CN113574446A

CN113574446A - 用于眼睛视锥细胞保护的滤光片

Info

Publication number: CN113574446A
Application number: CN202080021569.XA
Authority: CN
Inventors: M·玛丽; S·皮考德; V·弗拉多特; J·萨赫勒; T·维莱特; C·巴劳; C·埃里斯曼
Original assignee: Essilor International Compagnie Generale dOptique SA; Sorbonne Universite
Current assignee: Sorbonne Universite; EssilorLuxottica SA
Priority date: 2019-03-18
Filing date: 2020-03-13
Publication date: 2021-10-29
Anticipated expiration: 2040-03-13
Also published as: BR112021017648A2; EP3942359A1; JP2022525683A; CN113574446B; US20220187627A1; WO2020187799A1; KR20210136017A

Abstract

本发明涉及专用于保护眼睛视锥细胞的滤光片以及相关联的方法。眼睛视锥细胞保护滤光片旨在应用到透明表面，并且过滤入射光，用于防止用户的眼睛视锥细胞由于对所述用户的眼睛的生理光水平照射而受到损伤，并且具有以下光谱特征：i)过滤在405纳米与465纳米之间的光波长，以及ii)在预定义最大阈值下透射到达眼睛视锥细胞并对所述眼睛视锥细胞具有危害性的过滤光。

Description

用于眼睛视锥细胞保护的滤光片

技术领域

本发明总体上涉及眼睛视锥细胞保护滤光片领域，该滤光片旨在应用到比如眼睛配戴物(例如太阳镜)的透明表面以过滤入射光。本发明的实施例涉及一种确定用于眼睛视锥细胞保护滤光片的配置的方法，该滤光片旨在应用到至少一个透明表面。

背景技术

电磁光谱涵盖大范围的波长，其中人眼可见的波长经常被称为涵盖380nm到780nm的范围的可见光谱。包括那些可见光谱的电磁光谱的一些波长产生有害影响，而已知其他波长对眼睛具有有益影响。还已知可见光谱的一些波长引起一系列被称为非成像(NIF)响应的神经内分泌、生理学和行为响应。

脊椎状的视网膜是一种内衬眼睛的内表面的光敏组织。此组织具有从脉络膜到玻璃体液的四个主要层：视网膜色素上皮(下文中被称为“RPE”)；光感受器层(包括视杆和视锥)；具有双极细胞、Muller细胞、无长突细胞的内核层；以及最后地神经节细胞层，该神经节细胞层包含星形胶质细胞、移动性无长突细胞、和具有一些固有光敏神经节细胞(1％至3％的视网膜神经节细胞)的视网膜神经节细胞。此最后的细胞类型对昼夜节律光牵引(生物节律)和瞳孔功能是重要的。

神经信号启动视杆和视锥、并经历视网膜的其他神经元进行的复杂处理。来自该处理的输出采取视网膜神经节细胞中的动作电势的形式，视网膜神经节细胞的轴突形成视神经。视觉知觉的若干重要特征可以追溯到光的视网膜编码和处理。

对光的生物效应进行研究的光生物学已经确定电磁光谱的一部分为良好的健康提供有益影响，包括视觉知觉和昼夜节律功能。然而，其还已经确定保护双眼不受有害辐射(如紫外(UV)线)的重要性。甚至普通日常强度的可见光可能会引起累积性视网膜损伤或导致视网膜老化，并且可能是早期与晚期年龄相关性黄斑病(ARM)(比如年龄相关性黄斑变性(AMD))发展的加重因素。几个流行病学研究中具有对暴露在阳光下的程度可能与AMD的发展相关联的指示。

广泛使用以低光谱选择性滤掉有害UV辐射的眼科装置。例如，眼科透明镜片被设计为通过保护眼睛不受UVA和UVB射线的有害影响来提供UV防护。1990年代引入了具有UV滤光片的人工晶状体(IOL)；这些主要是替换晶状体的白内障手术后植入物。

蓝光过滤解决方案已经存在，包括对蓝紫色过滤水平为大约20％的透明镜片的日常保护。但是，这些解决方案是基于对其他类型视网膜细胞(RPE)的光毒性的研究，并且大多数研究与较高毒性辐照度水平有关。例如，先前对RPE的研究(Arnault等人，2013，《科学公共图书馆·综合[PlosOne]》)表明，与体外的视锥相比，需要高出近3倍的光水平才能引起对体外RPE细胞的强毒性。例如，使用在440nm处大约1.09mW/cm²以引起对体外原代RPE细胞的65％损伤，而仅需要在440nm处0.39mW/cm²以引起对体外原代视锥细胞的85％损伤。蓝紫色光滤光片已经被设计为专门降低RPE有毒蓝色带(即415-455nm)的透射，例如智能蓝光滤光片为约为20％，同时确保日常使用的最佳清晰度。现有的蓝紫色滤光片主要用作日常预防累积性视网膜损伤的透明镜片，但是它们不针对需要更高过滤率的特定视锥保护。

专用于保护RPE的滤光片可以在US-8,360,574、EP 2602654和EP 2602655中找到。事实上，本领域技术人员已知蓝光会损伤RPE。然而，光对视锥的影响仍然缺乏研究，并且与视觉色素(尤其是绿光)相关联。没有估计损伤视锥所需的光水平。

技术问题

这种已知的解决方案并未优化以保护视锥细胞免受光毒性，更具体地免受蓝光毒性。最近发明人的研究表明，蓝光通过在较低的光辐照度下产生比RPE更高的视锥细胞死亡率来损伤视锥细胞。同样，没有确认出绿光损伤，这表明对视锥的光毒性可能与视觉色素无关，并且对于到达视网膜的阳光光谱而言，确实位于蓝紫色范围内。光感受器被光损伤，并且此光损伤通常归因于视觉色素的激活。

