阅读说明：本技术 具有生物传感器的眼镜 (Glasses with biosensor ) 是由 尼古拉·贝利 乔治·马内拉 于 2018-05-22 设计创作，主要内容包括：提供了一种具有传感器的眼镜,该传感器用于在被佩戴时及与用户的头部接触时检测生物数据；该眼镜包括框架,框架具有：用于支撑相应的镜片(4)的前部安装件(2)、鼻部支撑装置(5a)和一对臂(6),臂铰接在前部安装件(2)的侧向相对的两侧上,每个臂(6)在铰接在前部安装件上的第一端部(6a)和相对的第二端部(6b)之间纵向地延伸,臂的靠近第二端部的端部部分(10)在耳部与头部接触。每个臂(6)从第二端部(6b)延伸到臂的由挠性材料制成的部段(11),该部段能够支撑耳廓传感器(8),并且由于其挠性,臂的部段(11)能在操作位置和非操作位置之间移动,在操作位置中,传感器(8)定位于耳廓的外耳,在非操作位置中,由臂的部段(11)支撑的传感器可移除地保持在臂的端部部分(10)上。(spectacles with sensors for detecting biometric data when worn and in contact with the head of a user are provided, the spectacles comprising a frame having a front mount (2) for supporting a respective lens (4), nose support means (5a) and pairs of arms (6) hinged on laterally opposite sides of the front mount (2), each arm (6) extending longitudinally between a end (6a) hinged on the front mount and an opposite second end (6b), an end portion (10) of the arm near the second end being in contact with the head at the ear, each arm (6) extending from the second end (6b) to a section (11) of the arm made of flexible material capable of supporting a pinna sensor (8) and due to its flexibility, the section (11) of the arm being movable between an operative position in which the sensor (8) is positioned in the concha of the auricle and an inoperative position in which the end portion of the arm (10) is removably held by the supporting section (11) of the arm.)

具有生物传感器的眼镜

技术领域

本发明涉及一种眼镜，该眼镜设置有用于在被佩戴时以及在与使用者的头部接触时检测生物数据的传感器，该眼镜具有在主权利要求1的前序部分中所描述的特征。

背景技术

在更一般的术语中，在前框架中和/或在侧向臂上结合有生物传感器的眼镜是已知的，术语“生物传感器”是指可以通过传感器与头部的特定表面区域的局部接触来检测与例如心脏功能或大脑功能的生命功能的生物学值相关的信号的传感器。

这种类型的传感器在眼镜的框架上的使用变得越来越普遍，特别是因为可以从生命功能的诊断获得的潜在的有利应用。实际上，对可以借助于结合在眼镜的框架中的适当的传感器来检测的这些功能的状态的了解有利地使得可以干预对人的精神-身体状态的控制和监测，从而在必要的情况下校正或指示关于此人的健康和安全的风险状况。例如可以对在进行工作、运动和娱乐活动时可能会出现的压力状态、并且更一般地是疲劳状态的监测进行参照。传感器在眼镜框架上的应用是已知的，在该应用中，当眼镜被佩戴时，传感器被放置成与镜腿区域、或者与耳部后面的区域、或者与耳垂本身、或者与鼻部区域的表面接触。

还已知在用于眼镜的框架中应用的各种类型的传感器。例如，使用基于透射的或反射的辐射(例如红外辐射)进行操作的传感器以及作为压力传感器(例如由压电材料制成的压力传感器)进行操作的传感器。这些解决方案的特征通常在于具有一定的复杂性、大量的部件，并且还在于所生产的装置的整体尺寸较大、在佩戴时伴随的不适感、以及潜在地损害框架的整体外观。

另一种特定的已知类型涉及适合于检测电信号的传感器，该电信号借助于由导电材料制成的电极产生。

本发明属于在眼镜框架中结合用于电信号的传感器、特别是用于检测与心脏功能(心跳和/或心电图)和/或脑功能(脑电图)有关的生物数据的传感器、并且更特别地是在耳廓式传感器的具体用途中的传感器——即传感器被设计成能够定位在耳廓内侧(并且该传感器在行业中也被已知为“入耳式”传感器)——的特定技术范围内。

