CN101720202A - 快压eeg电极的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

实施方式涉及用于监视生物电位的方法和系统。在一些情况中，该电极应用于患者的皮肤。电极可以至少部分地插入到患者的皮肤中，例如通过将一个或多个齿的至少一部分插入到皮肤下面。电极可以包括形状记忆材料。

Description

快压EEG电极的方法和装置
交叉引用和相关申请
本申请要求于2007年5月22日提交的美国临时申请No.60/939,523的优先权，该申请通过参考被整体引用。
技术领域
实施方式涉及用于监视生物电位的方法和系统。在某些情况下，电极被施加到患者的皮肤上。电极可以被至少部分地插入到患者的皮肤中，例如通过将一个或多个齿的至少一部分插入到皮肤下面。
背景技术
脑电图(EEG)是用于评价人的脑功能的一种主要的临床诊断工具。简言之，安放在头皮上的一个或者多个电极检测大脑产生的电活动。该活动被传送给放大和/或记录设备。该电活动由经多个神经元的神经活动的总和产生。因此，对电信号的幅度和时间动态的监视提供与该活动有关的潜在的神经活动和医疗状况的信息。
例如，EEG通常被用来评价发作，如确定发作是否是癫痫发作，或者定位脑内发作的原位。在另一例子中，EEG可以用于监视睡眠状态或麻醉深度。神经生物科学也在使用EEG作为无创性研究工具。
长时间地保持电极开启可能是必要的，例如在睡眠监视期间。另外，因为EEG监视通常包括来自多个电极的信号，所以可能需要同时将多个电极中的每一个电极固定到患者的头皮上。此外，在某些情况下，电极应当保持与患者的头皮接触，即使会有运动发生，例如在发作期间可能会发生运动。因此，需要确保EEG监视系统是稳定的且容易使用。
发明内容
在一些实施方式中，提供一种电极，该电极包括：主体部分；从所述主体部分延伸的多个腿；以及从每个所述腿延伸的多个突起。
在一些实施方式中，提供一种电极系统，该系统包括：多个电极，每个电极包括主体部分；从所述主体部分延伸的多个腿；以及从每个所述腿延伸的多个突起；以及用于支撑所述多个电极的支撑结构，其中所述系统构造成佩戴在患者的头上。
在一些实施方式中，提供一种套件，该套件包括：多个电极，每个电极包括主体部分；从所述主体部分延伸的多个腿；以及从每个所述腿延伸的多个突起；用于支撑所述多个电极的支撑结构；无线发射器；以及构造成从所述无线发射器接收信号的接收器，其中所述系统构造成佩戴在患者的头上
在一些实施方式中，提供一种用于记录生物电位的方法，该方法包括：将电极的一部分插入到患者的皮肤中；以及通过所述电极接收多个生物电位。
在一些实施方式中，提供一种电极，该电极包括多个突起部分，该突起部分构造成在将所述电极连接于患者时稳固所述电极，其中所述电极包括形状记忆材料。
在一些实施方式中，提供一种电极系统，该系统包括：作用器；以及电极，该电极包括多个突起部分，该突起部分构造成在将所述电极连接到患者时稳固所述电极，其中所述电极包括形状记忆材料。
附图说明
图1是根据一种实施方式的电极的一个实施例的俯视图。
图2是图1中的电极被插入到人的皮肤中的俯视图。
图3是进一步表示如图1中所示的电极的齿的俯视图。
图4是进一步表示如图1中所示的电极位于用于施加电极的装置中的仰视图。
图5是根据一种实施方式的电极的另一个实施例的俯视图。
图6表示用于记录生物电位的过程。
图7表示用于记录生物电位的系统。
图8A-图8H表示生物电位记录系统和该系统中的电极构件。
图9A-图9B表示根据一种实施方式的电极和作用器的实施例。
具体实施方式
典型地，通过首先使用磨砂膏打磨头皮以减小皮肤的固有电阻，然后将带有导电胶或者填充有导电胶的电极安放到头皮上，使EEG与头皮接触。然后，电极通过粘结剂保持固定。然而，获得具有良好记录性能的稳定的电极界面是一个技术要求很高的过程，这个过程需要经过训练的EEG技术人员，以获得用于临床解释的具有满意质量的记录。而且，EEG记录电极的成功应用是一个费时且昂贵的过程，即使是对于高技能的EEG技术人员来说也是如此。还已经使用了恰好置于皮肤下面的小型针(皮下针)用于EEG记录，但是其放置也是费时的，并且这些针的插入会使没有完全失去知觉或者昏迷的患者觉得有些不适。将EEG电极令人满意地连接到患者所具有的诸多困难限制了EEG记录的应用环境和范围，特别是限制了EEG记录在重症监护病房、急诊室和紧急场所中的应用，而在这些场所中脑活动的评价可以提供诊断和治疗方面非常有用的信息。
