CN109906102B - 基于光学传感器阵列的亚型人造视网膜装置和人造视网膜装置的驱动方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的视网膜下假体装置包括：基板，其被设置在视网膜下；返回电极，用于接收电流以使得在所述基板上形成接地；多个刺激电极，其被设置在所述基板上并且用于响应于投射到所述视网膜上的外部视觉信息而产生针对视神经的动作电位；以及开关，用于控制所述多个刺激电极中的各刺激电极和所述返回电极之间的电流。所述开关连接在所述多个刺激电极和所述返回电极之间，以响应于接通或断开控制信号而使所述多个刺激电极接地到所述返回电极。

Description

基于光学传感器阵列的亚型人造视网膜装置和人造视网膜装置的驱动方法

技术领域

本发明涉及一种视网膜下假体装置及其驱动方法，其中该视网膜下假体装置植入视网膜的光感受器细胞层中、特别地植入视网膜下以感应电脉冲，从而恢复用户的视力。

背景技术

视网膜是用于将通过眼的角膜和晶状体而接收到的外部图像转换为电信号、并将电信号传递到大脑的重要神经组织。视网膜的宽度约为6.25cm²，并且视网膜中存在约1亿个光感受器细胞。作为光感受器细胞中的大部分的视杆细胞将图像转换为电信号。这些信号进入视神经，并且以约480km/h的速度传递到大脑。大脑解释微小的电信号以识别图像，从而确定物体。视网膜是每单位面积具有最大血液供应的组织之一并且需要许多能量源，并且作为化学作用的副产物而产生的废物必须平稳地去除。出于任何原因，视网膜或脉络膜血管的异常引起视网膜的异常，从而导致各种疾病。

作为视网膜疾病，视网膜色素变性(RP)是由分布在视网膜中的光感受器的功能障碍引起的进行性视网膜退行性疾病(progressive retinal degenerative disease)。视网膜的光感受器和视网膜色素上皮细胞是主要病变。RP的特征在于双眼都出现。据报道，RP的流行率是世界上每5000人中就有一人。作为另一种视网膜疾病，年龄相关性黄斑变性(AMD)是三种失明疾病之一，并且由于人口的快速老化，流行率大大上升。与具有由于RP引起的低视力的患者不同，AMD患者通常具有相对短期的视力恶化。据报道，与其它疾病相比，由于AMD患者的眼引起的实际生活障碍和心理萎缩的程度更大。

为了处置失明患者，已经尝试了诸如基因治疗、干细胞治疗和药物治疗等的各种疗法。然而，大多数失明患者已经有受损的视网膜光感受器细胞层，这些细胞层已超出基因治疗或药物治疗的时间。在诸如RP和AMD等的老年疾病的情况下，只有作为视网膜外层的光感受器细胞层受损，使得如果光感受器细胞层的功能被新的替代，则有可能进行视觉恢复。因此，将用于感应针对失明患者的视网膜的光感受器细胞层的电脉冲以恢复视力的视网膜假体作为新的疗法是有希望的。

参考图1，视网膜假体可被划分为视网膜前假体和视网膜下假体。视网膜前假体位于视网膜前面，并由图1中的附图标记8表示。视网膜下假体位于视网膜后的光感受器细胞层中，并由图1中的附图标记9表示。视网膜前假体刺激视网膜细胞中的神经节细胞层，而视网膜下假体刺激其后面的双极细胞层。神经细胞刺激器位于视网膜的前面，使得不会进行针对视网膜内层所包括的神经细胞的中间信号处理。因此，视网膜前假体具有附加的外部照相机。该外部照相机安装在眼镜上，并且从外部照相机获得的图像信息通过感应线圈无线地到达眼中的微电极阵列，以在不对视网膜内层所包括的神经细胞进行中间信号处理的情况下直接刺激视网膜神经节细胞。另一方面，患者响应于电脉冲而具有不同的阈值，并且施加到视网膜细胞的受损部位的电脉冲的幅度也彼此不同。视网膜前假体允许外部图像处理器独立地控制电极。因此，视网膜前假体可以根据患者或受损部位来任意地改变电脉冲的幅度。作为相关技术，美国正在销售的

