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人工視網膜

擦亮靈魂之窗–人工視網膜

機器人要怎麼辨識物體?視網膜病變的盲人怎麼重見光明?經過交通大學校長兼講座教授吳重雨的長期努力,似乎有了一線曙光。吳教授的研究團隊嘗試在晶片上「實現」視網膜各種細胞的功能,經過多年的研發,希望能開發出更好的人工視網膜。

由於人腦的視覺是由視網膜內的感光細胞偵測外界物體的光波後,經其他細胞功能的處理,再傳導至視網膜上方的神經節細胞(ganglion cell)轉成脈衝,經視神經送到大腦皮質層產生視覺。不同種的視網膜細胞可以偵測到物體的移動方向、形狀、顏色、輪廓、明暗等,進而產生不同種的脈衝訊號。

吳重雨教授的研究團隊嘗試盡可能把各種物體的特徵辨識功能放進晶片中,等於「用晶片取代視網膜細胞的功能」,如此一來,機器人可以有雙完美視覺的「電子眼」。另一方面,把晶片植入視網膜病變患者的視網膜中,也可讓他們重見天日。
新型人工視網膜有個重大突破。它比前兩代更輕巧,面積約僅 2 平方毫米,厚度約僅 150 微米,採用「太陽能電池」把進入眼球的光轉為電能,更加省電,無須在人體內植入任何電源就可供應晶片運作所需的電力。吳重雨教授表示,新型人工視網膜最大的進步,是在晶片上由光線產生脈衝,因此,不需用導線穿進眼球把脈衝訊號送進視網膜。

在研發過程中,吳教授一直思考:「細胞原本就是用光感應,為什麼晶片不行?」雖然許多人認為在技術上,讓晶片在視網膜上把光轉換為電訊號非常困難,但吳教授認為這是前瞻性的想法,值得一試。終於在團隊的努力下,由榮民總醫院林伯剛醫師把單一晶片植入動物,初步實驗的結果很成功。最近更與在美國實行人工視網膜植入人體試驗權威的劉文泰教授團隊合作,組成「智慧型仿生裝置研究中心」,吳教授研發的晶片可望加速進行人體試驗,讓晶片植入盲人眼中的夢想推進一大步。

目前,劉文泰教授的團隊所植入盲人眼中的視網膜晶片,已能辨識物體的輪廓、移動方向,也能辨識物體的具體影像,如報紙標題、杯子等。然而未來的挑戰還是存在,對於物體的色彩、明暗、種類產生何種脈衝,仍是生物學家亟待了解的領域。另外,使用太陽能電池產生脈衝時,需要消耗功率非常低的電路,這部分也仍需研究團隊努力研發。人工視網膜的擬真,未來還有待生醫、材料、電子等各領域的專家學者共同努力,才能重建更多視網膜病變患者的靈魂之窗。

類別 :[技術][科技產品]
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