涉及腦計算機接口的改進的製作方法

2023-05-02 21:00:36 2

專利名稱：涉及腦計算機接口的改進的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種創建用於腦計算機(brain computer)接口中的用戶簡檔(profile)的方法和系統，並且涉及一種用於針對應用為用戶創建腦計算機接口的方法和 系統。
背景技術：
許多年來，人們已經推測(speculate)腦電圖活動或對腦功能的其他電生理學測 量可以提供用於發送消息和命令到外部世界的新的非肌肉(muscular)通道，該通道通常 被稱為腦計算機接口(BCI)。在過去的20年間，已經興起了有成果的BCI研究計劃。受到 對腦功能的提高的理解的鼓勵，隨著強大的低成本計算機設備的出現，並且隨著對殘疾人 的需求和潛能的認知的提高，這些計劃集中在開發新的通信和控制技術。最流行的腦計算機接口使用從頭皮記錄的腦電圖(EEG)活動或在皮層(cortex) 內記錄的單神經元活動。這些活動可以在計算環境中使用以控制光標移動、選擇字母 或圖標，或者可以用於操作神經假體。每個BCI的中心是變換算法，其將來自用戶的電 生理學輸入轉換為控制一個或多個外部設備的輸出。BCI的操作取決於兩個自適應控 制器之間的有效交互、在提供給BCI的電生理學輸入中編碼他或她的命令的用戶以及 辨識該輸入中包含的命令並在設備控制中表達它們的BCI。可以在J.R.WolpaW，N. B.， D. J. McFarland,G. Pfurtscheller,T. M. Vaughan在Clinical Neurophysiology,113 (2002) 第 767-791 頁發表的『『Brain-computer interfaces for communication and control，，禾口 Τ. Μ. Vaughan, W. J. H. , L. J. Trejo, W. Ζ. Rymer 在 IEEE Transactions onNeural Systems and Rehabilitation Engineering, 2003 11 (2)第 94-109 頁上發表的 「Brain-Computer Interface Technology :A Review of theSecond International Meeting，，中找至Ij關於BCI 的進一步詳述。BC I可以被提供給具有嚴重殘疾的個人以提高它們的生活質量。腦信號可以例如 能夠為殘疾人提供對諸如輪椅、車輛或輔助機器人之類的設備的增強控制。隨著BCI技術 的改進，它或許將擴展到為具有不太嚴重殘疾、局部殘疾或根本沒有醫學殘疾的人們提供 服務。例如，BCI可以用於監控長途駕駛員或飛機駕駛員的注意力。BCI可以用於控制在危 險或敵對情況中運行的機器人。在其他應用中，BCI可以用於提供視頻遊戲中的附加控制 或創建神經藝術和音樂。BCI的應用領域可以被看作是從一端處的二進位開關(一個比特，開或關)運行到 另一端處的模擬複雜的機器人技術的連續統一體。當前的BCI具有高達25比特/分鐘的 最大信息傳送速率。更高的速度和準確性的獲得要求在信號採集和處理方面、變換算法方 面、以及用戶訓練方面進行改進。BCI信號的選擇受到應用的影響。為了實現精確的控制功 能，比如物理設備的快速運動，一些EEG信號的相對較慢的變化可能是不夠的，而神經元放 電(spike)序列的更快動態性可能足夠。然而，這種選擇導致另一個折衷表面電極是便利 的並且包含很小的危險，而腦內的電極移植是侵入性的並且因此包含更大危險。
