CN105492067B - 用于电刺激的电极系统 - Google Patents

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Abstract

用于电刺激用户和/或检测来自用户的生物电信号的系统包括：渗透体的阵列，其被配置成吸收促进与用户的身体部位的电耦合的溶液；壳体，其界定与用户的身体部位相符的突出部的阵列并包括：分布在整个突出部的阵列中的通道的阵列，每个通道至少部分地围绕渗透体，通道的阵列被配置成将溶液输送到渗透体，并包括防止渗透体经过屏障的屏障，以及被配置成将溶液分布到通道的阵列的歧管；以及耦合子系统，其包括与歧管的内部电连通的第一电耦合区，其中第一电耦合区被配置成耦合到第二电耦合区，第二电耦合区将第一电耦合区耦合到电子子系统。

Description

用于电刺激的电极系统
相关申请的交叉引用
本申请要求下列临时申请的利益：2013年8月27日提交的序列号为-61/870,631的美国临时申请、2013年8月27日提交序列号为61/870,640的美国临时申请、2013年8月27日提交的序列号为61/870,643的美国临时申请、2013年8月27日提交的序列号为61/870,653的美国临时申请、2013年8月27日提交的序列号为61/870,658的美国临时申请、2013年8月27日提交的序列号为61/870,665的美国临时申请、2013年8月27日提交的序列号为61/870,710的美国临时申请、2013年8月27日提交的序列号为61/870,713的美国临时申请以及2013年8月27日提交的序列号为-61/870,715的美国临时申请，以上每个临时申请通过该引用以其整体并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及生物信号领域，且更具体地涉及用于电刺激的新的和有用的电极系统。
背景技术
在生物信号领域中的电极系统用于将电信号传输到受验对象，并可用于检测或测量来自受验对象的生物信号。然而由于很多原因——包括在受验对象和系统的电极(多个)之间的不充分接触、在受验对象和系统的电极(多个)之间的非稳健接触、当使用电极系统时的受验对象不舒适和/或在多个电刺激或生物信号检测范式内的有限使用，用于电刺激和/或生物信号检测的当前电极系统是不充分的。
因此，在生物信号领域中存在对用于电刺激和生物信号检测的新的和有用的电极系统的需要。本发明提供这样的新的和有用的系统。
发明内容
本发明主要包括以下方面：
1)一种用于执行电刺激用户和检测来自所述用户的生物信号中的至少一个操作的系统，所述系统包括：
渗透体的阵列，其被配置成吸收并输送促进在所述系统和所述用户的身体部位之间的电耦合的溶液；
壳体，其界定与所述用户的所述身体部位相符的突出部的阵列并包括：
通道的阵列，其分布在整个所述突出部的阵列中，在所述通道的阵列中的每个通道至少部分地围绕所述渗透体的阵列中的渗透体，被配置成将所述溶液输送到所述渗透体，并包括屏障，所述屏障被配置成防止所述渗透体在远侧到近侧的方向上经过所述屏障，以及
歧管，其被配置成穿过所述通道的阵列的所述屏障将所述溶液分布到所述通道的阵列；
电子子系统，其包括电源模块和刺激发生器，并被配置成经由所述渗透体的阵列来传输刺激；以及
耦合子系统，其包括与所述歧管的内部部分处于电连通的第一电耦合区和被配置成将所述第一电耦合区耦合到所述电子子系统的第二电耦合区。
2)如1)所述的系统，其中所述突出部的阵列包括从所述壳体横向延伸的齿的阵列，其中所述齿的阵列中的每个齿包括楔形前缘，以及其中所述齿的阵列中的每个齿的远侧表面共同界定凹表面，所述凹表面被配置成当所述壳体耦合到所述用户时与所述用户的头相符。
3)如2)所述的系统，其中所述齿的阵列中的至少一个齿的远侧表面包括到所述通道的阵列的通道内的开口，以及其中所述通道包括具有在所述开口内面向内侧并被配置成夹住所述渗透体的阵列的渗透体的脊的波状表面。
4)如2)所述的系统，其中所述齿的阵列中的每个齿的远侧表面包括到所述通道的阵列的通道内的一组开口，其中在所述一组开口中的每个开口被配置成在所述歧管内存在正压力的情况下使受控制量的所述溶液渗出。
5)如1)所述的系统，还包括流体地耦合到所述歧管的储器并耦合到所述通道的阵列的一组传导通路，其中与所述一组传导通路中的位于更接近所述储器的中心部分的传导通路比较，所述一组传导通路中的位于更远离所述储器的所述中心部分的传导通路被配置成提供较低量的流动阻力，以便促进在整个所述一组传导通路中实质上均匀地输送所述溶液。
6)如1)所述的系统，其中所述突出部的阵列包括从所述壳体的宽阔表面垂直延伸的锥形突出部的阵列，每个锥形突出部逐渐变细成具有到所述通道的阵列的通道内的开口的钝端，以及其中所述锥形突出部的阵列被按照一系列同心圆布置。
7)如1)所述的系统，其中所述第一电耦合区被配置成可逆地耦合到在所述壳体之外的位置处的第二电耦合区。
8)一种用于执行电刺激用户和检测来自所述用户的生物信号中的至少一个操作的系统，所述系统包括：
渗透体的阵列，其被配置成吸收并输送促进在所述系统和所述用户的身体部位之间的电耦合的溶液；
壳体，其界定与所述用户的所述身体部位相符的突出部的阵列并包括：
通道的阵列，其分布在整个所述突出部的阵列中，在所述通道的阵列中的每个通道至少部分地围绕所述渗透体的阵列的渗透体，被配置成将所述溶液输送到所述渗透体，并包括屏障，所述屏障被配置成防止所述渗透体在远侧到近侧的方向上经过所述屏障，以及
歧管，其被配置成穿过所述通道的阵列的所述屏障将所述溶液分布到所述通道的阵列；以及
耦合子系统，其包括与所述歧管的内部部分处于电连通的第一电耦合区，其中所述第一电耦合区被配置成耦合到第二电耦合区，所述第二电耦合区被配置成将所述第一电耦合区耦合到电子子系统。
9)如8)所述的系统，其中所述突出部的阵列包括从所述壳体横向延伸的齿的阵列，其中所述齿的阵列中的每个齿包括楔形前缘，以及其中所述齿的阵列中的每个齿的远侧表面共同界定凹表面，所述凹表面被配置成当所述壳体耦合到所述用户时与所述用户的头盖骨相符。
10)如9)所述的系统，其中所述齿的阵列中的至少一个齿的远侧表面包括到所述通道的阵列中的通道内的开口，以及其中所述渗透体的阵列的子集被保持在所述开口内。
11)如8)所述的系统，其中所述突出部的阵列从所述壳体的宽阔表面垂直延伸，每个突出部逐渐变细成具有到所述通道的阵列中的通道内的开口的钝端，以及其中所述突出部的阵列中的每个突出部的所述钝端共同界定凹表面，所述凹表面被配置成当所述壳体耦合到所述用户时与所述用户的头盖骨相符。
12)如8)所述的系统，其中所述突出部的阵列包括多路复用到电子子系统的一组区，其中在所述一组区中的每个区被配置成独立于在所述一组区中的其它区而输送刺激。
13)如8)所述的系统，其中在所述通道的阵列中的每个通道包括具有突出元件的表面，所述突出元件在所述通道内面向内侧并被配置成将所述渗透体的阵列中的渗透体保持在所述通道内的适当位置上。
14)如8)所述的系统，其中所述第一电耦合区被配置成可逆地耦合到在所述壳体之外的位置处的第二电耦合区。
15)如8)所述的系统，其中所述歧管包括流体地耦合到储器并耦合到所述通道的阵列的一组传导通路，其中与所述一组传导通路中的位于更接近所述储器的中心部分的传导通路比较，所述一组传导通路中的位于更远离所述储器的所述中心部分的传导通路被配置成提供较低量的流动阻力，以便促进在整个所述一组传导通路中实质上均匀地输送所述溶液。
16)如8)所述的系统，还包括电子子系统，所述电子子系统包括电源模块和刺激发生器，并且所述电子子系统被配置成经由所述渗透体的阵列来传输刺激并促进生物电信号检测。
17)一种用于执行电刺激用户和检测来自所述用户的生物信号中的至少一个操作的系统，所述系统包括：
壳体，其界定与所述用户的身体部位相符的突出部的阵列并包括：
歧管，其包括被配置成接纳电耦合流体的溶液的储器，以及
通道的阵列，其流体地耦合到所述歧管并分布在整个所述突出部的阵列中，在所述通道的阵列中的每个通道包括在所述突出部的阵列中的突出部的远侧部分处的开口，其中所述开口被配置成在所述歧管受压时使受控制量的所述溶液渗出；以及
电子子系统，其包括电源模块和刺激发生器，并且被配置成经由所述电耦合流体的溶液来传输刺激；以及
耦合子系统，其包括与所述歧管的内部部分处于电连通的第一电耦合区和被配置成将所述第一电耦合区耦合到所述电子子系统的第二电耦合区。
18)如17)所述的系统，其中所述壳体被配置成具有第一配置和第二配置中的至少一个，在所述第一配置中，所述突出部的阵列从所述壳体横向延伸以促进在将所述系统应用于所述用户时梳理所述用户的头发，以及在所述第二配置中，所述突出部的阵列从所述壳体的宽阔表面垂直延伸。
19)如18)所述的系统，还包括流体输送系统，所述流体输送系统被配置成可逆地耦合到所述歧管，并提供促进所述溶液从所述通道的阵列的所述开口渗出的正压力。
20)如19)所述的系统，还包括渗透体的阵列，在所述渗透体的阵列中的每个渗透体被配置成被保持在所述通道的阵列的至少一个开口内，并被配置成吸收所述溶液并将所述溶液输送到所述用户的所述身体部位。
附图说明
图1描绘用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的示意图；
图2A-2C描绘在用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的实施方式中的渗透体的阵列的变形；
图3A描绘用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的变形；
图3B描绘在用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的实施方式中的壳体表面的变形；
图4A和4B描绘在用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的实施方式中的突出部的阵列的变形；
图5A-5C描绘用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的部分的第一例子；
图6A-6C描绘用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的部分的第二例子；
