(57)【要約】【課題】百以上の電極を設けても、給電ユニットでの発熱を抑制することができる視覚再生補助装置を提供すること。【解決手段】患者の視覚を再生する視覚再生補助装置において、刺激パルス信号を出力する複数の電極を備える刺激ユニットと、刺激ユニットが複数設けられて百以上の電極を備える電極ユニットと、電極ユニットとの間で信号の送受信を行う給電ユニットと、給電ユニットと電極ユニットとを電気的に接続し、信号を伝送するケーブルと、を有し、給電ユニットと電極ユニットは、ケーブルを介して、電流によって信号を送受信する。【選択図】図２
2020182743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の視覚を再生する視覚再生補助装置において、
刺激パルス信号を出力する複数の電極を備える刺激ユニットと、
前記刺激ユニットが複数設けられて百以上の電極を備える電極ユニットと、
前記電極ユニットとの間で信号の送受信を行う給電ユニットと、
前記給電ユニットと前記電極ユニットとを電気的に接続し、前記信号を伝送するケーブルと、を有し、
前記給電ユニットと前記電極ユニットは、前記ケーブルを介して、電流によって前記信号を送受信する
ことを特徴とする視覚再生補助装置。
【請求項２】
請求項１に記載する視覚再生補助装置において、
前記給電ユニットと前記電極ユニットは、
前記信号を送信する定電流回路と、
前記信号を受信する電流−電圧変換回路とを有する
ことを特徴とする視覚再生補助装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する視覚再生補助装置において、
前記信号は、正負の値変化で情報伝達し、絶対値が同じ正と負の値の発生頻度が同じであるバイフェージックな信号である
ことを特徴とする視覚再生補助装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３に記載するいずれか１つの視覚再生補助装置において、
前記ケーブルの電位は、生体の電位に仮想接続されている
ことを特徴とする視覚再生補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、患者の視覚を再生する視覚再生補助装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から失明治療技術の１つとして、電極等を有する眼内埋植装置（体内装置）を眼内に設置し、電極から電気刺激パルス信号（電荷）を出力して、網膜を構成する細胞を電気刺激することにより、視覚の再生を試みる視覚再生補助装置が知られている。この種の視覚再生補助装置は、例えば、体外にて撮像された映像を光信号や電磁気信号に変換した後、眼内に設置された体内装置に送信し、体内装置に設けられた複数の電極から電気刺激パルス信号（刺激電流）を発して網膜を構成する細胞を刺激することにより、視覚の再生を促している（特許文献１参照）。
【０００３】
この視覚再生補助装置では、電極ユニットに設けられた数十個の電極から刺激電流を出力するが、１個の電極を刺激するために必要な刺激パルス信号のパルス幅が１ｍｓ程度であるため、電極１個ずつ順次刺激動作をさせても、すべての電極を刺激動作するための十分なフレームレート（例えば２０Ｈｚ程度）が確保されている。そして、同時に刺激出力するのは１つの電極なので、電極ユニットにはデマルチプレクサのみが設置され、刺激電流源が給電ユニットに設置され、電極ユニットへの給電は間欠的に刺激動作していない期間に行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１９３０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、患者が認識できる外界像の解像度を高めるためには、網膜により多くの電極（例えば、百以上の電極）を配置し、それら多数の電極から網膜を刺激する必要がある。ところが、電極数が百以上であると、１つのデマルチプレクサから接続可能な電極数が限られるため、電極を選択するためのデマルチプレクサが複数必要になる。