CN110572444B - 一种用于传递神经信号的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于传递神经信号的系统及方法，系统包括第一信号输入电路、无线设备、云服务器和第一信号输出电路；第一信号输入电路，用于采集目标的肢体的第一感知信号，并转换为第一无线信号，传送给无线设备；无线设备，用于接收第一无线信号，并转换为第二感知信号，然后上传至云服务器；云服务器，用于接收第二感知信号，并翻译为第一电刺激信号，下发至无线设备；无线设备，还用于接收第一电刺激信号，并转换为第二无线信号，传送给第一信号输出电路；第一信号输出电路，用于接收第二无线信号，并转换为第二电刺激信号，输出给目标的大脑。本发明能将肢体感知信号传递给大脑，协助感知智障患者重获感知能力。

Description

一种用于传递神经信号的系统及方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种用于传递神经信号的系统及方法。

背景技术

在医学上，存在很多因为脊髓损伤导致节段以下的肢体瘫痪、大小便失禁以及性功能障碍等的案例，这些患者中，大部分只是脊髓损伤，大脑和肌肉组织事实上是正常的，但大脑的指令无法通过脊髓神经传递到肌肉神经，从而导致肢体瘫痪、大小便失禁等，或者肢体的感知无法传达到大脑，导致患者具有感知智障。

目前，市面上还没有一种设备，能帮助脊髓损伤患者实现将肢体的感知信号传递到大脑，导致很多患者失去感知能力，无法体验生活的乐趣。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种用于传递神经信号的系统及方法，依托具有强大计算能力的云服务器，更好地完成神经信号的传递和解析，能将肢体感知信号传递给大脑。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种用于传递神经信号的系统，所述系统包括第一信号输入电路、无线设备、云服务器和第一信号输出电路；其中，

