人工智能

研究人员设计出全球首个3D人工眼球,可模仿人类视网膜当做人眼?

作者:来源:与非网发布时间:2020-05-25 16:09我要评论

5 月 25 日讯,香港科技大学的研究人员设计出世界上第一个 3D 人工眼球,或将比人眼成像更清晰。

若一切顺利的话,预计将在 5 年内让数百万人重见光明。

报道称,人造眼球通过各种微型传感器来创建图像,这些微型传感器模拟了人类眼球的光检测感光细胞。而传感器被包装成铝膜和钨膜,形成一个直径超过 2cm 的半球形,模仿人类视网膜。

该 3D 人工眼球有什么功能?

香港科技大学范志勇教授介绍,仿生眼大小与人眼相当,仿生眼结构也与人眼高度相似,当对单个纳米线进行电寻址时,具有实现高成像分辨率的潜力。图像通过大量微小的传感器转换,传感器位于由铝和钨制成的模仿人类视网膜的半球形膜中,理论上可超过人眼的高分辨率成像。

不仅如此,这种人工视网膜对于可见光谱内所有频率光都敏感,同时它在接受光刺激后的短短 19.2 毫秒内作出响应,然后在 23.9 毫秒内恢复无效状态,比人眼视网膜中感光细胞 40-150 毫秒的响应和恢复时间要短许多。

专家称该技术可投入广泛应用,除帮助个人提高视力外,还可制造其他仿生光敏器件,目前正计划进行动物和临床试验,预计五年内投入使用。

据悉,这种仿生眼技术除了可以帮助人们提高视力外还可被用于制造其他仿生光敏器件,目前正计划进行动物和临床试验。

眼球的结构和功能

人的眼睛是一个近似球状体,前后直径约为 23~24mm,横向直径约为 20mm,通常成为眼球。眼球是由屈光系统和感光系统两部分构成的。

眼球壁由三层质地不同的膜组成:

(1)角膜和巩膜。眼球壁的最外层是角膜和巩膜。角膜在眼球的正前方,约占整个眼球壁面积的 1/6,是一层厚约 1mm 的透明薄膜,折射率为 1.336。角膜的作用是将进入眼内的光线进行聚焦,即折射并集中进入眼球的光线。

巩膜是最外层中、后部色白而坚韧的膜层,约占整个眼球壁面积的 5/6,厚度约 0.4~1.1mm,也就是我们的“眼白”,它的作用是保护眼球。

(2)虹膜和脉络膜。虹膜、脉络膜和睫状体组成了眼球壁的中层。虹膜是位于角膜之后的环状膜层,它将角膜和晶状体之间的空隙分成两部分,即眼前房和眼后房。虹膜的内缘称为瞳孔,它的作用如同照相机镜头上的光圈,可以自动控制入射光量。

虹膜可以收缩和伸展,使瞳孔在光弱时放大,光强时缩小,直径可在 2~8mm 范围内变化。

睫状体在巩膜和角膜交界处的后方,由脉络膜增厚形成,它内含平滑肌,功能就是支持晶状体的位置,调节晶状体的凸度(曲率)。脉络膜的范围最广,紧贴巩膜的内面,厚约 0.4mm,含有丰富黑色素细胞。它如同照相机的暗箱,可以吸收眼球内的杂散光线,保证光线只从瞳孔内射入眼睛,以形成清晰的影像。

(3)视网膜。这是眼球壁最里面的一层透明薄膜,贴在脉络膜的内表面,厚度约 0.1~0.5mm。视网膜上面分别着大量的视觉感光细胞,锥体细胞和杆体细胞,是眼睛的感光部分,其作用如同照相机中的感光材料。

在眼球后面的中央部分,视网膜上有一特别密集的细胞区域,其颜色为黄色,称之为黄斑区,直径约 2~3mm,黄斑区中央有一小窝,叫作中央窝,该处是视觉最敏锐的地方。

黄斑距鼻侧约 4mm,有一圆盘状为视神经乳头,由于它没有感光细胞,也就没有感光能力,所以称为盲点。外界物体的光信号在视网膜上形成影像,并由此处的视神经内段向大脑传递信息。


责任编辑:沈丛
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