在個人用戶正確使用BCI之前，需要大量的訓練。首先，用戶必須學會如何調製他 們的腦活動，從而生成適當的電生理學信號，並且另外，所使用的BCI必須記錄(log)用戶 的許多信號並設計一個模型或提取特徵。然而，腦電圖(EEG)信號是天然地不穩定的、對於 不同主體而言是不同的並且通常非常嘈雜，因為它們受到各種人工製品比如肌電圖(EMG) 和眼電圖(EOG)信號的汙染。肌電圖(EMG)檢測當肌細胞收縮時由這些細胞產生的電位以 及也檢測當肌細胞處於靜止時這些細胞產生的電位。眼電圖描記法是用於測量視網膜的靜 息電位的技術。它可以用來檢測眼睛移動，並且使眼睛適應變化的光條件。信號變化性和噪聲可以明顯扭曲EEG分類器的性能(performance)。因此對於許多BCI系統，通常需要冗長的和耗時的訓練過程來學習腦信號的特定特性；參見例如， X. Liao, D. Y.，C. Li 在 Journal of NeuralEngineering, 20074 (3)，第 246-254 頁發表的 "Transductive SVM forreducing the training effort in BCI，，。 一般地，主體 巴針對 BCI的訓練體驗為耗費太多的時間、單調乏味且令人煩惱。在一些實驗中，甚至向成年人 提供獎金也不會顯著減少訓練時間，而向小孩提供糖果卻是成功的。特別是對於殘疾人或 老年人，該訓練是一個非常沉重的負擔。

發明內容
因此，本發明的目的是改進現有技術。根據本發明的第一方面，提供一種創建用於腦計算機接口的用戶簡檔的方法，該 方法包括執行訓練練習、在訓練練習期間測量用戶的腦信號、將用戶的腦信號的特定信號 映射到預定的腦力任務描述以及創建包括映射到腦力任務描述的用戶的腦信號的用戶簡 檔。根據本發明的第二方面，提供一種創建用於腦計算機接口的用戶簡檔的系統，該 系統包括被設置為執行訓練練習的訓練單元；被設置為在訓練練習期間測量用戶的腦信 號的頭單元；以及處理功能，其被設置為將用戶的腦信號的特定信號映射到預定的腦力任 務描述並且創建包括映射到腦力任務描述的用戶的腦信號的用戶簡檔。根據本發明的第三方面，提供一種在計算機可讀介質上的電腦程式產品以用於 創建用於腦計算機接口的用戶簡檔，該產品包括指令用於執行訓練練習、在訓練練習期間 測量用戶的腦信號、將用戶的腦信號的特定信號映射到預定的腦力任務描述以及創建包括 映射到腦力任務描述的用戶的腦信號的用戶簡檔。根據本發明的第四方面，提供一種針對應用為用戶創建腦計算機接口的方法，該 方法包括訪問包括映射到腦力任務描述的用戶的腦信號的用戶簡檔；訪問包括該應用的 多個屬性的應用簡檔；將來自用戶簡檔的一個或多個腦力任務描述匹配到來自應用簡檔的 相應的屬性；以及由此創建腦計算機接口。根據本發明的第五方面，提供一種用於針對應用為用戶創建腦計算機接口的系 統，該系統包括資料庫，其被設置為存儲包括映射到腦力任務描述的用戶腦信號的用戶簡 檔和包括該應用的多個屬性的應用簡檔；處理器，其被設置為訪問用戶簡檔和應用簡檔、將 來自用戶簡檔的一個或多個腦力任務描述匹配到來自應用簡檔的相應的屬性並且由此創 建腦計算機接口。根據本發明的第六方面，提供一種在計算機可讀介質上的電腦程式產品以用於針對應用為用戶創建腦計算機接口，該產品包括指令用於訪問包括映射到腦力任務描述的 用戶的腦信號的用戶簡檔；訪問包括該應用的多個屬性的應用簡檔；將來自用戶簡檔的一 個或多個腦力任務描述匹配到來自應用簡檔的相應的屬性；以及由此創建腦計算機接口。由於本發明，可以克服與腦計算機接口的常規使用相關聯的問題，所述常規使用 需要大量的訓練，而該訓練花費大量的時間並且單調乏味、令人煩惱且冗長複雜。本發明經 由將訓練和BCI的使用分成兩個部分通用訓練和使用，而提供一種解決方案。該訓練可以 包含競爭元素以激發用戶，並且可以聚焦於速度和準確性。所測量的腦信號被映射到腦力 任務描述上，並且被存儲在資料庫中。