所述第一信号输入电路，用于采集目标的肢体的第一感知信号，并将所述第一感知信号转换为第一无线信号，传送给所述无线设备；

所述无线设备，用于接收所述第一信号输入电路传送过来的第一无线信号，并将所述第一无线信号转换为第二感知信号，然后上传至所述云服务器；

所述云服务器，用于接收所述无线设备上传的第二感知信号，并将所述第二感知信号翻译为第一电刺激信号，下发至所述无线设备；

所述无线设备，还用于接收所述云服务器下发的第一电刺激信号，并将所述第一电刺激信号转换为第二无线信号，传送给所述第一信号输出电路；

所述第一信号输出电路，用于接收所述无线设备传送过来的第二无线信号，并将第二无线信号转换为第二电刺激信号，输出给所述目标的大脑。

优选地，所述的用于传递神经信号的系统还包括第二信号输入电路和第二信号输出电路；其中

所述第二信号输入电路，用于采集所述目标的头部的第一脑电信号，并将所述第一脑电信号转换为第三无线信号，传送给所述无线设备；

所述无线设备，还用于接收所述第二信号输入电路传送过来的第三无线信号，并将所述第三无线信号转换为第二脑电信号，然后上传至所述云服务器；

所述云服务器，还用于接收所述无线设备上传的第二脑电信号，并将所述第二脑电信号翻译为第三电刺激信号，下发至所述无线设备；

所述无线设备，还用于接收所述云服务器下发的第三电刺激信号，并将所述第三电刺激信号转换为第四无线信号，传送给所述第二信号输出电路；

所述第二信号输出电路，用于接收所述无线设备传送过来的第四无线信号，并将第四无线信号转换为第四电刺激信号，输出给所述目标的肢体的运动神经末梢。

优选地，所述第一信号输入电路包括第一输入电极和第一系统级芯片，所述第一系统级芯片包括第一斩波放大器、第一低通滤波器、第一模数转换器和第一射频发射机；其中，

所述第一输入电极，用于采集所述目标的肢体的第一感知信号；

所述第一斩波放大器，连接于所述第一输入电极与所述第一低通滤波器之间，用于将所述第一输入电极传送过来的所述第一感知信号进行放大；

所述第一低通滤波器，连接于所述第一斩波放大器与所述第一模数转换器之间，用于对所述第一斩波放大器传送过来的放大后的第一感知信号进行滤波；

所述第一模数转换器，连接于所述第一低通滤波器与所述第一射频发射机之间，用于将所述第一低通滤波器传送过来的滤波后的第一感知信号转换为第一基带信号；

所述第一射频发射机，与所述第一模数转换器的输出端连接，用于将所述第一模数转换器传送过来的第一基带信号调制为第一无线信号进行发射，以传送给所述无线设备。

优选地，所述第一信号输出电路包括第一射频接收机、第一数字模拟转换器和第一输出电极；其中，

所述第一射频接收机，用于接收所述无线设备传送过来的第二无线信号并将其解调为第二基带信号；

所述第一数字模拟转换器，连接于所述第一射频接收机与所述第一输出电极之间，用于将所述第二基带信号转换为第二电刺激信号；

所述第一输出电极，与所述第一数字模拟转换器的输出端连接，用于将所述第二电刺激信号输出给所述目标的大脑。

优选地，所述第二信号输入电路包括第二输入电极和第二系统级芯片，所述第二系统级芯片包括第二斩波放大器、第二低通滤波器、第二模数转换器和第二射频发射机；其中，

所述第二输入电极，用于采集所述目标的头部的第一脑电信号；

所述第二斩波放大器，连接于所述第二输入电极与所述第二低通滤波器之间，用于将所述第二输入电极传送过来的所述第一脑电信号进行放大；

所述第二低通滤波器，连接于所述第二斩波放大器与所述第二模数转换器之间，用于对所述第二斩波放大器传送过来的放大后的第一脑电信号进行滤波；

所述第二模数转换器，连接于所述第二低通滤波器与所述第二射频发射机之间，用于将所述第二低通滤波器传送过来的滤波后的第一脑电信号转换为第三基带信号；

所述第二射频发射机，与所述第二模数转换器的输出端连接，用于将所述第二模数转换器传送过来的第三基带信号调制为第三无线信号进行发射，传送给所述无线设备。

优选地，所述第二信号输出电路包括第二射频接收机、第二数字模拟转换器和第二输出电极；其中，

所述第二射频接收机，用于接收所述无线设备传送过来的第四无线信号并将其解调为第四基带信号；

所述第二数字模拟转换器，连接于所述第二射频接收机与所述第二输出电极之间，用于将所述第四基带信号转换为第四电刺激信号；

所述第二输出电极，与所述第二数字模拟转换器的输出端连接，用于将所述第四电刺激信号输出给所述目标的肢体的运动神经末梢。

本发明实施例还提供一种用于传递神经信号的方法，包括：

第一信号输入电路将采集到的目标的肢体的第一感知信号转换为第一无线信号，并传送给无线设备；

所述无线设备将接收到的所述第一无线信号转换为第二感知信号，并上传至云服务器；

所述云服务器将接收到的所述第二感知信号翻译为第一电刺激信号，并下发至所述无线设备；

所述无线设备将接收到的所述第一电刺激信号转换为第二无线信号，并传送给所述第一信号输出电路；

第一信号输出电路将接收到的所述第二无线信号转换为第二电刺激信号，并输出给所述目标的大脑。

优选地，所述的用于传递神经信号的方法，还包括：

第二信号输入电路将采集到的所述目标的头部的第一脑电信号转换为第三无线信号，并传送给所述无线设备；

所述无线设备将接收到的所述第三无线信号转换为第二脑电信号，并上传至所述云服务器；

所述云服务器将接收到的所述第二脑电信号翻译为第三电刺激信号，并下发至所述无线设备；

所述无线设备将接收到的所述第三电刺激信号转换为第四无线信号，并传送给所述第二信号输出电路；

第二信号输出电路将接收到的所述第四无线信号转换为第四电刺激信号，并输出给所述目标的肢体的运动神经末梢。

优选地，所述云服务器将接收到的所述第二感知信号翻译为第一电刺激信号，具体为：

所述云服务器通过自身预设的深度学习神经网络模型对接收到的所述第二感知信号进行分析处理，以分析得到对应的第一电刺激信号；

其中，所述深度学习神经网络模型预先建立有多种感知信号与多种电刺激信号之间的一一映射关系。

优选地，所述云服务器将接收到的所述第二脑电信号翻译为第三电刺激信号，具体为：

所述云服务器通过自身预设的深度学习神经网络模型对接收到的所述第二脑电信号进行分析处理，以分析得到对应的第三电刺激信号；

其中，所述深度学习神经网络模型预先建立有多种脑电信号与多种电刺激信号之间的一一映射关系。

优选地，在信号电路与所述无线设备进行神经信号传递之前，所述信号电路与所述无线设备预先建立无线连接，且建立过程具体为：

所述信号电路通过无线的方式发送连接请求给所述无线设备；所述连接请求包括所述信号电路的设备识别码；

所述无线设备根据所述连接请求中的所述设备识别码，查询自身是否预先存储有与所述设备识别码对应的密钥；

若是，则与对应的所述信号电路建立无线连接；

其中，所述信号电路为所述第一信号输入电路、所述第一信号输出电路、所述第二信号输入电路与所述第二信号输出电路中的至少一种。

与现有技术相比，本发明实施例所提供的一种用于传递神经信号的系统及方法，通过广泛应用于家家户户的路由器作为信号中转站，实现间接传递神经信号，以完成将大脑指令传递到运动神经末梢，使肢体执行动作，和完成将肢体的感觉神经末梢的电信号通过路由系统回传到大脑，消除感知智障，该路由系统既可以实现对运动障碍患者的一个闭环精准控制，也可以治疗一些感知障碍的患者。而且该系统不需要每个患者都配置有强大计算能力的计算机，而是统一依托具有强大运算能力的服务云，通过路由器与服务云通信连接，让服务云完成数据收集、训练迭代和解析过程，这样一来不仅大大降低了使用门槛和成本，还因为服务云能收集大量不同用户的数据，可靠性更高，响应速度更快。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的一种用于传递神经信号的系统的示意图。

图2是本发明实施例2提供的一种用于传递神经信号的系统的示意图。

图3是本发明实施例提供的一种用于传递神经信号的系统的详细示意图。

图4是本发明另一实施例提供的一种用于传递神经信号的系统的详细示意图。

图5是本发明实施例3提供的一种用于传递神经信号的方法的流程示意图。

图6是本发明实施例4提供的一种用于传递神经信号的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明实施例1提供的一种用于传递神经信号的系统的示意图，所述系统包括第一信号输入电路、无线设备、云服务器和第一信号输出电路；其中，

所述第一信号输入电路，用于采集目标的肢体的第一感知信号，并将所述第一感知信号转换为第一无线信号，传送给所述无线设备；

所述无线设备，用于接收所述第一信号输入电路传送过来的第一无线信号，并将所述第一无线信号转换为第二感知信号，然后上传至所述云服务器；

所述云服务器，用于接收所述无线设备上传的第二感知信号，并将所述第二感知信号翻译为第一电刺激信号，下发至所述无线设备；

所述无线设备，还用于接收所述云服务器下发的第一电刺激信号，并将所述第一电刺激信号转换为第二无线信号，传送给所述第一信号输出电路；

所述第一信号输出电路，用于接收所述无线设备传送过来的第二无线信号，并将第二无线信号转换为第二电刺激信号，输出给所述目标的大脑。

具体地，系统包括第一信号输入电路、无线设备、云服务器和第一信号输出电路，主要完成目标的肢体的感知信号传递给目标的大脑。其中，第一信号输入电路和第一信号输出电路是设置在目标身上，用于与目标直接连接以进行神经信号传递。无线设备可以是无线移动终端，例如手机、IPad、路由器等，优选地，无线设备为路由器。云服务器采用目前已大型商用的云计算厂商提供的服务器，减少系统投资成本，且存储空间大，计算能力强大。