II(Second Sight)可以独立地控制64个电极，并且还控制由电极分别产生的电脉冲的幅度。仅仅由于视网膜前假体具有非常薄且易碎的视网膜，因此难以将电极固定至视网膜。此外，由于视网膜前假体位于视网膜内，因此视网膜前假体可能在玻璃体内暴露，并且由于视网膜前假体被纤维组织包围，因此视网膜前假体不能传递电脉冲。另外，当视网膜前假体向视网膜的上表面提供电脉冲时，难以刺激视网膜神经纤维层以传播信号，或者难以一次刺激视网膜的多层细胞以增加空间分辨率。由于视网膜前假体不能利用中间信号处理，因此刺激电极网格的形状和患者实际感觉到的形状可能不同。因此，需要适合个体患者的定制图像处理。作为结果，与视网膜下假体相比，视网膜前假体需要各种组件以及用于连接这些组件的信号传递单元。

视网膜下假体具有位于光感受器细胞层中的光电二极管阵列，其被配置在视网膜细胞层下，如图1中那样。视网膜下假体被设计成简单地替代光感受器的功能并使双极细胞成为电刺激的主要对象。为此，视网膜下假体被设计成将用于检测光的光电二极管与刺激电极集成、并允许来自光电二极管的电流直接流入刺激电极以刺激神经节细胞。光电二极管阵列执行与互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器类似的功能。光电二极管单元根据光的强度而产生的暗电流的幅度是不同的，并且暗电流通过转换电路而被改变为用作动作电位的双相电流脉冲。视网膜下假体通过双极细胞和视网膜内层的信息处理来使用相关技术的视觉路径，以使得用户能够在识别物体时具有自然的感觉。此外，由于微电极阵列被插入眼中，因此与具有安装在眼镜上的小型照相机、并且允许用户沿物体的方向转动头而不是转动眼以查看并识别物体的系统相比，视网膜下假体能够实现生理的且自然的自然眼运动。另外，由于曾经制作的视网膜假体中的视网膜下假体具有利用视网膜下刺激方法产生的最大像素数，因此提出了实现高分辨率的可能性。

据报道，作为相关技术的Alpha IMS模型(由德国的Retina Implant成功商业化)具有1500个光电二极管阵列以及与其匹配的双相电流生成阵列，但实际分辨率低于临床试验中的63通道视网膜前假体的分辨率。当视网膜前假体刺激细胞层时，从照相机拍摄的图像通过图像处理而被转换为数字信号，数字信号通过编码而被改变为串行数字信号，并且串行数字信号被传递至视网膜前假体。视网膜前假体的解码器分析从外部接收到的数字信号的分组，并顺次向刺激器发送指示信号。已经接收到指示信号的刺激器产生双相电流，并且等待指示信号的其它刺激器的输出端子与返回电极短路，以防止剩余的电荷被广泛地传播。

与此相对，视网膜下假体的光电二极管阵列同时接收光并且同时产生双相电流。另一方面，视网膜下假体具有返回电极，其中该返回电极被定位成远离芯片或电极阵列的端部、并且用作接地。一般来说，返回电极被定位在四边形芯片的角部处以用作接地。当在这种情况下同时刺激预定区域中的多个刺激电极时，电流在流入返回电极的同时刺激不能刺激的视网膜的双极细胞，并因此发生导致图像模糊的串扰。图2和3示出用于描述这种现象的光电二极管阵列。

假设用户期望识别的形状是图2和3中的“L”。例如，形状“L”穿过视网膜的中间细胞层以到达视网膜下假体的后面，并且以“L”形状向布置在在多个像素(例如，1000个像素)中的光电二极管的阵列输入同时刺激。刺激电极以“L”形状输出双相电流。当电流流入必须如图3中那样设置在基板上的某处的返回电极(接地电极)中时，电流刺激非预期的双极细胞，因此用户识别为“L”形状模糊。为此，需要指出，用户感觉1000像素的视网膜下假体的分辨率与64像素的视网膜前假体的分辨率类似。

