[發明專利]一種在顱骨上構建的智能交互平臺

在審

• 申請號: 202110798205.9
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113413157A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 楊娜娜;許勝勇;劉風雨;葛松;林衍旎;徐晶晶
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: A61B5/291
• 分類號: A61B5/291;A61B5/00;A61B5/01;A61B5/386;A61B8/00;A61M31/00;A61N7/00;G06F3/01
• 代理公司: 北京文慧專利代理事務所(特殊普通合伙) 11955
• 代理人: 戴麗偉

本發明涉及一種在顱骨上構建的智能交互平臺，包括顱骨替代支撐組件和集成于顱骨替代支撐組件上的多模聯運的顱上實驗室和中央片上系統。本發明重視并有效利用了顱骨這一重要結構，將多模聯運的顱上實驗室和中央片上系統集成在了顱骨替代支撐組件上，一方面有助于降低手術難度和減小腦組織創傷，相比于腦內植入來說顱骨上允許安裝更大面積的電路系統，減小了芯片的小型化的壓力；另一方面，該平臺能夠輔助實現腦部與外界的光聲電等多種信息的智能交互和物質輸運。此外該平臺也可以作為信息處理和控制中心與人工視覺系統、可穿戴設備或其它外部設備進行通訊。

技術領域

本發明涉及腦-機交互技術領域，具體為一種在顱骨上構建的智能交互平臺。

背景技術

腦-機交互技術，是在大腦和計算機或其他外部設備之間建立一條全新的交互通道，并通過它實現和外部的信息交流和物質輸送。作為當前最活躍的研究方向之一，腦-機交互技術對于生物醫學、神經康復、智能機器人和人工視覺等領域具有重要的研究意義和巨大的應用潛力，因此，近年來腦-機交互技術得到了飛速發展，陸續發展出了多種侵入式和非侵入式的腦-機交互裝置。非侵入式的腦-機交互裝置存在精度低的問題、有線的腦-機交互裝置存在線路繁雜的問題而全植入式無線腦-機交互系統存在對腦組織創傷大且腦-機交互芯片小型化困難的問題。因為與大腦實現信息交互和物質傳輸需要跨越顱骨這一重要的結構，而目前的腦-機交互技術主要在顱骨內和顱骨外，沒有重視并有效利用顱骨這一結構。

發明內容

為了克服現有腦-機交互技術的局限性，本發明提供一種在顱骨上構建的智能交互平臺，用于大腦與外部的信息交流和物質傳輸。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種在顱骨上構建的智能交互平臺，包括可固定于顱骨上的顱骨替代支撐組件和集成安裝于所述顱骨替代支撐組件上的多模聯運的顱上實驗室和中央片上系統；

所述多模聯運的顱上實驗室包括神經電極、神經傳感器、超聲窗口、微流控系統、光學窗口和微型顯微鏡，其中，所述神經電極用于感知腦部的神經電信號，所述神經傳感器用于感知腦部的溫度信號，所述微型顯微鏡用于觀察腦部，所述微流控系統用于將物質傳輸至大腦內部或從大腦獲取物質進行化學檢測和分析，所述超聲窗口用于輔助或增強超聲成像，還用于輔助或增強聚焦超聲治療，所述光學窗口用于直接觀察腦部狀態，還用于進行各類光學刺激；

所述中央片上系統包括中央處理模塊、圖像處理模塊、語音處理模塊、存儲模塊、傳輸模塊、腦機接口芯片模塊、傳感器模塊和儲能模塊，其中，所述存儲模塊的作用是存儲接收到的信息以便其它各模塊和體外輔助設備調用，所述傳輸模塊的作用是按照約定的規則傳輸從各模塊或體外輔助設備中接收的信息，所述儲能模塊的作用是為整個智能交互平臺提供電源，保證整個智能交互平臺中所有電路系統的正常工作，所述傳感器模塊的作用是從外界獲取傳感信息，以輔助其它各個模塊工作；所述圖像處理模塊用于處理圖像信息，并將經處理的圖像信息通過傳輸模塊傳輸至對應的體外圖像顯示設備進行顯示，和/或，傳輸至中央處理模塊，由中央處理模塊按照約定的規則實時處理編碼為控制信號，和/或，傳輸至存儲模塊存儲進行存儲；所述語音處理模塊用于處理語音信息并通過傳輸模塊傳輸至存儲模塊存儲，和/或，傳輸至中央處理模塊，由中央處理模塊按照約定的規則實時處理編碼為控制信號；所述腦機接口芯片模塊用于處理從與之建立了通訊的神經電極、神經傳感器或微流控系統接收到的腦部的溫度信號、電信號或化學信號，將處理后的信號經所述傳輸模塊傳輸至存儲模塊存儲，和/或，傳輸至所述中央處理模塊，由所述中央處理模塊按照約定的規則進一步處理編碼為控制信號，還用于從根據中央處理系統或體外輔助設備的控制產生光和電信號傳輸至所述神經電極和神經傳感器中對大腦進行刺激。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述一種在顱骨上構建的智能交互平臺通過腦電信號、圖像、語音三種信號單獨或協同來控制其運作與否。

進一步，所述一種在顱骨上構建的智能交互平臺可以拆卸和更換。