这里公开的实施方式涉及透入到患者皮肤中的电极，从而不仅可以将电极连接到患者，而且还增强了生物电位向外部放大器和记录设备的传送。这些实施方式还提供一种记录电极，该记录电极经久耐用，并且可以在不需要皮肤准备及使用导电的电解质凝胶的情况下予以应用。
EEG记录(和一般的生物电位记录)的质量会由于皮肤性质而变差。皮肤由两个主要的层组成：真皮和表皮。皮下组织(将表皮和真皮连接到下方结构的一部分疏松的结缔和脂肪组织)有时候也被认为是皮肤的第三层和最深层。
表皮或者最外层在头皮上平均只有大约50微米厚，由多个叠层构成：最深的是基底层，在基底层上按照朝表面递升的顺序依次是棘层、颗粒层、透明层和最后与空气接触的角质层。
最浅层(即角质层)具有高的电阻抗，其能够减小用于EEG的记录电位的幅度。角质层(和透明层)不含任何活细胞，主要是负责保护下方皮层不受损伤。另外，当患者活动时，皮肤带电性质会导致皮肤固有电位发生波动，从而干扰所需的信号。与活动有关的皮肤电位的改变所相关的皮层似乎位于薄的颗粒层区域之中。
真皮位于表皮的下面，对于绝大部分皮肤而言，其厚度在1000-2000微米。真皮可细分为两层：乳头层和网状层。薄的乳头层紧位于真皮下面，由大量的结缔组织细胞、输血微毛细管和胶原纤维构成。需要注意的是，上面的真皮不含输血管。位于真皮乳头层下面的是真皮网状层，是较厚的、细胞较少的部分，含有大量的胶原纤维以及输血毛细管、小动脉和小静脉。用于传导触觉、震动、温度觉和疼痛的神经纤维末梢在真皮和表皮中都存在。这些神经末梢大约延伸到颗粒层和角质层之间的边界处(即，神经末梢在形成皮肤最外层表面的、由死细胞构成的最表层中并不明显)。
皮肤电阻抗的减小可通过使用砂纸打磨皮肤、使用非常短(500微米)的探针刺入皮肤、或者使用磨砂膏打磨皮肤来实现(在临床程序中最常用的是后者)。与这些程序共同之处在于相对地破坏表皮的表面角质层。所有这些方法都会导致皮肤刺激，如果严重的话，还会导致少量的局部渗血。但事实上，所有的临床EEG记录都要采用这些方法中一种方法来减小皮肤阻抗。
图1显示电极100的一种实施方式的俯视图。电极100包括从电极100的主体部分延伸的4个腿102。主体部分可以包括电极100的中心部分和/或延伸出所有腿102的部分。每个腿包括一个或者多个齿104或者突起，其配置成透入到患者的皮肤中，如这里所述。所示电极100的实施方式包括5个齿104。其他实施方式可以包括其他任意适当数量的齿。如图1所示，齿可以具有尖端；或者，齿可以具有其他形状的末端或者更宽或更浅的末端。电极可以包括一个或者多个槽106，用于结合作用器，例如图4中所示。每个腿102还可以具有一个或者多个标线108，便于腿102的均匀弯曲。在某些实施方式中，电极100的主体的直径或者长度至少为大约0.1、0.2、0.3、0.4或0.5cm，并且可以是小于或者等于大约3、2.5、2、1.5或1cm。更小尺寸的电极可以例如适合于非常年轻的儿童。齿104的长度可以至少为50、100、200、300、400或500微米，并且可以是小于或者等于大约1000、900、800、700、600或500微米。齿可以足够长以穿过表皮延伸并在展平电极时锚固电极。腿102的长度和宽度相对于电极100的直径可以变化，例如，以便腿102弯曲成的角度可以至少为大约20、25、30或35度和/或小于或等于大约60、55、50、45或40度。角度可以是相对于主体表面和/或未弯曲的腿的位置成直角。角度还可以是插入角或攻角，该角度是指在插入电极100时腿相对于患者皮肤的角度。当最终位于皮肤上时，电极100可以是基本为平的形状。电极100可以使用例如电蚀刻和/或微激光制造工艺进行制造。
电极100可以包括薄金属，例如适度导电的合金。在一种实施方式中，电极100包括镍钛合金或者其他合适的形状记忆材料、金属或合金。包括这些材料、金属或合金中的一种或多种的电极可以是可弯曲的或可变形的，但随后可以回到其最初形状。例如，包括形状记忆金属的电极的腿可以构造成基于施加的力而弯曲(例如，在将电极插入到患者皮肤中之前通过人力或机器施加的力)，并且在所述力释放之后回到最初结构(例如，在电极已经插入到患者皮肤中之后)。腿在插入患者之前可以从电极主体的平面向外弯曲，并且可以回到该平面，从而使得在插入之后腿基本上平行地位于患者的皮肤下面，这固定了电极的位置和插入。
