[發明專利]基于腦機接口的光刺激控制裝置及方法

在審

• 申請號: 202210220899.2
• 申請日: 2022-03-08
• 公開（公告）號: CN114628006A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 吉彥平;王文思;陳旺鑫;王明晨;馬一鳴;王曉雯;魏韻璋;趙燕冉;劉文濤;趙伯言
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G16H20/30
• 分類號: G16H20/30;G06F3/01
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 周志斌

1.一種基于腦機接口的光刺激控制裝置，其特征在于，包括FPGA控制模塊、驅動模塊以及Micro-LED探針陣列模塊；

所述FPGA控制模塊用于根據存儲的光學參數基于光遺傳學腦機接口算法生成控制指令；

所述驅動模塊與所述FPGA控制模塊的IO端口連接，用于接收所述控制指令生成指定條件的驅動信號；

所述Micro-LED探針陣列模塊與所述驅動模塊的輸出端連接，用于接收所述驅動信號并生成符合指定條件的目標光束；

其中，所述符合指定條件的目標光束為：符合指定波長、指定頻率、指定形狀以及指定強度的光束。

2.根據權利要求1所述的基于腦機接口的光刺激控制裝置，其特征在于，還包括：射頻通信和供電模塊；

所述射頻通信和供電模塊用于接收所述FPGA控制模塊發送的控制指令，并將所述控制指令以無線傳輸的方式發送至所述驅動模塊。

3.根據權利要求2所述的基于腦機接口的光刺激控制裝置，其特征在于，所述射頻通信和供電模塊還用于：

基于磁場均衡分布技術，通過FPGA控制模塊和驅動模塊之間的動態匹配和動態磁場耦合產生橫向范圍內均衡分布的磁場耦合系數，對所述FPGA控制模塊和驅動模塊進行無線供電。

4.根據權利要求1所述的基于腦機接口的光刺激控制裝置，其特征在于，所述Micro-LED探針陣列模塊包括多個點位探針，所述驅動模塊與每個點位探針連接，所述點位探針對應的Micro-LED光源基于所述驅動信號產生不同的符合指定條件的目標光束。

5.根據權利要求1所述的基于腦機接口的光刺激控制裝置，其特征在于，所述存儲的光學參數包括Micro-LED光源的波長、光照強度、光源探針陣列的形狀和相位中的至少一種。

6.根據權利要求1所述的基于腦機接口的光刺激控制裝置，其特征在于，還包括目標神經元確認模塊和參數確認模塊；

所述目標神經元確認模塊，用于確定目標神經元的位置，并對所述目標神經元進行處理，使目標神經元感光；

所述參數確認模塊分別與所述目標神經元確認模塊、FPGA控制模塊連接，用于確認Micro-LED探針陣列模塊的點位探針陣列相位，針對單一的目標神經元或神經元特定運輸通道設定光學參數。

7.根據權利要求2所述的基于腦機接口的光刺激控制裝置，其特征在于，還包括外圍供電電路，所述外圍供電電路與所述FPGA控制模塊連接，所述外圍供電電路用于與所述射頻通信和供電模塊共同作用，對整個裝置進行供電。

8.一種基于權利要求1至7任一項所述的基于腦機接口的光刺激控制裝置實現的基于腦機接口的光刺激控制方法，其特征在于，包括：

通過FPGA控制模塊根據存儲的光學參數基于光遺傳學腦機接口算法生成控制指令；

通過驅動模塊接收所述控制指令生成指定條件的驅動信號；

通過Micro-LED探針陣列模塊接收所述驅動信號并生成符合指定條件的目標光束；

其中，所述符合指定條件的目標光束為：符合指定波長、指定頻率、指定形狀以及指定強度的光束。

9.根據權利要求8所述的基于腦機接口的光刺激控制方法，其特征在于，還包括：

通過射頻通信和供電模塊接收FPGA控制模塊發送的控制指令，并將所述控制指令以無線傳輸的方式發送至所述驅動模塊。

10.根據權利要求9所述的基于腦機接口的光刺激控制方法，其特征在于，通過FPGA控制模塊根據存儲的光學參數基于光遺傳學腦機接口算法生成控制指令之前，還包括：

確定目標神經元的位置，并對所述目標神經元進行處理，使目標神經元感光；

確認Micro-LED探針陣列模塊的點位探針陣列相位，針對單一的目標神經元或神經元特定運輸通道設定光學參數。