そして、複数のデマルチプレクサを給電ユニットに接続するための配線は、配線構造を簡略化するためにバス接続される。これらバス接続された複数のデマルチプレクサを給電ユニットが制御するためには、各電極へ制御信号を送出するとともに、各電極からの確認信号を受信する必要があり、送受信の信号量が飛躍的に増加する。ここで、配線は寄生容量を持っているため、電圧によって信号を送受信すると、配線で充放電が生じる。そして、電極数を百以上に増やし信号の送受信を高速化すると、寄生容量の充放電に必要な電力が増加するので、信号の送受信に必要となる電力量が増加してしまい、給電ユニットが発熱して、生体に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００６】
そこで、本開示は、上記した問題点を解決するために、百以上の電極を設けても、給電ユニットでの発熱を抑制することができる視覚再生補助装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、
患者の視覚を再生する視覚再生補助装置において、
刺激パルス信号を出力する複数の電極を備える刺激ユニットと、
前記刺激ユニットが複数設けられて百以上の電極を備える電極ユニットと、
前記電極ユニットとの間で信号の送受信を行う給電ユニットと、
前記給電ユニットと前記電極ユニットとを電気的に接続し、前記信号を伝送するケーブルと、を有し、
前記給電ユニットと前記電極ユニットは、前記ケーブルを介して、電流によって前記信号を送受信することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の視覚再生補助装置によれば、百以上の電極を設けても、給電ユニットでの発熱を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の視覚再生補助装置における体外装置を示す図である。
【図２】本実施形態の視覚再生補助装置における体内装置を示す図である。
【図３】刺激ユニットを示す図であり、（ａ）は底面側から見た正面図、（ｂ）は側面から見た断面図である。
【図４】眼球に対する電極ユニットの設置位置を示す図である。
【図５】体内装置の回路構成を示す図である。
【図６】制御信号の一例を示す図である。
【図７】制御信号の別例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示における典型的な実施形態について、図面に基づき詳細に説明する。本実施形態の視覚再生補助装置は、患者の失われた視覚機能を再生又は代替する。より詳細には、体外で撮像された外界像に基づいて、機能が失われた視覚神経系に対して電気刺激を行うことで、疑似光覚（フォスフェン）による像を、患者に視覚させる。本実施形態では、網膜刺激型の視覚再生補助装置に本開示を適用した場合を例示して説明する。
【００１１】
本実施形態における視覚再生補助装置は、外界像を得るための撮像部が体外に設けられた体外撮像型の装置である。このような視覚再生補助装置は、体外装置２０（図１参照）と、体内装置１０（図２参照）と、に大別される。図面に示す視覚再生補助装置は、脈絡膜上−経網膜刺激型(ＳＴＳ：Suprachoroidal Transretinal Stimulation)に適合した装置である。この場合、眼球強膜に切り込みを入れて形成した切開創（フラップ）から電極１０５（刺激ユニット１００）が挿入され、電極１０５が脈絡膜に位置される。その結果、網膜に電極１０５を直接接触させずに電気刺激が可能となる。
【００１２】
＜体外装置の概略構成＞
図１に示すように、体外装置２０は、眼鏡タイプのウェアラブルデバイスであり、本実施形態では顔に装着される。また、本実施形態の体外装置２０は、カメラ２０４、処理装置２０２、及び送信部２０６を有する。
【００１３】
カメラ２０４（主には、ビデオカメラ）は、患者の前方の外界像を取得するために利用される。例えば、ＣＣＤカメラ等が利用されてもよい。カメラ２０４は、例えば、患者の頭の向きに応じた外界像が撮影されるように、患者の頭部に取り付けられることが好ましい。
