活性视网膜植入物制造技术

本发明专利技术涉及一种用于植入眼睛的活性视网膜植入物，包括：刺激电极(17)的阵列，发射刺激信号至视网膜的细胞。至少一个信号发生器(31)用于产生至少一个包括至少一个可调节信号参数的连续正弦刺激信号，并且该至少一个信号发生器(31)与至少一个刺激电极(17)电连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】活性视网膜植入物本专利技术涉及一种用于植入眼睛的活性视网膜植入物，包括刺激电极的阵列，其将刺激信号传递到视网膜的细胞。例如从WO2005/000395A1中已知一种相应的视网膜植入物。已知的视网膜植入物用于抵抗由于视网膜变性或退化引起的视力丧失，其基本思想是将微电子刺激芯片植入患者的眼睛中，通过神经细胞的电刺激来代替失去的视力。有两种不同的方法来实现这种视网膜假体。例如，前面所述的WO2005/000395A1以及(例如)EP0460A2中描述的视网膜下的方法使用在视网膜的色素上皮层和外视网膜之间的视网膜下空间植入的刺激芯片，该刺激芯片将入射在集成在刺激芯片中的光电二极管阵列上的环境光转换成电刺激信号用于刺激神经细胞。这些刺激信号驱动刺激电极阵列，刺激电极阵列使用与通过光电二极管阵列“看到”的图像信息对应的空间分辨刺激信号来刺激视网膜神经元。视网膜植入物刺激退化的视网膜剩余的完好的神经元或神经细胞，即水平细胞、双极细胞、无长突细胞以及(也可能是)神经节细胞。刺激芯片将落在光电二极管阵列或更复杂的元件上的视图转换成电刺激模式(pattern)。随后该电刺激模式导致神经元的电刺激，随后，将该电刺激引导至内视网膜的神经节细胞，并由内视网膜的神经节细胞经由视神经进入视觉皮层。换句话说，视网膜下方法利用先前存在而现在至少部分退化或丢失的光感受器细胞与神经节细胞之间的自然互联，以常规方式向视觉皮层提供神经冲动，该神经冲动与所见图像相对应。因此，现有的植入物是丢失的光感受器细胞的代替物，并像光感受器细胞一样，将图像信息转换成电刺激模式。另一方面，视网膜前方法使用一种由眼外部分和眼内部分组成的装置，眼外部分和眼内部分以适当的方式通信。眼外部分包括一种摄像机/照相机和微电子电路，用于对捕获到的光(即图像信息)编码，并将图像信息作为刺激模式传送至眼内部分。眼内部分包括刺激电极的阵列，刺激电极阵列与内视网膜的神经元接触，从而直接电刺激该处的神经节细胞。从许多出版物可知，来自刺激电极的电刺激信号至与其接触的细胞的传输(对于这些植入物来说是必要的)需特别注意。刺激电极和与其接触的组织之间的耦合本质上主要是电容性耦合，使得只有瞬态信号可用于电刺激。电容性耦合是基于眼内的电极和电解质之间的界面处由于电极极化生成电容(亥姆霍兹双层)的事实。在此背景下，已知的视网膜植入物的刺激信号以方波形式的单相或双相信号脉冲的以一定的重复频率、幅值和脉冲持续时间传播。在根据前述的WO2005/000395的视网膜下植入物中，例如，入射光被转换成具有约500μs脉冲长度、脉冲间隔优选50ms的电压脉冲，由此得到重复频率20Hz，该重复频率已被证明足以实现无闪烁视觉。该脉冲距离应足以完全恢复或重置电极极化。20Hz是低亮度环境下的生理闪烁频率。Humayun等人在VisionResearch39(1999)2569-2576刊登的“PatternElectricalStimulationoftheHumanRetina”中报道了使用双相脉冲进行视网膜前刺激的实验，该双相脉冲每一个具有2毫秒阳极相位、中间相位和阴极相位。在40Hz至50Hz之间的刺激频率，即明显高于生理闪烁频率的刺激频率，在实验中的两名患者中可以观察到无闪烁的感知/知觉。JensenandRizzo在JournalNeuralEng4(2007)，S1-S6刊登的″Responsesofganglioncellstorepetitiveelectricalstimulationoftheretina″中报道了在兔子的离体视网膜上的视网膜下刺激实验，该视网膜下刺激试验采用不同持续时间和重复频率的双相电流脉冲。在实验中已经观察到，在脉冲间隔小于400毫秒时，随后的脉冲的刺激活动减小。WO2007/128404A1解决了如何通过适当选择电刺激信号的脉冲持续时间和重复频率来进一步改善感知的问题。该专利技术人报道了如下试验，其中用达4毫秒持续时间的双相阳极启动脉冲以电极对盲人患者的视网膜进行视网膜下刺激。使用不同的重复频率，即用一定频率的连续序列的“闪光灯”刺激，得到以下观察：当电刺激在约10Hz以上的较高频率时，患者仅感觉到短时间的闪烁，然后主观上，闪光感的感知消失了。但是当电刺激的平均频率低于10Hz时，至少有几秒钟的时间刺激脉冲被感知为独立的闪光。当电刺激在几Hz和更低频率时，每个闪光被感知为独立的闪光，感知保持稳定几分钟。