在某些情况下(例如，当电极包括形状记忆合金时)，电极可以与计算机断层扫描(CT)和磁共振(MR)成像研究兼容，从而佩戴电极的患者(例如病情严重的或者不稳定的患者)在进行这些研究之前并不需要取下电极。在一种实施方式中，金属至少为大约0.0005、0.001、0.002或0.003英寸厚和/或小于或等于大约0.020、0.015、0.010、0.008、0.007、0.006、0.005或0.004英寸厚。在此实施方式中，电极100自然的或者“记忆的”形状是扁平的，基本上为平面的几何形状。为了应用电极，腿102可以各自弯曲一个角度(例如，大约25、30、40、45或50度)并被按压到患者的皮肤中，以便齿104以浅角度进入皮肤(例如大约0°至大约45°)。一旦插入，电极100的记忆性能趋向于强迫腿102回到其平面位置，从而使腿104的表面向外推挤皮肤。这个力有助于保持电极102就位。
在另一种实施方式中，电极100包括不锈钢。钢质电极100的腿102弯曲一个角度(例如，大约25、30、40、45或50度)，并使用足够的力压到皮肤中以至少部分地展平腿102并固定住电极100。在其他实施方式中，电极可以由任意合适的导电材料形成，或者由材料的组合形成，其中电极的至少一部分由导电材料形成。例如，其他实施方式可以包括非导电材料，其具有导电的外层材料。
电极100可以用来记录患者或者病畜的EEG数据。电极100可以用来记录可通过皮肤获得的其他生物电位，包括心电图。在某些实施方式中，电极100可以在数秒内成功且无痛地安放到有毛发或无毛发的皮肤上，建立长期和稳定的电连接，而不需要用于稳定记录的导电胶，和/或是自锚固的。
图2是插入到人体皮肤中的电极100的俯视图。齿104部分地位于皮肤下面以固定电极100。
图3是显示电极100的齿104的俯视图。在所示的实施方式中，齿104的一部分302经过蚀刻形成薄的、锋利的刃口以及沿蚀刻部分302的刃口形成的尖端，便于将电极100插入皮肤中。
图4是位于装置或作用器400中的电极100的仰视图，该装置或作用器400构造成将电极100施加或贴附于介质(例如，患者的皮肤)上。所示的作用器400包括一个或多个侧边401，每个侧边401具有径向延伸的凸缘或翼片402，凸缘或翼片402构造成当腿102弯曲用于插入时装配到电极100的腿102的槽108内。作用器400可以包括位于作用器400相反侧的插入触发构件，例如按钮或者执行器(未显示)，其构造成将电极100从作用器400上弹离(例如，通过按压按钮)，例如弹射到患者的皮肤中。在所示的作用器400中，作用器400包括凹槽406，电极100被强制在该凹槽406内，将腿102弯曲，直到翼片402接合槽108。这个动作有助于将腿102弯曲到选定角度以供插入。电极100和/或作用器400构造成当电极100施加于患者皮肤时，电极100被压下(例如，通过按钮或执行器)，从而强迫齿104进入患者皮肤中，并且从而腿102充分弯曲以便腿102可以从翼片402释放。因此，作用器400允许容易地和/或更加一致地弯曲腿102，用于插入和施加压力以插入电极100。
图5是电极100的另一实施例的俯视图。在图5所示的实施方式中，电极具有两个腿102(代替图1-图4中所示电极100的实施例的4个腿)。应当认识到，其他实施方式可以具有不同数量的腿102和/或齿104。
如图1所示，电极100包括小的中心平面状金属部分，从该部分向外突出有多个共面的延伸部(腿)102。腿102的尖端具有一排多个小的具有锋利边缘的齿104，这些齿104的方向是从电极的中心指向外。最开始，利用物理弯曲或者利用形状记忆合金的柔性性质，将电极腿102的周围部分对称地进行弯曲，使之与电极的中心不再共面。这允许腿末端的齿104以一攻角进入皮肤中，该攻角例如相对于皮肤表面成30-45度。当使用安放装置或者通过手动将电极100向下压时，电极100的齿在大致平行于皮肤表面的方向透入皮肤到一定深度，例如大约100-330微米，并且整个电极结构展平在皮肤表面上。植入的齿可以形成患者与放大和记录系统之间电接触的点。