【００１４】
処理装置２０２は、演算処理・制御処理を行う、プロセッサを有する。処理装置２０２は、カメラ２０４で取得される外界像（画像）を処理して、体内装置１０に送信する制御信号を生成する。生成された制御信号は、送信部２０６へ出力される。制御信号には、体内装置１０の動作を制御するための制御情報が少なくとも含まれている。この制御情報は、本実施形態において体内装置１０によって出力される刺激電流の制御に利用される。
【００１５】
送信部２０６は、処理装置２０２で生成される信号を、体内装置１０（より詳細には給電ユニット１５０：図２参照）に送信するために利用される。送信部２０６は、電磁波として、信号に含まれる情報を体内装置１０に伝送する。例えば、波長、周期、振幅、位相などの少なくとも何れかが信号に応じて変調された電磁波が、体内装置１０へ非接触（例えば、コイルリンク）で送信される。送信部２０６は、体内に埋植された受信部１５１（本実施形態では給電ユニット１５０：図２参照）の位置付近に固定される。
【００１６】
本実施形態では、視覚再生補助装置の電源として、バッテリー２０３が体外装置２０に設けられている。各部への電力は、バッテリー２０３から供給される。電力は、送信部２０６から体内装置１０へ非接触で送信される。本実施形態では、体外装置２０から体内装置１０への電力伝送は、継続的に実行される。
【００１７】
＜体内装置の概略構成＞
図２に示すように、体内装置１０には、少なくとも、電極ユニット５０、給電ユニット１５０、および、ケーブル１７０が含まれる。電極ユニット５０は、複数の刺激ユニット１００を備えている。体内装置１０は、更に、帰還電極（不図示）を有しており、帰還電極は刺激ユニット１００と電気的に接続される。
【００１８】
電極ユニット５０を構成する各刺激ユニット１００は、眼組織に埋植される複数の電極１０５を備える。本実施形態において、刺激ユニット１００は、網膜（視覚神経系の一例）の近傍に設置（埋植）され、各々の電極１０５から網膜に対して刺激電流を出力する（換言すれば、電気刺激を行う）。刺激電流は、帰還電極へ導かれる。このため、刺激する部位（組織）を挟むようにして、刺激ユニット１００と帰還電極とは設置される。
【００１９】
刺激ユニット１００で消費される電力及び各電極１０５を駆動するための制御信号は、給電ユニット１５０と電極ユニット５０（刺激ユニット１００）とを電気的に接続するケーブル１７０を介して、給電ユニット１５０から伝送される。ケーブル１７０は、絶縁性および生体適合性を持つ外装でカバーされる。
【００２０】
本実施形態では、図２に示すように、１つの給電ユニット１５０に対し、１つの電極ユニット５０、すなわち複数の刺激ユニット１００が設けられている。図２に示す例では、刺激ユニット１００の数に応じて、刺激ユニット１００と給電ユニット１５０を接続する配線の数を抑制するために、複数の刺激ユニット１００の少なくとも一部の間で、配線が共有化されている。
【００２１】
電極ユニット５０に備わる各々の刺激ユニット１００には、給電ユニット１５０からケーブル１７０を介して給電される。また、本実施形態では、図３（ａ）に示すように、各刺激ユニット１００の一面に、複数の電極１０５が設置される。電極数を増やすうえでボトルネックとなり得る回路（例えば、デマルチプレクサ）が、各刺激ユニット１００へそれぞれ設けられることで、結果として、電極配置密度を増大でき、患者に視覚させる像を高解像度化させやすくなる。
【００２２】
電極ユニット５０には複数の刺激ユニット１００が設けられており、更に、各々の刺激ユニット１００に複数の電極１０５が配置された装置構成では、各々の刺激ユニット１００に、整流回路やデマルチプレクサ等を持つ刺激回路などを実装する必要がある。そこで、図３（ｂ）に示すように、刺激ユニット１００と同程度のサイズを持つワンチップのＩＣ（ＩＣチップ１０１）が、各刺激ユニット１００に設けられている。ＩＣチップ１０１には、整流回路や刺激回路等が実装されている。刺激ユニット１００において、ＩＣチップ１０１は、電極１０５の接地面と反対の面に設置される。また、ＩＣチップ１０１は、ケース１０７によって気密封止される。
