后天性失明患者视觉复明智能穿戴装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种后天性失明患者视觉复明智能穿戴装置，包括：设于眼睛内部的微电极阵列；设于眼睛外部的智能眼镜、耳机和弹性带扣；设于微电极阵列与智能眼镜之间的刺激信号导引软带。外界图像由设在智能眼镜前方的微型摄像头摄入，经控制系统处理后，变成双向电子脉冲信号，由刺激信号导引软带送至设于视网膜最外层与脉络膜之间的微电极阵列，对神经节细胞进行电刺激；视神经将刺激生成的生物信号送到大脑皮层视觉区，经大脑识别后，使失明患者恢复对外界物体的部分视觉功能。本实用新型专利技术具有刺激效果好、使用安全、外表美观与穿戴方便的特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于仿生医疗设备领域，具体涉及一种后天性失明患者视觉复明智能穿戴装置。
技术介绍
眼睛是人类认识外部世界的重要途经和窗口，是人体视觉通路中最复杂的器官组织，人类认识世界70％以上信息来自于眼睛的视觉功能。由于各种原因导致眼睛视觉功能残疾，甚至丧失的患者，据世界卫生组织2002年报告，全球视觉残疾者1.4亿，其中超过4500万人为失明患者，并且每年还以新增700万失明患者的速度在扩大。失明患者在生活、学习和工作上存在极大的不便和巨大的痛苦。人体的视觉通路为:光线→角膜→瞳孔→晶状体→玻璃体→视网膜(视锥细胞、视杆细胞→双极细胞、水平细胞、无长突细胞→神经节细胞)→视神经→枕叶皮质及其他皮质中枢→形成感觉，人脑再进一步识别、分析、判断、与记忆对比等复杂行为，最终在大脑中形成物体的形状、颜色、方位与速度等视觉概念。在视觉通路上，视网膜、视神经、视皮层等损伤都会导致失明，但是，多数后天性失明患者致盲的原因为视网膜疾患，即视网膜色素变性和老年黄斑变性两种最主要的病变。虽然，患者的视网膜已坏死，但是与视网膜相连的视神经仍保持相当的活性。医学专家早于1924年在患者视皮质区用电刺激时，发现患者产生了视幻觉，认为合适的电刺激是可以帮助患者产生图像的感觉。此后，研究人员将电极植入到失明患者志愿试验者视网膜的相应部位，通过刺激残存的视网膜细胞，最终部分恢复了患者的视觉，由此，进一步证实了电刺激神经的复明方式是可行的。目前，基于电刺激神经的视觉假体大体可以分为三种:视皮层视觉假体,视神经束视觉假体和视网膜视觉假体。视皮层视觉假体和视神经束视觉假体，由于技术难度大，未知因素较多，开发过程中困难重重，特别是视皮层直接刺激，有可能诱发局部中风或癫痫，给患者带来健康风险。因此，其技术前景远不如视网膜视觉假体。视网膜视觉假体的工作原理是利用植入的假体将外部视觉信号转化为电信号，直接刺激内层的视网膜神经细胞，以取代感光细胞，使患者恢复一定程度的视觉。依据刺激电极芯片的植入位置不同，视网膜视觉假体分为表层型人工视网膜假体(刺激电极和芯片位于眼内视网膜表层)、外层型人工视网膜假体(刺激电极和芯片在视网神经上皮与视网膜色素上皮之间)。由于视网膜视觉假体中植入的芯片和刺激电极需要提供电能才能工作。目前，电能供给方式有二种：植入电池和无线供能。植入电池工作时间短，需要周期性手术将电池取出予以更换，易给患者带来二次伤害和痛苦。无线供能是利用电磁感应原理进行能量传输，通过高射频方式，由体外的发射线圈及体内的接收线圈所组成的电磁诱导线圈系统产生感应电来提供电能；无线供能在理论上是可行的，它解决了能量传输的技术途径难题，但实际操作的难度非常大：①由于线圈空间尺寸有限，供给的能量极其有限。②芯片和线圈在充电过程中会大量产热，对周围组织会带来损伤，易引起患者不适。③芯片和线圈材料与人体组织的生物相容性、长期的稳定性问题不易解决。视网膜视觉假体技术，由于芯片的刺激电流强度和频率在植入前已调好与固化，植入后不能更改，为单一制式，难以适应成百上千失明盲人的个体差异的需求。