图7A和7B描绘用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的部分的额外的变形；
图8A和8B描绘用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的第一例子的额外部分；
图9A和9B描绘用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的一部分的变形；
图10A和10B描绘在用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统中的突出部配置的变形；
图11描绘在用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统中的定位模块的变形；
图12A-12B描绘在用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的实施方式中的用于移动用户的头发的模块的实施方式；以及
图13A-13D描绘在用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的实施方式中的用于夹住用户的头发的模块的实施方式。
具体实施方式
本发明的优选实施方式的下面的描述并不打算将本发明限制于这些优选实施方式，而是使本领域中的任何技术人员能够制造和使用本发明。
1.系统
如在图1中所示，用于向用户提供电刺激的系统100的实施方式包括：渗透体110的阵列，其被配置成吸收并输送促进在系统和用户的身体部位之间的电耦合的溶液；壳体105，其界定突出部120的阵列并包括：分布在突出部中的整个阵列中的通道130的阵列，在通道的阵列中的每个通道围绕渗透体的阵列的一个渗透体并被配置成将溶液输送到渗透体，以及被配置成将溶液分布到通道的阵列的歧管140；电子子系统150，其包括电源模块151和刺激发生器153，并且被配置成传输刺激并促进经由渗透体的阵列的生物电信号检测；以及耦合子系统160，其包括与壳体的内部部分进行电连通的第一电耦合区161和被配置成将第一电耦合区耦合到电子子系统的第二电耦合区162。
系统100起作用来将电刺激传输给用户并可附加地或可选地起作用来通过提供在用户和一组电极接头之间的稳健连接来检测来自用户的生物信号。此外，系统100优选地起作用来以非侵入方式与用户直接连接，以便传输电刺激和/或检测来自用户的生物信号(例如无源信号、诱发反应)。然而，电极系统100可以可选地以侵入方式与用户连接(例如通过包括被配置成穿透用户的皮肤的元件)。
在实施方式中，系统100可被配置成传输单个形式或多个形式的电刺激。同样地，在一些例子中，系统100可被配置成传输下列项中的一项或多项：以经颅直流刺激(tDCS)、经颅交流刺激(tACS)、经颅磁刺激(TMS)、经颅随机噪声刺激(tRNS)、经颅可变频率刺激(tVFS)的形式的经颅电刺激(TES)以及任何其它适当形式的TES。此外，在上述例子和变形的任一个中，系统100可被配置成输送刺激作为阳极刺激和/或阴极刺激。在其它例子中，电刺激可附加地或可选地包括被配置成以任何适当的穿透深度来刺激用户的身体的任何其它适当的部位和/或任何适当的组织结构(例如神经的、肌与骨骼的)的任何其它形式的电刺激。
在一些变形中，由系统100的元件(例如机械方面)提供的与用户的稳健连接附加地或可选地适用于刺激的非电模式的传输。同样地，系统100还可附加地或可选地被配置成通过使用任何适当的换能器或一组换能器(代替电极接头或除了电极接头以外)来传输非电模式的刺激(例如超声刺激、光刺激)。例如，系统100的一个变形可用于提供在用户的期望身体部位处的超声换能元件，如由被配置成将屏障移动到用户的身体部位处的超声刺激的突出部的阵列促进的。在这个变形中，超声换能元件可被配置在沿着突出部的长度的任何适当位置处和/或在突出部的远端处。然而，其它变形可被配置成包含用于刺激用户的任何其它元件(多个)。
在一些实施方式中，系统100可附加地或可选地被配置成检测来自用户的生物信号。优选地，电极系统100被配置成检测来自用户的生物电信号，且在一个例子中被配置成检测可反映用户的认知状态的脑电图仪(EEG)信号。在其它例子中，生物电信号可附加地或可选地包括下列项中的任何一项或多项：脑磁波描记器(MEG)信号、皮肤电反应(GSR)信号、眼电图描记器(EOG)信号、肌电图描记器(EMG)信号和用户的任何其它适当的生物信号。系统100的其它变形可被配置成检测来自用户的任何其它适当的信号(例如与血流量有关的光信号)。
1.1系统-电极接头组件
电极接头组件优选地包括渗透体110的阵列和起作用来促进在系统100和用户的身体部位之间的可靠和稳健电连接的产生的壳体105。在一些实施方式中，系统100可包括两个电极接头组件，其包括起阳极电极的作用的第一电极接头组件101和起阴极电极的作用的第二电极接头组件102，其中第一电极接头组件101和第二电极接头组件102两者都耦合到电子子系统150，如在下面进一步详细描述的。在具有多个电极接头组件的系统100的变形中，一个电极接头组件可被配置成耦合到用户的第一身体部位，而另一电极接头组件可被配置成耦合到用户的第二身体部位。此外，在一些变形中，电极接头组件可附加地或可选地被配置有起阴极的作用的区和起阳极的作用的区，或被配置有耦合到或多路复用到电子子系统150的一组区，使得在这组区中的每个区被配置成独立于在该组区中的其它区以独特和/或可控制的方式(例如使用期望的量的电流或电压)输送刺激。然而，系统100可包括被以任何其它适当的方式布置的任何适当数量的电极接头组件，其一些变形也被在下面进行描述。
渗透体110的阵列起作用来吸收并输送促进在系统和用户的身体部位之间的电耦合的溶液。身体部位优选地是用户的头部位，且在特定的例子中是被定义为用户的头皮的一部分的部位。同样地，在特定的例子中，渗透体的阵列被优选地配置成促进电连接的产生以通过用户的头发、头皮和头盖骨刺激用户的大脑。然而，用户的身体部位可以可选地是可以经由渗透体110的阵列被以电刺激治疗的和/或可传输来自用户的生物信号用于由系统100检测的用户身体的任何其它适当部位(例如躯干部位、四肢部位、肢体部位等)。
渗透体110的阵列优选地起湿电极接头的作用，湿电极接头包括被配置成提供到(例如用于提供刺激并检测信号的电气子系统的)电源的导电连接的流体吸收材料。流体吸收材料优选地具有均匀基质，但可以可选地具有非均匀基质。此外，流体吸收材料优选地具有高润湿度(例如，如由低接触角指示的，如由亲水行为指示的)，但可以可选地以任何适当的润湿性行为为特征。在一些变形中，渗透体110的阵列的流体吸收材料可包括下列项中的任一项或多项：水凝胶材料(例如硅水凝胶、甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶、聚乙烯醇水凝胶等)、被使用导电元件(例如通过混合、通过模板成形、通过沉积、通过印刷、通过电纺丝等)处理(例如去籽、涂覆、分层等)的水凝胶材料、天然海绵、合成海绵(例如纤维素海绵、聚合物海绵)、织物(例如编织材料)、流体可渗透的材料(例如可渗透或半渗透膜)和任何其它适当的流体吸收材料。同样地，流体吸收材料优选地提供湿接触点并防止用于电耦合的溶液以不受控制的方式(例如，如由流体渗漏指示的)的泄漏。
在一些变形中，渗透体110的阵列的流体吸收材料可被配置成当流体吸收时经历形态和/或几何变化。在一个这样的例子中，流体吸收材料可以是压缩干燥的或真空干燥的并在干燥压缩状态中被提供，其允许渗透体110的阵列的渗透体111在电极系统100应用于用户的期间处于压缩状态中，并可在湿润配置中流体吸收时膨胀，从而促进与用户的电耦合，提供较大的电极到组织接触面积和/或在电极到组织接口的电阻的减小，和/或实现屏障(例如头发)到电耦合的位移。在另一这样的例子中，流体吸收材料可以是在湿润状态和干燥状态之间转变时经历形态变化(例如可逆形态变化、不可逆形态变化)的形状记忆材料。在又一例子中，流体吸收材料可在从干燥状态转变到湿润状态时经历非均匀膨胀(例如通过小孔的空间分布、通过小孔的尺寸分布、通过形状记忆行为等)。
在上面的变形和例子中，由流体吸收材料吸收的流体可包括盐水、电解质溶液、电极凝胶、水或促进在渗透体110的阵列和用户之间的电耦合的任何其它适当的流体。此外，流体可用于促进侵入以及非侵入电刺激的管理和/或来自用户的生物信号的检测。此外，可针对下列项中的一项或多项处理渗透体110的阵列的流体吸收材料：生物相容性(例如与抗过敏剂)、可复用性(例如与抗菌剂或与抗真菌剂)、不可复用性(例如与促进在流体吸收材料的功能中的降级的制剂)、杀菌和任何其它适当的属性。在上述处理的任一个中，可在用户使用渗透体110的阵列之前、期间和/或之后执行处理(多个)。此外，流体可包含适合于到组织的离子电渗法输送的制剂(例如盐酸利多卡因)，或渗透体110的阵列的材料可被使用适合于离子透入疗法的制剂来处理，使得制剂被从渗透体110洗脱并由电流促使进入组织内。在这个变形中，制剂可被选择来执行与电刺激的输送(例如与电刺激相关的不希望有的肤觉的减少)有关的治疗功能或任何其它期望的治疗功能。
渗透体110的阵列被优选地以图案化的阵列与壳体120的特征来配合布置，如下所述；然而，渗透体110的阵列可以可选地被以非图案化(例如不规则的)阵列与壳体120的特征配合布置。在如一个变形中，在图2A中所示，渗透体110’的阵列被布置为一维阵列，其中在渗透体110的阵列中的每个渗透体111与相邻渗透体间隔开一个空间。一维阵列可定义线性图案或非线性图案，并可附加地或可选地包括弯曲部分。此外，当吸收流体时，渗透体的阵列的渗透体111可被配置成接触相邻的渗透体(例如由于当流体吸收时膨胀)或可被配置成维持与相邻渗透体的期望的间隔。在另一变形中，渗透体110”的阵列被布置为二维阵列，其中在渗透体110的阵列中的每个渗透体111与相邻渗透体间隔开一个空间。二维阵列可定义矩形图案、多边形图案、圆形图案、椭圆形图案、无定形图案和任何其它适当图案中的一个或多个。此外，当吸收流体时，渗透体的阵列的渗透体111可被配置成接触相邻的渗透体(例如由于当流体吸收时膨胀)或可被配置成维持与相邻渗透体的期望的间隔。在这个变形的一个例子中，如图2B中所示，渗透体110”的阵列可被布置为矩形网格，在这个变形的另一例子中，如图2C中所示，渗透体110”’的阵列可被布置为一系列同心圆，以及在这个变形的又一例子中，渗透体110的阵列可被以最密填充阵列(例如六边形最密填充阵列)来布置。
