CN107847348A - 阻挡影响人体生理的可见光谱的短和中波长放射的屈光镜 - Google Patents

阻挡影响人体生理的可见光谱的短和中波长放射的屈光镜 Download PDF

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Abstract

本发明涉及阻挡影响人体生理的可见光谱的短波长和中波发射的屈光镜包括在最大和最小吸收阈值之间选择性吸收380纳米至500纳米之间短波长；和在最大和最小吸收阈值之间选择性吸收500纳米至590纳米之间中波长；其中，选择性吸收380‑590纳米之间短波长和中波长不会完全阻挡所述范围内可见光线的通过。其他实施例包括LED显示器、软件产品和电子设备和眼科或太阳晶片或人造晶状体。

Description

阻挡影响人体生理的可见光谱的短和中波长放射的屈光镜
技术领域
本发明属于预防医学和公共健康的综合领域，尤其是涉及用于阻挡包含380纳米至590纳米之间短波长和中波长放射的屈光镜。本发明的目的也涉及阻挡短波长和中波长放射的方法和用于阻挡影响人体生理机能如视觉的和非视觉功能、睡眠或饮食紊乱或其他与光相关疾病的短波长和中波长放射不同类型的装置。
背景技术
电磁光谱(EME)为物质发射(发射光谱)或吸收(吸收光谱)的整个电磁波的能量分布。EME包括宽波段的辐射，从例如伽马射线和X-射线的短波长，至紫外线、光和红外线(IR)，再到如无线电波的长波的电磁波。
180纳米至380纳米范围波长能引起光性角膜炎和晶状体浑浊。在380纳米至500纳米的可见光谱内(紫光和蓝光)的波长能引起光力、光热损伤和视网膜损伤(无晶状体眼球中，范围至310纳米至500纳米)。通过吸收可见辐射或IRA(380纳米至1200纳米)的加热也或引起晶状体浑浊的形成。另外，也会发生眼角膜糜烂。作为眼睛结构透明性的结果，可见辐射和红外辐射(380纳米至1400纳米)能引起视网膜的热损伤。在红外IRA和IRB(380纳米至1400纳米)范围内，晶状体的热损伤归咎于晶体蛋白的降解。在光谱(1400纳米至3000纳米和3000纳米至10000纳米)的IRB和C的范围，吸收主要发生在眼角膜和房水。通常在1900纳米以上，眼角膜作为仅有的吸收介质，基于此热损伤也通常限制在此结构。此类损伤几乎全都因为镭射照射的暴露。
光谱属于人类肉眼能察觉的电磁光谱的范围。在此波长范围内的电磁放射也被称为“可见的”或简单的光。可见光谱没有准确的限制；尽管适应黑暗的人眼能察觉更大范围，360纳米至830纳米，但普通人眼可响应380纳米和780纳米的波长。
视网膜对短波长和中波长的自动保护采用两种方式：采用以黄斑凹陷不存在对短波长敏感的光受体的方式使光受体不均匀分布；和通过存在于同一区域执行保护作用的黄体的激活。另外，晶状体会随着年龄而增加其生色团的比例。人眼抵抗更多能量波的自然保护(晶状体和视网膜)会察觉自身被某些病理上和/或外科上干预、甚至仅因时间推移的严重影响，。
已经开发了一些技术用于保护健康眼睛、白内障手术后的眼睛和视网膜神经性退化眼睛免于短波长损伤，例如应用滤光器于人眼作为治疗或预防方法来替代和\或提高自然保护。自从90年代中期，带有黄色滤光器的人工晶状体已经植入到白内障手术后眼睛中。这种替代方式包括外科过程的所有风险和难度。也存在着大量经过白内障手术的病人植入透明的人工晶状体来代替因缺少色素而不具有必需保护的晶状体内部物质。在这些例子中，需要通过***色素支持***来补充缺少色素的人工晶状体。
本发明提供一种用于阻挡对视觉***有害的、380纳米至590纳米的短波长和中波长的屈光镜。这种屈光镜，可被理解为具有折射面的元件，换言之，区分不同折射率的两种部件的面[光学几何手册,菲利普,1998]。此屈光镜设计为筛选光波长的特定范围。
市场上有多种应用到人眼的滤光器。例如,专利申请WO98/44380描述了应用在接触晶体上而不会覆盖整个接触晶体的滤光器，理解为其整个作为虹膜区、瞳孔区和接触晶体主体，这是避免视觉不规则的基础。另一方面，文献WO 91/04717描述治疗AMD的人工晶体，这不是本专利申请的目的。另已知在眼科透镜中利用黄色滤光器，例如文献GB1480492。如现有技术中文献记载，黄色滤光器可以在多个应用中使用。
文献WO 90/05321描述了具有一系列技术特征的滤光器，但单独地限定病理生理学应用，另外专利申请WO 90/05321描述的滤光器的吸光率不均一，可能不会产生预想的效果。
西利亚·桑切斯-拉莫斯博士作为专利ES2247946，ES2257976,ES2281301，ES2281303，ES2289957，ES2296552，ES2298089，ES2303484和ES2312284的发明人。然而，尽管这些文献涉及在380纳米至500纳米的短波长的环境光线，但这些文献没有展望、解释、质疑或提起因500纳米至590纳米范围的中波长引起的问题。
本文献图1中显示了现在市场上消费电子产品的可见范围内放射的不同图。图2显示依靠来自[布雷纳德G.C.等，“人类褪色素调节的作用谱：新型昼夜光感器的证据”，神经科学杂志(2001)]的年龄的晶体透镜的透光度百分数。尤其是，图2显示如下的数据(表1)：
表1
因此，需要既考虑透光度百分数以避免用户眼睛***损伤，又考虑如重要的年龄问题等因素。例如，值得注意的是，布雷纳德没有考虑两组高风险因素：目前密集使用会特别影响用户视觉***的LED显示器(如PCT/ES2013/070222描述)的10至20岁年龄范围，或69岁以上年龄，这组群体会特别敏感于因年龄引起的代谢变化导致的视网膜损伤。
