JP2008086434A - Vision recovery assisting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は患者の視覚を再生するための視覚再生補助装置に関する。 The present invention relates to a visual reproduction assisting device for reproducing the vision of a patient.
近年、失明治療方法の一つとして、多数の電極を有する装置を眼内等に埋植し、網膜を構成する細胞に対して電極からパルス状の刺激電流を出力して刺激することにより、失われた視覚機能の一部を代行させる視覚再生補助装置の研究がされている。このような視覚再生補助装置は、眼内に設置され、網膜を構成する細胞を刺激するための電極を有した体内装置と、体外にあってカメラや処理回路等で構成され、体内装置に視覚を再生する刺激の基となる外界イメージを処理した刺激パターン等を送る体外装置とに大別される。このような視覚再生補助装置では、電極は複数用意され、アレイ状等の特定のパターンで体内装置の基板上に配置される。これらの電極からカメラで取得した外界イメージに対応した電気刺激パルスの刺激パターンを出力させる(特許文献1参照)。
このような視覚再生補助装置においては、各患者眼の状態や手術の手技等によって、体内装置の設置状態(位置や設置角度等)は常に同じではない。その結果、電極アレイの設置状態(向き)が異なってしまうため、取得した外界イメージが電極アレイの設置角度によって傾いて知覚されることが起こりえる。例えば、通常電極アレイを水平方向に設置するところを、患者眼の状態や手術の都合等によって垂直方向に設置した場合、カメラで取得したイメージが90度回転した状態で患者に知覚されることが起こる。 In such a visual reproduction assisting device, the installation state (position, installation angle, etc.) of the in-vivo device is not always the same depending on the state of each patient's eye, the surgical technique, and the like. As a result, since the installation state (direction) of the electrode array is different, the acquired external image may be perceived as being tilted according to the installation angle of the electrode array. For example, when a normal electrode array is installed in a vertical direction depending on the condition of the patient's eyes or the convenience of surgery, the image acquired by the camera may be perceived by the patient in a rotated state of 90 degrees. Occur.
上記従来技術の問題点に鑑み、電極アレイの設置状態に依らず、患者の視覚を好適に再生する視覚再生補助装置を提供することを技術課題とする。 In view of the above-described problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a visual reproduction assisting device that suitably reproduces the patient's vision regardless of the installation state of the electrode array.
上記課題を解決するために、本発明は以下のような構成を備えることを特徴とする。
(1) 外界像を取得する撮像素子を有する撮像手段と、患者の網膜を構成する細胞を刺激する電気刺激パルスを各々出力する複数の電極を2次元状に配置した電極アレイと、前記撮像手段により取得した外界像を知覚するために,前記各電極から出力される電気刺激パルスからなる刺激パターンを生成するための刺激パターン生成手段と、該刺激パターン生成手段により生成された前記刺激パターンを形成するために電気刺激パルスを前記各電極から出力させる電気刺激パルス出力手段と、を備える視覚再生補助装置において、前記撮像手段にて得られた前記外界像を画像処理して90度以内である所定の角度単位で回転させる画像処理手段と、前記画像処理手段によって前記外界像を回転させる前記所定の角度単位を超えない角度範囲で前記撮像手段の撮影光軸を中心に前記撮像素子を回転させる回転機構と、を有し、前記刺激パターン生成手段は前記画像処理手段による前記回転後の画像処理した外界像に基づいて前記電気刺激パルスを生成することを特徴とする。
(2) (1)の視覚再生補助装置において、前記所定の角度単位とは45度または90度であることを特徴とする。
(3) (1)又は(2)の視覚再生補助装置は、前記画像処理手段にて前記外界像を所定の角度回転させるための指定信号を入力する回転角度指定手段を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention is characterized by having the following configuration.
