CN1260162A

CN1260162A - 视觉生物频谱仪

Info

Publication number: CN1260162A
Application number: CN 99115935
Authority: CN
Inventors: 余鹏
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2000-07-19

Abstract

一种治疗弱视、调节性近视和老视眼的视觉生物频谱仪,包括一壳体,壳体内配置一筒体,筒体前盖上有观看孔,后端布置有照射光源及反射镜组,壳体内还配置有电源、微电脑控制器和发声器,通过微电脑控制器产生光谱、光强、频率及图象自动随设置固定程序和音乐程序变化的闪烁光和闪烁图象,刺激和锻炼锥体细胞,改善传导功能,提高视觉细胞对特定波长生物光的敏感阈值,提高眼的感觉输入和临界融合频率,从而进一步降低使用和操作的要求,改善和提高疗效。

Description

视觉生物频谱仪

本发明涉及一种眼保健治疗仪和万花筒领域，特别是涉及一种用于弱视、调节性近视和老视眼的物理治疗的视力保健治疗仪。

为公众所熟知的发明于一百多年前的万花筒大都在筒体内装有彩色碎玻璃，塑料碎片，转动筒体可观看不同的图像。本发明的设计者曾公布了一种CN89215916的“音乐电子万花筒”，它用电子电路和发光元件取代彩色碎玻璃和塑料碎片，当发光器件发光时，即可观看到电子彩色画面，使古老的万花筒重放异彩，但是该万花筒仅仅是作为一种观赏娱乐的玩具。

弱视是一种由多种原因引起的视力障碍，一般无法用配镜的方法矫正。目前防治弱视的方法较多，其中较为理想的一种是利用红光闪烁原理，锻炼弱视眼的皮质中枢，从而达到治疗的目的。中国专利CN90202156和CN94212912公开了一种利用上述原理设计的弱视保健电子万花筒，它将万花筒内光源组的光源限制为一定光强和频率的闪烁红光，通过直接刺激对其敏感的视网膜黄斑区，使其兴奋，从而达到治疗的目的。该仪器从技术上解决了弱视仪造价昂贵的难题，为弱视防治进入家庭提供了一种治疗和保健仪器。此外，还有一些采用红光闪烁原理设计的治疗仪器，如：中国专利CN86200467、CN88217622等，其治疗基础均主要以视网膜黄斑区中锥体细胞对600-680nm(纳米)波长的红光敏感，通过光刺激，提高感觉输入和临界融合频率，从而达到锻炼和提高视力的目的。但是上述所有这些仪器的治疗理论依据及其方法，均忽视了人的眼睛内存在着不同类型的颜色视觉感受器。现代视觉电生理学和色觉理论研究证明：人体存在三种类型的视网膜锥体细胞，其对光谱的吸收峰值分别为570～590nm(纳米)、530～565nm和430～460nm，亦即分别对上述峰值波长的光最为敏感和兴奋；现代视觉电生理学和色觉理论还表明：视觉对颜色存在着对立机制，可有四种相互对抗的颜色细胞，这主要表现在视网膜神经节细胞和外侧膝状体细胞阶段，第一种细胞对600～680nm的红光产生兴奋作用，对波长为530～565nm的绿光产生抑制作用，第二种细胞以相反的方式起作用，也就是红光对它不起兴奋作用而起抑制作用，绿光对它却起兴奋作用；第三种细胞是430～460nm的蓝光对它起抑制作用，波长约为570-590的黄光对它起兴奋作用，第四种细胞则对这些波长起相反的作用，即黄光产生抑制作用，蓝光产生兴奋作用。此外，根据视觉的电生理学研究成果，视觉刺激的诱发电位(VEP)还与光刺激的强度和强度的变化、频率和频率的变化、闪光图象和图象的变化有关。实验表明：变化强度和变化频率的光所引起的诱发电位反应大于固定光强和固定频率条件下的诱发电位反应；闪光的图形刺激所引起诱发电位反应大于单纯均匀亮度刺激的诱发电位发应，闪光变化图形刺激的诱发电位反应大于单纯闪光图形的诱发电位反应，图形情景对比大的诱发电位反应大于图形情景对比小的诱发电位反应。而以上所述的各种治疗仪器，由于大多是采用简单的振荡脉冲电路，因此其闪烁频率是固定和单一的；闪烁的光强也无法自动变化，在方法上多为单一或两种光源的均匀刺激，使图形情景对比很小；由于方法或发光源的限制，使所采用的光源波长范围，偏离人体视网膜锥体细胞最为敏感和兴奋的峰值中心区域。这些与现代视觉电生理学的研究成果相比显得落伍和不足，从而妨碍疗效的进一步提高。此外还由于上述仪器的结构和电路设计的局限，使其操作的原理和方法复杂，给少儿患者带来诸多不便和困难，也影响其实际治疗的效果。