清楚地，如今，任何特定的用户会在一天花费平均4-8小时或更多时间在LED类型显示器前面，换言之，在通常较小的距离(30-50厘米)接受短波长的发射，这会负面地影响眼睛和人的视觉。此问题已经在[比哈尔-科恩等，“家用照明设备的光线二极管(LED)：存在对眼睛的危害？”视网膜和眼睛研究紧张30(2011)239-257]文献中描述。此文献，总结性地强调了基于市场上可用的多种装置，对LED发出的光线引起潜在危害评价的需求，因此由于应用于室内环境的LED型光线的持续存在，可作出有效的建议给与本国灯具企业。然而，这个文献没有提供将LED技术进步与无风险日常使用结合的解决方法。这就是说，此文献直接提倡照明限制和法律调整，没有提供任何针对目前市场产品的解决方法。
另一个文献描述了与[卡约翰等，“夜晚暴露于发光二极管(LED)-背后照明的电脑显示器会影响昼夜生理和认知行为”，应用生理学杂质110:1432-1438,2011，2011年3月17日首次发表]相关联的问题，其中需要使蓝光照射适应于睡眠循环。然而，此文献指出LED类型显示器的潜在危害是未知的，并且在任何情况下，它们相关联问题会因减少不完全有效的光线强度而得到缓解。
如上描述的技术问题作为减少因LED型显示器密集使用导致眼睛损伤危险的基础。基于比哈尔-科恩的文献，已知人眼暴露于哪种类型的损伤，但在其结论中，最显著的方式是：限制该类型显示器和以通用的方式限制制造者此类显示器的发射。但，它仍遗留未解决的问题，准确地说，不仅要在经常不可能、或不容易简单实施的制造阶段，也要针对目前市场存在的产品上，如何尽可能简单地减少这种类型发射。
如上描述的问题在作为本申请最接近的现有技术的文献PCT/ES2013/070222中得到解决。所述的文献描述了由不同光谱组合(实验描述如下本申请图3至7)产生的短波长的危害等级。在所有的情况中，假定现有多种光源和显示显示器的密集使用情况下，进行了过滤包括380纳米至500纳米并去除影响视网膜细胞死亡其他范围的短波长(也应得到解决)的测试。
文献PCT/ES2013/070222描述的危害测试和解决方案的具体目的在于：
a).研究体外暴露于发射不同光谱成分的LED灯之后的视网膜组织的细胞活性，如图5所示；
b).评估体外暴露于发射不同光谱成分的LED灯之后的视网膜组织DNA损伤程度，如图6所示；
c).测定体外暴露于发射不同光谱成分的LED灯之后的视网膜组织的凋亡，如图7所示；
随后进行危害的评估和测定，评估了PCT/ES2013/070222文献中所涉及的方案。在此文献中，发光装置设计为包含通过白色材料的区分屏障相互分离的六种不同光域。每一种光域包括产生照度为5mW/cm2光线的LED，但发出光线具有不同光谱成分：
-蓝LED(486纳米)
-绿LED(525纳米)
-红LED(616纳米)
-白LED；颜色T°＝5400°K
图4显示了现在可用的发光装置和每个LED灯的放射光谱曲线。此装置放置在培养皿上，细胞暴露于具有或没有短波长阻挡元件介入的LED灯下3个明暗循环(12小时/12小时)。正如显示，存在LED不会照亮的区域，其中细胞不会暴露于光线下以作为阴性对照。
在文献PCT/ES2013/070222的特定实施例中，阻挡元件限定为包含一种带有均匀分布在其表面上的黄色素的基板并能阻挡短波长的元件，所述的色素具有一定光密度以至于能够允许在1％～99％范围内选择性吸收380纳米和500纳米之间短波长。更具体地，它是单层或多层，其中至少一层为着色的。
视网膜色素上皮细胞(RPE)根据供应商的说明进行解冻，在“上皮细胞培养基”中，利用胎牛血清(FBS)和生长因子悬浮。在72小时并且培养达到接触状态，将细胞利用胰蛋白酶-EDTA悬起并以5000个/孔接种在预先用多聚赖氨酸处理的96孔板中。24小时后，用新鲜培养基(300微升/孔)替换培养基，每天重复此过程以避免因灯加热导致的蒸发。板和发光装置放置在37℃和5％CO2培养箱中。
在存在不同光谱特性的光线下每循环12小时的三次暴露或休息循环进行细胞培养之后，进行危害测试。
样品利用PBS清洗，然后用4％多聚甲醛固定15分钟。固定之后，细胞利用0.3％Triton渗透10分钟。一旦样品被渗透，利用5％牛血清白蛋白(BSA)阻断，然后以1:400的浓度加入溶解在2.5％磷酸盐缓冲液+牛血清白蛋白中的抗含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶抗体和-H2AX抗体用于分别检测凋亡和DNA损伤。
一个小时培养之后，样品利用磷酸盐缓冲液清洗，然后加入与一级抗体相同浓度的二级抗体，Alexa 594和Alexa 633，再次培养30分钟。培养之后，清洗样品，信号由BDPathway855荧光显微镜读取。由于含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶的激活，图像可在633纳米发射光下获取，针对H2AX，可在594纳米。
每个实验至少重复两次。测定值为平均±标准差。数据利用Statgraphics版本CenturionXVI.I(美国)的统计软件进行统计独立性的student t检验。小于0.05的P值被认定为显著的。
在12小时的3次光线暴露循环之后，交替12小时的3次修复循环，最初人视网膜色素上皮细胞的细胞核通过4',6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)着色以计算每孔细胞数量。