在渗透体110的阵列中的每个渗透体111可具有沿着渗透体111的长度或高度的实质上均匀的横截面，或可以可选地具有非均匀横截面。在例子中，横截面可以是矩形的、圆形的或椭圆形的。在第一特定的例子中，横截面是具有大约5mm的高度和大约2mm的宽度的矩形，其中渗透体111具有大约45mm的长度。在第二特定的例子中，横截面是具有大约2mm的宽度和大约2mm的长度的正方形，其中渗透体111具有大约15mm的高度。可选地，在渗透体110的阵列中的一个或多个渗透体可具有沿着渗透体111的长度或高度不均匀的横截面，其中横截面是多边形的、椭圆形的或具有任何其它适当的形态。此外，在渗透体110的阵列中的渗透体111可附加地以在渗透体111的远端(例如与用户连接的渗透体的端部)处的任何适当的凹度(例如凹表面、凸表面)为特征，以便促进绕过和/或穿透对于电耦合的屏障。渗透体110的阵列此外优选地跨越具有低于40cm2的面积的覆盖区，以便提供对大脑的脑回或类似尺寸的部位的刺激；然而渗透体110的阵列可以可选地跨越任何其它适当的覆盖区。在一个例子中，渗透体111的远端可具有凸表面(例如当流体吸收时或在流体吸收之前)，以便促进渗透体111穿过用户的头发并在系统100稳固地保持靠着用户的皮肤时增加电极到皮肤接触的表面积。此外，在例子中，渗透体的阵列可跨越具有4.4cm x 6.4cm的面积的覆盖区以提供大约30cm2的刺激面积。
在一些变形中，渗透体110的阵列可以被用另一适当的导电材料来代替或补充。在一个这样的例子中，电极接点的核心区可包括实质上非流体吸收导电材料，其由流体吸收材料围绕。在变形中，非流体吸收导电材料可包括下列项中的任何一项或多项：金属(例如金、钢、铂)、金属合金(例如金合金、铂合金)、半导体(例如掺杂硅、碳基半导体)、导电聚合物(例如聚乙炔、聚苯撑乙烯、聚噻吩、聚苯胺、聚苯硫醚、聚吡咯)和任何其它适当的导电材料。这样的导电材料可被配置成提供或促进导电性而不需要用于导电的溶液(例如盐水、电解质溶液)；然而，导电材料可附加地被与溶液或凝胶一起使用以便促进电耦合。
在一个这样的变形中，如在图3A中所示，导电材料(例如形成为电线的金属导体、形成为导电迹线的导体)可被配置成提供在电子子系统150和位于突出部120的阵列的远端处的渗透体110的阵列(例如包括渗透有导电液体或溶液的水凝胶材料的渗透体的阵列)之间的电耦合，其中导电材料直接耦合到渗透体110的阵列的材料而不依赖于由歧管140提供的导电液体或溶液以运送在渗透体110的阵列近侧的电流。在这个变形的例子中，导电材料可沿着壳体105的内部和/或外部部分行进到在突出部的阵列的远侧部分处的渗透体(即如在下面进一步详细描述的)，以便提供在渗透体110的阵列和系统100的电子子系统150之间的电耦合。同样地，系统100的一些变形可省略歧管140并使用一种或多种导电材料来提供在突出部的阵列的渗透体和电子子系统150之间的直接耦合。
在这个变形的一个例子中，系统100可包括在电子子系统150和渗透体110的阵列的每个渗透体之间(例如经由耦合子系统160)耦合的导电迹线的阵列，其中渗透体110的阵列的每个渗透体被渗透(例如预先饱和的)或被配置成渗透(例如经由在使用之前用户将流体应用于渗透体)有被配置成促进电刺激治疗传输到用户的电耦合流体。在例子中，每个导电迹线以一对一方式与渗透体配对；然而，例子的变形可包括以少于一对一或多于一对一方式的在渗透体的阵列和导电迹线的阵列之间的耦合。然而，渗透体110的阵列可以可选地被配置成以任何其它适当的方式耦合到电子子系统150。
壳体105界定突出部120的阵列并包括：分布在突出部的整个阵列上的通道130的阵列，在通道的阵列中的每个通道131围绕渗透体110的阵列的渗透体并被配置成将溶液输送到渗透体；以及被配置成将溶液分布到通道130的阵列的歧管140。在一些变形中，壳体105的一个或多个通道131可包括屏障142或耦合到屏障142，其被配置成防止渗透体111在远侧到近侧的方向上(例如在进入壳体或远离用户身体的方向上)经过屏障。壳体105因此起作用来将渗透体110的阵列运送到用户的身体部位，以促进流体到渗透体的阵列的分布并促进在电子子系统150和用户的身体部位之间的电耦合。
壳体105优选地用作起作用来形成核心或基础结构的基底，系统100的其它元件可耦合到核心或基础结构和/或以其它方式被置于通信(例如电连通)中。优选地，壳体105与突出部120的阵列物理地共同扩张；然而，壳体105可以可选地具有带有突出部120的阵列的单一结构，或可使用任何适当的接合方法(例如热接合、粘附接合、电接合)耦合到突出部120的阵列。在另外的其它变形中，壳体105可被配置成以允许突出部120的阵列的一个或多个突出部具有在壳体105内的可调节深度(例如，以便与壳体的通道的子集连通)的方式耦合到突出部120的阵列。在一些变形中，壳体105可以是柔性的，使得突出部120的阵列和/或壳体105被配置成柔性地符合用户的身体。然而在其它变形中，壳体可以是完全刚性的，或可附加地或可选地包括实质上是刚性的部分。在其中壳体105是刚性的变形中，壳体105可界定如在图3B中所示的被配置成与用户的身体部位连接的平坦表面106，使得其它元件(例如突出部120的阵列)实现符合用户的配置，或壳体150可界定如在图3B中所示的促进系统100与用户的身体部位相符的非平坦表面106’。在一个这样的例子中，壳体105可包括与用户的头部位互补的凹表面106’，使得壳体符合用户的头部位。在另外的其它变形中，壳体105可以在一个环境中是柔性的而在另一环境中是刚性的(例如基底是形状记忆材料)，使得壳体105以在不同环境中的不同机械行为为特征。例如，壳体105可包括形状记忆金属或聚合物，其被配置成当系统100未耦合到用户时是平坦的并被配置成当系统100耦合到用户时符合用户。在其中壳体105可经历刚性到柔性转变或柔性到刚性转变的变形中，转变可以是可逆的或不可逆的。
突出部120的阵列起作用来促进绕过和/或穿透对于电耦合的屏障，使得系统100可稳健地与用户的身体部位连接。优选地，突出部120的阵列被配置成绕过用户的体毛；然而，突出部的阵列可附加地或可选地被配置成促进绕过和/或穿透对于电耦合的任何其它屏障(例如衣服、毛皮衣物)。突出部的阵列被优选地配置成不穿透用户的身体，使得系统100实质上是非侵入性的；然而，突出部的阵列可以可选地被在几何上配置成穿透或磨损用户的角质层和/或任何皮下组织结构，使得系统100被配置成侵入性的或最小侵入性的。与渗透体110的阵列协作的突出部120的阵列优选地提供在用户的身体部位和系统100之间的接触区，以便促进电耦合。此外，在突出部120的阵列中的每个突出部121优选地以一对一方式与渗透体110的阵列的渗透体111相关；然而，突出部120的阵列和渗透体110的阵列可以可选地以多对一方式或少于一对一方式相关。
突出部120的阵列作为一个整体因此优选地在几何上被配置成例如通过在突出部120的阵列中的突出部121的空间布置和/或分布来绕过或穿透屏障。类似于渗透体110的阵列，在一个变形中，突出部120’的阵列可以是线性阵列，其例子被在图4A中示出，或可以是突出部120”的多维阵列，其例子被在图4B中示出。在突出部120的阵列中的所有突出部都可附加地实质上彼此相同，或可彼此不相同，以便促进符合用户和/或提供稳健的电耦合。例如，在突出部120的阵列中的突出部可以以不同高度、不同宽度、不同直径、不同横截剖面、不同材料成分、不同机械行为、不同电行为、任何其它适当的性质差异和/或性质差异的任何适当组合为特征。优选地，在突出部120的阵列中的每个突出部的高度在系统100应用于用户期间大于屏障(例如用户的头发)的厚度。然而在其它变形中，只有在突出部120的阵列中的突出部的子集可具有大于对于电耦合的屏障的厚度的高度，或在突出部120的阵列中没有突出部以大于对于电耦合的屏障的厚度的高度为特征。此外，突出部120的阵列可被配置成界定非连续表面，其通过包括变化或可变长度的突出部来形成对用户的表面的互补表面。在一个例子中，突出部110的阵列可被配置成界定与用户的身体(例如头盖骨)的凸表面互补的凹表面。
在突出部120的阵列中的每个突出部121可附加地或可选地被配置成单独地促进屏障绕过和/或穿透。优选地，每个突出部121在几何上被配置成促进屏障绕过和/或穿透；然而，在这组突出部110中的任何突出部可被配置成以任何其它适当的方式促进屏障绕过和/或穿透。在一个变形中，在这组突出部120中的至少一个突出部121以连续地逐渐变细成至少一个点122的横截面剖面为特征，如在图1中所示，其中点(多个)122可以被变钝或被屏蔽，以便防止穿透用户的身体。在这个变形的第一例子中，突出部121可被配置成当系统100应用于用户时在与用户的头盖骨相切的方向上逐渐变细，使得突出部121的点122促进在相切方向上穿过用户的头发梳理突出部121。在这个变形的第二例子中，突出部121可被配置成当系统100应用于用户时在垂直于用户的头盖骨的方向上(例如在近侧到远侧方向上)逐渐变细，使得突出部121的点122被定向成正交于用户的头盖骨。同样地，突出部120的阵列的突出部(多个)121可被配置成从由壳体105界定的基底横向延伸，其例子被在图4A中示出，和/或被配置成从由壳体105界定的基底垂直延伸，其例子被在图4B中示出。在可选的变形中，可以在促进突出部的远端输送到用户的头盖骨部位的任何适当的方位上以任何其它适当的方式来配置突出部120的阵列的突出部。例如，以成角、有涡漩和/或螺旋配置从基底延伸(例如以不直接垂直于基底的方式延伸)的突出部可提供一个机制，突出部借助于该机制而“旋”进用户的头盖骨处的位置内。在一个这样的特定例子中，突出部可以用一种方式从基底延伸，借以到基底的平面上的每个突出部的几何投影近似地与一组圆(例如同心圆、非同心圆)之一相切。