第一信号输入电路，又称第一信号采集和调制电路，设置在目标的肢体上，用于采集目标的肢体的第一感知信号，并将第一感知信号转换为第一无线信号，传送给无线设备。因为肢体的第一感知信号幅度为微伏级，频率在1-80Hz之间，难以进行无线传播，所以要想将第一感知信号经过无线设备传递的话，就要将第一感知信号转换为第一无线信号。

无线设备，用于接收第一信号输入电路传送过来的第一无线信号，并将第一无线信号转换为第二感知信号，然后上传至云服务器。无线设备作为信号中转站，一方面接收第一信号输入电路的第一无线信号，另一方面将经过处理的第二感知信号上传至云服务器，完成信号上传任务。

云服务器，用于接收无线设备上传的第二感知信号，并将第二感知信号翻译为第一电刺激信号，下发至无线设备。云服务器在系统中起到了中央控制分析的作用，完成上传信号的解析，即将第二感知信号翻译为第一电刺激信号，再下发至无线设备。

无线设备，还用于接收云服务器下发的第一电刺激信号，并将第一电刺激信号转换为第二无线信号，传送给第一信号输出电路。无线设备作为信号中转站，除了要完成信号上传任务，还要完成信号下发任务。当接收到云服务器下发的第一电刺激信号，就要对第一电刺激信号进行处理，转换为第二无线信号，再传送给第一信号输出电路。

第一信号输出电路，又称第一信号接收和执行电路，设置在目标的头部上，用于接收无线设备传送过来的第二无线信号，并将第二无线信号转换为第二电刺激信号，输出给目标的大脑。目标的大脑无法读取第二无线信号，所以第一信号输出电路要将第二无线信号转换为第二电刺激信号，以生物电信号的形式传递给目标大脑。

本发明实施例1通过提供一种用于传递神经信号的系统，通过借助无线设备的中间传递和云服务器强大的计算功能，能很好地将目标的肢体的感知信号传递给目标的大脑，因为绕过了目标的脊髓，所以能协助感知智障患者重获感知功能，解决现有技术无法实现感觉神经末梢信号到大脑的中转传递的难题。

参见图2，是本发明实施例2提供的一种用于传递神经信号的系统的示意图，所述系统，还包括第二信号输入电路和第二信号输出电路；其中

所述第二信号输入电路，用于采集所述目标的头部的第一脑电信号，并将所述第一脑电信号转换为第三无线信号，传送给所述无线设备；

所述无线设备，还用于接收所述第二信号输入电路传送过来的第三无线信号，并将所述第三无线信号转换为第二脑电信号，然后上传至所述云服务器；

所述云服务器，还用于接收所述无线设备上传的第二脑电信号，并将所述第二脑电信号翻译为第三电刺激信号，下发至所述无线设备；

所述无线设备，还用于接收所述云服务器下发的第三电刺激信号，并将所述第三电刺激信号转换为第四无线信号，传送给所述第二信号输出电路；

所述第二信号输出电路，用于接收所述无线设备传送过来的第四无线信号，并将第四无线信号转换为第四电刺激信号，输出给所述目标的肢体的运动神经末梢。

具体地，系统除了包括第一信号输入电路、无线设备、云服务器和第一信号输出电路，还包括第二信号输入电路和第二信号输出电路，主要完成目标的大脑的脑电信号传递给目标的肢体的运动神经末梢。其中，

第二信号输入电路，又称第二信号采集和调制电路，设置在目标的头部上，用于采集目标的头部的第一脑电信号，并将第一脑电信号转换为第三无线信号，传送给所述无线设备。同样地，第一脑电信号幅度也是微伏级，频率在1-80Hz之间，难以进行无线传播，所以要想将第一脑电信号经过无线设备传递的话，就要将第一脑电信号转换为第三无线信号。

无线设备，还用于接收第二信号输入电路传送过来的第三无线信号，并将第三无线信号转换为第二脑电信号，然后上传至云服务器。在系统的双向神经信号传递过程中，无线设备是共用的，所以无线设备除了接收第一信号输入电路的第一无线信号，还接收第二信号输入电路的第三无线信号，同样需要对第三无线信号进行处理，然后上传给云服务器。

云服务器，还用于接收无线设备上传的第二脑电信号，并将第二脑电信号翻译为第三电刺激信号，下发至无线设备。同样地，云服务器也是共用的，当接收到无线设备上传的第二脑电信号，通过自身强大的计算能力对第二脑电信号进行解析，转换为第三电刺激信号，再下发给无线设备。

无线设备，还用于接收云服务器下发的第三电刺激信号，并将第三电刺激信号转换为第四无线信号，传送给第二信号输出电路。同样地，将一个信号上传给云服务器，就会接收到云服务器对应下发的一个信号。无线设备上传了第二脑电信号，对应接收到第三电刺激信号，所以要对第三电刺激信号进行处理，转换为第四无线信号，再传送给第二信号输出电路，完成信号下发任务。

第二信号输出电路，又称第二信号接收和执行电路，设置在目标的肢体上，用于接收无线设备传送过来的第四无线信号，并将第四无线信号转换为第四电刺激信号，输出给目标的肢体的运动神经末梢。目标的肢体的运动神经末梢只能接收相应的生物电信号，完成刺激，使目标的肢体执行动作。所以第二信号输出电路要将第四无线信号转换为第四电刺激信号，以生物电信号的形式传递给目标的肢体的运动神经末梢。

