JP7302268B2 - 視覚再生補助装置 - Google Patents
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患者の視覚を再生する視覚再生補助装置において、
刺激パルス信号を出力する複数の電極を備える刺激ユニットと、
前記刺激ユニットが複数設けられて百以上の電極を備える電極ユニットと、
前記電極ユニットとの間で、前記電極を駆動するための制御信号の送信と前記刺激ユニットからの確認信号の受信とを行う給電ユニットと、
前記給電ユニットと前記電極ユニットとを電気的に接続し、前記制御信号及び前記確認信号を伝送するケーブルと、を有し、
前記給電ユニットと前記電極ユニットは、前記ケーブルを介して、電流によって前記制御信号及び前記確認信号を送受信することを特徴とする。
図1に示すように、体外装置20は、眼鏡タイプのウェアラブルデバイスであり、本実施形態では顔に装着される。また、本実施形態の体外装置20は、カメラ204、処理装置202、及び送信部206を有する。
図2に示すように、体内装置10には、少なくとも、電極ユニット50、給電ユニット150、および、ケーブル170が含まれる。電極ユニット50は、複数の刺激ユニット100を備えている。体内装置10は、更に、帰還電極(不図示)を有しており、帰還電極は刺激ユニット100と電気的に接続される。
上記の体内装置10の設置位置について、図4を参照しながら説明する。電極ユニット50は、図4に示すように、網膜中心窩付近に配置される。具体的には、眼球強膜に切り込みを入れて形成した切開創(フラップ)からフレキシブル基板51が挿入され、電極105が脈絡膜に設置される。その結果、網膜に電極を直接接触させずに電気刺激が可能となる。
本実施形態では、給電ユニット150が、各電極105の制御情報を電流に重畳して制御信号を生成し、電極ユニット50へ出力する。なお、各刺激ユニット100には、給電ユニット150から制御信号とは別に電力が供給される。これにより、電極ユニット50の各刺激ユニット100は、給電ユニット150からの制御信号に基づいて制御される。
図2及び図5に示すように、本実施形態の給電ユニット150は、受信部151と、信号生成回路160を少なくとも有する。本実施形態では、配線が複数の刺激ユニット100で共通化されており、各ユニットに対して常時給電が行われる。また、制御情報については、共通化された配線によって全刺激ユニット100へ並列的に入力される。この場合、例えば、刺激ユニット100毎に予め定められた識別コードと対応付けられたコマンドのみを処理するように各々の刺激ユニット100が設定されており、これにより、各刺激ユニット100が独立に制御されてもよい。
図2及び図5に示すように、本実施形態の電極ユニット50は、複数の刺激ユニット100で構成されており、百以上の電極105を備えている。この電極ユニット50では、シリコーンやパレリン等の生体適合性の良い材料で構成されたシート状のフレキシブル基板51に、複数の刺激ユニット100が一定の間隔で配置されている。本実施形態のフレキシブル基板51は、厚さが0.1mm程度でφ20mm程度の直径を有する円板状をなすものである。また、刺激ユニット100は、1mm程度の大きさである。そして、電極ユニット50における各刺激ユニット100は電気的に接続されている。なお、本実施形態では電極ユニット50における刺激ユニット100同士の配置間隔は、一定にするものとしているが、これに限るものではない。電極ユニット50において、ある部分では刺激ユニット100の間隔が密であり、また他の部分では疎であるように眼球上の配置場所等に応じて所定の間隔に配置することもできる。
そして、これら給電ユニット150と電極ユニット50とは、ケーブル170を介して電気的に接続されている。ケーブル170は、生体適合性の良い貴金属、例えば、白金、白金イリジウム、ステンレス、チタン等による複数の導線(ワイヤー)が、生体適合性の良い絶縁性の樹脂、例えば、シリコーン、パリレン等で形成されたチューブによって一つに束ねられることで形成されている。なお、これらの導線には、制御信号(電気刺激パルス信号)を伝送するための導線、交流電圧を伝送するための導線対等が用意されている。なお、各導線自体にも上述したパリレン等の生体適合性がよく絶縁性を有する樹脂にて被膜が施されている。
1/((1/20Hz=50ms)/(1500電極)/(300bit)/(2値))=18Mbaud
となる。この伝送速度で、例えば100pFの寄生容量を持つケーブルを介して電圧振幅1Vで信号を送信すると、
1V×100pF×18Mbaud=1.8mA
の電流を充放電で消費してしまう。そのため、給電ユニット150では、電圧信号を伝送するには、この充放電に使用される電力量よりも大きな電力が必要となるので、給電ユニット150の発熱量が大きくなって人体に悪影響を与えるおそれがあった。
Rfb = 6.4kΩ
となる。そして、電流-電圧変換の出力電圧として、デジタル信号に変換するために、例えば0.3V0-pの振幅が必要だとすると、信号の送受信に必要となる電流量は、
0.3V/ 6.4kΩ = 47μA
となるからである。
20 体外装置
50 電極ユニット
61 定電流回路
63 電流-電圧変換回路
100 刺激ユニット
105 電極
150 給電ユニット
160 信号生成回路
161 定電流回路
163 電流-電圧変換回路
170 ケーブル
Claims (4)
- 患者の視覚を再生する視覚再生補助装置において、
刺激パルス信号を出力する複数の電極を備える刺激ユニットと、
前記刺激ユニットが複数設けられて百以上の電極を備える電極ユニットと、
前記電極ユニットとの間で、前記電極を駆動するための制御信号の送信と前記刺激ユニットからの確認信号の受信とを行う給電ユニットと、
前記給電ユニットと前記電極ユニットとを電気的に接続し、前記制御信号及び前記確認信号を伝送するケーブルと、を有し、
前記給電ユニットと前記電極ユニットは、前記ケーブルを介して、電流によって前記制御信号及び前記確認信号を送受信する
ことを特徴とする視覚再生補助装置。 - 請求項1に記載する視覚再生補助装置において、
前記給電ユニットは、前記制御信号を送信する定電流回路と、前記確認信号を受信する電流-電圧変換回路とを有し、
前記電極ユニットは、前記確認信号を送信する定電流回路と、前記制御信号を受信する電流-電圧変換回路とを有する
ことを特徴とする視覚再生補助装置。 - 請求項1又は請求項2に記載する視覚再生補助装置において、
前記制御信号及び前記確認信号は、正負の値変化で情報伝達し、絶対値が同じ正と負の値の発生頻度が同じであるバイフェージックな信号である
ことを特徴とする視覚再生補助装置。 - 請求項1から請求項3に記載するいずれか1つの視覚再生補助装置において、
前記ケーブルの電位は、生体の電位に仮想接続されている
ことを特徴とする視覚再生補助装置。
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JP2019089112A JP7302268B2 (ja) | 2019-05-09 | 2019-05-09 | 視覚再生補助装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2020182743A JP2020182743A (ja) | 2020-11-12 |
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ID=73044991
Family Applications (1)
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2019
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