[發明專利]收集大腦特定部位信息的腦機接口

無效

• 申請號: 201110042357.2
• 申請日: 2011-02-22
• 公開（公告）號: CN102645969A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 吳明達
• 申請（專利權）人: 吳明達
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所(普通合伙) 11264
• 代理人: 劉俊

技術領域

本發明涉及一種利用檢測腦部特定部位信息以與外界溝通的接口，特別是關于一種收集大腦特定部位信息的腦機接口。

背景技術

腦機接口(brain-computer?interface，簡稱BCI；有時也稱作direct?neural?interface或者brain-machine?interface)，是在人或動物腦(或者腦細胞的培養物)與外部裝置間建立的直接聯機通路。在單向腦機接口的情況下，計算機或者接受腦傳來的命令，或者發送訊號到腦(例如視訊重建)，但不能同時發送和接收訊號。而雙向腦機接口允許腦和外部裝置間的雙向信息交換。在該定義中，“腦”一詞意指有機生命形式的腦或神經系統，而并非僅僅是抽象的“心智”(mind)。“機”意指任何處理或計算的裝置，其形式可以從簡單電路到硅芯片。

在多年來動物實驗的實踐基礎上，應用于人體的早期植入裝置被設計及制造出來，用于恢復損傷的聽覺、視覺和肢體運動能力。研究的主線是大腦不同尋常的皮層可塑性，它與腦機接口相適應，可以自然肢體那樣控制植入的假肢。在當前所取得的技術與知識的進展之下，腦機接口研究者可令人信服地嘗試制造出增強人體功能的腦機接口，而不僅僅止于恢復人體的功能。

目前在相關技術的發展上，主流的非侵入式腦機接口主要是利用腦波(Electroencephalogram，簡稱EEG)訊號來讓使用者與外界溝通，由使用者意念所產生的EEG訊號變化是否能夠穩定且顯著到足以被系統測得。由于BCI分類機制的確立通常必須透過適當的訓練程序來完成，故目前多采用類神經網絡的技術來實現這個部份。然而，除了EEG訊號判讀分類機制是否具有容錯性好且效率高的特性，足以將所測得的EEG訊號特征精準地轉譯成所要執行的機器指令之外，如何將特定的動作、意念、情緒正確對應到其特定的大腦部位上，以建立一個在實際上可應用且正確性高的腦機界面，仍是一個亟待解決的問題。未來，腦機接口技術可用來幫助殘障、癱瘓或喪失行動能力的患者，讓他們擁有可以控制外部世界的能力，而不是被動的接受外界的控制。

如上所述，利用EEG訊號判讀的腦機接口，除了受限于EEG訊號主要是量測頭殼的電位改變，而非直接偵測大腦內部的活動信息外，且在特定動作、意念、情緒無法正確對應到其特定的大腦部位的情況下，實難以提高腦機接口的正確性及實用性。

發明內容

有鑒于此，本發明的一目的即是提供一種收集大腦特定部位信息的腦機接口，特別是利用近紅外線光譜(Near-Infrared?Spectroscopy，NIRS)的方式檢測使用者的大腦特定部位的腦血流信號，以應用于本發明的腦機界面。

本發明為解決現有技術的問題所采用的技術手段為：

一種收集大腦特定部位信息的腦機接口，其包括：

一腦血流檢測單元，用以檢測一使用者的大腦特定部位的腦血流信號，其中該腦血流檢測單元為一近紅外線腦血流檢測單元，用于檢測波長介于700nm至2500nm的近紅外線光譜；一信號放大/濾波單元，將接收自該腦血流檢測單元的腦血流信號進行放大及濾波；一模擬/數字轉換單元，將接收自該信號放大/濾波單元的腦血流信號轉換為一數字信號；一數字信號處理單元，將接收自該模擬/數字轉換單元的數字信號進行分析處理判斷該使用者的大腦特定部位是否為活躍狀態，并據以對應產生一信息信號或動作信號；一信號傳輸接口，連接于該數字信號處理單元，用以將該信息信號或動作信號傳輸至一外部連接裝置。

經由本發明所采用的技術手段，利用近紅外線光譜的方式檢測使用者的大腦特定部位的腦血流信號，可直接偵測大腦內部的活動信息，且利用特定動作、意念、情緒所對應的特定大腦部位，可有效地提高腦機接口的正確性及實用性，且在未來可應用于癱瘓、行動不便或無法表達言語的使用者的輔助醫療用途方面。

附圖說明

圖1為本發明收集大腦特定部位信息的腦機接口的系統方塊圖；

圖2為本發明收集大腦特定部位信息的腦機接口第一實施例的示意圖；

圖3為本發明收集大腦特定部位信息的腦機接口第二實施例的示意圖；

圖4為顯示大腦肯定回答區及否定回答區的位置圖；

圖5為顯示以腦機接口偵測腦血流量變化的圖形解析；

圖6A、圖6B、圖7A、圖7B為顯示本發明的腦機接口偵測腦血流量變化的結果。

具體實施方式

以下配合說明書附圖對本發明的實施方式做更詳細的說明，以使本領域技術人員在研讀本說明書后能據以實施。