(1) An imaging unit having an imaging device for acquiring an external image, an electrode array in which a plurality of electrodes for outputting electrical stimulation pulses for stimulating cells constituting a retina of a patient are two-dimensionally arranged, and the imaging unit In order to perceive an external image acquired by the above, a stimulation pattern generation means for generating a stimulation pattern composed of electrical stimulation pulses output from each electrode, and the stimulation pattern generated by the stimulation pattern generation means are formed And an electrical stimulation pulse output means for outputting an electrical stimulation pulse from each electrode in order to perform the image processing of the external image obtained by the imaging means within a predetermined range of 90 degrees or less. Image processing means for rotating the image by the angle unit, and the angle range not exceeding the predetermined angle unit for rotating the external image by the image processing means. A rotation mechanism that rotates the imaging element about the imaging optical axis of the imaging unit, and the stimulation pattern generation unit is configured to perform the electrical stimulation on the basis of the external image that has been image-processed by the image processing unit It is characterized by generating a pulse.
(2) In the visual reproduction assistance device of (1), the predetermined angle unit is 45 degrees or 90 degrees.
(3) The visual reproduction assisting device according to (1) or (2) includes a rotation angle designating unit that inputs a designation signal for rotating the external image by a predetermined angle by the image processing unit. .
本発明によれば、電極アレイの設置状態に依らず、患者の視覚を好適に再生することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a patient's vision can be reproduced | regenerated suitably irrespective of the installation state of an electrode array.
本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図1は視覚再生補助装置の外観を示した概略図、図2は実施の形態で使用する視覚再生補助装置における体内装置を示す図である。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an external appearance of a visual reproduction assisting device, and FIG. 2 is a diagram showing an in-vivo device in the visual reproduction assisting device used in the embodiment.
1は視覚再生補助装置であり、図1及び図2に示すように、外界を撮影するための体外装置10と網膜を構成する細胞に電気刺激を与え、視覚の再生を促す体内装置20とからなる。体外装置10は、患者が掛けるバイザー11と、バイザー11に取り付けられる撮像手段となる撮影装置12、外部デバイス13、一次コイルからなる送信手段14等にて構成されている。