此外，还存在微电极阵列的电极对数量少、刺激效果差等难题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种刺激效果好、使用安全、多功能、外表美观与穿戴方便的后天性失明患者视觉复明智能穿戴装置。本技术通过以下技术方案实现：包括设于眼睛内部的微电极阵列；设于眼睛外部的智能眼镜、耳机和弹性带扣；设于微电极阵列与智能眼镜之间的刺激信号导引软带；微电极由微电极阵列和刺激信号导引软带组成，为一体式结构；所述耳机与左镜腿所设耳机插孔相连；所述弹性带扣设于后脑部位，为卡扣结构，通过将卡扣头插入两镜腿对应所设卡扣座内，智能眼镜即可固牢在失明患者的头部，可防止智能眼镜跌落地面和微电极插口连接松动。外界图像由设在智能眼镜横梁前方U形凸台内的微型摄像头摄入，经图像处理单元、图像电子脉冲信号调制单元和中央微处理器处理后，变成双向电子脉冲信号，由设于横梁上方的刺激信号导引软带，经上眼睑、上直肌、巩膜，送至设于视网膜最外层与脉络膜之间的微电极阵列，对神经节细胞进行电刺激；视神经将刺激生成的生物信号送到大脑皮层视觉区，经大脑识别后，使失明患者恢复对外界物体的部分视觉功能。所述智能眼镜，包括：镜框、设于镜框内的有色镜片；设于横梁内的微电极插口和软线路板；设于横梁前方U形凸台内的微型摄像头和微型LED灯；设于镜框后方的鼻托；设于左镜腿外侧的电源开关、音乐播放开关，设于其上方的耳机插孔、SD内存卡插口和工作指示灯，设于其内部的GPS定位模块、音乐播放模块和内置电池；设于其下方的通信端口，设于其后方的卡扣座；设于右镜腿外侧的微型LED灯开关，设于其内部的控制系统，设于其后方的卡扣座。所述左镜腿与右镜腿通过铰链与横梁连接在一起，具有收放功能。进一步，制激信号的电流强度和频率的调整，可由上位机通过设在左镜腿下方的通信端口进行修改，同时，所述通信端口还兼做内置电池的充电端口。进一步，所述刺激信号导引软带与设于横梁的微电极插口的接口方式为插拨式结构。进一步，所述控制系统由电源电路、图像采集单元、图像处理单元、微型LED灯控制电路、电子脉冲信号调制单元和中央微处理器组成；所述微型摄像头用于采集外部图像；所述微型LED灯用于照明。进一步，所述GPS定位模块、音乐播放模块，通过设在横梁内的软连接板与控制系统相连；所述GPS定位模块用于失明患者外出遇到紧急情况时，方便救援人员进行定位。进一步，所述微型摄像头为CCD或CMOS图像传感器。进一步，所述内置电池为锂电池。再进一步，所述电源开关和微型LED灯开关均为触摸开关；所述微型LED灯开关，设有人工和自动两种切换模式。再进一步，所述微电极的刺激信号导引软带为五层结构，由底衬和依次设于底衬上的微电极正极、隔离层、微电极负极与保护层组成；所述微电极的微电极阵列为四层结构，由底衬和依次设于底衬上的微电极正极、隔离层与电极对组成。所述底衬、隔离层和保护层，为同一柔性材料，通过热复合工艺将微电极正极、微电极负极与电极对固定在一起；所述柔性材料为聚酰亚胺或聚对二甲苯，厚度为0.08～0.15mm。再进一步，所述微电极阵列的外形为圆形，设有236个电极对，由六个阵列圈组成；第一阵列圈分布11个电极对，夹角为30°；第二阵列圈分布21个电极对，夹角为15°；第三阵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种后天性失明患者视觉复明智能穿戴装置，其特征在于，包括设于眼睛内部的微电极阵列；设于眼睛外部的智能眼镜、耳机和弹性带扣；设于微电极阵列与智能眼镜之间的刺激信号导引软带；微电极由微电极阵列和刺激信号导引软带组成，为一体式结构；所述耳机与左镜腿所设耳机插孔相连；所述弹性带扣设于后脑部位，为卡扣结构，通过将卡扣头插入两镜腿对应所设卡扣座内，智能眼镜即可固牢在失明患者的头部，可防止智能眼镜跌落地面和微电极插口连接松动；所述智能眼镜，包括：镜框、设于镜框内的有色镜片；设于横梁内的微电极插口和软线路板；设于横梁前方U形凸台内的微型摄像头和微型LED