CN101296654B - 电极组 - Google Patents

Abstract

一种一次性电极组100、200包括柔韧的部件106、206，在所述柔韧部件上安置有多个电极102、202，所述柔韧部件的形状适合于紧贴病人的前额皮肤表面。与所述一次性电极组100、200相连接的一对耳套104、204可以使所述一次性电极组100、200固定在病人耳朵周围，同时使所述柔韧部件106、206横过病人前额，使所述电极102、202紧贴所述皮肤表面。在所述耳套104、204附近还有其它电极102、202，这些电极用来接触病人耳朵后面的皮肤表面。听觉刺激传送元件116、216与所述每个耳套104、204相连接，并位于所述病人的耳道附近，用来传送听觉刺激。与所述电极102、202和所述刺激传送元件116、216相关的导线经由所述柔韧部件106、206的内部汇合到共同的外部连接点118、218上，以便与外部系统相连接。所述一次性电极组100、200可以用来诱发人体中的生物电，并对其进行测量，或者用来测量使用独立的刺激传送系统所诱发的生物电。

Description

电极组

相关申请的交叉引用

本申请涉及2005年9月23日提交的美国临时专利申请No.60/719,943并要求获得其优先权，所述美国临时专利申请通过引述纳入这里。

技术领域

本发明一般地说涉及用来从病人的皮肤表面接收生物电信号的电极，具体说，涉及一种一次性电极组，该电极组将听觉诱发电位(auditoryevoked potential，AEP)和脑电图(electro-encephalogram，EEG)电极集成到单一仪器上，以便可以调节其在病人头上的布置。

背景技术

当多个神经细胞或肌肉细胞同时或相继去极化时，它们会产生生物电，所述生物电作为电信号可以由外部电路来探测。很久以来就使用外部电路来测量这种相对较小但却是可以测量的生物电。脑电图(EEG)和听觉诱发电位(AEP)就是用来监视脑细胞活动的信号的例子。

用来记录生物电的电极装置(例如用于EEG生物反馈应用)至少包括一对电极以及作为接地电极的第三电极。所述一对电极包括“探查”电极(“active”electrode)和“参照”电极(“indifferent”electrode)，它们记录一个信道的EEG信号。所述探查电极通常位于头上，在要监视的脑区的附近，所述参照电极位于头上、耳朵上、或者耳后的骨乳突上，所述接地电极通常被置于前额上或耳朵上，但几乎可以被置于任何地方。通过添加其它的电极，可以如愿添加其它的记录信道。

用于记录生物电(诸如EEG)的已知电极及相关装置是一次性电极，诸如(但不限于)一次性自粘式单独电极、耳夹电极、圆形电极、针式电极以及盐水电极(saline-based electrodes)。对于所有类型的电极来说，获得精确而相对来说是无噪声的生物电记录的关键因素是，使电极和皮肤之间保持足够的接触，这是因为生物电通常较小，即小于约20mV，并且所述记录非常易受噪声和假象的影响。

尽管确保电极和皮肤之间有恰当电接触的方法可以根据所使用的电极类型而有所变化，但通常必须用酒精进行清洁和用电极处理凝胶进行摩擦来处理皮肤。所述清洁和摩擦步骤可以重复几次，以获得理想的表面处理效果。使用带有金属夹能夹住外耳的耳夹电极、可以直接粘附到皮肤上的自粘式圆形电极、或带有杯形吸盘里面充满电极糊的盘状电极，可以与皮肤建立接触。这些类型的电极不适宜用在头发多的区域(诸如在头皮上)，并且这些类型的电极所提供的电接触通常不够结实或者说不能持续较长时间，这会影响所获得的记录的质量和持续时间。

针式电极通常能提供更好和更持久的接触，并且可以用在头皮上，但固定接触的过程繁琐、不舒服并且成本高。为了使用针式电极，必须分开头发以露出皮肤，将胶体素(colloidin)处理过的纱布层固定在电极的上方，通过电极吸盘中的孔利用皮下注射针头将电极凝胶(gel)注入，最后用针头的钝端摩擦皮肤。

也有能完全环绕病人头部的束头带类型的电极接头和帽式电极接头，其中，电极(诸如上述那些电极)与由弹性材料制成的帽子或束头带结合在一起，所述帽子或束头带能够与头顶周围吻合，将吸盘或盘状电极固定在病人前额上的合适位置处。束头带类型的电极接头通常用于记录来自脑前区的信号，很少用于记录来自其它脑区的信号，因为来自其它脑区的信号的质量比较差。此外，束头带类型的电极接头仍然要求进行仔细的皮肤处理。

盐水电极也为人所知，其中，使用盐水替代电极凝胶来保持电极和皮肤之间的电连接。需要诸如束头带和夹子等电极接头来将电极固定到头上，也需要进行皮肤处理。此外，为了维持恰当的电接触，必须仔细监视电极的放置以确保最大限度的机械接触以及确保盐水溶液使电极充分地湿润。

上述每种电极和电极装置都可以用来监视并记录生物电。生物电必须是连续的，能够表示正常的脑部活动，或者是可以由外部刺激诱发的。可以对人体的任何感官系统施加外部刺激，外部刺激可以包括由合适的传送机构传送到病人耳朵中的听觉刺激。通常，外部刺激的传送机构独立于用来测量诱发响应的电极，需要另外的布置和处理。

所以，已知的电极装置和接头的局限在于，它们对于病人来说是令人讨厌的或者是不舒服的，特别是在头上放置的时候。再加上需要建立刺激传送系统，所述任务一下就变得非常复杂而且耗费时间。对于小孩、婴儿、以及不配合的人来说，所述布置过程所导致的不适与疑惧成为一个特别的问题。不配合的人对头部电极的放置和接触所产生的干扰使诱发脑电信号的记录成为不可能，或者变得无用，这是因为电极接触非常小或者不充分。

所以，需要有一种适宜于传送刺激以便测量诱发电信号的电极装置，该电极装置可以被简单而舒适地置于病人身上，可以维持足够的皮肤接触以获得可测量的记录，可以经简单而便宜的改动后用于小孩和婴儿。

发明内容

本发明的装置用来在人体中诱发生物电并对其进行测量。在一个优选实施例中，所述装置包括一个柔韧的部件，其中布置了多个电极，所述部件的形状适宜于接触病人的前额皮肤表面。连接在所述装置上的一对耳套可以使所述装置固定在病人耳朵周围，使所述电极紧贴皮肤的表面。其它电极被置于所述耳套的附近，并配置为用来与病人耳朵后面的皮肤表面相接触。听觉刺激传送元件与所述耳套相连，并位于病人耳道附近以传送听觉刺激。所述装置用于在人体中诱发生物电并对所诱发的生物电进行测量，或者用于测量通过独立的刺激传送系统所诱发的生物电。

通过阅读下面的描述以及附图，可以更清楚地看到本发明以及本发明目前而言的优选实施例的前述特色和优点。

附图说明

在构成本说明书之一部分的附图中：

图1是本发明的电极组的顶视平面图；

图2是图1所示的电极组的底视平面图；

图3是本发明的另一个实施例中的电极组的顶视平面图；

图4是固定到病人头上的图1所示的电极组的侧面透视图；以及

图5是固定到病人头上的图3所示的电极组的侧面透视图。

在所有的几个图中，对应的参考数字表示对应的部分。应该明白，所述附图是用来说明本发明的概念的，其尺寸不是按比例限制本发明的。

具体实施方式

下面的详细描述以例子的形式而不是以限制的形式说明了本发明。所述描述能使本领域技术人员制造并使用本发明，所述描述给出了本发明的几个实施例、修正、变化、替换和使用，包括目前所认为的实施本发明的最佳模式。

