一种超高分辨率视网膜假体及其通讯方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超高分辨率视网膜假体及其通讯方法，属于生物医电领域。
【背景技术】
[0002]世界卫生组织报告显示，世界范围内有超过1.6亿人视力受到不同程度的损害，其中，大约4500万人患盲症。临床资料表明，视网膜变性疾病，如视网膜色素变性(Rtinitis Pigmentosa, RP)、年龄相关性黄斑病变(Age-Related macularDegenerat1n，AMD)等，是致盲的主要疾病。人们尝试手术、药物等多种方法帮助患者恢复视力，但目前各种方法的效果均不理想。根据临床资料显示:在视盲患者的病例中，尽管黄斑部感受器近乎完全丧失，但黄斑部内核层和节细胞层的生存率仍比较高，分别达到80%和30%，通过植入视网膜假体，可以恢复部分视觉。到了 20世纪90年代末期，研究视网膜假体，让假体产生与外界图像信息相对应的电刺激信号，刺激并激活视觉系统，从而使失明或濒临失明的患者重新获得部分有用视力成为新兴的研究方向。
[0003]视网膜假体是一种可植入的仿生电子设备。目前手术植入视网膜假体在国际上被认为是恢复盲人功能性视力的有效手段，是严重晚期视网膜色素变性(RP)和年龄相关性黄斑退化(AMD)患者的上佳选择。
[0004]通常视网膜假体的植入体部分由一个刺激器芯片驱动，将外部设备捕捉到的像素化的图像信息转换成相应的刺激电流，通过一个微电极矩阵来刺激内层视网膜，在相应位置触发动作电位(Act1n Potential)并通过视网膜神经通路传递给大脑皮层的视觉中枢，从而形成图像视觉。因此，刺激通道的数量越多，分辨率越高，大脑产生的图像视觉感知就越清晰。但是刺激通道数量的增多给刺激器芯片与微电极矩阵的连接带来了一个技术瓶颈。由于刺激器芯片的通道与微电极矩阵的电极是一一对应的关系，因此成百上千个刺激通道意味着刺激器芯片与微电极矩阵之间需要成百上千条导线连接。微电极矩阵是必须植入视网膜的，意味着这些导线必须穿透眼球壁(巩膜)，即使这些导线可以被做在一种多层结构的柔性电缆(flexible cable)中，也很难避免造成过大的尺寸，从而造成过长的手术切口，增加了引发感染和眼压过低的风险。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:为克服上述问题，提供一种手术创口更小的超高分辨率视网膜假体及其通讯方法。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0007]—种超高分辨率视网膜假体，包括微电极矩阵，所述微电极矩阵装配在驱动芯片上，所述微电极矩阵的电极分别连接到所述驱动芯片上的通道，所述驱动芯片通过多根连接线连接到无线芯片，所述驱动芯片和微电极矩阵一同植入视网膜前位或下位，所述无线芯片置于巩膜外侧。
[0008]优选地，所述无线芯片包括曼彻斯特编码器和反向数据解码器，所述驱动芯片包括曼彻斯特解码器和反向数据编码器，所述曼彻斯特编码器通过前向数据线连接到所述曼彻斯特解码器，所述反向数据编码器通过反向数据线连接到所述反向解码器。
[0009]优选地，所述前向数据线包括两根数据线，所述反向数据线为一根数据线。
[0010]优选地，所述无线芯片和驱动芯片之间还连接有共同回路电极导线。
[0011]优选地，所述无线芯片和驱动芯片之间还连接有消耗电极导线。
[0012]优选地，所述无线芯片还包括整流电路和稳流电路，所述整流电路连接到线圈，所述稳流电路连接到所述曼彻斯特编码器。
[0013]优选地，所述前向数据线还连接到所述驱动芯片中的电源模块上，所述电源模块还与所述曼彻斯特解码器连接。
[0014]一种上述分辨率视网膜假体的通讯方法，包括以下步骤:
[0015]S1:所述无线芯片接收外部设备传送的无线电源和数据信号，并编码产生差分编码数据传输给所述驱动芯片；
[0016]S2:所述驱动芯片从所述差分编码数据中解码出原始数据和系统时钟；
[0017]S3:所述驱动芯片还将其产生的反向数据编码后发送给所述无线芯片，并由所述无线芯片解码后发送给所述外部设备。
[0018]优选地，所述差分编码数据为采用差分曼彻斯特编码的数据。
[0019]优选地，所述反向数据为采用正负脉冲编码的数据。
[0020]本发明的有益效果是:(I)本发明植入时在巩膜上的切口大小取决于微电极的大小，而微电极在实际使用中是受严格控制的，通常单边不超过5_，植入时的手术切口较现有技术小并且不用考虑增加刺激通道会增加连接导线的数量和尺寸，极大地降低了引发感染和眼球过低的风险，还可实现高分辨率的视觉效果。
[0021](2)本发明采用曼彻斯特编码和正负脉冲编码进行通信，由于曼彻斯特编码和正负脉冲编码的特性，导线上不会产生电荷积累，从而在导线绝缘层破损的情况下也不会对组织造成不可逆的损伤。
【附图说明】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0023]图1是本发明所述一种超高分辨率视网膜假体一个实施例的示意图；
[0024]图2是本发明所述一种超高分辨率视网膜假体一个实施例的电路结构示意图；
[0025]图3是本发明所述通讯方法的流程图；
[0026]图中标记:1-无线芯片，2-驱动芯片，3-连接线，4-切口，5-巩膜，6-线圈，7-视网膜，11-微电极矩阵，12-整流电路，13-稳定电路，14-曼彻斯特编码器，15-反向数据解码器，16-电源模块，17-曼彻斯特解码器，18-反向数据编码器，22-前向数据线，23-反向数据线，24-共同回路电极导线，25-消耗电极导线。
【具体实施方式】
[0027]现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0028]实施例1
[0029]如图1所示的本发明所述一种超高分辨率视网膜假体，现有的视网膜假体包括多种，本发明为植入式假体，需要植入视网膜7，其中本发明微电极矩阵11植入视网膜7前位(ep1-retinal)或下位(sub-retinal)，给予视神经刺激并激活视觉系统，所述微电极矩阵11可采用现有的微电极矩阵11，不进行具体限定，在本实施例中，所述微电极矩阵11通过芯片倒装技术装配在驱动芯片2上，所述微电极矩阵11的电极分别连接到所述驱动芯片2上的通道，所述驱动芯片2通过多根连接线3连接到无线芯片1，现有技术中将只将微电极矩阵11植入视网膜7，其连接的刺激芯片在巩膜5外，当需要实现高分辨率的视觉效果时，需要在微电极矩阵11和刺激芯片之间增加刺激通道，并需要增加导线，所以植入时在巩膜5上的切口 4会因为导线数量的增多而增大，其陷入了视觉效果越清晰则手术切口 4越大的恶性循环。
[0030]因此本发明中将传统的刺激芯片分成两个芯片-无线芯片I和驱动芯片2，其中无线芯片I不植入视网膜7内，而驱动芯片2则和微电极矩阵11 一起植入视网膜7，由于驱动芯片2采用精细的深亚微米工艺，可以在集成大量刺激通道的同时保持与微电极矩阵11相当或更小的尺寸，因此植入时在巩膜5