在BCI的使用中，該資料庫用於將腦力任務描述和相 關的腦信號映射到所述應用的功能的特定特徵上。這樣一來，通用訓練僅僅必須執行一次， 並且可以在沒有大量單獨了解/訓練不同的應用的情況下控制這些不同的應用。這構成了 BCI的清楚的可用性改進。本發明帶來的主要優點在於，對於用戶來說，不再需要針對不同應用重複訓練任 務。用戶可以參與單個訓練課(training session)並且這將用於生成用戶簡檔。該簡檔 可以包含例如用戶可以以穩定且可重複的方式執行三個不同的任務的細節以及所述三個 不用任務隨後在用戶簡檔中定義的細節。當用戶將被設置(setup)以使用新應用時，隨後 發生從該應用的功能到用戶簡檔的內容的映射。在上面的實例中，隨後所述映射將採用該 新應用其中的三個功能並且將這些映射到特定用戶的用戶簡檔中所包含的三個中。該用戶 簡檔還可以包括一組用戶偏好，例如該用戶偏愛用於完成某些活動的某些腦力任務，並且/ 或者該用戶容易變得疲倦。
腦信號在某種程度上被證明是私人(personal)的，並且因此原則上可以用於 對個體進行認證或識別，例如在J. Thorpe, P. C. v. 0.，A. Somayaji在美國California, ACSA 2005 NewSecurity Paradigms Workshop 2005 Lake Arrowhead 上 發表的 「Pass-thoughts Authenticating with Our Minds」中所示。本發明不是關於認證和識別 的，但是該屬性也指示訓練是獨特於每個用戶的。有利地，所述訓練進一步包括在訓練練習期間測量用戶的疲勞度，並且進一步包 括在用戶簡檔中記錄與所測量的疲勞度有關的信息。記錄關於用戶的疲勞度的信息提高了 腦計算機接口的最終性能，因為將用戶簡檔映射到新應用可以考慮與在用戶簡檔中記錄的 用戶可以執行的特定任務相關聯的疲勞水平。例如，用戶可能能夠非常準確地執行任務A， 但是迅速變得疲勞並且執行得越來越差，而任務B可以以10%的誤差界限執行，但是用戶 能夠在更長的時間周期上保持該執行水平。當新應用的映射發生時，這些疲勞水平可以用 於確定新應用的哪些功能匹配於哪個任務。例如，一個應用可以指示功能X在該應用中不 太常見，但是需要高度的準確性，因此這可以被映射到任務A。相似地，高頻率功能Y可以被 映射到任務B，對於任務B用戶不太可能感到疲勞。所述訓練還可以優選地被設置為進一步包括當所測量的疲勞度超過預定閾值 時，終止訓練練習。因為在用戶簡檔的創建期間測量疲勞度，所以這也可以用於控制監控用 戶以產生用戶簡檔的時間長度。這導致包含很可能在表示用戶的執行(performance)方面 一貫準確的任務的用戶簡檔，因為它們沒有在疲勞的同時創建用戶簡檔。理想地，所述方法還進一步包括接收定義與預定的智力描述有關的約束的手動 輸入；以及在用戶簡檔中記錄該手動輸入。有用的是能夠讓用戶輸入修改用戶簡檔。這可以由適當合格的技師或醫療從業者提供。這將允許修改用戶簡檔以考慮比如安全性等方面 並且將確保映射到用戶簡檔的應用不會對用戶施加過度的壓力。例如，用戶可以執行的特 定任務可以具有由醫生添加到它的限制，該醫生確保應用將不會在該應用會造成對用戶的 壓力所處的時間點之後繼續操作。 現在將僅僅通過實例並參照附圖來描述本發明的實施例。


在附圖中圖1是用於創建用於腦計算機接口的用戶簡檔的系統的示意圖，圖2是創建用戶簡檔的方法的流程圖，圖3是用戶簡檔的示意圖，圖4是用於創建腦計算機接口的系統的示意圖，圖5是正在與應用簡檔相匹配的用戶簡檔的示意圖，圖6是創建腦計算機接口的方法的流程圖，以及圖7和8是BCI創建的特定實例的示意圖。
