專利名稱：視覺生物頻譜儀的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種眼保健治療儀和萬花筒領域，特別是涉及一種用于弱視、調(diào)節(jié)性近視和老視眼的物理治療的視力保健治療儀。
為公眾所熟知的發(fā)明于一百多年前的萬花筒大都在筒體內(nèi)裝有彩色碎玻璃，塑料碎片，轉動筒體可觀看不同的圖像。本發(fā)明的設計者曾公布了一種CN89215916的“音樂電子萬花筒”，它用電子電路和發(fā)光元件取代彩色碎玻璃和塑料碎片，當發(fā)光器件發(fā)光時，即可觀看到電子彩色畫面，使古老的萬花筒重放異彩，但是該萬花筒僅僅是作為一種觀賞娛樂的玩具。
弱視是一種由多種原因引起的視力障礙，一般無法用配鏡的方法矯正。目前防治弱視的方法較多，其中較為理想的一種是利用紅光閃爍原理，鍛煉弱視眼的皮質(zhì)中樞，從而達到治療的目的。中國專利CN90202156和CN94212912公開了一種利用上述原理設計的弱視保健電子萬花筒，它將萬花筒內(nèi)光源組的光源限制為一定光強和頻率的閃爍紅光，通過直接刺激對其敏感的視網(wǎng)膜黃斑區(qū)，使其興奮，從而達到治療的目的。該儀器從技術上解決了弱視儀造價昂貴的難題，為弱視防治進入家庭提供了一種治療和保健儀器。此外，還有一些采用紅光閃爍原理設計的治療儀器，如中國專利CN86200467、CN88217622等，其治療基礎均主要以視網(wǎng)膜黃斑區(qū)中錐體細胞對600-680nm(納米)波長的紅光敏感，通過光刺激，提高感覺輸入和臨界融合頻率，從而達到鍛煉和提高視力的目的。但是上述所有這些儀器的治療理論依據(jù)及其方法，均忽視了人的眼睛內(nèi)存在著不同類型的顏色視覺感受器?，F(xiàn)代視覺電生理學和色覺理論研究證明人體存在三種類型的視網(wǎng)膜錐體細胞，其對光譜的吸收峰值分別為570～590nm(納米)、530～565nm和430～460nm，亦即分別對上述峰值波長的光最為敏感和興奮；現(xiàn)代視覺電生理學和色覺理論還表明視覺對顏色存在著對立機制，可有四種相互對抗的顏色細胞，這主要表現(xiàn)在視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞和外側膝狀體細胞階段，第一種細胞對600～680nm的紅光產(chǎn)生興奮作用，對波長為530～565nm的綠光產(chǎn)生抑制作用，第二種細胞以相反的方式起作用，也就是紅光對它不起興奮作用而起抑制作用，綠光對它卻起興奮作用；第三種細胞是430～460nm的藍光對它起抑制作用，波長約為570-590的黃光對它起興奮作用，第四種細胞則對這些波長起相反的作用，即黃光產(chǎn)生抑制作用，藍光產(chǎn)生興奮作用。此外，根據(jù)視覺的電生理學研究成果，視覺刺激的誘發(fā)電位(VEP)還與光刺激的強度和強度的變化、頻率和頻率的變化、閃光圖象和圖象的變化有關。實驗表明變化強度和變化頻率的光所引起的誘發(fā)電位反應大于固定光強和固定頻率條件下的誘發(fā)電位反應；閃光的圖形刺激所引起誘發(fā)電位反應大于單純均勻亮度刺激的誘發(fā)電位發(fā)應，閃光變化圖形刺激的誘發(fā)電位反應大于單純閃光圖形的誘發(fā)電位反應，圖形情景對比大的誘發(fā)電位反應大于圖形情景對比小的誘發(fā)電位反應。而以上所述的各種治療儀器，由于大多是采用簡單的振蕩脈沖電路，因此其閃爍頻率是固定和單一的；閃爍的光強也無法自動變化，在方法上多為單一或兩種光源的均勻刺激，使圖形情景對比很小；由于方法或發(fā)光源的限制，使所采用的光源波長范圍，偏離人體視網(wǎng)膜錐體細胞最為敏感和興奮的峰值中心區(qū)域。這些與現(xiàn)代視覺電生理學的研究成果相比顯得落伍和不足，從而妨礙療效的進一步提高。此外還由于上述儀器的結構和電路設計的局限，使其操作的原理和方法復雜，給少兒患者帶來諸多不便和困難，也影響其實際治療的效果。