本发明的目的在于提供一种视觉生物频谱仪，它采用更接近人体视网膜锥体细胞敏感和兴奋的中心峰值波长的按序排列的多组红、绿、蓝、黄发光器件作为照射光源，同时将多组光谱变换、频率变换、图象变换和光强变换的优化治疗方案进行编程，通过微电脑控制器的多路输出变化及多种频率变化，产生光谱、光强、频率及图象自动随设置固定程序和音乐程序变化的闪烁光和闪烁图象，分别刺激和锻炼视网膜不同类型的视觉细胞，改善传导功能，提高不同类型的视觉细胞对特定波长生物光的敏感值，提高眼的感觉输入和临界融合频率，从而进一步降低使用和操作的要求，改善和提高疗效。

本发明可按如下技术方案来实现：本发明基于人眼视网膜锥体细胞存在着三种基本类型和对特定峰值波长光最为敏感兴奋及对抗机制的机理，以及上述人体视觉刺激的诱发电位(VEP)与光强、频率、光谱、闪烁及图象情景对比等视觉电生理学的研究成果，采用多组光强为30～200mcd(毫坎德拉)，峰值波长分别为600～680nm(纳米)、570-590nm、530～565nm和430～460nm按序排列的红、黄、绿、蓝发光器件组作为照射光源4；在微电脑控制器5上设置有多组光谱变换、光强变换、图象变换和人体视觉临界融合频率(CFF)以下的多组固定频率变换及音乐频率变换的治疗程序和音乐程序，通过微电脑控制器的多路输出变化及多种频率变化，控制多路驱动放大器33并驱动照射光源4上的各组发光器件按序工作，产生光强、频率、光谱及图象随设置的治疗程序控制变化的闪烁光和闪烁图象，并可同步播放音乐；照射光源4所产生的闪烁光和图象经反射镜组3的多次反射形成图形情景对比进一步增大的闪烁图像，刺激和锻炼视网膜黄斑区三种不同类型的锥体细胞，改善视觉传导功能，提高视觉的敏感阈值，提高眼的感觉输入和临界融合频率，最终改善和提高疗效。

本发明有如下积极效果：一、能提供更接近人体视网膜锥体细胞敏感和兴奋的多种特定峰值波长的光源和光强、频率、光谱及图象可自动变换的闪烁光及图形情景对比较大的闪烁图像，这种特定峰值波长的光和不断变化光谱波长、频率、光强的闪烁光和交替变化的图形可更为有效地刺激人眼视觉神经，减少对闪烁光及闪烁图形的适应性，同时产生的音乐频谱生物光可按摩眼睛组织，更好地激活视觉神经中的多种视觉细胞，改善视觉传导功能，提高视觉分辨能力，提高眼的感觉输入和临界融合频率，从而有效提高治疗弱视的医疗效果。二、所产生的音乐频谱生物光可按摩眼组织，增进组织循环，并且闪烁光及闪烁光的光强变化还可诱发瞳孔反射和晶体调节，改善屈光调节能力，消除视力疲劳和延缓老视眼。三、其眼罩可以方便的转动，以使治疗眼不受外界的干扰，并使另一只不治疗眼达到完全遮盖的目的，提高治疗效果。四、壳体位于底座上，其转动和俯仰角度可以自由调节，使治疗眼能方便的对准观看孔，以满足不同年龄段的患者使用；五、配有柔和舒缓的音乐，听觉与视觉的同步效果，可进一步兴奋交感神经，提高少儿患者治疗的兴趣，增进治疗效果；六、由于采用微电脑控制技术，使整个治疗过程的自动化程度得以提高，降低了患者使用和操作的要求，更利于治疗和保健普及家庭化；七、可明显提高治疗效果和减少治疗周期。临床表明：用于治疗弱视的总有效率可达94.18％，治疗调节性近视的总有效率达99％。

