CN1043819C

CN1043819C - 色觉异常的矫正眼镜

Info

Publication number: CN1043819C
Application number: CN 91111430
Authority: CN
Inventors: 卢众
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-12-09
Filing date: 1991-12-09
Publication date: 1999-06-23
Anticipated expiration: 2006-12-09
Also published as: CN1073266A

Abstract

色觉异常的矫正眼镜，本发明是在三色学说和对立学说的基础上，进一步确定由基因所特化人的四种视色素的吸收峰值的波长，作为改变可见光光谱能量的重新分布的依据，根据视网膜突触组构的色觉编码流程模式及色盲人的辨色能力和混淆色，改变四个吸收波长峰值的透过率，使视色素浓度变化，达到改变光感受器分级电位的目的，使色觉编码得到矫正，恢复正常。在平光或屈光度镜片上，按四种吸收峰值透过率分布的校正值，进行多层膜系加工，制成轿正眼镜。

Description

本发明属于人类生活必需中色觉异常的矫正眼镜

我们生活的世界是个物质的世界，不同的物质可以吸收不同波长的光而散射其对应波长的光，因而构成了绚丽光彩的世界。人们借助眼睛视网膜上四种感光细胞，进行光化能量转化，通过生理独特的色觉信息编码，最终传递到大脑皮层视区中枢，从而感观了当今的万紫千红大世界。

由于视觉异常是通过X染色体性连锁遗传或常染色体显性遗传，到目前为止世界上已有二亿多人色觉异常(谷称色盲)，这一生理遗传缺陷剥夺了色盲人在学习和工作上与正常人同等的权利，也带来生理色觉享受的不公平，为此世界各国科学工作者，近一百多年来一直研究寻求医治及矫正色觉异常的新方法。

如美国专利4300819，德国专利3209655以及日本专利59-148027都公开了色盲眼镜，中国专利88200988又公开了赵文清设计的一种色盲眼镜，但由于透过率低，校正效果差而没能形成商品。

本发明的目的是对色觉异常成因进行综合分析，突破了过去三色学说和对立学说对色觉异常的解释的困惑，建立了视网膜突触组构的色觉编码流程模式，从而找出色觉异常的矫正方案，提供一种色觉异常的矫正眼镜，为色盲病人解除痛苦。

本发明的内容：

1．产生颜色视觉异常的理论分析，先见附图1视觉信息的主要流程图，光感受器是由色素上皮层、视杆细胞、视锥细胞组成，是光转换的关键部分。水平细胞可以控制光感受器的生化强度，起着亮度平衡的重要作用。双极细胞主要是传递光感受器的信息至无长突细胞和神经节细胞。无长突细胞主要是综合处理双极细胞进来的信息，其中包括色码合成及产生时间、空间的信息功能。神经节细胞接受上述两种信息后，进行一次色觉细胞的解码工作，将其结果经视神经交叉传递给外侧膝状体共分六层，将两眼的色觉信号又一次综合处理之后，将其信息由视辐射神经纤维传递给视中枢神经，即大脑枕叶的纹状区十七区，整个视觉信息流程结束。当然不管上述某一部位发生异常，都会给色觉的编码和解码带来错误，产生色觉异常的结果。

光感受器是产生颜色视觉的关键部位。因为它是视网膜上的靶面，由视杆细胞和视锥细胞组成的像素点汇集而成的视色素，它是一种视蛋白和生色团新组成的色蛋白，是光能进入视网膜转化为化学能功能之所在。

色觉异常的人是由视蛋白的病理基因携带在X染色体上遗传给后代，使某种视锥细胞减少或色素发生改变。视色素分子吸收一个光量子后发生分子若干变换，首先是生色团，之后在分子的视蛋白部分，这些变换最终导致视黄醛生色团和视蛋白的分离，这个过程称为漂白，它导致视色素分子失去颜色。

视觉异常的人是视蛋白分子结构异于正常人，视蛋白和生色团组成的视色素π键的长短，是决定吸收波长峰值的关键，如果峰值发生位移，其结果色觉编码将出现误码或混同码，导致高级视中枢对色觉信息的判断错误，这是造成色觉异常，产生许多混同色的原因。