而且，没有任何方法或解决方案提供专门设计且适于过滤光以用于视锥细胞保护的滤光片。该过滤器被用来防止尤其是在视锥细胞中的光毒性。

因此，就背景技术而言，需要一种能够防止针对视锥细胞的蓝光毒性的发明。

发明内容

本发明改善了该情况。

本发明旨在提供一种眼睛视锥细胞保护滤光片，该眼睛视锥细胞保护滤光片旨在应用到至少一个透明表面，以过滤所述透明表面上的入射光，

用于防止用户的眼睛视锥细胞由于对所述用户的眼睛的生理光水平照射而受到损伤，

并且具有以下光谱特征：

-过滤在405纳米与465纳米之间的光波长，以及

-在预定义最大阈值下透射到达眼睛视锥细胞并对所述眼睛视锥细胞具有危害性的过滤光。

这样，眼睛视锥细胞保护滤光片可以具有包括在425nm与445nm之间的过滤峰的光谱特征。

实际上，对眼睛视锥细胞的光毒性在包括在425nm与445nm之间的波长处达到最大值(稍后说明)。

因为本发明旨在保护用户的眼睛视锥细胞免受光毒性，所以本发明需要被可能地应用在任何透明表面中。

至少一个透明表面可以是眼镜、太阳镜、护目眼镜、虚拟现实眼镜或甚至隐形眼镜、人工晶状体或眼科医疗装置的透明表面。该至少一个透明表面可以是窗户、挡风玻璃、屏幕、屋顶的透明表面、或旨在防止外界光的任何透明表面。优选地，该至少一个表面是眼镜的透明表面。到达视锥细胞的光可以是太阳光或任何人造光，例如电灯泡、霓虹灯、智能手机、计算机或汽车前灯的光。

生理光水平照射是指用户的眼睛视锥细胞所暴露于的真实生活光。

滤光片可以是适于应用到如前所述的任何透明表面上的有源滤光片或无源滤光片。

如本文所用，除非规定了滤光片的性质，否则术语“滤光片”是指并包含术语“眼睛视锥细胞保护滤光片”，并且可以是任何无源或有源滤光片。

眼睛视锥细胞保护滤光片可以部分地截止在405nm与465nm之间、优选地在425nm与445nm之间的波长范围内的蓝光。

根据本发明的一个方面，提供了一种眼睛视锥细胞保护滤光片，其包括用于过滤所述透明表面上的入射光的有源矩阵，该眼睛视锥细胞保护滤光片进一步包括：

-输入，用于接收在透明表面与眼睛之间透射光的测量值，

-处理器，用于至少基于以下项来计算所述眼睛视锥细胞保护滤光片的光谱特征：

*所述透射光测量值，以及

*所述预定义最大阈值，

并且用于基于所述计算的光谱特征来控制有源矩阵以过滤入射光。

这样，眼睛视锥细胞保护滤光片可以具有包括在425nm至445nm之间的过滤峰的光谱特征，并且有源矩阵包括电致变色材料。

如本文所用，“有源滤光片”可以是通过有源矩阵而能够实时改变其过滤光谱的滤光片。例如，有源矩阵可以包括化学成分，该化学成分与光反应并因此关于有源滤光片接收的光量而改变其过滤光谱。有源矩阵也可以是与电力系统相关联的化学成分，该化学成分可以将电能与该化学成分交换以便改变有源矩阵的过滤光谱并因此实时调整过滤光谱。最后，有源矩阵可以是滤光片，该滤光片尤其是包括可以实时调整过滤光谱的电气部件。

例如，有源滤光片可以是LCD有源矩阵、偏振有源矩阵，更优选地是包括电致变色材料的有源矩阵。

根据本发明的另一方面，提供了一种用作无源滤光片的眼睛视锥细胞保护滤光片，例如该无源滤光片可以是吸收性滤光片、染料、极性滤光片、MOF、光子晶体、使用高折射率、低折射率材料沉积的干涉滤光片、光致变色镜片、胆甾醇层、或这些解决方案的混合。

优选地，无源滤光片可以是应用到透明表面并且被配置为吸收固定比例入射光的变暗色调。

如本文所用，“无源滤光片”可以是完全由其过滤光谱来表征的滤光片。一旦无源滤光片制造出来，就不可能再轻易改变其过滤光谱。

眼睛视锥细胞保护滤光片可以被配置为在低于临界波长的波长处吸收高于99％比例的入射光。

这样，临界波长可以在425nm与445nm之间。

预定义最大阈值可以基于以下中的至少一个要素来确定：

-用户的活动类型(例如：工作、跑步、游泳、骑自行车、骑马、打猎、钓鱼、步行)，

-用户的生理参数(例如个人自身的过滤能力、体重、身高、眼睛的形式、镜架镜圈面部弧度、镜架形状、镜片形状)，

-用户的年龄，

-所述用户所暴露于的平均光剂量。

预定义最大阈值可以是在0％与20％之间的百分比。在优选的实施例中，不应容忍对眼睛视锥细胞的损伤。因此，预定义最大阈值应该接近0％。因此，预定义最大阈值代表到达眼睛视锥细胞的过滤光对眼睛视锥细胞引起的、不应达到的有害性。

发明人的最近研究表明，在400nm至500nm上对角膜表面的平均辐照度为12mW/cm²的光已经针对体外视锥细胞损伤非常大，尤其是针对在425nm与445nm之间的波长，视锥细胞死亡接近90％。

