本發明屬于視覺代替技術領域，涉及到一種人眼視覺刺激和形成的裝置，特別是一種視覺修復系統。

背景技術：

視覺是人和其他大部分生物接收外部信息最直接的方式，視力的損傷將對生活日常帶來不便。視力受損可分為很多種，包括角膜損傷、晶狀體變性、視網膜損傷以及全眼球損壞或缺失等，其中角膜移植手術是針對角膜損傷治療的有效手段；而隨著年齡的增長，晶狀體容易發生變性造成視力障礙，人工晶狀體移植是治療晶狀體疾病的通用手段；眼底視網膜是視覺系統中最復雜的部分，容易發生各種病變，當受到外傷或病變導致視網膜受損時將產生永久性失明，一旦視網膜受損造成失明時，暫時沒有特別有效的治療手段恢復視力。

先天性視網膜退化性疾病如視網膜色素變性將導致視網膜感光細胞的死亡，最終將導致失明，視網膜神經節干細胞變性引起的視網膜炎也將導致視網膜功能受損。針對這種問題，目前存在電極刺激方法和超聲刺激方法，電刺激方法是在視網膜上植入微電極，體外相機采集圖像后直接用控制電極刺激視網膜的神經節細胞，從而產生視覺信號，起到視覺效果，但是由于其采用的是視網膜接觸式裝置，安全性不高；另外一種方法就是超聲刺激方法，在體外通過發射定向超聲刺激視網膜，從而產生視覺，采用非植入式方法，使得無創性提高了，但是由于眼球結構的復雜，使得超聲傳輸的過程中，精度受到很大影響，以上兩種方法都對細胞特異性方面不夠精確，不能準確定位于特定的感光細胞上。

光敏感通道蛋白是一種受光脈沖控制非選擇性陽離子通道蛋白，用遺傳工程的方法，將其轉入視網膜神經細胞里，可以通過光照來改變神經細胞的活性。

技術實現要素：

針對以上問題，并結合光敏蛋白的特性，本發明的目的在基于光敏蛋白的基礎上，提出一種視覺修復系統。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種視覺修復系統，包括體外裝置和體內裝置，所述體外裝置包括圖像采集模塊、第一無線信號傳輸模塊、無線供電模塊；所述體內裝置包括第二無線信號傳輸模塊、圖像顯示投影模塊、無線供電接收模塊；所述圖像采集模塊采集圖像信息由第一無線信號傳輸模塊發送至體內裝置；所述第二無線信號傳輸模塊接收圖像信息由圖像顯示投影模塊顯示并投影在視網膜光感部分上，進而產生視覺神經反應。

進一步的，所述的圖像采集模塊，包括微型相機和圖像處理芯片；所述微型相機用于采集眼睛前方的圖像信號，所述圖像處理芯片用于將采集的圖像信號進行優化和轉換，并且根據圖像效果，控制微型相機進行對焦。

更進一步的，所述圖像顯示投影模塊包括晶狀體收縮感應裝置，所述晶狀體收縮感應裝置包括壓力感應圈和壓力信號處理芯片，壓力感應圈由一種柔性材料組成，通過根據自身各點的壓力和形變，測量睫狀肌對體內裝置的收縮控制數據，并將收縮控制數據經第一無線信號傳輸模塊發送至圖像采集模塊，所述圖像采集模塊根據收縮控制數據控制微型相機進行對焦。

作為一種改進，所述圖像顯示投影模塊還包括圖像顯示屏和投影透鏡組；所述的投影透鏡組包括單透鏡或透鏡陣列。

作為進一步改進，所述體外裝置還包括電源，所述電源分別與圖像采集模塊和無線供電模塊連接；所述電源通過無線供電模塊和無線供電接收模塊為圖像顯示投影模塊供電。

具體的，所述圖像顯示投影模塊中的圖像顯示屏，用于顯示采集的圖像信息，所述投影透鏡組用于將顯示的圖像投影到眼底視網膜上，以形成視覺。

作為一種改進，所述圖像顯示投影模塊中的圖像顯示屏，為平面屏或曲面屏的一種，形狀可以是方形，圓形或者多邊形。

具體的，所述圖像顯示投影模塊的焦面位于視網膜光感部分上。

具體的，所述體外裝置設置于眼睛鏡框上或者采用頭戴式結構。

本發明一種視覺修復系統，在基于光敏蛋白的基礎上，提出一種體外供電和采集圖像，將顯示和投影裝置設置在人工晶狀體中，并通過植入的方式置于人體內，通過無線信號和供電傳輸，使得體內能夠本發明能夠在體內顯示和投影出體外采集的圖像，將顯示出的圖像經透鏡組投影在視網膜感光部分上，從而刺激視覺神經，修復視覺為失明患者帶來光明。同時本發明采用成熟的晶狀體植入手術技術，能夠減小手術植入的風險，提高安全性。