本发明实施例2通过提供一种用于传递神经信号的系统，通过借助无线设备的中间传递和云服务器强大的计算功能，既能将目标的肢体的感知信号传递给目标的大脑，也能将目标的大脑的脑电信号传递给目标的肢体的运动神经末梢，可以协助运动障碍患者实现对运动闭环的精准控制，也能协助感知智障患者重获感知功能，有效帮助脊髓患者完成神经信号传递，恢复自身运动和感知机能。

作为上述方案的改进，所述第一信号输入电路包括第一输入电极和第一系统级芯片，所述第一系统级芯片包括第一斩波放大器、第一低通滤波器、第一模数转换器和第一射频发射机；其中，

所述第一输入电极，用于采集所述目标的肢体的第一感知信号；

所述第一斩波放大器，连接于所述第一输入电极与所述第一低通滤波器之间，用于将所述第一输入电极传送过来的所述第一感知信号进行放大；

所述第一低通滤波器，连接于所述第一斩波放大器与所述第一模数转换器之间，用于对所述第一斩波放大器传送过来的放大后的第一感知信号进行滤波；

所述第一模数转换器，连接于所述第一低通滤波器与所述第一射频发射机之间，用于将所述第一低通滤波器传送过来的滤波后的第一感知信号转换为第一基带信号；

所述第一射频发射机，与所述第一模数转换器的输出端连接，用于将所述第一模数转换器传送过来的第一基带信号调制为第一无线信号进行发射，以传送给所述无线设备。

具体地，第一信号输入电路包括第一输入电极和第一系统级芯片，第一系统级芯片包括第一斩波放大器、第一低通滤波器、第一模数转换器和第一射频发射机，第一斩波放大器、第一低通滤波器、第一模数转换器和第一射频发射机都是集成在第一系统级芯片上的。系统级芯片又称片上系统(System on Chip，SoC)，体积小，方便患者佩戴和使用。

第一输入电极，用于采集目标的肢体的第一感知信号。一般地，在目标肢体内植入第一输入电极，将第一输入电极与感知神经末梢连接起来，这样采集更准确，且保证第一感知信号的完整性。

第一斩波放大器，连接于第一输入电极与第一低通滤波器之间，用于将第一输入电极传送过来的第一感知信号进行放大。一般地，第一斩波放大器将第一感知信号放大1000倍，然后传送给第一低通滤波器。

第一低通滤波器，连接于第一斩波放大器与所述第一模数转换器之间，用于对第一斩波放大器传送过来的放大后的第一感知信号进行滤波。第一低通滤波器采用的是有源滤波器，通常使用gm-C滤波器结构。

第一模数转换器，连接于第一低通滤波器与第一射频发射机之间，用于将第一低通滤波器传送过来的滤波后的第一感知信号转换为第一基带信号。模数转换器又称模/数转换器(Analog-to-Digital Converter，ADC)，是指将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。第一模数转换器主要用于提取第一基带信号，然后传送给第一射频发射机。

第一射频发射机，与第一模数转换器的输出端连接，用于将第一模数转换器传送过来的第一基带信号调制为第一无线信号进行发射，以传送给无线设备。一般地，第一射频发射机采用直接上变频、两步上变频结构将第一基带信号调制为第一无线信号。优选地，第一无线信号为wifi信号，第一射频发射机使用802.11协议将第一基带信号调制为wifi信号，然后发射广播到自由空间。

作为上述方案的改进，所述第一信号输出电路包括第一射频接收机、第一数字模拟转换器和第一输出电极；其中，

所述第一射频接收机，用于接收所述无线设备传送过来的第二无线信号并将其解调为第二基带信号；

所述第一数字模拟转换器，连接于所述第一射频接收机与所述第一输出电极之间，用于将所述第二基带信号转换为第二电刺激信号；

所述第一输出电极，与所述第一数字模拟转换器的输出端连接，用于将所述第二电刺激信号输出给所述目标的大脑。

具体地，第一信号输出电路包括第一射频接收机、第一数字模拟转换器和第一输出电极。其中，第一射频接收机，用于接收无线设备传送过来的第二无线信号并将其解调为第二基带信号。一般地，无线信号传输都需要放大滤波，因为空气衰减大，所以第一射频接收机也要对接收到的第二无线信号进行放大和滤波。第一射频接收机本身具有放大滤波和解调功能，能将无线设备的第二无线信号解调为第二基带信号。第一数字模拟转换器，连接于第一射频接收机与第一输出电极之间，用于将第二基带信号转换为第二电刺激信号。第一数字模拟转换器与第一模数转换器相对应，完成信号的反向传递。数字模拟转换器又称D/A转换器(digital-to-analog conversion)、作用是将离散的数字信号转换为连续变化的模拟信号。第一输出电极，与第一数字模拟转换器的输出端连接，用于将第二电刺激信号输出给目标的大脑，从而完成目标的肢体的第一感知信号传递给目标的大脑过程。一般地，第一信号输出电路是集成一个模块，以植入目标的头部，方便接收信号和将信号传递给大脑，从而使大脑产生相应的感知意识。

参见图3，是本发明实施例提供的一种传递神经的系统的详细示意图，由图3可知，感知信号流从第一输入电极流入，之后依次经过第一斩波放大器、第一低通滤波器、第一模数转换器和第一射频发射机，传送到无线设备。由无线设备上传至云服务器，云服务器对感知信号流进行解析，得到翻译信号，再将翻译信号下发给无线设备。无线设备再依次传送给第一射频接收机、第一数字模拟转换器和第一输出电极，最终完成肢体的感知信号传递到头部的大脑。

作为上述方案的改进，所述第二信号输入电路包括第二输入电极和第二系统级芯片，所述第二系统级芯片包括第二斩波放大器、第二低通滤波器、第二模数转换器和第二射频发射机；其中，

