[發明專利]用于控制大腦機器接口和神經假肢系統的系統

在審

• 申請號: 201480062290.0
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN105722479A
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: V·德薩皮奧;N·斯里尼瓦薩
• 申請（專利權）人: 赫爾實驗室有限公司
• 主分類號: A61F2/68
• 分類號: A61F2/68;A61F2/72
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛

1.一種用于已知從神經成像數據推斷的運動意圖來控制扭矩控制假肢裝置的系統，所述系統包括：

一個或更多個處理器和存儲器，在所述存儲器上編碼有可執行指令，使得一旦執行所述指令，則所述一個或更多個處理器執行以下操作：

從神經成像裝置接收用戶的神經成像數據；

解碼所述神經成像數據以推斷所述用戶的空間運動意圖，其中，所述空間運動意圖包括以坐標系表示的所述扭矩控制假肢裝置的期望運動命令；以及

使用假肢控制器執行所述運動命令作為扭矩命令，以使所述扭矩控制假肢裝置根據所述用戶的所述空間運動意圖來運動。

2.根據權利要求1所述的系統，所述系統還包括至少一個扭矩控制假肢裝置，所述至少一個扭矩控制假肢裝置與所述一個或更多個處理器可操作地連接。

3.根據權利要求2所述的系統，所述系統還包括在所述控制器中接收與所述假肢裝置的當前狀態相關的感覺信息的操作。

4.根據權利要求3所述的系統，其中，在執行所述運動命令時，使用任務分解和姿勢分解來執行所述運動命令，其中，所述任務分解是任務空間控制，所述姿勢分解被公式化為成本位能，所述成本位能表示成本函數。

5.根據權利要求4所述的系統，其中，在執行所述運動命令時，所述運動命令被執行作為扭矩命令，所述扭矩命令生成期望任務空間控制，同時使所述成本位能最小化。

6.根據權利要求3所述的系統，其中，在執行所述運動命令時，使用尖峰脈沖神經網絡執行所述運動命令。

7.根據權利要求6所述的系統，其中，所述假肢控制器是神經形態假肢控制器并且還包括：

神經形態尖峰脈沖編碼器，其用于將所述運動命令表示為一組神經尖峰脈沖；

神經形態運動映射器，其用于將表示笛卡爾位移的神經尖峰脈沖映射到表示配置(關節)空間位移的神經尖峰脈沖；

尖峰脈沖解碼器，其用于解碼所述表示配置(關節)空間位移的神經尖峰脈沖并生成關節空間命令；以及

關節伺服器，其用于執行所述關節空間命令。

8.根據權利要求1所述的系統，所述系統還包括以下操作：

接收所述假肢裝置的模型和所述用戶的肌肉骨架模型，其中，所述肌肉骨架模型包括肌肉骨架動力學，所述肌肉骨架動力學包括穩態腱力；

已知所述運動命令來使用感覺運動控制器生成仿真神經激勵，以便在肌肉骨架仿真中驅動一組肌肉激活；以及

已知所述運動命令來使用所述假肢控制器生成仿真致動器關節扭矩，以便驅動仿真假肢裝置。

9.一種用于已知從神經成像數據推斷的運動意圖來控制扭矩控制假肢裝置的計算機程序產品，所述計算機程序產品包括：

非暫時計算機可讀介質，在所述非暫時計算機可讀介質上編碼有可執行指令，使得一旦通過一個或更多個處理器執行所述指令，則所述一個或更多個處理器執行以下操作：

從神經成像裝置接收用戶的神經成像數據；

解碼所述神經成像數據以推斷所述用戶的空間運動意圖，其中，所述空間運動意圖包括以坐標系表示的所述扭矩控制假肢裝置的期望運動命令；以及

使用假肢控制器執行所述運動命令作為扭矩命令，以使所述扭矩控制假肢裝置根據所述用戶的所述空間運動意圖來運動。

10.根據權利要求9所述的計算機程序產品，所述計算機程序產品還包括用于控制與所述一個或更多個處理器可操作地連接的至少一個扭矩控制假肢裝置的指令。

11.根據權利要求10所述的計算機程序產品，所述計算機程序產品還包括在所述控制器中接收與所述假肢裝置的當前狀態相關的感覺信息的操作。

12.根據權利要求11所述的計算機程序產品，其中，在執行所述運動命令時，使用任務分解和姿勢分解來執行所述運動命令，其中，所述任務分解是任務空間控制，所述姿勢分解被公式化為成本位能，所述成本位能表示成本函數。

13.根據權利要求12所述的計算機程序產品，其中，在執行所述運動命令時，所述運動命令被執行作為扭矩命令，所述扭矩命令生成期望任務空間控制，同時使所述成本位能最小化。

14.根據權利要求11所述的計算機程序產品，其中，在執行所述運動命令時，使用尖峰脈沖神經網絡來執行所述運動命令。