因此，本申请人设计了可以解决视网膜下假体的上述图像模糊问题的电路结构和控制方法。尚未搜索到提出能够解决视网膜下假体的上述问题的阵列结构或电极结构的先前专利，并且在韩国专利登记10-1246336中公开了相关专利。

发明内容

本发明的实施例涉及提供一种视网膜假体装置，其允许流入返回电极的电流不刺激非预期的双极细胞，从而显著地减少串扰。

本发明的实施例还涉及一种视网膜假体装置，其可以提供针对可被设置在多于或等于1000个的像素中的光电二极管和刺激电极的阵列而言优化的分辨率。

根据本发明的一方面，提供了一种视网膜下假体，其包括：基板，其被设置在视网膜下；返回电极，用于接收电流以使得在所述基板上形成接地；多个刺激电极，其被设置在所述基板上并且用于响应于投射到所述视网膜上的外部视觉信息而产生视神经的动作电位；以及开关，用于控制所述多个刺激电极中的各刺激电极和所述返回电极之间的电流，并且所述开关连接在所述多个刺激电极和所述返回电极之间，以响应于接通或断开控制信号而使所述多个刺激电极接地到所述返回电极。

所述基板可以具有在X轴列或Y轴列中以Z形图案布置的多个刺激电极。

所述刺激电极可以输出具有用于平衡被传送至所述视神经的电荷的负极和正极的两个相的双相电流。

所述开关可以允许对输出所述刺激电极的脉冲所经由的输出线进行分支以连接至所述返回电极。

所述开关可以被设置为多个开关，其中所述多个开关可以分别连接至所述多个刺激电极。

所述基板可以允许所述多个刺激电极中的一部分刺激电极作为所述返回电极而工作，其中所述一部分刺激电极与所述多个刺激电极中的用于产生所述动作电位的任何一个刺激电极相邻。

相邻刺激电极可以是所述多个刺激电极中的、围绕用于产生所述动作电位的所述一个刺激电极以相同距离与所述一个刺激电极间隔开的一部分刺激电极。

相邻刺激电极可以围绕用于产生所述动作电位的所述一个刺激电极形成六角形阵列。

所述基板还可以包括控制模块，所述控制模块用于：将所述多个刺激电极中的、在布置了所述多个刺激电极的区域的一部分区域中所包括的一部分刺激电极设置为扫描阵列；从所述多个刺激电极中的、在所述扫描阵列内的一部分刺激电极切换为所述返回电极；以及将所述多个刺激电极中的、在所述区域的另一部分区域中所包括的另一部分刺激电极设置为扫描阵列。

所述控制模块可以将所述扫描阵列设置在高于或等于50Hz的频率处。

所述扫描阵列可以被设置为所述多个刺激电极中的、围绕所述多个刺激电极中的任何一个刺激电极以相同距离与该一个刺激电极间隔开的一部分刺激电极以形成六角形阵列。

所述控制模块可以进行控制以使得在所述扫描阵列的设置期间不持续选择同一个刺激电极。

根据本发明的另一方面，提供了一种驱动视网膜下假体装置的方法，包括：(a)将多个刺激电极中的、在布置了所述多个刺激电极的区域的一部分区域中所包括的一部分刺激电极设置为扫描阵列，所述多个刺激电极被设置在视网膜下的基板上以响应于投射到所述视网膜上的外部视觉信息而产生针对视神经的动作电位；(b)将所述多个刺激电极中的、在所述扫描阵列内的一部分刺激电极连接至用于接收电流的返回电极；以及(c)将所述多个刺激电极中的、在布置所述多个刺激电极的区域的另一部分区域中所包括的另一部分刺激电极设置为扫描阵列，并且以高于或等于50Hz的频率重复操作(a)～(c)。

操作(a)可以将所述多个刺激电极中的、围绕所述多个刺激电极中的任何一个刺激电极以相同距离与该一个刺激电极间隔开的所述一部分刺激电极设置为所述扫描阵列，以及所述扫描阵列可以是六角形阵列。