撮影装置(撮影手段)12は、CCD等の撮像素子で構成されるカメラ12aと、カメラ12aが固定され、カメラ12aと共に所定の角度(本実施形態では45度)内の範囲で回転可能な回転基台12bからなる(所定の角度を超えない)。撮影装置12では、外界像(画像、外界画像)を2次元的に取得し、後述する制御ユニット13aへと送る。回転基台12bは、図1に示す矢印方向に45度の範囲で回転可能な回転機構を有している。このため、回転基台12bを回転させることによりカメラ12aも回転され、カメラ12a内の撮像素子も撮影光軸を中心として45度の範囲内で回転される。従って、回転基台12bの回転によりカメラ12aで取得された外界像も45度の範囲内で回転され、回転された外界像は制御ユニット13aへと送られる。
The imaging device (imaging means) 12 has a
外部デバイス13には、CPU等の演算処理回路を有する制御ユニット13aと、視覚再生補助装置1(体外装置10及び体内装置20)の電力供給を行うためのバッテリー13b、後述する患者が知覚する外界像の回転角度を調整するための角度調整ユニット13cが設けられている。制御ユニット13aは、撮影装置12にて撮影することにより得られる被写体像(外界像)を画像処理し、さらに視覚を再生するための電気刺激パルス用データに変換する処理を行う。
The
送信手段14は、制御ユニット13aにて変換された電気刺激パルス用データ、及び後述する体内装置20を駆動させるための電力を電磁波として体内装置20側に伝送(無線送信)することができる。また、送信手段14の中心には磁石15が取り付けられている。磁石15は送信手段14によるデータ伝送効率を向上させるとともに後述する受信手段23との位置固定にも使用される。角度調整ユニット(回転角度指定手段)13cは、角度変更スイッチを備え、外界像を所定の角度だけ回転させる画像処理制御を制御ユニット13aに指示するためのユニットである。なお、本実施形態では、角度変更スイッチを使用することにより、外界像を45度単位で回転させるものとしている。角度調整ユニット13cからの指令信号に基づいて、制御ユニット13aは、後述する外界像の回転変換を行う。
The transmission means 14 can transmit (wireless transmission) the electrical stimulation pulse data converted by the
バイザー11は眼鏡形状を有しており、図1に示すように、患者の眼前に装着して使用することができるようになっている。また、撮影装置12はバイザー11の前面に取り付けてあり、患者に知覚させる被写体を撮影することができる。
The
図2(a)及び(b)に示す体内装置20は、受信部30と刺激部40とに大別される。受信部30は、体外装置10からの電磁波を受信する2次コイルからなる受信手段23、受信手段23が受け取った電気刺激パルス用データと電力を含む電磁波から、電気刺激パルスと、指定された各電極に電気刺激パルスを分配するためのマルチプレクサ用制御信号(以下、制御信号と略す)と、電力とを抽出する制御部25で構成される。刺激部40は、電極アレイ27を構成する複数の電極27a及び電極アレイ27が形成される基板21、受信部30より送られてくる電気刺激パルスを各電極27aに分配するマルチプレクサ24等にて構成されている。この受信部30と刺激部40は、ケーブル22によって接続される。また、受信部30の制御部25には不関電極26が接続される。なお、受信手段23には図示なき磁石が配置されており、外部装置10の磁石15の固定に用いられる。
The
半導体集積回路により構成されるマルチプレクサ(電気刺激パルス出力手段)24は、基板21上に設置されると共に、制御部25とはケーブル22を介し、各電極27aとは基板21に配線されたリード線21aにて電気的に接続され、制御部25から送られる電気刺激パルスと制御信号と電力に基づいて、網膜を構成する細胞を刺激する電気刺激パルス(刺激電流)を電極アレイ27の各電極27aに分配する(電気刺激パルスを出力させる)役目を果たす。
A multiplexer (electrical stimulation pulse output means) 24 constituted by a semiconductor integrated circuit is installed on the
基板21は、ポリイミド等の生体適合性の高い樹脂を所定の厚さにおいて折り曲げ可能に長板状に加工したものをベース部とし、この上にリード線21aを複数配線(必要があれば立体配線)することによって形成されている。基板21の配線は、このベース部に周知のフォトレジスト法、真空蒸着法やスパッタ法等を用いて、耐腐食性の金属材料を蒸着させることによって形成される。
The
また、電極アレイ27は、図2(a)に示すように、基板21の長手方向に沿って各電極27aが2次元状の所定のパターンにて形成されている。ここで、本実施形態における電極アレイ27は、各電極27aが、10×10のマトリックス状に形成されている。このような電極アレイ27は、視覚を再生する際の解像度に応じて決定されるが、十数個〜数百個程度で形成される。また、電極アレイ27のパターンもマトリックス状に限らず円状やハニカム状等であってもよい。また、電極27aの設置スペースや配線技術等に問題がなければ、それ以上の個数があってもよい。なお、前述したように、基板21上に形成される電極27aは、金、白金等の生体適合性、耐腐食性に優れた導電性を有する材料にて、基板21に形成した各リード線21aの末端に各々形成される。
In the