具體實施例方式本發明基於以下認識訓練和腦計算機接口的使用可以是兩個在時間上完全分離 的活動。下面的描述由兩個部分構成第一部分涉及訓練，而第二部分涉及腦計算機接口的 使用。在這兩種情況下，目的是減少用戶必須經歷的所需的訓練時間並且因此減少了乏味 且提高了主體的便利性。圖1示出訓練與創建腦計算機接口有關的用戶的基本方案。該附圖示出創建用於 腦計算機接口的用戶簡檔的系統10。訓練單元12連接到頭單元14。頭單元14包括例如 藉助於具有多個電極的帽子(cap)與主體18的頭皮(Scalp)16接觸的電極，以測量來自用 戶18的腦部的特定部分的腦信號20。此外，訓練單元12被設置為執行訓練練習並與主體 18交互以影響腦信號20。在一個優選實施例中，該交互由兩個部分組成。首先，主體18可 以操作輸出設備，比如鍵盤、滑鼠、特殊按鈕和各種類型的傳感器；其次，主體18暴露於一 個或多個輸出，比如視頻、聲音、氣味和振動。頭單元14被設置為在訓練練習期間測量用戶 的腦信號20。連接到訓練單元12的是處理功能22，其被設置為將用戶腦信號20的特定信號映 射到預定的腦力任務描述並且創建包括映射到腦力任務描述的用戶的腦信號20的用戶簡 檔24。因此，許多腦信號20和相關的數據被存儲在資料庫26中。該資料庫典型地包含腦 力任務描述(MTD)和相關信號的集合、所提取的特徵和/或擬合的模型(SFM)。如前所述，訓練的目的是創建典型地包含腦力任務描述(MTD)和相關信號的集 合、所提取的特徵和/或擬合的模型(SFM)的資料庫26。用戶18被要求執行特定的腦力任 務並且所測量的相關信號被存儲。作為可替代方案或此外，特殊特徵可以從信號中提取或 者一些模型可以得以訓練(train)。在這樣的訓練期間，可以努力使得它不那麼單調乏味或令人厭煩。例如，主體 18可以提供他/她的較早測量的視覺/聽覺表示，並且給定的任務是改進它們的性能(performance)。而且，主體18可以提供有其他(也許是專家)用戶的測量並且被鼓勵盡 可能接近地模仿它們的性能。一些任務可以聚焦在速度或準確性上以挑戰主體18。如果主 體18感覺舒適，則可以繼續進行具有大量不同腦力任務的訓練。最終的集合比特定應用所 要求的更廣泛(extensive)。MTD和相關的SFM的組可以覆蓋寬範圍的潛在應用和偏好。用戶簡檔24對於用戶18來說是特定的，並且定義了用戶可以一貫地承擔的並達 到所要求的準確性水平的腦力任務(MTD)。每個腦力任務描述與映射到這些任務的用戶的 腦信號的對應組被一同存儲在用戶簡檔24中。基本上，用戶簡檔24將存儲用戶能夠勝任 地執行的任務並且可以用作運行腦計算機接口的基礎。用戶簡檔可以僅僅存儲少量的特定 任務並將腦信號關聯起來，比如三個這樣的任務。然而，在BCI環境中，這將足以操作大量 的潛在應用。處理功能22可以進一步被設置為在訓練練習期間測量用戶的疲勞度。這可以例 如通過以下操作來實現監控重複的任務，並注意用戶的腦信號20在一個時間周期上的變 化。如果用戶18花費更長的時間執行特定任務或者以增加的誤差幅度執行該任務，則這將 指示用戶正變得疲勞。處理功能22進一步被設置為在用戶簡檔24中記錄與所測量的疲勞 度相關的信息。該信息可以採取關於特定任務的時間信息的形式，例如指示用戶18僅僅能 夠執行任務達時間t或可以記錄用戶18僅僅能夠執行相應任務特定次數的陳述。疲勞信 息還可以包括誤差幅度的細節，其有效地陳述哪些任務可以以高度必然性被執行，以及哪 些任務可能產生錯誤的結果或偶爾不可檢測。處理功能22還可以進一步被設置為當所測量的疲勞度超過預定閾值時終止訓練 練習。這允許用戶18繼續進行儘可能長的訓練練習而不使用戶18感到疲勞，但是同時仍 然收集關於用戶18可以完成的任務的有用信息。用戶簡檔24被擴展為包括用戶18能夠 有效執行的最大量的任務。