科幻電影或成現實,人體仿真眼又有新進展!

隨著科技進步,殘疾人士已經不但滿足與傳統的義肢、義眼了,大家並不喜歡天天帶著假胳膊假腿,塞個玻璃假眼出門了。現在最高級的假肢甚至可以鏈接神經讓人有觸感呢。那麼反觀仿真眼呢的進展呢,是否有重大突破呢?


既然是仿生眼,那就肯定與裝飾不同,其根本的目的就是讓盲人能夠恢復光明。

人之所以能夠看到東西,是視網膜把集中在其上的光線轉換成電波,然後視覺神經將這些電波發送到大腦。大腦經過解析,就轉為了我們所看到的影像。所以一般來說,人們失明是由於視網膜遭到破壞,但視覺神經仍然健全。這也就為仿生眼的研究提供了可能。

比較普遍的仿生眼研究的原理是,將一個攝像頭安裝在眼鏡上,然後通過電極將攝像頭與視覺神經相連,直接可以將攝像頭所捕捉到的內容轉化為電波輸送到大腦;或者製造一個電子視網膜假體來替代視網膜的作用,盲人也就可以恢復部分視覺。

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在這個方面研究比較早的是美國仿生眼製造商第二視覺公司。其在2013年就開發了名為“Argus II”仿生眼。該仿生眼是美國FDA批准的世界上第一個用於重度視網膜變性而失明的視覺恢復系統,其主要有兩部分的設備組成。

“Argus II”仿生眼帶來的效果是震撼的,它在英國、美國和日本的多個實驗中取得了不錯的口碑,有一位年過六十的人第一次見到自己的妻子。雖然其視覺成像仍然比較模糊且限於黑白,但其本身所蘊含的意義遠大於技術本身。

利用外置設備和內置視網膜假體結合的仿生眼研究有很多,比如德國Retina Implant公司研製的電池動力仿生眼、澳大利亞莫納什大學研發的直接在大腦視覺處理區域植入可以產生500個發光點的小塊等。

但問題在於,這種內外置設備結合的問題顯然會產生很多麻煩,比如Argus II的外部設備包括一副眼鏡、攝像頭和一個視頻處理器,對盲人而言要時刻戴在鼻樑上會很沉重,而且睡覺醒來尋找也比較麻煩。

最理想的情況,自然是製造一個放生眼球,往眼眶裡一裝,人的視力就恢復如初。只不過相較於利用外部設備轉換信號傳遞給視覺神經,對眼球感光的模仿自然難度更高。

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但從實際效果上來講,這個仿生眼球能產生的圖像信息非常有限:模糊、僅限於黑白。重要的是,它實在是太醜了。實用性太弱,又缺乏重要的技術突破,導致其雖然誕生接近三年並且有過手術實例,但仍然不是Argus II等仿生眼的對手。

但最近明尼蘇達大學的研究人員在仿生眼球上取得的新突破或許會形成對外置仿生眼的有力抗衡。研究人員第一次實現了利用3D打印的方式在半球的表面打印一系列光感受器。其首先用銀粒子在半球玻璃體內打印了一個底座,然後利用半導體聚合材料在底座上打印出了能將光轉換為電的光電二極管。經過測試,這些電極管可以光轉電的效率可以達到25%。

理論上來說,光轉電的效率越高,仿生眼的成像效果就越好;如果效率提不上去的話,佈置更多的電極管也可以達到高度成像的效果。

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該技術至少在兩方面有非常積極的應用意義。第一,它令仿生眼球的直接光電二極管佈置成為可能,節省了微製造設備製造然後安裝的工序;第二,在體積可以不斷縮小的情況下,可以在眼球上打印足夠數量的光電二極管,從而呈現出更加貼近實際圖像的效果。

而仿生眼球面臨的一個最大問題就是,其要內嵌到眼窩中,這就對製造玻璃體的材料提出了很高的要求。如果是用一般的玻璃材料,很大可能會引起患者的不適,甚至引起一些過敏反應。也正由於此,明尼蘇達大學的研究人員也致力於尋找柔軟的半球狀材料,以實現眼球植入的最終應用。

雖然從技術上來講,仿生眼球還不如仿生眼鏡那樣成熟,但從未來著眼,仿生眼球是更適合人類需求的產品。它可以消除盲人與正常人之間的差異,甚至幫助其擁有超乎常人的驚人視力,自然也必將擁有廣大的消費市場。

雖然現在已經有很多人利用仿生眼獲得了光明,而且關於仿生眼的技術也是在不斷迭代,但其距離理想中的效果還是比較遠的。要想成為更加實用的產品,仿生眼還必須要克服以下幾個短板。

1. 色彩問題。只是黑白的色彩,還是有些差強人意。

2. 距離問題。仿真眼其實是“近視眼”,還是很不方便。

3. 成本問題。成功太高,導致仿真眼的價格足足有15萬美元,還不算後期的維護等。

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所以以現在的應用效果來看,仿生眼之路也才剛剛起步。但我相信隨著技術的發展,關於仿生眼的各種技術難關肯定也會逐一擊破。伴隨睜開眼睛而來的再也不會是黑暗,而是光明美麗的世界。


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