在图7的图形中，两条曲线展示了眼睛视锥细胞比RPE细胞更敏感。在Arnault等人，2013年，《科学公共图书馆·综合[PlosOne]》中，RPE曲线已经被用于确立光对RPE细胞的毒性。该曲线视锥最近被用来确立光对视锥细胞的毒性。例如在430nm处，可以看出光对视锥细胞的毒性几乎是对RPE细胞的三倍。

在另一个实施例中，预定义最大阈值可以作为示例根据在405nm到465nm上、优选地在425nm到445nm上在角膜表面处的平均辐照度来确定，该平均辐照度是在预计不会对视锥有毒性的巴黎典型多云的冬天获得的。因此，预定义最大阈值可以代表到达眼睛视锥细胞的过滤光不准到达的辐照度阈值。

更一般地，预定义最大阈值可以被进一步确定以将到达眼睛细胞、优选地眼睛视锥细胞的光的辐照度限制为0.2mW/cm²。在此情况下，可能优选地是眼睛视锥细胞保护滤光片包括有源矩阵。

而且，本发明旨在在例如可以使用有源矩阵的实施例中提供一种用于计算眼睛视锥细胞保护滤光片的光谱特征的方法，该方法包括：

a)针对太阳入射光并且在至少一个预定波长范围内，获得对视锥细胞的光危害(LHC)，所述对视锥细胞的光危害由与太阳入射光剂量相关的眼睛视锥细胞死亡百分比定义，

b)测量在所述透明表面与所述眼睛之间在所述预定波长范围内的当前透射光的辐照度，并且基于所述透射光测量值估计当前细胞死亡危害百分比，

c)如果所述当前细胞死亡危害百分比高于所述预定义最大阈值，则计算所述光谱特征以降低所述测量的透射光，

以及重复b)和c)直到所述当前细胞死亡危害百分比低于所述预定义最大阈值。

在例如可以使用无源滤光片的实施例中，旨在提供一种用于计算眼睛视锥细胞保护滤光片的光谱特征的方法，该方法包括：

a’)针对太阳入射光并且在至少一个预定波长范围内，获得对视锥细胞的光危害(LHC)，对视锥细胞的光危害由与太阳入射光剂量相关的眼睛视锥细胞死亡百分比定义，

b’)根据用户的数据，在所述预定波长范围内并且在预定义时间范围内估计眼睛上的光剂量，

c’)基于所述估计的光剂量，估计在所述给定时间范围内的当前细胞死亡危害百分比，

d’)如果所述当前细胞死亡危害百分比高于所述预定义最大阈值，则计算所述光谱特征以降低所述当前透射光，直到当前细胞死亡危害百分比低于所述预定义最大阈值。

在可以使用有源或无源滤光片的任一实施例中，所述当前透射光可以在多个相继波长范围内确定，并且所述当前细胞死亡危害百分比可以通过对在每个所述波长范围内的当前透射光辐照度与所述对视锥细胞的光危害的乘积进行求和来得出。

这样，对视锥细胞的光危害可以通过对与在所述相继波长范围中的每一个中的太阳入射光辐照度相关的眼睛视锥细胞死亡百分比进行求和来得出。太阳入射光是指可以到达眼睛的所有光，例如漫射光、反射光、多次漫射或多次反射的光，这些光被添加到从透明表面或其他周围表面透射穿过该透明表面的光中。

在例如但不仅使用有源矩阵的实施例中，所述光谱特征可以通过光透射率Tlens(λ)来得出，该光透射率是针对所述相继波长范围(λ)中的每一个通过以下项定义：

Tlens＝TH/CD，其中：

-TH是预定义最大阈值；

-CD是当前细胞死亡危害百分比，

更一般地，所述与太阳入射光辐照度相关的眼睛视锥细胞死亡百分比可以在a)中针对多个相继波长范围、从钙黄绿素染色测试中和在440nm处0.39mW/cm²辐照度的十五小时内来获得。

本发明还旨在一种在使用有源矩阵的实施例中计算眼睛视锥细胞保护滤光片的光谱特征的计算机程序，该计算机程序包括指令代码，这些指令代码用于在这些指令由所述处理器运行时执行根据使用有源镜片的实施例的方法。

此第一计算机程序可以通过计算机模块MOD1执行，该计算机模块连接到如图2的实施例的示例中所示的有源镜片的有源滤光片40(例如电致变色单元)。模块MOD1可以包括：

-输入接口IN，用于接收通过传感器20感测的环境光数据，

-处理器PROC1，能够与存储第一计算机程序(以及至少上述用户数据，从中可以计算阈值)的存储器单元MEM1配合，以执行此第一计算机程序然后处理从传感器20接收的数据，以发送控制信号到

-输出接口OUT，以控制有源滤光片40。

因此，本发明还旨在一种包括计算机模块MOD1的装置，以实现根据使用有源矩阵的实施例的方法。

本发明还旨在在使用无源滤光片的实施例中计算眼睛视锥细胞保护滤光片的光谱特征的另一种计算机程序，该计算机程序包括指令代码，这些指令代码用于在这些指令由所述处理器运行时执行根据使用无源镜片的实施例的方法。

此第二计算机程序可以通过服务器SER的计算机模块MOD2(如图10所示)执行，该服务器经由网络NET连接到专业医疗保健PCH1、PCH2等计算机装置，该计算机装置将未来配戴者的用户的数据发送到服务器SER。服务器SER的MOD2模块可以包括：

-通讯接口COM，用于接收用户数据，

-处理器PROC2，能够与存储第二计算机程序的存储器单元MEM2协作，以执行此第二计算机程序然后处理从接口COM接收的用户数据，以根据使用无源镜片的实施例计算用于由此用户配戴的无源镜片的无源滤光片的光谱特征。

本发明还旨在一种包括计算机模块MOD2的服务器，以实现根据使用无源镜片的实施例的方法。

问题解决方案

因此，本发明使得可以提供一种专用于眼睛视锥细胞保护的眼睛视锥细胞保护滤光片。实际上，本发明披露了一种方法，该方法提供具有考虑环境光和用户的活动与病理的过滤光谱的滤光片，以便保护所述用户视锥细胞免受蓝光毒性，即使在低光照条件下。而且，本发明考虑到视锥细胞比RPE更敏感的事实，并且因此需要在特定波长中与在特定光阈值强度下进行专门保护，并且具有比所提供的现有技术滤光片更高的过滤水平。

同样，本文件的披露内容涉及在任何情况下都不存在老化模型的孤立视锥细胞。因此，本文件的披露内容可能关注任何年龄的任何用户。特别地，本文件的披露内容可能关注具有导致视锥退化(视网膜营养不良)的基因突变的人群和儿童。

附图说明

其他特征、细节和优点将在以下详细描述和附图中示出，在附图中：

图1

[图1]是根据本发明的实施例的应用在透明表面上的有源矩阵的图；

图2

[图2]是应用在透明表面上的无源滤光片的图；

图3

[图3]是根据本发明的实施例的三个不同眼睛视锥细胞保护滤光片的三个不同过滤光谱的图；

图4

[图4]是展示了用于计算根据本发明的实施例的使用有源矩阵的眼睛视锥细胞保护滤光片的光谱特征的方法的示意图；

图5

[图5]是展示了用于计算根据本发明的实施例的使用无源滤光片的眼睛视锥细胞保护滤光片的光谱特征的方法的示意图；

图6

[图6]是在将每个10-nm光带的辐照度水平归一化为到达视网膜的太阳光谱之后，光对体外确立的原代眼睛视锥细胞的毒性作用光谱；

图7

[图7]是用于体外确立对RPE和视锥的光引起的毒性的辐照度的图；

图8

[图8]是在几个辐照度下关于不同波长的视锥细胞存活率的图；

图9

[图9]是在几个辐照度下，针对不同光暴露持续时间，关于不同波长的视锥细胞存活率的图；

图10

[图10]是根据本发明的实施例的能够向用户提供眼睛视锥细胞滤光片的网络组织图。

具体实施方式

有源滤光片和无源滤光片

如本文所用，如果眼睛视锥细胞保护滤光片抑制一定范围的波长的至少一些透射，同时对该范围外的可见波长的透射几乎没有或没有影响(除非它被明确地被配置用于此)，则眼睛视锥细胞保护滤光片选择性地抑制该范围的波长。术语“截留率”或“抑制率”或“抑制程度”或“过滤率”是指在一个或多个选定波长范围内的入射光被防止透射的百分比。相反，术语“透射率”是指实际被透射的光的百分比。例如，透射率为0％意味着没有光透射过滤光片，因此对应的抑制率为100％，所有到达滤光片的光都被阻止、吸收、漫射或反射。该参数“波长或带宽范围”被定义为半峰全宽(FWHM)。

滤光片是通过其“过滤光谱”或者、在相同含义内的“光谱特征”来定义的。如本文所用，术语“过滤光谱”或“光谱特征”是指滤光片的根据多个波长范围的透射率。

现在参考图3。展示了三个过滤光谱。一个对应于有源矩阵过滤光谱、另一个对应于带阻过滤光谱以及另一个对应于长通过滤光谱。所有过滤光谱的特征在于它们包括在405nm与465nm之间、优选地在425nm与445nm之间的过滤峰。

称为“长通滤光片”的滤光片被配置为在低于临界波长的波长处吸收高于30％、优选地高于50％、优选地高于90％、优选地高于99％的比例的入射光，所述临界波长选自405nm至465nm、优选地选自425nm至445nm。

长通滤光片的特征在于其吸收光的能力；此能力也可以用光密度(OD)来表示。光密度是透射的十进制对数。例如，OD2意味着99％的光被滤光片吸收。

称为“带阻滤光片”的滤光片被配置为在包括在405nm到465nm之间、优选地425nm到445nm的波长带处截止高于30％、优选地高于50％、优选地高于90％、优选地高于99％的比例的入射光。

“有源矩阵滤光片”的过滤光谱的特征在于其优选地以动态方式遵循毒性曲线的能力。其可以在特定波长处截止高于30％、优选地高于50％，优选地高于90％、优选地高于99％的比例的入射光，

截止比可以根据各种参数进一步定制：

-瞳孔大小，例如截止比乘以瞳孔大小的乘积可以自定义调整，例如所述乘积可以是恒定的，

-环境(或多或少发光)和用户的活动(例如体育活动、工作、驾驶)，

-预定义最大阈值。

还可以向眼睛视锥保护滤光片提供颜色平衡以降低例如黄色指数Y1。

现在参考图1。根据本发明的实施例，滤光片可以是无源滤光片。所述无源滤光片可以是长通或带阻滤光片。优选地，无源滤光片可以是透射率等于或小于10％、优选地等于或小于1％的变暗色调50。变暗色调50可以应用到镜片的透明表面10上，该镜片在眼睛30的前方。

