JP2009530064A - 電極および電極ヘッドセット - Google Patents
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Abstract
電極ヘッドセットおよびそこに搭載できる電極について説明する。電極ヘッドセットは、さまざまな形状および寸法の頭をぴったり取り囲むと同時に、複数の電極を電極配置構成に従って被検者の頭に確実に配置するために、多少の可撓性を含むほぼ剛性の構成要素で形成することができる。あるいは、電極ヘッドセットを軟質の伸縮可能なバンド材から形成することもできる。電極は、乾式電極または湿式電極のどちらかとして構成できる。本発明の電極ヘッドセットは、適切な強度の明確な信号を提供するために各電極を被検者の頭皮に十分押し付けるために必要な圧力を加えることができるにもかかわらず、本ヘッドセットを装着している被検者にとって快適である。
Description
(発明の技術分野)
本発明は、1つ以上の電極のためのマウントを含むことができる装置に関し、複数の電極構成について述べている。
本発明は、1つ以上の電極のためのマウントを含むことができる装置に関し、複数の電極構成について述べている。
被検者から脳波計(EEG)信号などの生体電気信号を捕捉するための電極システムは、通常、さまざまな要件に対応する必要があり、これらの要件として、安全性要件、コスト、消費電力、性能、使い易さ、および被検者の快適さが挙げられる。非臨床用途におけるこれら因子の相対的重要度は、臨床用途における重要度とは多少異なりうる。たとえば、臨床用途においては、比較的熟練の技術者によって電極が適用されるが、非臨床用途においては、電極の正しい適用または配置の知識が皆無か、または全く訓練を受けていない人間によって適用される可能性が高い。通常、簡便さと被検者の快適さも非臨床用途においてより重要である。臨床的状況の患者は、非臨床的状況の人に比べ、電極の較正時およびテスト時のある程度の不快さまたは不便さに耐えられる可能性が高い。
従来の電極は、パッシブ電極とアクティブ電極とを含む。パッシブ電極は、単純な設計原理に従っており、電子回路への接続線を有する金属円板を含む。この単純さ故に、この種の電極は安価であるが、これらの電極は雑音を発生しやいので、満足できる性能を達成するには多数の雑音消去手法を必要としうる。1つの雑音消去手法では、皮膚−電極界面におけるインピーダンスを最小化し、干渉を最小化するために、電極が適用される場所の皮膚の状態を整える必要がある。一般には、外科用メスを用いて皮膚を削り、その領域を液体消毒液で消毒する。皮膚−電極界面のインピーダンスおよび干渉を最小化するための別のアプローチでは、インピーダンスを調整できる導電性ゲルまたは食塩水をその界面のすべての隙間に充填する。
アクティブ電極として、抵抗性および容量性のアクティブ電極が挙げられる。抵抗性アクティブ電極は、信号を取得するために、被検者の皮膚と演算増幅器の入力部との間に直流経路を使用する。容量性アクティブ電極は、被検者の皮膚に電気的に接触しないが、被検者の皮膚と電極との間に容量性リンクを有する。
アクティブ電極は、信号取得性能を向上させるために、インピーダンス変換の原理を電極部位に適用する。高入力インピーダンスの演算増幅器で作られたバッファ回路に電極板を接続することができる。演算増幅器の大きな入力インピーダンスによって、皮膚−電極界面のインピーダンスを無意味にして皮膚−電極界面を安定化できるため、ゲルまたは食塩水を使用しなくとも、記録が向上する。ゲルまたは生理食塩水を追加することによって、パッシブ電極に比べ、性能をさらに向上させることができる。パッシブ電極に勝るアクティブ電極の別の利点は、アクティブ電極を取得装置に接続するワイヤのインピーダンスをゼロに近付けられるため、この段階で導入されうるコモンモードおよび電源線干渉に効果的に対処できることである。ただし、このような性能向上の代償は高価格である。その理由は、アクティブ電極は、電極ごとに少なくとも1つの演算増幅器を必要とし、消費電力が増加し、電力をアクティブ電極に供給するために余分なワイヤが必要となるからである。さらに、アクティブ電極は、パッシブ電極より敏感であるため、動きに極めて敏感になり、取得された信号に人為的な影響が追加されうる。したがって、アクティブ電極と皮膚との間に不動かつ安定した接触を保証するための配慮が必要である。アクティブ電極をゲルまたは食塩水なしに使用する場合は、特に頭の毛髪によって覆われた場所では、良好な性能を得ることは難しいこともある。
容量性のアクティブ電極は、EEG信号の取得におけるごく最近の開発である。これらの電極は、信号を取得するために、被検者と電極板との間の電気的接触を必要としない。高誘電性材料によって電極板を頭から所定距離離れた位置に保持でき、静電容量の変動によって信号が検出される。
電極を被検者の頭に適用するための従来の装置は、被検者の頭皮全体を覆う可撓性キャップを含み、このキャップが被検者の頭にぴったり固定されるように顎の下のストラップを含む。この種の装置は、一般に臨床環境において使用され、用途によっては100個を超える電極を含むことができる。
本発明は、1つ以上の電極を搭載するために使用でき、さらに1つ以上の電極を含むことができる装置に関する。全般的に、一局面において、本発明は、複数の剛性バンドと、これらの剛性バンドに含まれる1つ以上の電極マウントとを含む電極ヘッドセットを特徴とするものである。各剛性バンドは、この剛性バンドが、被検者の頭を取り囲むように被検者の頭に配置されている電極ヘッドセットに応じて撓むために、少なくとも十分な可撓性を含む材料で形成される。各電極マウントは電極を搭載するように構成され、電極ヘッドセットが被検者の頭に配置されるときに、そこに取り付けられた1つ以上の電極が、所望の電極配置構成に従って被検者の頭に対して配置される。
本発明の複数の実施態様は、以下の特徴を1つ以上含むことができる。電極ヘッドセットは、被検者が電極ヘッドセットを装着しているときに、被検者の頭頂部の部分が露出されるように、複数の剛性バンド間に形成された複数の間隙をさらに含むことができる。1つ以上の電極マウントのそれぞれは、これらの剛性バンドのうちの1つに形成された開口として構成することができる。この開口は、電極を受け入れて被検者の頭に対して適切な位置に確実に保持するように構成される。電極ヘッドセットは、電極マウント内に搭載された1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続され、この1つ以上の電極から信号を受信して出力信号をプロセッサに供給するように構成された電子回路をさらに含むことができる。この電子回路は、複数の剛性バンドのうちの1つに埋め込むことも、取り付けることもできる。
全般的に、別の局面において、本発明は、複数の剛性バンドと、これらの剛性バンドに含まれた1つ以上の電極マウントとを含む電極ヘッドセットを特徴とするものである。各剛性バンドは、被検者の頭に配置されている電極ヘッドセットに応じて撓むために、十分な可撓性を有する材料で形成される。ただし、この材料は、電極ヘッドセットが被検者の頭に配置され、複数の電極が電極マウントに取り付けられたときに、これらの剛性バンドが電極を被検者の頭に押し付けるように、十分な弾性をさらに呈する。
本発明の複数の実施態様は、以下の特徴を1つ以上含むことができる。剛性バンドは、被検者の頭の第1の側面に配置される第1のバンドと、被検者の頭の第2の側面に配置される第2のバンドとを含むことができ、第1のバンドと第2のバンドとが互いに向かって付勢されるようにヘッドセットが構成される。1つの実施態様において、第1のバンドは、被検者の後頭部から被検者の左側頭領域に向かって延在する左側頭バンドにすることができ、第2のバンドは、被検者の後頭部から被検者の右側頭領域に向かって延在する右側頭バンドにすることができる。別の実施態様は、被検者の後頭部中心に沿って配置される中央バンドをさらに含むことができ、第1および第2のバンドを被検者の後頭部から被検者の前額部の両側に向かってそれぞれ延在する背面バンドとすることができる。被検者が電極ヘッドセットを装着しているときに被検者の頭頂部の部分が露出されるように、これらの剛性バンド間に間隙を形成できる。1つ以上の電極マウントのそれぞれは、これらの剛性バンドのうちの1つに形成された1つの開口とすることができ、この開口は電極を受け入れて被検者の頭に対して適切な位置に確実に保持するように構成される。この電極ヘッドセットは、複数の電極マウント内に搭載された1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続される、この1つ以上の電極から信号を受信して出力信号をプロセッサに供給するように構成された電子回路をさらに含むことができる。この電子回路は、複数の剛性バンドのうちの1つに埋め込むことも、取り付けることもできる。
全般的に、別の局面において、本発明は、中央バンドと、左右の背面バンドと、左右の側頭バンドとを含む複数の剛性バンドを含む電極ヘッドセットを特徴とするものである。中央バンドは、被検者の後頭部中心に沿って配置されるように構成される。各背面バンドは、中央バンドから突出し、被検者の後頭部から被検者の前額部に向かって延在する。各側頭バンドは、中央バンドから突出し、被検者の後頭部から被検者の左右の側頭領域にそれぞれ向かって延在する。電極ヘッドセットは、各剛性バンド内に形成された複数の電極マウントをさらに含む。各電極マウントは電極を受け入れて搭載するように構成され、電極ヘッドセットが被検者の頭に配置されると、そこに取り付けられた1つ以上の電極は、所望の電極配置構成に従って、被検者の頭に対して配置される。
全般的に、別の局面において、本発明は、中央バンドと、左右の側頭バンドとを含む複数の剛性バンドを含む電極ヘッドセットを特徴とするものである。中央バンドは、被検者の後頭部中心に沿って配置されるように構成される。中央バンドは、被検者の後頭部下方に向かって延在する下側部分と、被検者の後頭部上方に向かって延在する叉状の上側部分との間に配置された、矢状面を中心にほぼ対称な中間部分を含む。各側頭バンドは、中央バンドから突出し、被検者の後頭部から被検者の左右の側頭領域にそれぞれ向かって延在する。各側頭バンドは、側頭バンドの遠位端から延在する第1および第2のフィンガを少なくとも含む。第1および第2のフィンガは、被検者の前頭領域に終端する遠位端を含む。電極ヘッドセットは、中央バンド、左側頭バンド、および右側頭バンドのそれぞれに形成された複数の電極マウントをさらに含む。各電極マウントは電極を受け入れて搭載するように構成され、電極ヘッドセットが被検者の頭に配置されると、そこに取り付けられた1つ以上の電極は、所望の電極配置構成に従って被検者の頭に対して配置される。
本発明の複数の実施態様は、以下の特徴を1つ以上含むことができる。左右の側頭バンドのそれぞれの第2のフィンガは、遠位端が叉状であるために2つの遠位終端点を提供し、各遠位終端点は電極マウントを含む。電極ヘッドセットは、使用中の被検者の顎の下に配置されるように構成された、左側頭バンドから右側頭バンドまで延在する顎支えをさらに含むことができる。
全般的に、別の局面において、本発明は、各バンドが被検者の頭を取り囲むように被検者の頭に順応しうる軟質の伸縮可能材料で形成された複数のバンドを含む電極ヘッドセットを特徴とするものである。被検者が電極ヘッドセットを装着しているときに被検者の頭頂部の部分が露出されているように、これらのバンド間に間隙を形成できる。電極ヘッドセットは、1つ以上の電極マウントをこれら複数のバンド内にさらに含む。各電極マウントは電極を搭載するように構成され、電極ヘッドセットが被検者の頭に配置されると、そこに取り付けられた1つ以上の電極は、所望の電極配置構成に従って被検者の頭に対して配置される。
本発明の複数の実施態様は、以下の特徴を1つ以上含むことができる。1つ以上の電極マウントのそれぞれを、これらのバンドのうちの1つに形成された開口とし、電極を受け入れて被検者の頭に対して適切な位置に確実に保持するように構成することができる。別の実施態様において、1つ以上の電極マウントのそれぞれを、これらのバンドのうちの1つに形成されたポケットとすることができる。このポケットは、電極を受け入れて被検者の頭に対して所定位置に確実に保持するように構成することができる。電極ヘッドセットは、複数の電極マウント内に搭載された1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続される、この1つ以上の電極から信号を受信して出力信号をプロセッサに供給するように構成された電子回路をさらに含むことができる。
全般的に、別の局面において、本発明は、電極板と、この電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、ジンバルド接点要素と、電極板とジンバルド接点要素とを接続してその間に導電性経路を提供する導電性の屈曲要素とを含む電極を特徴とするものである。
本発明の複数の実施態様は、以下の特徴を1つ以上含むことができる。ジンバルド接点要素は、被検者に接触するように構成された1つ以上の接点突起を含むことができる。これらの接点突起は、被検者に直接接触し、電極板への導電性経路を、接点突起と被検者との間の導電性流体中間物を伴わずに提供するように構成することができる。電極は、筐体をさらに含むことができる。電極板と、センサ回路と、導電性の屈曲要素とをこの筐体内に配置でき、ジンバルド接点要素は、ジンバルド接点要素と筐体との間の相対的な旋回運動を許容するように構成された、筐体へのジンバルド接続を含むことができる。1つ以上の接点突起は、筐体を越えて延在できる。ジンバル接点要素の1つ以上の接点突起は、遠位端に向かって先細りの突起をそれぞれ形成する。別の実施態様において、1つ以上の接点突起は、凸状の遠位面で終端する細長い突起をそれぞれ形成することができる。さらに別の実施態様において、1つ以上の接点突起は、球状の遠位端で終端する細長い突起をそれぞれ形成することができる。導電性の屈曲要素をスプリングにすることができる。
全般的に、別の局面において、本発明は、電極板と、この電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、電極板に接触した上面および被検者の皮膚に接触するように構成された下面を含む接点要素とを含む電極を特徴とするものである。接点要素は、導電性流体を含んで被検者の皮膚からセンサ回路までの導電性経路を、その間の電極板を介して提供するようになっている。
本発明の複数の実施態様は、以下の特徴を1つ以上含むことができる。接点要素を吸収性パッドにすることができる。電極は、電極板と、センサ回路と、接点要素の少なくとも一部とを収容する筐体をさらに含むことができる。筐体を耐水性にすることができる。電極は、印刷回路板(PCB:Printed Circuit Board)をさらに含むことができ、センサ回路はこのPCB上に形成される。
全般的に、別の局面において、本発明は、第1の開口を下面に含むほぼ耐水性の筐体の内部に収容された印刷回路板(PCB)を含む電極を特徴とするものである。電極板が台座の下面に取り付けられ、台座の上面は、PCBを収容する筐体に取り付けられるように構成される。台座は、筐体の下面に含まれた第1の開口に整列された第2の開口を含む。導電性材料を第1および第2の開口内に配置して電極板とPCBとに接触させることによって、その間に電気的接続を提供する。電極は、電極板に接触した上面と、被検者の皮膚に接触するように構成された下面とを含む接点要素をさらに含む。この接点要素は、導電性流体を含んで被検者の皮膚からPCBまでの導電性経路を、その間の電極板を介して提供するようになっている。1つの実施態様において、接点要素は吸収性パッドである。
