合、片方の瞼が接触し、それによって静電容量が挿入閾値を上回って変化すると、コンタクトレンズの挿入が確認される。更に他の例示的実施形態では、前向き容量センサはまた、瞼の位置の検出に使用されるであろう。
【０１４２】
いくつかの電子構成要素を有する電動眼用レンズ等の複数のセンサを含み得る複合システムにおいて、少なくとも１つの実施形態では、睡眠決定の誤動作又は誤検出作動を起こす可能性を低下させることができる。別の代替の例示的実施形態によれば、この例示的実施形態は、意思決定プロセス及び／又は投票スキームを対象とし、それには複数のセンサからの入力が利用されて、不正確、不完全、若しくは誤った情報、生理学的条件の変化、並びに内部及び外部源からの雑音及び／又は干渉に基づいて、電動眼用レンズの状態が変更される可能性が実質的に低減される。例えば、医学的監視において、制御システムは、眼への刺激などによるランダムな瞬きパターンに基づいて発作などの病状の始まりを決定するべきでない。同様に、医学的監視において、振盪又は精神的欠陥の決定が、遅い眼球運動（眠気）又は一定の眼球運動（白日夢）と混同されるべきでない。しかしながら、単一のセンサからの入力又は単一のセンサ若しくは他のセンサからの誤った情報が原因で、システムコントローラによって間違った判断がなされることがある。例えば、目のレンズに加えられる圧力が分からないと、着用者が目を擦って、圧力センサに対する瞼の圧力よりも高い圧力が加わっているにもかかわらず、単に瞼を閉じただけで、睡眠の判断が始動されることがある。瞼位置センサを有する電動眼用レンズでは、瞼の動きは、睡眠決定を行うトリガとしても利用されうる。例えば、個人が近距離の物体に焦点を合わせるために見下ろすとき、瞼が下垂する傾向があり、したがって、これを利用して、眼用レンズの状態を変化させてもよい。やはり、単一の入力のみが利用される場合、ヒトが眠気を催していて、瞼が下垂しているという事実により、誤った動作が行われることがある。これらのセンサは全て、電子又は電動眼用レンズに組み込まれた様々なシステムによって実施される動作のきっかけとして利用されてもよく、それらは全て独立して、又は限定された組み合わせで、潜在的に誤差が課せられる。睡眠の始まりの判断に直接関係する特定の態様を検出することが意図される、上述したセンサに加えて、周囲条件、雑音、及び干渉を監視することによって状態変更センサを改善する、他のセンサが使用されてもよい。例えば、周辺光を監視して、瞬き検出の精度、瞼の位置、及び瞳孔径センサが改善されてもよい。かかるセンサは、例えば、共通モード雑音及び干渉を控除することによって、他のセンサを増補するのに利用されてもよい。センサ入力は、履歴読取り値（履歴データの例）を記録するのに使用されてもよく、その読取り値は次に、例えば加速度計入力及び眼筋の収縮の両方を考慮して瞳孔の位置を判断する、複雑な決定アルゴリズムによって考慮される。少なくとも１つの例示的実施形態による投票スキームを利用することによって、着用者が眠っているか否かを判断する際の誤差の可能性が逓減されてもよく、また、より正確な測定が可能になってもよい。換言すれば、所定の決定を行うために、主センサによる所定の決定のための補強証拠を確認するか入力を強化するために利用できるセンサが存在する。また、感知されたデータは、追加又は代替の使用において、単に始動事象としてではなく収集プロセスの一部として利用されてもよいことに注目することが重要である。例えば、感知されたデータは、病状の治療において、収集、ロギング、及び利用されてもよい。換言すれば、かかるセンサを利用するデバイスは、ユーザの目に見える形で状態を変化させないことがあり、むしろ、デバイスは単にデータを記録するだけでもよいことも認識されるべきである。
【０１４３】
ここで図３０を参照すると、センサ３００２、３００４、３００６、及び３００８を使用して病状が生じたかどうかを決定する一般的システムが示される。センサ３００２、３００４、３００６、及び３００８は、瞬き動作、瞼の位置、瞳孔の位置、コンタクトレンズの向き、外部レンズ圧力、バイオセンサ、バイオインピーダンス、温度、パルスオキシメータなどを含む任意数の潜在的入力を含みうる。センサの数及びタイプは、用途及び着用者によって決定される。各センサ３００２、３００４、３００６、及び３００８は、センサブロック、専用ブロック、又はシステムコントローラ３０１０内に包含される独自の信号協調を有してもよい。システムコントローラ３０１０は、各センサ３００２、３００４、３００６、及び３００８からの入力を受け入れる。次に、入力データを処理及び比較するルーチンを行う。これらの入力に基づいて、システムコントローラ３０１０は、警告メカニズム３０１２が読取り値を記録すべきかどうかを決定する。例えば、瞼の垂下、低い周囲光及び垂直方向のレンズ向きの組み合わせによって、システムコントローラ３０１０に、着用者が眠いことを決定させ、警告メカニズム３０１２に信号を送って、その決定を行うために使用される少なくとも１つのセンサシステムのサンプリングレートを高めてもよい。同様に、閉瞼、着用者の垂直方向の向き、及び外部から瞼への圧力の組み合わせによって、システムコントローラ３０１０に、睡眠の始まりがないことを決定させ、通常動作を継続させてもよい。閉瞼、着用者の水平の配向の組み合わせは、着用者の配向を所与とすると睡眠が意図的な睡眠である可能性が高いので、システムコントローラ３０１０を始動させて、睡眠の始まりを判断し、警告メカニズムに信号を送ってデータを記録する。様々なセンサからの入力はまた、意思決定能力を改善するようにシステムコントローラの構成を変更するのに利用されてもよく、例えば、周辺光が減少すると、コントローラは光センサの利得を増加させてもよい。システムコントローラはまた、センサをオン及び／又はオフにし、サンプリング速度を増加及び／又は減少させ、システムに他の変更を加えて、性能を最適化してもよい。複数のセンサからからの入力を様々なシナリオで重み付けしかつ／又は投票するアルゴリズムと併せて利用することによって偽陽性が最小になる傾向があり、それによりシステム全体の信頼性が高まる傾向がある。
【０１４４】
