科幻电影或成现实,人体仿真眼又有新进展!

随着科技进步,残疾人士已经不但满足与传统的义肢、义眼了,大家并不喜欢天天带着假胳膊假腿,塞个玻璃假眼出门了。现在最高级的假肢甚至可以链接神经让人有触感呢。那么反观仿真眼呢的进展呢,是否有重大突破呢?


既然是仿生眼,那就肯定与装饰不同,其根本的目的就是让盲人能够恢复光明。

人之所以能够看到东西,是视网膜把集中在其上的光线转换成电波,然后视觉神经将这些电波发送到大脑。大脑经过解析,就转为了我们所看到的影像。所以一般来说,人们失明是由于视网膜遭到破坏,但视觉神经仍然健全。这也就为仿生眼的研究提供了可能。

比较普遍的仿生眼研究的原理是,将一个摄像头安装在眼镜上,然后通过电极将摄像头与视觉神经相连,直接可以将摄像头所捕捉到的内容转化为电波输送到大脑;或者制造一个电子视网膜假体来替代视网膜的作用,盲人也就可以恢复部分视觉。

科幻电影或成现实,人体仿真眼又有新进展!

在这个方面研究比较早的是美国仿生眼制造商第二视觉公司。其在2013年就开发了名为“Argus II”仿生眼。该仿生眼是美国FDA批准的世界上第一个用于重度视网膜变性而失明的视觉恢复系统,其主要有两部分的设备组成。

“Argus II”仿生眼带来的效果是震撼的,它在英国、美国和日本的多个实验中取得了不错的口碑,有一位年过六十的人第一次见到自己的妻子。虽然其视觉成像仍然比较模糊且限于黑白,但其本身所蕴含的意义远大于技术本身。

利用外置设备和内置视网膜假体结合的仿生眼研究有很多,比如德国Retina Implant公司研制的电池动力仿生眼、澳大利亚莫纳什大学研发的直接在大脑视觉处理区域植入可以产生500个发光点的小块等。

但问题在于,这种内外置设备结合的问题显然会产生很多麻烦,比如Argus II的外部设备包括一副眼镜、摄像头和一个视频处理器,对盲人而言要时刻戴在鼻梁上会很沉重,而且睡觉醒来寻找也比较麻烦。

最理想的情况,自然是制造一个放生眼球,往眼眶里一装,人的视力就恢复如初。只不过相较于利用外部设备转换信号传递给视觉神经,对眼球感光的模仿自然难度更高。

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但从实际效果上来讲,这个仿生眼球能产生的图像信息非常有限:模糊、仅限于黑白。重要的是,它实在是太丑了。实用性太弱,又缺乏重要的技术突破,导致其虽然诞生接近三年并且有过手术实例,但仍然不是Argus II等仿生眼的对手。

但最近明尼苏达大学的研究人员在仿生眼球上取得的新突破或许会形成对外置仿生眼的有力抗衡。研究人员第一次实现了利用3D打印的方式在半球的表面打印一系列光感受器。其首先用银粒子在半球玻璃体内打印了一个底座,然后利用半导体聚合材料在底座上打印出了能将光转换为电的光电二极管。经过测试,这些电极管可以光转电的效率可以达到25%。

理论上来说,光转电的效率越高,仿生眼的成像效果就越好;如果效率提不上去的话,布置更多的电极管也可以达到高度成像的效果。

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该技术至少在两方面有非常积极的应用意义。第一,它令仿生眼球的直接光电二极管布置成为可能,节省了微制造设备制造然后安装的工序;第二,在体积可以不断缩小的情况下,可以在眼球上打印足够数量的光电二极管,从而呈现出更加贴近实际图像的效果。

而仿生眼球面临的一个最大问题就是,其要内嵌到眼窝中,这就对制造玻璃体的材料提出了很高的要求。如果是用一般的玻璃材料,很大可能会引起患者的不适,甚至引起一些过敏反应。也正由于此,明尼苏达大学的研究人员也致力于寻找柔软的半球状材料,以实现眼球植入的最终应用。

虽然从技术上来讲,仿生眼球还不如仿生眼镜那样成熟,但从未来着眼,仿生眼球是更适合人类需求的产品。它可以消除盲人与正常人之间的差异,甚至帮助其拥有超乎常人的惊人视力,自然也必将拥有广大的消费市场。

虽然现在已经有很多人利用仿生眼获得了光明,而且关于仿生眼的技术也是在不断迭代,但其距离理想中的效果还是比较远的。要想成为更加实用的产品,仿生眼还必须要克服以下几个短板。

1. 色彩问题。只是黑白的色彩,还是有些差强人意。

2. 距离问题。仿真眼其实是“近视眼”,还是很不方便。

3. 成本问题。成功太高,导致仿真眼的价格足足有15万美元,还不算后期的维护等。

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所以以现在的应用效果来看,仿生眼之路也才刚刚起步。但我相信随着技术的发展,关于仿生眼的各种技术难关肯定也会逐一击破。伴随睁开眼睛而来的再也不会是黑暗,而是光明美丽的世界。


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