[发明专利]基于光学传感器阵列的亚型人造视网膜装置和人造视网膜装置的驱动方法

说明书

根据本发明的视网膜下假体装置包括：基板，其被设置在视网膜下；返回电极，用于接收电流以使得在所述基板上形成接地；多个刺激电极，其被设置在所述基板上并且用于响应于投射到所述视网膜上的外部视觉信息而产生针对视神经的动作电位；以及开关，用于控制所述多个刺激电极中的各刺激电极和所述返回电极之间的电流。所述开关连接在所述多个刺激电极和所述返回电极之间，以响应于接通或断开控制信号而使所述多个刺激电极接地到所述返回电极。

技术领域

本发明涉及一种视网膜下假体装置及其驱动方法，其中该视网膜下假体装置植入视网膜的光感受器细胞层中、特别地植入视网膜下以感应电脉冲，从而恢复用户的视力。

背景技术

视网膜是用于将通过眼的角膜和晶状体而接收到的外部图像转换为电信号、并将电信号传递到大脑的重要神经组织。视网膜的宽度约为6.25cm²，并且视网膜中存在约1亿个光感受器细胞。作为光感受器细胞中的大部分的视杆细胞将图像转换为电信号。这些信号进入视神经，并且以约480km/h的速度传递到大脑。大脑解释微小的电信号以识别图像，从而确定物体。视网膜是每单位面积具有最大血液供应的组织之一并且需要许多能量源，并且作为化学作用的副产物而产生的废物必须平稳地去除。出于任何原因，视网膜或脉络膜血管的异常引起视网膜的异常，从而导致各种疾病。

作为视网膜疾病，视网膜色素变性(RP)是由分布在视网膜中的光感受器的功能障碍引起的进行性视网膜退行性疾病(progressive retinal degenerative disease)。视网膜的光感受器和视网膜色素上皮细胞是主要病变。RP的特征在于双眼都出现。据报道，RP的流行率是世界上每5000人中就有一人。作为另一种视网膜疾病，年龄相关性黄斑变性(AMD)是三种失明疾病之一，并且由于人口的快速老化，流行率大大上升。与具有由于RP引起的低视力的患者不同，AMD患者通常具有相对短期的视力恶化。据报道，与其它疾病相比，由于AMD患者的眼引起的实际生活障碍和心理萎缩的程度更大。

为了处置失明患者，已经尝试了诸如基因治疗、干细胞治疗和药物治疗等的各种疗法。然而，大多数失明患者已经有受损的视网膜光感受器细胞层，这些细胞层已超出基因治疗或药物治疗的时间。在诸如RP和AMD等的老年疾病的情况下，只有作为视网膜外层的光感受器细胞层受损，使得如果光感受器细胞层的功能被新的替代，则有可能进行视觉恢复。因此，将用于感应针对失明患者的视网膜的光感受器细胞层的电脉冲以恢复视力的视网膜假体作为新的疗法是有希望的。

参考图1，视网膜假体可被划分为视网膜前假体和视网膜下假体。视网膜前假体位于视网膜前面，并由图1中的附图标记8表示。视网膜下假体位于视网膜后的光感受器细胞层中，并由图1中的附图标记9表示。视网膜前假体刺激视网膜细胞中的神经节细胞层，而视网膜下假体刺激其后面的双极细胞层。神经细胞刺激器位于视网膜的前面，使得不会进行针对视网膜内层所包括的神经细胞的中间信号处理。因此，视网膜前假体具有附加的外部照相机。该外部照相机安装在眼镜上，并且从外部照相机获得的图像信息通过感应线圈无线地到达眼中的微电极阵列，以在不对视网膜内层所包括的神经细胞进行中间信号处理的情况下直接刺激视网膜神经节细胞。另一方面，患者响应于电脉冲而具有不同的阈值，并且施加到视网膜细胞的受损部位的电脉冲的幅度也彼此不同。视网膜前假体允许外部图像处理器独立地控制电极。因此，视网膜前假体可以根据患者或受损部位来任意地改变电脉冲的幅度。作为相关技术，美国正在销售的II(Second Sight)可以独立地控制64个电极，并且还控制由电极分别产生的电脉冲的幅度。仅仅由于视网膜前假体具有非常薄且易碎的视网膜，因此难以将电极固定至视网膜。此外，由于视网膜前假体位于视网膜内，因此视网膜前假体可能在玻璃体内暴露，并且由于视网膜前假体被纤维组织包围，因此视网膜前假体不能传递电脉冲。另外，当视网膜前假体向视网膜的上表面提供电脉冲时，难以刺激视网膜神经纤维层以传播信号，或者难以一次刺激视网膜的多层细胞以增加空间分辨率。由于视网膜前假体不能利用中间信号处理，因此刺激电极网格的形状和患者实际感觉到的形状可能不同。因此，需要适合个体患者的定制图像处理。作为结果，与视网膜下假体相比，视网膜前假体需要各种组件以及用于连接这些组件的信号传递单元。