脑交互设备和方法与流程

技术特征：

1.一种脑交互设备，所述脑交互设备在操作时提供对用户大脑的脑活动监测和刺激，其中，所述设备包括：

(i)待放置或定位在用户头部上的头戴式装置，其中，所述头戴式装置包括电极装置，所述电极装置包括多个电极，所述多个电极在操作时与用户的头皮进行电接触，以检测来自所述头皮的电信号并对所述头皮施加脑刺激；

(ii)输入/输出装置，所述输入/输出装置在操作时从所述多个电极中的至少一个接收电信号，并且使用脑刺激协议将所述脑刺激传递到所述多个电极中的所述至少一个；

(iii)数据处理装置，所述数据处理装置在操作时对从输入信号处理装置接收到的所述检测到的电信号进行处理，并且生成对应于所述接收到的电信号的所述脑刺激协议，其中，所述数据处理装置包括存储器模块；以及

(iv)一个或多个电源单元，所述一个或多个电源单元为所述输入/输出装置和所述数据处理装置提供电力，

其特征在于，所述数据处理装置将所述接收到的电信号与预定参考数据集进行比较以生成对所述接收到的电信号的分析，并且将至少一种自适应学习算法或另一计算算法应用于分析和生成所述脑刺激协议的过程。

2.根据权利要求1所述的脑交互设备，其特征在于，所述预定参考数据集被存储在所述存储器模块中，并且在所述脑交互设备操作时以实时方式迭代更新。

3.根据权利要求1所述的脑交互设备，其特征在于，所述数据处理装置分析所述接收到的电信号并且以实时方式应用所述脑刺激协议，使得在对所述用户施加所述脑刺激的同时，在所述用户的头皮处检测到所述电信号。

4.根据权利要求1所述的脑交互设备，其特征在于，所述数据处理装置在对所述用户施加所述脑刺激时，分析从所述输入信号处理装置接收到的所述电信号。

5.根据前述权利要求中任一项所述的脑交互设备，其特征在于，还对所述用户的在空间上远离给定用户的头皮的其他部位施加所述刺激。

6.根据前述权利要求中任一项所述的脑交互设备，其特征在于，所述数据处理装置使用但不限于所述至少一种自适应学习算法或至少实现为以下的另一计算算法：可执行软件、数字硬件(例如FPGA、ASIC、定制芯片设计)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的脑交互设备，其特征在于，所述至少一种自适应学习算法包括但不限于以下机器学习算法中的至少一者：K-最近邻算法、回归分析、基于集成树的算法、最大功率点跟踪、人工神经网络、深度卷积神经网络、循环神经网络、强化学习算法、随机森林算法、推荐系统、遗传算法、Q-学习和深度Q-学习算法，其中这些中的至少一者或另一计算算法在闭环系统中实现。

8.根据前述权利要求中任一项所述的脑交互设备，其特征在于，所述数据处理装置使用但不限于所述至少一种自适应学习算法或另一计算算法来迭代地调整所述脑刺激协议，使得所述用户的所述大脑的电活动根据需要被调制到近似目标。

9.根据前述权利要求中任一项所述的脑交互设备，其特征在于，所述设备还包括控制单元，所述控制单元在操作时从所述用户和第三方器件中的至少一个接收输入，其中，所述控制单元与所述数据处理装置能通信地耦合，并且包括用于在所述设备与所述第三方器件之间建立通信的通信模块。

10.根据前述权利要求中任一项所述的脑交互设备，其特征在于，所述设备还包括用于向所述用户的大脑提供视觉刺激、音频刺激和/或虚拟现实刺激中的至少一者的外部刺激装置，其中，所述外部刺激装置与所述控制单元能通信地耦合。

11.根据前述权利要求中任一项所述的脑交互设备，其特征在于，所述输入/输出装置包括安全装置，其中，在所述设备发生器件故障的情况下，所述安全装置禁止对所述电极装置施加任何脑刺激并且根据所述电极装置进行记录。

12.一种使用脑交互设备的方法，所述脑交互设备在操作时提供对用户大脑的脑活动监测和刺激，其特征在于，所述方法包括：

(i)使用一个或多个电源单元为输入/输出装置和数据处理装置提供电力；

(ii)将头戴式装置放置或定位在所述用户的头部上，其中，所述头戴式装置包括电极装置，所述电极装置包括多个电极，所述多个电极在操作时与所述用户的头皮进行电接触，以检测来自所述头皮的电信号并对所述头皮施加脑刺激；