未照射的细胞在孔中生长良好，但单色LED灯照射会影响细胞生长。蓝光(468纳米)能产生细胞数量的显著减少。尽管绿光(525纳米)具有可观察到的光损伤结果，但在此文件中，此观测被认为不相关。在白光(T°＝5400°K)的测试中，没有统计学显著性差异。
阻挡元件设计为可减少短波长的发射，并没有考虑绿光线(如中波长)的光损伤结果。在具有短波长(380纳米至500纳米)阻挡元件的情况下，细胞活性增加是可见的，主要是如表2所示的暴露于白光(T°＝5400°K)和蓝光(468纳米)的细胞。
表2
在图5中，能够观察针对人视网膜色素上皮细胞的细胞活性的LED光效果和选择性吸收短波长的阻挡元件的光保护效果。FU是指荧光测定单位，其中可得到，最大保护是在380纳米至500纳米，没有形成500纳米至590纳米范围的附加保护。因为阻挡元件设计为仅吸收380纳米至500纳米的短波长，所以没有发现细胞活性的显著性差异。
为检测发射是否会影响细胞核DNA的完整性，利用H2AX抗体标记细胞。H2AX为参与DNA修复(如细胞核DNA损伤)的组蛋白H2A的变体。当双链DNA的发生断裂，H2AX组蛋白会被激酶ATM在139位丝氨酸磷酸化并变成伽马-H2AFX。此磷酸化过程会扩展到来自双链断裂位点的数千个核小体并标记周围的染色质以募集损伤信号和DNA修复的必需蛋白。作为由严重DNA损伤引起凋亡的翻译后修饰，磷酸化H2AX的高表达认为作为凋亡的准确指示。实验结果显示，在LED灯照射后，利用抗H2AX抗体识别磷酸化组蛋白的位点来显示DNA修复机制的激活。
通过***短波长的阻挡元件，观察到组蛋白H2AX的激活显著下降，表明更少的DNA损伤。对于白(T°＝5400°K)、蓝(468纳米)和绿(525纳米)LED灯，降低为97％，并且对于暴露在红LED灯下的细胞，降低为95％。如表3所示，
表3
图6显示针对人视网膜色素上皮细胞的H2AX组蛋白激活的LED光效果和选择性吸收短波长的阻挡元件的光保护性效果。FU是指荧光测定单位，
因为含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3和-7与细胞凋亡的调节和执行有关，需要测定这些酶的激活。利用抗含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶的抗体标记细胞。LED光线的照射会引起培养基中凋亡细胞百分比的增加。含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶的激活会围绕蓝色细胞核(DAPI)呈桃红色。
通过***在380纳米和500纳米之间短波长的阻挡元件，显示暴露在不同LED光源下含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶的激活的凋亡细胞显著减少，对于白(T°＝5400°K)和蓝光(468纳米)，此减少为89％，绿光(525纳米)为54％，红光为76％。如表4所示，
表4
图7显示针对人视网膜色素上皮细胞的含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3和-7激活的LED光效果和选择性吸收在380纳米至500纳米范围的短波长的阻挡元件光保护性效果。FU是指荧光测定单位。随后分析了问题和解决方案示例；光线，尤其是更短波长在暴露12小时的3个循环与12小时恢复的交替的情况下影响人视网膜色素上皮细胞的生长。显示了表达组蛋白H2AX(DNA损伤)和含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3和-7(凋亡)的细胞数量的增加。
在所有的情况下，PCT/ES2013/070222描述的选择性吸收在380纳米至500纳米范围的短波长的阻挡元件对人视网膜色素上皮细胞的光线损伤影响起到保护效果。然而，如图7完整地显示，所述的文献没有认识到与500纳米至590纳米范围内的凋亡和视网膜细胞死亡的相关联的问题，其中在此范围内，利用PCT/ES2013/070222所描述的滤光器的示例的荧光测定强度为54％，显示了甚至远超出590纳米以上范围的高细胞死亡。
因此，本发明的目的在于提高过滤短波长之后致死率高于其他范围的500纳米至590纳米范围(如中波长)的存活率。例如，文献PCT/ES2013/070222使用的滤光器不会引起618纳米下的死亡率降低，但能获得相对于之前范围(绿光仅52％)更少的损伤影响(76％)。因此，除如上所述(蓝光和红光范围的死亡率减少)，还需要减少500纳米至590纳米范围死亡率的方案。这暗示着需要一种在上述文件未记载的不同范围(蓝、绿和红)影响细胞死亡率的机制的经验性观察。
因此，在此范围(500-590纳米)的死亡率很高，甚至涉及与PCT/ES2013/070222描述的380纳米至500纳米范围的阻挡元件的情况下，引入屈光镜以用于缓解在所述的范围内的不良影响以及补充PCT/ES2013/070222描述的阻挡元件的优势。
发明内容
本发明的目的在于提供阻挡380纳米至590纳米范围短波长的屈光镜，并且本发明具有不同方面和实施例，所有的发明和实施例通过阻挡包含在所述可见光谱范围的短波长和中波长的共同发明构思联系。