突出部121还可由旋转对称轴(例如，如在圆锥形、螺旋形、螺旋钻或倒钩尖突出部中的)、单个对称轴、多个对称轴(例如，如在角锥状或棱柱突出部中的)或任何其它适当的对称性或非对称性来定义。此外，突出部121可以以具有笔直边缘或弯曲边缘的横截面剖面为特征，并可附加地或可选地定义被配置成与用户的适当表面(例如在电极接头的接触区处)相符的非平坦表面。例如，突出部121可包括凹表面(例如从壳体横向延伸、从壳体垂直地延伸)，其连同渗透体一起促进到用户身体的凸部分(例如头盖骨)的耦合。在另一例子中，突出部121可包括凸表面，其连同渗透体一起促进到用户的身体的凹部分的耦合。此外，在突出部的阵列中的任何突出部121可包括在突出部121的任何适当部分处的特征(例如在突出部的远端处的楔形剖面)，其被配置成使对于电耦合的屏障(例如头发)偏转。
至少一个突出部121可以是可偏转的和/或可变形的(例如有弹性地、塑性地)，以便进一步增强在系统100和用户之间的电耦合。在一个变形中，突出部110的阵列的突出部可被配置成横向偏转，使得在用户处的突出部110的阵列的应用连同在应用期间突出部的横向偏转(例如通过施加垂直于壳体105的表面的压力和/或在系统100应用于用户期间横向移动壳体105)一起促进在系统100和用户之间的接触。在另一变形中，突出部121可被配置成向外膨胀，因而横向移动对于电耦合的屏障或对于电耦合的屏障的一部分，以便促进将系统100应用于用户。在这个变形的例子中，突出部121可被配置成在以下项中的任何一项或多项时膨胀：流体的吸收、由液体或气体填充、转移到不同的环境(例如，如在形状记忆材料中的)、机械变形或致动和任何其它适当的膨胀机制。可选地，突出部121的至少一部分可被配置成实质上是刚性的，因而允许没有偏转或变形。同样地，突出部121可以以变形的任何适当组合或任何其它适当的变形为特征。此外，突出部120的阵列的突出部121可以实质上是实心的，或可界定中空区以便促进电耦合(例如用于提供用于电连接的通路，用于将流体输送到突出部以促进偏转和/或膨胀)，如在下面进一步所述的。
壳体105的通道130的阵列优选地分布在突出部的整个阵列中，并起作用来促进将用于电耦合的溶液输送到与突出部120的阵列相关的渗透体。同样地，通道130的阵列优选地与渗透体110的阵列流体连通，但可以可选地被配置成以任何其它适当的方式将溶液输送到渗透体110的阵列。通道130的阵列的每个通道131优选地被定义为在突出部120的阵列的突出部121内的孔隙，其中孔隙具有提供从壳体105的外部进入到通道131内的开口132；然而，通道130的阵列的一个或多个通道可以可选地被密封以防止从壳体105的外部进入。通道130的阵列可以以一对一方式、以多对一方式或以少于一对一方式与突出部120的阵列相关。在一个例子中，如在图5A中所示，通道130’的阵列被定义为以一对一方式纵向穿过突出部120的阵列的一组孔隙，其中每个通道沿着被配置成与用户的头盖骨连接的相应突出部121’的纵向表面通向壳体105的外部。在另一例子中，如在图6A和6B中所示，通道130”的阵列被定义为以一对一方式纵向穿过突出部120”的阵列的一组孔隙，其中每个通道在被配置成与用户的头盖骨连接的相应突出部121”的远侧部分处通向壳体的外部。然而，可以用任何其它适当的方式相对于突出部120的阵列来定义通道130的阵列。
优选地，在通道130的阵列中的每个通道131被配置成至少部分地围绕渗透体110的阵列的一个或多个渗透体，使得渗透体(多个)至少部分地被包含在通道130的阵列的内部部分内。在第一变形中，沿着从壳体105横向延伸的突出部121的纵向表面的开口可被配置成将渗透体120的阵列的一个或多个渗透体接纳到相关通道131内，如在图5A中所示。在第二变形中，在从壳体105的宽阔表面垂直延伸的突出部121的远侧部分处的开口可被配置成将渗透体120的阵列的一个或多个渗透体接纳到相关通道131内，如在图6A和6B中所示。在围绕渗透体时，通道130的阵列优选地暴露渗透体的部分(例如在湿润状态和干燥状态中)，使得渗透体111的至少一部分延伸到通道131之外；然而，通道130的阵列可以可选地至少在干燥状态中实质上围绕渗透体，使得将用于电耦合的溶液输送到渗透体允许渗透体膨胀到通道130的阵列的边界之外。
然而，可以可选地以任何其它适当的方式来配置通道131的阵列和/或突出部的阵列。例如，突出部120的阵列的多个突出部121可被配置成夹住单个渗透体或多个渗透体，使得渗透体111被保持在突出部120的阵列的突出部外部界定的空间内。此外，在上述变形和例子的任一个中，一个或多个突出部和/或一个或多个通道可包括被配置成将渗透体111保持在适当位置中的特征。在第一变形中，通道131的内部部分可包括被配置为保持渗透体111的突出元件。在一个例子中，如在图5A中所示，通道131的内部部分可包括具有相对于通道131的开口132(例如在开口132内)面向内侧的脊133’的波状表面134，其中脊133’促进将渗透体111保持在通道131内，以及在脊133’之间的空间促进溶液从通道131通过以更完全使渗透体111湿润。在提供面向内侧的脊133’时，脊133’可因此界定从开口132的表面(即内表面)延伸的突出元件并突出到开口132内以提供渗透体保持功能和/或溶液通过功能。在另一例子中，如在图5C中所示，通道131的内部部分可包括相对于通道131的开口135”面向内侧的粗短刺状脊133”，其中粗短刺状脊133”促进将渗透体111保持在通道131内。在这个例子的变形中，粗短刺状脊133”可以远离开口成一角度(例如在远侧到近侧的方向上到壳体内)以提供防止渗透体111被从通道131提取的机制，或可以可选地被定向在任何其它适当的角度。在第二变形中，外表面可包括被配置成保持渗透体111的突出元件133。在类似于上面所述的那些例子的例子中，突出部121的外表面可包括促进将渗透体保持在突出部之间界定的空间内的脊133’和/或粗短刺状脊133的波状表面134。
在通道130的阵列的上述变形和例子的任一个中，突出元件可位于通道133的整个深度内，或可被隔离到通道的区。例如在一些变形中，突出元件可隔离到通道131的远侧部分(例如配置成当系统100被应用于用户时接近用户的身体的部分)，且从通道131的近侧部分实质上是空的。
此外，系统100的一些变形可完全省略渗透体，并利用通道130的阵列的适当尺寸的开口132来控制促进在系统100和用户的身体部位之间的电耦合的溶液的输送。例如，在一个变形中，如在图7A中所示，通道的管腔可以在被配置在通道131/突出部121的远侧部分处(例如当将系统100耦合到用户时接近用户的头盖骨)的开口132中终止，其中开口132被确定尺寸使得强制压力的缺乏将溶液维持在通道131内而不使溶液从开口132不可控制地泄漏。为此目的，通道131可由可湿性或亲水物质形成或在其内表面上被使用可湿性或亲水制剂来处理以进一步将溶液保持在通道131内。可选地，渗透体或膜可完全被包括在通道131内(即在渗透体或膜和用户之间有最小接触或没有接触)，以便在强制压力缺乏的情况下最小化或限制溶液流动。在这些变形中，强制压力的提供然后将允许用于电耦合的受控的量的溶液被从开口132渗出以促进在系统100和用户之间的电耦合，而无需将多孔体作为中间物。在这个变形的一个特定例子中，如在图6C中所示，从壳体105的宽阔表面垂直延伸的突出部120的阵列的每个突出部可包括在突出部121的远端处的开口132中终止的通道，其中开口在直径上具有从0.5-0.8mm的尺寸(例如以容纳盐水)。在这个变形的另一特定例子中，从壳体105横向延伸的突出部120的阵列的每个突出部可包括在沿着被配置成与用户的身体部位连接的突出部121的表面的长度被配置的一组开口中终止的通道，其中开口(多个)每个在直径上具有从0.5-0.8mm的尺寸(例如以容纳盐水)。在上述例子的变形中，开口(多个)132可以可选地包括任何其它适当的尺寸。例如，较大尺寸的开口(多个)132可被配置成容纳用于电耦合的溶液，其比盐水更有粘性。在系统100的其它变形中，渗透体可由位于通道130的阵列的至少一个通道131的远侧部分处的渗透膜或半渗透膜(例如薄膜复合膜、可渗透纺织物)来代替，以便产生与用户的头盖骨的湿润接触，同时在缺乏强制压力的情况下最小化散装流体流动。
在又一变形中，其例子被在图7B中示出，壳体105的渗透基底材料可被处理(例如使用辐射来处理以形成掩模)以界定被配置成吸收电耦合流体的溶液并将其输送到用户的身体部位的开放区107和被配置成阻挡电耦合流体的溶液的传输的封闭区108。在一个这样的例子中，开放区107可包括开孔泡沫，而封闭区108可包括闭孔或不可渗透泡沫或通过使用表面处理(例如热或化学密封剂)来处理而变得实质上不可渗透的开孔泡沫，热或化学密封剂被配置成实质上阻挡电耦合流体的溶液的传输。
歧管140流体地耦合到通道130的阵列，并起作用来将溶液分布到通道130的阵列。优选地，歧管140被界定在与通道130的阵列流体连通的壳体105的腔内；然而，歧管140可以可选地被界定在壳体105的外部，同时通过壳体与通道130的阵列流体连通。如在图1、5C、8A和8B中所示，歧管优选地包括与通道130的阵列流体连通的一组传导通路141和耦合到这组传导通路141的储器145，其中储器被配置成保持一定量的溶液用于输送到这组传导通路141内和传送到通道130的阵列。
这组传导通路141起作用来将电耦合流体的溶液运送到渗透体110的阵列(或可选地，到通道的阵列的开口132)，使得当将系统100应用于用户时用户的身体部位可耦合到电子子系统150。同样地，这组传导通路141优选地包括穿过突出部120的阵列的至少一个通路。在一些变形中，这组传导通路141可从储器145行进以流体地耦合到通道130的阵列，其中这组传导通路141和储器145中的至少一个经由一个或多个电耦合区与电子子系统150电连通，如在下面进一步详细描述的。在这些变形中，可通过在壳体105内和/或在突出部110的阵列的腔内的单个腔来界定这组传导通路141。此外，在这些变形中，这组传导通路141可以以一对一方式、以多对一方式或以少于一对一方式与通道130的阵列相关。在其中这组传导通路141从单个储器145延伸的一些变形中，如在下面进一步详细所述的，与位于更接近储器145的中心区处的传导通路比较，位于更远离储器145的中心区处的传导通路可被配置成提供较低量的流体阻力，以便促进将在储器145内的溶液实质上均匀的输送到这组传导通路141。在例子中，如在图8A和8B中所示，与位于更接近储器145的中心区处的传导通路比较，位于更远离储器145的中心区处的传导通路可被配置成具有更大的横截面尺寸(例如宽度、高度)，和/或与位于更接近储器145的中心区处的传导通路比较，位于更远离储器145的中心区处的传导通路可被配置成具有在储器145内更大的被暴露量(例如更大的长度、更大的宽度、更大的深度)。
