[發明專利]腦交互設備和方法

在審

• 申請號: 201980091609.5
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN113518642A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 尼古拉·維索科夫;道雷恩·托列哈諾夫;伊利婭·塔拉先科;米哈伊爾·奧加涅相
• 申請（專利權）人: 大腦補丁有限公司
• 主分類號: A61N1/36
• 分類號: A61N1/36;A61N1/04
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 梁麗超

本文公開了腦交互設備，該腦交互設備在操作時提供對用戶大腦的腦活動監測和刺激，該腦交互設備包括：待放置或定位在用戶頭部的頭戴式裝置，其中，該頭戴式裝置包括電極裝置，該電極裝置包括與用戶的頭皮進行電接觸的多個電極；輸入/輸出裝置，該輸入/輸出裝置從多個電極接收電信號并且使用腦刺激協議將腦刺激傳遞到多個電極；數據處理裝置，該數據處理裝置對從輸入/輸出裝置接收的檢測到的電信號進行處理，并且生成對應于接收到的電信號的腦刺激協議，其中，數據處理裝置包括存儲器模塊；以及電源單元，該電源單元為輸入/輸出裝置和數據處理裝置提供電力。數據處理裝置將接收到的電信號與預定參考數據集進行比較，以生成對接收到的電信號的分析，并且在生成腦刺激協議時應用機器學習算法或另一計算算法進行分析。

技術領域

本發明涉及神經調節設備，以及使用上述神經調節設備的方法。更具體地，本發明涉及腦交互設備以及使用這種設備的方法，例如通過利用使用計算裝置實現的人工智能(自適應學習)，當在操作中處理通過腦交互設備的信號時，該計算裝置修改腦交互設備的操作方式。此外，本發明涉及計算機程序產品，該計算機程序產品包括其上存儲有計算機可讀指令的非暫時性計算機可讀存儲介質，計算機可讀指令可由包括處理硬件的計算機化器件執行以執行上述方法。

背景技術

最近，可操作以刺激人類神經系統的設備有了顯著發展。然而，源自給定人員的給定大腦的電化學信號通過給定大腦的顱骨與外部影響隔離，其中電化學信號通過顱骨在空間上傳播。此外，非侵入性腦刺激(NIBS)系統目前正用于腦刺激。在示例中，通過向神經系統施加電刺激以控制神經系統對疼痛的感知來修改神經系統的功能，或者在執行認知任務時使用不同的腦刺激協議來增強神經系統的表現。

通常，通過連接與給定人員的頭皮區域接觸的電極來檢測源自給定人員的給定大腦的電化學信號。一般而言，通過使用與頭皮區域接觸的電極從給定大腦拾取的信號具有數十到數百微伏數量級的幅度。這些信號或源自這些信號的參數與各種大腦狀態、認知活動和特定障礙有關。還可以使用這些相同或不同的電極來為非侵入性腦刺激(NIBS)傳遞電流。此外，大多數常規非侵入性腦刺激(NIBS)系統都依賴于“普適型”協議，即通常用于不同類型大腦的通用協議。相反，發現人類大腦具有高度的個人主義，即它們對刺激的反應方式彼此不同。此外，考慮到顱骨大小并用于電記錄和電刺激的剛性常規電極定位系統(也稱為10/20系統)依賴于護士或技術人員的幫助，但它仍然沒有考慮到大腦的個體性以及不適應的信號處理和刺激算法，因此在極端情況下會導致不良的重現性和意外結果。因此，根據“普適型”協議的這種單一設備設計是粗略且無效的方法。

這種個體性要求突出了該領域中用以針對關于個體間結構變異的刺激，但也針對個體信號動力學，甚至針對實時快速變化的大腦狀態進行優化的主要挑戰和需求。由于腦刺激會影響大腦的狀態，因此可能需要相應地調適刺激，從而形成“反饋循環”。如果在沒有任何第三方參與的情況下自動實時發生這種調適，則這種類型的循環被稱為“閉環”。如果刺激不能有效地將大腦狀態改變為期望狀態，則可以定義為“腦刺激協議”的刺激集體參數將需要在該反饋循環中進行調整，直到達到期望效果為止。因此，我們將處理傳入信號或調整腦刺激協議的任何裝置定義為“自適應學習算法”，這些裝置可以適應個體間和狀態間的差異。

然而，大多數現有的專用設備在提供真正閉環非侵入性腦刺激(NIBS)的能力方面受到限制。應注意，現有的專用設備缺乏用于調整和優化刺激的實時協議，導致非侵入性腦刺激(NIBS)能夠提供的有益效果的重現性較差。此外，迄今為止，在這個方向上所做的大部分努力主要集中在響應于記錄的腦電波的正相位或負相位來觸發刺激。例如，如WIPO公開WO2017015428A1中所述，為了觸發與所記錄的給定受試者的腦電波同相的刺激，目前使用“鎖相”形式。

盡管在上述神經調節設備中取得了進步，但仍需要進一步優化刺激參數，以實現對非侵入性腦刺激(NIBS)的改進型實時優化。因此，根據前述討論，需要克服與常規非侵入性腦刺激(NIBS)系統相關的前述缺點。

發明內容