本发明解决的技术问题在于减少用户视觉***中眼损伤的风险，尤其是因为电子设备显示器的密集使用。根据独立权利要求和说明书以及包含的引用文献，这个技术问题通过本发明的多个方面实现，例如屈光镜、阻挡方法、计算机应用的阻挡方法、包含屈光镜的显示器、制备方法和便携式的用于阻挡短波长的电子设备。此发明不同方面的特定实施例在从属权利要求中描述以及包含在说明书中。
本发明不同方面和实施例的共同的发明构思是，准确地，阻挡380-590纳米范围的短波长和中波长。文献PCT/ES2013/070222包含380纳米和500纳米之间的保护，需要扩展保护至590纳米并不破坏之前范围的保护效果。这种扩展会进一步增加视网膜细胞寿命，改善用户在短波长和中波长范围的眼睛***。
整篇说明书和权利要求书，术语“包括”和其变形不是意欲排除其他技术特征、附加物、组件或步骤。对于本领域技术人员，本发明的其他目的、优势和特性也会被部分地出现在说明书描述或本发明实施中。如下的实施例和附图用作示例，不是用来限制本发明。再者，本发明包含所有可能的特定地实施例和如下所示优选的实施例的组合。
附图说明
如下简单地说明一系列附图，并且明确涉及所述发明的实施例，所述实施例是作为本发明的非限制性示例来给出。
图1显示现有技术描述的具有LED型显示器的商业电子产品的发射图。
图2显示根据[布雷纳德G.C.等，“人类褪色素调节的作用谱：新型昼夜光感器的证据”，神经科学杂志(2001)]描述的年龄的晶体透镜的透光度百分数。
图3显示本发明针对基于现有技术记载的3组不同年龄：25岁(图3A)，45岁(图3B)和76岁(图3C)的380至500纳米之间的阻挡元件的选择吸收率。
图4显示用于阐述本发明实施例的LED型光源。A.有或无380至500纳米短波长阻挡元件的发光装置的图示；B.每个所用LED的光谱放射曲线；C.根据现有技术，细胞接种的孔板设计。
图5显示基于现有技术，针对人视网膜色素上皮细胞的细胞存活率的细胞活性的LED光效果和选择性吸收短波长的阻挡元件的光保护效果。
图6显示基于现有技术，针对人视网膜色素上皮细胞的DNA损伤的人组蛋白H2AX的LED光效果和选择性吸收380纳米至500纳米短波长的阻挡元件的光保护效果。
图7显示基于现有技术，针对人视网膜色素上皮细胞凋亡的含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3和-7激活的LED光效果和选择性吸收380纳米至500纳米短波长的阻挡元件的光保护效果。
图8显示根据本专利的有或无阻挡380纳米至590纳米短波长屈光镜的线粒体损伤的图。
图9显示根据本专利的有或无阻挡380纳米至590纳米短波长屈光镜的保护性效果的图。
图10显示用于本专利的便携式电子设备的概图。
具体实施方式
本发明在于集合有380-500纳米的屈光镜以阻挡针对线粒体损伤较高的380-590纳米的短波长和中波长的屈光镜，
为评价屈光镜的可行性，使用包含两个实验的测试；第一个实验没有屈光镜和第二个实验具有屈光镜。
在没有屈光镜的实验中，第一天，视网膜色素上皮细胞(RPE)被接种于测试板上，第二天开始光暴露。光暴露装置包含四个LED灯，每个为独立部件：
蓝LED-发射468纳米波长；
绿LED-发射525纳米波长；
红LED-发射616纳米波长；
白LED-发射在5400°K的可见波长。
实施3个光暴露循环。每个循环包含12小时光暴露随后12小时恢复时段。在光暴露之前，光源预热15分钟。每天添加新鲜培养基于细胞中。实验在第5天完成。使用探针和抗体并读取信号。
关于具有屈光镜的第二个实验，根据第一个实验的方法但屈光镜放置在光源和RPE细胞之间。根据如下的顺序，屈光镜放置在隔离细胞和光源的支撑结构上，
光源
短波长(380-500纳米)屈光镜
中波长(500-590纳米)屈光镜
透明UV滤光器
RPE细胞
正如显示，屈光镜为隔离两个具有不同折射率的面。因此，短波长和中波长的屈光镜为两个独立的屈光镜并集合他们的效果，达到最基本实施例中的本申请屈光镜的目标。UV滤光器不是本发明的部分，另一方面，它的存在不会影响可见光谱的研究结果。
现已经证明，线粒体的功能突出了其参与细胞凋亡引起的细胞死亡机制，其中线粒体外膜透化和线粒体膜间隙的蛋白释放都是说明此过程的重要特性。尤其是，促凋亡蛋白，例如细胞色素C或其他，会在凋亡早期释放。
四甲基罗丹明(TMRM)、四甲基罗丹明甲酯作为荧光阳离子探针，其在进入细胞时，能迅速被线粒体通过负电荷形式富集的方式隔离。探针发出的荧光信号能直接与线粒体内膜点位相关联。荧光的衰减或消失表示在确定的细胞损伤中的线粒体膜整体性的损失程度。
细胞放置在具有不同波长光源下培养并进行每循环12小时的恢复循环\3次暴露的损伤实验。培养后，用磷酸盐缓冲液清洗细胞并加入TMRM荧光探针以检测线粒体膜的各自电位。探针以1:1000的浓度加入，保持30分钟。但培养完成后，用磷酸盐缓冲液清洗细胞和利用BD Pathway 855荧光显微镜读取细胞发出的荧光，探针TMRM(线粒体膜电位)产生的荧光在594纳米。
结果如图8所示。此图具有表征与膜损伤成比例直接相关的荧光强度的误差条。百分数表示当屈光镜放入时膜损伤的降低程度。
为计算保护性效果，每种类型LED的结果相对于无屈光镜的损伤结果进行独立地归一化处理。因此，无滤光器光暴露细胞的线粒体损伤作为特定LED引起的100％损伤。基于承受光毒害损伤和线粒体变化的细胞，以百分数计算屈光镜的保护性效果。