制御部25は、受信手段23にて受信された電磁波に含まれる電気刺激パルス用データと電力とを分ける回路、電気刺激パルス用データを基に視覚を得るための電気刺激パルスとマルチプレクサ用制御信号を得るための変換回路や、変換した電気刺激パルス及び制御信号をマルチプレクサ24へ送るための電気回路、等のいくつかの制御回路を有する半導体集積回路(LSI)からなる。このような構成を有する制御部25により刺激パターンを形成するための電気刺激パルス用データが変換処理され、変換処理によって生成された電気刺激パルスと制御信号がマルチプレクサ24へ送られる。電気刺激パルスと制御信号を受け取ったマルチプレクサ24は、制御信号に応じて、網膜を構成する細胞を刺激する電気刺激パルスを各電極27aへと送る(分配する)。なお、多数の各電極27aは、基板21に形成された複数のリード線21aによって、マルチプレクサ24と各々独立して接続されている。また、マルチプレクサ24は制御部25から電力を受け取り、利用している。
The
ケーブル22は、絶縁性を有する生体適合性の高い材料(図示を略す)にて被覆されており、制御部25とマルチプレクサ24とを電気的に接続するために用いられる。
The
なお、図示は略すが、電極アレイ27や不関電極26の先端等、通電する箇所を除く体内装置20全体を、生体適合性の高い樹脂(シリコーン、パリレン、生体適合性の高いポリイミド等)で包埋する。樹脂での包埋により、マルチプレクサ24や制御部25等が、生体と直接接触することを低減させる。
Although illustration is omitted, the entire in-
次に、体内装置20(受信部30と刺激部40)の体内への設置について説明する。先に説明した本実施形態の視覚再生装置は、患者眼の網膜を構成する細胞を好適に刺激することが可能な位置に電極を設置することができるように、刺激部40の基板21上におけるマルチプレクサ24及び電極アレイ27等の設置位置が考慮される。例えば、図3に示すように、脈絡膜E2上に刺激部40を設置して、網膜E1を構成する細胞を刺激するものとした場合、図2に示すように、基板21におけるマルチプレクサ24の設置面と反対側の面に電極アレイ27を形成する構成とすればよい。このような配置にした場合、基板21の電極アレイ27が形成された先端部を、強膜E3の一部を切開して作製した強膜ポケットに差し込み、網膜E1を構成する細胞を刺激する。このような構成により、体内装置20の眼球への設置時に、マルチプレクサ24が網膜E1、脈絡膜E2に当接しないため、設置時の手術的手技も比較的簡単になる(図3参照)。このとき、ケーブル22は患者眼の周囲を通って、受信部30へと接続されている。
Next, installation of the in-vivo device 20 (
また、受信部30は、図1に示すように患者頭部の耳の後部に埋植する。このような位置に埋植することで、受信部30は、患者の皮膚を介して、バイザー11のつる部分に取り付けられた送信手段14と当接する。
In addition, the receiving
なお、視覚再生補助装置における刺激部40の設置位置は、図3に示すように、基板21を、強膜E3に作製した強膜ポケットに位置させて、強膜側(脈絡膜側)から網膜E1を構成する細胞を電気刺激する構成としたが、これに限るものではない。患者眼の網膜を構成する細胞を好適に刺激することが可能な位置に電極を設置することができればよい。例えば、体内装置を患者眼の眼内(網膜上や網膜下)に置き、電極が形成されている基板先端部分を網膜下(網膜と脈絡膜との間)や網膜上に設置させるような構成とすることもできる。また、電極アレイ27を強膜E3に位置させて、強膜側から(脈絡膜側)網膜E1を構成する細胞を電気刺激する構成とすることもできる。なお、基板21は、例えばタックや生体適合性の高い接着剤等にて強膜E3に固定保持させることもできる。
In addition, as shown in FIG. 3, the installation position of the stimulating
以上説明したように、刺激部40が患者眼の強膜E3の所望する位置に設置される。しかしながら、患者眼の状態や埋植手術の方法の違いによって、刺激部40の設置位置が、患者毎に異なる状況がありえる。
As described above, the
図4は、刺激部40の設置状況が異なる場合を示した図である。ここで図4(a)は、患者眼に対して水平方向に設置した状態を、図4(b)は図4(a)の設置状態に対して電極アレイ27が50度傾いた状態で設置された状態を、それぞれ模式的に示している。なお、本実施形態では、図4(a)での設置状態(患者眼に対して電極アレイを水平方向に設置した状態)のときに、外界像が傾くことなく患者に知覚されるように刺激パターンが形成されているものとする。
FIG. 4 is a diagram illustrating a case where the installation status of the
また、図5は、図4に示した電極アレイ27の設置状態によって、患者眼の網膜が刺激されることにより患者が知覚する刺激パターンが異なる状況を模式的に示したものである。ここでは、説明を簡便にするため、10×10マスの行列で刺激パターンを示す。なお、便宜上、各マスの座標を行A〜J、列1〜10にて表すものとし、図4に示す電極アレイ27の各電極27aは、図5で示すマスの1つ1つに対応する。撮影装置12によって取得された外界像は、電極アレイ27の画素数(ここでは、100画素)に比べて多い(例えば、100万画素等)。このため、制御ユニット13aでは、外界像の画素を電極アレイ27の画素数(電極数)相当まで落とし、単純化する。例えば、撮影装置12に使用される撮像素子の画素数が100万画素であった場合、その撮像素子の撮像領域を電極アレイ27の画素数分(100個)に分割し、その個々を図5に示す1マス分(撮像素子においては1万画素分)として平均化処理等の画像処理を行い、適用する。これにより、外界像とそれに対する刺激パターンの対応付けがなされる。したがって、ここで示す刺激パターンは、患者が知覚する外界像の形状とみなすこともできる。