系統10也進一步包括用戶接口 28，其被設置為接收定義與預定的腦力任務描述 有關的約束的手工輸入，其中處理功能22被進一步設置為在用戶簡檔24中記錄該手工輸 入。這允許合適的醫生檢查，並(如果需要的話)根據從醫生的專業角度看來是否應該對記 錄在用戶簡檔24中的某些任務加以限制從而保護用戶18的良好狀態而修改用戶簡檔24。圖2概括了生成用戶簡檔24的方法。創建用於腦計算機接口的用戶簡檔24的方 法包括執行(步驟S21)訓練練習；在訓練練習期間測量(步驟S22)用戶的腦信號20 ；將 用戶的腦信號20的特定信號映射(步驟S23)到預定的腦力任務描述(MTD)；以及創建(步 驟S24)包括映射到腦力任務描述的用戶腦信號的用戶簡檔24。圖3更詳細地示出所生成的用戶簡檔24。該簡檔24是用於用戶A的，並且包括一 系列映射到特定腦力任務描述23的腦信號測量20。與每對映射到腦力任務描述23的信號 20—起被包括的是相應的疲勞度測量25。該疲勞度測量25可以是與用戶18可以在預定 的準確性(比如)內執行特定腦信號20的次數一樣簡單的東西。在簡檔24的該實 例中，可以看出，用戶18已經不能執行腦力任務描述數字2到足夠的準確性水平，並且因此 沒有腦信號20作為到該任務描述23的映射被記錄在簡檔24中。所述各種腦力任務描述23描述了多個任務，比如開/關、是/否、羅經點的選擇或 滑塊的移動等，這些腦力任務描述23是在一般意義下控制應用所需的，或者包括對資料庫 26中這樣的任務的引用。任務描述23可以涉及相同的功能(例如二元任務描述(兩種狀態之間的切換)可以在不同任務中23中出現)，但是具有與它們相關聯的不同腦信號20和 疲勞度水平25。用戶18能夠以高度準確性執行第一二元任務，但是相對較快地變得疲勞， 而第二二元任務可能具有較低的準確性，但是用戶18在變得疲勞之前能夠以多得多的次 數執行該第二任務。這樣一來，用戶18執行各種預定的訓練練習，並且由此生成它們的用戶簡檔24。 該簡檔24定義了用戶執行某些一般化腦力任務23的能力並且有利地包括針對每個相應的 任務23的疲勞度信息。用戶簡檔24可以包括一長列表的任務23或可以僅僅包含兩個或 三個任務，這取決於個人用戶18。用戶簡檔24定義特定用戶18可以以在單獨任務23在實 際應用中的部署中有用的足夠水平的可重複性和準確性執行所述單獨任務23的程度。圖4示出所生成的用戶簡檔24在使用設備30的實際實例中的應用，例如，所述設 備30可以是電力輪椅。該設備30包括腦計算機接口 40和應用34。用於為用戶創建腦計 算機接口 40的系統包括存儲用戶簡檔24(由映射到腦力任務描述23的用戶的腦信號20 組成)的資料庫26;包括應用34的多個屬性的應用簡檔38 ；以及處理器36，其被設置為訪 問用戶簡檔24和應用簡檔38，以將來自用戶簡檔24的一個或多個腦力任務描述23匹配到 來自應用簡檔38的相應的屬性並且由此創建腦計算機接口 40。
在提供使用BCI40的系統時，主要特徵是提供一種原則上能夠(部分地)藉助於 具有下列特徵的BCI而被操作的設備30 (如圖4所示)。應用簡檔38可用於描述被要求來 藉助於BCI控制設備30的控制信號的類型。該描述可以非常簡短，如「存在單一的開/關 功能」，或非常詳盡，比如包括可能的可替代方案和其他選項的一長列表的動作。用戶簡檔 24用於描述特定用戶18的偏好以控制特定BCI，並且簡檔24和38都被提供給其中存儲了 一組MTD和相關的SFM的資料庫26。因此，設備30從資料庫接收所需的信息以最優地編程 該設備。總之，設備30中的BCI40幾乎立刻被提供在可能地多個冗長的訓練課期間獲得的 針對特定BCI、針對特定用戶、針對該特定任務所需的信息。一旦BCI40處於使用中，具有 MTD和SFM的資料庫26可被更新以改進針對該用戶18的未來BCI應用。該更新過程可以 在後臺運行。