Gli occhiali fotovoltaici e protesi oculari fotovoltaiche: restituire la vista ai non vedenti grazie all'energia solare

Le protesi oculari fotovoltaiche si alimentano completamente grazie all'irraggiamento solare e, grazie ad un'altissima risoluzione e al funzionamento wireless, permettono di auspicare al raggiungimento di uno degli obiettivi più importanti e difficili di sempre: restituire la vista ai non vedenti.

Il progetto delle protesi oculari fotovoltaiche parte da un team di scienziati dell'Università di Stanford, in cui la realizzazione di innovativi impianti fotovoltaici vantano il primato e la speranza di ridare la vista ai ciechi: realizzate sotto forma di occhiali video, le protesi fotovoltaiche si sostituiscono ai fotorecettori danneggiati, trasformando la luce in impulsi bioelettrici che arrivano al cervello tramite il nervo ottico.

Gli studiosi dell'Università di Stanford hanno sperimentatto la loro invenzione sui roditori cavie, installando nei loro occhi degli impianti retinici alimentati a energia solare, sfruttando lo stesso processo delle celle fotovoltaiche. Grazie a numerose analisi, gli studiosi hanno compreso che le cellule bipolari innestate nella retina delle cavie reagiscono alla stimolazione elettrica anche nel caso in cui siano non funzionanti o danneggiate (come il caso dell'occhio umano affetto da cecità).

In questo modo, è facile comprendere come le cellule bipolari rendano possibile la riattivazione della vista, attraverso un dispositivo portatile in grado di elaborare le immagini con una videocamera montata proprio su tradizionali occhiali dai quali verrebbero trasmesse e proiettate le immagini sulla retina, mentre i pixel avrebbero la funzione di convertire la la luce in stimoli elettrici: ecco la vista.

Riattivare la vista: la modalità wireless

Il meccanismo di riattivazione della vista viene avviato in modalità wireless e, a differenza dei precedenti modelli di impianti sottoretinici ed epiretinici con alimentatore esterno, i fotodiodi in silicio ricevono l'alimentazione tramite l'illuminazione pulsata nel vicino infrarosso, erogata attraverso gli occhiali video.

La videocamera utilizzata, dunque, rileva le informazioni visive e le trasmette all'impianto inserito nell'occhio (dei chip fotovoltaici) attraverso un sistema wireless costituito di piccoli pixel fotovoltaici che proiettano le immagini sulla retina tramite impulsi a infrarossi di 880-915 nm. In seguito, i pixel nella matrice dei fotodiodi sottoretinici trasformano la luce in correnti di stimolazione che riattivano i neuroni all'interno della retina, realizzando la vista.

Schema di impianto delle protesi oculari fotovoltaiche

(Esempio di impianto delle protesi oculari fotovoltaiche nella retina: l'immagine mostra l'inserimento del chip fotovoltaico)

Le protesi oculari fotovoltaiche tra innovazione e sperimentazione: attivare la sensibilità dell'occhio con un laser a infrarossi

L'impianto oculare sfrutta, in questo modo, dei micro pannelli fotovoltaici inseriti direttamente nella retina. In realtà la soluzione fotovoltaica non è del tutto innovativa, in quanto vi sono numerosi studi precedenti che hanno visto la realizzazione di impianti oculari dotati, però, di un sistema di alimentazione esterna via cavo.

La materia prima fotovoltaica, può, infatti, trasformare le radiazioni solari in segnali elettrici, che vengono trasmessi al nervo ottico e al cervello, permettendo al paziente di guardare in tutte le direzioni, anche se non esiste ancora una soluzione definitiva.

I fotodiodi utilizzati non sono ancora sufficientemente sensibili per funzionare correttamente con la luce di ogni ambiente anche se si è notato, grazie alle continue ricerche, che è possibile attivare la sensibilità dell'occhio con un laser a infrarossi, realizzando un visore esterno che irradia l'occhio in grado di catturare le immagini in tempo reale e trasmetterle ad un pc.

Lo svantaggio del visore esterno nelle protesi oculari

Il visore esterno è uno strumento più scomodo rispetto alla protesi oculare, in quanto limita la possibilità di variare la direzione dello sguardo, ma il vantaggio è quello dell'applicazione su altri strumenti che ne permettono la perfetta trasmissione, considerando anche ciò che abbiamo detto precedentemente sui fotodiodi, non ancora sufficientemente sensibili per sfruttare la luce e catturare le immagini in tempo reale per trasmetterle al computer.

Osserva l'immagine seguente per comprendere il reale meccanismo di funzionamento delle protesi oculari fotovoltaiche passo per passo, partendo dall'inserimento dell'impianto, fino all'elaborazione e proiezione delle immagine dalla retina al cervello, dalla videocamera al computer, ottenendo la vista.

Schema di funzionamento delle protesi oculari fotovoltaiche

(Schema del processo di inserimento della protesi oculare fotovoltaica, il meccanismo di elaborazione e trasmissione in tempo reale delle immagini, dal cervello alla retina)

Autore Maria Francesca Massa

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