变暗色调50可以应用到外表面12、或内表面12、或在这两个极端表面之间。参考图1，变暗色调50被应用到外表面11上。

可以提供变暗色调50以便获得到达眼睛的在预定义最大阈值下的光。

现在参考图2。根据本发明的另一个实施例，眼睛视锥细胞保护滤光片可以是有源滤光片，优选地应用到外表面12、或内表面12、或在这两个极端表面之间的有源矩阵40。参考图2，有源矩阵40应用在内表面12与外表面11之间。

眼睛视锥细胞保护滤光片可以进一步包括传感器20。传感器20可以是功率计、LCD单元、二极管、所述元件的组件或能够将光信号转换为电信号的任何传感器。优选地，传感器20可以是将光信号从405nm到465nm、优选地从425到445nm以1到20nm波长步长、优选地以10nm波长步长转换的二极管组件。因此，传感器20可以测量所述用户所暴露于的光的辐照度，优选地是光谱的形式。这种生理光的测量在示例1的表5中示出。

传感器20可以应用在透明表面10与眼睛30之间，优选地应用在内表面11与眼睛30之间。同样，传感器可以应用到用户的眼睛配戴物上。

眼睛视锥细胞保护滤光片可以进一步包括存储器MEM1。存储器MEM1可以专门用于存储如对视锥细胞的光危害、预定义阈值或用户的数据等信息。存储器MEM1可以应用到眼睛配戴物上。

对视锥细胞(LHC)的光危害

如本文所用，术语“对视锥的光危害”(LHC)(以乘以表面并除以光剂量的百分比表示)是关于“光剂量”的“对视锥细胞的毒性”的百分比，其中光是参考光，优选地是参考太阳光以及优选地是D65光，针对15小时的暴露时间针对相继的波长范围定义。

LHC是根据等式Math.1考虑对视锥细胞的所测量毒性和对视锥细胞的对应剂量来计算的。

[Math.1]

LHC＝∫ToC(λ)/D_R(λ)dλ

其中，ToC是对视锥细胞的毒性，并且D_R是由已被照射的视锥细胞接收的光剂量。

如本文所用，“对视锥细胞的毒性”是在100％与存活视锥细胞百分比之间的差。存活视锥细胞百分比可以例如通过对视锥细胞的荧光获得，例如通过钙黄绿素染色。针对多个波长范围和针对几个小时、优选地15小时的测试持续时间，一组N_i视锥细胞被参考光辐照，同时另一组N₀视锥细胞不被辐照，例如通过放置在黑暗中。对钙黄绿素呈阳性反应的两组视锥细胞都被认为是存活的。因此，获得通过参考光辐照的存活视锥细胞的数量V_i和未被辐照的存活视锥细胞的数量V₀。

被参考光辐照的存活视锥细胞的数量V_i是通过在黑暗控制条件下存活视锥细胞的数量V₀来进一步归一化的。根据等式Math.2，最终获得了以百分比表示的对视锥细胞的毒性。

[Math.2]

其中，ToC是以百分比(％)表示的对视锥细胞的毒性；V_i是通过参考光辐照的存活视锥细胞的数量，并且V₀是未被辐照的存活视锥细胞的数量。

现在参考图6。此图示出了对眼睛视锥细胞的毒性，包括在400nm与470nm之间的波长示出了最高毒性值。

如本文所用，“光剂量”或“能量”对应于以瓦特(W)或毫瓦(mW)表示的功率乘以以小时(h)、分钟(min)或秒表示(s)的时间，优选地光剂量以毫瓦乘以小时(mW.h)表示，如通过等式Math.2所示。

[Math.2]

D_R(λ)＝I_R(λ)*t

其中，I_R是通过被辐照的视锥细胞接收的参考光的辐照度；并且t是以秒、分钟或优选地小时表示的时间。

当前细胞死亡危害(CD)

当使用有源滤光片时，眼睛视锥细胞保护滤光片可以进一步包括计算机模块MOD1，以便计算上述等式和现在将描述的进一步等式。

计算机模块MOD1可以包括处理器PROC1、存储器MEM，输入和输出IN/OUT可以是适配到眼睛配戴物上且能够与传感器20和有源矩阵40通信的计算机模块MOD1的一部分。

处理器PROC1可以经由电线或无线通信、蓝牙、WiFi、NPC从传感器20和/或从存储器MEM1接收输入IN。特别地，处理器PROC1可以从传感器20接收当前光谱，并且处理器可以从存储器MEM1接收用户的数据和LHC值。

处理器PROC1可以能够计算由所述用户所暴露于的光引起的“当前细胞死亡危害”或“细胞死亡”(CD)。细胞死亡对应于到达眼睛视锥细胞的光(不管是否经过过滤)的危害性。关于此当前细胞死亡和用户的数据和预定义阈值，处理器PROC1可以经由输出指令OUT计算有源矩阵40的过滤特征。实际上，通过电线或无线通信，处理器PROC1可以将输出OUT发送到有源矩阵。

如本文所用，术语“当前细胞死亡危害”或“细胞死亡”(CD)是指与LHC相比，由透射到眼睛的当前光产生的对视锥细胞的毒性的量度。当前细胞死亡危害是根据等式Math.4进一步计算的。

[Math.4]

CD＝∫∫D(λ,t).LHC(λ)T_lens(λ).dλ.dt

其中，CD是以0％至100％的百分比表示的细胞死亡；

D是现实生活中视锥细胞接收的光剂量，考虑了眼睛透射率以及对用户的现实生活光暴露的估计或测量。所述光谱眼睛透射率表示为在0％与100％之间的百分比，并且由国际照明委员会(CIE,2012)定义并取决于年龄；