用戶簡檔24可以使用圖形用戶接口簡單地輸入或它可以存儲在智慧卡上。圖5示出用於為輪椅的特定應用生成BCI40的匹配過程。用於輪椅的應用簡檔38 包含三個屬性27，它們是開/關命令(用於打開和關閉輪椅)、8點羅盤屬性(用於移動輪 椅)和4點羅盤屬性(再次用於移動輪椅)。每個屬性27還具有相應的準確性信息29，其 定義了執行屬性27所需的期望的準確性水平。疲勞信息也可以包含在準確性信息29內。 以與用戶簡檔24相同的方式，屬性27可以不被明確地陳述，但可以包含對資料庫26中的 條目的數字標記。示出了用戶A的用戶簡檔24中的相關條目。用戶18具有他們能夠以不同的疲勞 /準確性水平25執行的兩個開/關任務23。用戶18還可以執行所述4點羅盤任務23，但 是不能執行8點羅盤任務23。該任務23沒有出現在它們的簡檔24中。在訓練階段期間， 用戶18可能不能以足夠的準確性水平執行該任務23，並且因此它未被加入到它們的簡檔 24。用戶18可以以中等水平的準確性/疲勞度25執行4點羅盤任務23。當要為特定輪椅應用的特定用戶18創建BCI40時，隨後發生腦力任務描述23到 應用簡檔38中的相應屬性27的匹配。在該實例中，用戶簡檔24中的第二任務23被匹配到應用簡檔38中的第一屬性27，並且用戶簡檔24中的第三任務23被匹配到應用簡檔38中的第三屬性27。以此方式，創建BCI40，其允許用戶18控制輪椅。8點羅盤的屬性27可 以不被匹配，但是用戶簡檔24中4點羅盤任務23的存在足以為用戶18提供工作的BCI40。本發明可以用在至少具有一些用於控制應用34的BCI的任何設備30中。該技術 可以用在輔助殘疾人領域，而且可以用於娛樂領域。其主要優點在於，所要求的訓練更短並 且不那麼(或者甚至根本不會)單調乏味或令人煩惱。本發明提供一種用於訓練BCI的系 統，其中在訓練課中，腦力任務描述(MTD)和相關信號的集合、所提取的特徵和/或擬合模 型(SFM)從主體18獲得並且存儲在資料庫26中，並且隨後當其要被使用時，設備的應用簡 檔38被獲得並用於從資料庫26選擇數據以編程設備30中的BCI40。圖6概括了為應用34的用戶18創建腦計算機接口 40的方法。該方法包括以下 步驟訪問(步驟S41)用戶簡檔24，該用戶簡檔包括映射到腦力任務描述23的用戶的腦 信號20 ；訪問(步驟S42)包括應用34的多個屬性的應用簡檔38 ；將來自用戶簡檔24的一 個或多個腦力任務描述23匹配(步驟S43)到來自應用簡檔38的相應的屬性27;以及由 此創建(步驟S44)腦計算機接口 40。一旦已經為用戶18創建了用戶簡檔24，該用戶簡檔 可以被反覆地使用以生成針對特定應用34的個人用戶18的個性化腦計算機接口 40。這一 點是自動完成的，並且確保了用戶18不必每當他們希望使用新應用34時重新完成訓練。處理器36將已知的用戶能力(被嵌入在用戶簡檔24中)映射到應用34的功能 (如由應用簡檔38定義的)。例如，應用34可以在簡檔38內定義特定應用提供的10個功 能，無論該應用涉及一件硬體(比如輪椅)還是涉及軟體功能(比如電子郵件應用)。然 而，用戶18的特定用戶簡檔24可以僅僅定義用戶18可以以令人滿意的水平執行的5個任 務。在這種情況下，處理器36選擇應用簡檔38中的10個屬性27的5個屬性以匹配用戶 簡檔24中的腦力任務描述23。隨後這用於配置腦計算機接口 40。如上所討論，關於用戶簡檔24的創建，可以在用戶簡檔24中記錄關於用戶的疲勞 水平的細節。這可以被處理器36訪問並且用在將腦力任務描述23匹配到應用34的屬性 的過程中。應用簡檔38可以指定某些最常用的功能，以及哪些需要最高的準確性等等。當 做出關於與該應用34相關而發生的特定匹配的決定時，這可以由處理器36考慮。