在特定的例子中，如在图9A中所示，这组传导通路141’可被配置成相邻于通道130的阵列并平行于通道130的阵列延伸，其中这组传导通路141’的每个传导通路以一对一方式与通道131配对。在这个特定的例子中，这组传导通路141’被配置成延伸通过从壳体105横向延伸的突出部，且这组传导通路141’被配置成紧邻通道130的阵列(例如与通道130的阵列并排)，以便促进将溶液输送到通道130的阵列。在另一特定的例子中，如图9B中所示，这组传导通路141”可被配置成以一对一方式与通道130的阵列串联地延伸。在这个特定的例子中，这组传导通路141”被配置成延伸穿过从壳体105的宽阔表面垂直延伸的突出部，且这组传导通路141”被配置成紧邻通道130的阵列(例如与通道130的阵列端对端)，以便促进将溶液输送到通道130的阵列。然而，在其它变形和例子中，可以可选地以任何其它适当的方式相对于通道130的阵列来配置这组传导通路141。
如图1、5C和9A中所示，在一些变形中，壳体105的一个或多个通道131可包括屏障142或耦合到屏障142，其被配置成防止渗透体111在远侧到近侧的方向上经过142。同样地在这些变形中，可由防止渗透体从通道131进入这组传导通路141之一内的屏障142将渗透体111保持在适当的地方。在例子中，屏障142可包括下列项中的任何一项或多项：突出到通道131的内部部分内和/或这组传导通路141之一内并允许在通道和传导通路之间的流体传输的延伸部；跨越通道131的横截面和/或这组传导通路141之一的膜，其允许横穿该膜的流体传输但阻止渗透体的穿过；以及允许流体传输但防止渗透体111进入这组传导通路141之一内的任何其它适当的屏障。然而，壳体105的变形可完全省略在这组通道130和这组传导通路141之间的屏障142。
在可选的变形中，这组传导通路141中的一个或多个可被配置成沿着突出部120的阵列中的一个或多个突出部的外部部分行进。在又一些其它变形中，这组传导通路141可被配置成沿着突出部120的阵列的外部的一部分行进，并进入突出部120的阵列的突出部内，以便促进多孔体110的阵列到电子子系统150的电耦合。然而，可以用任何其它适当的方式提供到电子子系统130的电耦合。
歧管140的储器145流体地耦合到这组传导通路141，如图1、8A和8B中所示，并起作用来积极地促进将电耦合流体的溶液输送到这组传导通路141内(例如朝着渗透体的阵列的渗透体)。储器145可以是与壳体105集成在一起的机载储器，或可以可选地是暂时地或永久地耦合到壳体105以促进将电耦合流体的溶液输送到这组传导通路141内的外接储器。储器145可以是可再装的储器或一次性储器，且在一些变形中可被配置成接纳可被穿透或毁坏以便促进流体输送的流体的容器(例如密封流体包)。在一次性变形中，储器145可被配置有可例如通过强制压力或起作用来提供强制压力的柱塞来被穿透或毁坏的可破裂的(burstable)膜，以便促进在激活状态中的流体输送，同时防止在激活之前进行流体输送。在一个变形中，如图8A和8B中所示，储器145可以是在壳体105的上面部分处(即在图8A中所示的方位上)的被配置成接纳溶液的凹槽，其中凹槽流体地耦合到这组传导通路141。在这个变形的例子中，储器145可包括将流体密封在储器145内的盖146，其中盖146允许储器145被接近以便实现溶液的再装满。在这个例子中，盖146可提供储器145的气密密封，并可附加地或可选地实现储器的通风用于流体输送的计量。此外，盖146可包括端口147，其被配置成促进将溶液输送到储器145/歧管140内且在一些实例中促进将溶液从储器推动到这组传导通路141内。可选地，储器145可省略盖并被以任何其它适当方式预包装有溶液或被配置成以任何其它适当方式接纳溶液。
在一些变形中，系统100可附加地或可选地包括如图1中所示的流体输送系统148，其被配置成例如通过产生正压流、负压流或正压流和负压流的任何组合(例如在双向流中)以将流体积极输送到歧管140的这组传导通路141内。流体输送系统148可包括致动器(例如电机、螺线管、柱塞系统、膜片、外部压缩机等)、泵或促进流体流动的任何其它适当的元件。可选地，电耦合流体的溶液可例如通过重力被从储器145被动地输送，或可以可选地通过吸收存在于环境中的流体而被输送到渗透体110的阵列的渗透体内。所输送的流体的量优选地被配置成减少用户的头发湿润；然而，任何其它适当量的流体可被输送到这组传导通路141内以促进在系统100和用户之间的电耦合。
在包括储器145和流体输送系统148的壳体105的歧管140的一个例子中，如图1和7A中所示，储器145和流体输送系统148被配置成提供迫使电耦合溶液的溶液朝着通道130的阵列的开口132进入这组传导通路内因而实现在用户和系统100之间的电耦合同时最小化头发湿润的压力。在省略了渗透体并包括粘性电耦合流体(例如电极凝胶)的溶液的这个例子的一个变形中，溶液可具有足够的表面张力，使得溶液不从开口132离开，除非压力被在储器145内增加。当面向用户的头盖骨放置具有开口132的壳体105时，在由流体输送系统148提供的在储器145内的压力的增加迫使粘性电耦合流体的溶液以提供与用户的头盖骨的电接触(例如连续的连接)同时最小化从开口132渗出的材料的量的方式从开口132出来。然后，当系统100被需要从用户去耦时，这个例子的流体输送系统148可被配置成降低在储器145内的压力(例如到等于或小于在放置在用户的头盖骨处之前提供的压力水平的压力水平)。压力降低允许粘性电耦合流体的溶液缩回，穿过开口132并回到储器145内直到随后的使用期限为止。在这个例子中，在使用期间使粘性电耦合流体的溶液渗出并在使用之间缩回溶液可进一步起作用来保藏溶液并延长它的使用寿命以及最小化留在用户的头盖骨和头发上的溶液的量。此外，在另一例子中，压力的降低和电耦合流体的相应缩回可被省略。在省略渗透体并包括电耦合流体的溶液的另一变形中，在储器145内的压力的增加可迫使溶液以提供电接触的方式从开口132出来，但一旦这发生，接触就可由突出部120的阵列的机械柔度、表面张力和在溶液与开口132以及用户的头盖骨之间的湿润性的组合而不是由电耦合流体的高粘度维持。然而，可以用任何其它适当的可选方式配置壳体105的歧管140，其包括储器145、这组传导通路141和/或流体输送系统148。例如，如由壳体105界定的突出部120的阵列的子集、通道130的阵列和这组传导通路141可形成独立的(例如隔离的)传导单元，使得每个单元可被单独地配置(例如一个单元可用作阴极，而另一单元可用作阳极)。此外或可选地，单个壳体105可包括多组歧管-储器-传导通路组件，其中每个组件被保持在不同的电位，以及其中通道130的阵列的一个或多个子集和/或通道130的阵列的开口132可被配置成耦合到在不同的电位的组件。
1.1.1系统-电极接头组件例子
在第一例子中，壳体105的突出部120的阵列包括从壳体105横向延伸的齿的线性阵列，每个突出部121/齿界定被配置成使头发偏转的楔形前缘，以便促进耦合。在这个例子中，每个齿包括比用户的头发的厚度长的长度，以便促进与用户的头盖骨的电耦合。在这个例子中，每个突出部121/齿的远侧部分包括与传导通路141的阵列的一个传导通路流体连通并被配置成围绕多孔体110的阵列的渗透体111的开口132，其中渗透体111被配置成传输接触用户的皮肤的电耦合流体的溶液。此外，在这个例子中，每个突出部121/齿的远侧部分包括被配置成与用户的头盖骨的凸表面互补的凹表面。在例子中，渗透体111在干燥和压缩状态中被密封在其突出部121/齿的通道131内，使得它最低限度地延伸超出齿的凹表面或在干燥状态中不延伸超出齿的凹表面；然而，当吸收电耦合流体的溶液时，渗透体111平行和垂直两者于用户的皮肤表面膨胀，以便提供增加的接触表面积，移动头发并降低电极到皮肤接口的电阻。壳体105的放置在这个例子中包括使突出部120的阵列的前缘穿过用户的头发以与皮肤接触，其中最初接触在期望最终电极位置之后产生。放置还包括平行于用户的皮肤表面移动突出部120的阵列，同时沿着突出部120的阵列的前缘的路径前进，使得头发在楔形前缘周围被偏转，且与用户的皮肤的接触在期望最终位置处产生。当读取期望最终位置时，耦合到与渗透体110的阵列流体连通的一组传导通路141的储器145被配置成将溶液输送到渗透体110的阵列，因而实现流体吸收和与用户的皮肤的电耦合。
在第二例子中，壳体105的突出部120”的阵列包括从壳体105的宽阔表面垂直延伸的锥形突出部或“刺突的二维阵列，阵列中的每个刺突逐渐变细成被配置成促进耦合而不穿透用户的皮肤的钝端。在这个例子中，每个突出部121/刺突包括比用户的头发的厚度长的长度，以便促进与用户的电耦合，且此外突出部120的阵列的远侧部分界定被配置成与用户的头盖骨的凸表面相符的非连续凹表面。在这个例子中，每个突出部121/刺突的远侧部分包括被配置成部分地围绕多孔体111的通道130的开口132，在头发偏转出现之后，多孔体111接触用户的皮肤。此外在这个例子中，每个突出部121/刺突的远侧部分还包括被配置成与用户的头盖骨的凸表面互补的凹表面。此外在例子中，渗透体111在干燥和压缩状态中被密封在突出部121/刺突的通道131内，使得它在干燥状态中不延伸超出刺突的通道131；然而，当流体吸收时，渗透体111平行和垂直两者于用户的皮肤表面膨胀，以便增加由渗透体111提供的接触表面积，移动头发并减小电极到皮肤接口的电阻。壳体105的放置在这个例子中包括将突出部120/刺突的阵列放置到用户的身体的目标表面上，在垂直于用户的身体的表面的方向上将压力施加到突出部120的阵列，以及横向移动突出部120的阵列(例如在圆周运动或从一边到另一边运动中)同时施加压力，因而移动头发，直到在渗透体110的阵列和用户皮肤之间的接触出现为止。在这个例子中，由于头发以弹簧状方式在毛囊-皮肤接合点附近表现的倾向，放置通过棘齿状机构发生。当放置在目标位置处时，耦合到与渗透体110的阵列流体连通的一组传导通路141的储器145被配置成将溶液输送到渗透体110的阵列，因而实现流体吸收和与用户的皮肤的电耦合。