【００２３】
＜体内装置の設置位置＞
上記の体内装置１０の設置位置について、図４を参照しながら説明する。電極ユニット５０は、図４に示すように、網膜中心窩付近に配置される。具体的には、眼球強膜に切り込みを入れて形成した切開創（フラップ）からフレキシブル基板５１が挿入され、電極１０５が脈絡膜に設置される。その結果、網膜に電極を直接接触させずに電気刺激が可能となる。
【００２４】
一方、給電ユニット１５０は、体外装置２０に設けられた送信部２０６からの信号（制御信号（電気刺激パルス用データ）及び電力信号）を受信可能な生体内の所定位置に設置される。例えば、患者の側頭部の皮膚の下に受信部１５１を埋め込むとともに、皮膚を介して受信部１５１と対向する位置に送信部２０６を設置する。受信部１５１には、送信部２０６と同様に磁石が取り付けられているため、埋植された受信部１５１上に送信部２０６を位置させることにより、磁力によって送信部２０６と受信部１５１とが引き合い、送信部２０６が側頭部に保持されることとなる。
【００２５】
なお、ケーブル１７０は、側頭部に埋め込まれた受信部１５１から側頭部に沿って皮膚下を患者眼に向かって延び、患者の上まぶたの内側を通して眼窩に入れられる。眼窩に入れられたケーブル１７０は、強膜の外側を通り、電極ユニット５０に接続される。
【００２６】
＜体内装置の詳細＞
本実施形態では、給電ユニット１５０が、各電極１０５の制御情報を電流に重畳して制御信号を生成し、電極ユニット５０へ出力する。なお、各刺激ユニット１００には、給電ユニット１５０から制御信号とは別に電力が供給される。これにより、電極ユニット５０の各刺激ユニット１００は、給電ユニット１５０からの制御信号に基づいて制御される。
【００２７】
＜給電ユニットの構成＞
図２及び図５に示すように、本実施形態の給電ユニット１５０は、受信部１５１と、信号生成回路１６０を少なくとも有する。本実施形態では、配線が複数の刺激ユニット１００で共通化されており、各ユニットに対して常時給電が行われる。また、制御情報については、共通化された配線によって全刺激ユニット１００へ並列的に入力される。この場合、例えば、刺激ユニット１００毎に予め定められた識別コードと対応付けられたコマンドのみを処理するように各々の刺激ユニット１００が設定されており、これにより、各刺激ユニット１００が独立に制御されてもよい。
【００２８】
受信部１５１は、コイルリンクで体外装置２０から送信された電力および制御情報を取得する。給電ユニット１５０は図示無き整流回路を有していてもよく、体内装置１０が受信した電力は、一旦、直流電力に変換される。
【００２９】
信号生成回路１６０は、定電流回路１６１と、スイッチ素子１６２と、電流−電圧変換回路１６３とを有し、各電極１０５を駆動させるための制御信号を生成するとともに、各刺激ユニット１００からの確認信号を受信する。制御信号及び確認信号は、正負の値変化で情報伝達し、絶対値が同じ正と負の値の発生頻度が同じであるバイフェージックな信号である。本実施形態では、例えば、正負の発生頻度を同じにするために、図６に示すように、負から正にする場合に「１」、正から負にする場合に「０」を割り当てる（あるいは、その逆パターン）マンチェスター符号によって符号化されている。これにより、制御信号及び確認信号は、直流成分がゼロとなるので、仮にケーブル１７０が生体にリークしたとしても、安全性が保たれている。なお、信号生成回路１６０で生成される制御信号には、各刺激ユニット１００における電極１０５の刺激動作を制御するための電極指定などの情報などが含まれている。また、確認信号は、各電極１０５が制御信号を受信した旨の返信信号である。
【００３０】