因为腿102和齿104的径向方向，所以该插入过程使得皮肤相比于电极中心来说在径向上变形非常小，并且由于皮肤压回到电极齿104上以及硬的主体，以及通过直接位于电极的多个齿上面的皮肤的非常薄的表层，因此可以锚固电极。电极的电阻抗可以例如至少为大约1、2、3、4、5、7或10kΩ和/或可以小于或等于大约50、40、30、25、20、19、18、17、16、15、12或10kΩ电极还可以具有基本稳定的电界面阻抗。通过使用这里所述的电极100获得的EEG记录可以包括更少量的皮肤运动有关的电伪影。虽然并不确定任何具体的原理，但这可能是因为电极透过表皮的阻抗层至足够的深度。电极100可以是相对廉价的和/或一次性的(例如，在电极包括不锈钢的实施方式中)。电极100可以是耐用的和/或可重复使用的(例如，在电极100包括镍钛合金和/或不锈钢的实施方式中)。可重复使用的电极100可以构造成使用时进行消毒。电极100可以例如用于计算机断层扫描和磁共振成像设备。电极100的金属可以使用银或金进行电镀以增加导电性。此外，在电极100使用银电镀的实施方式中，电极100可以涂覆氯化银(AgCl)，这可以优化头皮中的Cl离子转化成金属中的电子。电极可以使用例如光化学蚀刻批量生产。
图6显示用于记录生物电位的过程600，图7显示用于记录生物电位的系统700。过程600开始于将电极705定位于样品上的步骤605。电极705可以包括这里所述的任何电极100。电极705的定位可以包括将电极705的至少一部分插入到样品中。例如，可以将电极705的一个或者多个齿的至少一部分插入到样品的表面的下面。电极705的至少一部分(例如，一个或者多个齿的尖端)可以穿刺样品的表面。电极705的齿可以插入到样品中，使得一旦电极被定位时齿的位置将近似平行于和/或接近于样品的表面。这由于齿的径向方向而成为可能。在电极705的至少一部分穿刺样品表面的实施方式中，穿刺(以及电极705的定位)可以与可接受量、可忽略量或者无痛相关联。
电极705的定位可以包括将电极705物理连接到样品，例如通过使用电极705的一部分将电极705锚固到样品。电极705的定位可以是这种方式，即电极705构造成相对于电极基本保持固定，例如在一段持续的时间内(例如，大约15分钟、30分钟、45分钟、1小时、2小时、4小时、6小时或者8小时)或者在样品或者样品部分(例如，患者的皮肤)运动期间。在一种情况中，电极齿透入表皮层中将减少皮肤运动伪影。相比于没有至少部分地插入到样品中的其他电极，电极700可以保持更加稳定。在一些实施方式中，仅有单个电极700被定位，而在其他实施方式中，多个电极700被定位。多个电极中的至少一个可以用作参比电极，从而其他(信号)电极的信号可以与参比电极的信号进行比对。电极705可以构造成在小于大约30、20、10、5、3、2或1秒之内稳定地定位成相对于样品基本固定。
电极705可以定位成使得其基本上平躺在样品的表面上。在一种情况中，电极的齿可以穿过样品表面插入，并且电极705没有插入样品中的部分平躺在表面上。当头部重量作用于平的电极表面时，这可以减少或者消除与电极705突起有关的皮肤压力点。
在一些实施方式中，不使用或者少使用导电胶或导电膏将电极705定位于样品上。例如，在一种实施方式中，在定位电极705之前，未在样品表面上涂覆导电胶或导电膏。在另一实施方式中，相比于使用标准盘形电极，在样品表面上涂覆少量的导电胶或导电膏。在一些实施方式中，不使用二次粘结剂将电极705进一步稳固于样品上。
样品可以包括患者或者患者皮肤。在一些实施方式中，样品包括患者皮肤上的患者的一部分，例如头部或者头皮。例如，电极的齿可以部分地插入到患者的头皮皮肤中，从而穿刺皮肤表面的顶层并将电极705锚固于患者。样品可以包括头发。例如，电极705可以定位在患者的有头发的一部分头皮上。电极705的小尺寸和形状可以使得头发穿过装置边缘的周围。在一些实施方式中，通过将电极的多个齿较浅地透入皮肤中可以提供大的皮肤内电极记录表面。
在一些实施方式中，样品没有经过打磨。例如，在一些实施方式中，没有使用皮肤磨料来准备用于定位电极705的样品表面。
患者可以包括哺乳动物，例如人。患者可能遭受疾病或医疗情况，或者可以是基本健康的。疾病或医疗情况可以包括失眠、睡眠障碍、偏头痛、癫痫、多发性硬化、精神分裂、听神经病、心脏病、肌营养不良或者精神病。