发明内容

在该特定概念中，本发明的主要目的是提供设置有上述类型的生物传感器的眼镜，该眼镜在结构和功能上被设计为改进迄今为止在现有技术中已知的技术方案，并且特别是被设计为其特征是：结构简单、部件数量减少、并且这种眼镜易于生产和使用、并且佩戴起来非常舒适，尤其是在传感器与耳部有局部接触时非常舒适。

另一个目的是制造具有上述类型的传感器的眼镜，该眼镜不仅能够检测生命功能，而且还设置有其他的装置，即被设计为与各种耳廓装置组合的装置，因为所述其他的装置不是作为真正的传感器而产生的。这样的装置的示例涉及通常用于收听音乐或音频内容的音频耳机、或者用于纠正听力问题的辅助听觉装置(例如，用于听力较弱的人)。

通过本发明借助于根据所附权利要求生产的眼镜，这些目的以及其他目的将在下文中变得明显。

附图说明

从以下一些优选实施方式的详细描述中，本发明的特征和优点将变得更加清楚，这些实施方式通过参照所附附图以非限制性的说明的方式来进行说明，在附图中：

-图1是根据本发明的眼镜的第一示例的立体图；

-图2和图3是图1中的眼镜处于相应的且不同的工作构型的侧视图；

-图4和图5是前面的图中的眼镜的细节的放大比例的视图，分别是从侧面看的侧视图和从上面看的俯视图；

-图6是根据图2中的线II-II截取的以截面示出且处于放大比例的视图；

-图7是图1的眼镜的侧臂的侧视图；

-图8和图8A是根据本发明的眼镜的另一示例处于相应的且不同的工作构型的侧视图；

-图9和图9A是根据本发明的眼镜的另一示例处于相应的且不同的工作构型的侧视图；

-图10和图10A是根据本发明的眼镜的另一示例处于相应的且不同的工作构型的侧视图；

-图11和图11A是根据本发明的眼镜的另一示例处于相应的且不同的工作构型的侧视图；

-图12和图12A是根据本发明的眼镜的另一示例处于相应的且不同的工作构型的侧视图；

-图13和图14是图12中的示例的细节的放大比例的视图，分别是从侧面看的侧视图和从上面看的俯视图；

-图15和图15A是根据本发明的眼镜的另一示例处于相应的且不同的工作构型的侧视图；

-图16和图17是图15中的示例的各个相应细节的放大比例的侧视图；

-图18和图18A是根据本发明的眼镜的另一示例处于相应的且不同的工作构型的侧视图；

-图19和图20是图18中的示例的细节的放大比例的视图，分别是从侧面看的侧视图和从上面看的俯视图；

-图21、图22和图23是图18中示例的进一步细节的不同实施方式的侧视图；

-图24和图25是根据图11A中的线XI-XI截取的放大比例且以截面示出的视图，涉及所示细节的两个不同的实施方式；

-图26和图27是根据图16中的线XVI-XVI截取的放大比例且以截面示出的视图，涉及所示细节的两个不同的实施方式。

具体实施方式

首先参照图1至图6，1指示作为整体的根据本发明生产的具有生物传感器的眼镜的第一示例。在本文中，术语“生物传感器”被理解为是指用于电信号的传感器，该传感器适用于检测与特定生命功能的生物学值相关的信号，这种类型的传感器特别地被设计成检测心跳或心电图(ECG)或脑电图(EEG)。

眼镜1包括具有用于支撑相应的镜片4的前部安装件2和一对相应的边缘3的框架，所述边缘通过在鼻部区域处延伸的桥接件5在中央彼此连接。6指示眼镜的两个侧臂，这两个侧壁6在前部安装件2的相反两侧上借助于铰接件与设置在前部安装件2上的相应的前部件7铰接。在桥接件5处具有用于该框架在鼻部上的正面支撑的鼻部支撑装置5a。

眼镜1设置有耳部式的传感器8，即，传感器被设计成操作地定位在耳部的外耳的内侧并且传感器被配装在侧臂6上，如将在下文中更详细地描述的。

传感器8在功能上被设计为电极，所述电极在与皮肤接触时设计成借助于适当地布置在框架中的电信号传导件系统来对电信号进行检测并对该电信号进行传递。

考虑到侧臂6在结构上相同的性质(尽管臂被制造为镜面对称的结构)，将对侧臂6中的设置有相应的传感器8的单个侧臂详细地进行描述。

臂6在铰接有安装件2的相应的前部件7的第一端部6a与相反的第二端部6b之间沿大致纵向方向延伸。在所述臂上限定有臂部分9，该臂部分9从端部6a延伸并且延伸到臂的延伸直至端部6b的端部部分10中，靠近该端部6b，所述部分10可以与头部的位于耳部后面的区域相接触。