本发明提供一种一次性电极组(electrode array)100，所述电极组适用于快速而恰当地将所需要的电极传感器应用到病人身上。所述一次性电极组100将一组电极传感器102(诸如AEP传感器和EEG传感器)集成为连在一起的电极组。所述电极传感器102可以调节，以便能够将该电极传感器102放置在个体病人身上。优选使用弹性材料来制造所述一次性电极组100，这样能使所述电极仪器可以适用于大小和形状不同的病人头部。耳套104被置于所述一次性电极组100的中央带106的两端，它们适用于用来套住个体病人的耳朵以便在使用时将所述一次性电极组100固定到病人的头上，并在测试过程期间消除所述一次性电极组100的移动。

如图1和2所示，在本发明的第一个实施例中，中央带106由柔韧的连接材料制成，位于所述一对耳套104之间，支撑着多个单个电极102。每个电极都有露出的导电表面或者说是接收区110，这些导电表面靠近所述一次性电极组100的正面(common side)，以便在使用时能贴住病人的皮肤放置。如图4所示，当耳套104套在病人的耳朵上时，柔韧的连接带106的正面(优选处于拉张状态)紧贴住病人的额头，位于所述柔韧的连接带106上的电极102就有效地贴在病人皮肤表面上合适的位置处。

从图1和2中可以很好地看到，位于所述柔韧的连接带106上的一些电极102(诸如电极102a和102b)通过一个或多个柔韧的接头112连接到所述柔韧的连接带上，并通过相关的可切断连片114临时固定在合适的位置。在将一次性电极组100放置在病人身上时，可以有意地将部分或全部可切断连片114切断，以便在由相关的柔韧接头112的活动范围所限制的区域内将相关电极102重新定位在病人的皮肤表面上，从而便于使所述电极102理想地置于病人的皮肤上。

听觉刺激器116(诸如扬声器或其它合适的器件)被置于每个耳套104之内，当耳套104套住病人耳朵时它可以处于病人耳道附近。在听觉测试或者在触发听觉诱发电信号期间，通过听觉刺激器116可以将听觉信号传送到耳道内。

为了方便起见，到每个电极102以及听觉刺激器116的导电接线可以经由一次性电极组100的结构内部汇合到共同连接点118，在这个共同连接点处，可以连接到可以拆下来的外部接头或连线(未显示)，该外部接头将电极102和听觉刺激器116连接到外部电源和/或控制设备(未显示)上。从图4和图5可以看到，所述共同连接点118优选被置于一个耳套104上，以便在使用时使所述外部接头或连线绕过病人的耳朵或远离病人的面部。

从图1-2中可以很好地看到，除了位于所述一对耳套104之间的柔韧连接带106上的电极102之外，在相对于柔韧连接带106的中心部分的相反一侧上，在与耳套104相连接的相关的柔韧延伸部分120上还可设有耳套电极102L和102R。当耳套104套在病人耳朵上时，位于所述相关的柔韧延伸部分120上的电极102L和102R可以配置为被置于病人的骨乳突附近。

为了能与病人舒适地贴合，耳套104和柔韧的连接带106优选用层压的泡沫层制成。耳套104既可以是刚性的，也可以是柔韧的以适用于不同大小的耳朵。或者，在每个耳套104和/或电极102周围可以放置一层粘性泡沫122，以便在使用时能够将电极102保持在病人皮肤表面上的合适的位置处，并防止与电极102相关的任何电解凝胶发生移动从而防止其在相邻电极102之间提供潜在的导电通道。

那些本领域普通技术人员会认识到，所述一次性电极组100可以被制成不同的大小，以便适合于用在不同年龄的病人身上。例如，具有柔韧耳套的较小的电极组适合用于婴儿或小孩身上，而具有刚性耳套的较大的电极组适合用于成年病人身上。