FIG. 5 schematically shows a situation in which the stimulation pattern perceived by the patient varies depending on the state of the
電極アレイ27の設置状態が図4(a)に示すように適正である場合を例に挙げる。この状況で、例えば、撮影装置12の撮影範囲の中央付近に水平方向に延びた棒状の図形を呈示し、これを撮影して外界像とし、この外界像を患者に知覚させるための刺激パターンを表した状態を図5(a)に示す。このときの刺激パターンをS1とする。刺激パターンS1は、撮影装置12で取得された外界像に対応して、中央付近にて水平方向に延びた10マス分(E1〜E10)となる。このような刺激パターンであると、患者に知覚される外界像は水平方向に延びた棒状のものとなる。
The case where the installation state of the
しかしながら、図4(b)に示すような電極アレイ27の設置状態であると、同じ刺激パターンの10マス分(E1〜E10)であっても、患者眼に与える刺激パターンは、図5(b)に示すS2のような傾いた刺激パターンとなってしまう。このような刺激パターンS2が、電極アレイ27を介して患者眼に与えられると、患者には斜め方向に延びた棒状のものとして知覚されることとなる。このため、本実施形態では、患者眼に設置された電極アレイ27の設置状況に応じて、外界像を画像処理を用いて回転処理するものとしている。
However, when the
以下に、画像処理を用いて外界像の角度を補正する原理を説明する。撮影装置12により取得した外界像から、所定の角度θだけ回転した刺激パターンを得るためには下記に示す式1を用いる。
式1では、座標(x、y)が、2×2の回転行列(変換行列)により2次元座標を反時計回りに角度θだけ回転させられ、座標(X、Y)となる式を示している。座標(xm、ym)は、座標(x、y)の回転中心となる基準点の座標を示している。ここでの基準点は、撮影光軸(撮像素子中心)であり、その座標は(0、0)となる。また、ここでは、反時計回りを正の方向としている。
撮影装置12により取得され、制御ユニット13aで画像処理された外界像は、先に述べた10×10マスの各マスに対応付けされている。ここでの座標(x、y)は、各マスの座標に対応付けられるものとする。従って、各マスに対して式1を用いた角度回転がなされて、座標(X、Y)が回転後の各マスの座標(位置)とされる。これにより、外界像が回転される。
The external image acquired by the
図5(b)に示すように角度が50度回転した刺激パターンS2を、患者が適正に水平方向に延びた棒状のものと知覚するような刺激パターンにする手順を示す。式1において、角度θは、いずれの角度であっても回転変換が可能となっているが、特にθが45°の整数倍、つまり、θ=45×N(Nは、整数)のとき、変換行列のサイン、コサインの値が、1/2の平方根となり、角度θによって、符号が変わるのみとなる。従って、変換行列の計算が簡略化される。逆に、角度θが45度の整数倍以外なら、サイン、コサインの値は異なり、変換行列の計算を逐一行う必要がある。
As shown in FIG. 5B, a procedure is shown in which the stimulation pattern S2 whose angle is rotated by 50 degrees is changed to a stimulation pattern that is perceived by the patient as a bar-like one that extends appropriately in the horizontal direction. In the
角度θ=45を式1に代入して、まとめると、式2のようになる。
式2では、2行2列の変換行列の中の値が1又はー1となり、この行列に1/2の平方根が掛けられる演算処理となる。つまり、変換行列と(x、y)の演算(加算に相当)定数の加算を行ったのちに、その値に1/2の平方根の乗算をする演算処理でよい。式2は、角度θが45度のときであるが、他の場合135度や225度、315度の場合でも、行列内の符号が変わるのみで、演算処理が簡略化されることに変わりはない。
In
さらに言えば、角度θが90度の整数倍の場合は、さらに演算が簡略化される。角度θが90度の倍数であれば、変換行列のサイン、コサインの値が、0か1のどちらかとなり、角度によって符号が変わるのみであるため、座標(X、Y)は、座標(x、y)、(―y、x)、(―x、―y)、(y、―x)のいずれかとなり、演算処理がさらに簡略になる。 Furthermore, if the angle θ is an integral multiple of 90 degrees, the calculation is further simplified. If the angle θ is a multiple of 90 degrees, the sine and cosine values of the transformation matrix are either 0 or 1, and only the sign changes depending on the angle, so the coordinates (X, Y) are the coordinates (x , Y), (-y, x), (-x, -y), (y, -x), and the arithmetic processing is further simplified.