臂6、并且特别是臂6的端部部分10又从端部6b延伸到该臂的另一部段11中，所述另一部段11在该部段自身的相反的自由端部11a处支撑传感器8。

臂的部段11有利地由具有预先选定的水平的弹性变形能力的挠性材料制成，由于此，在部段11变形之后，该部段11可以在操作位置与非操作位置之间移位，其中，在操作位置中，传感器8可以放置在耳廓的外耳内侧以便实现检测与皮肤接触时的信号的目的，在非操作位置中，臂的所述部段11恢复成朝向臂的端部部分10。在该非操作位置，臂的部段11优选地保持定位成与端部部分10相邻，从而例如与端部部分10保持预定距离。臂的部分11的支撑传感器8的端部11a还借助于适当的联接系统以可移除的方式保持在臂的端部部分10上。

具有耳廓构型的传感器8由导电材料制成、例如由具有导电性能的弹性体或橡胶制成，以便首先确保在通过皮肤上的支撑接触进行定位方面的舒适性和可适应性，并且以便其次满足在检测相应的信号方面的电极的功能。传感器8还被生产成具有适于确保在耳廓内侧、例如靠近耳道的开口的正确且适当的定位的形式和尺寸。

根据一个实施方式，传感器具有在图4和图5中以放大的比例示出的整体盘状的形状。根据该形状，传感器被构造成具有两个柱形部段12a、12b，这两个柱形部段具有直径相等的圆形基部，在这两个柱形部段12a、12b之间置入有中间柱形部段12c，该中间柱形部段12c与所述部段12a、12b同轴并且具有比所述部段12a、12b的基部直径小的基部直径。在端部11a处，臂的部段11连接至传感器8的部段12c。

在图4和图5所示的示例中，这两个部段12a和12b在形式和尺寸两者方面看起来彼此相同。然而，这两个部段12a和12b也可以彼此不同。特别地，可以使被设计成***耳廓的外耳内侧(面向耳廓并与耳廓接触)的部段12b具有比相对的部段12a的侧向——即沿耳部的方向——尺寸大的侧向尺寸。

这种选择可以由对生产具有与耳廓的外耳的皮肤接触的更大范围的表面区域以确保最佳的电接触的传感器的需求来促使，以及/或者这种选择可以由于对生产延伸至耳道内的更大深度例如以便获得具有改善的人体工程学特性的传感器的需求来促使。

另外，可以生产具有并非必须呈圆形或盘状而是具有呈卵形、椭圆形或者可以提供对于外耳和耳廓的形式的给定的适应性的任何形式的(在从耳部或头部的侧部观察时的)侧部轮廓的外部部段12a、12b的形式的传感器，以增加该传感器在耳部中应用时的舒适性。

类似地，传感器的部段12b可以具有(在从头部的前侧或后侧观察时)不是矩形的而是截头锥形或其中凸部朝向耳部的半球形的侧部轮廓。

根据一个实施方式，传感器8被获得成与臂的部段11一体地形成，例如通过导电橡胶的注射模制与臂的部段11一体地形成。

根据一个实施方式，传感器8、臂的部段11和端部部分10被获得成彼此一体地形成，例如通过导电橡胶的注射模制彼此一体地形成。

根据一个实施方式，臂的端部部分10有利地设置有内部腔体13，该内部腔体13可容纳芯14，该芯14由导电金属材料制成或涂覆有导电金属材料。

仅以示例的方式，芯14可以有利地由钢制成，并且然后涂覆有通过电镀过程沉积的金的传导层。

通过注射模制过程，由导电弹性体材料(例如导电橡胶)制成的端部部分10被包覆模制在芯14上。由于这种导电弹性体材料对能够通过传感器在皮肤上检测到电势而言较敏感，因此可以将信号或电势传导并传输到金属芯，该金属芯又用作导电装置。