LHC是对视锥细胞功能的光危害；

T_lens是滤光片的当前过滤光谱。如果没有滤光片提供到透明表面上，则T_lens＝1。

处理器PROC1还可以计算与考虑过滤特征或考虑任何眼睛视锥细胞保护滤光片而计算的细胞死亡相比的细胞毒性降低率。细胞毒性降低率根据以下等式Math.5进一步计算。

[Math.5]

其中，CD_Lens是用滤光片获得的细胞死亡；

TH是预定义最大阈值；

并且CD₀是针对T_Lens＝1计算的细胞死亡。

无源方法

本发明还涉及能够选择滤光片并且关于LHC和所计算或估计的细胞死亡危害百分比调整所述滤光片的过滤特征的方法。

现在参考图4。T该图展示了与使用无源矩阵的实施例进一步相关联的方法。现在将描述用于基于与特定环境相关联的用户的数据确定一个或多个眼睛保护无源滤光片的配置的方法。

在第一步骤S100中，处理器PROC2考虑用户的数据、预定义最大阈值TH和LHC。用户的数据、TH和LHC被存储在存储器中。

在第二步骤S200中，根据用户一周的平均数据，更具体地根据用户的位置和其活动的暴露，计算暴露于光的持续时间(t_daylight)。此持续时间可以以天(d)、小时(h)、分钟(min)或秒(s)表示。

在第三步骤S300中，根据暴露于光的持续时间估计细胞死亡。实现此计算的等式在以下等式Math.6中进行了描述：

[Math.6]

CD_S3＝∫∫D_S3(λ，t).LHC(λ).dλ.dt

其中，CD_S3是S300中计算的细胞死亡；

D_S3是视锥细胞接收的光的估计剂量，考虑了眼睛透射率。所述眼睛透射率表示为在0％与100％之间的百分比，并且由CIE定义并取决于年龄；

LHC是对视锥细胞功能的光危害；

更具体地，在步骤S300中，考虑参考太阳光的光谱、优选地D65参考太阳光来计算剂量，并且所考虑的时间是暴露于光的持续时间(tdaylight)。

在第四步骤S400中，将所计算的细胞死亡(CD)与预定义最大阈值进行比较。

如果CD<TH，则不提供眼睛视锥细胞保护滤光片。

如果TH<CD<a.TH，则需要视锥保护。无源滤光片可以是长通或带阻滤光片。

如果CD>a.TH，则强烈需要视锥保护。无源滤光片可以是长通滤光片，优选地是变暗色调，其特征在于变暗色调具有至少为1的光密度，其中“a”是根据用户的数据选择的正实数；

参数a可以根据用户的活动、用户的生理参数、用户的年龄、所述用户所暴露于的平均光剂量来操作。例如，如果用户每天在计算机上工作，则可能减小参数a以减小预定义最大阈值。相反，如果用户更经常地在夜间工作，则可以稍微增大参数a以稍微增大预定义最大阈值。

在最后的步骤S500中，滤光片特征被实现以用于制造优化的无源滤光片。

有源方法

现在参考图5。该图展示了与使用有源矩阵的实施例进一步相关联的方法。现在将描述用于基于与特定环境相关联的特定用户确定一个或多个眼睛保护有源滤光片的配置的方法。

在初始步骤S1中，传感器20测量它接收的光。因此，传感器20通过将光信号转换为电信号来测量所述用户所暴露于的光的辐照度，优选地是光谱的形式。光谱是指用户的环境。

在第二步骤S2中，处理器PROC1计算此光谱并且考虑405nm至465nm、优选地425nm至445nm范围的特定波长。

在第一子步骤S31中，处理器从存储器MEM1读取用户的数据(USD)、LHC和预定义最大阈值；

在第二子步骤S32中，处理器PROC1根据等式Math.4、考虑LHC来计算由所测量的光谱引起的细胞死亡。如果所测量的细胞死亡(CD)低于TH，则用户不需要眼睛视锥细胞保护滤光片。如果所测量的细胞死亡高于TH，则启动步骤S3。

在步骤S3中，处理器PROC1计算有源矩阵的过滤特征。过滤特征是基于用户的数据和关于TH的细胞死亡。例如，针对每一个波长范围，如果细胞死亡高于TH，则有源矩阵的透射率是TH除以细胞死亡CD。然而，考虑到用户的数据，对于用户而言优选的是降低某些特定波长。因此，针对每一个波长范围，可以添加关于用户的数据的系数(a)。因此，根据以下等式Math.7计算透射率：

[Math.7]

其中，T_Lens,λ是有源矩阵针对特定波长范围的透射率；

TH是预定义最大阈值；

CD_λ是针对特定波长范围的细胞死亡。

在最后的步骤S4中，根据等式Math.4、考虑T_Lens来再次计算细胞死亡(CD2)。如果CD2仍然高于TH，则有源矩阵的过滤特征的透射率提高，例如透射率减小1％、2％、3％、4％或5％。

计算方法

现在参考图10，其中在计算机模块MOD2中实现图4中所示的方法。

计算机模块MOD2至少包括存储器MEM2、处理器PROC2和通信模块COM。计算机模块MOD2可以连接到服务器SER。服务器SER可以连接到计算机模块MOD2和网络NET。网络可以能够与专业保健计算机PHC1、PHC2、PHC3通信。

