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多模态脑机接口技术及产业化

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-07-31 20:25:40

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| | 2022-08-09 15:52:54

脑机接口是基于脑信号获取分析和解码,在大脑和外部设备之间建立的一个直接交互控制通道。脑机接口将脑和机器融合,是人工智能新的方向,是国际前沿热点领域,也是美国商务部公布的14项出口管制技术之一。脑机接口可用于残疾人神经功能辅助与康复、增强人机接口等,是医疗助残、应对人口老龄化方面的前沿技术,具有重要科学意义与应用前景,符合国家战略需求。本项科技成果建立了精准脑信息解码算法群,包括基于稀疏表示的系列算法、贝叶斯-共空域模式分类系列算法、以及多变量模式分析解码系列算法,大大提高解码效率;最早提出了脑机接口多模态方法,实现了多自由度控制与高性能检测,并建立了多个应用系统,引领推动了多模态脑机接口成为领域热门方向;针对颈椎损伤高位截瘫患者和意识障碍患者,分别建立了环境控制系统和脑机接口意识检测、辅助诊断及康复预测系统,10余家三甲医院或专科医院临床试用,效果良好,取得了显著社会效益,实质性推动了脑机接口技术的临床应用。

本团队取得了一批具有国际先进水平的创新性成果,包括:(1)针对脑信号微弱、高噪声、高度动态变化、高维等难点问题,建立精准脑信息解码算法群,包括基于稀疏表示的系列解码算法、贝叶斯-共空域模式分类系列算法、以及多变量模式分析解码系列算法等,解码效率大大提高;(2)针对多自由度控制难点问题,首次发现了大脑运动想象和视觉诱发协同工作机制,建立了脑机接口多模态协同理论与方法,为实现多自由度控制开辟了一条新途径;(3)同时以多自由度控制和快速准确控制为目标,提出了系列脑机接口多模态协同与融合方法,并建立了脑控鼠标、脑控网络浏览器及脑控轮椅等多个面向应用的脑机接口系统,引领推动多模态脑机接口成为领域热门方向;(4)针对意识障碍患者,提出了脑电P300和SSVEP信号的联合诱发、联合检测及融合方法,以及视听觉刺激增强脑电P300信号的方法,研发了系列多模态高性能脑机接口,用于意识障碍患者的意识检测和辅助诊断,克服了目前通用的临床诊断行为量表严重依赖患者行为反应的弊端;

截至2020年我国60岁及以上人口已达2.64亿;全国残联统计数据显示,目前我国有各类残疾人约8500万人,而我国康复医师占比仅为0.4/十万人;我国养老助残形势日趋严峻,亟须发展先进的辅助康复技术。

脑机接口在人脑与外部环境之间建立了一条不依赖于外周神经和肌肉的交互通道。作为一种全新的通讯、控制与交互方式,脑机接口技术可以养老助残领域具有重要应用。此外,脑机接口技术还可以用于心理与精神健康、教育、娱乐、安全、军事等领域,助推相关产业升级,具有极高的科学、社会与商业价值。

李远清团队在脑机接口领域深耕二十年,取得了一系列具有国际影响的研究成果。团队原创的多模态脑机接口技术为意识障碍患者提供了与外界交流的通道、辅助临床诊断方法;为运动功能障碍患者提供了运动功能辅助康复手段,相关产品已经开始进入市场,产业化取得了明显成效。建议首先向粤港澳大湾区推广,然后辐射全国,可重点关注康复器械企业。

李远清,华南理工大学自动化科学与工程学院教授、人工智能与数字经济广东省实验室常务副主任、IEEE Fellow、国家杰出青年科学基金获得者、教育部长江学者特聘教授、国家百千万人才工程国家级人选,获国家自然科学二等奖1项、教育部自然科学一等奖1项、广东省自然科学一等奖2项等。余天佑,华南理工大学自动化学院副教授、主持国家自然科学基金面上项目和青年项目两项,发表国际权威期刊论文21篇,授权发明专利7项,曾获广东省科学技术奖励一等奖、首届中国脑机接口比赛两项第一名等。潘家辉,华南师范大学软件学院教授、副院长,曾获世界机器人大赛优秀青年论文唯一一等奖、广东省科学技术奖自然科学奖一等奖、科技进步奖一等奖等,主持国家自然科学基金项目3项,省自然科学基金项目2项等。潘家辉,华南师范大学软件学院教授、副院长,曾获世界机器人大赛优秀青年论文唯一一等奖、广东省科学技术奖自然科学奖一等奖、科技进步奖一等奖等,主持国家自然科学基金项目3项,省自然科学基金项目2项等。

上述成果的21项专利估值3676.87万元,已实现了成果转化,与科大讯飞合作成立联合实验室,并孵化了华南脑控(广东)智能科技有限公司。目前,公司已研发生产了脑机AI系列产品,包括脑机AI鼠标(可以不用手实现对电脑、平板与手机的操控)、脑机AI智慧病房(肢体残障人士可自主操控护理床、家电等)、脑机AI轮椅(高位截瘫残障人士可以自主操控轮椅)、脑机AI第三方开发平台(用户可以进一步进行二次开发)。目前,公司运情况,已成功融资共5000万元,估值达到2亿元。

项目成果已在中国解放军南部战区广州总医院、广东省工伤康复医院、南方医科大学珠江医院、中山大学附属第二、三医院、广东省人民医院等10余家医院进行示范性应用和产业化推广,累计为数百名患者提供了临床帮助,实质性地推动了脑机接口技术的临床应用。项目成果的转化有利于推动我国脑科学研究的发展,保持/建立我国在多模态脑机接口领域的领先优势。此外,项目成果可促进新型智慧医疗转型升级,提升医疗护理康复技术的智能化水平,可产生显著经济社会效益。

本项科技成果涉及的第一批21项专利估值3676.87万元,已通过华南理工大学完成了成果转化,孵化了华南脑控(广东)智能科技有限公司,合作方包括科大讯飞等公司。第二批专利2项,已通过挂牌拍卖的方式转化至华南脑控(广东)智能科技有限公司。李远清团队将继续通过技术转让的方式,将后续专利成果进行转化由华南脑控公司负责落地应用与产业化。项目成果适用于养老、康复、精神健康等领域,可面向医院、养老院、学校和个人推广应用。

在后续的成果转化过程中,公司将加大项目成果的示范应用规模,并根据实际应用情况及用户反馈建议,对成果进行持续的更新迭代。同时,公司正在推进医疗器械注册证的申请,推动相关产品的销售,例如面向意识障碍患者(植物人)的意识检测和辅助诊断一体化脑机AI系统、脑机智能控制系统(配套电动护理床)已进入注册证申请阶段。