定電流回路１６１は、電圧にかかわらず、一定値の電流を流す回路であり、各電極１０５に対する制御信号を生成し、ケーブル１７０を介して、その電流によって制御信号を電極ユニット５０に伝送する。この定電流回路１６１は、スイッチ素子１６２により、ケーブル１７０の配線（通信線）１７１に対して接続、又は非接続にされる。すなわち、定電流回路１６１は、制御信号を電極ユニット５０へ伝送する場合にケーブル１７０に接続され、電極ユニット５０からの確認信号を受信する場合にケーブル１７０に接続されなくなる。なお、スイッチ素子１６２は、図示なき論理回路によって、ＯＮ／ＯＦＦが適宜切り替わる。論理回路には、コマンドの送受信時に信号が流れ、スイッチ素子１６２が適宜ＯＮ／ＯＦＦされる。スイッチ素子１６２としては、いろんな実現方法があり、例えば単純に図中のスイッチを、アナログスイッチに置き換えて構成することができる。あるいは、電流源側と接続するスイッチを電流源のＯＮ／ＯＦＦスイッチと共用して、オペアンプの側だけにＯＮ／ＯＦＦスイッチを設けることでも実現することができる。
【００３１】
電流−電圧変換回路１６３は、オペアンプ１６４と、抵抗１６５とを有し、入力される電流信号を電圧信号に変換して出力する。オペアンプ１６４の入力は、配線１７１，１７２に接続されている。より詳細には、オペアンプ１６４の反転入力（−）に配線１７１が接続され、非反転入力（＋）に配線１７２が接続されている。一方、オペアンプ１６４からの出力は、最終的に体外装置２０の処理装置２０２へ伝送される。そして、オペアンプ１６４の反転入力（−）と出力に抵抗１６５が接続されている。これにより、オペアンプ１６４の非反転入力(＋)と反転入力(−)とは、電位差の無い状態（イマジナリショート）になっている。そして、電流−電圧変換回路１６３では、スイッチ素子１６２により、定電流回路１６１がケーブル１７０の配線１７１に対して非接続にされているときに、配線１７１がオペアンプ１６４の反転入力（−）に接続される。
【００３２】
＜電極ユニット（刺激ユニット）の構成＞
図２及び図５に示すように、本実施形態の電極ユニット５０は、複数の刺激ユニット１００で構成されており、百以上の電極１０５を備えている。この電極ユニット５０では、シリコーンやパレリン等の生体適合性の良い材料で構成されたシート状のフレキシブル基板５１に、複数の刺激ユニット１００が一定の間隔で配置されている。本実施形態のフレキシブル基板５１は、厚さが０．１ｍｍ程度でφ２０ｍｍ程度の直径を有する円板状をなすものである。また、刺激ユニット１００は、１ｍｍ程度の大きさである。そして、電極ユニット５０における各刺激ユニット１００は電気的に接続されている。なお、本実施形態では電極ユニット５０における刺激ユニット１００同士の配置間隔は、一定にするものとしているが、これに限るものではない。電極ユニット５０において、ある部分では刺激ユニット１００の間隔が密であり、また他の部分では疎であるように眼球上の配置場所等に応じて所定の間隔に配置することもできる。
【００３３】
電極ユニット５０を構成する各刺激ユニット１００には、ＩＣチップ１０１が設置されており、該ＩＣチップ１０１に各種の回路が実装されている。ＩＣチップ１０１は、例えば、ＣＭＯＳチップであってもよい。
【００３４】
また、電極ユニット５０は、定電流回路６１と、スイッチ素子６２と、電流−電圧変換回路６３とを有し、給電ユニット１５０からの制御信号を受信するとともに、その制御信号に対する各刺激ユニット１００からの確認信号を生成する。定電流回路６１は、電圧にかかわらず、一定値の電流を流す回路であり、確認信号を生成し、ケーブル１７０を介して、その電流によって確認信号を給電ユニット１５０に伝送する。この定電流回路６１は、スイッチ素子６２により、ケーブル１７０の配線（通信線）１７１に対して接続／非接続にされる。すなわち、定電流回路６１は、確認信号を給電ユニット１５０へ伝送する場合にケーブル１７０に接続され、給電ユニット１５０からの制御信号を受信する場合にケーブル１７０に接続されなくなる。なお、スイッチ素子６２は、図示なき論理回路によって、ＯＮ／ＯＦＦが適宜切り替わる。論理回路には、コマンドの送受信時に信号が流れ、スイッチ素子６２が適宜ＯＮ／ＯＦＦされる。スイッチ素子６２としては、いろんな実現方法があり、例えば単純に図中のスイッチを、アナログスイッチに置き換えて構成することができる。あるいは、電流源側と接続するスイッチを電流源のＯＮ／ＯＦＦスイッチと共用して、オペアンプ側だけにＯＮ／ＯＦＦスイッチを設けることでも実現することができる。
【００３５】