内芯14在端部部分10的于联接在臂部分9中的肢部15中抵接臂部分9的区域处延伸。借助于所述肢部15，芯14还电连接至电子板或模块16(在图7中示意性地示出)，该电子板或模块16被容纳在设置于臂部分9的内部的壳体17中。

根据一个实施方式，臂部分9由刚性类型的塑料制成，该刚性类型的塑料的变形能力小于制造所述端部部分10的弹性体材料的变形能力。

由于预先选定的金属材料的特性并且由于芯的整体几何形状，芯14易于进行塑性变形，从而使得臂的端部部分10“能够调节”或能够适应，以便使形式适应用户的头部而实现眼镜的舒适且稳定的佩戴。

实际上，在臂的端部部分10受到调节操作的情况下，芯14经历塑性变形并趋于保持新的形式，然而，由于结合有芯14的弹性体(或橡胶)弹性地移位，该弹性体另一方面趋于随被赋予芯的新的弯曲而弹性地变形，并且因此被约束成由芯的刚性所采用的新形式。

在图2中，眼镜1在传感器8处于非操作位置的情况下被示出为被佩戴在头部上，其中，该图示意性示出了鼻部区域和耳部区域。在图2所示的佩戴模式中，臂的端部部分10和部段11两者均定位于耳部后面的区域中。作为替代方案，使用者可以选择第二佩戴模式，在该第二佩戴模式中，臂的端部部分10定位在头部的位于耳部后面的区域，而臂的部段11定位在耳部前面的部分。实际上，如果选择该模式，则耳廓的上部部分因此保持置于臂的端部部分10与臂的部段11之间。

如图7所示，肢部15的联接延伸成突出到壳体17内，以允许肢部15电连接到电子模块16。

限定在臂部分9的空间内部的所述壳体17在臂的内侧(面向用户的头部的一侧)是敞开的，并且该壳体17设置有可以以可移除的方式联接的封闭盖18。

根据一个实施方式，设置在臂6中的一个臂上的壳体17被设计成容纳电子模块16，而形成在另一臂上的壳体被设计成容纳用于电子模块和传感器的电力供给的电池19。电池19优选地是可再充电的且不可移除的类型。作为替代方案，电池19也可以是可移除类型的。电池也可以是不可再充电的类型，并且在这种情况下，电池必须必然是可移除的，以便一旦电量耗尽就能够被更换。为了提高由传导弹性体制成的传感器8的表面电导率，根据一个实施方式，还可以使用导电涂层，该导电涂层例如具有导电清漆或油墨。

基于具体要求，传感器的整个表面也可以覆盖有导电涂层，或者可以仅部分地施加该涂层，从而以针对性的方式覆盖传感器的表面的与皮肤直接接触的并且也需要更大的表面导电率的仅这部分。

根据另一实施方式，传感器8、臂的部段11和端部部分10可以获得成通过导电橡胶的热压模制而一体地形成。在这种情况下，由所述传感器8、臂的部段11和端部部分10构成的部件可以分开形成以便然后组装在臂6上。与注射模制技术不同，橡胶的热压模制技术实际上并不能使得可以容易地获得橡胶部件在金属材料制成的零件和塑料材料制成的零件上的共模制或包覆模制。因此，可以在端部部分10中挖出内部腔体13，该内部腔体可以容纳所述内芯14。例如，内部腔体13可以在借助于热压模制获得的橡胶部件的初始形式之后通过机械加工而获得。

因此，端部部分10可以固定到内芯14上(该内芯14先前已经与臂6成一体)、例如借助于弹性联接系统或借助于通过压力***的联接固定到内芯14上，从而允许橡胶和内芯14之间的电接触。作为替代方案，可以通过使用导电粘合剂将端部部分10固定在内芯14上，以确保在橡胶和内芯之间的电信号的传输。

根据另一实施方式，传感器8、臂的部段11和端部部分10可以获得成借助于通过导电橡胶、例如导电硅橡胶的浇铸进行的模制而一体地形成。由于在通过橡胶的浇铸进行模制的情况下也不容易获得在金属材料制成的零件和塑料材料制成的零件上的共模制或包覆模制，因此在此应理解，就组装而言，与关于与使用橡胶的热压模制对应的情况描述的那些考虑和那些解决方案相同的考虑和相同的解决方案是适用的。

