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科大3D人造眼 無盲點勝真眼

2020-06-10

太陽能電池材料製感光器 比人眼高清3倍視野更廣

眼睛是靈魂之窗,透過複雜奧妙的感光訊號處理,讓我們能接觸光明,看清萬事萬物。香港科技大學的科學家近日成功於仿製生物視覺上有重大突破,該校團隊研發出全球首款3D人造眼,以太陽能電池的材料製作高密度的納米線感光器,並仿製出球狀視網膜,畫面清晰度是人眼成像的3倍,同時避免人眼結構的盲點問題。有關人造視網膜技術已在著名科學期刊《自然》發表,未來更可能提供紅外線夜視潛力,為視障患者、失明人士以至人形機械人獲取視力帶來新希望。■香港文匯報記者 郭虹宇

多年來,科學家嘗試複製與人眼結構及清晰度相符的生物眼,但過去能夠做到的技術,主要停留在外置電線的2D平面感光眼鏡模式,不單像素低而且只得22度視野,猶如「一葉障目」。

如同科幻故事一般,科大電子及計算機工程學系教授范智勇及其團隊,參照生物眼球結構成功製作了具3D球狀視網膜的仿生眼,他們選用原用於太陽能電池的鈣鈦礦,製成大量納米線感光器,模擬視網膜中的感光細胞,又以液態金屬線模擬眼球後的神經線,於實驗中成功複製了視覺訊號的傳輸,將人造眼所「看」到的影像投射到電腦屏幕上。

傳感器比感光細胞多30倍

團隊又成功將傳感器間距離減至3微米,令其感光密度大大提高,於相同大小下,人造視網膜的傳感器數目,可比人眼感光細胞多30倍。

范智勇表示,相比現時可接駁視覺神經的2D義眼只有45dpi(每英寸點數)大致只能感受是否有光的清析度,iPhone成像約有463dpi,人眼成像則有8,500dpi。而其3D人造眼則可做到25,400dpi,清晰度是人眼成像約3倍。

視野方面,3D人造眼亦突破局限,提升至100度廣角成像,而光訊號的處理速度亦有50FPS。

范智勇進一步說,人眼感光細胞所收集到的訊號,會先聚集在視網膜上的一點,再從視網膜前方往後傳送到大腦,形成視覺上的盲點;但人造視網膜則參考八爪魚眼睛視覺訊號的傳送特點,每個散布在視網膜上的感光器會接上液態金屬線獨立傳輸出去,毋須經過視網膜的某一點,避免盲點問題。

盼10年後面世 助視障復明

自2016年至今,項目花約200萬至300萬元經費,范智勇指,今後會考慮選用其他材料,提高感光器的敏感度及可視光譜範圍,甚至開發夜視等其他功能。

因應市場及醫院目前使用的人造義眼,價格高昂動輒數十萬元計,范智勇指,雖然未作詳細計算,但其3D人造眼技術所用材料都較為便宜,相信成本會低不少。他又提到,團隊下一步會改善人造眼的電化學性能、穩定性和生物相容性,並希望與醫學專家合作,再進行臨床實驗,期望10年後能正式投入使用,讓視網膜眼疾的病人重見光明。

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