(iii)使用所述输入/输出装置从所述多个电极中的至少一个接收电信号，并且使用脑刺激协议将所述脑刺激传递到所述多个电极中的所述至少一个；

(iv)使用所述数据处理装置对从所述输入/输出装置接收到的所述检测到的电信号进行处理，并且生成对应于所述接收到的电信号的所述脑刺激协议，其中，所述数据处理装置包括存储器模块；以及

(v)将所述接收到的电信号与预定参考数据集进行比较以生成分析，并且将至少一种自适应学习算法或另一计算算法应用于所述分析以生成所述脑刺激协议。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用所述数据处理装置以实时方式迭代地更新所述预定参考数据集，并且将所述更新的预定参考数据集存储在所述存储器模块中。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用所述数据处理装置以实时方式分析所述接收到的电信号，使得在对所述用户施加所述脑刺激的同时，在所述用户的头皮处检测到所述电信号。

15.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用所述数据处理装置对所述用户施加所述脑刺激时，分析从所述输入/输出装置接收到的所述电信号。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用所述电极装置的所述多个电极中的至少一个来对所述用户的头皮施加所述脑刺激，以及对所述用户的在空间上远离所述用户的头皮的其他部位施加所述脑刺激。

17.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括对所述数据处理装置进行布置以使用但不限于所述至少一种自适应学习算法或至少实现为以下的另一计算算法：可执行软件、数字硬件(例如FPGA、ASIC、定制芯片设计)。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一种自适应学习算法包括但不限于以下机器学习算法中的至少一者：K-最近邻算法、回归分析、基于集成树的算法、最大功率点跟踪、人工神经网络、深度卷积神经网络、循环神经网络、强化学习算法、随机森林算法、推荐系统、遗传算法、Q-学习和深度Q-学习算法，其中，这些中的至少一者或另一计算算法在闭环系统中实现。

19.根据权利要求12至18中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括对所述数据处理装置进行布置以使用但不限于所述至少一种自适应学习算法或另一计算算法来迭代地调整所述脑刺激，使得所述用户的所述大脑电活动根据需要被调整到所述大脑的近似目标电活动。

20.根据权利要求12至19中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用控制单元以从用户或第三方器件中的至少一个接收输入，其中所述控制单元与所述数据处理装置能通信地耦合，并且包括用于在所述设备与所述第三方器件之间建立通信的通信模块。

21.根据权利要求12至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用用于向所述用户的大脑提供视觉刺激、音频刺激和/或虚拟现实刺激中的至少一个的外部刺激装置，其中，所述外部刺激装置与所述控制单元能通信地耦合。

22.根据权利要求12至21中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括：在设备故障的情况下，使用安全装置禁止对所述电极装置施加所述脑刺激并且禁止记录所述电信号，其中，所述安全装置与所述输入/输出装置能通信地耦合。

23.一种计算机程序产品，包括其上存储有计算机可读指令的非暂时性计算机可读存储介质，所述计算机可读指令能由包括处理硬件的计算机化器件执行以执行根据权利要求12至22中任一项所述的方法。

技术总结
本文公开了脑交互设备，该脑交互设备在操作时提供对用户大脑的脑活动监测和刺激，该脑交互设备包括：待放置或定位在用户头部的头戴式装置，其中，该头戴式装置包括电极装置，该电极装置包括与用户的头皮进行电接触的多个电极；输入/输出装置，该输入/输出装置从多个电极接收电信号并且使用脑刺激协议将脑刺激传递到多个电极；数据处理装置，该数据处理装置对从输入/输出装置接收的检测到的电信号进行处理，并且生成对应于接收到的电信号的脑刺激协议，其中，数据处理装置包括存储器模块；以及电源单元，该电源单元为输入/输出装置和数据处理装置提供电力。数据处理装置将接收到的电信号与预定参考数据集进行比较，以生成对接收到的电信号的分析，并且在生成脑刺激协议时应用机器学习算法或另一计算算法进行分析。

技术研发人员：尼古拉·维索科夫;道雷恩·托列哈诺夫;伊利娅·塔拉先科;米哈伊尔·奥加涅相;
受保护的技术使用者：大脑补丁有限公司;
技术研发日：2019.12.13
技术公布日：2021.10.19