再次参照用于将传感器8保持在臂的端部部分10上的系统，当系统被移位至非操作位置时，例如在图2和图3中的实施方式中的示例，臂的端部部分10包括座20，该座20可以由臂的部段11的端部11a接合，座可以与臂的部段11的端部11a优选地通过卡扣式连接或联接而接合。详细地，座20由在臂的端部的表面21与唇状成形部22之间定界的凹部所限定，该唇状成形部22从所述端部部分突出并且面向所述表面21。在唇状成形部22中，设置具有适当曲率的凹口23，该凹口23可以由传感器8的中间部段12c接合。

臂的部段11的端部11a在凹部20中的***引起唇状成形部22的略微弹性变形，从而使唇状成形部22背离表面21移动，这在传感器的部段12c移位而与所述凹部的凹口23联接时可以产生用于使传感器卡扣连接并保持在所述座中的弹性回复。或者可以是表面21相对于唇状成形部22弹性变形从而产生卡扣联接系统的弹性回复。

在图8和图8A所示的另一示例中，座20由设置在臂的端部部分10中的具有大致呈“U”形的轮廓的凹部限定，该座20处于与臂的部分9的具有端部部分10的连接区域相邻的位置，其中，该凹部的腔体沿相对于臂的纵向延伸方向倾斜的方向延伸。部段11的端部11a、并且特别是传感器8的部段12c可以通过弹性压力联接而接合在凹部中。

在图9和图9A示出了另一示例。在这种情况下，座20也由凹部限定，该凹部可以通过借助于压力引起的干涉而进行的联接容纳并保持传感器8的部段12c。该示例与前一示例的不同之处在于凹部的更大的幅度，该幅度与传感器8的部段12c的相应直径相关，传感器8的部段12c的直径也比前一示例中提供的直径大。

该凹部延伸成使得传感器在座中的***方向横向于臂的纵向延伸的方向。图10和图10A示出了另一示例，在该示例中，由具有与前一示例的形状相似的形状的凹部限定的座20被构造成使得传感器在座中的***方向被定向成基本上平行于臂的纵向延伸的方向。在该示例中联接也是通过借助于压力进行的***来获得的，这可以在被联接的部件之间产生弹性干涉。

参照图11和图11A的示例，在与臂的部分9连接的区域处，臂的端部部分10设有喉部或凹槽24，该喉部或凹槽24的尺寸使得以相互联接的方式容纳臂的部段11的端部部段。根据图24中的以截面示出的视图所涉及的实施方式，所述保持作用是通过压力联接(在喉部的相对的两个壁之间容纳的部段11的压力联接)的略微干涉来确保的。根据图25中的以截面示出的视图所涉及的另一实施方式，所述保持作用是通过由在喉部24的口部处突出到喉部24内侧的一个或更多个小齿24a产生的弹性卡扣联接来确保的。

在上述两个实施方式中，部段11的被设计成与喉部24接合的部分优选地在端部11a处延伸靠近传感器8。

图12至图14涉及另一实施方式，在该实施方式中，与前面的示例不同，传感器8设置有凹部25，该凹部25被设计成由从臂的端部部分10突出的呈小齿或小舌状的的肢部26接合。凹部25和肢体26之间的通过呈略微压力的形式的牢固联接进行的相互接合确保了传感器在臂上的保持作用。

根据图15至图17所示的另一实施方式，传感器8包括通槽27(该通槽27与传感器成一体)，通槽27被设计成与设置成在臂的端部部分10中突出的齿成形部28(或多于一个的齿成形部)通过联接接合。齿28优选地设置在端部部分的内侧，使得该齿28不可见。槽27有利地设置在传感器的外表面轮廓中、且设置于不损害传感器在耳廓中的佩戴的舒适性的位置。根据图26中以截面示出的视图所涉及的实施方式，一对具有齿的成形部28设置成彼此相向并且从臂的端部部分10的相应的相对的两个侧翼28a、28b突出。

根据图27中以截面示出的视图所涉及的另一实施方式，单个带有齿的成形部28设置成从所述侧翼中的一个侧翼(28a)突出。

根据参照图18至图23所示的另一实施方式，传感器被获得成具有限定圆形孔30的环29的形状。29a和29b分别表示环的柱形外壳的表面和环的相反的侧向表面的每一个侧向表面。借助于这些表面29a、29b与皮肤发生电接触以用于实现检测信号的功能。