2．矫正色觉异常的理论依据

视色素的颜色与吸收光谱的相关性

我们可以从人与猴三种视锥细胞色素及人视紫红质的差别光谱(漂白前后吸收的差)可以看出：

黄橙色的视锥细胞吸收波长峰值是在437nm

红色的视锥细胞吸收波长峰值是在493nm

紫红色的视锥细胞吸收波长峰值是在533nm

紫兰色的视锥细胞吸收波长峰值是在564nm

此数据参见Brown和Wald,1963,PK,Brown绘图。上述不同基因特化人的四种视色素蛋白的颜色与吸收的波长峰值位置，是与物质呈现的颜色与所吸收可见光的波长相一致的。

视网膜突触结构与色觉编码流程，许多视网膜观察到的突触联系的模式，可以用作脊椎动物视网膜突触组构的总结。

信息传递是神经元作电传递，神经细胞产生分级电位和动作电位两种基本电位，分级电位在感受器和树突中产生，它们通常呈持续性，其振幅与刺激强度成正比，它对局部电位不传递，其振幅随远离其产生部位而减小，总和起来，或正或负，分级电位无阀值，例如一个光感受器吸收单个光量子后产生一个小的分级电位。动作电位常称冲动电位或锋电位，是放大的(0.1伏)瞬时性全电位或无电位，它是沿轴突产生的。它们通过频率而非振幅传递刺激强度的信息动作电位通常是传递的，即它们沿轴突连续地再生，在一根轴突的终结处的动作电位其振幅与起始端相同，动作电位还有阀值，例如为了产生一个动作电位，跨细胞膜的电压(膜电位)必须变化约15毫伏。见附图2，该图来源于JohoE.Dowling视网膜1989年4月。

如果我们把视觉信息的流程、视网膜突触组构、神经之产生的两类电位和实现信息的电传递，连贯起来综合分析，不难想到视觉色觉编码是一项电压合成频率传递的过程，同样解码也是如此，基于人眼光感受器有四种视色素的视蛋白，在对应接收四个波长的光量子的基础上，构出视网膜突触组构与色觉信息编码流程，从而解释可见光谱的光量子如何通过，由视杆细胞和视锥细胞组成的四种对应波长的感受器进行光化能量转换，经外、内网状层神经之产生分级电位与动作电位，实现电压合成进行色觉编码，通过动作电位以频率传递信息至神经节细胞，再经合成输出红、绿、蓝、青、紫、黄、六个色觉信息，经视神经交叉传至外侧膝状体，进行两眼色觉信息的综合处理，然后经视辐射神经纤维传送给视中枢十七区，进行综合判断颜色。

3．色觉异常矫正技术方案

(1)、确定由于基因所特化人的四种视色素的吸收峰值波长，作为可见光谱能量重新分布的依据，视网膜光感受器的四个吸收峰值应在437nm、493nm、533nm、564nm处。(当然如果缺少一种或只剩一种视色素，色觉异常将无法得到矫正的)。

(2)、根据视网膜突触组构的色觉编码流程模式及色盲人对辨色能力和混淆色(可采用色盲检查图表)，找出需要改变可见光谱能量所对应的视感细胞之所在，通过改变四个吸收波长蜂值的透过率，使其视色素浓度变化，从而控制电子跃迁的能级，达到改变光感受器分级电位的目的，使其色觉异常人的色觉编码得到纠正，恢复正常之色觉。在近百例色觉异常患者及有关色盲方面的资料统计，找出下列色觉异常的混淆色及四个吸收波长峰值的透过率分布，见图3，其数据如下：

①红色盲的混淆色为(“=”符号表示混淆)

红=深绿·青绿

红=灰

橙=黄绿

紫=蓝

四个吸收波长峰值透过率分布值应为

473nm透过率为65％±10％波长误差±10nm

493nm透过率为55％±5％波长误差±5nm

533nm透过率为10％±5％波长误差±5nm

564nm透过率为10％±5％波长误差±5nm

②绿色盲的混淆色为

淡绿=绛

绿=灰

绿青=紫红

蓝、青绿=紫

四个吸收峰值透过率分布值应为

473nm透过率为40％±10％波长误差±10nm

493nm透过率为50％±5％波长误差±5nm

533nm透过率为10％±5％波长误差±5nm

564nm透过率为10％±5％波长误差±5nm

③蓝色盲(黄青色盲)的混淆色为

橙黄、青紫=灰

青=黄

青绿=蓝

四个吸收峰值透过率分布值应为

473nm透过率为15％±10％波长误差±10nm

493nm透过率为10％±5％波长误差±5nm

533nm透过率为8％±5％波长误差±5nm

564nm透过率为10％±5％波长误差±5nm

4．色觉异常矫正眼镜制作

制作光谱能量重新分布的矫正色觉眼镜，采用物理光学镀膜方法，在平光或各种屈光度的光学玻璃眼镜片上进行多层膜系加工，使其四个吸收峰值透过率分布符合前面矫正各类色觉异常的数据。镀膜材料采用TiO₂和SiO₂来实现。