従って、演算処理で用いてる式1では、所定の角度θ=45度の整数倍を用いることが好ましく、角度調整ユニット13cでは、入力角度が45度の整数倍となる構成としている。
Therefore, it is preferable to use an integer multiple of the predetermined angle θ = 45 degrees in
以上のような角度変換の原理に基づいて、外界像のある座標に位置するものを所定の角度θ回転した座標に変換する。この変換後の座標で構成されるデータに基づいて、制御ユニット13aは刺激データを生成する。
Based on the principle of angle conversion as described above, an object located at a certain coordinate of the external image is converted into a coordinate rotated by a predetermined angle θ. Based on the data composed of the coordinates after the conversion, the
以上を踏まえて、50度傾いた外界像(刺激パターンS2に相当する)を補正する。式2で示した回転変換を図5(b)で示した刺激パターンS2に対応する外界像に対して行うと、患者に知覚される刺激パターンは、図6(a)で示す刺激パターンS3のようになる。図6(a)で示す10マスの刺激パターンS3は、刺激パターンS2より45度回転したものとなっているが、完全に水平方向の刺激パターンとなっていない。そこで、制御ユニット13aで画像処理される前の外界像を回転させる。図6(b)は、撮影装置12を前方からみた図である。図示するように、撮影装置12を5度回転させることで、撮影装置12で取得される外界像自体が5度回転する。
Based on the above, the external image inclined by 50 degrees (corresponding to the stimulation pattern S2) is corrected. When the rotation transformation represented by
このようにして、制御ユニット13aによって外界像を90度以内である所定の角度単位(45度単位や90度単位)で回転させた後の外界像に基づいて、患者に知覚される刺激パターンを生成することによって粗調整を行い、さらに撮影装置12の回転により微調整を行うことによって、電極アレイ27(刺激部40)の設置状態(角度)に依らず、患者に外界像を好適に知覚させることができる。所定の角度単位を45度や90度にすることによって、画像処理による角度回転のステップが細かく設定できる。また、制御ユニット13aの演算処理が所定の角度の整数倍(所定の角度単位)であるために、制御ユニット13aのスペック(クロック周波数や専用演算回路)が高いレベルのものでなくてもよくなる。また、演算処理が簡略化されているため、繰り返し計算による電力の消費が抑えられる。これにより、制御ユニット13a(一般でいうCPU)の規模が小さくてもよく、バッテリー13bも大きなものでなくてもよくなるため、外部デバイス13自体を小さくできる。また、制御ユニット13aの演算処理が簡略化されるため、制御ユニット13aの規模を上げなくとも、患者が知覚する外界像のフレームレートを下げずに済む。
In this way, the stimulation pattern perceived by the patient based on the external image after the external image has been rotated by the
また、撮影装置12を画像処理による回転処理の角度単位を超えない角度範囲で回転させる構成としているため、不用意に撮影装置が回り過ぎることがないとともに、患者自らが撮影装置12を回転操作し、患者の知覚する外界像の角度の微調整を行うことができる。なお、本実施形態では、撮影装置12の回転角度を0度位置を基準に一方向に45度(又は90度)回転する構成としたが、これに限るものではない。0度位置を基準に双方向に回転する構成としてもよい。撮影装置12の回転範囲が、45度であれば±22.5度、90度であれば、±45度とすればよい。このようにすれば、患者による角度補正の微調整がし易くなる。
In addition, since the
以上のような構成を備える視覚再生補助装置1において、視覚再生のための動作を図7に示す制御系のブロック図を基に説明する。撮影装置12のカメラにより撮影された外界像の撮影データ(画像データ)は、制御ユニット13aに送られる。制御ユニット13aは、撮影した外界像を、電極アレイ27を形成する電極27aの数や配置位置に対応させて区分けし、区分毎に平均化処理や強調表示等の画像処理を行い外界像全体を単純化しておく。このように処理された外界像に基づいて、電極アレイ27から出力されるそれぞれの電気刺激パルスが対応するように刺激データを生成する。その後、制御ユニット13aは、刺激データを患者が視認するために必要となる所定の帯域内の信号(電気刺激パルス用データ)に変換し、送信手段14より電磁波として体内装置20側に送信する。
In the visual
また同時に、制御ユニット13aは、バッテリー13bから供給されている電力を前述した信号(電気刺激パルス用データ)の帯域と異なる帯域の信号(電力)に変換し、電磁波として電気刺激パルス用データと合わせて体内装置20側に送信する。
At the same time, the