本發(fā)明的目的在于提供一種視覺生物頻譜儀，它采用更接近人體視網(wǎng)膜錐體細胞敏感和興奮的中心峰值波長的按序排列的多組紅、綠、藍、黃發(fā)光器件作為照射光源，同時將多組光譜變換、頻率變換、圖象變換和光強變換的優(yōu)化治療方案進行編程，通過微電腦控制器的多路輸出變化及多種頻率變化，產(chǎn)生光譜、光強、頻率及圖象自動隨設置固定程序和音樂程序變化的閃爍光和閃爍圖象，分別刺激和鍛煉視網(wǎng)膜不同類型的視覺細胞，改善傳導功能，提高不同類型的視覺細胞對特定波長生物光的敏感值，提高眼的感覺輸入和臨界融合頻率，從而進一步降低使用和操作的要求，改善和提高療效。
本發(fā)明可按如下技術方案來實現(xiàn)本發(fā)明基于人眼視網(wǎng)膜錐體細胞存在著三種基本類型和對特定峰值波長光最為敏感興奮及對抗機制的機理，以及上述人體視覺刺激的誘發(fā)電位(VEP)與光強、頻率、光譜、閃爍及圖象情景對比等視覺電生理學的研究成果，采用多組光強為30～200mcd(毫坎德拉)，峰值波長分別為600～680nm(納米)、570-590nm、530～565nm和430～460nm按序排列的紅、黃、綠、藍發(fā)光器件組作為照射光源4；在微電腦控制器5上設置有多組光譜變換、光強變換、圖象變換和人體視覺臨界融合頻率(CFF)以下的多組固定頻率變換及音樂頻率變換的治療程序和音樂程序，通過微電腦控制器的多路輸出變化及多種頻率變化，控制多路驅(qū)動放大器33并驅(qū)動照射光源4上的各組發(fā)光器件按序工作，產(chǎn)生光強、頻率、光譜及圖象隨設置的治療程序控制變化的閃爍光和閃爍圖象，并可同步播放音樂；照射光源4所產(chǎn)生的閃爍光和圖象經(jīng)反射鏡組3的多次反射形成圖形情景對比進一步增大的閃爍圖像，刺激和鍛煉視網(wǎng)膜黃斑區(qū)三種不同類型的錐體細胞，改善視覺傳導功能，提高視覺的敏感閾值，提高眼的感覺輸入和臨界融合頻率，最終改善和提高療效。
本發(fā)明有如下積極效果一、能提供更接近人體視網(wǎng)膜錐體細胞敏感和興奮的多種特定峰值波長的光源和光強、頻率、光譜及圖象可自動變換的閃爍光及圖形情景對比較大的閃爍圖像，這種特定峰值波長的光和不斷變化光譜波長、頻率、光強的閃爍光和交替變化的圖形可更為有效地刺激人眼視覺神經(jīng)，減少對閃爍光及閃爍圖形的適應性，同時產(chǎn)生的音樂頻譜生物光可按摩眼睛組織，更好地激活視覺神經(jīng)中的多種視覺細胞，改善視覺傳導功能，提高視覺分辨能力，提高眼的感覺輸入和臨界融合頻率，從而有效提高治療弱視的醫(yī)療效果。二、所產(chǎn)生的音樂頻譜生物光可按摩眼組織，增進組織循環(huán)，并且閃爍光及閃爍光的光強變化還可誘發(fā)瞳孔反射和晶體調(diào)節(jié)，改善屈光調(diào)節(jié)能力，消除視力疲勞和延緩老視眼。三、其眼罩可以方便的轉動，以使治療眼不受外界的干擾，并使另一只不治療眼達到完全遮蓋的目的，提高治療效果。四、殼體位于底座上，其轉動和俯仰角度可以自由調(diào)節(jié)，使治療眼能方便的對準觀看孔，以滿足不同年齡段的患者使用；五、配有柔和舒緩的音樂，聽覺與視覺的同步效果，可進一步興奮交感神經(jīng)，提高少兒患者治療的興趣，增進治療效果；六、由于采用微電腦控制技術，使整個治療過程的自動化程度得以提高，降低了患者使用和操作的要求，更利于治療和保健普及家庭化；七、可明顯提高治療效果和減少治療周期。臨床表明用于治療弱視的總有效率可達94.18％，治療調(diào)節(jié)性近視的總有效率達99％。