全般的に、別の局面において、本発明は、剛性バンドが、被検者の頭を取り囲むように被検者の頭に配置されている電極ヘッドセットに応じて撓むために、少なくとも十分な可撓性を含む材料で形成された剛性バンドを含む電極ヘッドセットを特徴とするものである。電極ヘッドセットは、これらの剛性バンド内に含まれた1つ以上の電極マウントをさらに含む。各電極マウントは、電極を搭載するように構成される。電極ヘッドセットが被検者の頭に配置されると、そこに取り付けられた1つ以上の電極は、所望の電極配置構成に従って被検者の頭に対して配置される。この電極ヘッドセットは、1つ以上の電極マウントにそれぞれ取り付けられた1つ以上の電極をさらに含む。各電極は、電極板と、この電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、被検者の頭に接触するようになっているジンバルド接点要素と、電極板およびジンバルド接点要素を接続してその間に導電性経路を提供する導電性屈曲要素とを含む。
本発明の複数の実施態様は、以下の特徴を1つ以上含むことができる。1つ以上の電極のそれぞれのジンバルド接点要素は、被検者の頭に直接接触して電極板への導電性経路を、接点突起と被検者の頭との間の導電性流体中間物を伴わずに提供するように構成された1つ以上の接点突起を含むことができる。電極ヘッドセットは、1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続される、この1つ以上の電極から信号を受信して出力信号を提供するように構成された電子回路をさらに含むことができる。電子回路と、この電子回路を1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続する複数のワイヤとを剛性バンド内に埋め込むことができる。
剛性バンドは、被検者の後頭部中心に沿って配置されるように構成された中央バンドと、左背面バンドと、右背面バンドとを含むことができる。各背面バンドは、中央バンドから突出し、被検者の後頭部から被検者の前額部に向かって延在することができる。これらのバンドは、左側頭バンドと右側頭バンドとをさらに含むことができる。各側頭バンドは、中央バンドから突出し、被検者の後頭部から被検者の左右の側頭領域にそれぞれ向かって延在することができる。
全般的に、別の局面において、本発明は、複数の剛性バンドと、これらの剛性バンド内に形成された複数の電極マウントと、これらの電極マウントに搭載された複数の電極とを含む電極ヘッドセットを特徴とするものである。各剛性バンドは、剛性バンドが被検者の頭を取り囲むように被検者の頭に配置されている電極ヘッドセットに応じて撓むために、少なくとも十分な可撓性を含む材料で形成される。各電極マウントは電極を搭載するように構成され、電極ヘッドセットが被検者の頭に配置されると、そこに取り付けられた1つ以上の電極は、所望の電極配置構成に従って、被検者の頭に対して配置される。1つ以上の電極マウント内に搭載された各電極は、電極板と、この電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、この電極板に接触した上面および被検者の皮膚に接触するように構成された下面を含む接点要素とを含む。この接点要素は、導電性流体を含んで被検者の皮膚からセンサ回路までの導電性経路を、その間の電極板を介して提供するようになっている。
本発明の複数の実施態様は、以下の特徴を1つ以上含むことができる。1つ以上の電極のそれぞれに含まれる接点要素を吸収性パッドとすることができる。電極ヘッドセットは、1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続される、この1つ以上の電極から信号を受信して出力信号を提供するように構成された電子回路をさらに含むことができる。この電子回路と、この電子回路を1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続する複数のワイヤとを剛性バンド内に埋め込むことができる。
剛性バンドは、中央バンドと、左右の背面バンドと、左右の側頭バンドとを含むことができる。中央バンドは、被検者の後頭部中心に沿って配置されるように構成される。各背面バンドは、中央バンドから突出し、被検者の後頭部から被検者の前額部に向かって延在する。各側頭バンドは、中央バンドから突出し、被検者の後頭部から被検者の左右の側頭領域にそれぞれ向かって延在する。
全般的に、別の局面において、本発明は、中央バンドおよび左右の側頭バンドを含む複数の剛性バンドと、これらのバンドに形成された複数の電極マウントと、これらの電極マウントに搭載された複数の電極とを含む電極ヘッドセットを特徴とするものである。中央バンドは、被検者の後頭部中心に沿って配置されるように構成される。中央バンドは、被検者の後頭部下方に向かって延在する下側部分と、被検者の後頭部上方に向かって延在する叉状の上側部分との間に配置された、矢状面を中心にほぼ対称な中間部分を含む。各側頭バンドは、中央バンドから突出し、被検者の後頭部から被検者の左右の側頭領域にそれぞれ向かって延在する。各側頭バンドは、側頭バンドの遠位端から延在する第1および第2のフィンガを少なくとも含む。第1および第2のフィンガは、被検者の前頭領域で終端する遠位端を含む。各電極マウントは電極を受け入れて搭載するように構成され、電極ヘッドセットが被検者の頭に配置されると、そこに取り付けられた1つ以上の電極は、所望の電極配置構成に従って、前記被検者の頭に対して配置される。1つ以上の電極マウントに取り付けられた各電極は、電極板と、この電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、被検者の頭に接触するようになっているジンバルド接点要素と、電極板およびジンバルド接点要素を接続してその間に導電性経路を提供する導電性の屈曲要素とを含む。
本発明の複数の実施態様は、以下の特徴を1つ以上含むことができる。1つ以上の電極のそれぞれのジンバルド接点要素は、被検者の頭に直接接触して電極板への導電性経路を、接点突起と被検者の頭との間の導電性流体中間物を伴わずに提供するように構成された1つ以上の接点突起を含むことができる。電極ヘッドセットは、1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続される、この1つ以上の電極から信号を受信して出力信号を提供するように構成された電子回路をさらに含むことができる。この電子回路と、この電子回路を1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続する複数のワイヤとを剛性バンド内に埋め込むことができる。
全般的に、別の局面において、本発明は、複数の剛性バンドと、これらの剛性バンド内に形成された1つ以上の電極マウントと、これらの電極マウントに搭載された1つ以上の電極とを含む電極ヘッドセットを特徴とするものである。これらの剛性バンドは、中央バンドと、左右の側頭バンドとを含む。中央バンドは、被検者の後頭部中心に沿って配置されるように構成され、被検者の後頭部下方に向かって延在する下側部分と被検者の後頭部上方に向かって延在する叉状の上側部分との間に配置された、矢状面を中心にほぼ対称な中間部分を含む。各側頭バンドは、中央バンドから突出し、被検者の後頭部から被検者の左右の側頭領域にそれぞれ向かって延在する。各側頭バンドは、側頭バンドの遠位端から延在する第1および第2のフィンガを少なくとも含み、第1および第2のフィンガは、被検者の前頭領域に終端する遠位端を含む。各電極マウントは電極を受け入れて搭載するように構成され、電極ヘッドセットが被検者の頭に配置されると、そこに取り付けられた1つ以上の電極は、所望の電極配置構成に従って、前記被検者の頭に対して配置される。1つ以上の電極マウント内に搭載された各電極は、電極板と、この電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、この電極板に接触した上面および被検者の皮膚に接触するように構成された下面を含む接点要素とを含む。この接点要素は、導電性流体を含んで被検者の皮膚からセンサ回路までの導電性経路を、その間の電極板を介して提供するようになっている。
本発明の複数の実施態様は、以下の特徴を1つ以上含むことができる。1つ以上の電極のそれぞれに含まれる接点要素を吸収性パッドとすることができる。電極ヘッドセットは、1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続される、この1つ以上の電極から信号を受信して出力信号を提供するように構成された電子回路をさらに含むことができる。この電子回路と、この電子回路を1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続する複数のワイヤとを剛性バンド内に埋め込むことができる。
全般的に、別の局面において、本発明は、軟質の伸縮可能材料で形成された複数のバンドと、これらのバンド間に形成された間隙と、これらのバンドに含まれた1つ以上の電極マウントと、これらの電極マウントに搭載された1つ以上の電極とを含む電極ヘッドセットを特徴とするものである。これらのバンドが被検者の頭を取り囲むようにこれらのバンドは被検者の頭に順応しうる。これらのバンド間に形成された複数の間隙によって、被検者が電極ヘッドセットを装着しているときに被検者の頭頂部の複数の部分が露出されているようになる。各電極マウントは電極を搭載するように構成され、電極ヘッドセットが被検者の頭に配置されると、そこに取り付けられた1つ以上の電極は、所望の電極配置構成に従って、前記被検者の頭に対して配置される。各電極は、電極板と、この電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、被検者の頭に接触するようになっているジンバルド接点要素と、電極板およびジンバルド接点要素を接続してその間に導電性経路を提供する導電性の屈曲要素とを含む。
本発明の複数の実施態様は、以下の特徴を1つ以上含むことができる。電極ヘッドセットは、1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続される、この1つ以上の電極から信号を受信して出力信号を提供するように構成された電子回路をさらに含むことができる。1つ以上の電極のそれぞれのジンバルド接点要素は、被検者の頭に直接接触して電極板への導電性経路を、接点突起と被検者の頭との間の導電性流体中間物を伴わずに提供するように構成された1つ以上の接点突起を含む。
全般的に、別の局面において、本発明は、軟質の伸縮可能材料で形成された複数のバンドと、これらのバンド間に形成された間隙と、これらのバンドに含まれた1つ以上の電極マウントと、これらの電極マウントに搭載された1つ以上の電極とを含む電極ヘッドセットを特徴とするものである。これらのバンドが被検者の頭を取り囲むように、これらのバンドは被検者の頭に順応しうる。これらのバンド間に形成された複数の間隙によって、被検者が電極ヘッドセットを装着しているときに、被検者の頭頂部の部分が露出されているようになる。各電極マウントは電極を搭載するように構成され、電極ヘッドセットが被検者の頭に配置されると、そこに取り付けられた1つ以上の電極は、所望の電極配置構成に従って、前記被検者の頭に対して配置される。各電極は、電極板と、この電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、この電極板に接触した上面および被検者の皮膚に接触するように構成された下面を含む接点要素とを含む。この接点要素は、導電性流体を含んで被検者の皮膚からセンサ回路までの導電性経路を、その間の電極板を介して提供するようになっている。
本発明の複数の実施態様は、以下の特徴を1つ以上含むことができる。電極ヘッドセットは、1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続される、この1つ以上の電極から信号を受信して出力信号を提供するように構成された電子回路をさらに含むことができる。この1つ以上の電極のそれぞれに含まれる接点要素を吸収性パッドとすることができる。
全般的に、別の局面において、本発明は、複数の剛性バンドと、これらの剛性バンドに含まれた1つ以上の電極マウントと、1つ以上の電極マウントのそれぞれに搭載された電極とを含む電極ヘッドセットを特徴とするものである。各電極は、この電極ヘッドセットを装着した被検者から生体信号を検出するように構成される。これらの剛性バンドは、被検者の頭に配置されている電極ヘッドセットに応じて撓むために十分な可撓性と、電極ヘッドセットが被検者の頭に配置され、複数の電極が電極マウントに取り付けられたときに、剛性バンドがこれらの電極を被検者の頭に押し付けるように十分な弾性とを有する材料で形成される。
本発明の複数の実施態様は、以下の特徴を1つ以上含むことができる。各電極は、電極板と、この電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、被検者の頭に接触するようになっているジンバルド接点要素と、電極板およびジンバルド接点要素を接続してその間に導電性経路を提供する導電性の屈曲要素とを含むことができる。別の実施態様において、各電極は、電極板と、この電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、この電極板に接触した上面および被検者の皮膚に接触するように構成された下面を含む接点要素とを含むことができる。この接点要素は、導電性流体を含んで被検者の皮膚からセンサ回路までの導電性経路を、その間の電極板を介して提供するようになっている。
本発明の複数の実施態様は、以下の利点を1つ以上実現することができる。本願明細書に記載の電極ヘッドセットは、装置の装着を容易にするために適した電極配置を提供できる。電極の配置に関して訓練を受けていない被検者でも、熟練技術者の助けなしに、本電極ヘッドセットを容易に使用することができる。本電極ヘッドセットは、適切な強度の明確な信号を提供するために各電極を被検者の頭皮に十分押し付けるために必要な圧力を加えることができるにもかかわらず、本ヘッドセットを装着している被検者にとって快適である。本構成は、そこに搭載された各電極が、所望の電極配置構成に従って、被検者の頭に対して適正に配置されることを保証するばかりでなく、その使用中ずっと電極がほぼ安定した姿勢に維持されることを保証できる。電極−頭皮界面において提供される良好な接触により、従来技術のシステムに比べ、雑音を比較的速やかに沈静化でき、明確な信号を比較的速やかに実現できる。
電極マウントは、個々の電極の取り付けまたは交換をヘッドセットに搭載されている他の電極から独立して容易に行えるように構成される。したがって、単一の電極が機能不良になった場合は、その電極のみを交換できるので、電極ヘッドセット全体をそこに取り付けられている全ての電極と共に破棄せずに済む。さらに、本ヘッドセットは、一定範囲内の頭の形状および寸法に対応するように構成される。