図３１は、システムコントローラ（例えば、図３０に示されたシステムコントローラ３０１０）が、センサをサンプリングし病状が発生したかどうかを決定する方法のフローチャートを示す。最初のステップは、センサをサンプリングすることである（３１０２）。これには、他の要素を始動して、作動させ、ウォームアップさせ、校正させ、読取らせ、調整させ、かつデータを出力させることを要してもよい。システムコントローラはまた、プログラミングされた値及び現在のデータに基づく構成情報、例えば、入射光の履歴に基づく光センサ増幅器の利得を各センサに提供してもよく、あるいはこれらの設定はシステムの他の要素によって判断されてもよい。次に、方法は、フィルタリング及び追加の調整（３１０４）、例えばアナログと対照的なデジタルフィルタリングを、ベースライン又は基準の結果に対する比較と共に行う。このステップの１つの目的は、正確で反復可能な決定を行うことができるように、次のステップのために入力データを適切に調整することである。次に、結果が、例えば瞼の位置及びエミッタ・検出器反応が、各センサから判断される（３１０６）。この判断は、事前プログラミングされた閾値若しくは可変の閾値との比較、特定のパターンとの比較、又は他の任意の判断を伴ってもよい。結果は、前のステップから収集され重み付けされる（３１０８）。例えば問題テンプレートを使用して、病状が生じたかどうかが決定される（３１１０）。このステップは、少なくとも１つの例示的実施形態では、ユーザごとのトレーニング及び好み又は履歴データを含むことがあり、決定前に全てのセンサがサンプリングされることが確保され、様々な重みが各センサの結果に加えられる。少なくとも一実施形態では、実世界の雑音及び干渉の存在下で、予測可能かつ反復可能な決断がなされる。前述のように病状に関する決定がなされた場合、データ記録が始まることがある（３１１２）。その決定にかかわらず、システムをサンプリングに戻し、別の一連の測定及び判断が行われてもよい（３１１４）。図３１のプロセスを実行するのに要する合計時間は、少なくとも１つの例示的実施形態では、個人が自分の環境と自然に相互作用するのと同じようにシステムがユーザ入力に応答できるほど短い。
【０１４５】
各センサ入力が、監視以外の理由で変化することがあることを理解されたい。例えば、目インピーダンスは、身体水和量、食塩摂取量、労作レベル、又は他の手段の変化によって経時的に変動してもよい。同様に、瞳孔径は周辺光レベルの変化によって変動してもよい。したがって、焦点距離の所望の変化と相関するために２つ以上の入力を必要とすることによって、又は他のセンサを増補するために特定のセンサ入力を使用することによって、複数のセンサ入力を組み合わせることで誤検出作動の可能性が低減することが明白であろう。
【０１４６】
また、着用者を監視するために使用される各センサ及びセンサの組み合わせの閾値及び／又は問題パターンなどの問題テンプレートが、安全性、応答時間及びユーザ好みなどの多くの変数に依存することを理解されたい。投票スキームの具体的プログラミングは、少なくとも１つの例示的実施形態では、例えば、レンズ上にダウンロードされうる最新センサ読取り値及び／又は履歴データに基づいて、特定ユーザに対して適合された何人かの被験者の臨床観察及び個別プログラミングに基づいてもよい。投票スキームにおけるパラメータは、センサ入力、例えば閾値に依存してもよく、瞬き検出のための利得設定は周辺光に伴って変動することがある。
【０１４７】
代替の例示的実施形態では、システムは、電源及びシステムコントローラと電気通信するメモリ保存コントローラを更に含む。少なくとも１つの例示的実施形態では、メモリ保存コントローラは、図１Ｂに関して述べたリソース管理システム１６０の例である。メモリ保存コントローラは、所定の周波数で電源を試験して、残っているエネルギーレベルを判断する。残っているエネルギーが所定のエネルギー閾値未満のとき、メモリ保存コントローラは、システムコントローラに命令を送って、センサをそれ以上サンプリングしないようにし、警告メカニズムに現在時間及び／又はアキュムレータ値の記録させる信号を送る。次に、コンタクトレンズ上に存在するメモリ及び／又はデータ記憶装置内のデータを維持するため、電力が提供される。更に他の例示的実施形態では、電源が、使用可能エネルギーレベルが低エネルギー閾値より低いことを検出したとき、システムは、少なくとも１つのセンサのサンプリングレートを低下させること、少なくとも１つのセンサの更なるサンプリングを終了させること、電源の更なる監視を終了させること、アキュムレータ又はタイミング回路内の電流値に基づいて低エネルギーを表すタイムスタンプを記憶すること、少なくとも１つのセンサから電力を除去すること、少なくとも１つのセンサを第１のサンプリングレートより遅い第２のサンプリングレートでサンプリングすること、読取り値が記憶されたメモリに電力供給すること、又はこれらの任意を組み合わせのうちの少なくとも１つを実行する。この開示に基づいて、当業者は、特定の実施形態が、可能なこれらの選択肢のうちの１つだけを有し、これが文言のうちの少なくとも１つによる対象とされることを理解されたい。
【０１４８】
所定のエネルギー閾値は、任意のメモリ又はデータ記憶装置に対する電力供給を維持するのに要する電力の推定値に基づく。更なに他の例示的実施形態では、閾値は、メモリ及び／又はデータ記憶装置に対する電力の推定期間を依然として促進しながら、レンズの現在の稼働時間に基づいて調節される。時間に伴って閾値を調節する方法の一例は、コンタクトレンズ内において期間をサンプリングすることによって測定される所定の時間が経過するたびにレジスタを減分するというものである。
【０１４９】
更なる例示的実施形態では、エネルギーレベル試験は、センサのサンプリングと併せて行われて、センサが読取り値を提供しているときに生じるようなレンズの最大負荷下で、電源のエネルギーレベルが閾値と比較される。電源のエネルギーレベルが閾値未満である場合、次のエネルギーレベル試験に先立つ今度のセンササンプリングによって電源が空になり、それによってセンサが、利用可能な電力が不十分であるために不正確な読取り値を提供し、並びに／あるいは記憶されたデータが壊れて、データセットの信頼性が低くなる可能性が高い。
【０１５０】
修正された代替の例示的実施形態では、メモリ保存コントローラは、センサをサンプリングしない期間の間、電源に対して疑似負荷をかける。例示のサンプリング期間としては、１分間、２分間、５分間、１０分間、１５分間、２０分間、及び３０分間が挙げられるが、それらに限定されない。電源を試験する他の例としては、装荷電圧を取得すること、特別な試験用波形を電池からのパルス電流に導入すること、並びに、電圧降下を測定し、その結果を、更なる例示的実施形態では予期される残りの稼働時間を鑑みて下方に調節することができる所定の閾値と比較することが挙げられるが、それらに限定されない。
【０１５１】
更なる代替の例示的実施形態では、メモリ保存コントローラは、データマネージャを監視して、残りの空間を判断する。データマネージャのメモリ内の残りの空間が自由空間閾値未満のとき、メモリ保存コントローラは、システムコントローラに信号を送って、追加の記憶用データが作られるのを回避するため、センサのサンプリングを終了するステップ、データ記憶装置に信号を送って、メモリのフラッグをフルに設定し、現在記憶されているデータをシフトさせて、先入れ先出しの方策を使用して追加スペースを提供するステップ、並びに、システムコントローラ及びセンサから電力を除去して、データ記憶装置のみに供給される電力を残すステップのうち、少なくとも１つを行わせる。他の例には、アキュムレータ内の電流値に基づいて低メモリを表すタイムスタンプを記憶すること、少なくとも１つのセンサのサンプリングレートを低下させること、少なくとも１つのセンサの更なるサンプリングを終了させること、メモリ内の最も早く記憶された読取り値の上に少なくとも１つのセンサからの将来読取り値を記憶すること、最低アキュムレータ読取り値と関連付けられた記憶センサ読取り値を削除すること、及びメモリ内の残りの記憶センサ及びアキュムレータ読取り値をシフトさせること、及びこれらの例の任意の組み合わせが含まれる。
【０１５２】
上記の例示的実施形態に加えて更に他の例示的実施形態では、メモリ保存コントローラ及び／又はリソース管理システムは、システムコントローラの一部である。
【０１５３】
少なくとも１つの例示的実施形態では、電子部品及び電子相互接続は、コンタクトレンズの光学領域ではなく周辺領域に作られる。代替の例示的な実施形態によれば、電子部品の位置決めは必ずしもコンタクトレンズの周辺領域に限定されなくてもよい点に留意することが重要である。本明細書に記載される電子構成要素は全て、薄膜技術及び／又は透明材料を利用して製作されてもよい。これらの技術が利用される場合、電子構成要素は、光学部品と適合性がある限り、任意の好適な位置に配置されてもよい。
【０１５４】
眼内レンズ、即ちＩＯＬは、目に埋め込まれ、水晶体と置き換えられるレンズである。白内障をもつ個人に対して、又は単に様々な屈折異常を治療するのに利用されてもよい。ＩＯＬは、一般的に、目の水晶体嚢内においてレンズを定位置で保持する、触角と呼ばれるプラスチックの横支柱を備えた、小さいプラスチックレンズを備える。本明細書に記載される電子部品及び／又は構成要素のいずれかが、コンタクトレンズに類似した方法で、ＩＯＬに組み込まれてもよい。
【０１５５】
少なくとも１つの例示的実施形態では、更に、システムはストレージボックスを含む。ストレージボックスは、少なくとも１つの例示的実施形態では、１つの縁部に沿って接続された底面とカバーを備え、カバーを底面に対して開いて、コンタクトレンズをハウジング内の空所に入れるのを容易にするするハウジングを含む。代替の例示的実施形態では、ストレージボックスは、消毒、監視、並べ替え、及び外部接続機能を含みうる。消毒の機能性は、着用者が延長された期間にわたってレンズを使用することを可能にする。
【０１５６】
図３２は、ハウジング３２００、通信システム３２０２、システムコントローラ３２０４、メモリ３２０６、クロック（又はタイミング回路）３２０８、電気通信コネクタ３２１０、及び電源３２１２を有する例示的なストレージボックスを示す。代替の例示的実施形態では、ストレージボックスは、少なくとも１つの例示的実施形態で底面とカバーを含むハウジング３２００内に収容された放射殺菌ベースユニット３２１４を含む。電気通信コネクタ３２１０は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）コネクタ、又は他のタイプのコネクタを含んでもよい。コネクタは、データ及び電力の一方又は両方を転送する端子を含んでもよい。いくつかの例示的実施形態では、電気通信コネクタ３２１０は、放射線殺菌ベースユニット３２１４を動作させる電力を提供する。いくつかの実施形態はまた、１つ以上の電池３２１２又は他の電力貯蔵デバイスを含んでもよい。いくつかの例示的実施形態では、電池３２１２は、１つ以上のリチウムイオン電池又は他の充電式デバイスを含む。電力貯蔵デバイスは、電気通信コネクタ３２１０を介して充電電流を受け取ってもよい。電池の少なくとも一実施形態では、放射線殺菌ベースユニット３２１４は、電池３２１２に貯蔵された電力を介して動作する。
【０１５７】
少なくとも１つの例示的実施形態では、通信システム３２０２は、挿入レンズと相互作用するための無線周波数識別（ＲＦＩＤ）アンテナなどのアンテナと、アンテナと電気通信するシステムコントローラ３２０４とを含む。少なくとも１つの例示的実施形態では、システムコントローラ３２０４は、少なくとも１つの実施形態でメモリスティック内で使用されるフラッシュメモリである少なくとも１つのメモリ装置又は要素３２０６と電気通信する。相互作用の例としては、片方若しくは両方のレンズ上の電源の無線充電、現在時間の転送、警告時間の転送、レンズに記憶されたデータのストレージボックス内の（若しくはそれと通信している）メモリへの転送、並びに着用者固有の特徴に基づくテンプレート及びマスクのストレージボックスから少なくとも１つのレンズへの転送が挙げられる。代替の例示的実施形態では、アンテナは、コンピュータやスマートフォンなどの外部装置と通信するために使用される。
【０１５８】
少なくとも１つの例示的実施形態では、システムコントローラ３２０４は、少なくとも１つのレンズから受け取ったデータを変換及び／又はフォーマットして、タイムスタンプ情報を、クロック３２０８からのストレージボックス上の現在時間に関連付けられたようなデータ転送時の現在アキュムレータ読取り値に基づく実時間に変更するように構成される。代替の例示的実施形態では、ストレージボックスは、信号をレンズに送ってアキュムレータをゼロにリセットし、プロセッサは、アキュムレータがゼロにリセットされた時間をメモリに記録するか、あるいはアキュムレータを現在時間に更新する。レンズをストレージボックスに再挿入した後、プロセッサは現在時間を記録し、サンプリングサイクル数を判断する。レンズの除去後にサンプリングされたもの及び／又はレンズの動作状態に応じて、サンプリングサイクルが異なる長さである実施形態では、ストレージボックスは、ストレージボックスによって測定されるような、ストレージボックスからレンズを取り出してからレンズをストレージボックスに戻すまでの時間差にわたって、サンプル周期を正規化する。あるいは、サンプリングサイクルが、異なる長さのとき、ストレージボックスは、コンタクトレンズに信号を送って、コンタクトレンズによって示された時間ドリフトに関連した量で発振器を調整し、更に他の例示的実施形態では、ストレージボックスは、コンタクトレンズ上のアキュムレータ上の時間を更新する。代替の例示的実施形態では、前述の処理は、コンピュータなどの外部装置上で行われる。
