專利名稱：色覺異常的矯正方法及矯正眼鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于人類生活必需中色覺異常的矯正方法和矯正眼鏡。
我們生活的世界是個(gè)物質(zhì)的世界，不同的物質(zhì)可以吸收不同波長(zhǎng)的光而散射其對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的光，因而構(gòu)成了絢麗多彩的世界。人們借助眼睛視網(wǎng)膜上四種感光細(xì)胞，進(jìn)行光化能量轉(zhuǎn)化，通過生理獨(dú)特的色覺信息編碼，最終傳遞到大腦皮層視區(qū)中樞，從而感觀了當(dāng)今的萬紫千紅大世界。
由于視覺異常是通過X染色體性連鎖遺傳或常染色體顯性遺傳，到目前為止世界上已有二億多人色覺異常(俗稱色盲)，這一生理遺傳缺陷剝奪了色盲人在學(xué)習(xí)和工作上與正常人同等的權(quán)利，也帶來生理色覺享受的不公平，為此世界各國(guó)科學(xué)工作者，近一百多年來一直研究尋求醫(yī)治及矯正色覺異常的新方法。
如美國(guó)專利4300819，德國(guó)專利3209655以及日本專利59-148027都公開了色盲眼鏡，中國(guó)專利88200988又公開了趙文清設(shè)計(jì)的一種色盲眼鏡，但由于透過率低，校正效果差而沒能形成商品。
本發(fā)明的目的是對(duì)色覺異常成因進(jìn)行綜合分析，突破了過去三色學(xué)說和對(duì)立學(xué)說對(duì)色覺異常的解釋的困惑，建立了視網(wǎng)膜突觸組構(gòu)的色覺編碼流程模式，從而找出色覺異常的矯正方案，制成矯正眼鏡，為色盲病人解除痛苦。
本發(fā)明的內(nèi)容1、產(chǎn)生顏色視覺異常的理論分析，先見附圖1視覺信息的主要流程圖，光感受器是由色素上皮層、視桿細(xì)胞、視錐細(xì)胞組成，是光轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部分。水平細(xì)胞可以控制光感受器的生化強(qiáng)度，起著亮度平衡的重要作用。雙極細(xì)胞主要是傳遞光感受器的信息至無長(zhǎng)突細(xì)胞和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。無長(zhǎng)突細(xì)胞主要是綜合處理雙極細(xì)胞送來的信息，其中包括色碼合成及產(chǎn)生時(shí)間、空間的信息功能。神經(jīng)節(jié)細(xì)胞接受上述兩種信息后，進(jìn)行一次色覺細(xì)胞的解碼工作，將其結(jié)果經(jīng)視神經(jīng)交叉?zhèn)鬟f給外側(cè)膝狀體共分六層，將兩眼的色覺信號(hào)又一次綜合處理之后，將其信息由視輻射神經(jīng)纖維傳遞給視中樞神經(jīng)，即大腦枕葉的紋狀區(qū)十七區(qū)，整個(gè)視覺信息流程結(jié)束。當(dāng)然不管上述某一部位發(fā)生異常，都會(huì)給色覺的編碼和解碼帶來錯(cuò)誤，產(chǎn)生色覺異常的結(jié)果。
光感受器是產(chǎn)生顏色視覺的關(guān)鍵部位。因?yàn)樗且暰W(wǎng)膜上的靶面，由視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞組成的像素點(diǎn)匯集而成的視色素，它是一種視蛋白和生色團(tuán)新組成的色蛋白，是光能進(jìn)入視網(wǎng)膜轉(zhuǎn)化為化學(xué)能功能之所在。
色覺異常的人是由視蛋白的病理基因攜帶在X染色體上遺傳給后代，使某種視錐細(xì)胞減少或色素發(fā)生改變。視色素分子吸收一個(gè)光量子后發(fā)生分子若干變換，首先是生色團(tuán)，之后在分子的視蛋白部分，這些變換最終導(dǎo)致視黃醛生色團(tuán)和視蛋白的分離，這個(gè)過程稱為漂白，它導(dǎo)致視色素分子失去顏色。