下面結合附圖對本發(fā)明作進一步地說明。


圖1為本發(fā)明的總體結構示意圖，其中(a)是俯視圖、(b)是剖視圖。
圖2為微電腦控制器連接示意圖。
圖3為本發(fā)明采用單片機HT84XX的原理圖。
圖4為發(fā)光器件組的排列示意圖。
圖1中，筒體6為貫通的中空筒體，前蓋2上設有觀看孔并固定于筒體6的前端，沿其中心線位于筒體6后端，布置有照射光源4和置于照射光源4與前蓋2之間的反射鏡組3。殼體1為前端帶有圓孔的曲面物，可由上、下蓋所組成，在其圓孔處設有劃道和止位塊，用于和前蓋連接。在其內(nèi)部設置有電源11、微電腦控制器5和發(fā)聲器10，殼體1通過支架7與底座9相連接，支架7固裝于殼體1的下方，支架7與底座9為球形鉸接，殼體1相對底座9可以自由360度轉動和自由調(diào)整俯仰角。殼體1的前端還設有程序啟動開關按鈕12，輕觸按鈕12，治療程序即可自動開始工作或停止。前蓋2安裝于與殼體1前端的圓孔上，兩個中心線重合，并采用卡環(huán)結構與殼體1連接，使前蓋2和安裝在前蓋上的眼罩8可以轉動180度。眼罩8一端帶有觀看孔，另一端封閉，帶有觀看孔的一端采用鍵連接裝于前蓋2上，其中心線與前蓋2中觀看孔的中心線和殼體1前端圓孔的中心線重合。轉動眼罩8，使治療眼對準眼罩8的觀看孔，而非治療眼則被眼罩8的另一端遮蓋。所述的反射鏡組3由三個矩形反射鏡組成，其截面成三角形。為了產(chǎn)生富于立體感的圖像，以增加圖像情景的對比度，反射鏡組3最好采用單面反射的三個梯形反射板所組成，且小截面的一端朝向照射光源4。發(fā)聲器10安裝在殼體1內(nèi)，與之相對應的殼體上設有多個孔，以保證聲音的傳遞。電源11是直流電源，如電池，也可以采用整流穩(wěn)壓電源。
圖2所示的為微電腦控制器5采用具體單片機的控制電路，圖中，單片機30是主控體，其音頻輸出端與發(fā)聲器10相連。程序選擇RS開關32可以選擇不同的治療方案及程序，以滿足不同類型的患者需要。開關12為啟動治療程序工作和復位的輕觸開關。在單片機30上同時設有治療程序和音樂程序，其內(nèi)部帶有語音合成器；多路驅(qū)動放大器33連接單片機30的I/O口，其各驅(qū)動端分別與照射光源4上的各組發(fā)光器件相連接。多路驅(qū)動放大器33為多路電流放大電路。電源11通過電源開關31與單片機30相連。為了使照射光源4的工作便于控制，所述的照射光源4為數(shù)組峰值波長分別為600～680nm(納米)、570～590nm、530～565nm、和430～460nm的發(fā)光二極管，且每組發(fā)光二極管為同色，并按序排列成幾何圖形，每組中發(fā)光二極管的數(shù)目為1-8只，為了使圖象更豐富，可選用多組發(fā)光二極管，一般可用4-8組。
為了提高可靠性和降低產(chǎn)品的成本，所述的單片機30為一只同時設有治療程序和音樂程序，并帶有語音合成器的微電腦掩膜芯片。如采用HT84XX型的微電腦掩膜芯片。
