[發(fā)明專利]一種多功能人腦計算機接口頭盔

有效

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• 申請日: 2017-05-02
• 公開（公告）號: CN106970712B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發(fā)明（設計）人: 鄭勇;臧大維
• 申請（專利權）人: 臧大維;鄭勇
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01
• 代理公司: 天津盛理知識產(chǎn)權代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

本發(fā)明涉及一種多功能人腦計算機接口頭盔，其技術特點是：包括皮層電信號讀取單元和皮層磁信號寫入單元；皮層電信號讀取單元包括依次連接的超微頭皮電極陣列、微型多通道信號放大器、微型多通道模數(shù)轉換器和信號傳輸器；皮層磁信號寫入單元由多個位于頭盔殼體內立體定向磁頭組成。本發(fā)明將皮層電信號讀取單元和皮層磁信號寫入單元結合在一起，實現(xiàn)了人腦信息到計算機的信號讀取功能，并可將將信息以無創(chuàng)的方式從計算機傳入大腦并作用于神經(jīng)細胞，實現(xiàn)人腦與外周設備的雙向數(shù)據(jù)交互，可廣泛應用于神經(jīng)系統(tǒng)損傷造成的肢體運動、肢體感覺功能障礙人群的康復及生活輔助；也可應用于人腦對計算機應用程序、游戲等的交互及機器(人)操控等領域。

技術領域

本發(fā)明屬于電磁技術及神經(jīng)電生理技術領域，尤其是一種多功能人腦計算機接口頭盔。

背景技術

人腦計算機接口已經(jīng)成為世界范圍廣泛研究的課題，如何簡單有效地獲取高精度、實時的人腦電信號已成為研究的重要內容之一。目前精確獲得人腦電信號的方法通常為有創(chuàng)性的，如通過手術的方式在大腦皮層表面某一區(qū)域貼敷或植入微電極陣列，這種方法多處于實驗階段，而且人腦手術存在風險，很難被人們接受和推廣。在頭皮表面安裝頭皮電極來獲取腦電信號的方法已被人們廣泛應用于醫(yī)療檢查及醫(yī)學實驗，但是目前的頭皮電極普遍存在體積較大、結構材料單一、安裝方法繁瑣、電磁屏蔽效果欠佳等問題，而且能在頭皮表面安裝的電極數(shù)量及密度較低，無法獲取更加精細的大腦電信號。

目前人腦計算機接口的研究僅僅限于人腦信息到計算機的單向接口研究。而如何將信息以無創(chuàng)的方式從計算機傳入大腦并作用于神經(jīng)細胞的研究及實際應用幾乎是空白，現(xiàn)有相關研究及應用多為有創(chuàng)性的，如一些高端人工視覺是通過在大腦視覺皮層表面植入電極實現(xiàn)的，但這些方法均為有創(chuàng)性的，同樣存在極大風險。如何無創(chuàng)地將人造感覺傳入大腦并與大腦產(chǎn)生交互的研究仍是空白。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種多功能人腦計算機接口頭盔，解決頭皮電極無法精細獲得大腦信號的問題以及人腦雙向信息交互的問題。

本發(fā)明解決其技術問題是采取以下技術方案實現(xiàn)的：

一種多功能人腦計算機接口頭盔，包括頭盔外殼，在頭盔外殼上安裝有皮層電信號讀取單元和皮層磁信號寫入單元；所述皮層電信號讀取單元包括依次連接的超微頭皮電極陣列、微型多通道信號放大器、微型多通道模數(shù)轉換器和信號傳輸器，所述超微頭皮電極陣列安裝在頭盔陣列插槽中并可在頭盔陣列插槽中上下移動，所述微型多通道信號放大器、微型多通道模數(shù)轉換器、信號傳輸器安裝在頭盔殼體內并通過內部線纜匯總至頭盔數(shù)據(jù)線，所述超微頭皮電極陣列位于大腦皮層軀體運動中樞所對應的頭皮表面；所述皮層磁信號寫入單元由多個位于頭盔殼體內立體定向磁頭組成，每個立體定向磁頭的連接導線匯總至頭盔數(shù)據(jù)線，所述立體定向磁頭陣列位于大腦皮層軀體感覺中樞所對應的頭皮表面。

所述頭盔外殼由彈性非導電材料制成，其內表面緊密帖服于頭皮表面并覆蓋在大腦皮層軀體運動中樞及軀體運動感覺中樞所對應的頭皮之上。

所述超微頭皮電極陣列由超微頭皮電極陣列模塊和主體安裝在超微頭皮電極陣列模塊內的一組超微頭皮電極構成；所述超微頭皮電極包括超微頭皮電極頭部、超微頭皮電極體部、超微頭皮電極尾部、電極線和彈簧，所述超微頭皮電極體部設置在超微頭皮電極頭部上，所述超微頭皮電極尾部一端與超微頭皮電極體部相連接且超微頭皮電極尾部另一端與電極線相連，所述電極線一端與超微頭皮電極尾部相連，電極線另一端穿過超微頭皮電極陣列模塊表面并與上位設備相連實現(xiàn)信號傳遞功能，所述彈簧安裝在超微頭皮電極尾部上方；在超微頭皮電極陣列模塊內部設有電極倉，所述超微頭皮電極尾部及彈簧安裝電極倉中可上下移動，在電極倉下端設有電極滑動孔并與超微頭皮電極陣列模塊外部相通起到支撐和引導超微頭皮電極體部作用。