基于这些具有植入的视网膜下植入物的实验研究，WO2007/128404A1提出将多个刺激电极分成至少两组刺激电极，它们被控制以便以时间顺序一个接一个发射刺激信号。所视图像并不是作为一个整体以高重复频率提供给刺激电极，相反，该图像被分成至少两个子图像，这些子图像以较低的重复频率交替传递至刺激电极。例如，如果分别以5Hz的重复频率分别输出四个部分图像作为刺激电极的四分之一刺激信号，则从刺激电极到视网膜细胞的刺激信号(即脉冲)形式的新的(部分)图像仍以20Hz的部分图像频率输出。这可能略微降低空间分辨率，但仍能实现生理无闪烁视觉所需的20Hz刷新率。如果可以实现想要的空间分辨率，则根据刺激电极的数量和空间密度，也可以使用更多的部分图像。在更多的部分图像的情况下，可以进一步减小单个部分图像的重复频率，仍以刺激脉冲的形式每50毫秒(即帧重复频率为20Hz)输出一个部分图像。Im和Fried在JournalNeuralEng13(2016)，1-12刊登的″Temporalpropertiesofnetwork-mediatedresponsestorepetitivestimuliaredependentuponretinalganglioncelltype″中报道了用5个连续单相正弦阴极刺激脉冲在兔子的离体视网膜上进行视网膜前刺激实验，其中，每个刺激脉冲的持续时间为4毫秒，静息间隔为10到1000毫秒。实验结果证明了用户提供的5-7Hz为最佳重复频率。Weitz等人在ScienceTranslationalMedicine7(318)，318ra203，16December2015刊登的″Improvingthespatialresolutionofepiretinalimplantsbyincreasingstimuluspulseduration″中报道了在视网膜前刺激实验中，与较短的脉冲持续时间相比，脉冲持续时间为25毫秒使得患者能够识别具有更高分辨率的图像。他们提到，20Hz的盲离体视网膜的双极细胞的正弦刺激脉冲比相同频率的方波更有效。TwyfordandFried在IEEETransactionsonNeuralSystemsandRehabilitationEngineering，TNSRE-2014-00035.R2刊登的″Theretinalresponsetosinusoidalelectricalstimulation″中讨论到，在视网膜植入物和许多其他神经元植入物中，使用矩形脉冲作为刺激信号。他们报道了视网膜外实验，该实验是关于观察在离体视网膜上分别施加5Hz、10Hz、25Hz和100Hz的正弦刺激脉冲，每个刺激脉冲持续施加5秒钟，并产生测量结果。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于眼睛中的植入的活性视网膜植入物，包括：刺激电极(17)的阵列(16)，所述刺激电极(17)的阵列(16)将刺激信号传递至视网膜(22)的细胞，其特征在于，设置至少一个信号发生器(31)用于产生至少一个连续正弦刺激信号，该连续正弦刺激信号包括至少一个可调节信号参数，并且，所述至少一个信号发生器(31)电耦合至至少一个所述刺激电极(17)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.21 DE 102016105174.81.用于眼睛中的植入的活性视网膜植入物，包括：刺激电极(17)的阵列(16)，所述刺激电极(17)的阵列(16)将刺激信号传递至视网膜(22)的细胞，其特征在于，设置至少一个信号发生器(31)用于产生至少一个连续正弦刺激信号，该连续正弦刺激信号包括至少一个可调节信号参数，并且，所述至少一个信号发生器(31)电耦合至至少一个所述刺激电极(17)。2.如权利要求1所述的视网膜植入物，其特征在于，所述信号参数选自频率、幅值、相位、偏移和/或波形。3.如权利要求1或2所述的视网膜植入物，其特征在于，每个刺激电极的所述信号参数是可单独调节的。4.如权利要求1-3中任一项所述的视网膜植入物，其特征在于，所述信号发生器(31)包括用于每个刺激电极(17)的专用正弦信号发生器(35)。5.如权利要求1-4中任一项所述的视网膜植入物，其特征在于，所述至少一个正弦信号的频率大于10Hz。6.如权利要求5所述的视网膜植入物，其特征在于，所述至少一个正弦信号的频率在10Hz-100Hz的范围内。7.如权利要求1-4中任一项所述的视网膜植入物，其特征在于，所述至少一个正弦信号在每个半波中的幅值小于1V。8.如权利要求7所述的视网膜植入物，...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·泽克，T·赫尔曼，F·杰特尔，A·斯德特，
申请(专利权)人：蒂宾根大学NMI自然科学和医学研究所，
类型：发明
国别省市：德国,DE