操作(c)可以设置所述扫描阵列，以使得不继续选择所述多个刺激电极中的、在操作(a)中所选择的所述一部分刺激电极。

根据本发明，阵列被形成为具有如下的结构，其中在该结构中，开关连接至多个刺激电极，使得刺激电极可以作为返回电极而工作。特别地，被设置为扫描阵列的六角形刺激电极作为返回电极而工作，并且扫描阵列以用户难以识别的速度50Hz移动。例如，以灵活方式而非以固定方式扫描返回电极。在这种情况下，在位于扫描阵列中心的刺激电极识别出外部光的情况下，即使输出双相电流以不会不必要地刺激刺激电极周围的双极细胞，双相电流也会流入扫描阵列的相邻返回电极。以这种方式，本发明可以提供刺激电极的开关结构以及针对扫描阵列的控制方法，这可以显著地减少串扰并且提供针对可被设置在多于或等于1000个的像素中的光电二极管和刺激电极的阵列而优化了的分辨率。

附图说明

根据以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征及其它优点，其中在附图中：

图1是示出视网膜前假体和视网膜下假体的位置的视图；

图2和3是描述相关技术的视网膜下假体装置的补充视图；

图4是示出植入根据本发明的实施例的视网膜下假体装置的眼的形状的视图；

图5示出根据本发明的实施例的视网膜下假体装置；

图6示出根据本发明的实施例的视网膜下假体装置的刺激电极的电路图；

图7示出根据本发明的实施例的视网膜下假体装置的扫描阵列；

图8是示出根据本发明的实施例的视网膜下假体装置的扫描阵列的操作的示例；

图9示出用户在图8的示例中所识别出的刺激电极和返回电极的布置；以及

图10和11示出使用扫描阵列的返回方法之间的差异。

具体实施方式

以下将参考附图来详细描述本发明的特定实施例。本发明不应被解释为限于这里阐述的实施例。附图中的相同附图标记表示用于执行基本相同功能的构件。

本发明的目的和效果可以通过以下描述自然地理解或阐明，并且不受以下公开内容的限制。在描述本发明时，如果判断为与本发明相关联的已知技术的详细描述可能不必要地模糊了本发明的主旨，则将省略详细描述。

图4是示出植入根据本发明的实施例的视网膜下假体装置10的眼的形状的视图。眼具有包括视网膜5、神经组织7、脉络膜、巩膜、角膜1、瞳孔3、虹膜和睫状体的结构。如上所述，视网膜下假体装置10位于视网膜5后。视网膜5具有神经节细胞、无长突细胞、双极细胞、水平细胞、视杆细胞和视锥细胞、以及色素上皮细胞的多层结构。为便于说明，在图4中将视网膜5划分为神经节细胞层51、双极细胞层53和视杆视锥层55。根据本实施例，视网膜下假体装置10可被定位成刺激视杆视锥层55。神经节细胞层51、双极细胞层53和视杆视锥层55都是透明细胞层，因此入射到视网膜5上的光投射到其上以到达视网膜下假体装置10。视网膜下假体装置10可以照原样使用视网膜内层所包括的神经细胞的中间信号处理。在中间信号处理中，根据本实施例的视网膜下假体装置10通过防止对外部视觉信息进行响应的刺激电极不必要地刺激双极细胞层53来向用户提供高分辨率视觉信息。在下文中，视网膜下假体装置10的结构如下。

图5示出根据本发明的实施例的视网膜下假体装置10。

参考图5，视网膜下假体装置10可以包括基板、刺激电极101、返回电极103、控制模块105和开关102(参见图6)。

基板设置在视网膜下。基板可以具有光电二极管(即，光学传感器)、刺激电极、返回电极、控制模块和电源线圈107。基板可具有柔性。光电二极管和与其相对应的刺激电极被配置在基板上，并且可以考虑基板上所安装的刺激电极的数量来设计基板的大小。一般来说，基板可以接收多于或等于1000的刺激电极以确保足够的分辨率。

