[发明专利]一种基于超声调制的脑-机接口通讯方法

权利要求书

1.一种基于超声调制的脑-机接口通讯方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

安装由脑电电极、脑电放大器、脑电滤波器的脑电采集系统以及基于超声调制的脑电信号测量系统组成的脑电信号测量设备、以及由聚焦超声换能器和聚焦超声波驱动装置组成的聚焦超声波发射设备；利用水听器测量聚焦超声波特性；

在所设定的实验范式下，将超声波聚焦于焦斑位置，同时测量脑电信号和基于超声调制的脑电信号；利用所测量的脑电信号和基于超声调制的脑电信号制定解码策略。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声调制的脑-机接口通讯方法，其特征在于，所述基于超声调制的脑电信号测量系统依次包括：差分放大装置、带通滤波装置、二次放大装置以及数字采集装置。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声调制的脑-机接口通讯方法，其特征在于，所述利用水听器测量聚焦超声波特性具体为：

测量聚焦超声波谐振频率、聚焦超声波焦斑的位置、尺寸、以及聚焦超声波焦斑处声压。

4.根据权利要求1所述的一种基于超声调制的脑-机接口通讯方法，其特征在于，所述测量脑电信号具体为：

根据导程场理论，在已知脑内神经元电活动和组织电阻率ρ情况下，脑电电极测量的脑电信号V满足如下数学关系：

其中，是激活源电流密度；是电极在单位电流注入情况下对应的电流密度；Ω是全脑电活动区域。

5.根据权利要求4所述的一种基于超声调制的脑-机接口通讯方法，其特征在于，所述测量基于超声调制的脑电信号具体为：

当聚焦超声波聚焦于焦斑时，聚焦区域电阻率的变化Δρ导致脑电电极测量的脑电信号的变化，产生超声调制的脑电信号V_AE，该信号与聚焦超声波频率相同，与脑电信号幅值正相关，并且携带聚焦超声波焦斑空间位置信息，其数学关系如下：

其中，k为声电效应系数，P为聚焦超声波焦斑处声压。

6.根据权利要求1所述的一种基于超声调制的脑-机接口通讯方法，其特征在于，所述利用所测量的脑电信号和基于超声调制的脑电信号制定解码策略具体为：

通过滤波、共空间模式特征提取、支持向量机模式识别后，将识别结果转换为相应的BCI命令输出。

7.根据权利要求2所述的一种基于超声调制的脑-机接口通讯方法，其特征在于，所述带通滤波装置的中心频率为1MHz，总放大倍数为50-70分贝，所选用的数字采集板块为NIPXI-5101。