Second Sight公司专利技术综述

李澍歆

摘 要：本文通过对Second Sight公司人造视网膜技术专利进行统计分析，为国内申请人提供研发方向和专利布局建议。

关键词：人造视网膜;Second Sight;专利分析

0 引言

对人工视网膜领域的主要海外申请人Second Sight（第二视觉）的专利申请情况进行统计，对研究方向、采用的技术手段和专利布局上的差异进行分析，有助于国内相关生产企业对人造视网膜的发展历史和未来发展方向做出整体把握。

1 Second Sight公司

Second Sight公司位于加利福尼亚州西尔马，成立于1998年，是一家视觉医疗器材公司。其开发的阿格斯第2代（Argus II）视网膜植入物可用于治疗视网膜变性，应用于全球范围内1.5万患者。

1.1 Second Sight专利布局概述

Second Sight公司自2000年开始进行人工视网膜相关专利申请，2007年达到顶峰，当年共申请51件，随后申请量迅速下滑，申请量每年10件左右，到目前为止，总申请量已达到235件。Second Sight先在辅助设备和整体方案分支上申请了少量专利，随后2001-2007年期间，在人造视网膜领域各个分支都进行了专利申请，电极和芯片两个分支数量增长迅速，在2006年和2007年达到顶峰，分别为12件和23件，表面修饰、辅助设备、图像采集和整体方案也有一定数量的申请;2007-2016年期间，Second Sight专利申请数量迅速下滑，各个分支的申请数量均有所下降，但在电极和芯片分支还是具有较强的研发与创新能力，同时，在图像采集分支保持了每年持续申请的态势，表明该分支也是Second Sight现阶段的关注重点。

1.2 Second Sight研究方向分析

Second Sight公司的专利申请主要集中在电极领域，其申请数量为117件，占总数的50%，其次是芯片领域，有48件，占比为20%，图像采集领域的专利有15件，占比为6%，涉及整体方案的专利有10件，涉及表面修饰的专利有9件，都占4%左右。另外，在辅助设备、控制装置、测试部分、线圈、数据无线传输、传输装置和外观设计领域均有专利布局。

1.2.1 电极领域

Second Sight公司在电极领域的专利申请主要涉及四大技术问题，包括避免过度刺激、避免误刺激、提高刺激准确性、提高分辨率等。技术手段包括：采用新材料、改变衬底结构、触点结构、刺激方案、电连接结构、封装方法、采用新的固定方法、新的诱导方案以及改善制造工艺。研发重点主要在于提高电极的刺激准确性以及使电极与视网膜形状相匹配上;另外在提高电极有效刺激强度这一技术问题上也投入了大量的研发精力，主要的研发方向是通过改善刺激方案提高电极刺激精度和有效刺激强度，通过改进衬底的结构提高电极与视网膜形状的适配性。

为了避免电极过度刺激组织，申请了3件专利解决上述问题，其中有2件专利采用新的刺激方案，1件专利采用了新的电连接结构，WO2007064916A通过检测电极阻抗确定刺激阈值，从而确认电极的好坏以及设置电极高度，避免故障电极过度刺激。

为了避免误刺激，其申请了4件专利来解决上述问题，其中3件改善了触点的结构，1件采用了新的刺激方案，US20090287276A1采用在视野中与水平方向成45度角的行交替的大电极和小电极的电极阵列，通过确定预定电流电平的属性，对处理器进行编程，可以获得更准确的视觉体验。

为了提高刺激准确性，其申请了29件专利，其中23件涉及刺激方法的改进，4件涉及触点结构的改进，1件涉及封装结构，1件涉及诱导方案，US20070255343A1通过患者的反馈确定电极上的阈值水平，以及确定最大水平和电极的最大舒适程度，确定后续电极的阈值和最大电平，其中前电极和后续电极中的一个电极被选择为标准电极，根据阈值和最大值创建并存储亮度与电极刺激电平的映射，通过评价电极团的亮度对患者进行亮度比较。

为了提高分辨率，申请了4件专利，其中3件涉及触点结构，1件涉及封装结构，US20030187491A1通过在视网膜电极阵列主要部分上以不同间隔变化的尺寸和间距设置电极，使得电极的间距和尺寸在阵列的中心部分较小，并且逐渐增加到阵列的外边缘，从而提高人造视网膜的分辨率。

1.2.2 芯片领域

Second Sight公司在芯片领域共申请了48件专利，技术问题包括：如何保证气密性、减少对组织的损伤、提高芯片的散热能力、提高芯片的生物相容性和提高芯片的生产和运行效率。技术手段包括：设置相应功能的新部件，使用新材料，改善生产工艺，改进结构设计以及将芯片的部件设置在特定位置。研发重点主要在于提高芯片气密性，提高芯片的生物相容性以及提高芯片制造和运行效率三个方面。主要的研发方向是通过改进生产工艺，改善芯片封装结构和采用新的封装材料来保证芯片的气密性，通过使用新材料和改进芯片结构提高生物相容性，通过改进工艺提高芯片的生产和运行效率。