基板可以具有在X轴列或Y轴列中以Z形图案布置的刺激电极101。光电二极管各自对外部入射光进行响应，并且刺激电极各自通过使用来自光电二极管的信号来输出电流。在本说明书中，考虑到光电二极管和刺激电极被设置为模块，不单独使用术语，并且刺激电极101的布置可以代表光电二极管的布置。

参考图5，作为本实施例的一个特征，基板具有在Z轴或Y轴中的至少一个轴上以Z形图案布置的刺激电极101。刺激电极101的布置被设置为形成作为六角形结构的扫描阵列11，并且是用于形成与对外部视觉信息进行响应的刺激电极100尽可能靠近的返回电极103的适当结构。基板允许多个刺激电极中的一部分刺激电极作为返回电极103而工作(其中这一部分刺激电极与多个刺激电极中的用于产生动作电位的任何一个刺激电极相邻)，返回电极103不是固定形成的，并且刺激电极101响应于控制信号作为返回电极103而工作。在这方面，这些特征将在图8和9中进行详细说明。

返回电极103接收电流，使得在基板上形成接地。在本实施例中，返回电极103可被设置为具有大电容的电容器。返回电极103在基板的区域中形成，并且还可被设置在与刺激电极101的阵列的位置间隔开的位置中。

刺激电极101被设置在基板上，并响应于投射到视网膜上的外部视觉信息而产生针对视神经7的动作电位。刺激电极101形成阵列。如上所述，刺激电极101以Z形图案布置在X轴或Y轴中的至少一个轴上。刺激电极101的数量与指示用户识别外部视觉信息的分辨率的指示符的数量相同，并且外部视觉信息以与所布置的刺激电极101相对应的形状施加同步脉冲。

刺激电极101可以连接至CMOS图像传感器或光电二极管以被构造为模块，并且当光电二极管识别光子以输出暗电流时，所输出的暗电流通过刺激电极101的转换电路1011而被转换为适合动作电位的电流信号。

刺激电极101可以输出具有用于平衡被传送至视神经的电荷的负极和正极的两个相的双相电流。在本实施例中，刺激电极101可以输出平衡的双相电流，使得负电荷和正电荷彼此抵消，以防止具有一个极性的电荷累积在视神经7中。用于输出作为双相电流的动作电位的刺激电极101的转换电路1011可以用作相关技术的电路结构。

开关102可以控制刺激电极101和返回电极103之间的电流。开关102可以连接在刺激电极101和返回电极103之间，以响应于接通或断开控制信号而使刺激电极101接地到返回电极103。

图6是开关102连接至的刺激电极101的电路图。在图6中，用于从光电二极管和刺激器输出的电流的转换电路可以用相关技术的电路结构替代。转换电路和刺激器不是本发明的要点，因此被示为黑盒。参考图6，可以看出，开关102在相关技术的刺激电极101的电路图中并联地连接至输出端子。

开关102允许输出刺激电极101的脉冲的输出线产生分支以连接至返回电极103。图6示出作为接地的返回电极103。开关102被设置为多个开关102，其中这多个开关102可以分别连接至刺激电极101。例如，所包括的开关102的数量至少大于或等于刺激电极101的数量。如图6中那样，开关102将所布置的各刺激电极101连接至单个返回电极103。开关102根据其接通或断开状态来操作作为返回电极103的刺激电极101。因此，根据本实施例的视网膜下假体装置10允许返回电极103被配置为在不被固定的情况下与激活的刺激电极101相邻。