圖7示出與特定應用34相關的用戶18的BCI40的創建，該特定應用為電力輪椅 30。與用戶18相關聯的用戶簡檔24以及涉及設備30和控制設備30的應用的應用簡檔38 在附接到資料庫26的處理器36中被組合在一起。發生將用於輪椅30的應用簡檔38中的 屬性Pl到Pn連結到用戶簡檔24中定義的條目(或能力)Rl到Rm的匹配。在圖中可以看 出，屬性和功能被配對並且這用於生成腦計算機接口 40，用戶18現在可以使用該腦計算機 接口控制輪椅30。用戶18不需要經受進一步的或附加的訓練以使用輪椅30，因為BCI40 的生成基於它們的已知的能力並且被匹配到用戶的任務。圖8示出設備屬性(Pl到Pn)與用戶簡檔中的條目(Rl到Rm)之間的匹配的詳細 實例。匹配的結果是一組對(Pxl，Ryl)到(Pxk，Ryk)，其用於創建BCI40。匹配的實例可以 是Pxk 該設備30需要至少5個命令(左、右、後、前和停止)，以及Pyk 該用戶可以可靠 地執行5個獨立的腦力任務。
權利要求
一種創建用於腦計算機接口(40)的用戶簡檔(24)的方法，該方法包括-執行(S21)訓練練習，-在訓練練習期間測量(S22)用戶的腦信號(20)，-將用戶的腦信號的特定信號映射(S23)到預定的腦力任務描述(23)，以及-創建(S24)包括映射到腦力任務描述(23)的用戶的腦信號(20)的用戶簡檔(24)。
2.根據權利要求1的方法，進一步包括在訓練練習期間測量用戶的疲勞度。
3.根據權利要求2的方法，進一步包括在用戶簡檔(24)中記錄與所測量的疲勞度相關 的信息(25)。
4.根據權利要求2或3的方法，進一步包括當所測量的疲勞度(25)超過預定的閾值時 終止訓練練習。
5.根據任一前述權利要求的方法，進一步包括接收定義與預定的腦力任務描述(23) 相關的約束的手動輸入，以及在用戶簡檔(24)中記錄該手動輸入。
6.一種創建用於腦計算機接口(40)的用戶簡檔(24)的系統(10)，包括 -訓練單元(12)，其被設置為執行訓練練習；-頭單元(14)，其被設置為在訓練練習期間測量用戶的腦信號(20)；以及 -處理功能(22)，其被設置為將用戶的腦信號(20)的特定信號映射到預定的腦力任 務描述(23)，並且創建包括映射到腦力任務描述(23)的用戶的腦信號(20)的用戶簡檔 (24)。
7.根據權利要求6的系統(10)，其中所述處理功能(22)進一步被設置為在訓練練習 期間測量用戶的疲勞度。
8.根據權利要求7的系統(10)，其中所述處理功能(22)進一步被設置為在用戶簡檔(24)中記錄與測量的疲勞度相關的信息(25)。
9.根據權利要求7或8的系統(10)，其中所述處理功能(22)進一步被設置為當所測 量的疲勞度(25)超過預定的閾值時終止所述訓練練習。
10.根據權利要求6-9中任一項的系統(10)，進一步包括用戶接口(28)，其被設置為接 收定義與預定的腦力任務描述(23)有關的約束的手動輸入，其中所述處理功能(22)被進 一步設置為在用戶簡檔(24)中記錄手動輸入。
11.一種在計算機可讀介質上的電腦程式產品，用於創建用於腦計算機接口(40)的 用戶簡檔(24)，該產品包括用於執行以下操作的指令-執行(S21)訓練練習，_在訓練練習期間測量(S22)用戶的腦信號(20)，-將用戶的腦信號的特定信號映射(S23)到預定的腦力任務描述(23)，以及 -創建(S24)包括映射到腦力任務描述(23)的用戶的腦信號(20)的用戶簡檔(24)。
12.根據權利要求11的電腦程式產品，進一步包括用於在訓練練習期間測量用戶的 疲勞度的指令。
13.根據權利要求12的電腦程式產品，進一步包括用於在用戶簡檔(24)中記錄與所 測量的疲勞度有關的信息(25)的指令。
14.根據權利要求12或13的電腦程式產品，進一步包括用於當所測量的疲勞度(25)超過預定閾值時終止所述訓練練習的指令。