下面结合附图对本发明作进一步地说明。

图1为本发明的总体结构示意图，其中(a)是俯视图、(b)是剖视图。

图2为微电脑控制器连接示意图。

图3为本发明采用单片机HT84XX的原理图。

图4为发光器件组的排列示意图。

图1中，筒体6为贯通的中空筒体，前盖2上设有观看孔并固定于筒体6的前端，沿其中心线位于筒体6后端，布置有照射光源4和置于照射光源4与前盖2之间的反射镜组3。壳体1为前端带有圆孔的曲面物，可由上、下盖所组成，在其圆孔处设有划道和止位块，用于和前盖连接。在其内部设置有电源11、微电脑控制器5和发声器10，壳体1通过支架7与底座9相连接，支架7固装于壳体1的下方，支架7与底座9为球形铰接，壳体1相对底座9可以自由360度转动和自由调整俯仰角。壳体1的前端还设有程序启动开关按钮12，轻触按钮12，治疗程序即可自动开始工作或停止。前盖2安装于与壳体1前端的圆孔上，两个中心线重合，并采用卡环结构与壳体1连接，使前盖2和安装在前盖上的眼罩8可以转动180度。眼罩8一端带有观看孔，另一端封闭，带有观看孔的一端采用键连接装于前盖2上，其中心线与前盖2中观看孔的中心线和壳体1前端圆孔的中心线重合。转动眼罩8，使治疗眼对准眼罩8的观看孔，而非治疗眼则被眼罩8的另一端遮盖。所述的反射镜组3由三个矩形反射镜组成，其截面成三角形。为了产生富于立体感的图像，以增加图像情景的对比度，反射镜组3最好采用单面反射的三个梯形反射板所组成，且小截面的一端朝向照射光源4。发声器10安装在壳体1内，与之相对应的壳体上设有多个孔，以保证声音的传递。电源11是直流电源，如电池，也可以采用整流稳压电源。

图2所示的为微电脑控制器5采用具体单片机的控制电路，图中，单片机30是主控体，其音频输出端与发声器10相连。程序选择RS开关32可以选择不同的治疗方案及程序，以满足不同类型的患者需要。开关12为启动治疗程序工作和复位的轻触开关。在单片机30上同时设有治疗程序和音乐程序，其内部带有语音合成器；多路驱动放大器33连接单片机30的I/O口，其各驱动端分别与照射光源4上的各组发光器件相连接。多路驱动放大器33为多路电流放大电路。电源11通过电源开关31与单片机30相连。为了使照射光源4的工作便于控制，所述的照射光源4为数组峰值波长分别为600～680nm(纳米)、570～590nm、530～565nm、和430～460nm的发光二极管，且每组发光二极管为同色，并按序排列成几何图形，每组中发光二极管的数目为1-8只，为了使图象更丰富，可选用多组发光二极管，一般可用4-8组。

为了提高可靠性和降低产品的成本，所述的单片机30为一只同时设有治疗程序和音乐程序，并带有语音合成器的微电脑掩膜芯片。如采用HT84XX型的微电脑掩膜芯片。

图3中，单片机30的型号为HT84XX，其中的I/O口2、3、4、5分别连接驱动放大电路中的三极管Q1、Q2、Q3和Q4，通过三极管的电流放大分别驱动发光二极管组L1、L2、L3、L4工作，L5因工作所需的电流较小，可直接由单片机的I/O口1、9驱动。图中的发光二极管的颜色分别用R(红)、G(绿)、Y(黄)和B(蓝)表示；I/O口中的7和8连接程序状态指示灯LED；I/O口1和9连接和驱动一组发光二极管L5，通过设置限流电阻R10和R15不同的电阻值及设置不同I/O口的通断程序，可使L5产生不同的明亮变化；端口21-24分别连接程序启动开关(START/STOP)和程序选择RS开关，通过RS开关可以选择不同的治疗程序。图中的14和15为音乐信号输出端口，连接发声器SP，SP可以是扬声器，也可以采用耳机；端口15连接电压为5伏直流电源的正极，端口18接地。

在单片机中分别设置有治疗程序和音乐程序。治疗程序的工作过程主要遵循使发光二极管产生光谱变换、光强变换、频率变换和图象变换的基本原理。音乐程序可以是MIDI方式或语音方式，为了使节奏更为清晰、分明和减少程序空间，最好采用MIDI方式的音乐。所选音乐为节奏分明和舒缓的乐曲。治疗程序主要控制发光二极管的闪烁和变换，可采用如下的工作过程和控制方式：轻触START/STOP开关，程序控制L1(蓝)亮1/3秒→L2(红)亮1/3秒→L3(红)亮1/3秒→间隔1/2秒→再重复以上过程，工作时间为2分钟；接着L1亮1/6秒)→L2亮1/6秒→L3亮1/6秒→间隔1/2秒→再重复以上程序，工作时间为1分钟；再接着程序控制I/O口1为“1”，使L5(黄)亮1秒→控制I/O口9和1均为“1”，使L5亮1秒→控制I/O口9为“1”，口1为“0”使L5亮1秒→控制I/O口9和1均为“0”使L5灭3秒→重复上述过程2分钟；再接下来用音乐程序同步播放音乐并控制发光管组的翻转移位速率随音乐频率变化，发光管组闪亮变换频率随音乐变化的对应范围是0.5～20Hz(赫兹)，移位闪亮的顺序为L1(蓝)→L2(红)→L3(红)→L4(绿)，定时3分钟，治疗程序和音乐程序完成并待机。发光器件组的闪烁方式可以有多种变换，如按序移位亮或按序移位闪，也可以是随机移位亮或随机移位闪等。闪亮的占空比也可有多种设置。