視覺異常的人是視蛋白分子結(jié)構(gòu)異于正常人，視蛋白和生色團(tuán)組成的視色素π鍵的長(zhǎng)短，是決定吸收波長(zhǎng)峰值的關(guān)鍵，如果峰值發(fā)生位移，其結(jié)果色覺編碼將出現(xiàn)誤碼或混同碼，導(dǎo)致高級(jí)視中樞對(duì)色覺信息的判斷錯(cuò)誤，這是造成色覺異常，產(chǎn)生許多混同色的原因。
2、矯正色覺異常的理論依據(jù)視色素的顏色與吸收光譜的相關(guān)性我們可以從人與猴三種視錐細(xì)胞色素及人視紫紅質(zhì)的差別光譜(漂白前后吸收的差)可以看出黃橙色的視錐細(xì)胞吸收波長(zhǎng)峰值是在437nm
紅色的視錐細(xì)胞吸收波長(zhǎng)峰值是在493nm紫紅色的視錐細(xì)胞吸收波長(zhǎng)峰值是在533nm紫蘭色的視錐細(xì)胞吸收波長(zhǎng)峰值是在564nm此數(shù)據(jù)參見Brown和Wald，1963，PK，Brown繪圖。上述不同基因特化人的四種視色素蛋白的顏色與吸收的波長(zhǎng)峰值位置，是與物質(zhì)呈現(xiàn)的顏色與所吸收可見光的波長(zhǎng)相一致的。
視網(wǎng)膜突觸結(jié)構(gòu)與色覺編碼流程，許多視網(wǎng)膜觀察到的突觸聯(lián)系的模式，可以用作脊椎動(dòng)物視網(wǎng)膜突觸組構(gòu)的總結(jié)。
信息傳遞是神經(jīng)元作電傳遞，神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生分級(jí)電位和動(dòng)作電位兩種基本電位，分級(jí)電位在感受器和樹突中產(chǎn)生，它們通常呈持續(xù)性，其振幅與刺激強(qiáng)度成正比，它對(duì)局部電位不傳遞，其振幅隨遠(yuǎn)離其產(chǎn)生部位而減小，總和起來，或正或負(fù)，分級(jí)電位無閥值，例如一個(gè)光感受器吸收單個(gè)光量子后產(chǎn)生一個(gè)小的分級(jí)電位。動(dòng)作電位常稱沖動(dòng)電位或鋒電位，是放大的(0.1伏)瞬時(shí)性全電位或無電位，它是沿軸突產(chǎn)生的。它們通過頻率而非振幅傳遞刺激強(qiáng)度的信息。動(dòng)作電位通常是傳遞的，即它們沿軸突連續(xù)地再生，在一根軸突的終結(jié)處的動(dòng)作電位其振幅與起始端相同，動(dòng)作電位還有閥值，例如為了產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)作電位，跨細(xì)胞膜的電壓(膜電位)必須變化約15毫伏。見附圖2，該圖來源于JohoE.Dowling視網(wǎng)膜1989年4月。
如果我們把視覺信息的流程、視網(wǎng)膜突觸組構(gòu)、神經(jīng)之產(chǎn)生的兩類電位和實(shí)現(xiàn)信息的電傳遞，連貫起來綜合分析，不難想到視覺色覺編碼是一項(xiàng)電壓合成頻率傳遞的過程，同樣解碼也是如此，基于人眼光感受器有四種視色素的視蛋白，在對(duì)應(yīng)接收四個(gè)波長(zhǎng)的光量子的基礎(chǔ)上，構(gòu)出視網(wǎng)膜突觸組構(gòu)與色覺信息編碼流程，從而解釋可見光譜的光量子如何通過，由視桿細(xì)胞和視錐細(xì)胞組成的四種對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)的感受器進(jìn)行光化能量轉(zhuǎn)換，經(jīng)外、內(nèi)網(wǎng)狀層神經(jīng)之產(chǎn)生分級(jí)電位與動(dòng)作電位，實(shí)現(xiàn)電壓合成進(jìn)行色覺編碼，通過動(dòng)作電位以頻率傳遞信息至神經(jīng)節(jié)細(xì)胞，再經(jīng)合成輸出紅、綠、藍(lán)、青、紫、黃、六個(gè)色覺信息，經(jīng)視神經(jīng)交叉?zhèn)髦镣鈧?cè)膝狀體，進(jìn)行兩眼色覺信息的綜合處理，然后經(jīng)視輻射神經(jīng)纖維傳遞給視中樞十七區(qū)，進(jìn)行綜合判斷顏色。