换句话说，与任一刺激电极101相邻的一部分刺激电极101作为返回电极103而工作。本说明书中提及的相邻刺激电极是指多个刺激电极中的、围绕用于产生动作电位的一个刺激电极101以相同距离与这一个刺激电极101间隔开的一部分刺激电极。例如，响应于外部视觉信息，刺激电极101的阵列的一部分输出动作电位，并且其余部分未激活。在本实施例中，在与用于输出动作电位的刺激电极101相邻的一部分刺激电极101被转换为返回电极103的情况下，从激活的刺激电极101流出的电流不会刺激其周围的非预期双极细胞。因此，应当注意，本实施例的一部分刺激电极101以连接至这部分刺激电极101的开关102为特征，使得这部分刺激电极101可以响应于控制信号而被转换为返回电极103。然后，需要用于控制将与激活的刺激电极101相邻的一部分刺激电极转换为返回电极103的方法。根据该要求，根据本实施例的视网膜下假体装置10形成与一个刺激电极101相邻的一部分刺激电极，作为扫描阵列11。扫描阵列11的一部分刺激电极101可以以相同的距离与其中心刺激电极101间隔开。例如，在中心刺激电极101被激活、并且以相同距离与中心刺激电极101间隔开的相邻刺激电极101被转换为返回电极103的情况下，流入返回电极103的电流与从激活的刺激电极101流出的电流相同，因此系统可以稳定。作为结果，相邻刺激电极可以围绕用于产生动作电位的一个刺激电极来形成六角形阵列。根据以上描述，本领域普通技术人员将理解，刺激电极被布置在中心刺激电极周围以形成六角形阵列。为此，刺激电极101以Z形图案布置在X轴或Y轴中的至少一个轴上，以能够形成六角形阵列。

控制模块105可以将在布置了多个刺激电极的区域的一部分区域中所包括的一部分刺激电极设置为扫描阵列，从多个刺激电极中的、在扫描阵列11内的一部分刺激电极切换为返回电极，以及将多个刺激电极中的、被包括在该区域的另一部分区域中的另一部分刺激电极设置为扫描阵列。

图7示出根据本发明的实施例的视网膜下假体装置10的扫描阵列。扫描阵列11被设置为以相同距离与一个刺激电极101间隔开的一部分刺激电极101以形成六角形阵列。参考图7，假设中心刺激电极101(a)被激活。由围绕中心刺激电极101(a)的六个刺激电极101(b)形成的六角形阵列被称为扫描阵列11。如图7所示，将参考连接至刺激电极101的开关102的控制状态来描述扫描阵列11。控制模块105控制开关102，以使得开关102接通并且与扫描阵列11相对应的刺激电极101(b)连接至返回电极103。因此，与扫描阵列11相对应的所有刺激电极101(b)都作为返回电极103而工作。开关102的接通或断开状态可以根据连接形式而反转。中心刺激电极101(a)通过刺激器的转换电路1011来输出双相电流，并且双相电流是动作电位并且刺激相应位置的视杆和视锥细胞和/或双极细胞。在本实施例中，由中心刺激电极101(a)输出的电流流入与其相邻的扫描阵列11中的返回电极103以不刺激非预期周边细胞，从而可以防止图像模糊。

控制模块105不固定扫描阵列11。例如，扫描阵列11可被理解为从布置有刺激电极101的整个区域移动或扫描的一个电极区域。控制模块105在接通或断开刺激电极101的同时逐渐移动扫描阵列11，使得刺激电极101用作返回电极103。

图8是示出根据本发明的实施例的视网膜下假体装置的扫描阵列11的操作的示例。

参考图8，作为示例的控制模块105可以在基板上沿X轴方向向右移动扫描阵列11以扫描第一行刺激电极101，然后可以从第二行开始重复地沿X轴方向向右移动扫描阵列11。可选地，控制模块105可以在扫描第一行之后沿Y轴方向进行扫描。控制模块105所进行的扫描的图案足以均匀地接通或断开所布置的刺激电极101的区域，并且不限于特定图案。

在本实施例中，应当注意，控制模块105将扫描阵列11设置为高于或等于50Hz的频率。参考图8，扫描阵列11移动的速度被设置为高于或等于50Hz。在本实施例中，佩戴视网膜下假体装置10的用户可能无法识别扫描阵列11的接通或断开转换过程。控制模块105可以以50～60Hz的速度移动扫描阵列11。在图8中，用户可能无法识别以50～60Hz(即，Freeker-Free频率)的速度移动的返回电极103的移动，并且可以仅识别与形状“L”相对应的图像。