電流−電圧変換回路６３は、オペアンプ６４と、抵抗６５とを有し、入力される電流信号を電圧信号に変換して出力する。オペアンプ６４の入力は、配線１７１，１７２に接続されている。より詳細には、オペアンプ６４の反転入力（−）に配線１７１が接続され、非反転入力（＋）に配線１７２が接続されている。一方、オペアンプ６４の出力は、各刺激ユニット１００に接続されている。そして、オペアンプ６４の反転入力（−）と出力に抵抗６５が接続されている。これにより、オペアンプ６４の非反転入力(＋)と反転入力(−)とは、電位差の無い状態（イマジナリショート）になっている。そして、電流−電圧変換回路６３では、スイッチ素子６２により、定電流回路６１がケーブル１７０の配線１７１に対して非接続にされているときに、配線１７１がオペアンプ６４の反転入力（−）に接続される。
【００３６】
このような電極ユニット５０において、各々の刺激ユニット１００内では、制御信号に基づき刺激ユニット１００に設けられた各電極１０５から順次、刺激電流が出力される。このとき、制御信号は各々の刺激ユニット１００に対してパラレルに伝送されるため、互いに異なる刺激ユニット１００に設けられた電極１０５において同じタイミングで刺激電流を出力させることが可能となる。このような制御により、電極ユニット５０に備わる百以上の多数の電極１０５から十分なフレームレートで刺激電流を出力することができる。
【００３７】
＜ケーブルの構成＞
そして、これら給電ユニット１５０と電極ユニット５０とは、ケーブル１７０を介して電気的に接続されている。ケーブル１７０は、生体適合性の良い貴金属、例えば、白金、白金イリジウム、ステンレス、チタン等による複数の導線（ワイヤー）が、生体適合性の良い絶縁性の樹脂、例えば、シリコーン、パリレン等で形成されたチューブによって一つに束ねられることで形成されている。なお、これらの導線には、制御信号（電気刺激パルス信号）を伝送するための導線、交流電圧を伝送するための導線対等が用意されている。なお、各導線自体にも上述したパリレン等の生体適合性がよく絶縁性を有する樹脂にて被膜が施されている。
【００３８】
このケーブル１７０は、オペアンプ６４，１６４により電圧が変動しないようにされている。すなわち、配線１７１と配線１７２とが同電位になっている。そして、配線１７２は帰還電極に接続されているため、配線１７２の電位は、生体電位となっている。そのため、ケーブル１７０（配線１７１，１７２）の電位は、生体の電位と同電位になっている（仮想接続されている）。これにより、仮に劣化等によりケーブル１７０が生体にリークしたとしても、安全性が保たれる。
【００３９】
ここで、ケーブル１７０は、フレキシブルケーブルであるため、数百ｐＦ（本実施形態では、例えば１００ｐＦ程度）の寄生容量を持っている。そのため、従来のように、給電ユニットから電圧によって信号を送受信すると、ケーブル１７０に電位が生じる（配線１７１の電位が配線１７２の電位（生体電位）に対して変化する）ので、寄生容量を充放電してしまう。
【００４０】
例えば、総電極数が１５００（１つのデマルチプレクサに電極６個、デマルチプレクサ２５０個）である場合を考える。まず、制御信号には、デマルチプレクサの選択に８ｂｉｔ、電極の選択に３ｂｉｔが必要となる。一方、確認信号には、全デマルチプレクサからの確認信号を順次受信するために２５０ｂｉｔが最低でも必要となる。従って、１つの電極を正確に刺激するためには、３００ｂｉｔ程度は必要となる。
【００４１】
そして、例えば２０Ｈｚのフレームレートで電極を駆動させるためにバイフェージックな信号を用いると、その信号伝送速度は、
1／((１/20Hz＝50ms）／(1500電極)／(300bit)／(2値))＝18Mbaud
となる。この伝送速度で、例えば１００ｐＦの寄生容量を持つケーブルを介して電圧振幅１Ｖで信号を送信すると、
1V×100pF×18Mbaud＝1.8mA
の電流を充放電で消費してしまう。そのため、給電ユニット１５０では、電圧信号を伝送するには、この充放電に使用される電力量よりも大きな電力が必要となるので、給電ユニット１５０の発熱量が大きくなって人体に悪影響を与えるおそれがあった。