圖3中，單片機30的型號為HT84XX，其中的I/O口2、3、4、5分別連接驅(qū)動放大電路中的三極管Q1、Q2、Q3和Q4，通過三極管的電流放大分別驅(qū)動發(fā)光二極管組L1、L2、L3、L4工作，L5因工作所需的電流較小，可直接由單片機的I/O口1、9驅(qū)動。圖中的發(fā)光二極管的顏色分別用R(紅)、G(綠)、Y(黃)和B(藍)表示；I/O口中的7和8連接程序狀態(tài)指示燈LED；I/O口1和9連接和驅(qū)動一組發(fā)光二極管L5，通過設置限流電阻R10和R15不同的電阻值及設置不同I/O口的通斷程序，可使L5產(chǎn)生不同的明亮變化；端口21-24分別連接程序啟動開關(START/STOP)和程序選擇RS開關，通過RS開關可以選擇不同的治療程序。圖中的14和15為音樂信號輸出端口，連接發(fā)聲器SP，SP可以是揚聲器，也可以采用耳機；端口15連接電壓為5伏直流電源的正極，端口18接地。
在單片機中分別設置有治療程序和音樂程序。治療程序的工作過程主要遵循使發(fā)光二極管產(chǎn)生光譜變換、光強變換、頻率變換和圖象變換的基本原理。音樂程序可以是MIDI方式或語音方式，為了使節(jié)奏更為清晰、分明和減少程序空間，最好采用MIDI方式的音樂。所選音樂為節(jié)奏分明和舒緩的樂曲。治療程序主要控制發(fā)光二極管的閃爍和變換，可采用如下的工作過程和控制方式輕觸START/STOP開關，程序控制L1(藍)亮1/3秒→L2(紅)亮1/3秒→L3(紅)亮1/3秒→間隔1/2秒→再重復以上過程，工作時間為2分鐘；接著L1亮1/6秒)→L2亮1/6秒→L3亮1/6秒→間隔1/2秒→再重復以上程序，工作時間為1分鐘；再接著程序控制I/O口1為“1”，使L5(黃)亮1秒→控制I/O口9和1均為“1”，使L5亮1秒→控制I/O口9為“1”，口1為“0”使L5亮1秒→控制I/O口9和1均為“0”使L5滅3秒→重復上述過程2分鐘；再接下來用音樂程序同步播放音樂并控制發(fā)光管組的翻轉移位速率隨音樂頻率變化，發(fā)光管組閃亮變換頻率隨音樂變化的對應范圍是0.5～20Hz(赫茲)，移位閃亮的順序為L1(藍)→L2(紅)→L3(紅)→L4(綠)，定時3分鐘，治療程序和音樂程序完成并待機。發(fā)光器件組的閃爍方式可以有多種變換，如按序移位亮或按序移位閃，也可以是隨機移位亮或隨機移位閃等。閃亮的占空比也可有多種設置。
圖4為照射光源4上所排列的發(fā)光二極管的一個實施例。其二極管為紅，黃、綠，藍半導體發(fā)光二極管管組，峰值波長分別為600～680nm，570～590nm，530～565nm和430～460nm，發(fā)光器件組的組數(shù)為5組，并按序排列成幾何圖形，每組發(fā)光二極管的數(shù)目為1～8只，且為同色。例如圖中的L1、L2......L5。每組發(fā)光二極管的數(shù)目取決于所選發(fā)光二極管的發(fā)光強度和排列圖像的需要。若要使排列的圖象較為豐富，則可選取多組發(fā)光管，每組發(fā)光管的數(shù)目也可選擇多一些。為了減小體積和提高圖象質(zhì)量，發(fā)光二極管可以封裝在發(fā)光器件組板上。
權利要求