例如，蓝LED的测试中，在无屈光镜暴露的过程中，得到0.4的线粒体损伤，这作为LED照射产生损伤的100％(归为1)。在放置屈光镜，损伤减为0.1，换言之，当放置屈光镜后，仅有25％的细胞承受线粒体变化影响(相对于没有线粒体变化的75％的细胞)。意味着在这个75％的测试中，屈光镜可以防止线粒体损伤，如果不是为了保护，细胞会进入线粒体损伤引起的细胞凋亡程序。
图9显示在测试中使用屈光镜的保护性效果，其中误差条显示了表征与膜完整性相关的荧光强度。当放置屈光镜，百分数表示活细胞的比例。相对于对照(如无暴露的细胞)，百分数相对于对照进行均一化处理。
正如之前示例的说明，本发明最简单的屈光镜包括：
a)表面分布第一色素的第一屈光镜
a)其中所述的第一色素具有在最大和最小吸收阈值之间选择性吸收380纳米至500纳米范围内短波长的光密度；和
b)表面分布第二色素的第二屈光镜
a)其中所述的第二色素具有在最大和最小吸收阈值之间选择性吸收500纳米至590纳米之间短波长的光密度。
逻辑上讲，第一色素和第二色素不存在顺序，可相互混合由各层分隔或其他可集合其效果的方式。
然而，这仅是包括利用软件实施例的、具有屈光镜的可能实施例的一个，此实施例可允许在不广泛影响可在便携式电子设备作为显示器尤其是LED型的光源的光总体强度或总量的情况下，阻挡预想短波长(380-590纳米)的范围。
通常地，所有实施例必须能符合设定最大值和最小值的若干因素(表5)，准确地，个体或群体(当他们分组)的吸收最大和最小阈值。有些人可能认为没有必要设置最大和最小吸收范围并完全阻挡380纳米和590纳米之前短波长和中波长的通过。但是，完全阻挡此范围内的蓝光既对通过屈光镜后的清晰度也会对个体昼夜节奏周期产生影响，因此，没有全部阻挡短波长和中波长情况下，强制地设置一个最小和最大吸收范围。另外，当以个体化或群体化的方式指定阈值，会允许调整可选择性地阻挡短波长和中波长，以至减少对显示器和个体昼夜节奏周期的负面影响。
针对具有视网膜疾病和\或75岁年龄以上的群体，在推荐吸收超出75％的380纳米和590纳米之间的波长的情况下，建议添加排除剩余区间(590-700纳米)20-50％的衰减器，以应对电视显示器或不能调节发射强度的显示器。
表5
表5中以示例的形式列出的多种因素作为最大和最小吸收阈值的结果，即通过屈光镜最大提高保护和最小化降低昼夜循环和物象呈现的改变。
因此，针对暴露于光源的时间多于10小时(7/5)并处于接触明视觉LED型光源(2/1)的环境并没有疾病状态的、利用计算机显示器(3/1)的38岁用户(最大9，最小5)，在(9+2+3+7)的380-500纳米范围内，我们有21％最大的吸收，而最小吸收为12％。然而，如果相同个体在高照明和低照明环境下，使用不同电子设备(电脑、平板电脑和智能手机)超过10小时，优选吸收范围将最大值变化10％，最小值变化4％。另一方面，如果个体具有中等视网膜疾病状态并在强光条件下每天暴露于电视机3-5小时，根据标识的总量，建议吸收范围也会变化。
因为它会涉及多层基板(例如LED显示器的外侧阻挡元件)和具有光密度色素或通过软件在380纳米-590纳米光谱减少发射的涂层(胶、泡沫、乳液、溶液、稀释液或混合液)，实现可选择性吸收的示例和实施方式会变化。
屈光镜也可选自：人工晶状体、接触晶体、眼科镜片或建筑物和\或载具窗口上的滤光镜、或有和\或无镜面的太阳镜、用于焊接保护的镜片或***显示屏中并配置于阻挡包含380-590纳米范围短波长和中波长放射的中间层。
在所有的这些情况下，我们处于与所述屈光镜相同情况，即除阻挡短波长的色素外，还包括阻挡中波长的色素以用于得到测试中所述的相似结果。
根据图8-9显示的结果，说明了380-590纳米光谱的、像手机设备显示器(通常地但不限于LED类型)中所包含的光源引起放射的减少是有益的，因此能解决之前描述的技术问题。
在之前所有的实施例，针对500纳米至590纳米之间范围的中波长，包括了第二屈光镜以降低具有如所示的非常高细胞死亡比例的绿色范围的中波长影响。
以下是图10所示的、根据一些具体实施例可在本发明使用的便携式电子设备(100)实施例的实施示例。更具体的，本发明的便携式电子设备100包含存储器102、存储控制器104、一个或多个处理单元(CPU)106、外设接口108、射频电路112、音频电路114、扬声器116、麦克风118、输入/输出(I/O)子***120、显示器126优选地LED类型但不排除其他实施方式、其他输入或控制装置128以及外设端口148。这些组件通过一个或多个通信总线或信号线110上通信。设备100可为任意的便携式电子设备，包括但不限于手持式计算机、平板电脑、移动电话、媒体播放器、个人数字助理(PDA)等，或包括这些条目中的两个或多个的组合。应当理解为，设备100仅为便携式电子设备100的示例，并且设备100具有比所示的更多或更少的部件，或组件的不同配置。图1所示的各组件可以由包括一个或多个信号处理和\或应用专用集成电路的硬件、软件或硬件和软件结合来实现。以相同的方式，显示器126限定为LED屏，尽管本发明也可以利用具有标准显示的装置来实现。
存储器102可包括高速随机访问存储和也可包括非易失存储，例如一个或多个磁盘存储设备、闪存设备或其他非易失固态存储设备。在一些实施例中，存储器102可进一步包括一个或多个处理器106远程定位的存储装置，例如通过射频电路112或外设端口148以及连接网络(未显示)如互联网、内联网、局域网(LANs)、宽域网(WLANs)、存储区域网络(SANs)等，或任何适合的组合访问的网络附加存储器。可由存储控制器104控制设备100的其他组件(例如CPU106和外设接口108)对存储器102访问。