本願明細書に記載の各電極は、被検者の快適さと使い易さとが重要な因子である非臨床用途に特に適しているが、臨床用途に使用することもできる。記載の各実施形態の乾式電極は、被検者の毛髪を通してでも、湿潤性流体を使用せずに強力で明確な信号を提供できるので、本願明細書に記載の電極ヘッドセットを使用する際に都合がよい。ジンバルド接点は、電極−被検者界面において適切な接触を維持できる一方で、電極ヘッドセットと被検者の頭との間の相対的な動きを許容する。記載の各実施形態の湿式電極も本願明細書に記載の電極ヘッドセットでの使用に適している。湿った導電性パッドは、被検者の毛髪との相性が良く、電極を取り外した後の毛髪には僅かに湿り気が残るだけである。
本発明の1つ以上の実施形態の詳細を添付の図面および以下の説明に示す。本発明の他の特徴、目的、および利点は、以下の説明、図面、および特許請求の範囲から明らかであろう。
さまざまな図面において同様の参照記号は同様の要素を示す。
ヘッドセットに搭載された1つ以上の電極を、所望の電極配置構成に従って、被検者の頭の所定の標的領域内に配置するように構成された電極ヘッドセットについて説明する。一実施形態において、電極ヘッドセットは硬質材料で形成される。すなわち、電極ヘッドセットは、被検者の頭を快適に取り囲みながら、電極ヘッドセットに搭載された1つ以上の電極と被検者の頭との間に十分な圧力を加えるように、少なくとも多少の可撓性を含む、ほぼ剛性の材料で形成される。1つ以上の電極は、乾式電極または湿式電極として構成できる。乾式電極は、導電性の、一般に湿った、材料が電極と被検者の皮膚との間になくても信号を取得できるが、湿式材料はこのような導電性材料を必要とする。本電極ヘッドセットは、被検者の頭の上面全体を覆わない。さらに、本電極ヘッドセットが非臨床環境において十分に快適で受け入れられ、かつ電極ヘッドセットに接触する頭の領域が減るように構成することができる。
別の実施形態において、電極ヘッドセットは軟質の伸縮可能材料で形成される。この軟質電極ヘッドセットも被検者の頭の上面全体を覆わない。この軟質電極ヘッドセットは、ヘッドセットに搭載された1つ以上の電極と被検者の頭との間に十分な圧力が加えられるように、被検者の頭にぴったり合うように構成される。伸縮可能材料は、被検者の頭を取り囲みやすいように十分な弾性を有する。
図1は、精神状態の検出および分類のためのシステムの模式的表現である。本システムは、本願明細書に記載の電極ヘッドセットおよび/または電極を採用できるシステムの一例である。ただし、本願明細書に記載のヘッドセットおよび電極は、他のシステムでも使用でき、図1に示すシステムは、例示を目的とした一実施形態にすぎないことを理解されたい。
本システムは、1つ以上の電極を被検者の頭に配置するように構成されたヘッドセット102を含む。本システムは、どちらもEmotiv Systems Pty Ltd.を譲受人とする2006年9月12日提出の米国特許出願第11/531,238号明細書「被検者の精神状態を検出および分類する方法およびシステム(Method and System for Detecting and Classifying the Mental State of a Subject)」、および2006年9月12日提出の米国特許出願第11/531,265号明細書「精神状態の検出およびそれを用いた相互作用(Detection Of And Interaction Using Mental States)」に記載されているように全般的に機能するように構成される。
一実施形態において、1つ以上の電極は、脳波計(EEG)信号、眼球静電位(EOG)信号、または同様の体内電位などの信号を検出するように構成された信号取得電極を含む。ヘッドセット102内の電極によって検出された信号は、センサインタフェース104を介して供給され、アナログ・デジタルコンバータ106によってデジタル化される。各電極によって捕捉された信号のデジタルサンプルは、以降の処理のために、システム100の動作中にデータバッファ108に格納することができる。
システム100は、処理システム109をさらに含む。処理システム109は、デジタル信号プロセッサ112と、コプロセシング装置110と、処理システム109に所望の機能ステップを実行させるための、コンピュータプログラムまたはコンピュータ制御論理としても公知の、一連の命令を格納するための関連メモリとを含む。特に、このメモリは、所定の種類の精神状態を検出および分類するための少なくとも1つのアルゴリズム114を定義する一連の命令を含む。このような分類によって判定される精神状態として、感情、欲求、現実または仮想の対象との相互作用の実行などの行為を行おうとする意思または意識的努力、および被検者が行った実際の動きに対応する精神状態、たとえば表情、まばたき、身振りなど、が挙げられるが、これだけに限定されるものではない。事前に定義された各種の精神状態を検出すると、対応する制御信号が入出力インタフェース116に伝送される。この制御信号は、入出力インタフェースから無線伝送装置118または有線リンク(図示せず)経由でプラットフォーム120に伝送できるので、ゲームアプリケーション、プログラム、シミュレータ、または他のアプリケーションによる制御入力として使用できる。
この実施形態において、信号の処理、たとえば精神状態の検出または分類は、ソフトウェアで実行され、一連の命令はメモリに格納される。別の実施形態においては、信号処理を主にハードウェアで実装できる。この場合は、たとえば特定用途向け集積回路(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)などのハードウェア部品を用いる。これらの機能を実行するようなハードウェアステートマシンの実装方法は、当業者には明らかであろう。他の実施形態においては、ソフトウェアおよびハードウェアの両方の組み合わせを用いて信号処理を実装できる。
この実施形態においては、処理システム109は、プラットフォーム120とは別個に配置されているが、システム100は、信号処理機能をさまざまなハードウェアグループ間で分割するさまざまな構成に配置することもできる。たとえば一部の実施形態においては、信号処理機能の少なくとも一部をヘッドセット102またはプラットフォーム120に搭載された電子回路に実装することができる。たとえば、本装置は、ヘッドセットと、MUXと、MUXの前または後の1つ以上のA/Dコンバータと、無線伝送装置と、電源用電池と、電池使用の制御およびMUXまたはA/Dコンバータから無線チップへのデータ送信などを行うマイクロコントローラとを含むヘッドセット組み立て体を含むことができる。本装置は、ヘッドセット組み立て体からデータを受信するための無線受信機と、処理システム、たとえばデジタル信号プロセッサおよびコプロセッサ、とを含む別個のプロセッサユニットをさらに含むことができる。このプロセッサユニットは、有線または無線接続によってプラットフォームに接続することができる。別の例として、本装置は、上記のようにヘッドセット組み立て体を含むことができ、プラットフォームはこのヘッドセット組み立て体からデータを受信するための無線受信機を含むことができ、精神状態の検出専用のデジタル信号プロセッサをプラットフォームに直接統合することができる。さらに別の例として、本装置は、上記のようにヘッドセット組み立て体を含むことができ、プラットフォームは、ヘッドセット組み立て体からデータを受信するために無線受信機を含むことができ、精神状態検出アルゴリズムは、プラットフォームにおいて、アプリケーション、プログラム、シミュレータなどを実行するプロセッサと同じプロセッサ、たとえば、汎用デジタルプロセッサ、によって実行される。
図2は、国際電極配置10−20方式(「10−20方式」)に対応する電極配置構成122を示す。10−20方式は、電極の位置と下にある大脳皮質領域との間の関係に基づく。電極配置構成122上の各点は、頭皮電極の候補位置を示す。各位置は、脳葉を特定する英字と、半球位置を特定する数字または他の英字とによって示される。英字F、T、C、P、およびOは、脳の前頭葉、側頭葉、中葉、頭頂葉(Parietal lobe)、および後頭葉を表す。偶数は右半球を示し、奇数は左半球を示す。英字Zは、正中線に配置された電極を示す。正中線は、鼻根点を起点とし、後頭部の外後頭***点を終点とする矢状面上の頭皮に沿った線である。「10」および「20」は、正中線分割のパーセント値を示す。正中線は7つの位置、すなわち鼻根点、Fpz、Fz、Cz、Pz、Oz、および外後頭***点、に分割され、隣接位置間の角度間隔は、それぞれ正中線の長さの10%、20%、20%、20%、20%、および10%に設定される。
(剛性電極ヘッドセット)
図3A〜Fには、一実施形態の電極ヘッドセット330のさまざまな図が示されている。電極ヘッドセット330は、被検者の頭にぴったり合うように構成され、一定範囲内の頭の形状および寸法に適正に合わせることができる。電極ヘッドセット330には複数の電極マウントが含まれ、各マウントは電極を搭載するように構成される。この実施形態において、各電極マウントは、電極を受け入れて搭載するように構成された開口であり、電極用開口331〜349と以降称する。ただし、他の構成の電極マウントも使用できることに留意されたい。たとえば、クランプ、ネジ、または他の適した接続機構および/または構成を用いて電極を電極ヘッドセットに取り付けることができる。
図3A〜Fには、一実施形態の電極ヘッドセット330のさまざまな図が示されている。電極ヘッドセット330は、被検者の頭にぴったり合うように構成され、一定範囲内の頭の形状および寸法に適正に合わせることができる。電極ヘッドセット330には複数の電極マウントが含まれ、各マウントは電極を搭載するように構成される。この実施形態において、各電極マウントは、電極を受け入れて搭載するように構成された開口であり、電極用開口331〜349と以降称する。ただし、他の構成の電極マウントも使用できることに留意されたい。たとえば、クランプ、ネジ、または他の適した接続機構および/または構成を用いて電極を電極ヘッドセットに取り付けることができる。
図3Gは、電極用開口の配置がよく見えるように、各構成要素が平らに展開されたように図示された電極ヘッドセット330の内部平面図を示す。この特定の実施形態において、電極ヘッドセット330は19個の電極用開口331〜349を含むので、0個から19個の電極を搭載することができる。図4には、10−20法に含まれる電極配置位置のサブセット用の電極配置構成350が図示されている。このサブセットの電極配置位置は、電極ヘッドセット330に含まれる電極用開口331〜344および346〜349に対応し、さまざまな電極用開口に搭載される電極の標的脳葉を特定する。電極配置と電極用開口331〜349との間の対応関係を示すために、電極用開口331〜344および346〜349の番号が図4に図示の電極配置構成350に重ねて表示されている。
図示のこの特定の実施形態の電極ヘッドセット330において、電極用開口331〜349は、被検者の表情(すなわち、顔面筋の動き)に関する情報と、感情と、認識情報とを収集するために電極を搭載するように配置されている。電極ヘッドセット330は、電極用開口331〜349の全てまたはこのサブセットに電極を搭載して使用することができる。基準電極、すなわち、他の電極から受信した信号の比較対象として使用できる電極を取り付けるために1つ以上の開口を使用できる。一実施形態において、基準電極は被検者の体を公知の基準電位、たとえばアナログ電源電圧の2分の1にバイアスできる。DRL(Driven Right Leg)回路は、外部効果を打ち消して被検者の体の電位を安定に保つことができる。EEG信号は、基準電極によって供給された身体電位を基準とすることができる。
再び図3A〜Fを参照して、本実施形態の電極ヘッドセット330の構造をさらに説明する。電極ヘッドセット330は、左側頭バンド352と、右側頭バンド354と、左背面バンド356と、右背面バンド358とを含む。バンド352〜358は、中央バンド360にそれぞれ接続される。各バンドは、被検者が電極ヘッドセット330を装着したときに、被検者の頭の所望の領域に1つ以上の電極用開口が設けられるように構成される。通常、所望の結果をもたらすには、特定の電極を被検者の頭に配置するとき、標的位置の寸法の約2倍の領域内に、少なくとも多少のゆとりを持って、その電極が配置される必要がある。多少のゆとりを許容しうるので、および電極ヘッドセット330がさまざまな形状および寸法の頭に順応して取り囲むように構成されるので、電極ヘッドセット330を使用すると、所望の電極配置構成に従って、一群の電極をさまざまな頭の形状に正確に配置できるので、比較的使い易い。
ヘッドセット330を使用者の頭に配置したとき、中央バンド360は、通常、使用者の頭皮の後部領域を覆って接触し、使用者の頭頂部近くまで頭頂骨に沿って上方に延在する。左側頭バンド352および右側頭バンド354は、使用者の頭皮の後部領域において中央バンド360から前頭部に向かって延在し、頭の両側面をこめかみに沿って横断して両眼窩の前で終端する。左背面バンド356および右背面バンド358は、使用者の頭頂部の近くで中央バンドからほぼ矢状方向に前頭部に沿って平行に延在し、両眼窩の上で終端する。
何れか特定の理論に限定されることなく、電極ヘッドセット330が広範囲の使用者に適合しうる理由は、背面バンド356、358と中央バンド360との間の圧縮嵌めによって被検者の頭にしっかりと安定して取り付けられ、側頭バンド352、354の可撓性によってさまざまな幅および形状の頭に対応できるからである。
この実施形態において、左側頭バンド352は4つの電極用開口341〜344を含み、対応する右側頭バンド354は4つの電極用開口336〜339を含む。各側頭バンドに搭載できる4つの電極は、図4の電極体系350に示されているように、前頭葉、側頭葉、中葉、および頭頂葉からの信号を感知するように配置される。側頭バンド352、354は、多少の可撓性を含むほぼ剛性の材料で形成される。側頭バンド352、354は、その基本姿勢において(すなわち、被検者の頭に装着されていないとき)、図3Bの上面図に明確に図示されているように、電極ヘッドセット330の中心に向かって僅かに湾曲している。被検者が電極ヘッドセット330を自身の頭に装着すると、被検者の頭が側頭バンド352、354を中心から離れる方向に付勢する。側頭バンド352、354は、被検者の頭によって側頭バンド352、354が互いに離れる方向に付勢されても破損しないために十分な可撓性を有するばかりか、側頭バンド352、354の全体形状を維持するために十分な剛性も有する。側頭バンド352、354は被検者の頭に順応して頭を取り囲み、側頭バンド352、354と被検者の頭との間をぴったり合わせる。
これらのバンドに望ましい可撓性の一例として、おおよその厚みが約2〜7ミリメートルの範囲であるポリスチレンによってもたらされる可撓性が適している。
側頭バンド352と354との間に被検者の頭がぴったりと嵌まることによって、これは少なくとも部分的には側頭バンド352、354がその基本姿勢に戻ろうとして被検者の頭を圧迫することによるが、十分な信号を得るために適した電極−被検者界面の接触を引き起こすために十分な圧力が電極用開口336〜339および341〜344内に搭載されている電極に加わる。
