[发明专利]一种高密度微电极阵列的外层型人造视网膜前端系统设计

摘要

一种高密度外层型人造视网膜系统的实现方法，属于生物工程领域。本发明方法如下：采用CCD图像传感器获取眼外视频图像，对图像进行预处理，并联合显著图和视觉注意力图实现图像感兴趣区域(ROI)的提取，实现从高精度图像向低精度图像的有效映射。ROI图像经过编码和调制后，通过一对耦合线圈实现数据的无线传输，同时采用另一对线圈实现能量的无线传输，有效解决了无线传输单元高传输数据量和高传输能量效率的矛盾。在接收端，调制数据解调解码后，微刺激器采用驱动单元复用方法有效减小了面积，并采用宽摆幅共源共栅电路设计和电荷平衡机制，分别提高了其生物适应性和安全性。射频能量经过整流稳压为所有植入设备提供能量。

主权项

一种高密度微电极阵列的外层型人造视网膜前端系统的设计方法，包括图像获取模块，图像处理模块，编码模块，无线传输模块和微刺激器模块，这五个模块依次连接，其特征在于：1)所述图像获取模块是一个CCD摄像头，它具有以15帧/秒以上速率采集视频图像的功能，输出为数字视频图像信息。2)所述图像处理模块由一个数字信号处理平台构成，它将图像获取模块输出的数字视频图像信息经过一系列图像处理算法，如感兴趣区域(ROI)提取，灰度化，图像增强，尺寸重新定义等，转化成能够提供感兴趣图像信息的低精度图像。3)所述编码模块依据图像处理模块输出的低精度图像信息，将每帧图像中各个像素点的亮度和地址信息按照一定格式编码成刺激幅度码和刺激地址码，并对每一帧图像添加刺激时间码，同步帧头和奇偶校验码，构成二进制编码的刺激信息向量，作为后端无线传输模块的调制数据。4)所述无线传输模块由数据无线传输链路和能量无线传输链路构成，其中数据无线传输链路对刺激信息向量进行调制，发送，接收，解调等处理，实现刺激信息向量从眼外到眼内的无线传输，而无线能量传输链路则将眼外直流能量经过直流转交流，交流能量发送和接收以及直流能量的恢复等处理，为整个植入装置的工作提供直流电源电压。5)所述微刺激器模块通过一个有限状态机实现刺激电流脉冲产生的功能，具体是在数字控制电路的控制下，将存储在内部存储器中的刺激信息向量经过同步检测和奇偶校验后，提取其中的刺激幅度码，刺激地址码和刺激时间码分别传送给数字模拟转换电路(DAC)，地址译码电路和双阶段时序产生电路，产生刺激幅度，刺激地址和刺激脉冲宽度控制时序和刺激脉冲间隔控制时序，并通过输出驱动电路对指定电极产生指定脉冲幅度和宽度的双阶段时序刺激。