一種超高分辨率視網(wǎng)膜假體及其通訊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超高分辨率視網(wǎng)膜假體及其通訊方法，屬于生物醫(yī)電領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]世界衛(wèi)生組織報(bào)告顯示，世界范圍內(nèi)有超過1.6億人視力受到不同程度的損害，其中，大約4500萬人患盲癥。臨床資料表明，視網(wǎng)膜變性疾病，如視網(wǎng)膜色素變性(Rtinitis Pigmentosa, RP)、年齡相關(guān)性黃斑病變(Age-Related macularDegenerat1n，AMD)等，是致盲的主要疾病。人們嘗試手術(shù)、藥物等多種方法幫助患者恢復(fù)視力，但目前各種方法的效果均不理想。根據(jù)臨床資料顯示:在視盲患者的病例中，盡管黃斑部感受器近乎完全喪失，但黃斑部內(nèi)核層和節(jié)細(xì)胞層的生存率仍比較高，分別達(dá)到80%和30%，通過植入視網(wǎng)膜假體，可以恢復(fù)部分視覺。到了 20世紀(jì)90年代末期，研究視網(wǎng)膜假體，讓假體產(chǎn)生與外界圖像信息相對(duì)應(yīng)的電刺激信號(hào)，刺激并激活視覺系統(tǒng)，從而使失明或?yàn)l臨失明的患者重新獲得部分有用視力成為新興的研究方向。
[0003]視網(wǎng)膜假體是一種可植入的仿生電子設(shè)備。目前手術(shù)植入視網(wǎng)膜假體在國際上被認(rèn)為是恢復(fù)盲人功能性視力的有效手段，是嚴(yán)重晚期視網(wǎng)膜色素變性(RP)和年齡相關(guān)性黃斑退化(AMD)患者的上佳選擇。
[0004]通常視網(wǎng)膜假體的植入體部分由一個(gè)刺激器芯片驅(qū)動(dòng)，將外部設(shè)備捕捉到的像素化的圖像信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的刺激電流，通過一個(gè)微電極矩陣來刺激內(nèi)層視網(wǎng)膜，在相應(yīng)位置觸發(fā)動(dòng)作電位(Act1n Potential)并通過視網(wǎng)膜神經(jīng)通路傳遞給大腦皮層的視覺中樞，從而形成圖像視覺。因此，刺激通道的數(shù)量越多，分辨率越高，大腦產(chǎn)生的圖像視覺感知就越清晰。但是刺激通道數(shù)量的增多給刺激器芯片與微電極矩陣的連接帶來了一個(gè)技術(shù)瓶頸。由于刺激器芯片的通道與微電極矩陣的電極是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因此成百上千個(gè)刺激通道意味著刺激器芯片與微電極矩陣之間需要成百上千條導(dǎo)線連接。微電極矩陣是必須植入視網(wǎng)膜的，意味著這些導(dǎo)線必須穿透眼球壁(鞏膜)，即使這些導(dǎo)線可以被做在一種多層結(jié)構(gòu)的柔性電纜(flexible cable)中，也很難避免造成過大的尺寸，從而造成過長的手術(shù)切口，增加了引發(fā)感染和眼壓過低的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:為克服上述問題，提供一種手術(shù)創(chuàng)口更小的超高分辨率視網(wǎng)膜假體及其通訊方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]—種超高分辨率視網(wǎng)膜假體，包括微電極矩陣，所述微電極矩陣裝配在驅(qū)動(dòng)芯片上，所述微電極矩陣的電極分別連接到所述驅(qū)動(dòng)芯片上的通道，所述驅(qū)動(dòng)芯片通過多根連接線連接到無線芯片，所述驅(qū)動(dòng)芯片和微電極矩陣一同植入視網(wǎng)膜前位或下位，所述無線芯片置于鞏膜外側(cè)。
[0008]優(yōu)選地，所述無線芯片包括曼徹斯特編碼器和反向數(shù)據(jù)解碼器，所述驅(qū)動(dòng)芯片包括曼徹斯特解碼器和反向數(shù)據(jù)編碼器，所述曼徹斯特編碼器通過前向數(shù)據(jù)線連接到所述曼徹斯特解碼器，所述反向數(shù)據(jù)編碼器通過反向數(shù)據(jù)線連接到所述反向解碼器。
[0009]優(yōu)選地，所述前向數(shù)據(jù)線包括兩根數(shù)據(jù)線，所述反向數(shù)據(jù)線為一根數(shù)據(jù)線。
[0010]優(yōu)選地，所述無線芯片和驅(qū)動(dòng)芯片之間還連接有共同回路電極導(dǎo)線。
[0011]優(yōu)選地，所述無線芯片和驅(qū)動(dòng)芯片之間還連接有消耗電極導(dǎo)線。
[0012]優(yōu)選地，所述無線芯片還包括整流電路和穩(wěn)流電路，所述整流電路連接到線圈，所述穩(wěn)流電路連接到所述曼徹斯特編碼器。
[0013]優(yōu)選地，所述前向數(shù)據(jù)線還連接到所述驅(qū)動(dòng)芯片中的電源模塊上，所述電源模塊還與所述曼徹斯特解碼器連接。