この実施形態において、左背面バンド356および右背面バンド358は、4つの電極用開口346〜349および331〜334をそれぞれ含む。被検者が電極ヘッドセット330を装着すると、電極用開口346〜349および331〜334内に搭載された電極は、図4に図示の電極体系350に示されているように、前頭葉上に配置される。図4に含まれる頭字語DLL、DRL、およびCMSは、「Driven Left Leg」、「Driven Right Leg」、および「Common Mode Signal」をそれぞれ表す。図3Dに図示のように、基本姿勢(すなわち、被検者が装着していないとき)の背面バンド356、358は、水平方向に突出して下向きに傾斜し、遠位端はほぼ鉛直方向に下に湾曲している。電極ヘッドセット330を被検者の頭に装着すると、被検者の頭によって背面バンド356、358が電極ヘッドセット330の中心点から離れる方向に外側および上方に付勢される傾向がある。背面バンド356、358は、被検者の頭がバンド356、358を変位させても破損しないために十分な可撓性と、背面バンド356、358が被検者の頭に順応して頭を取り囲み、頭にぴったり合うために十分な剛性とを有する材料で形成される。電極用開口346〜349および331〜334に含まれる1つ以上の電極は、十分な信号を得るために適した接触を電極−被検者界面にもたらすために十分な圧力によって被検者の頭に押し付けられる。
この実施形態における中央バンド360は、3つの電極用開口335、340、および345を含み、これらの開口は1つ以上の電極を搭載するために使用することができる。一実施形態においては、図4に示すように、電極用開口335は、電極を頭頂葉上に取り付けるために配置され、電極用開口340は、電極を後頭葉上に取り付けるために配置される。電極用開口345は、電極を頭頂葉上に取り付けるために配置される。
一実施形態においては、電極用開口335を省くことができ、基準電極を搭載するために電極用開口345を使用することができる。他の実施形態においては、基準電極を搭載するために異なる電極用開口を使用することができる(たとえば電極用開口335。この場合は、電極用開口345を省くことができる)。この実施形態における基準電極の特定の位置は例示にすぎない。
中央バンド360は、電極用開口335、340、および345を提供するだけでなく、被検者が電極ヘッドセット330を装着したときに電極ヘッドセット330に含まれた電極用開口が所望の電極配置構成に従って適正に配置されるように、背面バンド356、358および側頭バンド352、354を取り付けて適正に配置するための構造を提供する。
電極ヘッドセット330のほぼ剛性のデザインの重要な利点は、そこに搭載された各電極が被検者の頭のほぼ予測可能な場所に配置されることである。電極ヘッドセット330に含まれたさまざまなバンドが被検者の頭に順応してさまざまな頭の形状および寸法に合うように電極ヘッドセット330が多少の可撓性を含んでいるにもかかわらず、そこに搭載された各電極は、最終的には各被検者の頭のほぼ同じ場所、すなわち所望の電極配置構成に従った場所に配置される。所望の出力信号を電極から得るには電極の配置が決定的であるので、信頼性が高く正確な電極配置を提供できることは重要な利点である。
再び図4を参照すると、図示の特定の実施形態において、電極ヘッドセット330が被検者の頭に配置されると、各電極は、この図面に示された寸法にほぼ従って互いに離隔される。これらの寸法はミリメートル単位で示されている。たとえば、左右の背面バンド356、358に含まれる電極用開口349および電極用開口331に搭載された電極間の距離は約85ミリメートルである。図示のその他の寸法は近似値であり、図示の特定の実施形態を例示するものである。他の実施形態においては、電極用開口に搭載された電極間の間隔を違えられるように、バンドの構成を違えることができ、さらに/または電極用開口の位置を違えることができる。
別の実施形態において、左右の側頭バンド352、354は、それぞれ約20ミリメートル長くすることができる。左側頭バンド352については、電極マウント340と341との間の距離を85ミリメートルから95ミリメートルに延長でき、電極マウント341と342との間の距離を51ミリメートルから61ミリメートルに延長できる。右側頭バンドについては、電極マウント340と336との間の距離を85ミリメートルから95ミリメートルに延長でき、電極マウント336と337との間の距離を51ミリメートルから61ミリメートルに延長できる。
電極ヘッドセット330の1つの利点は、単一の電極の取り外しおよび/または交換を同じ電極ヘッドセット330に搭載されている他の電極から独立して行えることである。これは、電極の交換を個別に行えないために1つ以上の電極が機能不良になるか、または動作しなくなった場合にヘッドセット全体が使用不能になる従来の電極ヘッドセットに対する改良点である。図示の特定の実施形態において、一部の電極用開口は、実質的に円形の開口部から外縁に延在するスロットを含む。このスロットは、電極用開口に張力をもたらし、電極の挿入および取り出しを容易にする。一実施形態においては、各電極用開口内に環状部材が含まれ、この環状部材は、一実施形態においては、アクリルで形成される。
一実施形態においては、電極ヘッドセット330に搭載された1つ以上の電極に電気的に接続される電子回路を収容または搭載するために中央バンド360を使用することができる。この電子回路は、各電極から信号を受信して出力をプロセッサに供給するように構成でき、さらに/または信号処理の少なくとも一部を実行するように構成してもよい。たとえば、再び図1を参照すると、一部の実施形態においては、電極ヘッドセット330に搭載または収容される電子回路は、センサインタフェース104、A/Dコンバータ106、データバッファ108、処理システム109、および/またはプラットフォーム120の機能の全てまたは一部を実行するように構成できる。
一実施形態において、電極ヘッドセット330は、ポリスチレン材料でほぼ形成されるが、ナイロンを含む他の材料を使用することもできる。必要であれば、電極ヘッドセット330のいくつかの領域を同一または異なる材料の追加層または追加厚み、たとえばポリスチレン補強層など、によって補強できる。必要であれば、パッドをいくつかの領域に含めることによって、パッドが被検者の頭に接触して被検者の頭に対するずれを防ぎ、さらに/または嵌まり具合および被検者の快適さを向上させることもできる。一実施形態において、パッドはシリコンで形成される。再び図3Gを参照すると、図示の実施形態において、補強される領域は領域310a〜fを含み、パッド付きの領域は領域312a〜fを含む。
(代替の剛性電極ヘッドセット)
次に図5A〜Bには、一つの代替実施形態の電極ヘッドセット514が図示されている。電極ヘッドセット514は、剛性かつ可撓性の材料で形成され、一定範囲内の頭の形状および寸法に合う一方で、そこに搭載された複数の電極の圧力が被検者の頭に対して適切に維持されるように構成される。この特定の実施形態は、上記の電極ヘッドセット330と同じ、図4に図示の電極配置構成350に従って電極を搭載するように構成される。ただし、電極ヘッドセット514を形成して体系350に従って電極を配置するバンドの向きが異なる。
次に図5A〜Bには、一つの代替実施形態の電極ヘッドセット514が図示されている。電極ヘッドセット514は、剛性かつ可撓性の材料で形成され、一定範囲内の頭の形状および寸法に合う一方で、そこに搭載された複数の電極の圧力が被検者の頭に対して適切に維持されるように構成される。この特定の実施形態は、上記の電極ヘッドセット330と同じ、図4に図示の電極配置構成350に従って電極を搭載するように構成される。ただし、電極ヘッドセット514を形成して体系350に従って電極を配置するバンドの向きが異なる。
この実施形態において、電極ヘッドセット514は、中央バンド520から延在する2つの側面バンド516、518を含む。2つの側面バンド516、518の遠位端には、中間バンド522、524と正面バンド526、528とが形成される。各正面バンドは、実質的にV字形状に形成され、上側部分と下側部分とを含む。さらに、上面バンド530が中央バンド520に接続され、被検者の頭の後頂部に実質的にV字形状に延在する。各バンドは、電極ヘッドセット330について上で説明した方法と同様の方法で、電極を搭載するように構成された1つ以上の電極マウントを含む。
この実施形態において、各電極マウントは、電極を受け入れて搭載するように構成された開口である。ただし、他の構成の電極マウントも使用できることに留意されたい。たとえば、クランプ、ネジ、または他の適した接続機構および/または構成を用いて、電極を電極ヘッドセットに搭載することができる。
図5Bには、電極用開口331〜349を図示するために平らに展開されたような電極ヘッドセット514の内部平面図が示されている。これらの電極用開口は、図4に図示の電極配置構成350との対応関係が同じであるため、図3Gに図示の電極ヘッドセット330の電極用開口と同じ参照符号が付けられている。
一実施形態において、電極ヘッドセット514は、ポリスチレン材料でほぼ形成されるが、ナイロンを含む他の材料を使用することもできる。電極ヘッドセット514は、さらなる支持を提供するために補強された領域を必要に応じて含むことができる。必要であれば、電極ヘッドセット514に1つ以上のパッド付き内部領域を含めることによって、被検者の頭に対するずれを防ぎ、および/または嵌まり具合および被検者の快適さを向上させることができる。中央バンド520は、電極ヘッドセット330について上で説明した電子回路と同様の、電極用開口331〜349に搭載される1つ以上の電極に電気的に接続できる電子回路を搭載および/または収容するように構成できる。
(別の代替剛性電極ヘッドセット)
図6A〜Cには、別の代替実施形態の電極ヘッドセット630が図示されている。電極ヘッドセット630は、図5A〜Bに図示の上記電極ヘッドセット514と同様の構成を有する。電極ヘッドセット630は、2つの側面バンド632、634を含む。側面バンド632、634の近位端は中央バンド636に接続され、遠位端は中間バンド638、640および正面バンド642、644に接続される。さらに、上面バンド646が中央バンド636に接続され、被検者の頭の上方に延在する。
図6A〜Cには、別の代替実施形態の電極ヘッドセット630が図示されている。電極ヘッドセット630は、図5A〜Bに図示の上記電極ヘッドセット514と同様の構成を有する。電極ヘッドセット630は、2つの側面バンド632、634を含む。側面バンド632、634の近位端は中央バンド636に接続され、遠位端は中間バンド638、640および正面バンド642、644に接続される。さらに、上面バンド646が中央バンド636に接続され、被検者の頭の上方に延在する。
電極ヘッドセット630は、上記と同じ、図4に図示の電極配置構成350に従って配置される電極マウントを含む。この実施形態において、各電極マウントは、そこに電極を受け入れて搭載するように構成された開口である。ただし、他の構成の電極マウントも使用できることに留意されたい。たとえば、クランプ、ネジ、または他の適した接続機構および/または構成を用いて、電極を電極ヘッドセットに搭載することができる。
単純化のために、電極用開口は、電極配置構成350との対応関係を示すために、図4で使用したのと同じ参照符号331〜349を用いて示されている。この実施形態の図において、電極は電極用開口331〜349に搭載されている。
この実施形態の電極ヘッドセット630は、電極ヘッドセット630を被検者の頭にぴったりと固定するために使用できるオプションの顎支え648を含む。上記の他の実施形態の電極ヘッドセット330および514においても、オプションの顎支えを使用できる。さらに、必要であれば、被検者の快適さおよび配置の助けとして延長部分650a〜cに取り付けられたパッドを含む。一実施形態において、電極ヘッドセット630は、ポリスチレン材料でほぼ形成されるが、ナイロンを含む他の材料を使用することもできる。必要であれば、電極ヘッドセット630のいくつかの領域を同一または異なる材料の追加層または追加厚み、たとえばポリスチレン補強層、によって補強できる。
一実施形態においては、電極ヘッドセット630に電子回路が搭載される。この電子回路は、この電子回路と各電極との間に延在する1本以上のワイヤによって、電極ヘッドセット630に搭載された各電極に電気的に接続される。別の実施形態においては、電極を電子回路に電気的に接続する物理的構成要素、たとえばワイヤは、電極ヘッドセット630の構成要素を形成する材料に埋め込まれるので、使用者は見ることも、アクセスすることもできない。この実施形態は、より流線型でよりコンパクトなデザインと、各電極と電子回路との間に延在するワイヤを保護する機能とを提供する。たとえば、電極ヘッドセット630がプラスチック製部品で形成される場合は、電極を電子回路に接続するワイヤをプラスチックに埋め込むことができる。さらに、電子回路自体をプラスチックに埋め込み、使用者に見えないようにすることができる。この場合は、たとえば可撓性の印刷回路板(PCB)を使用する。
(剛性電極ヘッドセットの材料)
電極ヘッドセット330、514、および630は、以下の品質のうちの1つ以上を呈する材料で形成することができる。すなわち、高い耐久性および頑丈さ、高度な機能性の提供、機能的なスナップ、嵌合部、および/またはクリップを含むデザインのためのアイデア、良好な衝撃強度、および湿気および温度に対する耐性または抵抗性である。
電極ヘッドセット330、514、および630は、以下の品質のうちの1つ以上を呈する材料で形成することができる。すなわち、高い耐久性および頑丈さ、高度な機能性の提供、機能的なスナップ、嵌合部、および/またはクリップを含むデザインのためのアイデア、良好な衝撃強度、および湿気および温度に対する耐性または抵抗性である。
一実施形態において、上記の電極ヘッドセット330、514、および630は、ポリスチレン材料でほぼ形成されるが、ナイロンを含む他の材料を使用することもできる。必要であれば、電極ヘッドセット630のいくつかの領域を同一または異なる材料の追加層または追加厚み、たとえばポリスチレン補強層によって補強できる。必要であれば、いくつかの領域にパッドを含めることによって、パッドが被検者の頭に接触して被検者の頭に対するずれを防ぎ、さらに/または嵌まり具合および被検者の快適さを向上させることもできる。一実施形態において、パッドはシリコンで形成される。
このような材料の一例は、オーストラリア連邦メルボルン州のConcentric Asia Pacific社の一事業部であるEnvizageから入手可能なSLS(Selective Laser Sintering)CAP Tuff General Purpose 25% Glass Filled Nylon 11 Materialである。SLS Cap Tuff材料の曲げ弾性係数は2020Mpa、縦弾性係数は2460Mpa、引張強度は38Mpaである。上記品質を1つ以上呈する他の材料を使用することもできる。
別の実施形態においては、米国デラウェア州ニューキャッスルのDSM Somos社から入手可能なWaterShed(登録商標)11120材料を使用することができる。WaterShed 11120材料は、耐久性のある、頑丈な耐水性の半透明樹脂である。他の材料も使用でき、記載の材料は例示にすぎない。
(軟質電極ヘッドセット)
図7A〜Bは、軟質電極ヘッドセットの一実施形態を示す。電極ヘッドセット700は、正確な信号を被検者から適切に取得できるように、1つ以上のバイオセンサを被検者の頭の所定位置に位置付けて保持するように構成される。一実施形態においてバイオセンサはEEG電極であるが、他の実施形態においてはさまざまな種類のバイオセンサを使用できる。
図7A〜Bは、軟質電極ヘッドセットの一実施形態を示す。電極ヘッドセット700は、正確な信号を被検者から適切に取得できるように、1つ以上のバイオセンサを被検者の頭の所定位置に位置付けて保持するように構成される。一実施形態においてバイオセンサはEEG電極であるが、他の実施形態においてはさまざまな種類のバイオセンサを使用できる。
