宽电源电压范围的人工视网膜电路 a power supply-independent artificial retinal circuit.pdfVIP

第14卷第3期 电路与系统学报 V01．14No．3 ANDSYSTEMS 2009 2009年6月 JOURNALOFCIRCUITS June， 文章编号：1007·0249(2009)03—0067—04 宽电源电压范围的人工视网膜电路★ 孙康明1,2， 袁祥辉1， 孟丽娅1 (I．重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆400044 2．重庆工商职业学院，重庆400052) 摘要·针对人工视网膜电路无线能源供应和视网膜电刺激信号的特殊要求，分析了现有几种视网膜电路存在的不 足，提出了一种结构新颖的人工视网膜电路。新电路引入了电流源，极大降低了电源电压的波动对电路性能的影响。 用标准的O．69mCMOS工艺对新电路进行了模拟，结果表明，新电路在较宽的电源电压范围内都能保持相当好的动态 特性，因此更适合用于视网膜下植入。 关键词·人工视网膜；电流源：振荡像元；脉冲宽度；动态范围 中图分类号·TN36 文献标识码。A 1 引言 外层视网膜变性疾病，如视网膜色素变性、老年黄斑等，是致盲 的主要眼病。在这些疾病的病理过程中，尽管视网膜内光感受器近乎 图l无线能源传输系统示意 完全丧失，但黄斑部内核层和节细胞层的生存率仍较高，分别达到 辞驴 80％和30％，其视觉传送的通路和视觉神经中枢(视皮层)依然完IR$ 驻丑 好。如果采取一定的方法，产生对光的感受和相应的电流或使神经 肇 脚副 递质释放，使内层视网膜即内核层和神经节细胞得到激活，产生神 l翅5 鹫咀 经冲动，并传送给视皮质，就可能引起一定的视觉。这种能够激活 匿睬 景i 内层视网膜的装置，称为人工视网膜【l】。 型裳 尽管对于有效的刺激材料、安全的刺激阈值、刺激像元的密度 霞三 皋磊 等还没有形成统一的标准，但业界还是在一些重要方面取得了共识： 1)为使对眼球的机械损伤降到最低，应采用无线技术为植入眼内的 图2视网膜．电极界面电特性 芯片提供能源，方案见图1；2)人工视网膜电极处应输出一个频率随光强线性(或近似线性，类似对 数性质的图像传感器特征)变化的方波信号，其正脉冲宽度(高电平持续时间)在不同的光强下应基 本保持不变，有效的脉冲宽度应保持在0．Ims～2ms之间【23】，如图2所示。 2 已有方案分析 目前有很多机构都在致力于人工视网膜的研究。文献[4～6】是比较有代表意义的一类电路。它们的 拓扑结构是一样的，都是用施密特触发器构成的多谐振荡器。施密特触发器最突出的特点是它的电压 传输特性有一个滞洄区。输入电压在施密特触发器的正向阈值电压阳1+与反向阈值电压VT-之间不停 地往复变化， 一1 型 兽 在输出端就可 量1 一 √ 糌