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研究人員設(shè)計出全球首個3D人工眼球,可模仿人類視網(wǎng)膜當(dāng)做人眼?

2020-05-25
來源:與非網(wǎng)
關(guān)鍵詞: 3D人工眼球 微型傳感器

與非網(wǎng) 5 月 25 日訊,香港科技大學(xué)的研究人員設(shè)計出世界上第一個 3D 人工眼球,或?qū)⒈热搜鄢上窀逦?/p>

 

若一切順利的話,預(yù)計將在 5 年內(nèi)讓數(shù)百萬人重見光明。

 

報道稱,人造眼球通過各種微型傳感器來創(chuàng)建圖像,這些微型傳感器模擬了人類眼球的光檢測感光細(xì)胞。而傳感器被包裝成鋁膜和鎢膜,形成一個直徑超過 2cm 的半球形,模仿人類視網(wǎng)膜。

 

 

該 3D 人工眼球有什么功能?

香港科技大學(xué)范志勇教授介紹,仿生眼大小與人眼相當(dāng),仿生眼結(jié)構(gòu)也與人眼高度相似,當(dāng)對單個納米線進(jìn)行電尋址時,具有實現(xiàn)高成像分辨率的潛力。圖像通過大量微小的傳感器轉(zhuǎn)換,傳感器位于由鋁和鎢制成的模仿人類視網(wǎng)膜的半球形膜中,理論上可超過人眼的高分辨率成像。

 

不僅如此,這種人工視網(wǎng)膜對于可見光譜內(nèi)所有頻率光都敏感,同時它在接受光刺激后的短短 19.2 毫秒內(nèi)作出響應(yīng),然后在 23.9 毫秒內(nèi)恢復(fù)無效狀態(tài),比人眼視網(wǎng)膜中感光細(xì)胞 40-150 毫秒的響應(yīng)和恢復(fù)時間要短許多。

 

專家稱該技術(shù)可投入廣泛應(yīng)用,除幫助個人提高視力外,還可制造其他仿生光敏器件,目前正計劃進(jìn)行動物和臨床試驗,預(yù)計五年內(nèi)投入使用。

 

據(jù)悉,這種仿生眼技術(shù)除了可以幫助人們提高視力外還可被用于制造其他仿生光敏器件,目前正計劃進(jìn)行動物和臨床試驗。

 

眼球的結(jié)構(gòu)和功能

人的眼睛是一個近似球狀體,前后直徑約為 23~24mm,橫向直徑約為 20mm,通常成為眼球。眼球是由屈光系統(tǒng)和感光系統(tǒng)兩部分構(gòu)成的。

 

眼球壁由三層質(zhì)地不同的膜組成:

(1)角膜和鞏膜。眼球壁的最外層是角膜和鞏膜。角膜在眼球的正前方,約占整個眼球壁面積的 1/6,是一層厚約 1mm 的透明薄膜,折射率為 1.336。角膜的作用是將進(jìn)入眼內(nèi)的光線進(jìn)行聚焦,即折射并集中進(jìn)入眼球的光線。

 

鞏膜是最外層中、后部色白而堅韌的膜層,約占整個眼球壁面積的 5/6,厚度約 0.4~1.1mm,也就是我們的“眼白”,它的作用是保護(hù)眼球。

 

(2)虹膜和脈絡(luò)膜。虹膜、脈絡(luò)膜和睫狀體組成了眼球壁的中層。虹膜是位于角膜之后的環(huán)狀膜層,它將角膜和晶狀體之間的空隙分成兩部分,即眼前房和眼后房。虹膜的內(nèi)緣稱為瞳孔,它的作用如同照相機(jī)鏡頭上的光圈,可以自動控制入射光量。

 

虹膜可以收縮和伸展,使瞳孔在光弱時放大,光強(qiáng)時縮小,直徑可在 2~8mm 范圍內(nèi)變化。

 

睫狀體在鞏膜和角膜交界處的后方,由脈絡(luò)膜增厚形成,它內(nèi)含平滑肌,功能就是支持晶狀體的位置,調(diào)節(jié)晶狀體的凸度(曲率)。脈絡(luò)膜的范圍最廣,緊貼鞏膜的內(nèi)面,厚約 0.4mm,含有豐富黑色素細(xì)胞。它如同照相機(jī)的暗箱,可以吸收眼球內(nèi)的雜散光線,保證光線只從瞳孔內(nèi)射入眼睛,以形成清晰的影像。

 

(3)視網(wǎng)膜。這是眼球壁最里面的一層透明薄膜,貼在脈絡(luò)膜的內(nèi)表面,厚度約 0.1~0.5mm。視網(wǎng)膜上面分別著大量的視覺感光細(xì)胞,錐體細(xì)胞和桿體細(xì)胞,是眼睛的感光部分,其作用如同照相機(jī)中的感光材料。

 

在眼球后面的中央部分,視網(wǎng)膜上有一特別密集的細(xì)胞區(qū)域,其顏色為黃色,稱之為黃斑區(qū),直徑約 2~3mm,黃斑區(qū)中央有一小窩,叫作中央窩,該處是視覺最敏銳的地方。

 

黃斑距鼻側(cè)約 4mm,有一圓盤狀為視神經(jīng)乳頭,由于它沒有感光細(xì)胞,也就沒有感光能力,所以稱為盲點。外界物體的光信號在視網(wǎng)膜上形成影像,并由此處的視神經(jīng)內(nèi)段向大腦傳遞信息。


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