【０１５９】
いくつかの例示的実施形態では、電気通信コネクタ３２１０は、ＡＣ電流又はＤＣ電流の単純供給源を含んでもよい。そのような実施形態では、電気通信コネクタ３２１０を介して電力が提供されるので、電源３２１２が省略されてもよい。
【０１６０】
少なくとも１つの例示的実施形態では、コンタクトレンズは、病状に関連したデータを一定期間（例えば、８時間、１２時間、１６時間、２４時間、着用した日）にわたって収集する。コンタクトレンズが、ストレージボックス（又は、類似機能を有する別の装置）に入れられたとき、データは、ストレージボックス又はストレージボックスと通信するコンピュータによる分析と処理のために、レンズからストレージボックスにダウンロードされる。分析と処理の一例は、期間中に病状が生じたかどうかを決定することである。
【０１６１】
少なくとも１つの例示的実施形態では、外部装置を使用する少なくとも１つのコンタクトレンズの着用者（又は被験者）の試験プロトコルがある。少なくとも１つの例示的実施形態では、コンタクトレンズは、この開示で考察されるような様々な構成要素の組み合わせを有してもよい。この考察のため、コンタクトレンズは、眼球運動センサシステム、システムコントローラ、及び外部装置と相互通信するように構成された通信回路とを含む。少なくとも１つの例示的実施形態では、外部装置は、試験プロトコルを実行するように構成されたプロセッサ、プロセッサと通信するカメラ、プロセッサと通信し画像及び指示を表示するように構成された表示装置、及びコンタクトレンズと相互通信するように構成された通信モジュールとを含む。更に他の例示的実施形態では、カメラと表示装置は同じ方向に向く。少なくとも１つの例示的実施形態では、システムコントローラは、眼球運動センサシステムから出力された空間位置に基づいて眼球運動及び／又は凝視方向を決定し、その決定に基づいた制御信号を出力するように構成される。少なくとも１つの例示的実施形態では、システムコントローラの出力は、目の位置を処理し決定するための外部装置に送信するようにフォーマットされた信号である。少なくとも１つの例示的実施形態では、プロセッサとシステムコントローラは共に試験プロトコルを実行する。この開示に基づいて理解されるように、眼球運動センサシステムは、他のセンサによって強化されるか、１つ以上の他のセンサと置き換えられうる。
【０１６２】
少なくとも１つの例示的実施形態では、プロセッサは、試験プロトコルによって、コンタクトレンズ着用者（又は、別の個人）による外部装置の動きを、通信回路とモジュールを介してシステムコントローラによって送信され受け取った眼球位置及び／又は凝視情報と相関させる。プロセッサは、カメラによって取得された画像データを利用して被験者の頭部の動きを監視する。無相関又は被験者の頭部の動きの少なくとも一方が生じたとき、プロセッサは、警告、例えば、表示装置、スピーカ、フラッシュの活動化、若しくはこれらの組み合わせ、又は更に他の装置への信号の送信をトリガするように構成される。プロセッサは、外部装置の動きに基づいて被験者に指示を表示し、被験者の頭部が動いていない間、外部装置の視覚を維持する。代替の例示的実施形態では、外部装置は、フラッシュを点灯してコンタクトレンズ着用者が従うべき光を提供するか、表示装置上にメッセージ又は画像を表示する。代替の例示的実施形態では、コンタクトレンズ着用者以外の個人が、外部装置を動かして、そのような実施形態では、カメラと表示装置が逆方向を向いている場合に外部装置の使用を可能にする。更なる代替の例示的実施形態では、外部装置は、表示装置の代替又は追加として、オーディオスピーカを使用して方向を提供する。
【０１６３】
更に他の例示的実施形態では、外部装置が加速度計を含む場合、プロセッサは、加速度計の出力をカメラの出力と併せて使用して、外部装置が着用者の前で水平面内で実質的に直線に動かされている間に着用者の頭部が安定しているかどうかを決定するように構成される。この加速度計データは、コンタクトレンズからの位置／動き情報と比較されて、差が閾値を超えるかどうかが決定され、超えた場合に警告をトリガする。少なくとも１つの例示的実施形態では、コンタクトレンズデータは、外部装置が着用者の目の動きより大きい絶対距離移動することを考慮するために、外部装置が移動した距離に対して標準化されるかその逆に標準化される。
【０１６４】
代替の例示的実施形態では、着用者は、静止物体に焦点を合わせ、その静止物体上に焦点を維持しながら、自分の頭部を左又は右に回すように指示される。監視システムは、着用者の頭部の旋回速度に対する着用者の凝視を追跡して、差が所定の旋回閾値内にあるかどうかを決定し、回転閾値を超えるときに警告を開始する。警告開始の例は、警告メカニズムをトリガすること、又は警告信号を外部装置又は別の装置に送ることを含み、少なくとも１つの実施形態では、警告を着用者及び／又は別の個人に提供する。更に他の例示的実施形態では、コンタクトレンズは、少なくとも１つの加速度計からの出力を使用し、加速度計からの信号に基づいて差が決定され、信号がゼロに等しい場合に、着用者による静止物体の追跡が確認され、信号が非ゼロ値のとき、着用者は静止物体の追跡に遅延を有する。少なくとも１つの例示的実施形態では、この試験プロトコルは、外部装置なしに行われる。
【０１６５】
上記の試験プロトコルは、例えば卒中の診断に使用されうる。物体及び／又は固定点を追跡できること又はできないことは、他の病状の兆候のことがある。
【０１６６】