外设接口108将设备的输入和输出外设连接到CPU 106和存储器102。一个或多个处理器106运行多个软件程序和\或存储在存储器102上的指令集以执行设备100和处理数据的多种功能。
在一些实施例中，外设接口108、CPU 106和存储控制器104可由单个芯片实现，如芯片111。在一些实施例中，它们由多个芯片实现。
射频(RF)电路112接收和发出电磁波。射频电路112将电信号转换为电磁波\或由电磁波转换，并通过电磁波与通信网络和其他通信设备通信。射频电路112包括可执行此功能的已知的电路，包括但不限于天线***、射频(RF)收发器、一个或多个放大器、调谐器、一个或多个振荡器、数字信号处理器、CODEC芯片组、用户身份模块(SIM)卡以及存储器等。射频电路112可通过无线通讯与网络比如互联网，优选万维网(WWW)、内联网和\或无线网络(例如蜂窝电话网络，无线局域网(LAN)和\或城域网(MAN)和其他设备通讯。无线通信可使用多种通信标准、协议和技术中的一种，包括但不限于全球电话通信***(GSM)、增强型数据GSM环境(EDGE)、宽带码分多址(W-CDMA)、码分多址(CDMA)、时分多址(TDMA)、蓝牙、无线保真(Wi-Fi)(例如IEEE 802.11a,IEEE 802.11b,IEEE 802.11g和/或IEEE 802.11)、互联网协议语音(VoIP)、Wi-Max、用于邮件、即时信息和\或短消息服务(SMS)的协议或其他可使用通信协议或包括本文件提交时未开发的通信协议。
音频电路114、扬声器116和麦克风118作为用户和设备100的音频接口。音频电路114可接受来自外设接口108的音频数据，将此音频数据转化为电信号并传递给扬声器116。扬声器116将电信号转化为人可听见的声波。音频电路114也接受麦克风116将声波转化的电信号。音频电路114将电信号转化为音频数据并将此音频数据传递给外设接口108进行处理。音频数据可通过外设接口从存储器102和\或射频电路112取回，和\或传递至存储器102和\或射频电路112。在一些实施例中，音频电路114可包括一个耳机插口(未显示)。耳机口可作为音频电路114与可移动音频输入/输出外设设备(如仅输出耳机或具有输出(一耳或双耳耳机)和输入(麦克风)的耳机)之间的接口。
输入/输出(I/O)子***120作为设备100的输入\输出外设设备的接口，例如LED显示器126和输入或控制装置128，和外设接口108。输入/输出(I/O)子***120包括LED显示器控制器122和一个或多个针对其他数据或控制装置的输入控制器124。一个或多个输入控制器124接收来自其他输入或控制装置128的电信号\或发送电信号至其他输入或控制装置128。其他输入或控制装置128包括一个实体按钮(例如按钮、摇杆按钮等)、刻度盘、滑动开关和\或地理位置装置201，如GPS或相似。
在此实际实施例中，LED显示器126提供了设备和用户之间的输出接口和输入接口。LED屏控制器122接收来自LED显示器126的电信号\发出电信号至LED显示器126。LED显示器126呈现视觉输出给用户。此视觉输出包括文本、图形、视频和其结合。部分或全部视觉输出对应用户界面对象，如下讨论更多细节。
LED显示器126接收来自用于基于触觉接触的输入。LED显示器126呈接收用户输入的触敏界面。LED显示器126和LED显示器控制器122(以及存储器102中任何相关联的模块和\或指令集)检测LED显示器126上的接触(和任何移动或接触中断)并将检测到的接触转化为用户界面对象交互，例如LED显示器显示的一个或多个软键盘。在示例性实施例中，LED显示器126与用户之间的接触点对应于用户的一个或多个数字。
LED显示器126是或者可由多个发光二极管形成，并且更具体地由白色LED形成，但是在其它实施例中可以使用其他类型的LED发射器。
LED显示器126和LED显示器控制器122可以使用多种触点灵敏度技术中的任何一种来检测接触点及其任何移动或接触断开，包括但不限于电容式、电阻式、红外线和表面声波技术以及其他接近传感器阵列或用于确定与LED显示器126的一个或多个接触点的其他元件。
装置100还包括用于为各种部件供电的电力***130。电力***130可以包括电力管理***、一个或多个电源(例如，电池，交流(AC))、充电***、电力故障检测电路、电力转换器或逆变器、电力状态指示器(例如，发光二极管(LED))以及与在便携式设备中产生、管理和分配电力有关的任何其他组件。
在一些实施例中，软件组件包括操作***132、通信模块(或指令集)134、接触/运动模块(或指令集)138、图形模块(或指令集)140、用户界面状态模块(或指令集)144以及一个或多个应用程序(或指令集)146。
操作***132(例如，Darwin，RTXC，LINUX，UNIX，OS X，WINDOWS或者如VxWorks的嵌入式操作***)包括用于控制和管理通用***任务(如存储器管理、存储装置控制和电源管理等)的各种软件组件和/或设备并实现各种硬件和软件组件之间的通信。
通信模块134通过一个或多个外部端口148实现与其他设备通信，并且还包括用于处理由射频电路112和/或外部端口148接收的数据的各种软件组件。外部端口148(例如，通用串行总线(USB)，FIREWIRE等)适用于直接耦合到其他设备或通过网络(例如，互联网、无线LAN等)间接耦合。
