[發明專利]用于將生理和機器信息組合以增強功能的方法和系統

有效

• 申請號: 201580058620.3
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN106922125B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: S.M.納拉彥;R.塞拉
• 申請（專利權）人: 里索那公司
• 主分類號: A61N1/36
• 分類號: A61N1/36;A61B5/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫鵬;鄭冀之

本發明一般地且具體地涉及使用機器學習將生物傳感器與外部機器組合以形成能夠控制效應器以輸送治療或增強性能的計算機化表示。

技術領域

本發明一般地且具體地涉及使用機器學習將生物傳感器與外部機器組合以形成能夠控制執行器以輸送治療或增強功能的計算機化表示。本發明將來自身體系統和人工裝置的感測信號與來自可測量身體系統和人工裝置的輸出結合以創建被學習網絡。可測量身體系統包括中樞和外圍神經系統、心血管系統、呼吸系統、骨骼肌和皮膚以及能夠產生可測量信號的任何其它身體系統。人工裝置包括診斷傳感器、醫療刺激或假肢裝置和/或非醫療系統。本發明在睡眠和覺醒、睡眠障礙性呼吸、記憶和認知、監視肥胖或心力衰竭及其它條件并進行響應中或者更一般地在經由外部裝置來增強性能方面具有應用。本公開概述了本發明的多個應用，使用供在正常個體或具有睡眠呼吸障礙的患者中使用的用以增強睡眠相關身體功能的方法和系統作為示例。

本申請通過引用而結合了代理人檔案號（2015年8月25日提交的申請PCT/US15/46819）的全部主題和申請。

背景技術

人體與人工裝置或機器對接已經很久了。數個世紀以來已經用與金屬及其它材料組合的木材來制作假肢。通過最近的技術進步，裝置現在常常具有用于特定目的—諸如機器人肢體（參見例如http://singularityhub.com/2013/07/24/darpas-brain-controlled-prosthetic-arm-and-a-bionic-hand-that-can-touch)）或葡萄糖感測胰島素輸注泵—的尖端材料、設計和控制。

這些功能中的許多由大腦（中樞神經系統）和/或外圍神經系統調解。這些功能包括典型的“神經學”功能，諸如視覺或聽力，而且還有幾乎所有的日常生活動作，包括學習、移動或操作機器。

在許多情況下，身體執行此類功能的能力是受約束的。約束可以采取許多形式且可以是物理上或功能上的。物理約束包括阻止肢體在封閉空間中的移動的外部障礙，諸如可以影響戰士或水肺潛水員。物理約束也可以是內部的，諸如來自截肢術的肢體損失。功能約束可以包括典型疾病，諸如阻止個體移動腳的能力的中風。然而，功能約束還可以包括由于技能的訓練、知識或獲取不足或者通過不用而引起的對任務的執行不足。

缺少的事物是如何可以在特定個體中使用裝置來自動地（“智能地”）調整療法以恢復損失的生理功能或增強現有功能。在先和當前的裝置的此不能自動地調整療法和恢復或增強功能在檢查人類大腦如何感測、整合和控制身體功能時是顯著的。

現有技術已經廣泛地研究但不精確地定義了大腦的哪些區域控制身體功能和其如何與網絡中的其它生理組成部分相交互。簡單的身體功能（諸如移動左臂的二頭肌或從右手食指進行感測）被明確地定義且在個體之間常常被保留。甚至針對某些“簡單感覺”（諸如面部的視覺識別）討論功能映射或“圖譜”。此外，包括“較高皮層”功能的其它身體功能未被明確地定義也未保留。這包括睡眠、認識、記憶、心情、警覺性、感覺運動神經和許多其它活動。

當前，調節身體功能的機器在很大程度上基于生理學的精確詳細知識，其對于大腦而言將包括正常和異常功能的神經成像、大腦映射和外圍神經映射。遺憾的是，此類詳細知識常常是不完善的。功能位置的映射在個體之間—并且甚至在不同時間的同一人中—常常改變。許多功能被不良地映射，諸如記憶、認知和精神表現。即使對于很好地映射的功能而言，定義生理功能的研究也常常引起此功能方面的附加不確定性。

映射身體功能的功能域—與該功能相關聯的生理系統的網絡包括感測信號和對其進行控制的生物效應器—是困難的。功能域的映射對于涉及到大腦的功能而言是特別困難的。然而，迫切地需要感測和調節其已改變功能可以引起疾病或次最佳性能的功能域。