本领域普通技术人员还会认识到，根据打算使用所述电极组100的具体应用，一次性电极组100上的电极102的具体数目和配置可以有所变化。例如，从图1和2中可以看到，一部分电极102可以以固定的配置放置在柔韧连接带106的中心部分附近，以便使用时贴在病人额头上。由一个或多个可切断连片114支撑在柔韧接头112上的电极102a和102b可以被置于所述一组固定电极102和每个耳套104之间的柔韧连接带106上的开口124中。当电极组100被贴在病人头部上时，如果这些被支撑的电极102a和102b的放置不够理想，那么，可以切断所述可切断连片114，所述电极102a和102b可以按照需要在柔韧连接带106的开口124中重新定位以获得理想的放置。类似地，可以调节与每个耳套104相关的电极102L和102R，使其置于远离柔韧连接带106中心部分的地方，以便贴在病人的骨乳突上。

在所述一次性电极组的另一个实施例(如图3和5中的200所示)中，在中央带206上以大致固定的结构安置着一组电极202。中央带206由柔韧的连接带构成，位于所述一对耳套204之间，支撑着多个单个电极202。每个电极202都有露出的导电表面或者说是接收区，这些导电表面靠近所述一次性电极组200的正面(common side)，以便在使用时能贴住病人的皮肤。如图5所示，当耳套204套在病人的耳朵周围时，拉张状态的柔韧的连接带206的正面紧贴住病人的额头，位于所述柔韧的连接带206上的电极202就有效地贴在病人皮肤表面上合适的位置处。

听觉刺激器216(诸如扬声器)可以被置于每个耳套204之内，当耳套204套住病人耳朵时它可以处于病人耳道附近。在听觉测试或者在触发听觉诱发电信号期间，通过听觉刺激器216可以将听觉信号传送到耳道内。

为了方便起见，到每个电极202以及听觉刺激器216的导电接线可以经由所述一次性电极组200的内部汇合到共同连接点218，在这个共同连接点处，可以连接到能够拆下来外部接头或连线(未显示)，该外部接头将电极202和听觉刺激器216连接到外部电源和/或控制设备(未显示)上。从图5可以看到，所述共同连接点218优选被置于一个耳套204上，以便在使用时使所述外部接头或连线绕过病人的耳朵或远离病人的面部。

从图3中可以很好地看到，除了位于所述一对耳套204之间的柔韧连接带206上的电极202之外，在与耳套204相连接的柔韧延伸部分220上还可设置一些电极202L和202R，它们位于与柔韧连接带206的中心部分相反的一侧。当耳套204套在病人耳朵上时，位于所述延伸部分220上的电极202L和202R被配置为位于病人的骨乳突附近。或者，可以去掉与耳套204相关的电极202R和202L，并且电极组200中的所有电极202可以以固定的配置被置于柔韧连接带206上的耳套之间。

为了能与病人舒适地贴合，耳套204和柔韧的连接带206优选用层压的泡沫层制成。耳套204既可以是刚性的，也可以是柔韧的以适用于不同大小的耳朵。或者，在每个耳套204和/或电极202周围可以设置一层粘性泡沫222，从而在使用时便于将电极202保持在病人皮肤表面上的合适的位置处，并防止与电极202相关的任何电解凝胶发生移动从而防止其在相邻电极202之间提供潜在的导电通道。

考虑上述描述，可以看到本发明的几个目标被实现了，并且获得了其它有利的结果。由于在上述构造中可以做出各种变化而不偏离本发明的范围，所以，上述描述中所包含的或上述图中所显示的所有内容只是用来进行说明的，不是用来进行限制的。

Claims (18)

1.用来从皮肤表面测量生物电信号的一种电极组，包括： 

一对耳套，每个耳套配置为用来套住病人的耳朵； 

连接所述一对耳套的柔韧的连接带，所述柔韧的连接带配置为用来横跨所述病人的前额；以及 

置于所述柔韧的连接带上的多个电极，所述多个电极配置为紧贴所述病人的皮肤表面。 

2.根据权利要求1所述的电极组，其中，所述多个电极中的每个电极通过相关的导线有效地连接到共同的外部连接点上。 

3.根据权利要求2所述的电极组，其中，每个所述相关的导线被置于所述柔韧的连接带的内部。 

4.根据权利要求1所述的电极组，还包括听觉刺激器，所述听觉刺激器被置于所述一对耳套中的每个耳套的中心处，以便能接近耳道放置，每个所述听觉刺激器配置为用来产生听觉刺激。 