专业保健人员(例如配镜师、眼科医生、护士或医生)可以将如上所述的用户的数据和偏好输入他们的计算机。这些数据可以通过网络NET传输并且存储到服务器SER中。

同样，在使用个性化护目镜的实施例中，可以针对个体患者来测量角膜和晶状体的透明度并且将其引入计算机计算中，使得一个人具有针对其透明度调节的特定护目镜。

从存储在服务器SER中的这些数据开始，处理器PROC2可以根据上述和图4所示的方法计算这些数据，以便确定关于预定义最大阈值的滤光片特征。

然后可以将过滤特征存储到存储器MEM2中。过滤特征可以经由通信模块COM与例如制造商通信，以便提供适配的滤光片。自适应滤光片例如是具有足够光密度的变暗色调，以便在预定义阈值下透射具有有害性的光。

示例

眼睛视锥细胞存活率

现在参考图8。此图示出了在几个波长的几个辐照度下的眼睛视锥细胞存活率。特别是，在波长包括在400nm与430nm之间且辐照度大于0.3mW/cm²的情况下，眼睛视锥细胞存活率几乎降至0％。此图所考虑的辐照度和波长汇总在下表1中。

[表1]

现在参考图9。此图示出了光暴露持续时间对眼睛视锥细胞的影响。似乎暴露的眼睛视锥细胞越多，细胞存活率受到的影响就越大，并且几乎降至0％。所考虑的光谱定义在下表2中。

[表2]

LHC和视锥细胞死亡的计算

现在参考表3。以下披露的对视锥细胞的毒性对应于考虑了前眼介质在15h内自然过滤之后用在430nm处具有0.3mW/cm²的辐照度、以10nm步长从390nm至520nm和针对630nm太阳光谱(D65)体外照射的孤立原代视锥上所获得的毒性，作为红光之间的比较(在630nm处考虑)。

[表3]

对体外原代视锥在440nm+/-5nm处所使用的0.39mW/cm²中等辐照度大致对应于在40岁人的角膜表面上所接收的0.93mW/cm²辐照度。

夏季在巴黎晴朗的早晨，当将校准后的光谱辐射计从建筑物的五楼向下指向地面时，在440nm+/-5nm处辐照度水平可以达到0.46mW/cm²。已经在这个非常窄的带(440nm+/-5nm)上，体外使用的辐照度仅是在一个非常明亮的巴黎早晨在现实生活中测量的辐照度的2倍。因此，即使在巴黎，在晴朗的夏日，行人也可能会遇到有毒的蓝光水平。幸运地，他可能不会连续暴露15小时，但可以观察到一周内的累积效应，因为线粒体更新不是在一天内完成的。最后，在暴光更多的国家，通过观察天空，当暴露于比如雪或云等反射性很强地面时，进一步增加光水平，将降低引起病变所需的时间。视锥光感受器的此光敏化可以很容易地说明通过在日食期间在太阳方向上直接观察几分钟或通过间接的沙漠地面反射而引起的视觉影响。在对氧化应激显示出更高敏感性的视网膜营养不良的情况下，它还会加速退化过程。

现在参考表4。LHC的值取决于它们的波长而呈现。

[表4]

优选地，LHC被记忆到存储器中。LHC可以通过处理器进一步计算。

现在的目标是估计由日光暴露引起的对视锥细胞的现实生活毒性。例如，可以考虑的是，需要计算在1周内眼睛接收的光剂量。

定义了两个变量：

-在1周内在日光暴露下的时间，t_daylight(h)。此变量可以在10到50小时之间变化。

-以百分比表示的预定义最大阈值(TH)。低于此预定义最大阈值时，可以认为光对眼睛视锥细胞无毒。

已经在多种光照条件下评估日光暴露，平均为一年，至少考虑

-一天中的时间和一年中的时间，

-天气，

-“眼睛”取向，

-周围环境(例如具有清晰视野的五楼或在具有高楼的街道的一楼)。

因此，例如，从冬天的多云天到夏天的具有清晰视野的非常晴朗的下午，可以计算眼睛的眼部表面(DOSE_眼睛表面)在所选t_daylight内接收的现实生活光剂量。

眼睛透射率(T_eye，以百分比表示)被考虑在内，以对视锥接收的光剂量进行最佳估计。所述眼睛透射率由CIE(例如CIE 203:2012)定义并且取决于年龄。在这里，计算是针对40岁眼睛进行的。

当前透射光谱对应于在生理光水平下的光谱。它是现实生活日光暴露，这将能够计算对视锥细胞的毒性。例如，如果用户正在驾驶汽车，则当前光谱将对应于太阳光谱，随闪光灯和挡风玻璃的透射率而改变。

表5是当前透射光谱的示例，考虑了40岁用户的眼部透射。当前透射光谱是通过传感器20测量的，或通过用户的数据推导出的。

[表5]

暴露于光的持续时间(t_daylight)被认为是关于用户的数据。在此示例中，t_daylight＝50h。因此，可以通过将当前透射光与t_daylight相乘来计算剂量，如表6所示。

[表6]

然后根据等式Math.6来计算视锥细胞死亡。下面的表7重新组合了视锥细胞死亡的值。

[表7]

滤光片的选择

从对视锥细胞的当前透射光(参见表5)、对视锥的光危害LHC(表4)，针对固定t_daylight和固定毒性阈值TH在1周内的现实生活视锥细胞死亡(表7)可以根据Math.6计算。