体内装置20(受信部30)側では、体外装置10より送られてくる電気刺激パルス用データと電力とを受信手段23で受信し、制御部25に送る。制御部25では受けとった信号から、電気刺激パルス用データが使用する帯域の信号を抽出する。制御部25は、抽出した電気刺激パルス用データに基づいて、各電極27aに分配される電気刺激パルスと、電気刺激パルスの分配を制御するマルチプレクサ制御信号を生成し、その電気刺激パルスと制御信号をマルチプレクサ24へと送る。マルチプレクサ24は受け取った制御信号に基づいて、電気刺激パルスを複数の各電極27aへと分配し、電気刺激パルスを各電極27aより出力させる。電極アレイ27を形成する各電極27aから出力される電気刺激パルスによって網膜を構成する細胞が刺激され、患者は外界像を刺激パターンとして知覚する(視覚を得る)。
On the in-vivo device 20 (reception unit 30) side, the electrical stimulation pulse data and power sent from the
このとき、患者が得た知覚が、適正なものでない場合、刺激パターンの角度調整を行う。調整者は、視覚再生補助装置1を装着した患者に、基準となる図形、例えば、水平方向に延びた棒、を呈示する。患者には水平方向からどれくらいの角度が異なっているかを調整者に申告してもらう。調整者は、申告角度に近い45度の倍数分だけ、角度調整ユニット13cを操作し、調整情報(回転角度情報)を制御ユニット13aに送る。制御ユニット13aは、入力された調整情報に基づいて、先に説明した手順で外界像(画像処理により単純化された外界像であってもよい)を回転処理する。この処理により、回転された外界像に基づいて刺激パターンを形成して電極27aから電気刺激パルスを出力し、患者に回転処理後の外界像を知覚させる。この後、患者は自ら撮影装置12を回転してもらい、呈示図形(ここでは棒)が水平方向に知覚できるように微調整してもらう。このようにして、患者の知覚する外界像を適正なものに調整する。なお、呈示図形は、T字等の上下左右の分かるものであれば、角度調整はさらに行いやすくなる。
At this time, if the perception obtained by the patient is not appropriate, the angle of the stimulation pattern is adjusted. The adjuster presents a reference figure, for example, a bar extending in the horizontal direction, to the patient wearing the visual
角度調整の組合せとしては、例えば、患者が知覚する外界像が40度回転している場合は、撮影装置12のみを40度回転させて対応してもよいし、角度調整ユニット13cで刺激パターンを45度回転させた後に、撮影装置12を先の回転と反対方向に5度回転させて対応させてもよい。
As an angle adjustment combination, for example, when the external image perceived by the patient is rotated by 40 degrees, only the
なお、以上説明した本実施形態では、制御ユニット13aに入力する所定の角度θを45度とし、45度ステップ(45度の整数倍)で回転演算処理をさせる構成としたが、これに限るものではない。角度θは、90度の整数倍であってもよい。先に述べたように、角度θが90度の倍数であれば、演算処理がさらに簡単になる。このような構成にする場合、撮影装置12の回転基台12bは、90度の範囲まで回転が可能となる機構とする。これにより、制御ユニット13aの演算処理による負担が軽減され、制御ユニット13aの消費電力等が抑えられる。
In the above-described embodiment, the predetermined angle θ input to the
以上、本実施形態で定義した外界像は、撮影装置12で取得されたものや、制御ユニット13aで画像処理されたものに加え、電気刺激パルスをマルチプレクサ24により、各電極27aに分配させるマルチプレクサ制御信号も含む。マルチプレクサ制御信号は、各電極27aに対応しているため、先に示した、外界像を単純化したものと同様に、座標を付される。従って、マルチプレクサ制御信号に対し前述の式1を用いて90度内の所定の角度θ単位での角度変換処理を、制御ユニット13aにて行える。
As described above, the external field image defined in the present embodiment is the multiplexer control that distributes the electrical stimulation pulse to each
なお、以上説明した本実施形態では、マルチプレクサ24にて電気刺激パルスを各電極27aへと分配する(各電極27aから電気刺激パルスを出力させる)構成としたが、これに限るものではない。体内装置20の制御部25に、刺激パターンを生成させるために、電気刺激パルスを各電極27aより出力させる機能を組み込む構成であってもよい。
In the present embodiment described above, the
1 視覚再生補助装置
10 体外装置
11 バイザー
13 外部デバイス
13a 制御ユニット
13b バッテリー
13c 角度調整ユニット
20 体内装置
21 基板
21a リード線
24 マルチプレクサ
25 制御部
26 不関電極
27 電極アレイ
27a 電極
30 受信部
40 刺激部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
患者の網膜を構成する細胞を刺激する電気刺激パルスを各々出力する複数の電極を2次元状に配置した電極アレイと、
前記撮像手段により取得した外界像を知覚するために,前記各電極から出力される電気刺激パルスからなる刺激パターンを生成するための刺激パターン生成手段と、
該刺激パターン生成手段により生成された前記刺激パターンを形成するために電気刺激パルスを前記各電極から出力させる電気刺激パルス出力手段と、