附圖說明

圖1是本發明一種視覺修復系統的整體示意框圖；

圖2是本發明一種視覺修復系統的實施例示意框圖；

圖3是本發明一種視覺修復系統的體內裝置示意框圖。

具體實施方式

以下結合圖1至圖3具體說明本發明提供的一種視覺修復系統。

如圖1所示，為本發明具體實施案例基于光敏蛋白的晶狀體植入式視覺修復系統示意框圖；一種視覺修復系統，包括體外裝置1和體內裝置2，所述體外裝置1包括圖像采集模塊11、第一無線信號傳輸模塊12、無線供電模塊13；所述體內裝置2包括第二無線信號傳輸模塊21、圖像顯示投影模塊22、無線供電接收模塊23；所述圖像采集模塊11采集圖像信息由第一無線信號傳輸模塊12發送至體內裝置2；所述第二無線信號傳輸模塊21接收圖像信息由圖像顯示投影模塊22顯示并投影在視網膜光感部分3上，進而產生視覺神經反應。

所述體外裝置設置于眼睛鏡框上或者采用頭戴式結構。以體外裝置設置在眼鏡上為例，鏡框結構采用的是常用的眼鏡外形，如圖2所示，所述的圖像采集模塊11，包括微型相機111和圖像處理芯片112；所述微型相機111用于采集眼睛前方的圖像信號，所述圖像處理芯片112用于將采集的圖像信號進行優化和轉換，并且根據圖像效果，控制微型相機111進行對焦。為了盡可能模擬人眼的雙目視覺，將一對微型相機111分別安裝在左右鏡框16上，并使得微型相機111光瞳位置背對著人眼的瞳孔位置，采集正前方的視野圖像，并將采集的圖像傳輸給與微型相機111相連接的圖像處理集成芯片112上，進行圖像處理和優化，反饋調節微型相機111的焦距，從而增強采集圖像中主要物體的識別效果。圖像采集模塊分別位于左右鏡框，左右對稱，微型相機是可2x變焦的針孔相機，4百萬像素，圖像處理芯片的主要采用了輪廓提取和圖像多級閾值分割等算法。

進一步的，所述圖像顯示投影模塊包括晶狀體收縮感應裝置24，所述晶狀體收縮感應裝置包括壓力感應圈和壓力信號處理芯片，壓力感應圈由一種柔性材料組成，通過根據自身各點的壓力和形變，測量睫狀肌對體內裝置的收縮控制數據，并將收縮控制數據經第一無線信號傳輸模塊發送至圖像采集模塊，所述圖像采集模塊根據收縮控制數據控制微型相機進行對焦。作為一種優選實施例，所述圖像顯示投影模塊還包括圖像顯示屏和投影透鏡組；所述的投影透鏡組包括單透鏡或透鏡陣列。

圖像顯示投影模塊22、第二無線信號傳輸模塊21和無線供電接收模塊23以及晶狀體收縮感應裝置24集成在一個特制的人工晶狀體中即體內裝置，將其植入眼球的晶狀體囊袋中；如圖3所示為本發明實施例的晶狀體植入模塊的拆解圖，按照圖像信號方向，依次包括：人工晶狀體支撐架41、無線供電接收裝置33、投影顯示屏42、投影微透鏡陣列43和人工晶狀體填充液保護蓋45。采集的圖像信息通過無線方式傳輸到第二無線信號傳輸模塊21，利用投影微透鏡陣列43將顯示屏42顯示圖像聚焦在眼球的視網膜上，激勵視網膜感光部分3上光敏通道蛋白的表達。視網膜光感部分的光敏通道蛋白是通過遺傳手段將光敏通道蛋白channelrhodopsin，chr2的dna導入視網膜神經層，并在神經細胞上進行蛋白合成，該蛋白能夠在470nm光刺激下，打開正離子通道，使得細胞膜電壓改變。