一実施形態において、電極ヘッドセット700は、被検者の視野、聴力、または動きを妨げずに被検者の頭の外形に合うように形作られる。この電極ヘッドセットは、頭頂部分702を含む。頭頂部分702は、たとえば織物材料から作られた、帯紐で形成することができる。帯紐に使用される材料は、伸縮可能な軟質材料、たとえばネオプレンとすることができる。伸縮可能な材料は、被検者にとっての快適さを損なわずに、電極ヘッドセット700の確実な装着を可能にする。頭頂部分702の帯紐は、過熱を防ぎ、快適さを向上させるために被検者の頭への空気流を可能にする間隙704を含む。ヘッドセットの寸法を調節するために使用できるコネクタによって相互に接合される重なり合った帯紐区間で形成できる調節可能な部分、たとえば構成要素706、708、710、および712、が設けられる。一実施形態においてコネクタは面ファスナ(たとえば、Velcro(登録商標))であるが、他の形態のコネクタを使用することもできる。
軟質電極ヘッドセット700上のさまざまな場所には、電極714などの電極を搭載するように構成された電極マウントが複数含まれる。図示の実施形態においては、電極714は、頂上部分の帯紐材料を貫通して形成された開口として構成された電極マウント内に含まれる。帯紐材料は十分な伸縮性と弾力性とを有するので、開口は、そこに搭載された電極が所定位置に確実に保持されるように寸法が決められる。一実施形態において、開口はほぼ三角形の形状を有する。
各電極は、1つ以上のワイヤによって電子回路716に接続される。電子回路716については、さらに以下で説明する。各ワイヤは、電極ヘッドセット700内に形成された溝に隠すことも、あるいは頂上部分の帯紐内に形成された、または頂上部分の帯紐に沿って取り付けられた材料の輪によって保持することもできる。これらの溝または輪は、電極ヘッドセット700の内側または外側に形成することができる。
各ワイヤは、各電極と電子回路716との間に延在する。一実施形態において電子回路はSCSIコネクタを含むが、必要な数のワイヤを収容でき、かつ十分に軽量であれば他のコネクタを使用することもできる。コネクタが重過ぎると、コネクタが被検者の不快にさせうるか、被験者の頭の動きを邪魔しうるか、または電極ヘッドセット700が被検者の頭の上で移動しうる。
一実施形態において、電極ヘッドセット700は、EEG測定用の17個の電極と、1つの接地電極と、1つの基準電極とを搭載するために19個の電極マウントを含む。図2に図示の電極配置構成122を再び参照すると、17個の電極は、「10−20」方式122に含まれる電極位置FP1、FP2、AF3、AF4、F3、F4、F7、F8、FC5、FC6、T7、T8、P7、P8、PO3、PO4、およびOZを占めることができる。接地電極および基準電極は、位置CP1およびCP2を占めることができる。
電極ヘッドセット700に搭載される電極は高価になりうるので、電極ヘッドセット700の1つの利点は、そこに搭載される電極の数を被検者のニーズに合わせて増減できることである。たとえば、ある用途においては、たとえば感情を検出する場合は、電極ヘッドセット700に搭載する電極の数は少なくてよいが、別の用途においては、たとえば、現実または仮想の物体を動かすなどの意識的努力または筋肉の動きを検出する場合は、1つ以上の追加電極が必要になりうる。
図8には、代替電極マウント構成の一実施形態が示されている。この実施形態において、電極マウントは電極ポケット820であり、切開図が図示されている。この電極ポケットは、電極ヘッドセット700を形成する材料822の内部に形成され、そこに電極814が搭載されている。電極ポケット820は、形状が概して正方形であり、電極814を挿入するためのアクセス用開口部836を含む。材料822は伸縮性と弾力性とを有するので、アクセス用開口部836を電極814より小さい寸法にすることができる。電極814の接点部分が電極ポケットの底面838に形成された開口830を通って延在し、被検者の頭に接触するように、電極814は電極ポケット822に受け入れられて搭載される。
(電極)
図9A〜Fには、電極ヘッドセット330内に搭載することも、あるいは電極ヘッドセット330とは別個に異なる用途に使用することもできる一実施形態の電極970が図示されている。この実施形態において、電極970は、活性の抵抗性電極として構成される。この電極は、筐体972を含む。筐体972は、例示のために透明な筐体として図示され、略管状の本体972とキャップ986とを含む。特に図9Bには、例示のために筐体972を取り外した状態の電極970が示されている。電極970は、電極板982に取り付けられた印刷回路板(PCB)984を含む。PCB984は、センサ回路を形成する複数の電子回路部品を含む。電力をセンサ回路に供給し、信号をセンサ回路から信号取得システムに送信するために1本以上のワイヤをセンサ回路に接続することができる。信号取得システムは、電極ヘッドセット330内に搭載または収容することも、電極ヘッドセット330の外側に配置することもできる。
図9A〜Fには、電極ヘッドセット330内に搭載することも、あるいは電極ヘッドセット330とは別個に異なる用途に使用することもできる一実施形態の電極970が図示されている。この実施形態において、電極970は、活性の抵抗性電極として構成される。この電極は、筐体972を含む。筐体972は、例示のために透明な筐体として図示され、略管状の本体972とキャップ986とを含む。特に図9Bには、例示のために筐体972を取り外した状態の電極970が示されている。電極970は、電極板982に取り付けられた印刷回路板(PCB)984を含む。PCB984は、センサ回路を形成する複数の電子回路部品を含む。電力をセンサ回路に供給し、信号をセンサ回路から信号取得システムに送信するために1本以上のワイヤをセンサ回路に接続することができる。信号取得システムは、電極ヘッドセット330内に搭載または収容することも、電極ヘッドセット330の外側に配置することもできる。
電極板982の下面に屈曲要素980が取り付けられる。屈曲要素980の第2の端部は、ジンバルド接点974に接続される。この実施形態において屈曲要素980はスプリングであるが、他の実施形態においては屈曲要素の構成を違えることができる。ジンバルド接点974は、筐体972へのジンバルド接続を形成する上側部分978を含む。ジンバルド接点の下側部分は、被検者の皮膚に接触するように構成された1つ以上の接点要素976を提供する。屈曲要素980は、導電性材料で形成されるので、ジンバルド接点974を電極板982に電気的に接続する。このため、ジンバルド接点974と屈曲要素980とを介して、被検者の皮膚から電極板982までの導電性経路が設けられる。したがって、ジンバルド接点974によって検出された、被検者の皮膚からの生体電位は、電極板982に供給され、最終的には、PCB984に含まれるセンサ回路に供給される。
屈曲要素980は、導電性材料、たとえば金属で製造できる。電極板982は、生体適合性金属または生体適合性合金で製造でき、一実施形態においては銀塩化銀(AgAgCl)で形成される。適正な生体信号の取得を保証すると共に、皮膚−電極雑音を最小化するには、電極板982の材料の選択が重要である。他の材料例として、銀、金、および錫が挙げられるが、これだけに限定されるものではない。
一実施形態において、電極970は、乾式電極970として機能できる。つまり、湿った導電性材料、すなわち導電性のゲル、流体、または湿った接触パッドを電極−皮膚界面に使用せずに、十分な信号をジンバルド接点974で受信してセンサ回路に送信できる。接点要素976は、被検者の皮膚に直接接触できる。別の実施形態においては、信号強度を向上させるために、電極970は湿式電極として機能できる。すなわち、電極970を湿った導電性材料、たとえば導電性のゲルまたは流体、あるいは湿った接触パッドなど、と共に使用できる。特定の一実施形態においては、導電性流体の保持に適した材料、たとえばフェルトパッド、で接触パッドを形成し、導電性流体で湿らせた接触パッドを接点要素976と被検者の皮膚との間に配置できる。
さまざまな実施形態の接点要素976を使用することができる。電極を被検者の頭に使用する一実施形態においては、被検者の毛髪を通して被検者の皮膚に十分に接触させるために、図示のように接点要素976を細長い突起として形成することが好ましい。図10A〜Cには、複数の代替実施形態の接点要素が図示されている。図10Aにおいて、接点要素987は実質的に円筒形であり、丸みを帯びた端部を有する。図10Bにおいて、接点要素988は実質的に三角形である。図10Cにおいて、接点要素990は実質的に円筒形であり、球状の先端部992を含む。
次に図9D〜Fには、筐体970およびジンバルド接点974がより詳細に示されている。筐体は、実質的に管状の本体971とキャップ986とを含む。図示の特定の実施形態において、キャップ986は、管状本体971の上面に設けられた縁の下に嵌まって管状本体971にスナップ嵌合接続するように構成された複数の突起996を含む。管状本体971は、ジンバルド接点974の上側部分978を受け入れて収容するように構成された内部領域を含む。ジンバルド接点974は、管状本体971の内部領域の下側部分に嵌まって、ジンバルド接点974を筐体972内であらゆる方向に自由に傾斜させられるように構成された丸みを帯びた円錐形状の側面を含む。
適切な信号を受信するためには、被検者が電極ヘッドセット330を装着したときに接点要素976が被検者の皮膚に対してほぼ垂直に配置されることが好ましい。ジンバルド接点974の1つの利点は、接点要素976と被検者の皮膚との間の多少の接触を好適な向きに維持しながら、電極ヘッドセット330と被検者の頭との間の相対的な動きを多少許容することである。屈曲要素980は、電極板982および接点要素976からの距離の変動を一定範囲内で可能にする。この変動範囲は、屈曲要素980が許容する屈曲量によって決まる。さらに、ジンバルド接点974は、筐体972内で姿勢制御、すなわち旋回および/または傾斜が可能である。したがって、電極板982と接点要素976との間の距離を変えられ、さらにジンバルド接点974が傾斜可能であるので、筐体972の姿勢が変わって管状本体971が被検者の皮膚に対してほぼ垂直でなくなった場合でも、接点要素974が被検者の皮膚に対してほぼ垂直な位置を維持すように、ジンバルド接点974は管状本体971内で向きを変えることができる。したがって、電極ヘッドセットが多少ずれた場合でも、好適な向きを維持でき、適切な信号を受信できる。一部の用途においては、特に非臨床環境において、被検者の頭の多少の動きがほぼ必ず発生することを考えると、ジンバルド接点により、本電極ヘッドセットは常時調節が不要であるため、両手が自由でより楽しい経験が被検者に提供される。
一実施形態において、筐体972はプラスチックで形成される。複数の接点要素を含むジンバルド接点は、生体適合性導電性材料、たとえば金属で形成することができる。
次に図3Aおよび9Aを参照すると、一実施形態において、電極の管状本体971は、電極ヘッドセット330に含まれる電極用開口内に摩擦嵌合するように構成されている。上記のように、電極用開口は、管状本体971の外面への摩擦嵌合を容易にする環状部材を含むことができる。上記のように、電極ヘッドセット330への各電極970の取り付けおよび取り外しを個別に行えるので、電極のさまざまなサブセットの使用が可能であり、機能不良または破損した電極970の交換が可能である。
再び図9C〜Eを参照して、1つの特定の実施形態の電極970の寸法について説明する。ただし、他の寸法および相対的寸法も使用でき、本願明細書に記載の寸法は一実施形態の例であることを理解されたい。キャップ986はその全高900を約2.6ミリメートルにすることができる。これは、上部厚み901としての1.6ミリメートルと、突起のおおよその高さ902としての1ミリメートルとを含む。キャップ986の外径903は、約11.2ミリメートルにできる。管状本体971の全高904は、約15ミリメートルにできる。総外径905は約12.7ミリメートルにでき、内径906は約11.2ミリメートルにでき、リング内径907は約10ミリメートルにできる。ジンバルド接点974の全高208は約8.8ミリメートルにできる。これは、上部のおおよその高さ909としての4.6ミリメートルと、接点要素のおおよその高さ310としての4.2ミリメートルとを含む。上部の上端のおおよその外径911は10.8ミリメートルにできる。
上記の寸法を有する電極970を受け入れるように構成された電極ヘッドセット330は、電極970の管状本体971を摩擦嵌入させる内径寸法を有する電極用開口を含むことができる。したがって、外径が約12.7ミリメートルの管状本体971を有する電極970の場合は、電極用開口の内径も約12.7ミリメートルである。上記のように、これらの寸法は一実施形態の例である。電極用開口の内径は、そこに取り付けられる電極に応じて変えることができる。一実施形態において、たとえば、さまざまな寸法または種類の電極をそれぞれ異なる電極用開口に搭載する予定であれば、電極用開口の内径をそれぞれ違えることができる。
(代替電極)
本願明細書に記載の各電極ヘッドセットには、上記の電極970に加え、他の構成の湿式または乾式電極を搭載できる。図11Aには、本願明細書に記載の電極ヘッドセットに使用することも、あるいは同一または異なる用途のための別の種類の搭載構造に使用することもできる、別の実施形態の電極の概略断面図が図示されている。電極組み立て体1100は、印刷回路板(PCB)1104に搭載された電極板1102を含む。PCB1104は、センサ回路(全体を1106で示す)を形成する複数の電子回路部品を含む。電力を回路1106に供給し、信号取得システムへの信号の送信を可能にするために、1本以上のワイヤ1108がセンサ回路1106に接続される。PCB1104の回路1106は、電極に接続されるように構成された電気接点(図示せず)を少なくとも1つ含む。
本願明細書に記載の各電極ヘッドセットには、上記の電極970に加え、他の構成の湿式または乾式電極を搭載できる。図11Aには、本願明細書に記載の電極ヘッドセットに使用することも、あるいは同一または異なる用途のための別の種類の搭載構造に使用することもできる、別の実施形態の電極の概略断面図が図示されている。電極組み立て体1100は、印刷回路板(PCB)1104に搭載された電極板1102を含む。PCB1104は、センサ回路(全体を1106で示す)を形成する複数の電子回路部品を含む。電力を回路1106に供給し、信号取得システムへの信号の送信を可能にするために、1本以上のワイヤ1108がセンサ回路1106に接続される。PCB1104の回路1106は、電極に接続されるように構成された電気接点(図示せず)を少なくとも1つ含む。
この電極は、被検者の皮膚から生体電位を捕捉するために使用でき、電極板1102を含む。電極板1102は、PCB上に搭載された少なくとも1つの接点との電気的接触が、導電性媒質、たとえば導電性接着剤1110を介して維持される。電極板1102の下面には、接触パッド1112が取り付けられる。接触パッド1112は、使用時に被検者の皮膚と電極板1102との間に導電性経路を提供するように構成される。接触パッドは、導電率を向上させるための導電性液体、たとえば食塩水などを保持できることが好ましい。ただし、一部の実施形態においては、導電性液体なしに電極組み立て体を使用することができる。PCB1104と電極板1102とを含む部分組み立て体を防水処理し、接触パッド1112と共に筐体1114内に取り付けることができる。