更に他の試験プロトコルには、単独で使用されるか前の試験プロトコルと共に使用されうる着用者の目の瞳孔拡張の試験が挙げられる。コンタクトレンズは、システムコントローラと通信する虹彩向き瞳孔径センサを含む。外部装置は、プロセッサによって制御可能なフラッシュなどの光源を含む。試験プロトコルは、プロセッサによる光源の活動化、システムコントローラによる光源活動化の前後の瞳孔径の測定、瞳孔径測定値のプロセッサへの送信、プロセッサによる様々な瞳孔拡張の決定、及び少なくとも１つの瞳孔拡張が拡張閾値を超えるか非拡張閾値より小さいときの警告トリガを含む。更に他の例示的実施形態では、コンタクトレンズは、光センサの出力の光レベルを測定して活動化後に必要レベルが満たされたことを確認する光検出器を有する。代替の例示的実施形態では、外部装置は、明るい光を見る（光源を活動化する代わりに）命令を提供し、システムコントローラは、光レベルを検出する光検出器を使用して拡張をトリガするのに明るさが十分であることを確認する。更なる代替の例示的実施形態では、光検出器を有するコンタクトレンズは、環境光レベルを監視し、明るい光が着用者によって観察されるように検出されたとき、システムコントローラは、前後の瞳孔径の変化が拡張閾値を超えたかどうかを決定する。更なる代替の例示的実施形態では、システムコントローラは、コンタクトレンズ上の虹彩向き光源を使用して活動化され、平均的着用者の瞳孔拡張をトリガするのに十分な明るさの光を提供する。
【０１６７】
瞳孔拡張は、例えばコンタクトレンズ着用者の振盪又は酩酊の検出に使用されうる。更に、前に簡潔に述べたように、瞳孔反射は、脳神経損傷を診断するために利用されうる。より具体的には、アイケア専門家が瞳孔と虹彩を診断できるのとほとんど同じように、センサは、直接光反射、共感性対光反射及び収斂／遠近調節反射を確認するために利用されうる。例えば、アーガイルロバートソン疾病の場合、瞳孔は、収斂して遠近調節するが光に反応しない。コンタクトレンズが、コンタクトレンズ着用者の目に射す明るい光（又は、環境光の急激な変化）に応じて瞳孔拡張の変化量を検出する能力は、震盪が起きたかどうか又は着用者が酩酊しているかどうかを決定するために使用されうる。瞳孔拡張の変化の光の変化に対する応答が過度の場合、これは、他の病状の可能性を示す光感度を示す。少なくとも１つの実施形態では、コンタクトレンズ着用者は、拡張試験に基づいて、酩酊している可能性があることを運転前に確認しうる。前述のように、瞳孔拡張試験は、点及び／又は頭部が動くときに点を目で追跡するための試験プロトコルと共に使用されうる。
【０１６８】
コンタクトレンズの様々な試験プロトコル及び監視機能は、例えば、瞬きの使用、光又は他の無線通信によるユーザからの入力、及びコンタクトレンズの挿入／除去によって開始され終了されうる。
【０１６９】
前述のコンタクトレンズ及びセンサの組み合わせは、様々な目的及び病状の検出に使用されることがあり、その幾つかは前述されている。
【０１７０】
瞳孔拡張試験の当然の結果として、明るい光が瞳に当たった後で瞳を再順応させるのにかかる時間を含む瞳孔収斂が測定される。順応時間が長すぎる場合、これは、震盪又は酩酊を示すことがある。
【０１７１】
コンタクトレンズが、虹彩向き光源と瞼位置センサシステムを含むとき、光を虹彩に当てて目による角膜反射を引き起こすために光源が使用されうる。瞼の閉鎖の素早さは、瞼閉鎖速閾値と比較されて、応答が十分に素早くかつ正常応答時間内であったかどうかが決定されうる。
【０１７２】
コンタクトレンズが、眼球運動センサを含むとき、コンタクトレンズは、眼球運動と視線を追跡して着用者の目の間に一致があるかどうかを決定するために使用されうる。目の間に一致がない場合、これは眼振を示す。少なくとも１つの例示的実施形態では、眼球運動、焦点及び凝視は、前述のような外部装置を使用して検査される。外部装置は、対象が目から異なる距離まで移動されたときに目の焦点が再び合わされたかどうかを確認し、対象が目のまわりの実質的に水平面に沿って移動されたときに両目が頭部の動きなしに対象を追跡したかどうかを確認する試験の結果を提供する。
【０１７３】
コンタクトレンズがバイオセンサを含むとき、バイオセンサは、涙液中にあるナトリウムのレベル及び／又は目上にある涙液の量を検出するために使用されうる。涙液中のナトリウムレベルが、ナトリウム閾値を超えるか、又は存在する涙液のレベルが涙閾値より低いとき、着用者は脱水症にかかっていることがある。
【０１７４】
コンタクトレンズが温度センサを含むとき、システムコントローラは、着用者の体温の温度低下を監視して、低体温症レベルに達する前に着用者に警告を提供することができる。これと反対に、システムコントローラは、温度上昇を監視して、異常高体温レベルに達する前に着用者に警告を提供することができる。
【０１７５】
図示及び記載したものは最も実用的な実施形態であると考えられるが、記載し図示した特定の設計及び方法からの逸脱が当業者に対して提示され、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく使用されてもよいことは明白である。本発明は、記載し例証した特定の構成に限定されないが、添付の特許請求の範囲に含まれ得る全ての修正と一貫するように構成されているべきである。
【０１７６】
〔実施の態様〕
（１）  電動眼用レンズであって、
コンタクトレンズと、
前記コンタクトレンズに少なくとも部分的に封入され、垂直瞼位置を検出するように構成された瞼位置センサシステムと、前記センサシステム内で各個別センサをサンプリングして瞼位置を検出し出力瞼信号を提供するように構成された信号調整装置と、
前記コンタクトレンズ内に少なくとも部分的に封入された眼球運動センサシステムであって、眼球位置を追跡し決定する少なくとも１つの運動センサと、前記運動センサと協力的に関連付けられ、前記運動センサの出力からの情報に基づいて空間座標内の眼球位置を追跡し決定し、出力運動信号を提供するように構成された信号調整装置と、を含む、眼球運動センサシステムと、
前記瞼位置センサシステム及び前記眼球運動センサシステムと電気通信するシステムコントローラであって、複数の問題テンプレートを収容する関連メモリと、前記瞼位置センサシステム及び前記眼球運動センサシステムから受け取ったデータを記憶するための少なくとも２組のレジスタとを備え、前記受け取った出力瞼信号データ及び出力運動信号データを前記複数の問題テンプレートと比較し、少なくとも１つの問題テンプレートが満たされたときに制御信号を生成するように構成された、システムコントローラと、
前記システムコントローラと電気通信し、前記出力制御信号を受け取り、警告の提供とデータの記憶の少なくとも一方が可能であるように構成された少なくとも１つの警告メカニズムと、を有する電動眼用レンズ。
（２）  前記複数の問題テンプレートの少なくとも１つが、前記レンズの対象着用者の履歴データに基づく、実施態様１に記載の電動眼用レンズ。
（３）  前記システムコントローラと電気通信するユーザ入力と、
前記システムコントローラと電気通信するストレージメモリとを更に備え、