图9示出在图8的示例中用户所识别出的刺激电极101和返回电极103的布置。作为结果，返回电极103以扫描阵列11的形式扫描整个区域，并且用户所识别出的返回电极103和刺激电极101的激活状态如图8所示。参考图9中的电极布置，返回电极103被配置在刺激电极101周围。作为结果，由激活的刺激电极101输出的电流流入与其相邻的返回电极103，并且不会不必要地刺激在可能使形状“L”变形的区域的其它部分中所包括的其它部分的刺激电极101。

通过使用六角形扫描阵列11的返回电极103的扫描方法所预测的结果如图10和11所示。图10示出用于相关技术的视网膜下假体装置的光学传感器阵列，其中返回电极103是固定形成的。如图10中那样，可以预期，即使在用户需要识别具有形状“L”的图像的情况下，图像也会在返回电极103的方向上变形。与此相对，用于使用六角形扫描阵列11的结构而可变地扫描返回电极103的视网膜下假体装置10可以以高分辨率刺激视神经7，而不会使具有如图11中的形状“L”的图像显著变形。

控制模块105可以进行控制，以使得在扫描阵列11的设置期间不持续选择同一个刺激电极101。扫描阵列11的刺激电极101防止元件的寿命在刺激电极101接通或断开以用作返回电极103时迅速缩短。原因在于当刺激电极101和返回电极103快速且连续地接通或断开103时，刺激电极101和返回电极103可能发生故障而不会对接通或断开进行响应。

在本发明的另一实施例中，驱动上述视网膜下假体装置10的方法可以包括(a)设置扫描阵列11，(b)切换到返回电极，以及(c)移动扫描阵列11。

操作(a)是指将被包括在布置有刺激电极101的区域的一部分区域中的一部分刺激电极101设置为扫描阵列11，并且刺激电极101被设置在视网膜下的基板上以响应于投射到视网膜上的外部视觉信息而产生视神经7的动作电位。

操作(a)将多个刺激电极101中的、围绕多个刺激电极101中的任何一个刺激电极101以相同距离与这一个刺激电极101间隔开的一部分刺激电极101设置为扫描阵列，并且扫描阵列11可以是六角形阵列。操作(b)是指将扫描阵列11内的一部分刺激电极101连接至用于接收电流的返回电极103。操作(c)是指将被包括在布置有刺激电极101的区域的另一部分区域中的另一部分刺激电极101设置为扫描阵列11。操作(c)可以设置扫描阵列11，使得不继续选择操作(a)中所选择的另一部分刺激电极101。以高于或等于50Hz的频率重复操作(a)～(c)。操作(a)～(c)的驱动方法是指由上述控制模块105进行的操作。

尽管已经出于说明性目的公开了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求中所公开的本发明的范围和精神的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。因此，本发明的范围不应限于上述实施例，而应由从所附权利要求及其等同物的范围得出的所有改变或修改来确定。

Claims (14)

1.一种视网膜下假体装置，包括：

基板，其被设置在视网膜下；

返回电极，用于接收电流以使得在所述基板上形成接地；

多个光电二极管，其中各个光电二极管用于响应于投射到所述视网膜上的外部视觉信息而输出暗电流；

多个转换电路，其分别连接至所述多个光电二极管，并且用于转换并输出所述暗电流；

多个刺激电极，其被设置在所述基板上并且用于基于转换后的暗电流而产生视神经的动作电位；以及

多个开关，其形成在所述多个刺激电极中的各刺激电极和所述返回电极之间，

其中，所述视网膜下假体装置基于所述外部视觉信息来激活所述多个刺激电极中的第一刺激电极，并且接通多个第二刺激电极和所述返回电极之间形成的多个开关以使所述多个第二刺激电极接地，其中所述多个第二刺激电极与所述多个刺激电极中的所述第一刺激电极相邻，以及

其中，所述基板还包括控制模块，所述控制模块用于：将所述多个刺激电极中的、在布置了所述多个刺激电极的区域的一部分区域中所包括的一部分刺激电极设置为扫描阵列；从所述多个刺激电极中的、在所述扫描阵列内的一部分刺激电极切换为所述返回电极；以及将所述多个刺激电极中的、在所述区域的另一部分区域中所包括的另一部分刺激电极设置为扫描阵列。