灯；设于镜框后方的鼻托；设于左镜腿外侧的电源开关、音乐播放开关，设于其上方的耳机插孔、SD内存卡插口和工作指示灯，设于其内部的GPS定位模块、音乐播放模块和内置电池，设于其下方的通信端口，设于其后方的卡扣座；设于右镜腿外侧的微型LED灯开关，设于其内部的控制系统，设于其后方的卡扣座；所述左镜腿与右镜腿，通过铰链与横梁连接在一起，具有收放功能；制激信号的电流强度和频率的调整，可由上位机通过设在左镜腿下方的通信端口进行修改，同时，所述通信端口还兼做内置电池的充电端口；所述刺激信号导引软带与设于横梁的微电极插口的接口方式为插拨式结构；所述控制系统由电源电路、图像采集单元、图像处理单元、微型LED灯控制电路、电子脉冲信号调制单元和中央微处理器组成；所述微型摄像头用于采集外部图像；所述微型LED灯用于照明；所述GPS定位模块、音乐播放模块，通过设在横梁内的软连接板与控制系统相连；所述GPS定位模块用于失明患者外出遇到紧急情况时，方便救援人员定位时使用；所述微型摄像头为CCD或CMOS图像传感器；所述内置电池为锂电池；所述电源开关和微型LED灯开关均为触摸开关；所述微型LED灯开关，设有人工和自动两种切换模式；外界图像由设在智能眼镜横梁前方U形凸台内的微型摄像头摄入，经图像处理单元、图像电子脉冲信号调制单元和中央微处理器处理后，变成双向电子脉冲信号，由设于横梁上方的刺激信号导引软带，经上眼睑、上直肌、巩膜，送至设于视网膜最外层与脉络膜之间的微电极阵列，对神经节细胞进行电刺激；视神经将刺激生成的生物信号送到大脑皮层视觉区，经大脑识别后，使失明患者恢复对外界物体的部分视觉功能。...

【技术特征摘要】
1.一种后天性失明患者视觉复明智能穿戴装置，其特征在于，包括设于眼
睛内部的微电极阵列；设于眼睛外部的智能眼镜、耳机和弹性带扣；设于微电极
阵列与智能眼镜之间的刺激信号导引软带；微电极由微电极阵列和刺激信号导引
软带组成，为一体式结构；
所述耳机与左镜腿所设耳机插孔相连；所述弹性带扣设于后脑部位，为卡扣
结构，通过将卡扣头插入两镜腿对应所设卡扣座内，智能眼镜即可固牢在失明患
者的头部，可防止智能眼镜跌落地面和微电极插口连接松动；
所述智能眼镜，包括：镜框、设于镜框内的有色镜片；设于横梁内的微电极
插口和软线路板；设于横梁前方U形凸台内的微型摄像头和微型LED灯；设于镜
框后方的鼻托；
设于左镜腿外侧的电源开关、音乐播放开关，设于其上方的耳机插孔、SD
内存卡插口和工作指示灯，设于其内部的GPS定位模块、音乐播放模块和内置电
池，设于其下方的通信端口，设于其后方的卡扣座；设于右镜腿外侧的微型LED
灯开关，设于其内部的控制系统，设于其后方的卡扣座；
所述左镜腿与右镜腿，通过铰链与横梁连接在一起，具有收放功能；
制激信号的电流强度和频率的调整，可由上位机通过设在左镜腿下方的通信
端口进行修改，同时，所述通信端口还兼做内置电池的充电端口；
所述刺激信号导引软带与设于横梁的微电极插口的接口方式为插拨式结构；
所述控制系统由电源电路、图像采集单元、图像处理单元、微型LED灯控制
电路、电子脉冲信号调制单元和中央微处理器组成；所述微型摄像头用于采集外
部图像；
所述微型LED灯用于照明；所述GPS定位模块、音乐播放模块，通过设在横
梁内的软连接板与控制系统相连；所述GPS定位模块用于失明患者外出遇到紧急
情况时，方便救援人员定位时使用；所述微型摄像头为CCD或CMOS图像传感器；
所述内置电池为锂电池；
所述电源开关和微型LED灯开关均为触摸开关；所述微型LED灯开关，设有
人工和自动两种切换模式；
外界图像由设在智能眼镜横梁前方U形凸台内的微型摄像头摄入，经图像处
理单元、图像电子脉冲信号调制单元和中央微处理器处理后，变...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴国群，戴博，
申请(专利权)人：戴国群，
类型：新型
国别省市：湖南;43