[0014]一種上述分辨率視網(wǎng)膜假體的通訊方法，包括以下步驟:
[0015]S1:所述無線芯片接收外部設(shè)備傳送的無線電源和數(shù)據(jù)信號(hào)，并編碼產(chǎn)生差分編碼數(shù)據(jù)傳輸給所述驅(qū)動(dòng)芯片；
[0016]S2:所述驅(qū)動(dòng)芯片從所述差分編碼數(shù)據(jù)中解碼出原始數(shù)據(jù)和系統(tǒng)時(shí)鐘；
[0017]S3:所述驅(qū)動(dòng)芯片還將其產(chǎn)生的反向數(shù)據(jù)編碼后發(fā)送給所述無線芯片，并由所述無線芯片解碼后發(fā)送給所述外部設(shè)備。
[0018]優(yōu)選地，所述差分編碼數(shù)據(jù)為采用差分曼徹斯特編碼的數(shù)據(jù)。
[0019]優(yōu)選地，所述反向數(shù)據(jù)為采用正負(fù)脈沖編碼的數(shù)據(jù)。
[0020]本發(fā)明的有益效果是:(I)本發(fā)明植入時(shí)在鞏膜上的切口大小取決于微電極的大小，而微電極在實(shí)際使用中是受嚴(yán)格控制的，通常單邊不超過5_，植入時(shí)的手術(shù)切口較現(xiàn)有技術(shù)小并且不用考慮增加刺激通道會(huì)增加連接導(dǎo)線的數(shù)量和尺寸，極大地降低了引發(fā)感染和眼球過低的風(fēng)險(xiǎn)，還可實(shí)現(xiàn)高分辨率的視覺效果。
[0021](2)本發(fā)明采用曼徹斯特編碼和正負(fù)脈沖編碼進(jìn)行通信，由于曼徹斯特編碼和正負(fù)脈沖編碼的特性，導(dǎo)線上不會(huì)產(chǎn)生電荷積累，從而在導(dǎo)線絕緣層破損的情況下也不會(huì)對(duì)組織造成不可逆的損傷。
【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0023]圖1是本發(fā)明所述一種超高分辨率視網(wǎng)膜假體一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明所述一種超高分辨率視網(wǎng)膜假體一個(gè)實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是本發(fā)明所述通訊方法的流程圖；
[0026]圖中標(biāo)記:1-無線芯片，2-驅(qū)動(dòng)芯片，3-連接線，4-切口，5-鞏膜，6-線圈，7-視網(wǎng)膜，11-微電極矩陣，12-整流電路，13-穩(wěn)定電路，14-曼徹斯特編碼器，15-反向數(shù)據(jù)解碼器，16-電源模塊，17-曼徹斯特解碼器，18-反向數(shù)據(jù)編碼器，22-前向數(shù)據(jù)線，23-反向數(shù)據(jù)線，24-共同回路電極導(dǎo)線，25-消耗電極導(dǎo)線。
【具體實(shí)施方式】
[0027]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0028]實(shí)施例1
[0029]如圖1所示的本發(fā)明所述一種超高分辨率視網(wǎng)膜假體，現(xiàn)有的視網(wǎng)膜假體包括多種，本發(fā)明為植入式假體，需要植入視網(wǎng)膜7，其中本發(fā)明微電極矩陣11植入視網(wǎng)膜7前位(ep1-retinal)或下位(sub-retinal)，給予視神經(jīng)刺激并激活視覺系統(tǒng)，所述微電極矩陣11可采用現(xiàn)有的微電極矩陣11，不進(jìn)行具體限定，在本實(shí)施例中，所述微電極矩陣11通過芯片倒裝技術(shù)裝配在驅(qū)動(dòng)芯片2上，所述微電極矩陣11的電極分別連接到所述驅(qū)動(dòng)芯片2上的通道，所述驅(qū)動(dòng)芯片2通過多根連接線3連接到無線芯片1，現(xiàn)有技術(shù)中將只將微電極矩陣11植入視網(wǎng)膜7，其連接的刺激芯片在鞏膜5外，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)高分辨率的視覺效果時(shí)，需要在微電極矩陣11和刺激芯片之間增加刺激通道，并需要增加導(dǎo)線，所以植入時(shí)在鞏膜5上的切口 4會(huì)因?yàn)閷?dǎo)線數(shù)量的增多而增大，其陷入了視覺效果越清晰則手術(shù)切口 4越大的惡性循環(huán)。
[0030]因此本發(fā)明中將傳統(tǒng)的刺激芯片分成兩個(gè)芯片-無線芯片I和驅(qū)動(dòng)芯片2，其中無線芯片I不植入視網(wǎng)膜7內(nèi)，而驅(qū)動(dòng)芯片2則和微電極矩陣11 一起植入視網(wǎng)膜7，由于驅(qū)動(dòng)芯片2采用精細(xì)的深亞微米工藝，可以在集成大量刺激通道的同時(shí)保持與微電極矩陣11相當(dāng)或更小的尺寸，因此植入時(shí)在鞏膜5