5.根据权利要求4所述的电极组，其中，每个所述听觉刺激器通过相关的导线有效地连接到共同的外部连接点上。 

6.根据权利要求1所述的电极组，其中，每个耳套还包括至少一个相关的耳套电极，所述每个相关的耳套电极被置于所述耳套的周围，位于实质上与所述柔韧的连接带相反的一侧。 

7.根据权利要求1所述的电极组，还包括被置于每个所述电极周围的粘性材料。 

8.根据权利要求1所述的电极组，还包括外部连接，用来与所述多个电极中的每个电极建立电连接。 

9.根据权利要求1所述的电极组，其中，每个所述耳套由柔韧的材料制成。 

10.根据权利要求1所述的电极组，其中，每个所述耳套由基本上刚性的材料制成。 

11.根据权利要求1所述的电极组，其中，所述多个电极中的至少一个电极用至少一个可切断连片固定到所述柔韧的连接带上，并由与所述柔韧的连接带相连接的至少一个柔韧的接头来支撑，所述柔韧的接头配置为使所述电极在切断所述至少一个可切断连片之后能够在一定范围移动，以便于所述电极在所述皮肤表面上的放置。

12.根据权利要求11所述的电极组，其中，有至少四个电极以固定的配置被置于所述柔韧的连接带的中心部分；以及

其中，有至少两个电极被支撑在所述柔韧的接头上。

13.根据权利要求11所述的电极组，其中，每个耳套还包括至少一个相关的耳套电极，每个相关的耳套电极被置于所述耳套的周围，位于实质上与所述柔韧的连接带相反的一侧。

14.根据权利要求13所述的电极组，其中，每个所述耳套电极由与所述相关耳套相连接的相关的柔韧的接头来支撑，并通过至少一个可切断连片固定到所述相关的耳套上，所述柔韧的接头配置为使所述耳套电极在切断所述至少一个可切断连片之后能够在一定范围移动，以便于所述耳套电极在所述皮肤表面上的放置。

15.一种使用电极组的方法，所述电极组具有一对耳套，每个耳套配置为用来套住病人的耳朵；所述电极组还具有连接所述一对耳套的柔韧的连接带，所述柔韧的连接带用来横跨病人的前额；以及具有置于所述柔韧连接带上的多个电极，所述多个电极用来紧贴所述病人的皮肤表面，所述方法包括的步骤有：

将所述一对耳套中的第一耳套布置于所述病人的一个耳朵上；

使所述柔韧的连接带横跨所述病人的前额；以及

将所述一对耳套中的第二耳套布置在所述病人的另一个耳朵上；

由此，所述柔韧的连接带就能通过在所述一对耳套之间的拉张而紧贴在前额上；以及

由此，所述柔韧的连接带上的所述多个电极就被设置为紧贴在所述病人的皮肤表面上。 

16.根据权利要求15所述的方法，还包括的步骤有，改变所述多个电极中的至少一个电极的位置，这种改变与所述柔韧的连接带在所述前额上的位置无关。 

17.根据权利要求16所述的方法，其中，改变所述位置的步骤包括，切断所述多个电极中的至少一个电极与所述柔韧的连接带之间的至少一个可切断连片。 

18.根据权利要求15所述的方法，其中，布置所述第一耳套的步骤包括，将相关的耳套电极布置在骨乳突附近的病人皮肤上；以及其中，布置所述第二耳套的步骤包括，将相关的第二耳套电极布置在与所述第一耳套电极相对的骨乳突附近的病人皮肤上。 

Images