所述第二输入电极，用于采集所述目标的头部的第一脑电信号；

所述第二斩波放大器，连接于所述第二输入电极与所述第二低通滤波器之间，用于将所述第二输入电极传送过来的所述第一脑电信号进行放大；

所述第二低通滤波器，连接于所述第二斩波放大器与所述第二模数转换器之间，用于对所述第二斩波放大器传送过来的放大后的第一脑电信号进行滤波；

所述第二模数转换器，连接于所述第二低通滤波器与所述第二射频发射机之间，用于将所述第二低通滤波器传送过来的滤波后的第一脑电信号转换为第三基带信号；

所述第二射频发射机，与所述第二模数转换器的输出端连接，用于将所述第二模数转换器传送过来的第三基带信号调制为第三无线信号进行发射，传送给所述无线设备。

具体地，第二信号输入电路包括第二输入电极和第二系统级芯片，第二系统级芯片包括第二斩波放大器、第二低通滤波器、第二模数转换器和第二射频发射机，第二斩波放大器、第二低通滤波器、第二模数转换器和第二射频发射机都是集成在第二系统级芯片上的，方便方便患者佩戴和使用。

第二输入电极，用于采集所述目标的头部的第一脑电信号。一般地，第二输入电极采用电极节点形式，紧贴头部放置，而且至少采用3个电极节点，两两之间相互平行，然后将两侧电极节点的节点信号去除中间电极节点的共模信号得到差模信号，即为第一脑电信号。

第二斩波放大器，连接于第二输入电极与第二低通滤波器之间，用于将第二输入电极传送过来的第一脑电信号进行放大。同样地，第二斩波放大器将第一脑电信号放大1000倍，然后传送给第二低通滤波器。

第二低通滤波器，连接于第二斩波放大器与第二模数转换器之间，用于对第二斩波放大器传送过来的放大后的第一脑电信号进行滤波。第二低通滤波器同样采用的是有源滤波器，使用gm-C滤波器结构。

第二模数转换器，连接于第二低通滤波器与第二射频发射机之间，用于将第二低通滤波器传送过来的滤波后的第一脑电信号转换为第三基带信号。第二模数转换器主要用于提取第三基带信号，然后传送给第二射频发射机。

第二射频发射机，与第二模数转换器的输出端连接，用于将第二模数转换器传送过来的第三基带信号调制为第三无线信号进行发射，传送给无线设备。同样地，第二射频发射机采用直接上变频、两步上变频结构将第三基带信号调制为第三无线信号。优选地，第三无线信号为wifi信号，第二射频发射机使用802.11协议将第三基带信号调制为wifi信号，然后发射广播到自由空间。

作为上述方案的改进，所述第二信号输出电路包括第二射频接收机、第二数字模拟转换器和第二输出电极；其中，

所述第二射频接收机，用于接收所述无线设备传送过来的第四无线信号并将其解调为第四基带信号；

所述第二数字模拟转换器，连接于所述第二射频接收机与所述第二输出电极之间，用于将所述第四基带信号转换为第四电刺激信号；

所述第二输出电极，与所述第二数字模拟转换器的输出端连接，用于将所述第四电刺激信号输出给所述目标的肢体的运动神经末梢。

具体地，第二信号输出电路包括第二射频接收机、第二数字模拟转换器和第二输出电极。其中，第二射频接收机，用于接收无线设备传送过来的第四无线信号并将其解调为第四基带信号。同样地，第二射频接收机本身具有放大滤波和解调功能，能对接收到的第四无线信号进行放大和滤波，并解调为第四基带信号。第二数字模拟转换器，连接于第二射频接收机与第二输出电极之间，用于将第四基带信号转换为第四电刺激信号。第二输出电极，与第二数字模拟转换器的输出端连接，用于将第四电刺激信号输出给目标的肢体的运动神经末梢。同样地，第二信号输出电路是集成一个模块，以植入目标的肢体，方便接收信号和将信号传递给肢体的运动神经末梢，从而引发相应的动作。

参见图4，是本发明另一实施例提供的一种传递神经的系统的详细示意图，由图4可知，脑电信号流从第二输入电极流入，之后依次经过第二斩波放大器、第二低通滤波器、第二模数转换器和第二射频发射机，传送到无线设备。由无线设备上传至云服务器，云服务器对脑电信号流进行解析，对应得到另一翻译信号，再将另一翻译信号下发给无线设备。无线设备再依次传送给第二射频接收机、第二数字模拟转换器和第二输出电极，最终完成大脑的脑电信号传递到肢体的运动神经末梢。

参见图5，是本发明实施例3提供的一种用于传递神经信号的方法的流程示意图。所述方法包括步骤S1至步骤S5：

S1、第一信号输入电路将采集到的目标的肢体的第一感知信号转换为第一无线信号，并传送给无线设备；

S2、所述无线设备将接收到的所述第一无线信号转换为第二感知信号，并上传至云服务器；

S3、所述云服务器将接收到的所述第二感知信号翻译为第一电刺激信号，并下发至所述无线设备；

S4、所述无线设备将接收到的所述第一电刺激信号转换为第二无线信号，并传送给所述第一信号输出电路；

S5、第一信号输出电路将接收到的所述第二无线信号转换为第二电刺激信号，并输出给所述目标的大脑。

具体地，第一信号输入电路设置在目标的肢体上，用于采集目标的肢体的第一感知信号，并将采集到的目标的肢体的第一感知信号转换为第一无线信号，并传送给无线设备。优选地，第一信号输入电路将第一感知信号进行放大滤波后作为第一基带信号使用802.11协议调制为wifi信号，通过第一射频发射机发射广播到自由空间，以传送给无线设备。

无线设备将接收到的第一无线信号转换为第二感知信号，并上传至云服务器。无线设备搜索到第一无线信号，将第一无线信号解析为第二感知信号，然后通过有线连接上传至云服务器，保证了第二感知信号的完整性，以便云服务器更好地解析出对应的电刺激信号。