本发明色觉异常矫正眼镜具有如下优点：

1．该矫正方法是在三色学说和对立学说基础上进一步发展，通过改变四个吸收波长峰值的透过率，使其视色素浓度变化，从而控制电子跃迁的能级，达到改变光感受器分级电位的目的，使色觉异常的人色觉编码得到矫正，变为正常色觉，这技术路线通过改变四个吸收波长峰值进行光谱能量重新分布曲线的设计和多层膜系加工得以实现，并得到良好效果。

2．用该矫正方法制作的矫正眼镜，提高了色彩分辨率和层次效果，因为该眼镜是根据视网膜突触组构色觉编码和色盲人混淆色而设计的光谱能量重新分布数据，经过视网膜水平细胞亮度平衡功能，将产生清晰明亮视感，色彩分辨提高了，景物层次更加清晰，一百多位戴镜患者普遍反映良好。

3．色觉异常矫正效果明显，尤其对红、绿色盲严重患者效果更佳，扶余县一农民将青绿色西红柿看成红色、误认成熟，戴上该矫正眼镜后，分清红绿，不再造成蔬菜生产的损失。

4．由于采用TiO₂和SiO₂为镀膜材料，镜片膜层耐磨性增强，经二万次布面擦磨，膜层仍未脱落，非常牢固。

5．耐腐蚀性强，经得起盐雾考验，为作化学分析，海洋工作人员及沿海地区的患者带来方便，不受工作环境和生活环境的限制。

6．矫正眼镜的片基材料来源广泛，可用市面光学镜片，也可用CR-39，亚克力·PC等塑胶片，满足不同患者的需要，可加工平镜和各种屈光度镜片，可为各类近视和远视患者服务。

7．镜面彩色反光给人的新潮感，再镶上各式新颖别致的镜架，更受年轻人欢迎。

附图说明:

图1视觉信息主要流程图

图2视经元信息传递示意图

图3红、绿、蓝三类色觉异常矫正曲线

该发明的实施：利用附图3矫正曲线，选用光学玻璃镜片，CR-39和PC等塑胶片，进行多层膜系加工，装成眼镜，给不同程度的一百多名色盲患者配戴，用俞自萍编绘的色盲检查图进行检查，95％以上患者辨认清楚，说明该矫正方法是可行的，矫正效果是令人满意的，该发明是成功的。

Claims

1．色觉异常的矫正眼镜，其特征在于在平光和屈光度镜片上按四个吸收峰透过率分布的校正值，设计三类光谱能量曲线，每类四个吸收波长峰值透过率分布曲线，指导多层膜系加工，其中红色盲的四个吸收波长峰值透过率分布值为：

该矫正眼镜的片基材料可用光学玻璃眼镜片，也可用CR-39，亚克力、PC塑胶片，

437nm透过率为65％±10％，波长误差±10nm

493nm透过率为55％±5％，波长误差±5nm

533nm透过率为10％±5％，波长误差±5nm

564nm透过率为10％± 5％，波长误差±5nm

绿色盲的四个吸收波长透过率分布为

437nm透过率为40％±10％，波长误差±10nm

493nm透过率为50％±5％，波长误差±5nm

533nm透过率为10％±5％，波长误差±5nm

564nm透过率为10％±5％，波长误差±5nm

蓝色盲的四个吸收峰值透过率分布值为

437nm透过率为15％±10％，波长误差±10nm

493nm透过率为10％±5％，波长误差±5nm

533nm透过率为8％±5％，波长误差±5nm

564nm透过率为10％±5％，波长误差±5nm

2．按权利要求1所述的色觉异常的矫正眼镜，其特征在于为了提高膜层耐磨性能，采用TiO₂和SiO₂作镀膜材料。