前記システムコントローラが、前記瞼位置センサシステムと前記眼球運動センサシステムからの複数の信号を記憶するバッファメモリを備え、前記ユーザ入力から信号を受け取ったときに、前記システムコントローラが、前記バッファメモリ内のデータを前記ストレージメモリに複写する、実施態様１に記載の電動眼用レンズ。
（４）  前記ユーザ入力は、前記バッファメモリ内にある前記データを記憶するために個人から出る無線入力を受け取ることができる受信機を有する、実施態様３に記載の電動眼用レンズ。
（５）  前記システムコントローラと電気通信し外部装置からデータ要求を受け取るように構成された受信機と、
前記システムコントローラ及び前記ストレージメモリと電気通信する送信機とを更に備え、
前記システムコントローラは、受け取ったデータ要求に応じて、前記ストレージメモリの内容を前記送信機によって前記外部装置に送信する、実施態様１に記載の電動眼用レンズ。
【０１７７】
（６）  前記システムコントローラが、前記眼球運動センサシステムからの発振信号を決定したとき、前記システムコントローラが、前記バッファメモリ内の前記データをストレージメモリに複写する、実施態様１に記載の電動眼用レンズ。
（７）  前記眼球運動センサシステムが、前記眼球の画像を取得するように位置決めされた少なくとも１つの光検出器と、眼球運動を追跡するために画像、パターン又はコントラストの変化を検出するように構成された少なくとも１つの虹彩向きカメラと、前記眼球又は前記コンタクトレンズの少なくとも一方の動きを追跡する少なくとも１つの加速度計と、前記眼球運動と関連した神経筋活動を検出するように構成された少なくとも１つの神経筋センサのうちの少なくとも１つを含む、実施態様１に記載の電動眼用レンズ。
（８）  前記眼球運動センサシステムが、更に、前記運動センサから信号を受け取り、デジタル信号処理を実行し、１つ以上を前記システムコントローラに出力するように構成された信号プロセッサを有する、実施態様１に記載の電動眼用レンズ。
（９）  レンズ対であって、
実施態様１に記載の電動眼用レンズを備え、前記眼球運動センサシステムが、更に、少なくとも第２のコンタクトレンズと通信する通信システムを備え、
前記第２のコンタクトレンズが、
前記コンタクトレンズに組み込まれた眼球運動センサシステムであって、眼球位置を追跡し決定する少なくとも１つのセンサと、前記センサと協力的に関連付けられ、前記センサ出力からの情報に基づいて空間座標内の眼球位置を追跡し決定し、出力運動信号を提供するように構成された信号調整装置とを有する、眼球運動センサシステムと、
前記眼球運動センサシステムと電気通信するシステムコントローラと、
前記眼球運動センサシステムの出力を前記第１のコンタクトレンズに通信するための通信システムとを有する、レンズ対。
（１０）  前記第１のコンタクトレンズ内の前記システムコントローラが、前記着用者の眼球の視線の発散を検出すると、前記システムコントローラが、前記警告メカニズムに制御信号を送る、実施態様９に記載のレンズ対。
【０１７８】
（１１）  各レンズが、更に、前記システムコントローラと電気通信し、瞳孔径を測定するための後向き瞳孔径センサを備え、
前記第２のレンズの前記システムコントローラが、前記通信システムを介して前記瞳孔径測定値を前記第１のレンズの前記システムコントローラに送るように構成され、その結果、前記第１のレンズシステムコントローラが、前記着用者の眼球の前記測定された瞳孔拡張が実質的に類似しているかどうかを決定するように構成され、前記瞳孔拡張が異なるときに、前記第１のシステムコントローラが、前記出力制御信号を前記警告メカニズムに送るように構成された、実施態様９に記載のレンズ対。
（１２）  前記システムコントローラが、前記瞼位置センサシステムによって検出されたような環境光条件の変化に応じない瞳孔サイズの変化を検出すると、前記瞳孔サイズが、前記眼球運動センサシステムからの少なくとも１つの信号に基づく場合、前記システムコントローラが、前記警告メカニズムに制御信号を送る、実施態様１に記載の電動眼用レンズ。
（１３）  前記システムコントローラが、着用者が腹臥位であることを示す方向の安定した加速度計読取り値を、その方向の急速加速後に検出すると、前記読取り値が前記眼球運動センサシステムからのものである場合、前記システムコントローラが、前記制御信号を前記警告メカニズムに送る、実施態様１に記載の電動眼用レンズ。
（１４）  前記空間座標が３次元である、実施態様１に記載の電動眼用レンズ。
（１５）  前記運動センサが、少なくとも１つの加速度計を備え、
前記システムコントローラは、前記少なくとも１つの加速度計からの各信号を閾値と比較し、いずれかの信号が前記閾値を超えるときに、前記システムコントローラが、前記制御信号を前記警告メカニズムに送る、実施態様１に記載の電動眼用レンズ。
【０１７９】
（１６）  前記システムコントローラと電気通信する虹彩向き光源と、
前記眼球からの反射光を受け取るように配置された少なくとも１つの虹彩向き光センサであって、前記光が前記光源から出て、前記少なくとも光センサが、前記システムコントローラと電気通信する、少なくとも１つの虹彩向き光センサと、
前記システムコントローラと電気通信する送信機とを更に備え、
前記システムコントローラが、前記光源に酸素濃度計信号を送り、前記少なくとも１つの光センサから信号を受け取るように構成され、受け取った信号が、前記送信機によって、前記システムコントローラによる処理のために外部装置に送信される、実施態様１に記載の電動眼用レンズ。
（１７）  前記システムコントローラが、複数のシステムセンサを使用して、前記出力制御信号を前記警告メカニズムに送ることの必要性の前記システムコントローラによる任意の決定を確認するように構成された、実施態様１に記載の電動眼用レンズ。
（１８）  電動眼用レンズであって、
コンタクトレンズと、
前記コンタクトレンズ内の第１のセンサと、
前記コンタクトレンズ内の少なくとも１つの第２のセンサと、
前記第１のセンサ及び前記少なくとも１つの第２のセンサと電気通信するシステムコントローラであって、複数の問題テンプレートを含む関連メモリと、前記センサから受け取ったデータを記憶するための少なくとも２組のレジスタとを備え、前記受け取ったセンサデータを前記複数の問題テンプレートと比較し、一致したときに制御信号を生成するように構成された、システムコントローラと、
