研究人員用3D打印制造可以矯正色盲的著色鏡片，比傳統(tǒng)眼鏡更具選擇性
時間：2022-09-13 10:39 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
導(dǎo)讀：先天性色覺障礙（CVD）通常稱為色盲，他們不能分辨自然光譜中的各種顏色或某種顏色。可以概括為，這種疾病限制了眼中三個視網(wǎng)膜錐體（光感受器），傳遞整個顏色光譜的能力，最常見是紅綠色的色盲。雖然目前，可以通過佩戴有色眼鏡可以幫助他們糾正視力，但它們往往不能針對個性化需求而定制。因此，人們正通過非常適用于以上需求的3D打印技術(shù)進行研究。
2022年9月11日，阿布扎比哈利法科技大學(xué)（KU）的一個研究小組，希望通過3D打印技術(shù)，來幫助人們獲得更加準(zhǔn)確的個性化解決方案。概況的說，研究人員混合了兩種波長過濾染料的透明樹脂，為他們的3D打印透鏡著色。一種染料為紅綠色患者阻擋不需要的波長，而另一種染料為黃藍色患者過濾不需要的波長。該論文的研究者指出：“迄今為止，可以治療CVD的方法還沒有被開發(fā)出來，諸如基因治療等治療課程還沒有在人類身上應(yīng)用。因此，患者選擇可穿戴的視覺輔助工具，如有色眼鏡或隱形眼鏡，通過過濾掉藍黃（440-500納米）和紅綠（540-580納米）使得CVD患者能夠區(qū)分顏色。”
利用3D打印的可定制優(yōu)勢
雖然3D打印鏡片（即使是用染料染色來矯正色盲的鏡片）肯定不是什么新想法，但通過該技術(shù)制造定制的色盲矯正眼鏡，該團隊認為，可以為色盲人士定制更舒適的選擇，例如區(qū)分某些色調(diào)和顏色。機械工程副教授Haider Butt博士說：“針對為CVD患者定制特別的眼鏡仍然是一個挑戰(zhàn)，盡管該研究可以顯著提升市場上的CVD可穿戴設(shè)備和材料性能。”
根據(jù)早些時候，對CVD的管理和糾正方法研究表明，在使用染料時可能會發(fā)生浸出和毒性問題。KU團隊采取了預(yù)防措施，以確保這種情況不會發(fā)生，他們首先檢查了染料的穩(wěn)定性。3D打印的眼鏡在水中存放了一個多星期，在此期間沒有染料滲漏到水中，這意味著眼鏡是穩(wěn)定的，可以長期使用。另一項測試包括將眼鏡在環(huán)境條件下再放置一周，它們再次證明了其穩(wěn)定性，以及靈活性和強度。研究人員在對眼鏡進行彎曲和折疊時，也發(fā)現(xiàn)其具有良好的耐久性。
Butt博士說：“我們的結(jié)果表明，3D打印對染料的波長過濾特性沒有影響。事實上，染料與樹脂結(jié)合并進行3D打印時保持不變。但當(dāng)我們將該技術(shù)與商用眼鏡的色盲光學(xué)性能進行比較時，結(jié)果表明，3D打印眼鏡在過濾不需要的波長方面，比商用眼鏡更具選擇性。因此，它在治療色盲方面具有巨大潛力。最重要的是，它們易于制造和定制的優(yōu)勢，可以根據(jù)每個患者的需求，進行個性化定制。”
△3D打印色覺障礙眼鏡。A) 眼鏡的CAD模型，B) 通過切片模型準(zhǔn)備G代碼， C) 打印在構(gòu)建板上的3D打印鏡片照片，D) 框架的CAD模型，E) 通過切片模型準(zhǔn)備G代碼，F(xiàn)) 3D打印框架照片
2022年9月11日，阿布扎比哈利法科技大學(xué)（KU）的一個研究小組，希望通過3D打印技術(shù)，來幫助人們獲得更加準(zhǔn)確的個性化解決方案。概況的說，研究人員混合了兩種波長過濾染料的透明樹脂，為他們的3D打印透鏡著色。一種染料為紅綠色患者阻擋不需要的波長，而另一種染料為黃藍色患者過濾不需要的波長。該論文的研究者指出：“迄今為止，可以治療CVD的方法還沒有被開發(fā)出來，諸如基因治療等治療課程還沒有在人類身上應(yīng)用。因此，患者選擇可穿戴的視覺輔助工具，如有色眼鏡或隱形眼鏡，通過過濾掉藍黃（440-500納米）和紅綠（540-580納米）使得CVD患者能夠區(qū)分顏色。”
利用3D打印的可定制優(yōu)勢
雖然3D打印鏡片（即使是用染料染色來矯正色盲的鏡片）肯定不是什么新想法，但通過該技術(shù)制造定制的色盲矯正眼鏡，該團隊認為，可以為色盲人士定制更舒適的選擇，例如區(qū)分某些色調(diào)和顏色。機械工程副教授Haider Butt博士說：“針對為CVD患者定制特別的眼鏡仍然是一個挑戰(zhàn)，盡管該研究可以顯著提升市場上的CVD可穿戴設(shè)備和材料性能。”
△色覺缺陷個體感知的圖像表示。A)正常視力個體和不同色覺缺陷個體，看到的彩色材料照片 B) 紅色盲，C) 綠色弱視，D)藍色盲
該團隊將兩種不同的染料混合到透明樹脂中，以構(gòu)建3D打印鏡片，一種用于阻擋紅綠色患者不需要的波長，另一種用于黃藍色患者，并采用Prusa SL1S SPEED 3D打印機，以0.5%、1%和1.5%的濃度的濃度將它們分別打印出來。然后，志愿者對這兩種CVD鏡片進行了測試，發(fā)現(xiàn)與市售的矯正鏡片相比，它們在舒適度和視力改善方面都是有益的。KU團隊還使用SOLIDWORKS和3D打印技術(shù)來優(yōu)化鏡框，這樣做的好處是，盡可能的讓這些特殊眼鏡接近普通眼鏡。
△優(yōu)化制造工藝后的打印參數(shù)
優(yōu)化制造工藝根據(jù)早些時候，對CVD的管理和糾正方法研究表明，在使用染料時可能會發(fā)生浸出和毒性問題。KU團隊采取了預(yù)防措施，以確保這種情況不會發(fā)生，他們首先檢查了染料的穩(wěn)定性。3D打印的眼鏡在水中存放了一個多星期，在此期間沒有染料滲漏到水中，這意味著眼鏡是穩(wěn)定的，可以長期使用。另一項測試包括將眼鏡在環(huán)境條件下再放置一周，它們再次證明了其穩(wěn)定性，以及靈活性和強度。研究人員在對眼鏡進行彎曲和折疊時，也發(fā)現(xiàn)其具有良好的耐久性。
Butt博士說：“我們的結(jié)果表明，3D打印對染料的波長過濾特性沒有影響。事實上，染料與樹脂結(jié)合并進行3D打印時保持不變。但當(dāng)我們將該技術(shù)與商用眼鏡的色盲光學(xué)性能進行比較時，結(jié)果表明，3D打印眼鏡在過濾不需要的波長方面，比商用眼鏡更具選擇性。因此，它在治療色盲方面具有巨大潛力。最重要的是，它們易于制造和定制的優(yōu)勢，可以根據(jù)每個患者的需求，進行個性化定制。”
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