为了保证气密性，公司申请了17件专利，其中9件采用改进工艺的手段，5件采用改进结构设计的手段，3件涉及采用新材料，US20020119176A1通过在在植入器件上涂敷约1微米厚的超微晶金刚石的涂层保证芯片的气密性。

为了减少芯片植入对组织的损伤，申请了4件专利，其中US20070041164A1将电极阵列连接到柔性基板上，电极阵列的扇形尾部与线缆贴合，从而降低对组织的损伤。

为了提高散热效果，申请了4件涉及部件设置位置改进的專利，US20020095193A1包括用于电刺激视网膜组织的增强的接收和刺激部分，假体包括对实际图像信号作出响应的眼外摄像机，真实图像信号射频从初级线圈耦合到次级线圈，信号处理电路的密封壳体放置在玻璃体中以确保壳体的有效热传递。

为了提高芯片的生物相容性，申请了8件专利，其中US20030233134A1将密封的芯片封装通过电镀铂或金等生物相容材料直接连接到柔性电路或电极上，有效地形成电镀铆钉形连接，提高了芯片的生物相容性。

为了提高芯片生产和运行的效率，申请了8件专利，其中6件涉及生产工艺的改进，US20080314502A1包括提供陶瓷片;在陶瓷片形成至少一个通孔;插入一导电厚膜膏到通孔;填充浆料的层压陶瓷片;烧结该层叠陶瓷基板和使膏填充通孔形成金属化;去除上陶瓷片和下陶瓷片材以露出上和下表面的金属化部分，提高了芯片封装效率。

1.2.3 图像采集领域

Second Sight公司在图像采集领域主要涉及以下技术问题：如何识别障碍、路径指引、如何提高分辨率、如何提高图像效果和提供重建视觉的整体方案。技术手段包括：采用特定程序算法、采用特定电路设计、采用改进结构设计以及采用改进视频处理技术。研发重点在于提高图像效果，研发方向是通过改进电路设计来提高图像质量。

具体来说，为了识别障碍和实现路径指引，WO2016044296A1通过分析捕获场景中的图像以检测障碍物，采用V-Disparity算法检测地面并从图像中去除，从而增强视网膜假体仅显示障碍物的能力。

为了提高分辨率，其申请了3件专利，分别采用了特定的程序算法、改进的结构设计和改进的视频处理技术三种手段，WO2007035743A2采用在外置的视频处理器中设置可下载的各种滤镜，通过对视频图像的处理，从而提高视网膜刺激的分辨率。

为了提高图像效果，申请了3件改进电路设计的专利，2件采用特定程序算法的专利和1件采用改进的视频处理技术的专利，US20110270352A1通过调节视觉假体的电极的刺激信号的振幅来调节视觉感知的尺寸，而不会改变视觉感知的亮度;通过调整视觉假体的电极的刺激信号的频率，调节视觉感知的亮度，而不改变尺寸，获得视觉感知图像的最佳效果。

1.2.4 表面修饰领域

Second Sight公司在表面修饰领域申请的专利主要集中在解决提高电极和组织的黏附力以及降低界面阻抗两个问题上，技术手段包括在电极表面沉积金属涂层和有机图层。US20060259109A1的电极在铂表面上具有强的附着力的氧化铱或氮化钛的表面涂层，与其相同的平滑铂相比，其表面积增加为至少五倍，氧化铱涂层可以通过诸如溅射的物理沉积工艺在铂上形成，氧化铱表面涂层的电镀工艺可以通过电压控制工艺完成。

1.2.5 辅助设备领域

Second Sight公司在辅助设备领域申请的专利主要集中在解决如何方便调整、如何减小组织损伤以及减小能量消耗三个问题上，技术手段包括采用新的结构，改进手术方法以及更改设置位置等。US20070093852A1的手术工具有助于外科医生容易地拉动电极丝和电极阵列通过眼睛和巩膜。抓握把手避免由外科医生直接抓住电极体引起的对电极体的损伤，并且通过为外科医生提供方便的电极阵列的操作，将在外科植入期间对眼睛的创伤和应力相关损伤最小化。

2 结束语

通过对Second Sight公司申请的专利进行统计分析可以看出，其在人造视网膜领域拥有大量高质量专利，专利布局涵盖了人造视网膜领域的几乎全部范围。虽然Second Sight公司视觉假体研究取得了阶段性的成果，但仍存在不少缺陷，如工作电极数量仍非常有限、颜色识别性差、续航时间短、不能满足视觉修复的需求等，需要国内外相关企业继续增加研发投入，为帮助盲人实现复明而不断努力。

参考文献：

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[2] 雷旭平，吳开杰，赵磊，等.视觉假体中无线能量和数据传输的设计及优化[J].中国医疗器械杂志，2013，37（06）.