最近看到一个新闻，说的是国家知识产权局网站，在2024年10月1日公布了一项华为技术有限公司的脑机接口专利，专利名称为“控制刺激器的方法、刺激器、脑机接口系统和芯片”，这一新专利的曝光引发了广泛关注。这一新专利表明，华为正在积极探索通过芯片在大脑与外部设备之间建立高效通信的方法，为脑机接口技术的应用与发展带来了新的可能性。

专利摘要：

本公开的实施例提供了一种控制刺激器的方法、刺激器、脑机接口系统和芯片。该方法包括：获取与刺激器耦合的电极的电压；在刺激器未向电极施加电脉冲期间，将获取的电极电压与第一阈值电压进行比较；如果电极电压的大小不低于第一阈值电压的大小，生成第一控制信号以控制刺激器的驱动电路向电极施加至少一个电脉冲，至少一个电脉冲的电荷极性与电极电压所指示的电荷极性相反；以及在施加至少一个电脉冲之后，生成第二控制信号以将电极连接到参考电位。本公开的方案可以有效改善刺激器的安全性。

脑机接口可以在有机生命的大脑或神经系统与计算或电子设备之间建立连接,并且被广泛应用于生物医学、神经康复等诸多领域。刺激器是脑机接口的重要组成部分,其可以经由电极向生物组织施加刺激,从而实现特定目的,例如,进行感官重建、或者治疗诸如癫痫和帕金森病等神经系统疾病或实现其他类型的闭环控制。

随着技术的发展,刺激器所使用的电极越来越小并且密度越来越高。然而,尺寸更小的高密度电极与生物组织的接触面积显著降低,导致界面阻抗更大,因此刺激器需要将更高的电压施加到电极进行刺激以达到特定效果。由于应用场景通常是生物组织、并且刺激器的发展趋势是要植入生物组织,因此这种电压的提升导致安全性面临挑战。目前,缺乏有效的手段来很好地解决刺激器的安全性问题。

为了解决上述问题,华为提供了一种控制刺激器的方法、刺激器、脑机接口系统和芯片。

在该专利的第一方面,提供了一种控制刺激器的方法,其包括:获取与刺激器耦合的电极的电压;在刺激器未向电极施加电脉冲期间,将获取的电极电压与第一阈值电压进行比较;如果电极电压的大小(magnitude)不低于第一阈值电压的大小,生成第一控制信号以控制刺激器的驱动电路向电极施加至少一个电脉冲,至少一个电脉冲的电荷极性与电极电压所指示的电荷极性相反;以及在施加至少一个电脉冲之后,生成第二控制信号以将电极连接到参考电位。

在该专利的方案中,通过检测残留电荷并且对过高的残留电荷依次进行主动电荷平衡和被动电荷平衡,可以利用安全性较高的主动电荷平衡来抵消部分残留电荷并且利用被动电荷平衡对最后剩余的少量电荷进行快速泄放,从而可以防止平衡过程中的瞬时大电流并且高精度地消除残留电荷,由此确保了生物组织和电极的安全性。[0007] 在第一方面的一种实现方式中,第一阈值电压包括与残留正电荷相关联的第一值和与残留负电荷相关联的第二值。通过该实现方式,可以对正极性的残留电荷和负极性的残留电荷进行有效检测和消除。