在第三例子中，如图6B-6C中所示，壳体105的突出部120的阵列包括从壳体105的宽阔表面垂直延伸的锥形突出部的二维阵列，在阵列中的每个刺突逐渐变细成被配置成促进耦合而不穿透用户的皮肤的钝端。在这个例子中，每个突出部121包括比用户的头发的厚度长的长度，以便促进与用户的电耦合，且突出部120的阵列界定具有大约5cm的直径的圆形覆盖区。在这个例子中，突出部120的阵列被以一系列同心圆布置，其中六个突出部(或在四个突出部和六个突出部之间)的中心突出部122和第一环123围绕中心突出部122。然而，第三例子的变形可包括突出部的任何适当数量的同心环，如图6C中所示。在第三例子的一个变形中，每个突出部121可围绕被配置成接纳渗透体的通道130的阵列的通道131，其中通道131被配置成与被配置成将耦合流体的溶液分布到通道131的歧管140的传导通路141串联。通道可被配置成接纳一个或多个安置的渗透体111，其中渗透体在干燥和压缩状态中不延伸超出通道131的远侧部分；然而，当流体吸收时，渗透体111可平行和垂直两者于用户的皮肤表面膨胀，以便增加由渗透体111提供的接触表面积，移动头发并减小电极到皮肤接口的电阻。可选地，通道可以不被配置成接纳渗透体，并反而在突出部的阵列的远端处的使流体能够被以受控方式渗出的开口中终止。壳体105的放置在这个例子中包括将突出部120的阵列放置到用户的身体的目标表面上，在垂直于用户的身体的表面的方向上将压力施加到突出部120的阵列，以及横向移动突出部120的阵列(例如在圆周运动中或从一边到另一边运动中)同时施加压力，因而移动头发，直到在渗透体110的阵列和用户的皮肤之间的接触出现为止。在这个例子中，由于头发以弹簧状方式在毛囊-皮肤接合点附近表现的倾向，放置通过棘齿状机构发生。当放置在目标位置处时，耦合到与渗透体110的阵列流体连通的一组传导通路141的储器145被配置成将溶液输送到渗透体110的阵列，因而实现流体吸收和与用户的皮肤的电耦合。
在第三例子的变形中，壳体105可包括多组歧管-储器-传导通路组件，其中每个组件被保持在不同的电位，以及其中通道130的阵列的一个或多个子集和/或通道130的阵列的开口132可被配置成耦合到在不同的电位的组件。在一个这样的变形中，如图10A中所示，突出部121a可包括具有在近端128a处的开口138a的通道131a，其中使开口138a在近侧位置和远侧位置之间(例如相对于用户的头盖骨)转变使通道131a能够接近被保持在不同电位(例如第一电位201、中性电位202和第二电位203)下的电耦合流体的溶液的量。在类似的变形中，突出部121a包括非流体导体(例如金属电导体)，其一部分与溶液电接触而其另一部分可在与被保持在不同电位(例如第一电位201、中性电位202和第二电位203)的金属电导体的电连接之间转变(例如使用机电开关)。在另一这样的变形中，如图10B中所示，突出部121b可包括具有沿着突出部121b的长度的开口138b的通道131b，其中旋转开口138b使通道131b能够接近被保持在不同电位(例如第一电位201、中性电位202和第二电位203)的电耦合流体的溶液的量。然而可以用任何其它适当的方式来配置第三例子的变形。
1.1.2系统-模拟(sham)电极实施方式
在第一实施方式中，系统100包括起阴极或阳极的作用的电极接头组件101、102，以便提供对治疗(例如非控制治疗)足够的电刺激的水平。系统100的第一实施方式的阴极和阳极因此优选地分开一段距离，其提供足够的电流以达到治疗所需的电刺激的水平。在第一实施方式的示例应用中，在阴极和阳极之间的分离使在它们之间传输的电流穿透头盖骨和大脑，因而实现电刺激的治疗水平。第一实施方式因此包括能够促进将电刺激治疗(例如非控制治疗或旨在影响生理功能的治疗)传输到用户的“正常”电极。
在第二实施方式中，电极系统100可包括包含阴极和阳极两者的电极接头组件以便提供对控制治疗足够的电刺激的水平。与第一实施方式比较，第二实施方式的阴极和阳极分开一段较小的距离，因而提供达到电刺激的较低水平的较小电流。在第二实施方式的例子中，阴极和阳极的紧密靠近使在它们之间传输的电流主要穿过头盖骨(且不进入或通过大脑)，因而达到电刺激的控制水平。第二实施方式因此包括能够促进将电刺激的控制水平(例如控制治疗、非治疗性治疗或实质上不影响生理功能的治疗)传输到用户的“模拟”电极。
第二实施方式可以起作用来复制与电极系统100的第一实施方式所提供的感觉(例如发痒/麻刺感觉)的持续时间可比较的感觉的持续时间而不提供非控制治疗水平刺激；因此，系统100的第二实施方式可为其中电刺激治疗需要适当的控制治疗的应用提供适当的控制治疗。在与在章节1.1.1中描述的例子中的那些例子类似的例子中，“模拟”电极优选地被配置成看起来和“正常”电极相同(例如“模拟”电极和“正常”电极两者可包括齿的阵列和/或刺突的阵列)，以便促进使用适当的盲目治疗和控制治疗进行临床研究。
1.2系统-电子和耦合子系统
如图1中所示，系统100还可包括电子子系统150，其包括电源模块151和刺激发生器153。电子子系统150起作用来传输刺激并与壳体105的元件和渗透体110的阵列协作来促进生物电信号检测。在一些实施方式中，电子子系统150可附加地或可选地包括被配置成调节和/或预处理从用户接收的生物信号以促进进一步的分析的信号处理模块155。电子子系统150可包括被配置成提供基底并促进在电子部件之间的连接的印刷电路板(PCB)，但可以可选地包括任何其它适当的元件(多个)。电子子系统150优选地被配置成经由在下面更详细描述的耦合子系统160耦合到用户，并可与壳体105集成在一起或与壳体105完全不同。
电子子系统150的电源模块151起作用来用作系统100的电力电源，以便向系统100提供经调节的功率。电源模块151可包括电池，但可以可选地包括任何其它适当的电力电源。在其中电源模块151包括电池的变形中，电池优选地是被配置为是可再充电的锂离子电池，但可以可选地是任何其它适当的可再充电电池(例如镍-镉、镍金属氢化物或锂离子聚合物)。可选地，电池可以不是可再充电电池。电池还优选地被配置成具有任何适当的剖面，使得电池为使用电极系统100的刺激和/或感测提供足够的功率特征(例如循环寿命、充电时间、放电时间等)。
在其中电源模块151包括电池以及其中电池是可再充电的实施方式中，电子子系统130还可包括起作用来促进电池的感应充电的充电线圈。充电线圈可耦合到电池并被配置成将来自电磁场的能量(例如由充电底座提供的)转换成给电池充电的电能。由充电线圈提供的感应充电因此促进在与系统100交互时的用户移动性。然而在可选的变形中，充电线圈可完全被省略(例如在没有可再充电电池的实施方式中)或由被配置成提供可再充电电池的有线充电的连接件代替。
电子子系统150的刺激发生器153优选地电耦合到电源模块151和控制模块154，并起作用来通过电极接头组件101、102传输电刺激治疗，并提供在电刺激治疗的参数中的可调节性。刺激发生器153优选地包括电流发生器，但可附加地或可选地包括电压发生器和/或被配置成促进电刺激治疗的传输的任何其它适当的发生器。刺激发生器153优选地被配置成促进传输以以下项中的至少一项的形式的经颅电刺激(TES)：经颅直流刺激(tDCS)、经颅交流刺激(tACS)、经颅磁刺激(TMS)、经颅随机噪声刺激(tRNS)以及经颅可变频率刺激(tVFS)。此外或可选地，刺激发生器153可被配置成以脉动方式提供刺激。同样地，刺激发生器153可提供下列项中的任一项或多项：直流(DC)、交流(AC)、叠加在DC分量上的AC分量、单相脉动波形、对称双相脉动波形、非对称双相脉动波形和任何其它适当的刺激分布(profile)。由电流发生器153产生的波形优选地可由包括振幅和持续时间的参数来描述，但附加地或可选地包括任何其它适当的参数(多个)，例如调制频率、步长大小、平均振幅或RMS值。此外，上述参数中的任一个或多个可被配置成是由刺激发生器153调制的，使得刺激发生器153可产生下列项的任一项或多项：调制振幅、调制频率和调制脉冲持续时间(例如以指数衰减、指数增长或任何其它适当的增长特性(pfofile)或衰减特性为特征的调制参数)。在耦合到控制模块154时，控制模块154优选地被配置成接收治疗命令并向刺激发生器153提供输出，其调节如由刺激发生器153和电极接头组件101、102促进的电刺激治疗的一个或多个参数。来自控制模块154的输出可连续地、间歇地、实时地、非实时地和/或以任何其它适当的方式被输送到刺激发生器153。虽然描述了一个刺激发生器153，但是电子子系统150可在一些变形中包括多于一个刺激发生器153，其中电子子系统150被配置成将额外的刺激发生器的输出多路复用到一个或多个电极接头组件101和102或其子部分。
电子子系统150的信号处理模块155起作用来预处理从用户接收的生物信号以促进所接收的生物信号的进一步分析。优选地，信号处理模块155被配置成放大来自用户的生物信号；然而，信号处理模块可附加地或可选地被配置成执行下列操作中的任何一个或多个：对来自用户的生物信号进行滤波、将来自用户的模拟信号转换为数字信号(例如通过模数转换器)以及以任何其它适当方式对生物信号的预处理。同样地，信号处理模块155可包括被配置成放大信号和/或相对于参考电压对信号进行移位的放大器，其中放大的信号可在多路复用之前和/或之后被放大。信号处理模块155还可包括被配置成对噪声进行滤波、干扰信号和/或瞬变的滤波器，其中滤波器可包括低通滤波器、高通滤波器和/或带通滤波器。
电子子系统150可包括起作用来将系统100的至少一个元件的输出传输到移动设备158或其它计算设备的任何其它适当的元件(例如数据链路157)。优选地，数据链路157是无线接口；然而，数据链路可以可选地是有线连接。在第一变形中，数据链路157可包括与被包括在移动设备或外部元件中的第二蓝牙模块连接的蓝牙模块，其中数据或信号被通过蓝牙通信传输。第一变形的数据链路157可以可选地实现其它类型的无线通信，例如3G、4G、无线电或Wi-Fi通信。在第一变形中，数据和/或信号优选地在由数据链路传输之前被加密。例如，可使用密码协议(例如Diffie–Hellman密钥交换、无线传输层安全(WTLS)或任何其它适当类型的协议)。数据加密还可遵从标准，例如数据加密标准(DES)、三重数据加密标准(3-DES)或高级加密标准(AES)。
