[发明专利]一种人工视觉的系统及方法

说明书

本发明提供了一种人工视觉的系统及方法；所述系统包括图像采集单元、信号转换单元、信号传输单元和植入式皮下电刺激阵列；图像采集单元采集图像，将图像传输给所述信号转换单元；信号转换单元将图像转换为电刺激信号；信号传输单元将电刺激信号传输到植入式皮下电刺激阵列上；植入式皮下电刺激阵列植入到皮下组织中，使用电刺激信号对与该植入式皮下电刺激阵列接触的皮下神经进行电刺激，使得根据交叉知觉可塑性原理感知到电刺激图像。本发明通过将柔性或者非柔性电极阵列植入皮下组织中，利用电刺激皮下神经形成人工视觉，使用者便可感知到电刺激图像，形成替代性人工视觉，从而感知外部世界的图像信息。

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种人工视觉的系统及方法。

背景技术

随着我国经济的发展和科技的进步，对弱势群体关怀的要求越来越高，其中具有重要意义的便是帮助盲人恢复视觉，让他们重见光明。

目前，帮助盲人恢复视力较为普遍的方法和设备主要是基于盲人的眼部设计的。通过植入人工制造的结构或芯片，替代盲人失去功能的眼部结构，从而帮助先天失明者或因病而逐渐丧失视力者恢复部分依靠图像认知世界的能力。如视网膜芯片，将人工制造的柔性电极阵列植入视网膜处，即可帮助那些因视网膜病变而失明的盲人恢复部分视力。但此种方法也存在较为明显的缺陷，首先人类的眼部结构复杂，对于芯片制备与手术精度均要求较高，这也直接带来了高昂的成本；其次盲人虽然失明，眼部部分结构仍然具有相应的功能，植入芯片可能对这些正常结构造成永久性损伤；此外视网膜芯片要求盲人视网膜上的神经节细胞以及与之相连的视神经功能完好，因此对于这一部分功能受损的盲人不适用。这些局限性也成为了视网膜芯片没有得到普遍推广的原因。

人体大脑可塑性理论指出：人体的各种感觉之间，例如视觉、触觉、听觉、嗅觉等等可以相互替代。具体来说就是感觉的感受器于中枢神经之间可以交互使用。对于正常人来说，视觉感受器(眼睛)接受到的视觉信号会通过视觉神经中枢进行处理，触觉感受器(皮肤、粘膜等)接受到的触觉信号会通过触觉神经中枢进行处理。但是盲人由于其视觉感受器的缺失，视觉中枢无法接受其所传递来的视觉信号而形成空白，当触觉感受器接受视觉信息(如电刺激图像)时，其视觉神经中枢被激发，便可以形成视觉信息。在上述理论的基础上，科学家们进行了非常全面而又广泛的研究，触觉-视觉转换系统是基于以上的理论基础而产生的。该系统主要由图像采集、图像处理、刺激器所形成的电极阵列组成。通过电极阵列刺激的形式将外界的图像信息传递到大脑的视觉神经，从而产生了类似视觉的感觉。该系统对盲人的阅读、出行以及生活中其他各个方面都有着极大的帮助，方便了盲人的生活。

目前国内外均有基于此项理论基础的方法出现。例如其中一种是将图像和文字信息以人工触觉的方式作用于盲人的背部或腹部的大面积皮肤表面，使盲人获得图像信息；另一种则是通过光电转化单元将光学信号转化为电信号后传递给图形显示单元，通过机械刺激作用于皮肤，使盲人能获得一定的视觉信息；此外还有一种是将摄像头获取到的图像信息转化为电刺激作用于舌头，盲人经过训练从而可以识别一定的图像信息。上述方案提供了应用视觉替代原理，帮助盲人解决阅读或生活中的问题。

上述现有技术的帮助盲人获得视觉的方案的缺点为:由于电刺激的电极与皮肤表面接触，因此通常接触电阻较大，并且可能随皮肤状态的变化而出现较大的变动(如汗液的分泌)，电刺激质量无法保证，给盲人的精确识别与感知带来困难。并且基于表皮接触的刺激装置固定困难，盲人通常要经过练习才能形成对某一部位刺激的准确感受，而设备使用中可能造成移位或变形，这无形中也给盲人的感受与识别带来了阻碍。

因此，为了解决上述问题，急需发明一种新的人工视觉的系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种人工视觉的系统及方法，以实现利用电刺激皮下神经形成人工视觉。

本发明提供了下述方案：