作為進一步改進，所述體外裝置還包括電源14，所述電源分別與圖像采集模塊11和無線供電模塊13連接；所述電源通過無線供電模塊和無線供電接收模塊為圖像顯示投影模塊21供電。電源14安裝在眼鏡的鏡架上，為了長時間使用供電以及短期使用方便，電源14采用的是小型鋰電池蓄電池組和加延長線充電端口，小型鋰電池蓄電池組安裝在鏡架腳15內。采用有線連接的方式為圖像采集模塊11提供電流，還采用對人體安全且技術成熟的電磁激勵技術為植入在晶狀體的模塊供電。晶狀體植入式無線供電接收裝置13和無線供電發射模塊23相配套使用，將體外電源傳送的能量輸送到體內裝置的無線供電接收裝置23上，整流后為晶狀體植入式的體內裝置2供電。無線供電協議采用成熟的電磁激勵技術，電源供電電壓3.3v，晶狀體植入的各模塊工作電壓為1.1v。

為了避免相互的干擾，第一無線信號傳輸模塊12和晶狀體植入式第二無線信號傳輸模塊21采用的是點對點的藍牙傳輸協議，可以將采集的圖像信號從體外裝置傳輸至體內的第二無線信號傳輸模塊21上。

具體的，所述圖像顯示投影模塊中的圖像顯示屏，用于顯示采集的圖像信息，所述投影透鏡組用于將顯示的圖像投影到眼底視網膜上，以形成視覺。

作為一種改進，所述圖像顯示投影模塊中的圖像顯示屏，為平面屏或曲面屏的一種，形狀可以是方形，圓形或者多邊形。

具體的，所述圖像顯示投影模塊的焦面位于視網膜光感部分上。

本發明一種視覺修復系統具體操作步驟如下：

步驟1，電源分別與無線供電發射模塊和圖像采集模塊相連，為二者提供電能；圖像采集模塊與第一無線信號傳輸模塊相連，將采集的圖像信號傳輸到第二無線信號傳輸模塊；無線供電接收模塊分別與第二無線信號傳輸模塊和圖像顯示投影模塊相連，將接收的電能供應給二者；第二無線信號傳輸模塊和圖像顯示投影模塊相連，前者將接收的圖像信號傳輸給后者進行顯示。

步驟2，采用對人體安全的無線供電方式，將電功率從無線供電傳輸模塊傳輸到無線供電接收模塊；采用對人體安全的無線信號傳輸方式，將圖像信號從第一無線信號傳輸模塊傳輸到第二無線信號傳輸模塊。

步驟3，圖像采集模塊中安裝在體外的微型相機采集視野前方或者周圍環境圖像信號，經過一定的圖像處理和優化后，輸送給第一無線信號傳輸模塊，進而向人工晶狀體內即體內裝置傳輸圖像信號；

步驟4，第二無線信號傳輸模塊接收到第一無線信號傳輸模塊的圖像信號后，輸送給圖像顯示投影模塊；

步驟5，圖像顯示投影模塊接收到圖像信號后，在投影模塊中的顯示屏上將圖像信號進行圖像顯示，投影模塊中投影透鏡組將顯示的圖像在眼底視網膜上投影形成實像；

步驟6，圖像顯示像素的灰度大小反映投影位置光強的強度大小，引發不同光強度光敏通道蛋白的開和斷，從而引起不同的視覺神經反應，形成視覺圖像。

步驟7、大腦的視覺控制系統，根據投影在視網膜上的圖像，可能會做出睫狀肌的收縮反應，以便對不同遠近位置的圖像進行聚焦，利用晶狀體收縮感應裝置的壓力感應圈，收集睫狀肌對視網膜的各向收縮的收縮控制數據，并通過第二無線信號傳輸模塊傳輸到體外無線信號傳輸模塊中。

步驟8、體外第一無線信號傳輸模塊接收到收縮控制數據，輸出給圖像采集模塊中進行信號分析，并控制微型相機的采集，實現圖像采集位置的優化。

以上所述僅為本發明的實施方式，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。