哈利法大学开发专为色盲佩戴的3D打印眼镜

2022年9月23日，南极熊获悉，哈利法大学的研究人员开发了一套 3D 打印眼镜，可以治愈色觉缺陷 (CVD) 疾病。

据悉，眼镜由3D 打印的框架和有色镜片组成，通过阻挡不需要的波长有效地工作，同时对其余的可见光谱保持透明。

有色觉缺陷的志愿者通过佩戴眼镜测试后，表示颜色识别方面有显著改善，科学家们得出结论，他们的眼镜“在对抗色盲方面具有巨大潜力”。

△哈利法大学团队的 3D 打印眼镜

开发治疗色盲的方法

色盲是一种常见的先天性疾病，它限制了患者区分某些颜色深浅的​​能力。根据慈善机构Color Blind Awareness的数据，1/12 的男性和 1/200 的女性患有色盲。这种疾病使得识别交通信号灯或新鲜食物的颜色等日常任务变得非常困难，这是由受影响患者眼睛视网膜中的感光“锥体”细胞缺陷引起的。

在健康的眼睛中，蓝色、红色和绿色视锥细胞共同作用以检测原色。当这些细胞类型中的一种出现故障或缺失时，就会导致色盲。虽然基因疗法目前正在开发中，但仍处于实验室测试阶段，这意味着患者需要佩戴眼镜或隐形眼镜来改变他们的颜色感知。

自 2012 年以来， Enchroma等公司就开始提供此类眼镜，并表示其眼镜非常有效，但仍难以为患者定制这些眼镜。考虑到这一点，哈利法研究人员已经转向 3D 打印来开发他们自己的框架，可以根据用户的颜色校正需求进行定制。

△染色 3D 打印眼镜与市场上一些市售眼镜之间的效率比较，图片来自哈利法大学

测试色彩校正

科学家在SOLIDWORKS上设计了一副眼镜原型，然后在 Prusa SL1S系统上使用ASIGA DentaClear 和 Gray 树脂打印。在此过程中，团队发现固化时间和层厚度对于实现优化的光学和机械性能至关重要，每层 6 秒的打印时间和 25 微米的厚度被证明是理想的。

为了制造眼镜镜片，研究人员将他们的树脂与 Atto 565 和 Atto 488 波长过滤染料结合在一起，从而获得了所需的着色效果。当安装到镜架上并准备好进行测试时，它们可以阻挡 480-510 nm 和 550-580 nm 之间的 CVD 患者不需要的波长。

与现成的 Enchroma 眼镜相比，还发现 3D 打印眼镜可以滤除相似波长的光，同时在透射的光中表现出“更好的选择性”。在实践中，这意味着 3D 打印眼镜能够阻挡 50% 以上的不需要的波长，但对可见光谱上的其他光保持 85% 以上的透明度。

志愿者后来在标准 Ishihara 色盲测试中使用该眼镜在颜色识别方面实现了 45% 和 200% 的改进，团队表示，他们的 3D 打印框架代表了一种可行的 CVD 患者替代疗法，比商业眼镜更可定制和更有效。

“结果表明，我们的 3D 打印眼镜在过滤不需要的波长方面比市售的 CVD 眼镜更具选择性，”该团队在他们的论文中总结道。“[我们的] 研究结果表明，这些 3D 打印有色眼镜在对抗色盲方面具有巨大潜力，因为它们易于制造和定制，可以根据患者的需要进行定制。”

△TUM 开发的 3D 打印红外护目镜和触觉套筒系统，图片来自 Manuel Zahn 和 Armaghan Ahmad Khan。

Khalifa 团队的 3D 打印眼镜并不是第一个使用该技术开发的解决视力障碍的眼镜。今年早些时候，慕尼黑工业大学(TUM) 的研究人员开发了3D 打印触觉反馈眼镜，让视力障碍者无需拐杖也能导航。