を備える視覚再生補助装置において、
前記撮像手段にて得られた前記外界像を画像処理して90度以内である所定の角度単位で回転させる画像処理手段と、
前記画像処理手段によって前記外界像を回転させる前記所定の角度単位を超えない角度範囲で前記撮像手段の撮影光軸を中心に前記撮像素子を回転させる回転機構と、を有し、
前記刺激パターン生成手段は前記画像処理手段による前記回転後の画像処理した外界像に基づいて前記電気刺激パルスを生成する
ことを特徴とする視覚再生補助装置。 An imaging means having an imaging device for acquiring an external image,
An electrode array in which a plurality of electrodes each outputting an electrical stimulation pulse for stimulating cells constituting a retina of a patient are arranged in a two-dimensional manner;
A stimulation pattern generating means for generating a stimulation pattern composed of electrical stimulation pulses output from the electrodes in order to perceive an external image acquired by the imaging means;
Electrical stimulation pulse output means for outputting electrical stimulation pulses from the respective electrodes in order to form the stimulation pattern generated by the stimulation pattern generation means;
A visual reproduction assisting device comprising:
Image processing means for performing image processing on the external image obtained by the imaging means and rotating the image at a predetermined angle unit within 90 degrees;
A rotation mechanism that rotates the imaging element around the imaging optical axis of the imaging means within an angle range that does not exceed the predetermined angular unit that rotates the external image by the image processing means;
The visual reproduction assisting device, wherein the stimulation pattern generation unit generates the electrical stimulation pulse based on the external image subjected to the image processing after the rotation by the image processing unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006268675A JP2008086434A (en) | 2006-09-29 | 2006-09-29 | Vision recovery assisting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006268675A JP2008086434A (en) | 2006-09-29 | 2006-09-29 | Vision recovery assisting apparatus |
Publications (1)
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JP2008086434A true JP2008086434A (en) | 2008-04-17 |
Family
ID=39371226
Family Applications (1)
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JP2006268675A Pending JP2008086434A (en) | 2006-09-29 | 2006-09-29 | Vision recovery assisting apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2008086434A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101275215B1 (en) | 2011-04-29 | 2013-06-17 | 서울대학교산학협력단 | high-resolution artificial retinal stimulator |
-
2006
- 2006-09-29 JP JP2006268675A patent/JP2008086434A/en active Pending
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