大数据背景下多功能智能眼镜创新设计研究
2024-10-15王萱语苗顺鑫张鹏鑫
[摘 要]随着电子信息的迅速发展和电子产品的普及,人们长时间近距离地使用电子设备,会大幅增加视力出现问题的概率,从而对身体健康和日常生活产生不良影响。文章针对此种现象,基于大数据的时代背景,通过结合创新健康监测、无线感应充电、微型传感、自动加热、 变色镜片等多种功能及技术,对多功能智能眼镜进行了设计和研究,以缓解视力状况及解决眼部护理问题。
[关键词]智能眼镜;健康监测;无线感应充电;创新设计
[中图分类号]TS959.6 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487(2024)03–0077–04
伴随着大数据时代的迅猛发展,人们对新型电子产品的需求逐渐增大,从而增加了电子产品的使用频率,使得我国近视患者越发普遍,对于眼镜的购买需求持续扩大。同时,随着人们生活水平的提高、消费能力的增强以及消费理念的日益成熟,消费者的需求层次在逐渐改变,人们对产品功能需求也逐渐多元化,所以人们常佩戴的眼镜也需要不断地优化。因此,设计研究一款具有多功能的智能眼镜用以满足使用者的不同需求和提高使用者的生活质量至关重要。
文章基于大数据背景,致力于设计研究一款具备健康监测、无线感应充电、自动加热、变色镜片等多种功能的智能眼镜,以达到对近视人群眼部不适的有效改善和缓解,同时增强使用者佩戴状态和感受的目的。
1 多功能智能眼镜技术介绍
多功能智能眼镜的原理是基于先进的传感技术和数据分析算法。眼镜框架中嵌入的微型传感器可实时监测用户的生理指标,如心率、血压、血氧含量等。通过与手机或其他智能设备的连接,多功能智能眼镜可实时传输采集的数据,并通过专业的算法分析用户的健康状况。多功能智能眼镜可无线感应式充电,更加方便快捷和安全。此外,多功能智能眼镜还应用了变色镜片及自动加热技术,满足使用者在不同场合以及不同时间的使用需求,同时还可以自动放热,舒缓眼部疲劳,从而减少对眼睛的损伤。多功能智能眼镜的穿戴方式方便快捷,使用者无需单独佩戴多个设备,只需戴上眼镜即可实现多种功能的进行。
1.1 健康监测技术
随着计算机、移动互联网等技术的普及,人们可随时随地获取和传输健康数据,智能化医疗逐渐成为可能。同时,人工智能、大数据等技术的应用,也推动着智能健康监测技术的发展,为医学研究和个性化诊疗提供了更加准确和全面的数据支持。健康监测技术通过提供全面、准确的身体状况评估,帮助使用者了解自身的健康状态,以及提前发现潜在的健康风险和疾病。文章将健康监测技术与云平台建立联系,可随时通过App 查看多功能智能眼镜佩戴者的身体健康状态和眼部状况。
国内已有通过太阳穴检测心率的技术理论出现。多功能智能眼镜所使用的心率检测为接触式微型压力传感器,a928b07e7ea255fe5c68e1411f18c8776aca66a8c91d12c6297132544c38c74d可将脉搏震动的动态压力数字信号以及通过传感器内部的定位引擎获取的佩戴者位置信息通过无线电波发送,反馈到用户的接收终端。且传感器可通过固定装置固定于眼镜架上,通过与使用者的太阳穴接触检测压力变化或脉搏波,从而获得心率信息。较普通心率检测仪多功能智能眼镜更便携、更时效、更易使用。通过对心率进行监测和信号采集,利用软件算法将处理好的信号转化为人们可理解、读出的生命体征参数,再借助软件解读这些生命体征参数,分析人体健康状态。
1.2 无线感应充电技术
虽然,目前非接触式的无线感应充电技术尚处于起步阶段,但对于接触式充电方式存在的问题,例如,频繁的插拔易损坏接头,也可能带来触电的危险等,可很好地解决。如今的无线感应充电仅存在于手机等电子设备上,通过电磁信号与电流的相互转换,实现无线充电功能。文章所设计的多功能智能眼镜可通过相同原理实现充电,主要采用电磁感应原理。无线感应充电技术是一种特殊的供电方式,其不需要电源线,依靠电磁波传播,将电磁波能量转化为电能,最终实现无线充电。
1.3 加热技术
纳米制造技术的不断发展,加快了微电子、微机械、微光学、介入医学等领域的发展步伐,对微小紧凑式的加热装置需求越来越多,微型加热装置研究成为热点。文章所设计的自动加热技术是通过镜框填充式保温棉,用双控温电热储能式结构,逐渐释放热能。内设自动过热保护装置、自动保温指示装置及由PTC热敏电阻开关控制的材料。PTC 是正温度系数的热敏电阻,当电流通过时自身会发热,当温度到达一定值时,其电阻会急剧增大,可视为断开,所以此时小电池停止消耗热能,靠保温棉对该材料的保温来缓慢放热。由于多功能智能眼镜体积,可操作面积小,所以微电池、芯片安装,保温棉填充,PTC 安放以及整体结构组装等步骤需要精密操作。
1.4 镜框材料
镜架外观质量应满足GB/T14214—2019《眼镜架通用要求和试验方法》标准中的规定,应光滑、无毛疵和凸点、无明显划痕、边缘圆润。镜框的使用材料会持久接触皮肤表面,因此要对镜框使用的材料进行生物学评价,根据标准GB/T16886.1—2011《医疗器械生物学评价第1 部分:风险管理过程中的评价与试验》中规定,持久接触皮肤的医疗器械需要进行细胞毒性试验、皮肤致敏试验、皮肤刺激试验、镜架材料的生物相容性试验,结果应对皮肤无细胞毒性、无致敏反应、无刺激性。
2 多功能智能眼镜结构设计
2.1 设计原则
2.1.1 实用性原则
文章所设计研究的多功能智能眼镜遵循实用性原则,其根据实际问题来设计功能和性能,目的是解决真实的问题并获得实际效果。因此,多功能智能眼镜应该根据实际需求和实用价值来设计,以满足消费者的生活习惯和需求,为消费者缓解和解决眼部问题,从而推动产品的销售和推广。
2.1.2 创新性原则
创新性原则指在进行科学探究的过程中,所提出的研究议题应具备创新性、先进性以及独特性这几个显著特质。在实际工作中,要想实现创新性思维模式,就必须进行深入探究,并且结合具体内容来开展研究工作,从而促进科技水平不断提高,推动社会经济健康稳定可持续发展。多功能智能眼镜在科研方面确保了在科学理论上的进一步发展和突破。其在继承和借鉴前人或其他研究者的成果的基础上,能够在研究过程中发现新的问题,提供新的见解和建议,同时在技术和方法上也展现了创新。
2.1.3 安全性原则
产品的安全性涉及其设计、生产、安装和维护等多个环节。为了确保产品的安全,需全方位地考虑安全性问题,遵循质量体系的发展策略,避免任何潜在的缺陷。多功能智能眼镜采用了电流安全保护技术,可保障健康监测功能与镜框加热功能同时运行,但对于不互相干扰仍需进一步研究,拟打算通过内部设置两条相互独立的电路、电池,从而使两者独立运行,互不影响。
2.1.4 综合性原则
综合性原则指在产品设计过程中,应以产品的直接用途为基础,同时考虑其创新和开发。设计人员应从产品本身出发来确定其造型、色彩、材质、工艺等各要素的搭配组合。文章强调采用全面、多视角、多层次和多学科的综合视角,以实现多元化的综合目标,设计出能满足不同用户需求,符合市场要求的多功能智能眼镜。在多功能智能眼镜设计中,对其结构、功能进行了全面的分析和思考,针对当代人口存在的近视问题,将健康监测技术、镜框自动加热技术、无线感应充电技术以及变色镜片结合为一体,实现智能眼镜的多功能化,让使用者有良好的使用感受的同时进而解决人们的眼部问题需求。
2.1.5 技术规范性原则
技术规范性原则指在进行各种相关技术的活动中,关于使用设备工序、执行工艺过程以及产品、劳动和服务质量要求等的准则和标准,用于规定产品、过程及售后的满足的技术要求。基于技术规范性原则,多功能智能眼镜应易于维护和升级,设计和开发过程中应考虑到产品可能需要进行修复、升级和扩展的情况。为了提高眼镜的可维护性, 应采用清晰的架构和模块化的设计。同时,技术规范应鼓励开放性和互操作性, 以促进多功能智能眼镜不同技术之间的互通和集成。
2.2 结构设计
我国人口基数庞大,且不同的年龄阶段存在着不同的视力问题,眼镜在近视人群的日常生活中起到了不可替代的作用。为更加有效地改善和缓解近视人群的眼部不适,提高近视眼镜的性能,同时确保使用对象能够拥有满意的佩戴体验和感受。文章设计研究了一款集健康监测、无线感应充电、自动加热、变色镜片等功能于一体的多功能智能眼镜。区别于普通的近视眼镜,此款眼镜具有能缓解眼部疲劳的功能,可让近视人群在休息之余不用摘掉眼镜就能够体验到舒适的眼部护理,从而对眼部产生良好的改善作用。该产品具体结构设计如图1 所示。
2.3 外观组成
多功能智能眼镜通过镜框填充式保温棉,采用双控温电热储能式结构,逐渐释放热能。该多功能眼镜具体结构设计如图2、图3 所示。其中,图2 深色区域为保温棉所在位置,通过热敏电阻发热,保温棉保温的方式,实现加热功能。图3 中7 个圆圈位置为PTC热敏电阻所在位置。
2.4 功能特色
2.4.1 完整的健康监测体系
通过在两侧镜腿位置添加接触式微型压力传感器,并与太阳穴接触以检测心率,实时监控人体健康。同时通过红外线监测眼部视力状况,使用者可通过蓝牙连接手机,打开App 即可观测心率和视力状况。
2.4.2 无线感应充电系统
无线感应充电系统主要采用电磁感应原理,将供无线充电板和手机上感应的磁铁间产生的感应磁通量换成电力,进行电流的传输。该充电方式所要求的电路结构比较简单,成本较低,更便捷。
2.4.3 创新型环保材料
多功能智能眼镜采用创新型环保材料,轻便环保的材料且具有良好的延展性和更轻便的质量,不会对使用者产面部生太大重量负担。
2.4.4 变色镜片
多功能智能眼镜镜片随环境的变化而变化,满足使用者的不同需求。例如,室内为透明的普通镜片,阳光下则为墨色镜片,以达到遮阳效果,从而减少对眼睛的损伤。
3 市场需求分析及预测
智能眼镜是最近几年被提出且是最被看好的可穿戴智能设备之一,被视为未来智能科技产品的重要增长点,各行业都倡导智能装备,智能眼镜作为新兴的智能产品,其产业也得到了前所未有的发展活力。智能眼镜作为一款新型的物联网设备,其将受到市场青睐,在全球范围的智能眼镜产业中发展广阔。
相较于普通眼镜,多功能智能眼镜实现了多功能应用的效果,应用性及实用性强,功能全面。随着科技的不断发展和普及,人们对眼镜需求增大,消费者将推动智能眼镜的销售热潮,多功能智能眼镜终会进入大众生活。如今,智能眼镜领域的意义不仅在于外观设计,更侧重于功能加强。随着技术的不断发展,多功能智能眼镜还会不断进行功能的强化和创新,从而为使用者提供更丰富的应用。
文章所设计研究的多功能智能眼镜具有一定的创新性、技术性、现实性以及可发展性。紧随科技进步,智能眼镜行业也在向更高技术进步,其将具有更多更强的功能,获得更多的关注与支持。目前我国智能眼镜还处于发展初期,还有很大的发展空间和潜力,由此可见,多功能智能眼镜这一产品的市场前景非常广阔。
4 结束语
考虑到近视患者的各种需求,从多个角度对多功能智能眼镜进行了设计和研究,设计了一款基于大数据背景下,融合了健康监测、无线感应充电和自动加热等功能且具有创新性的的多功能智能眼镜,为近视患者提供更为便捷的眼镜选择的同时确保用户在佩戴时能够获得最佳的使用体验。在多功能智能眼镜制造的同时,应充分考虑产品的综合指标,在满足多样化功能的同时,也要重视用户舒适度、价格亲民、功能实用性等各个方面的要求,进而弥补市场的不足,推动眼镜制造业的研究和发展,加快多功能智能眼镜的研发和创新,为行业注入新动力,找到新商机。
参考文献
[1] 彭涛,刘东静,樊亚松,等. 基于蓝牙技术的新型眼镜设计及应用[J]. 电子世界,2018,535(1):157-158.
[2] 陶会荣,陈承浩. 智能健康监测眼镜发展现状及趋势[J].中国眼镜科技杂志,2020,327(5):86-88.
[3] 安逸,戴哲浩,陈文轩,等. 无线移动电源设计[J]. 山西电子技术,2019,205(4):45-48.
[4] 吴倩倩,江昆. 物联网技术在智慧眼镜的应用[J]. 数字技术与应用,2022,40(10):82-84.