过程600接下来的步骤610是通过定位的电极705接收多个生物电位。电极705可以用于例如ECG、EEG或EMG记录，以分别接收心脏、大脑或肌肉的生物电位。可以在预定的时间间隔期间或者在一个或多个任务期间接收生物电位。例如，可以在患者看视力检查表时、睡眠时或者锻炼时接收生物电位。
接下来，在过程600的步骤615，放大接收的生物电位。生物电位可通过放大器710放大。放大量可以取决于例如检测的信号和/或噪音。
继续过程600的步骤620，通过一个或多个过滤器715过滤放大的生物电位。过滤过程中使用的过滤器可以取决于信号和/或噪音性质。放大器710可以包括用于过滤生物电位的过滤部件。
到过程600的步骤625，将过滤的生物电位转换成数字格式。任何合适的A/D转换器720可以用来执行这一转换。放大器710可以包括用于将生物电位转换成数字格式的转换部件。
接下来是过程600的步骤630，分析转换的生物电位。在一种实施方式中，将转换的生物电位输入到计算机725中。然后，计算机725可以分析转换的生物电位和/或可以保存或输出生物电位数据(例如，在屏幕上或打印机上)，以允许使用者分析数据。生物电位数据可以包括一个或多个从转换的生物电位获得的时变电压轨迹或频谱。分析可以包括疾病或医疗情况的诊断和评估。分析可以包括患者的状态确定(例如，睡眠状态或麻醉状态)。分析可以包括有机体或患者的评估，例如心脏或患者的健康。在一些实施方式中，转换的生物电位用于产生脑电图、心电图或肌电图数据。
过程600的步骤可以增加、删除、合并或者重新排列。例如，在一些实施方式中，可以删除过滤步骤620。在一些实施方式中，放大和过滤步骤可以合并，或者彼此颠倒。类似地，系统700可以具有比这里所示的具有更少或者更多的部件，并且独立的部件可以组合起来。
图8A显示包括多个电极部件805的生物电位记录系统800。图8中所示的系统可以构造成由患者佩戴，如图8B-图8E中所示。系统可以构造成系统的电极部件的一部分能够插入到患者头部皮肤中。系统可以包括头箍、至少一个头带和/或至少一个条带。图8A-图8E显示的实施方式中，系统包括的头箍包括三个条带810a-810c。两个条带810a-810b构造成围绕患者的头部，第三个条带810c构造成定位于患者的头顶上。条带可以通过条带连接件815相连。在一种实施方式中，每个条带810都扣合到条带连接件815中。系统800可以包括尺寸调整机构。该尺寸调整机构可以构造成改变系统另一尺寸的条带的长度、头箍的周长。尺寸调整机构可以包括例如具有多个孔的带子，从而锁扣可以穿过这些孔中的一个孔进行固定，以调节系统800的尺寸。
系统800可以包括柔性材料和/或刚性材料。例如，条带810a-810c可以是柔性的以便围绕患者头部进行弯曲。系统可以包括支撑电极部件的支撑结构(例如，条带810a-810c)，以维持电极部件之间或者电极部件的位置之间的特定间隔。支撑结构还可以封装有导线或连接件，例如电极部件之间和/或电极部件与其他设备之间的导线或连接件。
系统800可以包括电源820。电源820可以包括例如一个或多个电池，或者连接到外部电源的连接件。在一些实施方式中(例如，使用电池电源的实施方式中)，系统800是便携式的。系统800可以包括一个或多个控制器，例如电源控制器825。在一些实施方式中，电源控制器825或者其他控制器还可以用来执行其他功能，例如确定有源电极或者记录类型。系统可以包括一个或多个指示器830。指示器可以指示例如系统是否通电和/或电极是否被适当定位和/或插入。指示器可以是视觉指示器并且可以例如是光源。
图8F-图8H显示电极部件805的分解透视图。电极部件包括电极835，如这里所述的电极。图8F中所示的电极835包括两个腿以及从每个腿延伸的五个突起。电极连接器840连接到电极835。电极连接器840可以包括导电材料如铜箔。电极连接器840可以将电极连接到导线845。导线845可以用于在电极之间和/或从系统800传递信号。电极835可以定位在悬挂结构850或者其他支撑件中。悬挂结构850或者支撑件可以将电极835支撑在系统800中。例如，悬挂支撑件850构造成装在环855中，以便将电极835稳固地支撑在系统800中。悬挂结构可以构造成在电极835弯曲时或者在非松弛状态下支撑电极835。然而，在一些情况中，悬挂结构850构造成使得电极835从非松弛状态向松弛状态的运动将导致电极835从悬挂结构850中弹出。
