[發(fā)明專利]電刺激形成人工視覺(jué)的設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410601669.6
• 申請(qǐng)日: 2014-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104352303B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李志宏;張宇識(shí);劉禹希
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號(hào): A61F9/08
• 分類號(hào): A61F9/08
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所11255
• 代理人: 毛燕生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療領(lǐng)域，具體而言，涉及一種電刺激形成人工視覺(jué)的設(shè)備及方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，對(duì)弱勢(shì)群體關(guān)懷的要求越來(lái)越高，其中非常令人關(guān)注的便是幫助盲人恢復(fù)視覺(jué)，讓他們重見(jiàn)光明。

人體大腦可塑性理論指出：人體的各種感覺(jué)之間，例如視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)等等可以相互替代。具體來(lái)說(shuō)就是感覺(jué)的感受器于中樞神經(jīng)之間可以交互使用。對(duì)于正常人來(lái)說(shuō)，視覺(jué)感受器(眼鏡)接受到的視覺(jué)信號(hào)會(huì)通過(guò)視覺(jué)神經(jīng)中樞進(jìn)行處理，觸覺(jué)感受器(皮膚、眼角膜、粘膜等)接受到的觸覺(jué)信號(hào)會(huì)通過(guò)觸覺(jué)神經(jīng)中樞進(jìn)行處理。但是盲人由于其視覺(jué)感受器的缺失，視覺(jué)中樞無(wú)法接受其所傳遞來(lái)的視覺(jué)信號(hào)而形成空白，當(dāng)觸覺(jué)感受器接受視覺(jué)信息(如電刺激圖像)時(shí)，其視覺(jué)神經(jīng)中樞被激發(fā)，便可以形成視覺(jué)信息。在上述理論的基礎(chǔ)上，科學(xué)家們進(jìn)行了非常全面而又廣泛的研究。觸覺(jué)-視覺(jué)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是基于以上的理論基礎(chǔ)而產(chǎn)生的。該系統(tǒng)主要包括圖像采集、圖像處理、刺激器所形成的電極陣列組成。通過(guò)電極陣列刺激的形式將外界的圖像信息傳遞到大腦的視覺(jué)神經(jīng)，從而產(chǎn)生了類似視覺(jué)的感覺(jué)。該系統(tǒng)對(duì)盲人的閱讀、出行以及生活中其他各個(gè)方面都有著極大的幫助，方便了盲人的生活。

目前國(guó)內(nèi)、國(guó)外都有基于此項(xiàng)理論基礎(chǔ)的方法出現(xiàn)，例如：其中一種為：基于射流技術(shù)的觸覺(jué)圖文顯示裝置及顯示方法，將圖像和文字信息以人工觸覺(jué)的方式作用于操作者的背部或腹部的大面積皮膚表面。還有另外一種，通過(guò)光電轉(zhuǎn)化單元將光學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后傳遞給圖形顯示單元，通過(guò)機(jī)械刺激作用于皮膚，使盲人能獲得一定的視覺(jué)信息。還有一種是將攝像頭獲取到的圖像信息轉(zhuǎn)化為電刺激作用于舌頭通過(guò)舌頭識(shí)別圖像信息。上述方案提供了應(yīng)用視覺(jué)替代原理幫助盲人解決或是閱讀，或是生活中的問(wèn)題。但是他們有著明顯的不足，所有的觸覺(jué)感受器要么是在皮膚上面，要么在舌頭上面。盲人在使用時(shí)，該感受器的正常功能被剝奪，如：不能用手去抓東西，不能正常講話等等，給盲人的生活帶來(lái)不便。

除此之外，視網(wǎng)膜芯片也用于解決恢復(fù)盲人視力的問(wèn)題。它是將感光的微電極陣列植入盲人的壞死的視網(wǎng)膜處。微電極代替人體視網(wǎng)膜的感光功能，感受外界帶來(lái)的光刺激。同時(shí)將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為神經(jīng)刺激信號(hào)，直接傳入視覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)。由此，植入式視網(wǎng)膜芯片可以幫助視網(wǎng)膜壞死的先天或者后天致盲的人們從某種程度上恢復(fù)視力。相關(guān)技術(shù)中有一種方案為：應(yīng)用微電子技術(shù)設(shè)計(jì)的微電極陣列技術(shù)方法，從而解決了由于視網(wǎng)膜壞死而致盲的問(wèn)題。但是，基于植入技術(shù)的視網(wǎng)膜芯片有著顯而易見(jiàn)的不足，這些芯片都需要進(jìn)行人工手術(shù)植入盲人體內(nèi)，這無(wú)形給盲人的眼鏡造成了很大的傷害，而且需要有豐富經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生，并且成本高昂，對(duì)于一般家庭難以承受。同時(shí)，植入芯片僅僅解決了由于視網(wǎng)膜問(wèn)題造成失明的問(wèn)題，沒(méi)有解決其他原因?qū)е率鞯膯?wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)相關(guān)技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種電刺激形成人工視覺(jué)的方法及裝置，以至少解決該問(wèn)題。

一方面，提供了一種電刺激形成人工視覺(jué)的設(shè)備，包括：圖像采集單元，用于采集圖像；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元，用于將所述獲取到的圖像轉(zhuǎn)換為電刺激信號(hào)；信號(hào)傳輸單元，用于將所述電刺激信號(hào)發(fā)送到電刺激陣列上面；電刺激陣列，用于使用所述電刺激信號(hào)對(duì)與該電刺激陣列接觸的角膜、鞏膜和/或眼瞼進(jìn)行電刺激，在所述角膜、鞏膜和/或眼瞼上形成電刺激圖像。

優(yōu)選地，所述電刺激陣列為柔性基底或能夠與角膜、鞏膜和/或眼瞼貼合的硬質(zhì)基底。

優(yōu)選地，所述電刺激陣列的電極材料為導(dǎo)電材料。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電材料包括：金屬、導(dǎo)電氧化物、導(dǎo)電聚合物或?qū)щ娂{米材料。

優(yōu)選地，所述電刺激陣列的電極材料為10微米到1毫米，電極間隔為10微米到1毫米。

另一方面，還提供了一種電刺激形成人工視覺(jué)的方法，包括：圖像采集單元獲取圖像；信號(hào)轉(zhuǎn)換單元將所述獲取到的圖像轉(zhuǎn)換為電刺激信號(hào)；信號(hào)傳輸單元將所述電刺激信號(hào)發(fā)送到電刺激陣列上面；電刺激陣列，用于使用所述電刺激信號(hào)對(duì)與該電刺激陣列接觸的角膜、鞏膜和/或眼瞼進(jìn)行電刺激，在所述角膜、鞏膜和/或眼瞼上形成電刺激圖像。

優(yōu)選地，所述電刺激陣列為柔性基底或能夠與角膜、鞏膜和/或眼瞼貼合的硬質(zhì)基底。

優(yōu)選地，所述電刺激陣列的電極材料為導(dǎo)電材料。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電材料包括：金屬、導(dǎo)電氧化物、導(dǎo)電聚合物或?qū)щ娂{米材料。

優(yōu)選地，所述電刺激陣列的電極材料為10微米到1毫米，電極間隔為10微米到1毫米。