前記システムコントローラと電気通信する少なくとも１つの警告メカニズムであって、前記出力制御信号を受け取り、警告の提供とデータの記憶の少なくとも一方が可能であるように構成された、警告メカニズムと、を有する電動眼用レンズ。
（１９）  前記第１のセンサ及び／又は前記少なくとも１つの第２のセンサが、瞼位置センサシステム、眼球運動センサシステム、バイオセンサ、バイオインピーダンスセンサ、温度センサ及びパルスオキシメータから成る群から選択された、実施態様１８に記載の電動眼用レンズ。
（２０）  電動眼用レンズであって、
コンタクトレンズと、
前記コンタクトレンズ内の虹彩向き光源と、
前記眼球からの反射光を受け取るように配置された少なくとも１つの虹彩向き光センサであって、前記光が前記光源から出る、少なくとも１つの虹彩向き光センサと、
前記虹彩向き光源及び前記少なくとも１つの虹彩向き光センサと電気通信するシステムコントローラとを備え、前記システムコントローラが、前記虹彩向き光センサからの少なくとも１つの信号を処理し、前記処理した信号を前記虹彩向き光源に送られた少なくとも１つの信号と関連付けるように構成された、電動眼用レンズ。
【０１８０】
（２１）  前記システムコントローラと電気通信する送信機を更に備え、
前記システムコントローラが、前記関連付けられた信号を、処理のために前記送信機によって外部装置に送信するように構成された、実施態様２０に記載の電動眼用レンズ。
（２２）  前記虹彩向き光源と前記少なくとも１つの虹彩向き光センサは、前記虹彩向き光源と前記少なくとも１つの虹彩向き光センサが、前記コンタクトレンズの対向する縁の近くにあるように互いに離間された、実施態様２０に記載の電動眼用レンズ。
（２３）  前記虹彩向き光源が、約６６０ｎｍの波長を有する光を送出する第１の発光素子と、約８９０ｎｍ〜約９５０ｎｍの波長を有する光を送出する第２の発光素子とを有する、実施態様２０に記載の電動眼用レンズ。
（２４）  少なくとも１つのコンタクトレンズの着用者に試験プロトコルを実行するためのシステムにおいて、
装置であって、
試験プロトコルを実行するように構成されたプロセッサ、
前記プロセッサに接続されたカメラ、
前記プロセッサに接続され、前記プロセッサによって生成された画像を表示するように構成された表示装置、及び
通信モジュールを有する、装置と、
少なくとも１つの電動眼用コンタクトレンズであって、
眼球位置を決定し追跡するセンサを含み、前記眼球の空間位置を出力するように構成された眼球運動センサシステム、
前記センサと協力的に関連付けられたシステムコントローラであって、前記眼球運動センサシステムから出力された前記空間位置に基づいて前記眼球の運動を決定するように構成され、更に、前記決定に基づいて制御信号を出力するように構成された、システムコントローラ、及び、
前記試験プロトコルの実行中に前記装置の前記通信モジュールとの通信を容易にするように構成された通信回路を有する、少なくとも１つの電動眼用コンタクトレンズとを備え、
前記プロセッサが、前記試験プロトコルを前記システムコントローラと共に実行する、システム。
（２５）  前記システムコントローラによって作成された前記制御信号が、凝視方向情報を含み、
前記試験プロトコルは、前記表示装置が被験者に方向を提供している間の被験者による前記装置の動きを、被験者の頭部の動きを監視している間に前記通信回路と前記通信モジュールを介して前記システムコントローラによって送られた受け取り凝視方向とを関連付けて、相関がないか被験者の頭部の動きの少なくとも１つが生じたときに、前記プロセッサは、警告を前記表示装置に示させるように構成され、
前記方向は、前記プロセッサによって実行される命令に基づいて前記プロセッサによって生成される、実施態様２４に記載のシステム。
【０１８１】
（２６）  前記装置は、前記プロセッサに電気的に接続された加速度計を含み、それにより、前記プロセッサは、前記加速度計の出力を前記カメラの出力と併せて使用して、前記装置が前記被験者の前で実質的に直線に移動されている間に前記被験者の頭部が安定しているかどうかを決定するように構成され、
前記プロセッサは、前記通信回路及び前記通信モジュールを介して送信された前記レンズからの前記加速度計読取り値を、前記装置上の前記加速度計からの加速度計信号と関連付けるように構成され、前記装置と前記レンズが移動した距離を標準化した後の前記加速度計信号の差が閾値より大きいとき、前記プロセッサは、前記警告を前記表示装置に示させるように構成された、実施態様２５に記載のシステム。
（２７）  前記レンズは、更に、前記システムコントローラと電気通信する虹彩向き瞳孔径センサを備え、前記虹彩向き瞳孔径センサは、瞳孔径を表わす信号を提供するように構成され、
前記装置は、更に、前記プロセッサによって制御可能な光源を備え、
前記試験プロトコルが、
前記プロセッサが前記光源を活動化すること、
前記システムコントローラが、光源活動化の前と後に前記瞳孔径センサによって前記瞳孔径を測定すること、前記システムコントローラが、前記アンテナによって前記プロセッサに前記測定値を送信すること、
前記プロセッサが、前記測定値を比較して瞳孔拡張を決定すること、
前記プロセッサが、前記瞳孔拡張の少なくとも１つが拡張閾値を超えたときと、前記瞳孔拡張が非拡張閾値より小さいときに前記表示装置に警告を送ることを含む、実施態様２４に記載のシステム。
（２８）  前記コンタクトレンズが、更に、前記システムコントローラと通信する光検出器を備え、
前記システムコントローラが、前記光検出器の出力を使用して前記光源の光レベルを検出するように構成された、実施態様２７に記載のシステム。
（２９）  前記レンズが、更に、前記システムコントローラと電気通信し瞳孔径を測定する虹彩向き瞳孔径センサを備え、
前記装置は、更に、前記プロセッサによって制御可能な光源を備え、
前記試験プロトコルは、
前記プロセッサが、前記表示装置に前記着用者に明るい光を見させる指示を表示すること、
前記システムコントローラが、光源活動化の前と後に前記瞳孔径センサによって前記瞳孔径を測定すること、前記システムコントローラが、前記アンテナによって前記プロセッサに前記測定値を送信すること、
前記プロセッサが、前記測定値を比較して瞳孔拡張を決定すること、及び
前記プロセッサが、前記瞳孔拡張の少なくとも１つが拡張閾値を超えるときと、前記瞳孔拡張が非拡張閾値より小さいときに前記表示装置に警告を送ることを含む、実施態様２４に記載のシステム。
（３０）  前記コンタクトレンズは、更に、前記システムコントローラと通信する光検出器を備え、
