摘要：针对用于视觉修复的微电极,根据其植入部位(视网膜、视神经、视皮层以及脉络膜上腔和视盘等),分别介绍了国内外各主要研究小组的最新进展及其特点,讨论了设计和制作微电极阵列的关键问题和面临的挑战,对视觉假体微电极阵列用于临床实验具有一定的推动作用.

摘要：为了解决视觉假体无线能量传输系统设计过程中参数选取的问题,本文进行了基于生物电容的视觉假体无线能量传输系统精确建模,并在该模型的基础上对次级线圈回路进行了优化,使能量传输效率较传统谐振耦合方法有明显提高.文中采用大、小两组线圈进行比较分析和验证,所得实验数据和建模仿真数据吻合度高,验证了所建模型的准确性及优化方案的可行性,为视觉假体临床应用线圈的选取和无线能量传输系统的设计提供了理论参考.

摘要：针对于视觉假体的应用领域,本文提出了一种新型的高动态范围的CMOS图像传感器(CMOS ImageSensor,CIS)像素单元电路.该电路采用了列共用单元的条件溢出电容和多次积分技术,大大提高了图像传感器的动态范围,同时使其在低光照时保持较高的灵敏度和信噪比.采用了特许半导体公司的0.35μm CMOS工艺参数对该电路进行了仿真,结果表明所设计的电路比普通四晶体管有源像素传感器(4 Transistor Active Pixel Sensor,4T APS)电路的动态范围提高了约62dB,并且在低光照时保持了普通4T APS的高信噪比和灵敏度的特点.

摘要：本研究针对视神经假体的参数需求设计了电极驱动电路,采用电荷平衡的双向电流作用于微电极来刺激视神经以产生视觉感受。基于TSMC 0.35μm BCD工艺,使用HSPICE软件对设计的电路模块进行了仿真,使用Modelsim和FPGA对设计的数字控制电路进行了仿真及验证。结果表明,所设计电路可以产生64通道的双向刺激电流,电流大小0～1 022μA,分512级可调,脉冲持续时间0～400μs。

摘要：提高视觉假体的空间分辨率是增强假体植入者视觉感受的直接有效的方法。然而随着假体装置可植入电极数目的增加,假体装置的功耗也大幅增长。针对这种发展趋势,视觉假体需要实现大功率、高效率的无线能量传输和高速率的数据传输。该文回顾了视觉假体无线传输研究的现状和面临的挑战,分析了其工作原理和设计要求,进而针对其特点分别介绍了能量传输和数据传输的设计方法。

摘要：由各种视网膜病变导致的视觉丧失已经成为影响人类生活质量最为严重的疾病之一。而随着信息科学、微电子技术、材料科学和生物医学等学科的迅猛发展与交叉,视觉假体的研究使由于视网膜色素变性(retinitis pig-mentosa)、老年性黄斑病变(age-related macular degeneration)以及其它一些眼球、视网膜、视神经和视觉皮层病变与损伤所造成失明情况下的视觉修复成为可能。随着技术的革新,视觉假体在未来发展的最大障碍已不再是假体的设计加工和手术技术,而是如何在假体与大脑之间进行有效信息传递。然而由于人类视觉系统复杂的结构,给视觉假体的制造以及视觉信息电信号映射带来困难。于是,我们将基于有限像素点模拟假体视觉信息,研究图像信息和微电极阵列刺激设计安装策略,通过对视觉假体的视觉信息处理研究,提出了一套基于生物、机械、电子一体化的视觉假体设计方案。

摘要：视觉假体中无线能量传输效率和无线数据传输速率随着信号载频频率增大而减小。为此,提出将16DAPSK高阶调制解调技术应用于视觉假体中。分析16DAPSK在视觉假体中的应用优势,给出16DAPSK超大规模集成电路(VLSI)算法和硬件结构。结合滤波器系数对称、简化的RAG算法图等实现电路的VLSI优化设计。基于DE4平台完成系统硬件验证、数据传输速率、能量传输效率分析与实验。结果表明,系统工作正确,采用16DAPSK技术可简化电路解调硬件结构,解决信道延迟的不定性问题,提高视觉假体应用的可靠性。VLSI优化后的硬件资源减少57%,体积减小,提高了视觉假体临床应用的可行性。较传统低阶调制技术,16DAPSK高阶调制在较高的数据传输速率下,载波频率的降低提高了能量传输效率,解决了能量与数据传输效率矛盾的问题。

摘要：目的提出一种设计视觉假体电刺激电流波形的新方法,以减少电极上的峰值电压。方法电极-组织界面等效为RC电路模型;线性下降波形后加入零阶保持器来获得规则采样的零阶保持波形,借助传递函数在Simulink下仿真新设计的电流波形和恒定电流刺激波形在RC模型上引起的电压变化。结果改进后的刺激相波形包括给定数目的一些等时间分段常数段。使用改进的五段阶梯电流波形可使电极峰值电压减少大约12%。结论 Simulink仿真结果说明,使用分段的阶梯电流波形可以减少峰值电压,本研究将会给未来设计改进电流波形提供一定的指导意义。

摘要：对视觉假体图像处理系统的实时性分析表明,降采样环节的运算量是影响图像处理实时性的重要因素。为此,提出了基于间隔抽样均值的降采样算法,并以区域均值降采样算法为参照,统计分析了间隔抽样参数对图像处理效果和算法复杂度的影响。研究表明,在处理效果无显著差异的前提下,间隔抽样均值算法可以使降采样环节的运算量降低90%以上。

摘要：老年黄斑变性(AMD)和视网膜色素变性(RP)是不可治愈性视网膜疾病致盲的主要原因。针对这两种致盲疾病,研发视觉假体使盲人重见光明已经成为当前科学领域的研究热点之一。而视觉假体刺激器作为视觉假体的关键模块,对传导人工视觉编码信息、获取有效的视觉诱发具有重要的作用。本文首先介绍了多个国际知名视觉假体神经刺激器的设计方案,分析了它们的优缺点。在此基础上,我们着重论述了视觉假体神经刺激器所面临的挑战及未来的发展趋势,包括视觉假体神经刺激器的灵活性设计、低功耗设计和无线数据和能量传输设计。