目的是用滤光片获得小于预定义最大阈值获得细胞死亡值。下面描述三种不同的情况。

第一情况涉及非常明媚的晴天，在巴黎的夏季，在办公楼的5楼。因此，用户暴露于长时间光暴露。

t_daylight等于50h(非常高的暴露于强光/极端情况)。

通过算法、专业保健人员(如眼科医生或配镜师)选择预定义最大阈值。在此示例的这种情况中，TH＝20％。

获得：细胞死亡＝48％>TH。

因此，在这种长时间强光暴露的情况下，强烈需要保护视锥。

使用截止445nm以下的所有波长的长通滤光片，细胞死亡可以降低到接近20％，这是所定义的毒性阈值，这使镜片的保护系数接近1。

第二情况涉及非常多云的冬天，在巴黎，在小街的1楼。因此，用户暴露于长时间的光暴露中。

t_daylight等于50h(长时间光暴露)。

获得：细胞死亡接近0％<TH。

因此，不需要额外的视锥细胞保护。

第三情况涉及非常明媚的晴天，在春天，在巴黎，在办公楼的5楼。因此，用户暴露于适度的光暴露。

t_daylight等于10h(中等光暴露)

通过算法、专业保健人员(如眼科医生或配镜师)选择预定义最大阈值。在此示例的这种情况中，TH＝10％

获得：细胞死亡＝14％>TH。

在这里，需要视锥保护。由于带阻或长通滤光片，很容易在TH下保护眼睛视锥细胞并且减轻的细胞死亡。

工业适用性

本发明可以用于眼科公司、建筑公司、汽车公司、玻璃制造公司和光学和光子工业。

本发明不限于这里描述的眼睛视锥保护滤光片和相关方法，它们仅是示例。本发明包括本领域技术人员在阅读本文时会想到的每一个替代方案。

附图标记清单

-10：透明表面

-11：外表面

-12：内表面

-20：传感器

-30：用户年龄

-40：有源矩阵

-50：变暗色调

Claims

1.一种眼睛视锥细胞保护滤光片，所述眼睛视锥细胞保护滤光片旨在应用到至少一个透明表面，以过滤所述透明表面上的入射光，

并且具有以下光谱特征：

-过滤在405纳米与465纳米之间的光波长，以及

2.根据权利要求1所述的眼睛视锥细胞保护滤光片，其中，所述光谱特征包括在425纳米与445纳米之间的过滤峰。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的眼睛视锥细胞保护滤光片，包括有源矩阵，用于过滤所述透明表面上的入射光，所述眼睛视锥细胞保护滤光片进一步包括：

-输入，用于接收在所述透明表面与所述眼睛之间透射光的测量值，

*所述透射光测量值，以及

*所述预定义最大阈值，

并且用于基于所述计算的光谱特征来控制所述有源矩阵以过滤入射光。

4.根据权利要求3所述的眼睛视锥细胞保护滤光片，其中，所述光谱特征包括在425纳米与445纳米之间的过滤峰，并且所述有源矩阵包括电致变色材料。

5.根据权利要求1和2中任一项所述的眼睛视锥细胞保护滤光片，其中，所述滤光片作为变暗色调应用到所述透明表面并且被配置为吸收固定比例的入射光。

6.根据前述权利要求中任一项所述的眼睛视锥细胞保护滤光片，其中，所述预定义最大阈值基于以下中的至少一个要素来确定：

-所述用户的活动类型，

-所述用户的生理参数，

-所述用户的年龄，

-所述用户所暴露于的平均光剂量。

7.根据前述权利要求中任一项所述的眼睛视锥细胞保护滤光片，所述眼睛视锥细胞保护滤光片被配置为在低于临界波长的波长处吸收高于99％的比例的入射光。

8.根据权利要求7所述的眼睛视锥细胞保护滤光片，其中，所述临界波长在425纳米与445纳米之间。

9.根据前述权利要求中任一项所述的眼睛视锥细胞保护滤光片，其中，所述预定义最大阈值被进一步确定以将到达所述眼睛视锥细胞的光的功率密度限制为0.2mW/cm²。

10.一种用于计算根据权利要求3所述的眼睛视锥细胞保护滤光片的光谱特征的方法，所述方法包括：

11.一种用于计算根据权利要求5所述的眼睛视锥细胞保护滤光片的光谱特征的方法，所述方法包括：

a’)针对太阳入射光并且在至少一个预定波长范围内，获得对视锥细胞的光危害(LHC)，所述对视锥细胞的光危害由与太阳入射光剂量相关的眼睛视锥细胞死亡百分比定义，

b’)根据用户的数据，在所述预定波长范围内并且在预定义时间范围内估计对所述眼睛的光剂量，

d’)如果所述当前细胞死亡危害百分比高于所述预定义最大阈值，则计算所述光谱特征以降低所述当前透射光，直到所述当前细胞死亡危害百分比低于所述预定义最大阈值。

12.根据权利要求10和11中任一项所述的方法，其中，所述当前透射光在多个相继波长范围内确定，并且所述当前细胞死亡危害百分比通过对在每个所述波长范围内的当前透射光辐照度与所述对视锥细胞的光危害(LHC)的乘积进行求和来得出。

13.根据权利要求12结合权利要求10所述的方法，其中，所述光谱特征通过光透射率Tlens(λ)来得出，所述光透射率针对所述相继波长范围(λ)中的每一个通过下式定义：

Tlens＝TH/CD，其中：

TH是所述预定义最大阈值；

CD是所述当前细胞死亡危害百分比。

14.一种用于计算根据权利要求3所述的眼睛视锥细胞保护滤光片的光谱特征的计算机程序，所述计算机程序包括：指令代码，当所述指令由所述处理器运行时，用于执行根据权利要求10所述的方法。

15.一种用于计算根据权利要求5所述的眼睛视锥细胞保护滤光片的光谱特征的计算机程序，所述计算机程序包括：指令代码，当所述指令由处理器运行时，用于执行根据权利要求11所述的方法。