図11Bは、図11Aに図示のPCB1104、電極板1102、および接触パッド1112の模式的分解図を示す。図13に図示の回路1106は、PCB1104上に形成されている。PCB1104の下面(または他の都合の良い場所)に、導電性接点1118がある。導電性接点1118は、銅または別の適した導電性材料で製造でき、PCB1104上に搭載されたセンサ回路1106と電極板1102との間を電気的に接触させるために使用される。一実施形態の電極板1102は、銀塩化銀(AgAgCl)製であり、形状が概して円板状である。電極板1102の上面と接点1118との電気的接触は、直接、または銀エポキシ導電性接着剤などの導電性材料を介して、維持される。電極板1102の底面は、接触パッド1112に接触する。接触パッド1112は、フェルト材料から作ることも、あるいはフェルト材料の層または部分を含むこともできる。
電極板1102の下面には、概して円筒形の突起1120がある。突起1120は、接触パッド1112の上側に形成された対応する形状の凹所1116に受け入れられるように構成される。突起1120が接触パッド1112の受け穴1116に摩擦嵌めされることによって接触パッド1112を固定するための確実な取り付け構成を提供するように、突起1120の寸法が決められる。突起1120は、接触パッド1112に接触する電極板1102の表面積も増やすので、信号取得品質を向上させることができる。ただし、複数の代替実施形態においては、電極板1102と接触パッド1112との接合面を平らにすることも、あるいは代替形状にすることも、あるいは別様に一緒に取り付けることもできる。
使用中、接触パッド1112は、食塩水などの電解液または他の導電性液体を吸収して保持でき、被検者の皮膚と電極板1102との間に可撓性かつ高品質の導電性リンクを維持することができる。導電性液体の使用は、このプロセスを助けるが、一部の実施形態においては必須ではない。接触パッド1112は、フェルトスポンジなどの吸湿材料で作ることができる。たとえば、乾式プリントセットの自動インクスタンプ(self inking stamp)に使用されるフェルトスポンジ、あるいはポスター用ペンまたは同様の「先端がフェルト」のペンに使用されるフェルトは、本発明の複数の実施形態での使用に適した吸収および硬さ特性を有するが、他の材料を使用することもできる。電極組み立て体の電子回路を損傷から保護し、電極の安全性を向上させるために、PCBを防水筐体内に封入することができる。防水処理されたPCBと取り付けられた電極板装置とは筐体1114に挿入される。
図11Aおよび図11Bに図示の実施形態あるいは図9A〜Eに図示の実施形態など、一部の実施形態においては、電極ケーシングは一体構造のプラスチック製部品を含む。ケーシングを管状の構成とし、電極配置の機械的強度を保証するという二重の役割を担わせることができ、電解液を接触パッド1112に導入するための供給管として機能できる開口端を設けることができる。PCB−電極装置を受け入れる凹所の内側には、使用中、PCB−電極装置と接触パッドとを所定位置に保持するように構成された保持構成を1つ以上含むことができる。組み立て体は、PCB−電極装置を筐体内に固定するための密閉または他の手段を含むことができる。さらに、一実施形態においては、筐体内のPCB−電極装置の交換を容易にするために、PCB−電極装置を解放可能な方法で保持するように筐体1114を構成することができる。PCB−電極装置を所定位置に保持し、交換の際にPCB−電極装置を押し出せるように歯または円周リブを筐体1114の内側に設けることができる。交換工程では、交換用のPCB−電極装置を取得システム内に接続する必要がある。一実施形態において、この接続は、公知の圧着またはモジュール式配線/コネクタシステムを用いて行うことができる。
図12A〜Bには、本願明細書に記載の電極ヘッドセットに使用することも、あるいは同一または異なる用途のために異なる搭載構造に使用することもできる代替電極組み立て体が図示されている。この実施形態の電極組み立て体1200は、PCB収容部1202と、台座部1204と、キャップ1206とを含む。PCB収容部1202は、キャビティ1208を含み、PCB1210を筐体内の所定位置に保持するためにも使用できる材料を用いて防水処理されることが好ましい。開口部1214があるために、ワイヤ1216をPCB1210まで延在させることができる。キャビティ1208の床1218には、PCB1210上の電極回路と電極板1222との間の電気接続を可能にするために開口1220が設けられる。PCB収容部1202は、以下でさらに説明する1つ以上の放射状突起1221をさらに含む。
キャビティ1208を閉鎖してPCB1210を筐体内の所定位置に保持するように構成されたキャップ1206が設けられる。台座1204は、PCB収容部1202の下に取り付けられ、貫通孔1226を有する底面部1224を含む。PCB1210上の電極回路の接点と電極板1222との間の電気的接続を台座1204経由で行えるように貫通孔1226が設けられる。
台座1204は、筐体を組み立てたときにキャップ1206の縁端部を上から留めてキャップ1206を所定位置に保持する複数(この実施形態においては3つ)の保持部材1228をさらに含む。台座1204の下側は、電極板1222を取り付ける凹所を画定する環状フランジ1230をさらに含む。電極板1222は、たとえば導電性接着剤を用いて、台座1204の底に取り付けることができる。使用時、貫通孔1226および1220によって形成された間隙がほぼ充填され、PCB1210上の電極回路の接点との電気的接触がなされるように、十分な接着剤を用いて電極板1222を台座1204に取り付ける。上記実施形態に関して説明したように、電極上には接触パッド1232を取り付ける。
図12Bは、図12Aの電極組み立て体の組み立てられた状態を示す。電極筐体の構成要素は、ポリウレタンなどのプラスチック材料で製造できる。このような構成要素は、製作されたスチレンマスターから作成されるRTVモールドを用いて製作できる。さらに、これらの実施形態においては、使用中に電極組み立て体の接触パッドに電解質液を塗布できる1つ以上の電解液供給ダクトを筐体内に、防水処理されていない電子部品を迂回して、設けることができる(あるいは、使用中に電極組み立て体の接触パッドに電解質液を塗布できる外部の管を受け入れるように筐体を構成できる)。このようなダクトは、電極を被検者から取り外さずに電解質液の塗布を可能にすることが好ましい。
なお、電極組み立て体は高価になりうるので、被検者のニーズに合わせて電極の数を増減できると都合がよいことに留意されたい。たとえば、ある用途においては、たとえば、感情を検出する場合は、電極ヘッドセットが必要とする電極は8つだけであるが、別の用途においては、たとえば、現実または仮想の物体を動かすなどの意識的努力または筋肉の動きをさらに検出する場合は、1つ以上の追加電極が必要になりうる。したがって、ヘッドセット、たとえば電極ヘッドセット330、514、および530への電極の取り付けおよび取り外しをたとえば上記の方法によって可能にする必要がある。
(回路図)
次に図13には、生体電位を感知するためのアクティブ電極の一実施形態の模式的回路図が示されている。図示の回路1300は、図9A〜E、図11A〜B、および図12A〜Bに図示されているような電極または電極組み立て体での使用に適している。回路1300は、被検者の皮膚との電気的接触が(直接または導電性経路を介して)維持される電極板1302を含む。たとえば、電極板1302は、図9A〜Eに図示の電極970の電極板982、図11A〜Bに図示の電極組み立て体1100の電極板1102、または図12A〜Bに図示の電極組み立て体1200の電極板1222でありうる。
次に図13には、生体電位を感知するためのアクティブ電極の一実施形態の模式的回路図が示されている。図示の回路1300は、図9A〜E、図11A〜B、および図12A〜Bに図示されているような電極または電極組み立て体での使用に適している。回路1300は、被検者の皮膚との電気的接触が(直接または導電性経路を介して)維持される電極板1302を含む。たとえば、電極板1302は、図9A〜Eに図示の電極970の電極板982、図11A〜Bに図示の電極組み立て体1100の電極板1102、または図12A〜Bに図示の電極組み立て体1200の電極板1222でありうる。
電極板1302は、入力電圧(Vin)を供給する。この電圧は、最初に入力保護抵抗器R1 1304に印加される。入力抵抗器R1 1304は、電極の機能不良時に過電流保護として機能し、演算増幅器U1 1306および被検者の両方を保護する。一実施形態において、R1 1304は5kΩの抵抗器である。入力抵抗器R1 1304は、演算増幅器U1 1306の正極端子1308に接続される。演算増幅器U1 1306は、緩衝増幅装置に配置することができる。この例において、緩衝増幅器の利得値は1であるが、他の利得値を使用することもできる。演算増幅器U1 1306は、大きな入力インピーダンス、たとえばギガオーム範囲を提供するCMOS演算増幅器にしうる。演算増幅器U1 1306は、パッシブ電極より小さい出力インピーダンスを有することができ、電源線雑音などの環境からの外乱によって生じるハム音を低減することができる。誘発電位などの弱いEEG信号の正確な検出を可能にするために、演算増幅器U1 1306は周波数範囲0.1Hzから40Hzの低い固有雑音を有することができる。演算増幅器U1 1306は、ドリフト電圧およびオフセット電圧が低いことが好ましい。
一実施形態において、演算増幅器U1 1306はTexas Instruments社製の型式番号TLC2201演算増幅器である。あるいは、TLV2211演算増幅器(同じく、Texas Instruments社製)を使用できる。これは、実装面積がより小さく、消費電流がより少ないので好都合となりうる。当業者にはお分かりのように、他の種類の演算増幅器、たとえばOPA333演算増幅器(同じくTexas Instruments社製)を使用することもできる。回路1300は、オプションの低域通過フィルタ(LPF)1310を含む。LPF1310は、電極が必要とする信号品質を損ねうる、無線周波数干渉などの外乱源から導入された雑音を除去するために使用できる。回路1300は、静電放電時に演算増幅器U1 1306を保護するために、オプションの静電放電(ESD:Electro Static Discharge)保護回路1318をさらに含む。回路1300は、電源を切り離すために、演算増幅器U1 1306の電源信号Vcc1314と大地1316との間に接続されたバイパスコンデンサCl1312を含む。入力トレースの周囲にオプションのPCBシールド1320を含むことができる。
(電極組み立て体筐体)
次に、図14Aには、一実施形態の電極組み立て体筐体の断面図が図示されている。図から分かるように、筐体1400の本体1402は概して円筒形であり、チャンバ1404を画定する。使用時には、PCBと、取得回路の構成要素と、電極板と、接触パッドとをチャンバ1404に搭載することができる。筐体1400が取り付けられた電極ヘッドセットの電極用開口を介して電極組み立て体が押されるのを防ぐために、筐体1400は、半径方向に延在するフランジ1406をさらに含む。チャンバ1404内に据え付けられた構成要素がチャンバ1404の上部から押し出されないように、内側に延在する複数のフランジ1408がチャンバ1404の上部に配置される。チャンバ1404を画定する内壁は、接触パッドをチャンバ1404内に保持するために、少なくとも1つの歯1410、1412またはリブを含むことができる。
次に、図14Aには、一実施形態の電極組み立て体筐体の断面図が図示されている。図から分かるように、筐体1400の本体1402は概して円筒形であり、チャンバ1404を画定する。使用時には、PCBと、取得回路の構成要素と、電極板と、接触パッドとをチャンバ1404に搭載することができる。筐体1400が取り付けられた電極ヘッドセットの電極用開口を介して電極組み立て体が押されるのを防ぐために、筐体1400は、半径方向に延在するフランジ1406をさらに含む。チャンバ1404内に据え付けられた構成要素がチャンバ1404の上部から押し出されないように、内側に延在する複数のフランジ1408がチャンバ1404の上部に配置される。チャンバ1404を画定する内壁は、接触パッドをチャンバ1404内に保持するために、少なくとも1つの歯1410、1412またはリブを含むことができる。
電極組み立て体を組み立てるには、事前に組み立てられたPCB−電極板装置をフランジ1408の下に矢印1414の方向に滑り込ませて、チャンバ1404内に収めることができる。接触パッドは、矢印1416の方向にチャンバ1404の底に挿入でき、PCB−電極板組み立て体に接触させて据え付けることができる。
図14Bは、図14Aに図示の電極組み立て体筐体を、その中に組み立てられた電極構成要素と共に示す。この実施形態において、筐体1400に含まれる電極組み立て体は、図11A〜Bに図示の実施形態である。図11A〜Bの同じ参照符号を参照すると、印刷回路板(PCB)1104はチャンバ1404内の一番上の位置に取り付けられ、その下に電極板1102が取り付けられる。接触パッド1112は、チャンバ1404内の一番下に取り付けられ、電極板1102に接触して配置される。接触パッド1112は、接触パッド1112の側面を締め付ける歯1410および1412によってチャンバ1404内に固定される。このような配置を用いると、電極の構成要素に機能不良が発生した場合に、構成要素を筐体から容易に取り外して交換することができる。
(信号取得システム)
上記のように、各電極ヘッドセットは、1つ以上の電極をそこに搭載するように構成される。各電極は、電子回路に電気的に接続される。この電子回路は、電極から信号を受信して出力をプロセッサに供給するように構成することができる。この電子回路は、電極から受信された信号の処理の少なくとも一部を実行するようにも構成しうる。一部の実施形態においては、電極ヘッドセットに搭載または収容される電子回路は、センサインタフェース104、A/Dコンバータ106、データバッファ108、処理システム109、および/またはプラットフォーム120の機能の全てまたは一部を実行するように構成することができる。
上記のように、各電極ヘッドセットは、1つ以上の電極をそこに搭載するように構成される。各電極は、電子回路に電気的に接続される。この電子回路は、電極から信号を受信して出力をプロセッサに供給するように構成することができる。この電子回路は、電極から受信された信号の処理の少なくとも一部を実行するようにも構成しうる。一部の実施形態においては、電極ヘッドセットに搭載または収容される電子回路は、センサインタフェース104、A/Dコンバータ106、データバッファ108、処理システム109、および/またはプラットフォーム120の機能の全てまたは一部を実行するように構成することができる。
一実施形態においては、この電子回路は電極ヘッドセットに搭載され、この電子回路と各電極との間に延在する1本以上のワイヤによって、電極ヘッドセットに搭載された各電極に電気的に接続される。これらのワイヤは、電極ヘッドセットの外側または内側に見えるように配置することも、あるいは電極ヘッドセット内に形成することもできる。この場合は、たとえば電極ヘッドセットを形成する1つ以上のプラスチック部品内に成形する。配線系統は、以下の特徴の1つ以上を呈することが好ましい。すなわち、低コスト、電子モジュールへのコネクタによる終端、電極ヘッドセットの輪郭に合わせるために可撓性と腑形性とを有すること、導体終端部のストレインリリーフ、剛性ヘッドセット内に成形可能なストレインリリーフ付きの破断しにくい可撓性配線、雑音耐性、および100オーム未満の導体抵抗を有することである。
