哈利法大學(xué)開發(fā)專為色盲佩戴的3D打印眼鏡

2022年9月23日,，南極熊獲悉,，哈利法大學(xué)的研究人員開發(fā)了一套 3D 打印眼鏡,，可以治愈色覺缺陷 (CVD) 疾病,。

據(jù)悉,，眼鏡由3D 打印的框架和有色鏡片組成，通過阻擋不需要的波長有效地工作,，同時對其余的可見光譜保持透明。

有色覺缺陷的志愿者通過佩戴眼鏡測試后,，表示顏色識別方面有顯著改善,，科學(xué)家們得出結(jié)論，他們的眼鏡“在對抗色盲方面具有巨大潛力”,。

△哈利法大學(xué)團隊的 3D 打印眼鏡

開發(fā)治療色盲的方法

色盲是一種常見的先天性疾病,，它限制了患者區(qū)分某些顏色深淺的​​能力。根據(jù)慈善機構(gòu)Color Blind Awareness的數(shù)據(jù),，1/12 的男性和 1/200 的女性患有色盲,。這種疾病使得識別交通信號燈或新鮮食物的顏色等日常任務(wù)變得非常困難，這是由受影響患者眼睛視網(wǎng)膜中的感光“錐體”細胞缺陷引起的,。

在健康的眼睛中,，藍色、紅色和綠色視錐細胞共同作用以檢測原色,。當(dāng)這些細胞類型中的一種出現(xiàn)故障或缺失時,，就會導(dǎo)致色盲。雖然基因療法目前正在開發(fā)中,，但仍處于實驗室測試階段,，這意味著患者需要佩戴眼鏡或隱形眼鏡來改變他們的顏色感知。

自 2012 年以來,， Enchroma等公司就開始提供此類眼鏡,，并表示其眼鏡非常有效,，但仍難以為患者定制這些眼鏡�,？紤]到這一點,，哈利法研究人員已經(jīng)轉(zhuǎn)向 3D 打印來開發(fā)他們自己的框架，可以根據(jù)用戶的顏色校正需求進行定制,。

△染色 3D 打印眼鏡與市場上一些市售眼鏡之間的效率比較,，圖片來自哈利法大學(xué)

測試色彩校正

科學(xué)家在SOLIDWORKS上設(shè)計了一副眼鏡原型，然后在 Prusa SL1S系統(tǒng)上使用ASIGA DentaClear 和 Gray 樹脂打印,。在此過程中,，團隊發(fā)現(xiàn)固化時間和層厚度對于實現(xiàn)優(yōu)化的光學(xué)和機械性能至關(guān)重要，每層 6 秒的打印時間和 25 微米的厚度被證明是理想的,。

為了制造眼鏡鏡片,，研究人員將他們的樹脂與 Atto 565 和 Atto 488 波長過濾染料結(jié)合在一起，從而獲得了所需的著色效果,。當(dāng)安裝到鏡架上并準備好進行測試時,，它們可以阻擋 480-510 nm 和 550-580 nm 之間的 CVD 患者不需要的波長。

與現(xiàn)成的 Enchroma 眼鏡相比,，還發(fā)現(xiàn) 3D 打印眼鏡可以濾除相似波長的光,，同時在透射的光中表現(xiàn)出“更好的選擇性”。在實踐中,，這意味著 3D 打印眼鏡能夠阻擋 50% 以上的不需要的波長,，但對可見光譜上的其他光保持 85% 以上的透明度。

志愿者后來在標準 Ishihara 色盲測試中使用該眼鏡在顏色識別方面實現(xiàn)了 45% 和 200% 的改進,，團隊表示,，他們的 3D 打印框架代表了一種可行的 CVD 患者替代療法，比商業(yè)眼鏡更可定制和更有效,。

“結(jié)果表明,，我們的 3D 打印眼鏡在過濾不需要的波長方面比市售的 CVD 眼鏡更具選擇性，”該團隊在他們的論文中總結(jié)道,�,！癧我們的] 研究結(jié)果表明，這些 3D 打印有色眼鏡在對抗色盲方面具有巨大潛力,，因為它們易于制造和定制,，可以根據(jù)患者的需要進行定制�,！�

△TUM 開發(fā)的 3D 打印紅外護目鏡和觸覺套筒系統(tǒng),，圖片來自 Manuel Zahn 和 Armaghan Ahmad Khan。

Khalifa 團隊的 3D 打印眼鏡并不是第一個使用該技術(shù)開發(fā)的解決視力障礙的眼鏡。今年早些時候,，慕尼黑工業(yè)大學(xué)(TUM) 的研究人員開發(fā)了3D 打印觸覺反饋眼鏡,，讓視力障礙者無需拐杖也能導(dǎo)航。