哈利法大學開發(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，科學家們得出結論，他們的眼鏡“在對抗色盲方面具有巨大潛力”。

△哈利法大學團隊的 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變得非常困難，這是由受影響患者眼睛視網膜中的感光“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。當這些細胞類型中的一種出現(xiàn)故障或缺失時，就會導致色盲。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轉向 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

測試色彩校正

科學家在SOLIDWORKS上設計了一副眼鏡原型，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)化的光學和機械性能至關重要，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 波長過濾染料結合在一起，從而獲得了所需的著色效果。當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道�！癧我們的] 研究結果表明，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(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航。