3、色覺異常矯正技術(shù)方案(1)、確定由于基因所特化人的四種視色素的吸收峰值波長(zhǎng)，作為可見光譜能量重新分布的依據(jù)，視網(wǎng)膜光感受器的四個(gè)吸收峰值應(yīng)在437nm、493nm、533nm、564nm處。(當(dāng)然如果缺少一種或只剩一種視色素，色覺異常將無法得到矯正的。)(2)、根據(jù)視網(wǎng)膜突觸組構(gòu)的色覺編碼流程模式及色盲人對(duì)辨色能力和混淆色(可采用色盲檢查圖表)，找出需要改變可見光譜能量所對(duì)應(yīng)的視感細(xì)胞之所在，通過改變四個(gè)吸收波長(zhǎng)峰值的透過率，使其視色素濃度變化，從而控制電子躍遷的能級(jí)，達(dá)到改變光感受器分級(jí)電位的目的，使其色覺異常人的色覺編碼得到糾正，恢復(fù)正常之色覺。在近百例色覺異常患者及有關(guān)色盲方面的資料統(tǒng)計(jì)，找出下列色覺異常的混淆色及四個(gè)吸收波長(zhǎng)峰值的透過率分布，見圖3，其數(shù)據(jù)如下①紅色盲的混淆色為(
符號(hào)表示混淆)紅
深綠·青綠紅
灰橙
黃綠紫
藍(lán)四個(gè)吸收波長(zhǎng)峰值透過率分布值應(yīng)為473nm透過率為65%±10%波長(zhǎng)誤差±10nm493nm透過率為55%±5%波長(zhǎng)誤差±5nm
本發(fā)明色覺異常的矯正方法和矯正眼鏡具有如下優(yōu)點(diǎn)1、該矯正方法是在三色學(xué)說和對(duì)立學(xué)說基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展，通過改變四個(gè)吸收波長(zhǎng)峰值的透過率，使其視色素濃度變化，從而控制電子躍遷的能級(jí)，達(dá)到改變光感受器分級(jí)電位的目的，使色覺異常的人色覺編碼得到矯正，變?yōu)檎ＩX，這一技術(shù)路線通過改變四個(gè)吸收波長(zhǎng)峰值進(jìn)行光譜能量重新分布曲線的設(shè)計(jì)和多層膜系加工得以實(shí)現(xiàn)，并得到良好效果。
2、用該矯正方法制作的矯正眼鏡，提高了色彩分辨率和層次效果，因?yàn)樵撗坨R是根據(jù)視網(wǎng)膜突觸組構(gòu)色覺編碼和色盲人混淆色而設(shè)計(jì)的光譜能量重新分布數(shù)據(jù)，經(jīng)過視網(wǎng)膜水平細(xì)胞亮度平衡功能，將產(chǎn)生清晰明亮視感，色彩分辨提高了，景物層次更加清晰，一百多位戴鏡患者普遍反映良好。
3、色覺異常矯正效果明顯，尤其對(duì)紅、綠色盲嚴(yán)重患者效果更佳，扶余縣一農(nóng)民將青綠色西紅柿看成紅色、誤認(rèn)成熟，戴上該矯正眼鏡后，分清紅綠，不再造成蔬菜生產(chǎn)的損失。
4、由于采用TiO2和SiO2為鍍膜材料，鏡片膜層耐磨性增強(qiáng)，經(jīng)二萬次布面擦磨，膜層仍未脫落，非常牢固。
5、耐腐蝕性強(qiáng)，經(jīng)得起鹽霧考驗(yàn)，為作化學(xué)分析、海洋工作人員及沿海地區(qū)的患者帶來方便，不受工作環(huán)境和生活環(huán)境的限制。
6、矯正眼鏡的片基材料來源廣泛，可用市面光學(xué)鏡片，也可用CR-39，亞克力·PC等塑膠片，滿足不同患者的需要，可加工平鏡和各種屈光度鏡片，可為各類近視和遠(yuǎn)視患者服務(wù)。