耦合子系统160包括与壳体105的内部部分处于电连通的第一电耦合区161和被配置成将第一电耦合区耦合到电子子系统的第二电耦合区162。耦合子系统160因此起作用来允许(例如刺激发生器153的)电子子系统150的输出被通过电耦合流体的溶液传输到壳体105的突出部120的阵列的远侧部分，以便实现将电刺激传输到用户的身体部位。耦合子系统160还可起作用来实现信号(例如来自用户的信号、指示来自系统100的任何电接口的阻抗的信号等)的接收，这可促进来自用户的生物信号检测和/或确保系统100的适当功能。第一电耦合区161和第二电耦合区162优选地由导电金属元件(例如铜、金、银、黄铜、铝等)组成，但可以附加地或可选地由任何其它适当的元件(多个)组成。优选地，以防止腐蚀的方式配置(例如处理、定位等)第一电耦合区161和第二电耦合区162；然而，可以可选地以任何其它适当的方式配置第一电耦合区和第二电耦合区161、162。例如，第一电耦合区161和第二电耦合区162的变形也可以不被处理来防止腐蚀，使得系统100的一个或多个方面被配置成用于一次性使用。
第一电耦合区161优选地位于壳体105的内部部分内以及在歧管140的内表面、这组传导通路141和通道130的阵列中的至少一个的近侧。第一电耦合区161被优选地配置成当刺激被提供到用户时和/或当信号被检测到时维持与电耦合流体的溶液的接触，并同样地优选地被配置成沿着在整个壳体中的溶液的流体流动的路径。在一个变形中，当壳体105耦合到用户时，第一电耦合区161位于壳体105的内部的远侧部分附近(例如在歧管140内的远侧部分处)，使得重力促进维持在第一电耦合区161和电耦合流体的溶液之间的接触。此外，在这个变形中，电耦合区可被配置成从壳体105的内部的远侧部分延伸，并从壳体105离开，以便耦合到电子子系统150(即经由第二电耦合区)。然而可以用任何其它适当的方式配置第一电耦合区161。例如，第一电耦合区161可包括一个或多个引线，其延伸到这组传导通路141/通道130的阵列内以实现到用户的刺激传输和/或来自信号的信号检测。
第二电耦合区162优选地位于壳体105外部，并被配置成耦合到第一电耦合区162以实现到用户的刺激传输和/或来自用户的信号检测。第二电耦合区162和第一电耦合区161优选地由相同的材料组成，以便防止电偶腐蚀；然而，第二电耦合区162和第一电耦合区161可以可选地由不相同的材料组成。优选地，第二电耦合区162和第一电耦合区161被配置成可逆地耦合到彼此，使得第一电耦合区161的一部分和第二电耦合区162的一部分彼此紧密配合。同样地，在例子中，第一电耦合区和第二电耦合区161、162可形成凸-凹耦合163，其与电耦合流体的溶液隔离以便提供在系统100中的模块化。同样地，在壳体105内的第一电耦合区161的任何腐蚀或钝化可与第二电耦合区162隔离(例如在其中壳体105的元件不被配置成是可重复使用的变形中)。可选地，第一电耦合区161和第二电耦合区162可具有单一结构，使得第一电耦合区161和第二电耦合区162具有单连接的配置且不能被从彼此去耦。在额外的变形中，耦合子系统160在远侧突出到渗透体110的阵列(例如通过通道130的阵列的通道)，允许(例如刺激发生器153的)电子子系统150的输出被传输到渗透体110的阵列而不需要歧管140或从壳体105的内部部分到每个渗透体111的电耦合流体的连续路径。
1.3系统-其它元件
系统100可以此外还包括如图11中所示的定位模块170，其被配置成促进电极系统100被放置在用户的头盖骨处。定位模块170优选地以可逆方式和/或可重配置方式耦合到系统100的元件(例如壳体)，但可以可选地以永久或半永久方式耦合到系统100的元件。此外，定位模块170可被配置成容纳电子子系统150的至少一部分，并通过定位模块170提供在电子子系统150和电极接头组件101、102之间的机电连接。定位模块170可附加地或可选地被配置成引导系统100的壳体105的突出部120的阵列的运动，以便促进形成在用户和系统100之间的电连接。在一个变形中，如图11中所示，定位模块170被配置成沿着用户的头盖骨的轮廓前进(例如，如在头盔、帽子、头带、光环或头戴式耳机中的)，并包括具有被配置成耦合到突出部120的阵列中的至少一个突出部的托架172的至少一个轨道171。然而，轨道171可被配置成耦合到系统100的任何其它适当的元件。在这个变形中，轨道(多个)171与头盖骨的表面相符并与头发生长的优势粒面平行或反平行地延伸，使得在用户的头盖骨处放置的定位模块170穿过用户的头发“梳理”突出部120的阵列并促进在系统100和用户之间的电耦合。在其它变形中，定位模块170可被配置成以任何其它适当的方式耦合到系统100，耦合到用户的身体的任何其它适当部位，并引导系统100沿着任何其它适当的方向相对于用户的运动。
在一些变形中，定位模块170可被配置成以单向或双向方式与一个或多个电极接头组件101、102通信。同样地，电极接头组件101、102被适当地耦合的检测和哪些电极接头组件耦合到电子子系统150的识别可被确定。在变形中，在定位模块170和电极接头组件(多个)101、102之间的通信可由下列项中的一项或多项来提供：机电连接、光学传感器、识别传感器(例如RFID)和任何其它适当的通信机构。在例子中，通信包括由电极接头组件101、102提供的从电极接头组件101、102到定位模块170的电极到用户接触区的近似形状、位置和/或面积的通信；此外，这个信息或衍生出的信息(例如电荷密度)可被呈现给用户(例如使用移动设备158)或由电子子系统150使用以防止刺激的传送，该刺激将例如电荷密度或累积的电荷密度的值增加到超过预定极限。
如图12A和12B中所示，电极系统100可以此外还包括头发移动模块180，其起作用来由系统100通过穿过用户的头发提供对用户的皮肤的接近来促进刺激和/或信号记录。头发移动模块180优选地促进头发的移动以经由横向移动用户的头发的机构来允许在系统100和用户的皮肤之间的接触，如图12A中所示。然而，头发移动模块180可以用任何其它适当的方式移动用户的头发。在一个变形中，头发移动模块180包括至少一个梳状物181和促进在平行于用户的皮肤的表面的方向上驱动梳状物181的至少一个致动器182(例如自动或手动致动器)。在这个变形中，梳状物(多个)可以是柔性的或刚性的，并可包括突出部的任何适当的形状/配置。在这个变形中，当将系统100应用于用户时，梳状物(多个)181可由致动器(多个)182横向移动，因而分开用户的头发并允许系统100的刺激/感测元件接触用户的皮肤。在这个变形的特定例子中，梳状物181包括在横向方向上定向的突出部以及在垂直于用户的皮肤表面的方向上定向的突出部，这些突出部协作来促进头发夹住和头发的横向移动。在特定的例子中，梳状物181还是柔性的以允许梳状物181在它们已经被横向移动之后远离皮肤向上弯曲。以这种方式，头发移动模块180还可起作用来通过用户的头发减轻在系统100上的偏置力。在图12B中示出梳状物的变形。
如图13A-13D中所示，电极系统100可附加地或可选地还包括头发夹住模块190，其起作用来提供在用户的头盖骨和系统100之间的偏置力以便提供在系统100和用户之间的稳健耦合。在图13A-13D中所示的方位中，头发夹住模块190优选地提供向下的力(例如朝着用户的头盖骨)，并可附加地或可选地被配置成相对于用户的皮肤的表面提供相反的横向力，从而促进在用户和系统100之间的稳健耦合。可在系统100的壳体105近侧或在系统100的任何其它适当元件近侧的任何位置处配置头发夹住模块190。
在一个变形中，头发夹住模块190包括被配置成使可接纳用户的头发的开口192变形并界定开口192的至少一个弹性元件191(例如弹簧、弹性体)。弹性元件(多个)191优选地是聚合体的和非导电的，这禁止任何电流在刺激期间对用户短路并减少干扰任何检测到的信号的电子噪声。然而，弹性元件(多个)191可由任何适当的导电材料(例如金属)或非导电材料组成。在这个变形中，弹性元件(多个)191被围绕系统100的元件(例如电极系统100的壳体105)的覆盖区的外围定向。在其中没有力被施加到弹性元件的第一配置(例如默认状态)中，弹性元件191的开口192比用户的头发的限定尺寸小，且用户的头发不能被接纳在弹性元件(多个)191的开口192内。然而在第二配置中，被施加到弹性元件(多个)191的力引起在弹性元件(多个)191中的变形，其使开口192能够膨胀并接纳用户的头发。然后在返回第一配置时，用户的头发被以可通过将力重新施加到弹性元件(多个)191而被反转的方式捕获在弹性元件(多个)191的开口192内。在特定的例子中，弹性元件(多个)191可包括具有界定开口192的线圈的弹簧和/或具有被界定在弹性元件内的开口192的弹性元件。
在头发夹住模块190的这个变形的例子中，如图13A中所示，轴向力可以被用促进开口192的膨胀(例如线圈间距离的增加)到大于或等于用户的头发的限定尺寸(例如头发直径)的尺寸的方式施加到弹性元件191的一端或多端。在这个例子中，由用户的头发施加在系统100的壳体105上的力增强在系统的壳体105和用户之间的耦合(如由用户的头发在用户的头盖骨处的固定促进的)。轴向力(多个)可由如图13A中所示的至少一个致动器193(例如螺线管电机、DC电机、AC电机和/或步进电机)而成为可能。
在头发夹住模块190的这个变形的第二例子中，如图13B中所示，横向力和/或弯曲力可被施加到弹性元件191的一部分，这产生弹性元件191的弯曲。弯曲允许弹性元件191的开口192的膨胀(例如在弹簧中的弯曲的顶点附近的线圈间间隔的膨胀)，从而开始并启用头发夹住。在这个例子中，由用户的头发施加在系统100的壳体105上的力增强在系统100和用户之间的耦合(如由用户的头发在用户的头盖骨处的固定促进的)。此外，在这个例子中，可提供远离系统100定向(例如在与用户的头盖骨平行的方向上)的横向力，其进一步增强在系统100和用户之间的耦合。横向力响应于弯曲的弹性元件的校直而出现，这在弹性元件完全返回到校直状态之前将开口尺寸(例如线圈间距离)减小到头发宽度之下。以这种方式，用户的头发由弹性元件(多个)夹住，并接着在弹性元件(多个)191的校直期间连同弹性元件(多个)191一起被拉。因此，位于系统100的壳体105的相对侧处的弹性元件可被配置成提供远离系统100定向的横向力，从而维持在头盖骨的表面上的电极系统100的位置。