云服务器将接收到的第二感知信号翻译为第一电刺激信号，并下发至无线设备。云服务器内部存储着所有注册用户的数据，而且能深度学习，所以能很好地将第二感知信号翻译为第一电刺激信号，准确性高，速率快。

无线设备将接收到的第一电刺激信号转换为第二无线信号，并传送给第一信号输出电路。因为第一电刺激信号为微伏级，无法进行无线传播，而且在空气传播衰减大，所以无线设备将第一电刺激信号转换为第二无线信号后，再传送给第一信号输出电路。优选地，无线设备将第一电刺激信号作为基带信号使用802.11协议调制为wifi信号进行发射广播到自由空间。

第一信号输出电路将接收到的第二无线信号转换为第二电刺激信号，并输出给目标的大脑。无线设备进行无线广播后，第一信号输出电路能搜索到第二无线信号，接收后将第二无线信号转换为第二电刺激信号，并输出给目标的大脑，使目标的大脑产生感知的意识，从而完成目标的肢体的第一感知信号传递到目标的大脑的过程。

以上步骤过程是针对于肢体的感知信号传递到头部的大脑的过程，通过借助无线设备和云服务器，从而避免神经信号通过受损脊髓传递，达到间接传递感知信号的目的，协助感知障碍患者重获感知功能。

参见图6，是本发明实施例4提供的一种用于传递神经信号的方法的流程示意图。所述方法包括步骤T1至步骤T5：

T1、第二信号输入电路将采集到的所述目标的头部的第一脑电信号转换为第三无线信号，并传送给所述无线设备；

T2、所述无线设备将接收到的所述第三无线信号转换为第二脑电信号，并上传至所述云服务器；

T3、所述云服务器将接收到的所述第二脑电信号翻译为第三电刺激信号，并下发至所述无线设备；

T4、所述无线设备将接收到的所述第三电刺激信号转换为第四无线信号，并传送给所述第二信号输出电路；

T5、第二信号输出电路将接收到的所述第四无线信号转换为第四电刺激信号，并输出给所述目标的肢体的运动神经末梢。

具体地，第二信号输入电路设置在目标的头部，用于采集目标的头部的第一脑电信号，并将采集到的目标的头部的第一脑电信号转换为第三无线信号，并传送给无线设备。优选地，第二信号输入电路将第一脑电信号进行放大滤波后作为第三基带信号使用802.11协议调制为wifi信号，通过第二射频发射机发射广播到自由空间，以传送给无线设备。

无线设备将接收到的第三无线信号转换为第二脑电信号，并上传至云服务器。无线设备搜索到第三无线信号，将第三无线信号解析为第二脑电信号，然后通过有线连接上传至云服务器，保证了第二脑电信号的完整性，以便云服务器更好地解析出对应的电刺激信号。

云服务器将接收到的第二脑电信号翻译为第三电刺激信号，并下发至无线设备。云服务器内部存储着所有注册用户的数据，而且能深度学习，所以能很好地将第二脑电信号翻译为第三电刺激信号，准确性高，速率快。

无线设备将接收到的第三电刺激信号转换为第四无线信号，并传送给第二信号输出电路。因为第三电刺激信号为微伏级，无法进行无线传播，而且在空气传播衰减大，所以无线设备将第三电刺激信号转换为第四无线信号后，再传送给第一信号输出电路。优选地，无线设备将第三电刺激信号作为基带信号使用802.11协议调制为wifi信号进行发射广播到自由空间。

第二信号输出电路将接收到的第四无线信号转换为第四电刺激信号，并输出给目标的肢体的运动神经末梢。无线设备进行无线广播后，第二信号输出电路能搜索到第四无线信号，接收后将第四无线信号转换为第四电刺激信号，并输出给目标的肢体的运动神经末梢，使目标的肢体执行动作，从而完成目标的大脑的第一脑电信号传递到目标的肢体的过程。

以上步骤过程是针对于大脑的脑电信号传递到肢体的运动神经末梢的过程，通过借助无线设备和云服务器，从而避免神经信号通过受损脊髓传递，达到间接传递脑电信号的目的，协助行动障碍患者重获动作执行功能。

作为上述方案的改进，所述云服务器将接收到的所述第二感知信号翻译为第一电刺激信号，具体为：

所述云服务器通过自身预设的深度学习神经网络模型对接收到的所述第二感知信号进行分析处理，以分析得到对应的第一电刺激信号；

其中，所述深度学习神经网络模型预先建立有多种感知信号与多种电刺激信号之间的一一映射关系。

具体地，云服务器通过自身预设的深度学习神经网络模型对接收到的第二感知信号进行分析处理，以分析得到对应的第一电刺激信号，这是云服务器对第二感知信号的解析过程，因为云服务器不同于目标的神经系统，所以要根据大量的数据进行学习，才能分析得到对应的第一电刺激信号。

其中，深度学习神经网络模型预先建立有多种感知信号与多种电刺激信号之间的一一映射关系。一般地，深度学习神经网络模型在投入应用前，先要大量收集正常大脑在不同的感知信号下接收到的电刺激信号的数据，然后根据这些数据建立感知信号与电刺激信号的一一映射关系，再进行训练迭代，等到深度学习神经网络模型训练成熟后就可以投入应用。同时在应用过程中，深度学习神经网络模型还能根据个别用户进行调整，从而更好地为用户服务。

作为上述方案的改进，所述云服务器将接收到的所述第二脑电信号翻译为第三电刺激信号，具体为：

所述云服务器通过自身预设的深度学习神经网络模型对接收到的所述第二脑电信号进行分析处理，以分析得到对应的第三电刺激信号；

其中，所述深度学习神经网络模型预先建立有多种脑电信号与多种电刺激信号之间的一一映射关系。

具体地，云服务器通过自身预设的深度学习神经网络模型对接收到的第二脑电信号进行分析处理，以分析得到对应的第三电刺激信号，这是云服务器对第二脑电信号的解析过程，因为云服务器不同于目标的神经系统，所以要根据大量的数据进行学习，才能分析得到对应的第三电刺激信号。