18個の電極が電極ヘッドセット内に搭載される一実施形態には、合計52本のワイヤを収容する2本の可撓性ケーブルが含まれる。この特定の実施形態において、52本のワイヤは、それぞれ28ピンおよび24ピンの2本の可撓性ケーブルにまとめられる。両可撓性ケーブルは、ピッチが1ミリであり、耐久性を増して損傷を防止するためにラミネートされている。各ワイヤは半田付けまたは圧着手段によって電極回路に接合されるが、接合はこれらの方法に限定されるものではない。一実施形態においては、ワイヤの所定長での切断、圧着、コネクタ筐体への挿入、撚り合わせ、および被覆の剥き取りを機械によって行うことができる。
18個の電極が電極ヘッドセット内に搭載される別の実施形態においては、配線系統は、合計52本のワイヤを収容する2つのコネクタを含む。各ワイヤは多心撚り線であり、PVC絶縁される。たとえば、多心撚り線は、直径0.26ミリメートルの導体をそれぞれ7本含むことができる。各ワイヤは、レセプタクル接点と共に圧着され、コネクタ筐体に挿入される。各電極板に向かうワイヤは、まとめられて一緒に撚り合わされてから、先端の被覆を剥かれ、電極PCBに半田付けされる。一実施形態においては、ワイヤの所定長での切断、圧着、コネクタ筐体への挿入、撚り合わせ、および被覆の剥き取りを機械によって行うことができる。
上記の実施形態においては、以下の利点を1つ以上実現することができる。すなわち、材料コストを極力抑えることができる(各ワイヤが正確な長さに切られるので、低コストのコネクタであり、ワイヤの廃棄が最小または皆無である)。ワイヤが可撓性であるので、電極ヘッドセットの輪郭に合わせることができる。製造工程を自動化できるため、製造プロセスが効率的である。ワイヤを撚り合わせることによって雑音耐性がもたらされるほか、撚り合わされた全3本のワイヤが単一のミニケーブルと同様になるのでヘッドセット内に配線を効率的に配置することができる。ワイヤを電極PCBに半田付けできるので、ワイヤを電極板に終端させるためのコストを最小化できる。ワイヤが多心撚り線であるためにストレインリリーフ要件が緩和されうるが、ワイヤをPCB内の別の孔に通すことによって、あるいはストレインリリーフを電極ヘッドセット成形品自体に含めることによって安価で効果的なストレインリリーフを設けることもできる。コネクタをナイロン製とし、ワイヤをPVC絶縁できるため、摂氏約150度に耐えことが期待されるので、配線組み立て体は、一般的なプラスチック射出成形工程の温度(たとえば、ポリエチレンの場合は摂氏115度)に耐えることができる。各電極板までの撚り線の固有の長さは、電極ヘッドセット成形品への電極および配線組み立て体の取り付けに好都合なガイドになりうる。
別の実施形態において、信号取得システムは電極と電子回路との間に無線リンクを使用できる。さらに、および/またはあるいは、電子回路を外部プロセッサに無線でリンクできる。
(代替実施形態)
本願明細書に記載の電極回路の配置、電極、および電極ヘッドセットの配置は、本願明細書に記載の実施形態以外の多種多様な用途における接続にも使用できることも理解されたい。たとえば、本願明細書に記載の電極ヘッドセットの配置は、他の公知の複数の電極配置と共に使用できる。さらに、本願明細書に記載の電極配置は、頭以外の身体部分の他の種類の生体電位、たとえばECGの検出にも使用できる。本願明細書に記載の電極は、人間以外の用途にも使用できる。
本願明細書に記載の電極回路の配置、電極、および電極ヘッドセットの配置は、本願明細書に記載の実施形態以外の多種多様な用途における接続にも使用できることも理解されたい。たとえば、本願明細書に記載の電極ヘッドセットの配置は、他の公知の複数の電極配置と共に使用できる。さらに、本願明細書に記載の電極配置は、頭以外の身体部分の他の種類の生体電位、たとえばECGの検出にも使用できる。本願明細書に記載の電極は、人間以外の用途にも使用できる。
本願明細書に開示された主題は、本願明細書の本文または図面に記載されている、あるいは本願明細書の本文または図面から明らかな、個々の特徴のうちの2つ以上のあらゆる代替の組み合わせに及ぶことを理解されるであろう。これらのさまざまな組み合わせの全ては、さまざまな代替局面を構成する。
本発明のいくつかの実施形態を説明してきた。しかしながら、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、さまざまな変更を行いうることを理解されるであろう。たとえば、図4の電極配置構成350に示されている電極位置はおおよその位置であり、図示の体系350は一例にすぎない。電極の数がこれより多いか、または少なく、電極の位置が異なる電極配置構成を使用することもできる。異なる電極配置構成が所望される場合は、上記のさまざまな構成の電極ヘッドセットに含まれる電極マウントを、その異なる電極配置構成に従って、配置することができる。さらに、異なる電極配置構成に適合させる必要がある場合は、電極ヘッドセットを形成する各バンドの寸法および/または構成を図示の実施形態とは違えることができる。
したがって、他の実施形態は付属の特許請求の範囲に含まれる。
Claims (64)
- 電極ヘッドセットであって、
複数の剛性バンドであって、該複数の剛性バンドは、被検者の頭を取り囲むように該被検者の頭に配置されている該電極ヘッドセットに応じて撓むために、少なくとも十分な可撓性を含む材料で形成されている、複数の剛性バンドと、
該複数の剛性バンドに含まれる1つ以上の電極マウントであって、各電極マウントは電極を搭載するように構成され、かつ、該電極ヘッドセットが該被検者の頭に配置されるときに、それに取り付けられた1つ以上の電極が、所望の電極配置構成に従って該被検者の頭に対して配置される、電極マウントと
を備えている、電極ヘッドセット。 - 前記複数の剛性バンドの間に形成された複数の間隙であって、前記被検者が前記電極ヘッドセットを装着しているときに該被検者の頭頂部の部分が露出される、複数の間隙をさらに備えている、請求項1に記載の電極ヘッドセット。
- 前記1つ以上の電極マウントのそれぞれは、前記剛性バンドのうちの1つに形成された開口を備え、該開口は電極を受け入れて前記被検者の頭に対して適切な位置に確実に保持するように構成されている、請求項1に記載の電極ヘッドセット。
- 前記電極マウント内に搭載された前記1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続され、
該1つ以上の電極から信号を受信し、かつ、
出力信号をプロセッサに供給するように構成された電子回路をさらに備えている、請求項1に記載の電極ヘッドセット。 - 前記電子回路は前記複数の剛性バンドのうちの1つに埋め込まれている、請求項4に記載の電極ヘッドセット。
- 前記電子回路は前記複数の剛性バンドのうちの1つに搭載される、請求項4に記載の電極ヘッドセット。
- 複数の剛性バンドと、
該複数の剛性バンド内に含まれる1つ以上の電極マウントとを備える電極ヘッドセットであって、
該複数の剛性バンドは、被検者の頭に配置されている該電極ヘッドセットに応じて撓むために十分な可撓性と、該電極ヘッドセットが該被検者の頭に配置され、電極が該電極マウントに取り付けられたときに、該複数の剛性バンドが該電極を該被検者の頭に押し付けるために十分な弾性とを有する材料で形成される、電極ヘッドセット。 - 前記複数の剛性バンドは、前記被検者の頭の第1の側面に配置される第1のバンドと、該被検者の頭の第2の側面に配置される第2のバンドとを含み、前記ヘッドセットは、該第1のバンドと該第2のバンドとが互いに向かって付勢されるように構成される、請求項7に記載の電極ヘッドセット。
- 前記第1のバンドは、前記被検者の後頭部から該被検者の左側頭領域に向かって延在する左側頭バンドを備え、前記第2のバンドは、該被検者の後頭部から該被検者の右側頭領域に向かって延在する右側頭バンドを備える、請求項8に記載の電極ヘッドセット。
- 前記複数の剛性バンドは、前記被検者の後頭部中心に沿って配置される中央バンドをさらに含み、
前記第1および第2のバンドは、該被検者の該後頭部から該被検者の前額部の両側に向かって延在する背面バンドをそれぞれ備える、請求項8に記載の電極ヘッドセット。 - 前記被検者が前記電極ヘッドセットを装着しているときに、該被検者の前記頭頂部の部分が露出されるように、前記複数の剛性バンド間に形成された複数の間隙をさらに備える、請求項7に記載の電極ヘッドセット。
- 前記1つ以上の電極マウントのそれぞれは、前記剛性バンドのうちの1つに形成された開口をそれぞれ備え、該開口は電極を受け入れて前記被検者の頭に対して適切な位置に確実に保持するように構成される、請求項7に記載の電極ヘッドセット。
- 前記電極マウント内に搭載された前記1つ以上の電極にそれぞれ電気的に接続され、
該1つ以上の電極から信号を受信し、かつ、
出力信号をプロセッサに供給するように構成された電子回路をさらに備える、請求項7に記載の電極ヘッドセット。 - 前記電子回路は前記複数の剛性バンドのうちの1つに埋め込まれる、請求項13に記載の電極ヘッドセット。
- 複数の剛性バンドであって、
被検者の後頭部中心に沿って配置されるように構成された中央バンドと、
それぞれ中央バンドから突出し、該被検者の該後頭部から該被検者の前額部に向かって延在する左背面バンドおよび右背面バンドと、
それぞれ中央バンドから突出し、該被検者の該後頭部から該被検者の左右の側頭領域にそれぞれ向かって延在する左側頭バンドおよび右側頭バンドとを含む、複数の剛性バンドと、
該複数の剛性バンド内に形成された複数の電極マウントであって、各電極マウントは電極を受け入れて搭載するように構成され、電極ヘッドセットが該被検者の頭に配置されるときに、そこに取り付けられた1つ以上の電極が、所望の電極配置構成に従って該被検者の頭に対して配置される電極マウントと
を備える、電極ヘッドセット。 - 複数の剛性バンドであって、
被検者の後頭部中心に沿って配置されるように構成された中央バンドであって、該被検者の後頭部下方に向かって延在する下側部分と、該被検者の後頭部上方に向かって延在する叉状の上側部分との間に配置された、矢状面を中心にほぼ対称な中間部分を備える、中央バンドと、
それぞれ中央バンドから突出し、該被検者の後頭部から該被検者の左右の側頭領域に向かってそれぞれ延在する左側頭バンドおよび右側頭バンドであって、各側頭バンドは該側頭バンドの遠位端から延在する第1および第2のフィンガを少なくとも含み、該第1および第2のフィンガが該被検者の該前頭領域に終端する遠位端を含む、左側頭バンドおよび右側頭バンドと
を含む、複数の剛性バンドと、
該中央バンド、左側頭バンド、および右側頭バンド内に形成された複数の電極マウントであって、それぞれ電極を受け入れて搭載するように構成され、電極ヘッドセットが該被検者の頭に配置されるときに、そこに取り付けられた1つ以上の電極が、所望の電極配置構成に従って該被検者の頭に対して配置される、複数の電極マウントと
を備える、電極ヘッドセット。 - 前記左右の側頭バンドのそれぞれの前記第2のフィンガは、前記遠位端が叉状であって2つの遠位終端点を提供し、各遠位終端点は電極マウントを含む、請求項16に記載の電極ヘッドセット。
- 前記左側頭バンドから前記右側頭バンドまで延在する顎支えであって、使用中に前記被検者下顎の下に位置するように構成される、顎支えをさらに備える、請求項16に記載の電極ヘッドセット。
- 複数のバンドであって、
該複数のバンドは、被検者の頭を取り囲むように、該被検者の頭に順応する軟質の伸縮可能材料で形成され、
該被検者が電極ヘッドセットを装着しているときに、該被検者の頭頂部の複数の部分が露出されているように、該複数のバンド間に複数の間隙が形成される、複数のバンドと、
該複数のバンド内に含まれる1つ以上の電極マウントであって、各電極マウントは電極を搭載するように構成され、該電極ヘッドセットが該被検者の頭に配置されるときに、そこに取り付けられた1つ以上の電極が、所望の電極配置構成に従って該被検者の頭に対して配置される、電極マウントと
を備える、電極ヘッドセット。 - 請求項19に記載の電極ヘッドセットであって、前記1つ以上の電極マウントは、前記バンドのうちの1つに形成された開口をそれぞれ備え、前記開口は電極を受け入れて前記被検者の頭に対して所定位置に確実に保持するように構成されることを特徴とする電極ヘッドセット。
- 前記1つ以上の電極マウントのそれぞれは、前記バンドのうちの1つに形成されたポケットを備え、該ポケットは電極を受け入れて前記被検者の頭に対して適切な位置に確実に保持するように構成される、請求項19に記載の電極ヘッドセット。
- 前記電極マウント内に搭載された前記1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続され、
前記1つ以上の電極から信号を受信し、かつ
出力信号をプロセッサに供給するように構成された電子回路をさらに備える、請求項19に記載の電極ヘッドセット。 - 電極板と、
該電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、
ジンバルド接点要素と、
該電極板と該ジンバルド接点要素とを接続して、その間に導電性経路を提供する導電性屈曲要素と
を備える、電極。 - 前記ジンバルド接点要素は、被検者に接触するように構成された1つ以上の接点突起を含む、請求項23に記載の電極。
- 前記接点突起は被検者に直接接触するように構成され、前記電極板までの導電性経路を該接点突起と該被検者との間の導電性流体中間物を用いずに提供する、請求項24に記載の電極。
- 筐体をさらに備えており、
前記電極板と、センサ回路と、導電性屈曲要素とが該筐体内に配置され、かつ、
前記ジンバルド接点要素は、該ジンバルド接点要素と該筐体との間の相対的な旋回運動を許容するように構成された、該筐体へのジンバルド接続を含み、前記1つ以上の接点突起は該筐体を越えて延在する、請求項24に記載の電極。 - 前記ジンバル接点要素の前記1つ以上の接点突起は、遠位端に向かって先細りの細長い突起をそれぞれ備える、請求項24に記載の電極。
- 前記ジンバル接点要素の前記1つ以上の接点突起は、凸状の遠位面で終端する細長い突起をそれぞれ備える、請求項24に記載の電極。
- 前記ジンバル接点要素の前記1つ以上の接点突起は、球状の遠位端で終端する細長い突起をそれぞれ備える、請求項24に記載の電極。
- 前記導電性屈曲要素がスプリングを備える、請求項23に記載の電極。
- 電極板と、
該電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、
該電極板に接触した上面と、被検者の皮膚に接触するように構成された下面とを含む接点要素であって、該接点要素は導電性流体を含んで該被検者の皮膚から該センサ回路までの導電性経路を、その間の該電極板を介して提供するように適合されている、接点要素と
を備える、電極。 - 前記接点要素は吸収性パッドを備える、請求項31に記載の電極。
- 筐体を備え、前記電極板と、センサ回路と、前記接点要素の少なくとも一部とが該筐体に収容される、請求項31に記載の電極。
- 前記筐体は耐水性である、請求項33に記載の電極。