图4为照射光源4上所排列的发光二极管的一个实施例。其二极管为红，黄、绿，蓝半导体发光二极管管组，峰值波长分别为600～680nm，570～590nm，530～565nm和430～460nm，发光器件组的组数为5组，并按序排列成几何图形，每组发光二极管的数目为1～8只，且为同色。例如图中的L1、L2......L5。每组发光二极管的数目取决于所选发光二极管的发光强度和排列图像的需要。若要使排列的图象较为丰富，则可选取多组发光管，每组发光管的数目也可选择多一些。为了减小体积和提高图象质量，发光二极管可以封装在发光器件组板上。

Claims

1、视觉生物频谱仪，包括贯通的配置在壳体(1)内的中空筒体(6)，设有观看孔并固定于筒体(6)前端的前盖(2)，沿其中心线位于筒体(6)后端的照射光源(4)，和置于照射光源(4)与前盖(2)之间的反射镜组(3)，壳体(1)内部设置有电源(11)及与电源(11)相连接的微电脑控制器(5)和发声器(10)，壳体(1)通过支架(7)与底座(9)相连接，所述的照射光源(4)是光强为30-200mcd(毫坎德拉)，峰值波长分别为600～680nm(纳米)、570～590nm、530-565nm、和430-460nm的多组发光器件，其特征在于，所述的微电脑控制器(5)上设置有多组光谱变换、光强变换、图象变换和人体视觉临界融合频率以下的多组固定频率变化及音乐频率变换的治疗程序和音乐程序，控制照射光源(4)产生光强、频率、波长及图象随设置治疗程序或音乐程序变化的闪烁图象，并同步播放音乐。

2、根据权利要求1所述的视觉生物频谱仪，其特征在于，所述的微电脑控制器(5)包括一单片机(30)，单片机(30)的音频输出端与发声器(10)相连，程序选择RS开关(32)用于选择不同的治疗方案及程序，开关(12)为启动治疗程序工作和复位的轻触开关，单片机(30)的内部带有语音合成器，多路驱动放大器(33)连接单片机(30)的I/O口，其各驱动端分别与照射光源(4)上的各组发光器件相连接，电源(11)通过电源开关(31)与单片机(30)相连。

3、根据权利要求1所述的视觉生物频谱仪，其特征在于，所述的照射光源(4)为数组按序排列的发光二极管，每组中的发光二极管均为同色。

4、根据权利要求1、2所述的视觉生物频谱仪，其特征在于，所述的单片机(30)的型号为HT84XX，其中的I/O口2、3、4、5分别连接驱动放大电路中的三极管Q1、Q2、Q3和Q4，通过三极管的电流放大分别驱动发光二极管组L1、L2、L3、L4工作，I/O口中的7和8连接程序状态指示灯LED，I/O口1和9连接和驱动一组发光二极管L5，通过设置限流电阻R10和R15不同的电阻值及设置不同I/O口的通断程序，可使L5产生不同的明亮变化，端口21-24分别连接程序启动开关(START/STOP)和程序选择RS开关(32)，音乐信号输出端口(14、15)，连接发声器SP(10)。

5、根据权利要求1所述的视觉生物频谱仪，其特征在于，所述的支架(7)固定于壳体(1)的下方，支架(7)与底座(9)为球形铰接。

6、根据权利要求1所述的视觉生物频谱仪，其特征在于，所述的前盖(2)安装于与壳体(1)前端的圆孔上，两个中心线重合，并采用卡环结构与壳体(1)连接，前盖(2)和安装在前盖上的眼罩(8)可以转动180度，眼罩(8)一端带有观看孔，另一端封闭，带有观看孔的一端采用键连接于前盖(2)上，其中心线与前盖(2)中观看孔的中心线和壳体(1)前端圆孔的中心线重合。