【００４２】
そこで、本実施形態では、給電ユニット１５０の発熱を抑制するために、ケーブル１７０を介して給電ユニット１５０と電極ユニット５０との間で送受信される信号を、電流によって伝送している。つまり、配線１７１の電位は生体電位（配線１７２の電位）のままとし、配線１７１に流れる電流量の強弱と極性を変化させることにより信号伝達している。このとき、上記した伝送速度で信号を送受信するために必要な電流（配線１７１に流れる電流）は、数１０μＡ程度で十分である。
【００４３】
なぜなら、１８Mbaudの制御信号を電流−電圧変換できる帯域が必要となるので、帰還回路の帰還抵抗Ｒｆｂ（抵抗６５，１６５）とオペアンプ６４，１６４の入力端子容量Ｃｉｎで構成されてしまうローパスフィルタのカットオフ周波数を、例えば２５ＭＨｚにするために、Ｃｉｎ＝１ｐＦとすると、25MHz = 1/(2πCinRfb) であるから、帰還抵抗Ｒｆｂは、
Rfb = 6.4kΩ
となる。そして、電流−電圧変換の出力電圧として、デジタル信号に変換するために、例えば０.３Ｖ0-pの振幅が必要だとすると、信号の送受信に必要となる電流量は、
0.3V／ 6.4kΩ = 47μA
となるからである。
【００４４】
また、ケーブル１７０の電位が変化しないようにされているため、寄生容量を充放電しにくくなっている。従って、給電ユニット１５０では、百以上の電極を駆動する場合であっても、ケーブル１７０での電力損失が生じないため、信号の送受信のために必要な電力を小さくすることができるので、給電ユニット１５０の発熱を抑制することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、給電ユニット１５０と電極ユニット５０との間で送受信される信号を、バイフェージックな信号（マンチェスター符号）としているため、直流成分がゼロとなる。さらに、ケーブル１７０の電位が、生体の電位と同電位になっている。そのため、仮に劣化等によりケーブル１７０が生体にリークしたとしても、安全性が保たれる。
【００４６】
以上、説明したように、本実施形態の視覚再生補助装置では、給電ユニット１５０と電極ユニット５０との間で送受信される信号を、電圧が変化しないようにされたケーブル１７０を介して、電流によって伝送している。そのため、信号の送受信時に、ケーブル１７０の寄生容量が充放電されにくい。従って、百以上の電極１０５を設けても、給電ユニット１５０における制御信号の伝送に必要な電力量を小さくすることができるため、給電ユニット１５０での発熱を抑制することができる。
【００４７】
なお、上記した実施形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記の実施形態では、網膜刺激型の視覚再生補助装置を例示したが、本開示は網膜刺激型の他、脳刺激型や視神経刺激型等の視覚再生補助装置にも適用することができる。
【００４８】
また、上記の実施形態では、給電ユニット１５０と電極ユニット５０との間で送受信される信号（バイフェージックな信号）の一例として、マンチェスター符号（「０」と「１」の２値）を例示したが、送受信する信号はこれに限られず、例えば、図７に示すように、多値（例えば「０」と「１」と「２」と「３」）符号を使用することもできる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  体内装置
２０  体外装置
５０  電極ユニット
６１  定電流回路
６３  電流−電圧変換回路
１００  刺激ユニット
１０５  電極
１５０  給電ユニット
１６０  信号生成回路
１６１  定電流回路
１６３  電流−電圧変換回路
１７０  ケーブル
【図１】
2020182743.tif 000003
【図２】
2020182743.tif 000004
【図３】
2020182743.tif 000005
【図４】
2020182743.tif 000006
【図５】
2020182743.tif 000007
【図６】
2020182743.tif 000008
【図７】
2020182743.tif 000009