在被生产为具有呈封闭形状的轮廓的圆形孔30内，与传感器8分开不同的耳廓装置31可以另一方面以可移除的方式***并保持。所述耳廓装置31例如可以是通常用于听音乐或音频内容的常规类型的耳机，或者所述耳廓装置31可以是用于矫正听力问题(例如，对于听力较弱的人)的辅助听觉装置，或者作为另一替代方案，所述耳廓装置31可以形成为耳塞。

或者，所述耳廓装置31可以由测试生命参数的实际传感器、例如体温传感器构成。

此外，所述耳廓装置31可以有利地生产成适于***并容纳在耳道的开口中的形式，从而例如表现出常规类型的所谓的“入耳式”耳廓装置的形状。

图21至图23以相应的且不同的形式示出了耳廓装置31，所有这些耳廓装置共同具有的事实在于这些耳廓装置包括柱形表面部分32，该柱形表面部分32被设计成与孔30接合以用于将装置31支撑在传感器8上，例如借助于通过略微的弹性干涉进行的联接而与孔30接合。

附加地或作为替代方案，第二装置31在传感器8中的接合和脱开可以借助于卡扣式的联接来实现，该卡扣式的联接具有设置在开口30的轮廓中以及装置31的直径或外表面上的适当地对应结构、比如小齿、凸起、凹部、凹槽等。

可以注意到，诸如小齿、凸起、凹部、凹槽等之类的局部结构的使用不仅可以有助于将装置31更稳定地可移除地固定在传感器8中，而且在必要的情况下还可选地用作用于所述装置在传感器中的准确的定位和对中的引导件。这在装置31被生产为出于功能或人体工程学的原因而需要在耳部内精确地定向的情况下将会发生。

可以有利地以无线模式、例如通过所谓的Wi-Fi技术产生耳廓装置31与声源的连接，其中可选地，可以在耳廓装置31中结合有供电电池。

如果耳廓装置31具有用于校正听力问题的辅助的功能，则除具有供电电池外，耳廓装置31还可以包括作为这种类型装置的典型的其他部件，比方说例如：用于检测环境中的噪音和声音的麦克风；扩音器；可选地，声音或噪音的处理器或扩展器；用于打开/关闭该装置的设备；以及用于调节音量、即传递到用户耳部的声音和噪音的强度的设备。

为了将传感器8在臂上保持成处于非操作位置，设置有与图10和图10A的示例中所示的联接系统完全类似的联接系统。座20由凹部限定，该凹部容纳并保持传感器的环29(环29又支撑耳廓装置31)的本体的柱形表面29a。可以通过借助于传感器以略微的压力在凹部中的***而获得的在被联接的表面之间的略微弹性的干涉来增加保持作用。

从图18的非操作位置，传感器可以容易地从座20的凹部释放，使得传感器可以容易地移位到图18A的操作位置，由于臂的部段11的挠性——借助于这种挠性所述臂的部段11被放置在耳廓的外耳中，从而确保与皮肤的接触以实现电信号的检测，并且同时确保耳廓装置31靠近耳道的准确定位以实现其相应的功能。

可以看出，根据该实施方式，传感器8因此不仅能够检测生命功能，而且能够用作第二耳廓装置用的支撑件，传感器8没有被生产为真实的传感器。

本发明实现了所提出的目的，并且获得了所描述的相比于已知解决方案的优点。

一个主要优点在于以下事实：根据本发明的眼镜提供了改善的佩戴舒适性以及更好的适应能力以便获得就耳廓传感器在耳廓内的所需定位，该优点还通过简化的结构和减少部件数量而获得；眼镜还易于生产和使用。

另一个优点在于通过根据本发明的眼镜，可以容易地从传感器的使用的操作位置转到非操作位置，在该非操作位置，传感器移动成远离耳廓并基本上保持在臂的整体尺寸的轮廓内，从而不会损害框架的外观。

又一个优点在通过根据本发明的眼镜，传感器的功能通过在传感器自身中结合信号的检测的功能和对其他不同的耳廓装置的支撑功能而被增加。