柔性的导电片860可以定位在环内。导电片860可以包括例如金属或者合金如镍钛合金。导电片860可以提供电极835与导线845之间的电接触。重复弯曲后不会疲劳的材料可用在导电片860中，以确保在重复的电极移位之后能够维持强力接触。
电极部件还可以包括作用器865。作用器可以包括例如按钮或者开关。触发作用器865(例如，通过按压按钮)可以使电极835的至少一部分插入到患者身上(例如，患者头皮)。
在一些实施方式中，电极部件805的一部分或者所有可以从系统800中拆卸。因此，在患者之间或者记录阶段之间，可以将新的电极插入到电极部件中，或者可以将电极定位到压缩的、非松弛状态，从而电极835再次做好连接到患者身上的准备。
图8H显示压缩的、非松弛的电极。在按钮上施加压力时，电极可以被迫至少部分地离开悬挂支撑件850，电极835的突起刺入患者的皮肤。然后，电极835可以返回到松弛状态，其中两个腿基本上处于相同平面内。
电极800可以是轻质的，重量小于大约10、5、4、3、2、1、1/2或者1/4磅。系统800可以包括发射器。发射器可以是物理连接的发射器或者无线发射器。发射器可以将数据发送给接收器(例如，数字接收器、USB供电的接收器)，接收器可以连接到例如计算机。接收器可以是小型的，例如最大尺寸小于大约5、4、3、2、1、1/2或者1/4英寸。接收器和/或发射器可以构造成使得无线操作范围至少为大约0、1/4、1/2、1、2、3、4、5、8、10或20米和/或不大于大约100、50、30、20、15或10米。
系统800可以包括存储部件或者存储器，以存储生物电位记录数据。系统800可以包括放大器、过滤器和/或A/D转换器。
在一些实施方式中，套件可以包括这里所述的电极或者系统800。套件还可以包括引线和/或连接器。引线和/或连接器可以构造成将电极连接到电子设备，例如放大器。套件可以包括放大器、过滤器和/或A/D转换器。套件可以包括计算机(例如，便携式计算机)。计算机可以包括用于分析生物电位记录的软件。
如上所述，电极可以构造成使得电极在最初插入之后扩展(在释放施加的力之后)。可替换地，电极可以构造成在电极最初插入之后收缩。例如，如图9A-图9B所示，电极900可以构造成使得电极900在施加了力之后扩展(例如，在将电极插入患者之前)，以及在除去力之后压缩(例如，在插入之后)。电极900包括多个突出部分905或者齿。突出部分905可以具有这里所述的突起或者齿的性质。例如，突出部分905的长度可以至少为50、100、200、300、400或500微米，且可以小于或者等于大约1000、900、800、700、600或500微米。突出部分905可以构造成在电极的至少一部分已经插入样品或患者之后，或者在电极已经锚固到样品或者患者之后，用于稳固、定位和/或锚固电极900。在一些实施方式中，两个或多个分部910包括突出部分905。分部910可以定位成基本上围绕电极900的中心部分对称。例如，在图9B中，所示的两个分部910定位于中心弯曲部分915的相反两侧。突出部分905可以定位于分部910的内表面上，如图9B所示，从而多个分部910的突出部分905彼此面对且指向电极900的中心部分。
电极900可以包括可变形的、柔性的和/或形状记忆材料。如这里所用的，形状记忆材料是指在施加力时能够从最初状态变形到变形状态但在释放力时能够回到最初状态的材料。在图9A-图9B中，电极900包括可变形的中心弯曲部分915。施加的力可以导致弯曲部分915的半径扩大。例如，向下的力可以作用于中心弯曲部分915，而向上的力可以作用于电极900的侧面。在一些实施方式中，在将电极900应用、连接和/或插入患者之前，至少有一个力作用于电极900。当电极接触患者时，可以释放该至少一个力，这会减小中心弯曲部分915的曲率半径，从而减小分部910之间的间隔，并且通过突出部分905穿刺患者的皮肤。因此，突出部分905可以进而将电极900锚固或稳固于患者身上。特别地，电极900可以构造成在电极应用之后，电极900的一些部分(例如，突出部分905)被插入到患者身上，但其他部分(例如，弯曲的圆形部分915)则没有插入。
