Протез глаза обеспечит электронное зрение

Разработка методов электронного зрения и приборов для ориентирования слепых ведётся уже несколько десятилетий. Беларусские глазопротезисты пробуют создать дешёвый протез глаза, который позволит лишившимся органа зрения хоть немного видеть.

Сделана попытка использовать глазной протез для передачи через него данных об окружающей обстановке пациентам с отсутствием обоих глаз или абсолютной слепотой. В основу методики положено воздействие слабыми электрическими импульсами выходящими с протеза на слизистую глазничной полости и управление устройством посредством регистрации движения глазного протеза.

Теоретическим обоснованием для такой возможности являются несколько общеизвестных фактов.

1. Даже при полном удалении обоих глаз сохраняется некоторая часть зрительного анализатора.
2. Покрывающая культю удалённого глаза и глазничную полость слизистая оболочка имеет определённую иннервацию и может воспринимать воздействие слабых электрических импульсов.
3. Роль движений глаз в процессе зрения давно и хорошо изучена, и хотя как именно осуществляется связь между ядрами трёх пар глазодвигательных нервов и другими участками мозга осуществляющими акт зрения неизвестно, но само наличие такой связи несомненно.
4. Установлено и официально признано, что человек может обходиться без посторонней помощи если острота зрения у него более 3 процентов а поле зрения более 10 градусов в диаметре. Эти две цифры можно считать промежуточной целью для разрабатываемых электронных устройств.

Учитывая вышесказанное предлагается устройство для помощи слепым, которое работоспособно уже сейчас и имеет большие возможности усовершенствования. Описываемое устройство состоит из двух блоков и портативного компьютера.

Устройство для помощи слепым

В одном из блоков размещается видеокамера, ридер, антенна, элемент питания. Все элементы можно смонтировать на очковой оправе или солнцезащитных очках. Связь с компьютером и источником питания для компьютера осуществляется через стандартные кабели. Данные с видеокамеры передаются на компьютер, где обрабатываются и передаются на ридер, который с помощью антенны связывается с вторым блоком. Связь между блоками осуществляется в двух направлениях по протоколу беспроводной связи NFC. Примером применения такой связи в других областях является использование бесконтактных платёжных карт.

Второй блок размещается внутри глазного протеза. Современная элементная база микроэлектроники позволяет поместить в глазной протез микрочип, акселерометр (это деталь позволяющая регистрировать проекцию ускорения и таким образом фиксирующая движение глазного протеза) , антенну NFC и источник электропитания, которые обеспечат возможность передачи информации путём воздействия на конъюнктиву электрическими импульсами такой силы, которая будет восприниматься пациентом.

Применяемый чип имеет 8 активных выводов, часть которых задействована под электроды выходящие на заднюю поверхность протеза.

 Принцип работы устройства

Устройство только на первоначальном этапе разработки. Сейчас оно ограничивается только анализом яркости фона и отдельных полей окружающей среды.

Видеокамера имеет поле обзора 80 - 120 градусов из которых в каждый момент времени активным является только участок в 10 градусов и он находится в постоянном движении.

При появлении объекта, существенно отличающегося по яркости от фона в ту или иную сторону (темнее или светлее фона), через электроды подаётся краткосрочный электрический импульс на определённую часть слизистой находящейся под протезом. Этот импульс вполне отчётливо ощущается пользователем как слабый укол и даёт возможность пользователю определить с какого направления возник свет или тень. Если пользователь переведёт зрительную ось видеокамеры в сторону этого объекта, то повторный импульс будет передан в центре протеза.

Возможный пример – слепой человек находится в комнате, в которой имеется яркое окно и открытая дверь в тёмный коридор. При попадании в активную часть поля зрения устройства, как светлого окна, так и тёмной двери человек почувствует импульс и переведёт на него «взгляд» устройства.

Предварительные результаты

При внутренних испытаниях доказана возможность через протез различать направление движение руки у лица (справа налево или сверху вниз) и на этом разработчикам пришлось остановиться, поскольку для дальнейшего исследования необходимо провести полный цикл других тестов доказывающих безопасность устройства. В настоящее время документация к нему передана в Министерство здравоохранения Беларуси для утверждения порядка испытаний.

Востребованность устройства очевидна.

• Ожидается, что оно будет работоспособно, эффективно, относительно дешево, что важно - не требующим для своего применения проведения хирургических операций.
• Кроме того оно легко воспринимается пользователями как просто разновидность глазного протеза, к которому они уже привыкли и давно пользуются а при желании. так же легко могут от него отказаться.

Предварительные расчёты показывают что при хорошем состоянии иннервации слизистой оболочки глазничной полости при поле зрения в 10 градусов теоретически возможно достижение разрешающей способности устройства до 1 / 20 -30 угловых минут что соответствует остроте зрения около 2-3%. Важным преимуществом устройства является возможность его сборки из серийно выпускаемых деталей в условиях рядовой лаборатории глазного протезирования.

Материал предоставлен: