CN110573065A - 用于电刺激的系统 - Google Patents

Abstract

在实施例中，电刺激系统可以包括一个或更多个电极组件和电子子系统，电极组件包括一个或更多个电极。在一些变型中，一个或更多个电极中的每一个可以包括亲水层和导电层。在一些变型中，电子子系统可以包括控制模块、电源模块和刺激发生器中的一个或更多个。在一些变型中，电刺激还可以包括电附接系统、机械附接系统、头部服饰组件、柔性外壳和/或任何其他合适的部件中的一个或更多个。电刺激系统用于施加电刺激，但是可以附加地或替代地用于测量和/或记录来自用户的一个或更多个生物信号。

Description

用于电刺激的系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年3月8日提交的美国临时申请号62/468,624、2017年4月17日提交的美国临时申请号62/486,348、2017年3月8日提交的美国临时申请号62/468,616和2017年6月29日提交的美国临时申请号62/526,643的权益，这些申请中每一个通过引用以其整体并入。本申请涉及2014年8月27日提交的美国申请号14/470,683、2016年8月29日提交的美国申请号15/250,070、2014年8月27日提交的美国申请号14/470,747、2016年8月29日提交的美国申请号15/250,160、2016年10月17日提交的美国申请号15/295,008以及2017年7月24日提交的美国申请号15/657,915，这些申请中每一个通过引用以其整体并入。

技术领域

本发明大体上涉及生物信号(biosignal)领域，并且更具体地涉及新的且有用的用于电刺激的电极系统。

背景

生物信号领域中的电极系统用于向受试者传输电信号，并可用于检测或测量来自受试者的生物信号。然而，当前用于电刺激和/或生物信号检测的电极系统由于许多原因是不够的，包括受试者和系统电极之间的接触不充分、受试者和系统电极之间的接触不牢固、受试者之间个体解剖变异的适应不充分、使用电极系统时受试者不舒服、由于电极的不适当空间配置或电极接触力相对于人头部解剖和/或个体解剖变异的不适当配置而导致的不希望的枢转、和/或在多个电刺激或生物信号检测范例中的使用受限。

因此，在生物信号领域需要一种用于电刺激的新的且有用的系统。本发明提供了这种新的且有用的系统。

附图简述

图1描绘了用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的示意图；

图2A描绘了用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的变型的组装图；

图2B-2D描绘了用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的变型的分解图；

图2E描绘了用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的变型的截面图；

图3描绘了用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统上的一组电极放置区域的变化；

图4A描绘了附接到头部组件机构的装饰性外部元件的变型；

图4B-4C描绘了附接到头部组件机构的装饰性外部元件的变型的分解图；

图4D描绘了装饰性外部元件的变型的外部宽表面；

图4E描绘了附接到头部组件机构的装饰性外部元件的变型的截面图；

图5A描绘了耦合器组件的变型的视图；

图5B-5C描绘了耦合器组件的变型的分解图；

图6A描绘了耦合器组件的变型的截面图，该耦合器组件具有包括一组导电聚合物触点的附接系统；

图6B描绘了耦合器组件的变型的视图，该耦合器组件具有包括一组导电聚合物触点的附接系统；

图7A描绘了电极组件的变型的视图；

图7B-7C描绘了电极组件的变型的分解图；

图7D描绘了具有包括一组导电聚合物触点的附接系统的电极组件的截面图；

图7E和7F分别描绘了电极组件的变型的外部宽表面和内部宽表面的视图；

图8描绘了具有包括一系列突出部的亲水层的电极的变型；

图9A-9C描绘了在用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的变型中与一组电极相关的一组尺寸(D1-D6)和一组角度(A1-A8)；

图10描绘了用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的变型，该系统具有头部组件机构，该头部组件机构包括至少部分周向缠绕用户头部的框架；

图11描绘了用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的变型，该系统具有头部组件机构，该头部组件机构包括至少部分周向缠绕用户头部的一组带子；

图12描绘了用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的变型，该系统具有包括眼镜架的头部组件机构；和

图13描绘了用于提供电刺激和/或检测用户的生物信号的系统的变型，该系统具有头部组件机构，该头部组件机构包括可插入帽子中的电极组件。

优选实施例的描述

本发明的优选实施例的以下描述并非旨在将本发明限制于这些优选实施例，而是旨在使本领域的任何技术人员能够制造并且使用本发明。

1.概要。

如图1所示，系统100的实施例包括：包括一个或更多个电极112的电极组件110和电连接到电极组件110的耦合器组件128。在一些变型中(例如，图2A-2E)，系统100可以包括电极外壳120、电子子系统130、电子外壳144、附接系统150、装饰性外部元件160、头部服饰组件170和/或任何其他合适的部件。系统100用作电刺激设备(例如，改善用户性能、改善用户状况的治疗、改善用户专注力、改善用户放松、改善用户记忆、改善用户认知等)，并且可以附加地或替代地用于监视/记录来自用户的生物信号(例如，脑电图(EEG)信号)，或者具有任何其他合适的功能。

2.益处。

在许多情况下，已经证明向用户施加电刺激(例如，经颅骨)是有益的。电刺激可用于认知增强/训练，例如改善记忆、专注力、注意力、问题解决、语言能力、数学能力等。电刺激的使用也被证明对运动表现有益，表明运动员的灵活性、速度和/或技能有所提高。电刺激还可以在治疗各种医学疾病中发挥作用，例如神经精神疾病(例如抑郁症、焦虑症、帕金森病、慢性疼痛等)、脑损伤(例如中风)和其他。

然而，潜在用户基础中头部形状和尺寸的广泛变化使得用单一设备在用户中正确并且精确地刺激一个或更多个预定的脑区域变得困难。发明人已经发现，设计具有柔性(flexible)形状因数的设备可以帮助将电刺激适当且舒适地应用于各种各样的用户。在一些变型中，这种柔性至少部分地由一个或更多个柔性和/或柔顺性(compliant)的外壳获得。附加地或替代地，这种柔性可以至少部分地通过柔性电接口来实现，例如由一种或更多种导电聚合物构成的电接口。此外，附加地或可替换地，这种柔性可以至少部分地通过柔顺性和/或可调节的电极(例如，枢转电极或使用诸如软泡沫的材料在表面上方隆起的(lofted)电极)来实现。这种柔性也可以至少部分地通过电子附接系统的垂直对准来获得，使得一个或更多个电极可以围绕相应的垂直轴(例如，围绕平行于垂直对准轴的电极旋转轴)弯曲。这些变型不仅可以提供用户舒适的好处，还可以提供电刺激应用的适当位置。

3.系统。

如图1所示，系统100包括：包括一个或更多个电极112的电极组件110和电连接到电极组件110的耦合器组件。在一些变型中(例如，图2A-2E)，系统100可以包括电极外壳120、电子子系统130、电子外壳144、附接系统150、装饰性外部元件160、头部服饰组件170和/或任何其他合适的部件。

系统100的功能是允许用户通过头盔接收电刺激，其中电刺激优选地被施加到头皮的预定区域，以便以大脑的预定区域为目标，但是可以附加地或替代地被施加到由用户选择、由临床医生推荐、由算法选择、随机选择或以其他方式确定的区域。附加地或可替换地，系统100可以用于在与刺激配合或没有刺激的情况下，促进对来自用户的信号的感测(例如，生物计量感测(biometric sensing))。系统100可以附加地或替代地包含或配合以下中的一个或更多个：换能器(例如，光学传感器、光学发射器、超声换能器等)，用于感测来自用户的信号的附加传感器(例如，温度传感器、活动检测传感器、与位置、速度或加速度检测相关联的传感器、生物计量传感器等)，用于感测来自用户环境的信号的附加传感器(例如，温度传感器、气压传感器、光传感器、麦克风等)，以及任何其他合适的模块。

系统100能够有助于将一组电极放置在多种用户头部形态(例如，头部形状、头部尺寸、头部轮廓(contour)等)上，例如多种用户前额形态。这可以通过在系统100的构造中使用的各种柔性材料及其在系统100内的布置来共同地实现。系统100可以进一步促进电极配置的维护，该电极配置在系统100的放置期间和/或使用期间，在用户电极界面处提供期望的阻抗特性和/或期望的接触类型和位置。系统100还可以包括被配置为当用户在刺激治疗期间佩戴系统100时在佩戴性方面提供高水平舒适度的特征。

在一些实施例中，系统100可以被配置成与以下申请中描述的电极系统的任何实施例、变型和/或示例进行接口连接和/或包括这些实施例、变型和/或示例：标题为“Electrode System for Electrical Stimulation”且在2015年10月8日提交的美国申请No.14/878,647，和/或在标题为“Electrode System for Electrical Stimulation”且在2014年8月27日提交的美国申请No.14/470,683，和/或在标题为“BiointerfaceElectrode”且在2016年2月4日提交的美国申请No.29/553,732，这些申请各自通过引用以其整体并入本文；然而，系统100可替换地被配置成与用户头部处的任何其他合适类型的电极或功能单元接口连接和/或安置这些电极或功能单元。

系统100优选地被配置为由远离研究或临床环境的用户佩戴，使得用户可以在他或她处于自然环境(例如，在家、健身房、户外等)时佩戴系统100。系统100可以附加地或可选地被配置为由处于研究环境、临床环境或任何其他合适环境中的用户来操作。此外，虽然系统的一些实施例被配置为佩戴在用户的头部，但是系统100的替代实施例可以被配置为佩戴或耦合到用户的任何其他合适的身体区域。

在一些实施例中，系统100可以执行和/或促进美国申请第14/470,747号和/或No.15/059,095中描述的方法的一个或更多个实施例、变型或示例的实施，上述美国申请第14/470,747号在2014年8月27日提交且标题为“Method and System for ProvidingElectrical Stimulation to a User”，上述美国申请No.15/059,095在2016年3月2日提交且标题为“Method and System for Providing Electrical Stimulation to a User”，这两个申请各自通过引用以其整体并入。然而，该系统可以实现任何合适的使用方法。

这样，在实施例和变型中，系统100可以被配置为应用以下一种或更多种：经颅直流刺激(tDCS)形式的经颅电刺激(TES)、经颅交流刺激(tACS)、经颅磁刺激(TMS)、经颅随机噪声刺激(tRNS，例如带限随机噪声刺激)、经颅可变频率刺激(tVFS)、转换成增加RMS功率同时最小化瞬变和削波的带限刺激、以及任何其他合适形式的TES。此外，在任何上述示例和变型中，系统100可以被配置成将刺激作为阳极刺激和/或阴极刺激传递。在其他示例中，电刺激可以附加地或替代地包括任何其他形式的电刺激(例如，电肌肉刺激等)，这些电刺激被配置成以任何合适的穿透深度刺激用户身体的任何其他合适的区域，和/或任何合适的组织结构(例如，神经、肌肉骨骼)。在其他示例中，可以使用包括例如肩部的不同身体区域的返回路径来传递对例如头部的身体区域的电刺激，并且在这些示例中，电极组件110可以包括连接器(例如插座)，电极电缆可以连接到该连接器，或者电极组件本身可以包括可延伸到例如肩部的不同身体区域的电极电缆。

在一些变型中，由系统100的元件(例如，机械方面)提供的与用户的鲁棒连接附加地或替代地适用于根据其他合适方法的非电刺激模式的传输。这样，系统100可以附加地或替代地被配置成通过代替电极接触或除了电极接触之外使用任何合适的换能器或换能器组，来传输非电刺激模式(例如，超声刺激、光刺激)。例如，系统100的一种变型能够用于在用户的期望身体区域处提供超声转换元件，如通过一系列突出部来促进，这些突出部被配置为在用户的身体区域处移除(displace)超声刺激的障碍。在该变型中，超声转换元件能够被配置在沿着突出部的长度的和/或突出部的远端处的任何合适位置。然而，其他变型可以被配置为结合用于刺激用户的任何其他元件。

然而，系统100可以实现或便于实现任何其他合适的方法。

3.1系统—电极组件。

如图7A-7F所示，电极组件110的功能是向用户的区域(例如前额区域)提供电刺激。附加地或替代地，电极组件110可以用于检测和/或测量和/或记录来自用户的一个或更多个生物信号(例如，EEG信号)，为用户提供舒适性，与多种用户头部形态进行接口连接，或者执行任何其他合适的功能。

电极组件110优选地通过压缩、粘合剂和/或头部组件机构(例如，带子、紧固件等)中的任意或全部来保持抵靠用户的头部(例如前额、头皮等)，但是可以附加地或替代地通过任何其他合适的机构与用户的头部接触。电极组件可以通过任意数量的弯曲或成形部件、柔顺部件、柔性部件(例如，总体柔韧性、围绕上下轴的柔韧性、围绕内侧-外侧轴的柔韧性等)，被成形为适合使用者的头部的轮廓。在一些变型中，电极组件110可以包括中空部分(例如通道)，用于导电溶液(例如盐凝胶)的保持和/或循环，以减轻系统100的总重量，有助于系统100的柔韧性和/或柔顺性等。

电极组件110优选地至少部分由一种或更多种柔顺性材料(例如，泡沫、海绵、聚合物、凝胶基质、毛毡等)构成，其能够用来保持和/或布置一个或更多个电极抵靠用户。附加地或替代地，电极组件可以由一种或更多种刚性材料(例如，聚合物、金属等)构成，其能够用于增加系统100的结构稳定性。此外，附加地或替代地，电极组件110可以至少部分地由以下任何或全部构成：导电材料、绝缘材料、亲水材料、疏水材料和/或任何其他材料。

系统100优选地包括具有多个电极112的单个电极组件110，但是可以附加地或替代地包括具有单个电极112的单个电极组件110、每个都具有一个或更多个电极112的多个电极组件110(例如，布置在用户头部的不同区域上)，或者任意数量和组合的电极组件110。同一电极组件110中的多个电极优选地由耦合器组件128电学上可配置，但是可选地可以并联电连接、串联电连接、连接到相同或不同的耦合器组件128、连接到相同或不同的电子子系统130，或者以其他方式电连接。

系统100能够在一种或更多种操作模式下操作。在一些变型中，系统100可以包括“开”操作模式和“关”操作模式，其中在“开”操作模式中，一个或更多个电极主动向用户施加电刺激(例如直流电)，并且其中在“关”操作模式中，一个或更多个电极不主动向用户施加电刺激(例如交流电)。附加地或替代地，系统100能够在任意数量的附加操作模式下操作，这些附加操作模式对应于由任意数量的电极施加的任意数量的刺激模式(例如，电流定义)。此外，附加地或替代地，系统100能够在接收操作模式下操作，其中在接收操作模式下，一个或更多个电极正在测量和/或监视相关联的脑区域的参数，例如EEG信号。操作模式的激活和/或在操作模式之间的转换可以由任何合适的刺激来触发(一天中的时间、重现、基于指示设备放置的传感器数据、基于指示准备好或参与训练或学习的传感器数据、基于指示对刺激的生理反应的传感器数据、基于诸如皮肤电反应或心率或心率变异性(例如，用户受到压力)的生命体征或生物信号、和/或用户的选择(例如，通过用户设备等))。

3.2系统—电极。

电极组件110包括一组一个或更多个电极112(例如，如图7A-7F、图8、图9A-9C所示)，每个电极可以起到和/或共同起到将电刺激施加到大脑的一个或更多个区域的作用。附加地或替代地，电极112能够用于检测和/或测量和/或监视大脑活动的参数(例如，生物信号)。

每个电极112被布置在用户的皮肤附近或皮肤上，例如靠着用户的前额放置，放置在用户的头皮上(例如，在头发之间，在头发上，等等)，部分放置在用户头皮上的头发上，放置在用户的颈部，放置在用户的脊椎附近，或者放置在用户附近或用户身上。然而，一个或更多个电极112可以布置在用户皮肤的远端。电极112可以协作地或单独地靶向于(例如，电刺激)一个或更多个特定的脑区域，其中的一些或全部可以采用电极命名约定和/或任何其他神经、解剖学、放射学命名约定来描述，例如10-20电极系统、10-10电极系统、10-5电极系统、Brodmann命名约定(例如，Brodmann区域)、一个或更多个基于骨骼(例如，颅骨)的命名约定和/或任何其他命名约定。

系统100优选包括多个电极(例如，两个电极、三个电极、一排电极等)，但是可选地可以包括单个电极(例如，针对特定脑区域的单个电极、覆盖多个脑区域的大电极等)。在一种变型中，第一电极用于靶向于(例如，布置成接近)一个或更多个左前半球脑区域(例如，F3电极区域、左眶上(LSO)脑区域、任何电极区域等)，并且第二电极用于靶向于一个或更多个右前半球脑区域(例如，F4电极区域、右眶上(RSO)脑区域、任何其他电极区域等)。可选地，两个电极可以专门靶向于左半球脑区域(例如F3和LSO)、右半球脑区域(例如F4和RSO区域)、或者大脑的任何区域/叶(例如小脑、额叶、顶叶、颞叶、枕叶等)或神经系统或身体的任何其他区域(例如脊髓)上的任何数量和组合的区域。在一些变型中，电极组件能够包括三个或更多个电极(例如，布置为靠近F3、F4和RSO区域)。

该组一个或更多个电极112优选地布置成靠近(例如，覆盖、部分覆盖、邻近/邻接、沿着其垂直轴方向、稍微与其偏离等)靶向的感兴趣区域，但是可以附加地或替代地以偏离感兴趣区域的方式、在多个感兴趣区域之间、覆盖多个感兴趣区域进行布置，或者以其他方式布置。

例如，靶向于背外侧前额叶皮层(DLPFC)的一个或更多个区域(例如F3和/或F4区域)的电极优选地布置在那些靶向于一个或更多个眶上区域(例如LSO/RSO)的电极上面，但是也可以以其他方式布置。电极组件优选地在系统的任一侧包括相等数量的电极(例如，在系统的右侧和左侧包括相等数量的电极)，但是可选地可以在系统的任一侧包括不均匀数量的电极。电极组件优选包括DLPFC电极和眶上电极，但也可以可选地包括靶向于头部任何合适区域的电极。

在第一变型中，电极组件包括布置在左上位置(例如从用户的角度)的第一电极(例如F3电极)，和布置在右下位置的第二电极(例如RSO电极)。

在第二变型中，电极组件包括布置在左上位置(例如从用户的角度)的第一电极(例如F3电极)，以及布置在左下位置的第二电极(例如LSO电极)。

在第三变型中，电极组件包括布置在左上位置的第一电极(例如F3电极)；布置在右上位置的第二电极(例如，F4电极)；和布置在右下位置的第三电极。

在第四种变型中，电极组件包括单个电极，而相对侧可以包括垫、带或其他头部保持机构，其生成抵靠用户的头部的压缩力。在使用电极组件上的单个电极的变型中，返回路径或参考电极可以设置在身体的其他地方，例如放置在头部保持机构上，或者通过使用从电极组件延伸到返回路径或参考电极的电缆。然而，电极组件能够包括具有任何合适布置的任何合适数量的电极。

不同的电极可以具有不同的几何形状和/或结构(例如层数、组成材料等)，但也可以是基本相同的。电极结构可以基于以下因素确定：靶向的大脑区域，相对电极的位置，或以其他方式确定。

例如，在包括相对的DLPFC和眶上电极的变型中，DLPFC电极(例如F3/F4电极)可以具有比眶上电极(例如，LSO/RSO电极，其可能缺少柔顺泡沫或者包括较薄层的柔顺泡沫)更大的堆叠(例如，更厚的亲水层114、导电层116和支撑结构之间的更厚的中间柔顺泡沫层(例如，背衬泡沫118)、更多的层、顶在(lofted)用户前额上方的头盔，等等)。这种配置能够使系统符合不同的头部尺寸和/或防止系统由于用户接触点偏移而枢转(例如，系统100围绕由两个电极的接触片之间的线限定的枢转)。DLPFC电极的平面或其一部分(例如，导电层116、亲水层114、支撑结构118等)可以从眶上电极或其部分的平面偏移(例如，升高、隆起(lofted)等)，相距0.1mm、1mm、5mm、10mm、20mm、0.1mm-10mm之间或任何合适的距离。然而，DLPFC电极可以比眶上电极更薄(例如，比眶上电极更靠近用户)，与眶上电极具有相同的厚度(和/或具有相同的几何形状、结构和/或布置)，或者被相对于眶上电极配置或布置。