在一些实施方式中，电极仅由一种材料制得，而在其他实施方式中，电极包括多种材料。电极可以包括例如不锈钢或者合金。电极900可以通过生产线来制造。例如，不锈钢电极可以在生产线上进行切割、冲压和磨削。电极900可以包括一个或多个移动工具接触部分920。移动工具接触部分920可以包括例如槽，以维持移动工具930与电极900之间的稳定接触。
移动工具930可以构造成为电极900施加力和/或改变至少两个突出部分905和/或至少两个分部910之间的距离。在一种情况中，当力作用于移动工具930时，力同样作用于至少两个作用器接触移动工具接触部分920，其然后增加至少两个分部910之间的间隔，并增加中心弯曲部分915的曲率半径。这可以将位于患者身上的突出部分905或者突出部分905的一部分(例如，穿刺患者的头皮)从患者身上取下，从而分离电极900和患者。
在一种实施方式中，移动工具930包括至少一个枢轴点935。移动工具930可以包括至少一个施力部件940和至少一个或至少两个电极接触部件945。施力部件940可以构造成可通过操作者(例如，人)或者机器将力作用于一个或者所有的部件。在一些实施方式中，例如图9A-图9B所示的实施方式中，施力部件940包括弯曲表面。施力部件940可以构造成通过施力而使至少两个施力部件940之间的距离减小。电极接触部件945可以构造成电极定位部件之间的距离至少部分地取决于施加到至少一个施力部件上的力。例如，在施力部件940上施加的力可以增加电极接触部件之间的分隔距离。在一些实施方式中，作用器930与电极900是可分离的。
电极的实施方式包括容易使用的自锚固电极，用于记录皮肤表面上的生物电位。在一些实施方式中，这里所述的电极可以用于取代标准的EEG盘形记录电极、真皮下针式EEG电极、和/或真皮线式EEG电极。此外，与透过真皮或较浅地进入真皮中的该电极有关的感染风险不期望大于标准的盘形EEG电极(风险极低，且严重程度非常小，出现表皮感染的情况非常罕见)。
这里所述的电极的实施方式可以用于如下应用，包括：可以在其中执行EEG的任何合适的应用和设置(EEG实验室、癫痫监视病房、重症监护病房、手术室、急诊室、紧急场所和流动式EEG监护)；可以执行脑诱发电位或事件关联电位的任何合适的应用和设置，包括精神病和心理学研究；在用作脑-机接口的装置中作为人-机接触点的使用；以及可以对动物执行EEG或诱发电位的设置。
虽然上述详细的说明已经显示、描述和指出了应用于各种实施方式的本发明新颖的特征，但应当理解，在不脱离本发明的精神的情况下，本领域技术人员可以在装置和方法的形式和细节上作出各种省略、替换和修改。可以认识到，本发明可以在不提供这里所述的所有特征和优点的形式中予以实施，因为一些特征可以独立于其他特征予以使用和实践。

Claims (40)

1.一种电极，包括：
主体部分；
从所述主体部分延伸的多个腿；以及
从每个所述腿延伸的多个突起。
2.根据权利要求1所述的电极，其中所述腿可弯曲。
3.根据权利要求1或2所述的电极，其中所述腿构造成在施加力时弯曲，并且在释放所述力时返回到最初结构。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的电极，其中所述突起的长度在大约300微米至大约600微米之间。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的电极，其中所述突起包括尖端。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的电极，其中所述电极包括不锈钢。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的电极，其中所述电极包括形状记忆材料。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的电极，其中所述电极包括合金。
9.根据权利要求1至5中任意一项所述的电极，其中所述电极包括镍钛合金。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的电极，其中所述电极的厚度在大约0.002英寸和大约0.010英寸之间。
11.一种电极系统，该系统包括：
多个根据权利要求1至10中任意一项所述的电极；以及
用于支撑所述多个电极的支撑结构，
