视觉假体中能量与数据无线传输装置的研究

发布时间：2021-06-01 23:38

　　视觉是人类认识客观世界的重要途径。大脑认识世界所需信息70%以上来自视觉。失明不但给患者的生活、学习和工作带来极大的不便和痛苦,也给社会带来了沉重的负担。致盲的原因有多种,在视通路上任何一段:视网膜,视神经,视皮层等的损伤都会导致失明。在治盲研究中,尽管开展了光动力学、基因、药物等治疗研究,但有效的临床治疗措施还没有,特别是视网膜色素变性、老年黄斑变性等各种疾病目前都缺乏有效治疗措施。近年来,基于功能性电刺激帮助恢复视力的视觉假体成为了该领域内的热点问题,它有望为盲人复明开辟一条新的途径。视觉假体是一种可取代视网膜功能,将光信息进行人工处理、编码,通过植入的电子微刺激器对视觉神经系统作用,使盲人恢复视力的人造器官。视觉假体的植入部分正常工作离不开稳定的电能供应和实时的数据通讯。无线的能量和数据传输方式可以避免因有线传输带来的病人不适和感染风险,同时又满足这类医疗设备全植入式的要求。所以,体内外的无线传输通路是视觉假体研究的关键技术之一,其性能好坏直接影响到视觉修复的可靠性和有效性。本文介绍了国外视觉假体研究小组的无线传输方案,论述了无线能量传输的原理和不同数据调制的方法,分析了无线传输... 

【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

视网膜色素变性和老年黄斑变性（图片来源：http://webvision.umh.es）

如图1-2 所示，光感受器将体外视觉信息处理和编码后，传输至体内刺激器，由刺激器产生的刺激脉冲刺激神经元，使盲人产生视觉。视觉假体的根本目标是使那些由于疾病或其他原因导致失明或低视的人产生视觉，完成一些现在通过辅助技术还有重大局限性的活动，这些活动包括文字阅读，图像识别以及环境导航。

图 1-3Argus 系列视觉假体[11]Fig1-3. Argus visual prosthesis尽管如此，视觉假体的研究仍然面临很大的问题和挑战，主要体现在以下三个方面：1) 分辨率有限人体的听觉系统功能是通过大约 15000 个听毛细胞和同等数量级的听觉神经纤维来实现的，人工耳蜗能够用 16~22 个电极来表达有用的声音信息。而在视觉系统中，健康人眼中需要 1 亿 2 千万的视网膜光感受器或 1 百多万视神经纤维传导信息，所以视觉假体所需的电极数量比远人工耳蜗要大。而基于仿真假体视觉的心理物理学研究表明，完成基本的阅读、人脸识别等基本日常活动需要600~1000 个电极[13]。由于微电流刺激器的通道数量及电极阵列密度受到了目前技术上的限制，使得视觉假体所产生人工视觉的空间分辨率有限。目前唯一通过长期临床试验的 Argus 2 只有 60 个电极，极大地限制了其信息的传递量。2) 视野范围小无论是视网膜假体或皮层假体，刺激电极阵列面积有限导致人工视觉修复的


本文编号：3210379