接触/运动模块138结合LED显示器控制器122，检测与LED显示器126上的接触。接触/运动模块138包括用于执行与LED显示器122接触检测相关的各种操作，例如判断确定接触是否已经发生，判断是否存在接触移动并跟踪LED显示器上的移动轨迹，以及确定接触是否已经断开(如接触已经停止)。确定接触点的移动可以包括确定接触点的速度(幅度)、速度(幅度和方向)和/或加速度(包括幅度和/或方向)。在一些实施例中，接触/运动模块126和LED显示控制器122还检测LED垫上的接触。
图形模块140包括用于在LED显示器126上呈现和显示图形的各种已知软件组件。注意，术语“图形”包括可以向用户显示的任何对象，包括但不限于文本、网页、图标(包括软键盘的用户界面对象)、数字图像、视频、动画等。
在一些实施例中，图形模块140包括光强度模块142。光强度模块142控制在LED显示器126上显示的、如用户界面对象的图形对象的光强度。控制光强度可以包括增加或降低图形对象的光强度。在一些实施例中，可以按照预设的功能增加或减少。
用户界面状态模块144控制设备100的用户界面状态。用户界面状态模块144可以包括锁定模块150和解锁模块152。锁定模块检测到一个或多个条件中的任何一个的满足以将设备100切换到用户界面锁定状态并将设备100转换到锁定状态。解锁模块检测到一个或多个条件中的任何一个的满足以将设备转换到用户界面解锁状态以及将设备100转换到解锁状态。
一个或多个应用程序130可以包括安装在设备100上的任何应用程序，包括但不限于浏览器、地址簿、联系人列表、电子邮件、即时消息、文字处理、键盘仿真、小部件、JAVA应用程序、加密、数字权限管理、语音识别，语音复制、位置确定能力(如由全球定位***(GPS)提供)、音乐播放器(播放存储在一个或多个文件中的录制音乐，如MP3或AAC文件)等等。
在一些实施例中，设备100可以包括用于成像应用的一个或多个可选的光学传感器(未显示)，例如CMOS或CCD图像传感器。
该便携式电子装置(100)包括显示器(126)、一个或多个处理器(106)、一个存储器(102)、以及一个或多个程序，其中程序(132至146)被存储在存储器(102)中并且被配置为由至少一个或多个处理器(106)执行，程序(132至146)包括指令以计算在380和590nm之间的短波长发射的最大和最小阈值、通过修改操作***或色彩强度模块(142)中的颜色，选择性地减少显示器(126)中包含的光源在380-590nm之间的短波长和中波长的发射。这些已经在上面说明。
便携式电子设备(100)可以在其他实施例中被使用。在其他实施例中，LED显示器(126)可以是发射可见光范围(RGB)内的光的任何显示器。
通过修改操作***(134)或色彩强度模块(142)中的颜色来进行选择性减弱。在任何情况下，可能地，所述选择性减弱也是暂时渐进的以使得设备(100)的显示器(126)曝光时间更长，减弱更多。操作***(134)中的颜色变化可以通过以下应用程序和对O.S.(134)的RGB控制来自动实现以减少发射，此应用程序为在向表5中描述的用户提出问题或者通过任何其他方法设置计算个体的最大和最小阈值的所需数据。随后，在色彩强度模块中进行以减少强度或亮度。
最后，具有被配置成由一个或多个处理器执行的指令的软件产品，当由上述便携式电子设备(100)执行时，使得所述设备(100)执行计算机实现的方法以阻挡光源中的短波长和中波长，其特征在于包括以下步骤：(i)计算在380和590nm之间的短波长和中波长的发射；(ii)根据步骤(i)中执行的计算，选择性地减少包含在显示器(126)中的LED灯的在380-590纳米之间的短波长和中波长的发射。
对于本领域技术人员而言是显然的，即电子设备可以为实施例描述的便携式的，或者是固定的，只要其包括执行所述功能的基本元件，而不管其任何部分是否在本地或通过通讯网络远程执行的。例如，软件产品可以在客户端-服务器结构中运行，医师可以通过远程医疗应用来调节发射。
发射的计算是以下变量中的至少一个的函数：LED型光源的用户的年龄、LED型光源的间隔距离、LED型光源的尺寸、用户暴露光源的时间以及用户接触LED型光源场所的环境照明和用户可能的视网膜和/或角膜疾病状态。
本发明实施例中的电子设备的益处以及它们的应用是多重的。例如，它的使用有利于提高用户在不同的日常生活中的生活质量；例如，不影响用户的新陈代谢或饮食计划；通知用户与睡眠时间冲突的过度使用；通知斑点的密集使用，即过度集中于装置上，例如由于阅读时间过长，意味着根据阅读时长减少发射以补偿它们；改善集中和执行任务；在非常低的照明夜间环境，通过调节影响用户的情绪的昼夜周期以减少发射；或者最终检测是否是儿童以减少发射或阻挡便携式电子设备。
该软件产品可以物理地设置在显示器硬件本身或包含显示器的任何计算机***的视频控制器中。
对短波长有害作用的视网膜、角膜和晶体的保护、以及消除眼睛疲劳、改善舒适性和视觉功能以及避免失眠和本发明的最终目的也是通过计算机实现的方法和电子设备(100)以及所描述的计算机产品来实现。
本发明给出的可能性之一是可以将任何文档的背景改变为对人眼不强烈的背景。事实上，如今，大多数文档都是白色背景，而其内容通常具有强烈的对比度，如黑色、蓝色、红色或绿色。除了最小化地降低所述文件的印刷成本外，还受限于电子文档通常试图模仿写在纸上文档的事实。