1.視覺生物頻譜儀，包括貫通的配置在殼體(1)內(nèi)的中空筒體(6)，設有觀看孔并固定于筒體(6)前端的前蓋(2)，沿其中心線位于筒體(6)后端的照射光源(4)，和置于照射光源(4)與前蓋(2)之間的反射鏡組(3)，殼體(1)內(nèi)部設置有電源(11)及與電源(11)相連接的微電腦控制器(5)和發(fā)聲器(10)，殼體(1)通過支架(7)與底座(9)相連接，所述的照射光源(4)是光強為30-200mcd(毫坎德拉)，峰值波長分別為600～680nm(納米)、570～590nm、530-565nm、和430-460nm的多組發(fā)光器件，其特征在于，所述的微電腦控制器(5)上設置有多組光譜變換、光強變換、圖象變換和人體視覺臨界融合頻率以下的多組固定頻率變化及音樂頻率變換的治療程序和音樂程序，控制照射光源(4)產(chǎn)生光強、頻率、波長及圖象隨設置治療程序或音樂程序變化的閃爍圖象，并同步播放音樂。
2.根據(jù)權利要求1所述的視覺生物頻譜儀，其特征在于，所述的微電腦控制器(5)包括一單片機(30)，單片機(30)的音頻輸出端與發(fā)聲器(10)相連，程序選擇RS開關(32)用于選擇不同的治療方案及程序，開關(12)為啟動治療程序工作和復位的輕觸開關，單片機(30)的內(nèi)部帶有語音合成器，多路驅(qū)動放大器(33)連接單片機(30)的I/O口，其各驅(qū)動端分別與照射光源(4)上的各組發(fā)光器件相連接，電源(11)通過電源開關(31)與單片機(30)相連。
3.根據(jù)權利要求1所述的視覺生物頻譜儀，其特征在于，所述的照射光源(4)為數(shù)組按序排列的發(fā)光二極管，每組中的發(fā)光二極管均為同色。
4.根據(jù)權利要求1、2所述的視覺生物頻譜儀，其特征在于，所述的單片機(30)的型號為HT84XX，其中的I/O口2、3、4、5分別連接驅(qū)動放大電路中的三極管Q1、Q2、Q3和Q4，通過三極管的電流放大分別驅(qū)動發(fā)光二極管組L1、L2、L3、L4工作，I/O口中的7和8連接程序狀態(tài)指示燈LED，I/O口1和9連接和驅(qū)動一組發(fā)光二極管L5，通過設置限流電阻R10和R15不同的電阻值及設置不同I/O口的通斷程序，可使L5產(chǎn)生不同的明亮變化，端口21-24分別連接程序啟動開關(START/STOP)和程序選擇RS開關(32)，音樂信號輸出端口(14、15)，連接發(fā)聲器SP(10)。
5.根據(jù)權利要求1所述的視覺生物頻譜儀，其特征在于，所述的支架(7)固定于殼體(1)的下方，支架(7)與底座(9)為球形鉸接。
6.根據(jù)權利要求1所述的視覺生物頻譜儀，其特征在于，所述的前蓋(2)安裝于與殼體(1)前端的圓孔上，兩個中心線重合，并采用卡環(huán)結構與殼體(1)連接，前蓋(2)和安裝在前蓋上的眼罩(8)可以轉動180度，眼罩(8)一端帶有觀看孔，另一端封閉，帶有觀看孔的一端采用鍵連接于前蓋(2)上，其中心線與前蓋(2)中觀看孔的中心線和殼體(1)前端圓孔的中心線重合。
全文摘要
一種治療弱視、調(diào)節(jié)性近視和老視眼的視覺生物頻譜儀,包括一殼體,殼體內(nèi)配置一筒體,筒體前蓋上有觀看孔,后端布置有照射光源及反射鏡組,殼體內(nèi)還配置有電源、微電腦控制器和發(fā)聲器,通過微電腦控制器產(chǎn)生光譜、光強、頻率及圖象自動隨設置固定程序和音樂程序變化的閃爍光和閃爍圖象,刺激和鍛煉錐體細胞,改善傳導功能,提高視覺細胞對特定波長生物光的敏感閾值,提高眼的感覺輸入和臨界融合頻率,從而進一步降低使用和操作的要求,改善和提高療效。
文檔編號G02B27/08GK1260162SQ9911593
公開日2000年7月19日 申請日期1999年12月10日 優(yōu)先權日1999年12月10日
發(fā)明者余鵬 申請人:余鵬