其中，深度学习神经网络模型预先建立有多种脑电信号与多种电刺激信号之间的一一映射关系。同样地，深度学习神经网络模型在投入应用前，先要大量收集脑电信号和大脑指令的数据，根据这些数据建立多种脑电信号和多种大脑指令的一一映射关系；同时大量收集肢体在对应的大脑指令下接收到的电刺激信号，建立多种大脑指令和多种电刺激信号的一一映射关系，；然后结合前面两个映射关系建立脑电信号与电刺激信号的一一映射关系，再进行训练迭代，等到深度学习神经网络模型训练成熟后就可以投入应用。同样地，在应用过程中，深度学习神经网络模型还能根据个别用户进行调整，从而更好地为用户服务，让用户体验更佳。

作为上述方案的改进，在信号电路与所述无线设备进行神经信号传递之前，所述信号电路与所述无线设备预先建立无线连接，且建立过程具体为：

所述信号电路通过无线的方式发送连接请求给所述无线设备；所述连接请求包括所述信号电路的设备识别码；

所述无线设备根据所述连接请求中的所述设备识别码，查询自身是否预先存储有与所述设备识别码对应的密钥；

若是，则与对应的所述信号电路建立无线连接；

其中，所述信号电路为所述第一信号输入电路、所述第一信号输出电路、所述第二信号输入电路与所述第二信号输出电路中的至少一种。

需要说明的是，为了避免信号在传递过程中被窃取或盗用，在上述实施例的信号传递过程中都对信号进行加密传输。同时为了区分不同的个体，最好就是加密的识别码与个人的ID信息相关，这样，云服务器也能根据个人的ID信息建立个人数据库，用于存储个人数据的采集和分析，做到事实跟踪每个人使用的具体情况，以更好地改进深度学习神经网络模型，更好地服务用户，让用户体验更佳。

具体地，在信号电路与无线设备进行神经信号传递之前，信号电路与无线设备预先建立无线连接，且建立过程具体为：

信号电路通过无线的方式发送连接请求给无线设备；连接请求包括信号电路的设备识别码。其中，信号电路为第一信号输入电路、第一信号输出电路、第二信号输入电路与第二信号输出电路中的至少一种。优选地，设备识别码为介质访问控制地址(Media AccessControl Address，MAC位址)。

无线设备根据连接请求中的设备识别码，查询自身是否预先存储有与设备识别码对应的密钥。若是，则与对应的信号电路建立无线连接；否则，无线设备就无法与信号电路建立无线连接。

综上，本发明实施例所提供的一种用于传递神经信号的系统及方法，通过借助无线设备的中间传递和云服务器强大的计算功能，既能将目标的肢体的感知信号传递给目标的大脑，也能将目标的大脑的脑电信号传递给目标的肢体的运动神经末梢，可以协助运动障碍患者实现对运动闭环的精准控制，也能协助感知智障患者重获感知功能，有效帮助脊髓患者完成神经信号传递，恢复自身运动和感知机能。而且该系统不需要每个患者都配置有强大计算能力的计算机，而是统一依托具有强大运算能力的服务云，通过路由器与服务云通信连接，让服务云完成数据收集、训练迭代和解析过程，以让所有用户共享数据成果，这样一来不仅大大降低了使用门槛和成本，还因为服务云能收集大量不同用户的数据，可靠性更高，响应速度更快。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种用于传递神经信号的系统，其特征在于，包括第一信号输入电路、无线设备、云服务器和第一信号输出电路；其中，

所述第一信号输入电路，用于采集目标的肢体的第一感知信号，并将所述第一感知信号转换为第一无线信号，传送给所述无线设备；

所述无线设备，用于接收所述第一信号输入电路传送过来的第一无线信号，并将所述第一无线信号转换为第二感知信号，然后上传至所述云服务器；

所述云服务器，用于接收所述无线设备上传的第二感知信号，并将所述第二感知信号翻译为第一电刺激信号，下发至所述无线设备；

所述无线设备，还用于接收所述云服务器下发的第一电刺激信号，并将所述第一电刺激信号转换为第二无线信号，传送给所述第一信号输出电路；

所述第一信号输出电路，用于接收所述无线设备传送过来的第二无线信号，并将第二无线信号转换为第二电刺激信号，输出给所述目标的大脑。

2.如权利要求1所述的用于传递神经信号的系统，其特征在于，还包括第二信号输入电路和第二信号输出电路；其中

所述第二信号输入电路，用于采集所述目标的头部的第一脑电信号，并将所述第一脑电信号转换为第三无线信号，传送给所述无线设备；

所述无线设备，还用于接收所述第二信号输入电路传送过来的第三无线信号，并将所述第三无线信号转换为第二脑电信号，然后上传至所述云服务器；

所述云服务器，还用于接收所述无线设备上传的第二脑电信号，并将所述第二脑电信号翻译为第三电刺激信号，下发至所述无线设备；

所述无线设备，还用于接收所述云服务器下发的第三电刺激信号，并将所述第三电刺激信号转换为第四无线信号，传送给所述第二信号输出电路；

所述第二信号输出电路，用于接收所述无线设备传送过来的第四无线信号，并将第四无线信号转换为第四电刺激信号，输出给所述目标的肢体的运动神经末梢。

3.如权利要求1所述的用于传递神经信号的系统，其特征在于，所述第一信号输入电路包括第一输入电极和第一系统级芯片，所述第一系统级芯片包括第一斩波放大器、第一低通滤波器、第一模数转换器和第一射频发射机；其中，

