【中安在線】突破人類視覺極限！中國金宝搏入口188通過隱形眼鏡方式實現人類近紅外色彩圖像視覺
中安在線、中安新聞客戶端訊188bet足球生醫部薛天(tian)、馬(ma)玉乾團隊(dui)與近代力(li)學(xue)系龔興龍、王(wang)勝團隊(dui)，聯(lian)合(he)復旦大學(xue)張凡(fan)團隊(dui)，以及國際科(ke)研機構合(he)作，制(zhi)備出(chu)(chu)高透(tou)明、高轉(zhuan)化效率的上轉(zhuan)換隱(yin)形眼鏡，實現人(ren)類近紅外(wai)時空色彩圖像視覺能力(li)。5月22日，研究成果在(zai)線發表于《細胞》，并(bing)被細胞出(chu)(chu)版(ban)社進行了專題(ti)報道。
自然界中(zhong)，人類肉眼(yan)(yan)可感知(zhi)的(de)(de)可見(jian)光(guang)，僅占電磁波(bo)譜很(hen)小的(de)(de)一(yi)部分。前期研究中(zhong)，薛天(tian)、馬玉乾(qian)團(tuan)隊與合作者(zhe)將一(yi)種可以把近紅外(wai)光(guang)轉(zhuan)換為(wei)可見(jian)光(guang)的(de)(de)上(shang)轉(zhuan)換納米(mi)顆粒(li)注(zhu)射到(dao)動物視網膜(mo)中(zhong)，首(shou)次實現了(le)哺乳動物的(de)(de)裸(luo)眼(yan)(yan)近紅外(wai)圖像(xiang)視覺能力。研究成果2019年發表于《細胞》。但眼(yan)(yan)內注(zhu)射在人體(ti)應用(yong)受限。如何通過(guo)非侵入性方式實現近紅外(wai)視覺，是該(gai)技術(shu)實用(yong)化(hua)的(de)(de)關鍵(jian)挑戰。
高(gao)(gao)(gao)分(fen)(fen)子(zi)聚合材料(liao)制備(bei)的(de)軟性透(tou)明隱形(xing)眼(yan)(yan)鏡(jing)提供(gong)了(le)一個可(ke)佩戴(dai)式的(de)解決方(fang)案。但制備(bei)近紅外光上(shang)轉換(huan)隱形(xing)眼(yan)(yan)鏡(jing)要解決兩個問題：高(gao)(gao)(gao)效上(shang)轉換(huan)能力和良好光學性能。為此(ci)，研究人員對上(shang)轉換(huan)納米顆粒(li)進(jin)行表面修飾，提高(gao)(gao)(gao)它們在(zai)高(gao)(gao)(gao)分(fen)(fen)子(zi)聚合材料(liao)中的(de)均勻(yun)分(fen)(fen)散(san)性，同(tong)時篩選出(chu)與(yu)上(shang)轉換(huan)納米顆粒(li)折(zhe)射(she)率匹配的(de)高(gao)(gao)(gao)分(fen)(fen)子(zi)聚合材料(liao)，制備(bei)出(chu)了(le)高(gao)(gao)(gao)摻雜比(bi)例（7%-9%）并且高(gao)(gao)(gao)度透(tou)明的(de)近紅外光上(shang)轉換(huan)隱形(xing)眼(yan)(yan)鏡(jing)。
被試者(zhe)佩在佩戴(dai)轉換隱形(xing)眼鏡 課(ke)題組供圖
實驗(yan)驗(yan)證，佩戴這(zhe)種隱形眼鏡(jing)的(de)(de)小鼠可以(yi)分辨不(bu)同時間頻率和不(bu)同方位的(de)(de)近紅(hong)外光(guang)(guang)信息。更重要的(de)(de)是(shi)，佩戴該(gai)隱形眼鏡(jing)的(de)(de)人類志(zhi)愿(yuan)者不(bu)僅可以(yi)看到一定光(guang)(guang)強范圍的(de)(de)近紅(hong)外光(guang)(guang)，還可以(yi)準確識別近紅(hong)外光(guang)(guang)的(de)(de)時間編碼信息。
除此之外，研究人員還開發了一(yi)種內置近紅(hong)外光(guang)上轉換隱形(xing)眼(yan)鏡的可穿戴式框(kuang)架眼(yan)鏡系統(tong)，使(shi)人類志(zhi)愿者能夠獲得與可見(jian)光(guang)視覺一(yi)樣空(kong)間分辨率的近紅(hong)外圖(tu)像視覺，精確(que)識別復雜近紅(hong)外圖(tu)形(xing)。
除了時間(jian)和空間(jian)信息外(wai)，視覺感(gan)知還可(ke)以(yi)在色(se)(se)彩維度(du)上(shang)傳遞豐富的信息。研(yan)究人員用(yong)三(san)(san)色(se)(se)正交上(shang)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)(huan)納米顆粒取代了傳統(tong)的上(shang)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)(huan)納米顆粒，制備(bei)出了三(san)(san)色(se)(se)上(shang)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)(huan)隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)，可(ke)以(yi)將三(san)(san)種不(bu)同光譜的近(jin)(jin)(jin)紅外(wai)光轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)(huan)成紅、綠、藍三(san)(san)基色(se)(se)的可(ke)見光。實(shi)驗(yan)結果證明，通(tong)過佩(pei)戴(dai)三(san)(san)色(se)(se)上(shang)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)(huan)隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)，人類(lei)志愿者可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)地(di)識別三(san)(san)種波長的近(jin)(jin)(jin)紅外(wai)光，感(gan)知多種近(jin)(jin)(jin)紅外(wai)色(se)(se)彩。這表明三(san)(san)色(se)(se)上(shang)轉(zhuan)(zhuan)換(huan)(huan)(huan)隱(yin)形眼(yan)鏡(jing)可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)地(di)實(shi)現人類(lei)近(jin)(jin)(jin)紅外(wai)色(se)(se)彩圖像(xiang)視覺。
同時需要指出(chu)的(de)是這(zhe)項技術仍然(ran)(ran)有進一步(bu)提升的(de)空間，例如(ru)目前(qian)的(de)上(shang)轉換效率仍然(ran)(ran)需要紅外光源的(de)輔(fu)助(zhu)照射，另外上(shang)轉換隱形眼鏡(jing)如(ru)能實現發射光的(de)定向輸出(chu)，就可能不依(yi)賴于鏡(jing)框光學系統直接實現隱形眼鏡(jing)介導(dao)的(de)精細近(jin)紅外圖形視(shi)覺(jue)。這(zhe)些(xie)都有賴于視(shi)覺(jue)生理學、材料科(ke)學和光學的(de)跨學科(ke)合作。
總體(ti)而(er)言，這項研究通過視(shi)(shi)(shi)覺(jue)生理與納米材料技(ji)術(shu)相結合，制備高透明、高轉(zhuan)化效率(lv)的上(shang)轉(zhuan)換(huan)隱形眼鏡，實現了無源、可穿(chuan)戴的人(ren)類近(jin)紅外(wai)圖(tu)像視(shi)(shi)(shi)覺(jue)能力拓展，能夠使人(ren)類感知近(jin)紅外(wai)光(guang)的時間(jian)(jian)、空間(jian)(jian)和色彩多維度(du)信息。該技(ji)術(shu)未來在醫療、信息處理及視(shi)(shi)(shi)覺(jue)輔助技(ji)術(shu)領域具有(you)廣(guang)泛(fan)應用前景。（記者(zhe) 汪喬）
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