前記システムコントローラが、前記光検出器の出力を使用して前記光源の光レベルを検出するように構成された、実施態様２９に記載のシステム。
【０１８２】
（３１）  前記センサが、少なくとも１つの加速度計を備え、
前記試験プロトコルは、前記システムコントローラが、前記加速度計から受け取った信号に基づいて、前記着用者の頭部の加速度が震盪閾値を超えることを決定したときの震盪可能性の検出によって促進される、実施態様２４に記載のシステム。
（３２）  前記試験プロトコルが、
前記レンズの着用者に静止物体上の場所に焦点を合わせさせること、
前記着用者にその場所を見させ続けながら前記着用者の頭部を右側又は左側に旋回させること、
前記着用者の頭部の旋回速度に対する前記着用者の凝視を追跡して、前記差が所定閾値以内にあるかどうかを決定すること、及び
前記警告メカニズムによりかつ／又は前記装置への警告信号の送信によって、前記着用者のうちの少なくとも１人に警告して、前記表示装置上に警告を表示することを含む、実施態様２４に記載のシステム。
（３３）  前記眼球運動センサシステムが、少なくとも１つの加速度計を備え、
前記差が、前記少なくとも１つの加速度計からの信号に基づいて決定され、前記信号がゼロに等しいときは、前記着用者が壁上の場所を追跡していることを確認し、前記信号が非ゼロ値のときは、前記着用者が壁上の場所の追跡に遅延を有する、実施態様３２に記載のシステム。
（３４）  前記試験プロトコルは、前記試験プロトコルからのデータを後で検証研究に使用するために前記装置に記憶することを更に含む、実施態様３２に記載のシステム。
（３５）  少なくとも１つのコンタクトレンズの着用者に試験プロトコルを実行するためのシステムにおいて、
少なくとも１つの電動眼用コンタクトレンズを備え、前記少なくとも１つの電動眼用コンタクトレンズが、
瞳孔径を表わす信号を出力するように構成された虹彩向き瞳孔径センサと、
少なくとも１つの前向き光検出器と、
警告メカニズムと、
前記虹彩向き瞳孔径センサ及び前記少なくとも１つの光検出器と通信するシステムコントローラであって、
前記虹彩向き瞳孔径センサの出力を監視し、
検出された光が明るさ閾値を超えることに関して前記少なくとも１つの前向き光検出器を監視し、
前記明るさ閾値を超える光の検出の前と後からの前記虹彩向き瞳孔径センサの前記出力を比較し、
前記虹彩向き瞳孔径センサの出力間の差が、拡張閾値を超えるか非拡張閾値より小さいときに、信号を前記警告メカニズムに送るように構成された、システムコントローラとを備えた、システム。
【０１８３】
（３６）  前記警告メカニズムが、前記システムコントローラからの前記信号に応じて前記ユーザに警告する、実施態様３５に記載のシステム。
【図１Ａ】
2017219847.tif 000003
【図１Ｂ】
2017219847.tif 000004
【図１Ｃ】
2017219847.tif 000005
【図１Ｄ】
2017219847.tif 000006
【図１Ｅ】
2017219847.tif 000007
【図１Ｆ】
2017219847.tif 000008
【図２Ａ】
2017219847.tif 000009
【図２Ｂ】
2017219847.tif 000010
【図３Ａ】
2017219847.tif 000011
【図３Ｂ】
2017219847.tif 000012
【図３Ｃ】
2017219847.tif 000013
【図４】
2017219847.tif 000014
【図５】
2017219847.tif 000015
【図６】
2017219847.tif 000016
【図７】
2017219847.tif 000017
【図８】
2017219847.tif 000018
【図９】
2017219847.tif 000019
【図１０】
2017219847.tif 000020
【図１１Ａ】
2017219847.tif 000021
【図１１Ｂ】
2017219847.tif 000022
【図１１Ｃ】
2017219847.tif 000023
【図１１Ｄ】
2017219847.tif 000024
【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
2017219847.tif 000026
【図１１Ｇ】
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【図１２】
2017219847.tif 000028
【図１３】
2017219847.tif 000029
【図１４Ａ】
2017219847.tif 000030
【図１４Ｂ】
2017219847.tif 000031
【図１５Ａ】
2017219847.tif 000032
【図１５Ｂ】
2017219847.tif 000033
【図１６】
2017219847.tif 000034
【図１７Ａ】
2017219847.tif 000035
【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
2017219847.tif 000037
【図１８Ｂ】
2017219847.tif 000038
【図１８Ｃ】
2017219847.tif 000039
【図１８Ｄ】
2017219847.tif 000040
【図１９Ａ】
2017219847.tif 000041
【図１９Ｂ】
2017219847.tif 000042
【図１９Ｃ】
2017219847.tif 000043
【図２０】
2017219847.tif 000044
【図２１】
2017219847.tif 000045
【図２２Ａ】
2017219847.tif 000046
【図２２Ｂ】
2017219847.tif 000047
【図２３】
2017219847.tif 000048
【図２４】
2017219847.tif 000049
【図２５】
2017219847.tif 000050
【図２６】
2017219847.tif 000051
【図２７】
2017219847.tif 000052
【図２８】
2017219847.tif 000053
【図２９】
2017219847.tif 000054
【図３０】
2017219847.tif 000055
【図３１】
2017219847.tif 000056
【図３２】
2017219847.tif 000057
【外国語明細書】
2017219847000001.pdf