在头发夹住模块190的这个变形的第二例子中，横向/弯曲力可通过下列项中的任一项或多项被施加到弹性元件191的端部(多个)：如图13B中所示的滑动机构、如图13C中所示的在平面外方向上提供到由弹性元件(多个)191限定的平面的力以及经由如图13D中所示的扭转机构。在图13C-13D中所示的例子中，可经由将弹性元件(多个)191耦合到提供平面外力/扭转力的至少一个致动器193的耦合器(例如细丝、纤维、细绳、电线、柔性耦合器、刚性耦合器)将平面外力和/或扭转力施加到被布置在系统100的壳体105的覆盖区的外围周围的一个或多个弹性元件191。在这些例子中的致动器193可包括螺线管电机、DC电机、AC电机、步进电机和/或任何其它适当的电机，并可耦合到滑轮子系统或被配置成传输平面外力和/或扭转力(多个)的任何其它适当的子系统。
然而，系统100可包括实现用户的头发的移动和/或增强在电极系统100和用户之间的耦合的任何其它适当的元件(多个)或元件的组合。
优选实施方式及其变形的系统100和方法可至少部分地被体现和/或实现为被配置成接收存储计算机可读指令的计算机可读介质的机器。指令优选地由优选地与系统100和处理器和/或控制器的一个或多个部分集成在一起的计算机可执行部件执行。计算机可读介质可被存储在任何适当的计算机可读介质(例如RAM、ROM、闪存、EEPROM、光学设备(CD或DVD)、硬盘驱动器、软盘驱动器或任何适当的设备)上。计算机可执行部件优选地是通用或专用处理器，但任何适当的专用硬件或硬件/固件组合设备可以可选地或附加地执行指令。
附图根据优选实施方式、示例配置及其变形示出系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系结构、功能和操作。在这点上，在流程图或框图中的每个块可代表包括用于实现指定的逻辑功能(多个)的一个或多个可执行指令的模块、程序段或代码的部分。也应注意的是，在一些可选的实现中，在块中提到的功能可以不按附图中提到的顺序发生。例如，根据所涉及的功能，连续示出的两个块实际上可实质上同时被执行，或块可有时被以相反的顺序执行。还将注意的是，框图和/或流程图插图的每个块以及在框图和/或流程图插图中的块的组合可由执行指定功能或动作的专用基于硬件的系统或专用硬件和计算机指令的组合实现。
如在生物信号或神经刺激的领域中的技术人员将从前面的详细描述和从附图以及权利要求中认识到的，可对本发明的优选实施方式做出修改和变化而不偏离在所附权利要求中限定的本发明的范围。

Claims (20)

1.一种用于执行电刺激用户和检测来自所述用户的生物信号中的至少一个操作的系统，所述系统包括：
渗透体的阵列，其被配置成吸收并输送促进在所述系统和所述用户的身体部位之间的电耦合的溶液；
壳体，其界定与所述用户的所述身体部位相符的突出部的阵列并包括：
通道的阵列，其分布在整个所述突出部的阵列中，在所述通道的阵列中的每个通道至少部分地围绕所述渗透体的阵列中的渗透体，被配置成将所述溶液输送到所述渗透体，并包括屏障，所述屏障被配置成防止所述渗透体在远侧到近侧的方向上经过所述屏障，以及
歧管，其被配置成穿过所述通道的阵列的所述屏障将所述溶液分布到所述通道的阵列；
电子子系统，其包括电源模块和刺激发生器，并被配置成经由所述渗透体的阵列来传输刺激；以及
耦合子系统，其包括与所述歧管的内部部分处于电连通的第一电耦合区和被配置成将所述第一电耦合区耦合到所述电子子系统的第二电耦合区。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述突出部的阵列包括从所述壳体横向延伸的齿的阵列，其中所述齿的阵列中的每个齿包括楔形前缘，以及其中所述齿的阵列中的每个齿的远侧表面共同界定凹表面，所述凹表面被配置成当所述壳体耦合到所述用户时与所述用户的头相符。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述齿的阵列中的至少一个齿的远侧表面包括到所述通道的阵列的通道内的开口，以及其中所述通道包括具有在所述开口内面向内侧并被配置成夹住所述渗透体的阵列的渗透体的脊的波状表面。
4.如权利要求2所述的系统，其中所述齿的阵列中的每个齿的远侧表面包括到所述通道的阵列的通道内的一组开口，其中在所述一组开口中的每个开口被配置成在所述歧管内存在正压力的情况下使受控制量的所述溶液渗出。
5.如权利要求1所述的系统，还包括流体地耦合到所述歧管的储器并耦合到所述通道的阵列的一组传导通路，其中与所述一组传导通路中的位于更接近所述储器的中心部分的传导通路比较，所述一组传导通路中的位于更远离所述储器的所述中心部分的传导通路被配置成提供较低量的流动阻力，以便促进在整个所述一组传导通路中实质上均匀地输送所述溶液。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述突出部的阵列包括从所述壳体的宽阔表面垂直延伸的锥形突出部的阵列，每个锥形突出部逐渐变细成具有到所述通道的阵列的通道内的开口的钝端，以及其中所述锥形突出部的阵列被按照一系列同心圆布置。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述第一电耦合区被配置成可逆地耦合到在所述壳体之外的位置处的第二电耦合区。
8.一种用于执行电刺激用户和检测来自所述用户的生物信号中的至少一个操作的系统，所述系统包括：
渗透体的阵列，其被配置成吸收并输送促进在所述系统和所述用户的身体部位之间的电耦合的溶液；
壳体，其界定与所述用户的所述身体部位相符的突出部的阵列并包括：
通道的阵列，其分布在整个所述突出部的阵列中，在所述通道的阵列中的每个通道至少部分地围绕所述渗透体的阵列的渗透体，被配置成将所述溶液输送到所述渗透体，并包括屏障，所述屏障被配置成防止所述渗透体在远侧到近侧的方向上经过所述屏障，以及
歧管，其被配置成穿过所述通道的阵列的所述屏障将所述溶液分布到所述通道的阵列；以及
耦合子系统，其包括与所述歧管的内部部分处于电连通的第一电耦合区，其中所述第一电耦合区被配置成耦合到第二电耦合区，所述第二电耦合区被配置成将所述第一电耦合区耦合到电子子系统。
9.如权利要求8所述的系统，其中所述突出部的阵列包括从所述壳体横向延伸的齿的阵列，其中所述齿的阵列中的每个齿包括楔形前缘，以及其中所述齿的阵列中的每个齿的远侧表面共同界定凹表面，所述凹表面被配置成当所述壳体耦合到所述用户时与所述用户的头盖骨相符。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述齿的阵列中的至少一个齿的远侧表面包括到所述通道的阵列中的通道内的开口，以及其中所述渗透体的阵列的子集被保持在所述开口内。
11.如权利要求8所述的系统，其中所述突出部的阵列从所述壳体的宽阔表面垂直延伸，每个突出部逐渐变细成具有到所述通道的阵列中的通道内的开口的钝端，以及其中所述突出部的阵列中的每个突出部的所述钝端共同界定凹表面，所述凹表面被配置成当所述壳体耦合到所述用户时与所述用户的头盖骨相符。
12.如权利要求8所述的系统，其中所述突出部的阵列包括多路复用到所述电子子系统的一组区，其中在所述一组区中的每个区被配置成独立于在所述一组区中的其它区而输送刺激。
13.如权利要求8所述的系统，其中在所述通道的阵列中的每个通道包括具有突出元件的表面，所述突出元件在所述通道内面向内侧并被配置成将所述渗透体的阵列中的渗透体保持在所述通道内的适当位置上。
14.如权利要求8所述的系统，其中所述第一电耦合区被配置成可逆地耦合到在所述壳体之外的位置处的第二电耦合区。
15.如权利要求8所述的系统，其中所述歧管包括流体地耦合到储器并耦合到所述通道的阵列的一组传导通路，其中与所述一组传导通路中的位于更接近所述储器的中心部分的传导通路比较，所述一组传导通路中的位于更远离所述储器的所述中心部分的传导通路被配置成提供较低量的流动阻力，以便促进在整个所述一组传导通路中实质上均匀地输送所述溶液。
16.如权利要求8所述的系统，还包括电子子系统，所述电子子系统包括电源模块和刺激发生器，并且所述电子子系统被配置成经由所述渗透体的阵列来传输刺激并促进生物电信号检测。
17.一种用于执行电刺激用户和检测来自所述用户的生物信号中的至少一个操作的系统，所述系统包括：
壳体，其界定与所述用户的身体部位相符的突出部的阵列并包括：
歧管，其包括被配置成接纳电耦合流体的溶液的储器，以及
通道的阵列，其流体地耦合到所述歧管并分布在整个所述突出部的阵列中，在所述通道的阵列中的每个通道包括在所述突出部的阵列中的突出部的远侧部分处的开口，其中所述开口被配置成在所述歧管受压时使受控制量的所述溶液渗出；以及
电子子系统，其包括电源模块和刺激发生器，并且被配置成经由所述电耦合流体的溶液来传输刺激；以及
耦合子系统，其包括与所述歧管的内部部分处于电连通的第一电耦合区和被配置成将所述第一电耦合区耦合到所述电子子系统的第二电耦合区。
18.如权利要求17所述的系统，其中所述壳体被配置成具有第一配置和第二配置中的至少一个，在所述第一配置中，所述突出部的阵列从所述壳体横向延伸以促进在将所述系统应用于所述用户时梳理所述用户的头发，以及在所述第二配置中，所述突出部的阵列从所述壳体的宽阔表面垂直延伸。
19.如权利要求18所述的系统，还包括流体输送系统，所述流体输送系统被配置成可逆地耦合到所述歧管，并提供促进所述溶液从所述通道的阵列的所述开口渗出的正压力。
20.如权利要求19所述的系统，还包括渗透体的阵列，在所述渗透体的阵列中的每个渗透体被配置成被保持在所述通道的阵列的至少一个开口内，并被配置成吸收所述溶液并将所述溶液输送到所述用户的所述身体部位。
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