本发明允许的另一个可能性是，在短波长和中波长暴露是间歇的或分割的情况下，可以以每个时间点进行管理对显示器的暴露。类似地，可以从照明开始设置显示器照明的进程，直到根据调节一天时间和会影响昼夜循环和褪黑素的用户睡眠状态，为每个用户设定的阈值。
然而，如上所述，这种对比意味着具有对人眼有害内容的强烈的光发射。因此，并且由于所描述的方法，计算机实现的方法、设备和计算机产品执行检测向用户显示的文档的背景的进一步步骤，以及将所述背景切换为具有减少所示频谱的发射的背景第二步骤。
最后，应该注意的是，本发明可以用于任何LED设备，包括OLED设备。OLED由两个薄的有机层组成：发射层和导电层，其同时包含作为阳极的薄膜和作为阴极的另一个相同的薄膜。通常，这些层由导电的分子或聚合物制成。它们的电导率水平介于绝缘体和导体之间，因此被称为有机半导体。有机材料的选择和层的结构决定了设备的工作特性：发射颜色、时间寿命和能量效率。例如，可以修改这种结构以包含如本发明的屈光镜，以使得其包括根据本发明实施例所述的阻挡380-590纳米范围内的短波长和中波长辐射的层或着色基板。
本发明也用在RGB型大尺寸显示器中，其中可用来选择性阻挡380-590纳米的短波长和中波长。

Claims (15)

1.阻挡损伤视觉***的短波和中波放射的屈光镜，其特征在于，其包括如下的光学效果的集合：
a.具有在最大和最小吸收阈值之间选择性吸收380纳米至500纳米范围的短波长的光密度的第一色素；和
b.具有在最大和最小吸收阈值之间选择性吸收500纳米至590纳米范围的中波长的光密度的第二色素；
其中，包含在380纳米至590纳米之间的短波长和中波长的吸收和/或选择性反射不完全阻挡所述范围内可见光线的通过。
2.根据权利要求1所述的屈光镜，其中所述色素均匀地分布在所述屈光镜中。
3.根据权利要求1或2所述的屈光镜，其中所述屈光镜为光源的外部涂层。
4.根据权利要求1至3任一项所述的屈光镜，包括单层或多层，其中至少一层是着色的。
5.根据权利要求4所述的屈光镜，包括选自如下的至少一层：抗反射、触敏或其两者结合。
6.根据权利要求5所述的屈光镜，其中，着色层为触敏的。
7.根据以上权利要求任一项所述的屈光镜，其中，所述屈光镜选自接触晶体、眼科镜片、建筑物和\或载具窗口上的滤光镜、有和\或无镜面的太阳镜、用于焊接保护的镜片、***显示屏中的中间层或人工晶状体。
8.阻挡损伤视觉***的短波长和中波长放射的方法，包括如下步骤：
(i)选择在380纳米至500纳米范围短波长的最大和最小吸收阈值之间的平均光密度；
(ii)利用平均吸收度包含在380纳米至500纳米范围的短波长的最大和最小吸收阈值之间的色素着色整个第一屈光镜表面；
(iii)选择在500纳米至590纳米范围中波长的最大和最小吸收阈值之间的平均光密度；
(iiii)利用平均吸收度包含500纳米至590纳米范围短波长的最大和最小吸收阈值之间的的色素着色整个第二屈光镜表面；
以此方式，第一和第二屈光镜组的平均吸收度对应于选择的平均光密度且不完全阻挡380纳米至590纳米范围内可见光线的通过。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述的色素均匀地分布在所述屈光镜的表面上。
10.阻挡损伤视觉***的短波长和中波长的计算机实现方法，其特征在于，其包括如下步骤：
(i)计算380纳米至590纳米之间短波长和中波长发射的最大和最小阈值；
(ii)在380纳米至590纳米范围短波长和中波长发射的最大和最小阈值之间选择性地阻挡380纳米至590纳米范围内短波长和中波长的发射；
以此方式，此组的平均吸收度对应于选择的平均光密度且不完全阻挡380纳米至590纳米范围内可见光线的通过。
11.包含权利要求1至6任一项所述的屈光镜、和\或由所述380-590纳米范围内最大吸收阈值和最小吸收阈值之间的降低显示器光源中的380-590纳米短波长和中波长发射且不完全阻挡所述范围内中波长和短波长的步骤的制备方法制得的显示器。
12.电子设备(100)，包括
显示器(126)；
一个或多个处理器(106)；
存储器(102)；和
一个或多个程序，其中程序(132至146)被存储在存储器(102)中并且被配置为由至少一个或多个处理器(106)执行的，程序(132至146)包括指令以：
计算在380至590纳米之间的短波长和中波长发射的最大和最小阈值；
通过修改操作***或色彩强度模块(142)中的颜色，在基于显示器发射计算得到最大和最小阈值之间选择性地阻挡380至590纳米范围内短波长和中波长的发射。
13.根据权利要求12所述设备(100)，其中选择性减低是渐进的，取决于用户暴露时间；取决于一天时间；取决于光线环境；取决于眼睛活动；或取决于用户执行的任务；和\或状态和\或用户心理和\或身体状况。
14.具有配置为由当执行时、运行根据权利要求10所述方法的一个或多个处理器执行的指令的软件产品。
15.根据权利要求1至6所述的用于阻挡在最大和最小吸收阈值之间的380-590纳米范围内的短波长和中波长的屈光器，和\或根据权利要求11所述显示器，和\或根据权利要求12-13所述的设备(100)，和\或权利要求14所述的软件产品，用于保护针对短波长和中波长有害作用的视网膜、角膜和晶状体和\或消除眼睛疲劳、改善舒适度和视觉功能和\或预防睡眠障碍，和\或减轻光对进食障碍的影响和\或改善用户学习和表现的用途。
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