- 印刷回路板(PCB)を備え、前記センサ回路が該PCB上に形成される、請求項31に記載の電極。
- 実質的に耐水性である筐体内に収容された印刷回路板(PCB)であって、該筐体は下面に第1の開口を含む、PCBと、
台座の下面に取り付けられた電極板であって、該台座の上面は、該PCBを収容する該筐体に取り付けられるように構成され、該台座は、該筐体の下面に含まれる該第1の開口に整列された第2の開口を含む、電極板と、
該第1および第2の開口内に配置され、該電極板と該PCBとに接触することによってその間に電気的接続を提供する導電性材料と、
該電極板に接触した上面と、被検者の皮膚に接触するように構成された下面とを含む接点要素であって、該接点要素は導電性流体を含んで該被検者の皮膚から該PCBまでの導電性経路を、その間の該電極板を介して提供するように適合されている、接点要素と
を備える、電極。 - 前記接点要素は吸収性パッドを備える、請求項36に記載の電極。
- 複数の剛性バンドであって、該複数の剛性バンドが被検者の頭を取り囲むように、該被検者の頭に配置されている電極ヘッドセットに応じて撓むために、少なくとも十分な可撓性を含む材料で形成された、複数の剛性バンドと、
該複数の剛性バンド内に含まれる1つ以上の電極マウントであって、各電極マウントは電極を搭載するように構成され、該電極ヘッドセットが該被検者の頭に配置されると、そこに取り付けられた1つ以上の電極が、所望の電極配置構成に従って該被検者の頭に対して配置される、1つ以上の電極マウントと、
該1つ以上の電極であって、各電極は、該1つ以上の電極マウント内に取り付けられ、かつ、
電極板と、
該電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、
該被検者の頭に接触するようになっているジンバルド接点要素と、
該電極板と該ジンバルド接点要素とを接続して、その間に導電性経路を提供する導電性屈曲要素と
を含む、該1つ以上の電極と
を備える、電極ヘッドセット。 - 前記1つ以上の電極のそれぞれの前記ジンバルド接点要素は、前記被検者の頭に直接接触するように構成され、かつ、前記電極板への導電性経路を、1つ以上の接点突起と該被検者の頭との間の導電性流体中間物を伴わずに提供する該1つ以上に接点突起を含む、請求項38に記載の電極ヘッドセット。
- 前記1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続される電子回路であって、該1つ以上の電極から信号を受信して出力信号を供給するように構成された、電子回路をさらに備える、請求項38に記載の電極ヘッドセット。
- 前記電子回路と、該電子回路を前記1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続する複数のワイヤとが、前記複数の剛性バンド内に埋め込まれる、請求項40に記載の電極ヘッドセット。
- 前記複数の剛性バンドは、
前記被検者の後頭部中心に沿って配置されるように構成された中央バンドと、
左背面バンドおよび右背面バンドであって、それぞれ中央バンドから突出し、該被検者の後頭部から該被検者の前額部に向かって延在する、左背面バンドおよび右背面バンドと、
左側頭バンドおよび右側頭バンドであって、それぞれ中央バンドから突出し、該被検者の後頭部から該被検者の左右の側頭領域にそれぞれ向かって延在する、左側頭バンドおよび右側頭バンドと
を含む、請求項38に記載の電極ヘッドセット。 - 複数の剛性バンドであって、該複数の剛性バンドが、被検者の頭を取り囲むように該被検者の頭に配置されている電極ヘッドセットに応じて撓むために、少なくとも十分な可撓性を含む材料で形成された、複数の剛性バンドと、
該複数の剛性バンド内に含まれる1つ以上の電極マウントであって、各電極マウントは電極を搭載するように構成され、該電極ヘッドセットが該被検者の頭に配置されるときに、そこに取り付けられた1つ以上の電極が、所望の電極配置構成に従って該被検者の頭に対して配置される、1つ以上の電極マウントと、
該1つ以上の電極であって、各電極は、該1つ以上の電極マウント内に取り付けられ、かつ、
電極板と、
該電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、
該電極板に接触した上面と、該被検者の皮膚に接触するように構成された下面とを含む接点要素であって、該接点要素は導電性流体を含んで該被検者の皮膚から該センサ回路までの導電性経路を、その間の該電極板を介して提供するように適合されている、接点要素と
を含む、該1つ以上の電極と
を備える、電極ヘッドセット。 - 前記1つ以上の電極のそれぞれに含まれる前記接点要素が吸収性パッドを備える、請求項43に記載の電極ヘッドセット。
- 前記1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続される電子回路であって、該1つ以上の電極から信号を受信して出力信号を供給するように構成される、電子回路をさらに備える、請求項43に記載の電極ヘッドセット。
- 前記電子回路と、該電子回路を前記1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続する複数のワイヤとが、前記複数の剛性バンド内に埋め込まれる、請求項45に記載の電極ヘッドセット。
- 前記複数の剛性バンドは、
前記被検者の後頭部中心に沿って配置されるように構成された中央バンドと、
左背面バンドおよび右背面バンドであって、それぞれ中央バンドから突出し、該被検者の後頭部から該被検者の前額部に向かって延在する、左背面バンドおよび右背面バンドと、
左側頭バンドおよび右側頭バンドであって、それぞれ中央バンドから突出し、該被検者の後頭部から該被検者の左右の側頭領域にそれぞれ向かって延在する、左側頭バンドおよび右側頭バンドと
を含む、請求項43に記載の電極ヘッドセット。 - 複数の剛性バンドであって、
被検者の後頭部中心に沿って配置されるように構成された中央バンドであって、該被検者の後頭部下方に向かって延在する下側部分と、該被検者の後頭部上方に向かって延在する叉状の上側部分との間に配置された、矢状面を中心にほぼ対称な中間部分を備える、中央バンドと、
左側頭バンドおよび右側頭バンドであって、それぞれ中央バンドから突出し、該被検者の後頭部から該被検者の左右の側頭領域に向かってそれぞれ延在し、各側頭バンドの遠位端から延在する第1および第2のフィンガを少なくとも含み、該第1および第2のフィンガは該被検者の該前頭領域で終端する遠位端を含む、左側頭バンドおよび右側頭バンドと
を含む、複数の剛性バンドと、
該中央バンド、左側頭バンド、および右側頭バンド内に形成された複数の電極マウントであって、各電極マウントは電極を受け入れて搭載するように構成され、該電極ヘッドセットが該被検者の頭に配置されるときに、そこに取り付けられた1つ以上の電極が、所望の電極配置構成に従って該被検者の頭に対して配置される、電極マウントと、
該1つ以上の電極であって、各電極は、該1つ以上の電極マウント内に取り付けられ、かつ、
電極板と、
該電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、
該被検者の頭に接触するように適合されているジンバルド接点要素と、
該電極板と該ジンバルド接点要素とを接続してその間に導電性経路を提供する導電性屈曲要素と、
を含む、該1つ以上の電極と
を備える、電極ヘッドセット。 - 前記1つ以上の電極のそれぞれの前記ジンバルド接点要素は、前記被検者の頭に直接接触して前記電極板への導電性経路を、前記1つ以上の接点突起と該被検者の頭との間の導電性流体中間物を伴わずに提供するように構成された該1つ以上の接点突起を含む、請求項48に記載の電極ヘッドセット。
- 前記1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続される電子回路であって、該1つ以上の電極から信号を受信して出力信号を供給するように構成される、電子回路をさらに備える、請求項48に記載の電極ヘッドセット。
- 前記電子回路と、該電子回路を前記1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続する複数のワイヤとが、前記複数の剛性バンド内に埋め込まれる、請求項50に記載の電極ヘッドセット。
- 複数の剛性バンドであって、
被検者の後頭部中心に沿って配置されるように構成された中央バンドであって、該被検者の後頭部下方に向かって延在する下側部分と、該被検者の後頭部上方に向かって延在する叉状の上側部分との間に配置された、矢状面を中心にほぼ対称な中間部分を備える、中央バンドと、
左側頭バンドおよび右側頭バンドであって、それぞれ中央バンドから突出し、該被検者の後頭部から該被検者の左右の側頭領域に向かってそれぞれ延在し、各側頭バンドの遠位端から延在する第1および第2のフィンガを少なくとも含み、該第1および第2のフィンガは該被検者の前頭領域で終端する遠位端を含む、左側頭バンドおよび右側頭バンドと
を含む、複数の剛性バンドと、
該中央バンド、左側頭バンド、および右側頭バンド内に形成された複数の電極マウントであって、それぞれ電極を受け入れて搭載するように構成され、該電極ヘッドセットが該被検者の頭に配置されるときに、そこに取り付けられた1つ以上の電極が、所望の電極配置構成に従って該被検者の頭に対して配置される、電極マウントと、
該1つ以上の電極であって、各電極は、該1つ以上の電極マウント内に取り付けられ、かつ、
電極板と、
該電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、
該電極板に接触した上面と、該被検者の皮膚に接触するように構成された下面とを含む接点要素であって、該接点要素は導電性流体を含んで該被検者の皮膚から該センサ回路までの導電性経路を、その間の該電極板を介して提供するように適合されている、接点要素と
を含む、該1つ以上の電極と
を備える、電極ヘッドセット。 - 請求項52に記載の電極ヘッドセットであって、前記1つ以上の電極のそれぞれに含まれる前記接点要素は吸収性パッドを備えることを特徴とする電極ヘッドセット。
- 前記1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続される電子回路であって、該1つ以上の電極から信号を受信して出力信号を供給するように構成される、電子回路をさらに備える、請求項52に記載の電極ヘッドセット。
- 前記電子回路と、該電子回路を前記1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続する複数のワイヤとが、前記複数の剛性バンド内に埋め込まれる、請求項54に記載の電極ヘッドセット。
- 複数のバンドであって、
該複数のバンドは、被検者の頭を取り囲むように該被検者の頭に順応する軟質の伸縮可能材料で形成され、
該被検者が電極ヘッドセットを装着しているときに該被検者の頭頂部の部分が露出されているように該複数のバンドの間に複数の間隙が形成された
複数のバンドと
該複数のバンド内に含まれる1つ以上の電極マウントであって、それぞれ電極を搭載するように構成され、該電極ヘッドセットが該被検者の頭に配置されるとき、そこに取り付けられた1つ以上の電極が、所望の電極配置構成に従って該被検者の頭に対して配置される、1つ以上の電極マウントと、
該1つ以上の電極であって、各電極は、該1つ以上の電極マウント内に取り付けられ、かつ、
電極板と、
該電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、
該被検者の頭に接触するように適合されているジンバルド接点要素と、
該電極板と該ジンバルド接点要素とを接続してその間に導電性経路を提供する導電性屈曲要素と、
を含む、該1つ以上の電極と
を備える、電極ヘッドセット。 - 前記1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続される電子回路であって、該1つ以上の電極から信号を受信して出力信号を供給するように構成される、電子回路をさらに備える、請求項56に記載の電極ヘッドセット。
- 前記1つ以上の電極のそれぞれの前記ジンバルド接点要素は、前記被検者の頭に直接接触して前記電極板への導電性経路を、1つ以上の接点突起と該被検者の頭との間の導電性流体中間物を伴わずに提供するように構成される該1つ以上の接点突起を含む、請求項56に記載の電極ヘッドセット。
- 複数のバンドであって、
該複数のバンドは、被検者の頭を取り囲むように該被検者の頭に順応する軟質の伸縮可能材料で形成され、
該被検者が電極ヘッドセットを装着しているときに、該被検者の頭頂部の部分が露出されているように該複数のバンドの間に複数の間隙が形成される
複数のバンドと、
該複数のバンド内に含まれる1つ以上の電極マウントであって、各電極マウントは電極を搭載するように構成され、該電極ヘッドセットが該被検者の頭に配置されるときに、そこに取り付けられた1つ以上の電極が、所望の電極配置構成に従って該被検者の頭に対して配置される、1つ以上の電極マウントと、
該1つ以上の電極であって、各電極は、該1つ以上の電極マウント内に取り付けられ、かつ、
電極板と、
該電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、
該電極板に接触した上面と、該被検者の皮膚に接触するように構成された下面とを含む接点要素であって、該接点要素は導電性流体を含んで該被検者の皮膚から該センサ回路までの導電性経路を、その間の該電極板を介して提供するように構成されている、接点要素と
を含む、該1つ以上の電極と
を備える、電極ヘッドセット。 - 前記1つ以上の電極のそれぞれに電気的に接続される電子回路であって、該1つ以上の電極から信号を受信して出力信号を供給するように構成される、電子回路をさらに備える、 請求項59に記載の電極ヘッドセット。
- 前記1つ以上の電極のそれぞれに含まれる前記接点要素は吸収性パッドを備える、請求項59に記載の電極ヘッドセット。
- 複数の剛性バンドと、
該複数の剛性バンド内に含まれる1つ以上の電極マウントと、
該1つ以上の電極マウントのそれぞれに取り付けられた電極であって、電極ヘッドセットを装着した被検者から生体信号を検出するように構成された電極と
を備え、
該複数の剛性バンドは、該被検者の頭に配置されている該電極ヘッドセットに応じて撓むために十分な可撓性と、該電極ヘッドセットが該被検者の頭に配置され、複数の電極が該電極マウントに取り付けられたときに、該複数の剛性バンドが該複数の電極を該被検者の頭に押し付けるために十分な弾性とを有する材料で形成される、電極ヘッドセット。 - 各電極が、
電極板と、
該電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、
前記被検者の頭に接触するように適合されているジンバルド接点要素と、
該電極板と該ジンバルド接点要素とを接続してその間に導電性経路を提供する導電性屈曲要素と
を備える、請求項62に記載の電極ヘッドセット。 - 各電極は、
電極板と、
該電極板に電気的に接続されるセンサ回路と、
該電極板に接触した上面と、前記被検者の皮膚に接触するように構成された下面とを含む接点要素と
を備え、
該接点要素は導電性流体を含んで該被検者の皮膚から該センサ回路までの導電性経路を、その間の該電極板を介して提供するように適合されている、請求項62に記載の電極ヘッドセット。
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