2.根据权利要求1所述的视网膜下假体装置，其中，所述基板具有在X轴列或Y轴列中以Z形图案布置的多个刺激电极。

3.根据权利要求1所述的视网膜下假体装置，其中，所述刺激电极输出具有用于平衡被传送至所述视神经的电荷的负极和正极的两个相的双相电流。

4.根据权利要求1所述的视网膜下假体装置，其中，各个所述开关允许对输出所述刺激电极的脉冲所经由的输出线进行分支以连接至所述返回电极。

5.根据权利要求1所述的视网膜下假体装置，其中，各个所述开关被设置为多个开关，其中所述多个开关分别连接至所述多个刺激电极。

6.根据权利要求1所述的视网膜下假体装置，其中，作为所述返回电极而工作的一部分刺激电极与所述多个刺激电极中的用于产生动作电位的任何一个刺激电极相邻。

7.根据权利要求6所述的视网膜下假体装置，其中，相邻刺激电极是所述多个刺激电极中的、围绕用于产生所述动作电位的所述一个刺激电极以相同距离与所述一个刺激电极间隔开的一部分刺激电极。

8.根据权利要求6所述的视网膜下假体装置，其中，相邻刺激电极围绕用于产生所述动作电位的所述一个刺激电极形成六角形阵列。

9.根据权利要求1所述的视网膜下假体装置，其中，所述控制模块将所述扫描阵列设置在高于或等于50Hz的频率处。

10.根据权利要求1所述的视网膜下假体装置，其中，所述扫描阵列被设置为所述多个刺激电极中的、围绕所述多个刺激电极中的任何一个刺激电极以相同距离与该一个刺激电极间隔开的一部分刺激电极以形成六角形阵列。

11.根据权利要求1所述的视网膜下假体装置，其中，所述控制模块进行控制以使得在所述扫描阵列的设置期间不持续选择同一个刺激电极。

12.一种驱动视网膜下假体装置的方法，其中所述视网膜下假体装置包括：基板，其被设置在视网膜下；返回电极，用于接收电流以使得在所述基板上形成接地；多个光电二极管；多个转换电路，其分别连接至所述多个光电二极管；多个刺激电极，其被设置在所述基板上并且分别连接至所述多个转换电路；以及多个开关，其形成在所述多个刺激电极中的各刺激电极和所述返回电极之间，所述方法包括：

允许所述多个光电二极管中的各光电二极管响应于投射到所述视网膜上的外部视觉信息而输出暗电流；

允许所述多个转换电路转换并输出所述暗电流；以及

允许所述多个刺激电极基于转换后的暗电流而产生视神经的动作电位，

其中，产生所述动作电位包括：

(a)将所述多个刺激电极中的、在布置了用于产生所述动作电位的所述多个刺激电极的区域的一部分区域中所包括的一部分刺激电极设置为扫描阵列，并且激活所述多个刺激电极中的被设置为所述扫描阵列的所述一部分刺激电极中的第一刺激电极；

(b)接通多个第二刺激电极和所述返回电极之间形成的多个开关以使所述多个第二刺激电极接地，其中所述多个第二刺激电极与所述多个刺激电极中的所述第一刺激电极相邻；以及

(c)将所述多个刺激电极中的、在布置所述多个刺激电极的区域的另一部分区域中所包括的另一部分刺激电极设置为扫描阵列，

其中以高于或等于50Hz的频率重复操作(a)～(c)。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，操作(a)将所述多个刺激电极中的、围绕所述多个刺激电极中的任何一个刺激电极以相同距离与该一个刺激电极间隔开的所述一部分刺激电极设置为所述扫描阵列，以及所述扫描阵列是六角形阵列。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，操作(c)设置所述扫描阵列，以使得不继续选择所述多个刺激电极中的、在操作(a)中所选择的所述一部分刺激电极。

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