其中所述系统构造成佩戴在患者的头上。
12.根据权利要求11所述的电极系统，还包括电源。
13.根据权利要求11或12所述的电极系统，还包括放大器、过滤器和A/D转换器中的至少一者。
14.根据权利要求11至13中任意一项所述的电极系统，还包括无线发射器。
15.根据权利要求11至14中任意一项所述的电极系统，其中所述支撑结构包括多个条带，该条带构造成缠绕在患者的头部。
16.一种套件，包括：
多个根据权利要求1至10中任意一项所述的电极；
用于支撑所述多个电极的支撑结构；
无线发射器；以及
构造成从所述无线发射器接收信号的接收器，
其中所述系统构造成佩戴在患者的头上。
17.一种用于记录生物电位的方法，该方法包括：
将电极的一部分插入到患者的皮肤中；以及
通过所述电极接收多个生物电位。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述电极包括多个突起，并且
其中所述插入包括将所述突起的一部分插入到患者的皮肤中。
19.根据权利要求18所述的方法，其中插入的所述电极的所述突起近似平行于患者的皮肤的表面。
20.根据权利要求17至19中任意一项所述的方法，其中所述电极包括主体部分和从所述主体部分延伸的多个腿，
其中每个所述腿包括多个突起，并且
其中所述插入包括将所述突起的一部分插入到患者的皮肤中。
21.根据权利要求20所述的方法，其中插入的所述电极的主体部分基本上平放在患者的皮肤上。
22.根据权利要求20或21所述的方法，还包括在所述插入之前将所述腿从非弯曲位置弯曲到弯曲位置，
其中在所述弯曲位置，所述腿相对于所述主体的表面弯曲的角度在大约30度和大约45度之间。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述腿构造成在所述插入之后弯曲回到所述非弯曲位置。
24.根据权利要求17至23中任意一项所述的方法，其中所述插入包括将所述电极的所述部分穿刺患者的皮肤。
25.根据权利要求17至24中任意一项所述的方法，其中在插入所述电极的所述部分之前，没有在所述皮肤上涂覆导电胶或导电膏。
26.根据权利要求17至25中任意一项所述的方法，其中所述皮肤未经打磨。
27.根据权利要求17至26中任意一项所述的方法，还包括放大所述生物电位和过滤所述生物电位中的至少一者。
28.根据权利要求17至27中任意一项所述的方法，还包括分析所述生物电位。
29.根据权利要求17至28中任意一项所述的方法，还包括基于所述生物电位产生脑电图、心电图或肌电图数据。
30.一种电极，包括多个突起部分，该突起部分构造成在将所述电极连接于患者时稳固所述电极，其中所述电极包括形状记忆材料。
31.根据权利要求30所述的电极，其中所述突起部分中的至少两个构造成在施加力时分隔开第一距离，并且在释放所述力时分隔开第二距离，所述第一距离大于所述第二距离。
32.根据权利要求30或31所述的电极，其中所述突起部分的长度在大约300微米至大约600微米之间。
33.根据权利要求30至32中任意一项所述的电极，其中所述突起部分包括尖端。
34.根据权利要求30至33中任意一项所述的电极，其中所述电极包括不锈钢。
35.根据权利要求30至34中任意一项所述的电极，其中所述突起部分中的至少两个通过可柔性弯曲的电极部件连接。
36.根据权利要求35所述的电极，其中所述电极构造成所述可柔性弯曲的电极部件的半径在施加力时要大于释放所述力时。
37.一种电极系统，该系统包括：
移动工具；以及
电极，该电极包括多个突起部分，该突起部分构造成在将所述电极连接到患者时稳固所述电极，其中所述电极包括形状记忆材料。
38.根据权利要求37所述的电极系统，其中所述移动工具包括枢轴点。
39.根据权利要求37或38所述的电极系统，其中所述移动工具包括至少一个施力部件和至少两个电极接触部件，
其中所述至少两个电极接触部件之间的距离至少部分地取决于施加到所述至少一个施力部件上的力。
40.根据权利要求39所述的电极系统，其中所述至少一个施力部件包括两个施力部件，并且其中所述作用器构造成使得所述至少两个电极接触部件分隔开的距离随着所述两个施力部件之间距离的减小而增加。
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