非侵入式脑机接口技术与产业化应用项目(浙江省杭州市)

项目目标:(1)短期任务(1-2年):建设非侵入式脑机接口技术领域先进的研发设施,构建行业领先、结构合理的创新技术团队,形成产学研合作机制.(2)中长期任务(3-5年):非侵入式脑机接口关键技术即携带触觉反馈的义肢人机交互闭环技术、针对脑疾病治疗的脑电生物反馈训练技术、便携式睡眠监测与脑机干预技术取得突破性进展,核心商业化脑机技术产品义肢、脑电生物反馈仪、助眠设备实现国内领跑,关键技术树立行业标杆,全面具备国际、国内重大竞争力、影响力、号召力.2.项目主要建设内容:(1)探索携带触觉反馈的人机交互闭环义肢系统本项目总体研究目标是在现有的工作基础上完善截肢者运动想象识别算法和神经假肢控制算法,建立多模态感觉信息的假肢触觉反馈机制,构建基于触觉反馈的假肢人机交互闭环控制系统,实现高度仿生皮肤材料及仿生假肢结构,帮助截肢患者运动功能康复,开发系统样机并开展应用示范,推动相关产业的发展.(2)研发抗冲击、双向可调、柔顺智能阻尼器构型本项目将设计研发智能膝关节,实现高强度负载、根据不同路况环境的多传感器信息融合、长续航、ip67级防尘防水、防跌倒设计.(3)研制全球领先的脑电生物反馈仪该产品不仅面向医疗专业人士,也能为普通用户提供居家训练可能性.运用脑电生物反馈治疗是根据操作型条件反射原理,在训练过程中将脑电以画面的形式传递给受训练者,让他们了解自身脑电的实时变化,通过循序渐进的训练调控脑电频率和强度,强化对高清醒、高专注的脑电波形,抑制相反的波形,从而改善脑功能.(4)基于非侵入式脑机接口技术开发提升睡眠质量的智能设备本项目将整合目前脑机接口技术在脑电监测解读、非侵入式神经调控领域的最新技术与应用进展,开发新一代的睡眠监测与干预技术,减少失眠用户的药物依赖问题,提升大众的睡眠质量.(5)基于非侵入式神经调控技术的体重控制产品本项目为有减肥需求的人群提供基于非侵入式神经调控技术的体重控制便携式家用产品与解决方案.利用志愿者招募与医院临床研究结合,并加入生理反馈参数如体重变化、体脂率变化、心率变异性、空腹血糖等,对干预时间和干预参数进行对照研究与进一步优化.从产品角度引入神经刺激芯片,进一步降低现有设备的体积与重量,做到轻便可穿戴.同时,增加与硬件设备进行蓝牙配对的app用于用户设备参数优化与设备在线升级,并方便用户在线管理体重、体脂等参数,形成在线互动服务,提升用户对设备与干预方案的依从性,进而达到体重管理的目的.3.项目技术先进性:(1)基于非侵入式脑机接口技术的智能仿生假肢产品,基于非侵入式脑机接口技术的信息采集软硬件关键技术,采用自研的8枚非侵入式生物电感应电极,检测使用者皮下神经电和肌肉电信号,精细识别使用者每根手指的运动意图.(2)基于用户行走习惯的姿势与步态自适应调整关键技术,使假腿可以根据用户的行走习惯、姿势和步态等信息进行自适应调整,提高假肢的适应性和稳定性.(3)基于可穿戴脑机接口技术的脑电波神经反馈训练,率先在孤独症儿童的早期干预中进行了严格的随机分组安慰剂对照的临床研究,结果显示,该技术在提升孤独症儿童的语言表达、社交认知等方面取得了较好的效果,也代表了孤独症数字疗法的一个新趋势.(4)睡眠脑电监测与声光电物理闭环干预技术,将脑机接口技术与睡眠场景深度结合,首创cl-ces(close-loopces)利用精准脑电(eeg)检测技术,结合人工智能算法,解译大脑在不同睡眠阶段的神经信号状态,用于改善用户睡眠质量.(5)基于非侵入式神经调控技术的体重控制产品该产品的关键技术点是利用耳迷走神经个体化调控刺激恢复脑部交感神经与副交感神经的平衡调节机制,餐前干预用于降低用户食欲,减缓胃蠕动增加饱腹感,以达到体重控制的目的.该核心技术通过原理与疗效验证后将转化成面向大众的产品,并力争实现关键部件如刺激芯片、耳部固态电极等国产化替代,配合自主研发的app系统实现个体精细化体重管理.4.项目预期总体成效:(1)经济效益:围绕神经外骨骼、脑疾病治疗、神经电子消费品、神经呼吸机和人类未来交互等领域,做大做强产业,赋能百业.每年输出新产品、新技术不少于3项,每年新申请脑机接口领域知识产权不少于15项,达成规模量产后,预期经济效益可达13000万元/年.(2)社会效益通过技术研发,助力国家、省内非侵入脑机接口技术及应用领域建设发展,利用杭州城西科创大走廊先发和集群优势,助推余杭人工智能小镇人工智能技术策源地核心区建设工作.通过产业链串联,构建完善的非侵入式脑机接口技术产业链,有助于加深横向纵向产业链交流合作与需求,深化基于新产品研发、标准研制、试验验证、应用推广的产业链创新合作.通过平台建设,打造人工智能产业科创高地.通过配置国际领先的先进设备和高级研发人才,实现脑科学、生命科学、算法工程等各方面应用场景的关键共性技术研发、仪器开发和检测技术工程化平台,促进脑机接口技术研究的快速工程化、产业化.5.项目验收条款及主要指标:(1)项目实施期内完成至少5项新技术、新产品的研发工作,并积极申报省级工业新产品、首台套等产品类荣誉;(2)项目实施期内至少申请30项脑机接口领域产品相关专利,发表至少1篇脑机接口相关sci论文;(3)以本项目专利、产品等成果为基础,建设国家专精特新小巨人企业、企业技术研发中心、企业研发中心等企业科研平台,并积极申报科技进步奖等荣誉奖项;(4)承担/参与各级脑机接口领域科研课题至少2项;(5)项目实现规模化量产后,年产值达到13000万元/年;