7、鏡面彩色反光給人的新潮感，再鑲上各式新穎別致的鏡架，更受年輕人歡迎。


圖1視覺信息主要流程2神經(jīng)元信息傳遞示意3紅、綠、蘭三類色覺異常矯正曲線該發(fā)明的實(shí)施利用附圖3矯正曲線，選用光學(xué)玻璃鏡片，CR-39和PC等塑膠片，進(jìn)行多層膜系加工，裝成眼鏡，給不同程度的一百多名色盲患者配戴，用俞自萍編繪的色盲檢查圖進(jìn)行檢查，95%以上患者辨認(rèn)清楚，說明該矯正方法是可行的，矯正效果是令人滿意的，該發(fā)明是成功的。
權(quán)利要求
1.色覺異常的矯正方法及矯正眼鏡，其特征在于由于基因所特化人的四種視色素的吸收峰的波長(zhǎng)，作為改變可見光光譜能量重新分布的依據(jù)，根據(jù)視網(wǎng)膜突觸組構(gòu)的色覺編碼流程以及色覺異常人的辨色能力和混淆色，改變四個(gè)吸收波長(zhǎng)峰值的透過率，使視色素濃度變化，達(dá)到改變光感受器分級(jí)電位的目的，使色覺異常的人的色覺編碼得到矯正，并在平光或屈光度鏡片按四個(gè)吸收峰透過率分布的校正值，進(jìn)行多層膜系加工，制成矯正眼鏡。
2.按著權(quán)利要求1所述的色覺異常的矯正方法及矯正眼鏡，其特征在于設(shè)計(jì)三類光譜能量曲線每類四個(gè)吸收波長(zhǎng)峰值透過率分布曲線指導(dǎo)膜系加工，其中紅色盲的四個(gè)吸收波長(zhǎng)峰值透過率分布值為437nm透過率為65%±10%，波長(zhǎng)誤差±10nm493nm透過率為55%±5%，波長(zhǎng)誤差±5nm533nm透過率為10%±5%，波長(zhǎng)誤差±5nm564nm透過率為10%±5%，波長(zhǎng)誤差±5nm綠色盲的四個(gè)吸收波長(zhǎng)透過率分布為437nm透過率為40%±10%，波長(zhǎng)誤差±10nm493nm透過率為50%±5%，波長(zhǎng)誤差±5nm533nm透過率為10%±5%，波長(zhǎng)誤差±5nm564nm透過率為10%±5%，波長(zhǎng)誤差±5nm藍(lán)色盲的四個(gè)吸收峰值透過率分布值為437nm透過率為15%±10%，波長(zhǎng)誤差±10nm493nm透過率為10%±5%，波長(zhǎng)誤差±5nm533nm透過率為8%±5%，波長(zhǎng)誤差±5nm564nm透過率為10%±5%，波長(zhǎng)誤差±5nm
3.按權(quán)利要求1所述的色覺異常的矯正方法及矯正眼鏡，其特征在于矯正眼鏡的片基材料可用光學(xué)玻璃眼鏡片，也可用CR-39、亞克力、PC等塑膠片。
4.按權(quán)利要求1所述的色覺異常的矯正方法及矯正眼鏡，其特征在于為了提高膜層耐磨性能，采用TiO2和SiO2作鍍膜材料。
全文摘要
色覺異常的矯正方法及矯正眼鏡，本發(fā)明是在三色學(xué)說和對(duì)立學(xué)說的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步確定由基因所特化人的四種視色素的吸收峰的波長(zhǎng)，作為改變可見光光譜能量重新分布的依據(jù)，根據(jù)視網(wǎng)膜突觸組構(gòu)的色覺編碼流程模式及色盲人的辨色能力和混淆色，改變四個(gè)吸收波長(zhǎng)峰值的透過率，使視色素濃度變化，達(dá)到改變光感受器分級(jí)電位的目的，使色覺編碼得到矯正，恢復(fù)正常。在平光或屈光度鏡片上，按四種吸收峰值透過率分布的校正值，進(jìn)行多層膜系加工，制成矯正眼鏡。
文檔編號(hào)G02C7/10GK1073266SQ91111430
公開日1993年6月16日 申請(qǐng)日期1991年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月9日
發(fā)明者盧眾 申請(qǐng)人:盧眾