所述第一输入电极，用于采集所述目标的肢体的第一感知信号；

所述第一斩波放大器，连接于所述第一输入电极与所述第一低通滤波器之间，用于将所述第一输入电极传送过来的所述第一感知信号进行放大；

所述第一低通滤波器，连接于所述第一斩波放大器与所述第一模数转换器之间，用于对所述第一斩波放大器传送过来的放大后的第一感知信号进行滤波；

所述第一模数转换器，连接于所述第一低通滤波器与所述第一射频发射机之间，用于将所述第一低通滤波器传送过来的滤波后的第一感知信号转换为第一基带信号；

所述第一射频发射机，与所述第一模数转换器的输出端连接，用于将所述第一模数转换器传送过来的第一基带信号调制为第一无线信号进行发射，以传送给所述无线设备。

4.如权利要求1所述的用于传递神经信号的系统，其特征在于，所述第一信号输出电路包括第一射频接收机、第一数字模拟转换器和第一输出电极；其中，

所述第一射频接收机，用于接收所述无线设备传送过来的第二无线信号并将其解调为第二基带信号；

所述第一数字模拟转换器，连接于所述第一射频接收机与所述第一输出电极之间，用于将所述第二基带信号转换为第二电刺激信号；

所述第一输出电极，与所述第一数字模拟转换器的输出端连接，用于将所述第二电刺激信号输出给所述目标的大脑。

5.如权利要求2所述的用于传递神经信号的系统，其特征在于，所述第二信号输入电路包括第二输入电极和第二系统级芯片，所述第二系统级芯片包括第二斩波放大器、第二低通滤波器、第二模数转换器和第二射频发射机；其中，

所述第二输入电极，用于采集所述目标的头部的第一脑电信号；

所述第二斩波放大器，连接于所述第二输入电极与所述第二低通滤波器之间，用于将所述第二输入电极传送过来的所述第一脑电信号进行放大；

所述第二低通滤波器，连接于所述第二斩波放大器与所述第二模数转换器之间，用于对所述第二斩波放大器传送过来的放大后的第一脑电信号进行滤波；

所述第二模数转换器，连接于所述第二低通滤波器与所述第二射频发射机之间，用于将所述第二低通滤波器传送过来的滤波后的第一脑电信号转换为第三基带信号；

所述第二射频发射机，与所述第二模数转换器的输出端连接，用于将所述第二模数转换器传送过来的第三基带信号调制为第三无线信号进行发射，传送给所述无线设备。

6.如权利要求2所述的用于传递神经信号的系统，其特征在于，所述第二信号输出电路包括第二射频接收机、第二数字模拟转换器和第二输出电极；其中，

所述第二射频接收机，用于接收所述无线设备传送过来的第四无线信号并将其解调为第四基带信号；

所述第二数字模拟转换器，连接于所述第二射频接收机与所述第二输出电极之间，用于将所述第四基带信号转换为第四电刺激信号；

所述第二输出电极，与所述第二数字模拟转换器的输出端连接，用于将所述第四电刺激信号输出给所述目标的肢体的运动神经末梢。

7.一种用于传递神经信号的方法，其特征在于，包括：

第一信号输入电路将采集到的目标的肢体的第一感知信号转换为第一无线信号，并传送给无线设备；

所述无线设备将接收到的所述第一无线信号转换为第二感知信号，并上传至云服务器；

所述云服务器将接收到的所述第二感知信号翻译为第一电刺激信号，并下发至所述无线设备；

所述无线设备将接收到的所述第一电刺激信号转换为第二无线信号，并传送给所述第一信号输出电路；

第一信号输出电路将接收到的所述第二无线信号转换为第二电刺激信号，并输出给所述目标的大脑。

8.如权利要求7所述的用于传递神经信号的方法，其特征在于，还包括：

第二信号输入电路将采集到的所述目标的头部的第一脑电信号转换为第三无线信号，并传送给所述无线设备；

所述无线设备将接收到的所述第三无线信号转换为第二脑电信号，并上传至所述云服务器；

所述云服务器将接收到的所述第二脑电信号翻译为第三电刺激信号，并下发至所述无线设备；

所述无线设备将接收到的所述第三电刺激信号转换为第四无线信号，并传送给所述第二信号输出电路；

第二信号输出电路将接收到的所述第四无线信号转换为第四电刺激信号，并输出给所述目标的肢体的运动神经末梢。

9.如权利要求7所述的用于传递神经信号的方法，其特征在于，所述云服务器将接收到的所述第二感知信号翻译为第一电刺激信号，具体为：

所述云服务器通过自身预设的深度学习神经网络模型对接收到的所述第二感知信号进行分析处理，以分析得到对应的第一电刺激信号；

其中，所述深度学习神经网络模型预先建立有多种感知信号与多种电刺激信号之间的一一映射关系。

10.如权利要求8所述的用于传递神经信号的方法，其特征在于，所述云服务器将接收到的所述第二脑电信号翻译为第三电刺激信号，具体为：

所述云服务器通过自身预设的深度学习神经网络模型对接收到的所述第二脑电信号进行分析处理，以分析得到对应的第三电刺激信号；

其中，所述深度学习神经网络模型预先建立有多种脑电信号与多种电刺激信号之间的一一映射关系。

11.如权利要求8所述的用于传递神经信号的方法，其特征在于，

在信号电路与所述无线设备进行神经信号传递之前，所述信号电路与所述无线设备预先建立无线连接，且建立过程具体为：

所述信号电路通过无线的方式发送连接请求给所述无线设备；所述连接请求包括所述信号电路的设备识别码；

所述无线设备根据所述连接请求中的所述设备识别码，查询自身是否预先存储有与所述设备识别码对应的密钥；

若是，则与对应的所述信号电路建立无线连接；

其中，所述信号电路为所述第一信号输入电路、所述第一信号输出电路、所述第二信号输入电路与所述第二信号输出电路中的至少一种。

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