15.根據權利要求11-14中任一項的電腦程式指令，進一步包括用於接收定義與預 定的腦力任務描述(23)有關的約束的手動輸入和用於在用戶簡檔(24)中記錄該手動輸入 的指令。
16.一種針對應用(34)為用戶(18)創建腦計算機接口(40)的方法，包括-訪問(S41)包括映射到腦力任務描述(23)的用戶的腦信號(20)的用戶簡檔(24)，-訪問(S42)包括該應用的多個屬性(27)的應用簡檔(38)；-將來自用戶簡檔(24)的一個或多個腦力任務描述(23)匹配(S43)到來自應用簡檔 (38)的相應的屬性(27)；以及-由此創建(S44)腦計算機接口 (40)。
17.根據權利要求16的方法，進一步包括訪問用戶簡檔(24)中的疲勞組件(25)並且 由此調節腦計算機接口(40)。
18.根據權利要求16或17的方法，進一步包括訪問用戶簡檔(24)中的手動輸入組件 並且由此調節腦計算機接口(40)。
19.一種用於針對應用(34)為用戶(18)創建腦計算機接口(40)的系統，包括-資料庫(26)，其被設置為存儲包括映射到腦力任務描述(23)的用戶腦信號(20)的 用戶簡檔(24)和包括該應用(34)的多個屬性(27)的應用簡檔(38)，以及-處理器(36)，其被設置為訪問用戶簡檔(24)和應用簡檔(38)，以將來自用戶簡檔 (24)的一個或多個腦力任務描述(23)匹配到來自應用簡檔(38)的相應的屬性(27)並且 由此創建腦計算機接口(40)。
20.根據權利要求19的系統，其中所述處理器(36)進一步被設置為訪問用戶簡檔 (24)中的疲勞組件(25)並且由此調節腦計算機接口(40)。
21.根據權利要求19或20的系統，其中所述處理器(36)被進一步設置為訪問用戶簡 檔(24)中的手動輸入組件並由此調節腦計算機接口(40)。
22.—種在計算機可讀介質上的電腦程式產品，用於針對應用(34)為用戶(18)創建 腦計算機接口，該產品包括用於執行以下操作的指令-訪問(S41)包括映射到腦力任務描述(23)的用戶的腦信號(20)的用戶簡檔(24)，-訪問(S42)包括該應用(34)的多個屬性(27)的應用簡檔(38)，-將來自用戶簡檔(24)的一個或多個腦力任務描述(23)匹配(S43)到來自應用簡檔 (38)的相應的屬性(27)，以及-由此創建(S44)腦計算機接口 (40)。
23.根據權利要求22的電腦程式產品，進一步包括用於訪問用戶簡檔(24)中的疲勞 組件(25)並且由此調節腦計算機接口(40)的指令。
24.根據權利要求22或23的電腦程式產品，進一步包括用於訪問用戶簡檔(24)中 手動輸入組件並由此調節腦計算機接口(40)的指令。
全文摘要
一種創建用在腦計算機接口(40)中的用戶簡檔(24)的方法包括執行訓練練習；在訓練練習期間測量用戶的腦信號(20)；將用戶的腦信號的特定信號映射到預定的腦力任務描述；以及創建用戶簡檔(24)，其包括映射到腦力任務描述的用戶的腦信號。這樣創建的用戶簡檔可以用在針對應用(34)為用戶(18)創建腦計算機接口的方法中。該方法包括訪問包括映射到腦力任務描述的用戶的腦信號的用戶簡檔；訪問包括該應用的多個屬性的應用簡檔(38)；將來自用戶簡檔的一個或多個腦力任務描述匹配到來自應用簡檔的相應的屬性；以及由此創建腦計算機接口。
文檔編號G06F3/01GK101821699SQ200880110433
公開日2010年9月1日 申請日期2008年9月29日 優先權日2007年10月4日
發明者A·A·M·L·布魯克斯, G·N·加西亞莫利納, J·韋達, M·C·達姆斯特拉 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司