在一些变型中，两个或更多个电极以彼此之间的预定方位和间距布置，这可以起到适当符合用户的表面(例如，用户的前额)和/或多种用户的作用。在一种变型中，第一电极的切面和第二电极的切面之间的角度可以具有13.5度的值、5度到20度之间的值、8.5度到18.5度之间的值、10度到15度之间的值或任何其他值或值的范围。例如，在特定示例中，第一切面和第二切面(第一切面与一组电极中的第一个的内部宽表面的第一中心点相切，第二切面与一组电极中的第二个的内部宽表面的第二中心点相切)之间的角度具有8.5度至18.5度之间的值。在图9A-9C所示的变型中，一组间隔/尺寸(例如，D1-D6)中的任何一个或全部和/或一组方位/角度(例如，A1-A8)中的任何一个或全部可以用于相对于其他电极定位一个或更多个电极。在第一示例中(例如，在相对刚性的电极组件110中)，尺寸D1-D6分别具有大约或精确地79毫米(mm)、41mm、40mm、30mm、17.5mm和60mm的值，并且角度A1-A8分别具有大约或精确地2.75度(deg)、13.5deg、26.5deg、50deg、75deg、11.5deg、25.5deg和20deg的值。在第二示例中(例如，在适度柔性的电极组件110中)，尺寸D1-D6可以分别取值为79±15mm、41±15mm、40±10mm、30±10mm、17.5±10mm和60±10mm，角度A1-A8分别具有大约或精确为2.75±5deg、13.5±5deg、26.5±10deg、50±10deg、75±20deg、11.5±15deg、25.5±15deg和20±15deg的值。在第三示例中(例如，在柔性电极组件110中)，尺寸D1-D6可以分别取值为79±25mm、41±25mm、40±20mm、30±20mm、17.5±20mm和60±20mm，角度A1-A8可以分别取值为2.75±15deg、13.5±15deg、26.5±20deg、50±20deg、75±40deg、11.5±25deg、25.5±25deg、20±25deg。在第四示例中，尺寸D1-D6分别具有大约或精确地84mm、40mm、40mm、35mm、14.5mm和60mm的值，角度A1-A8分别具有大约或精确地2.75度、13.5度、31度、50度、70度、11.5度、25.5度和20度的值。在第五示例中，尺寸D1-D6可以分别取值为84±15mm、40±15mm、40±10mm、35±10mm、14.5±10mm和60±10mm，角度A1-A8可以分别取值为2.75±5度、13.5±5度、31±10度、50±10度、70±20度、11.5±15度、25.5±15度和20±15度。附加地或替代地，这些尺寸和/或角度中的任何一个或任何其他组的尺寸和角度，可以采用任何合适范围的值，以与用户的头部相符合。

在一种变型中，如图3所示，电极组件110可以包括布置在以下中的任何一个或全部之上的一个或更多个电极：F3电极区域、F4电极区域、LSO区域和RSO区域。在该变型的一个示例中，电极组件100还可以包括布置在任何或所有的电极区域之间(例如，在F4和F3电极之间)的、邻近任何或所有的电极区域(例如，邻近RSO电极)的任意数量的电极，和/或布置在用户头部上任意位置处的任意数量的电极。

在第二种变型中，一个或更多个电极可以相对于头部组件机构170的一个或更多个边缘以非零间距布置。例如，在一个示例中，电极可以电连接到耦合器组件128(例如，用电缆)，并且通过与头部组件机构170(例如，头带)的物理分离而粘附到用户(例如，用粘合剂)。

电极112中的每一个优选被构造成具有曲率(例如，宽表面的曲率、宽表面的一组曲率、任何其他表面的一个或更多个曲率等)，其可用于与用户的区域(例如前额)相符合，以提供舒适性、便于正确放置、保持正确放置等。附加地或替代地，一个或更多个电极112可以被构造成具有平坦表面。在一些变型中，电极112由足够薄和/或柔顺的材料构成，以与用户相符合，而不需要一个或更多个曲面，或者可以由足够薄和/或柔性的材料构造成并且构造成具有凸曲率，以使部分或全部凸曲率呈现基本上凹形，并且当压向用户的区域时与用户的该区域相符合。

电极112中的每一个的形状(例如，宽表面的轮廓/投影)优选基本上是矩形(例如，具有圆角的矩形)，但是可以附加地或替代地是圆形、卵形或具有任何其他合适的形状。在一组两个或更多个电极112中，电极112可以具有相同的形状和尺寸、不同的形状(例如，覆盖不同位置的脑区域/以不同位置的脑区域为轮廓)和/或不同的尺寸(例如，覆盖不同尺寸的脑区域、不同数量的脑区域等)。

被布置成最靠近(例如，最接近)用户的电极112的表面(例如，内部宽表面；活动表面；用户界面)可以是光滑的(例如，为了增强用户的舒适性)、有纹理的(例如，为了增强导电溶液的保持力)，包括如图8所示的一个或更多个突出部(例如，脊部、球体、锥体、管状体等的阵列或系列，以便梳理开头发或以其他方式改善电极-用户接触)，或者具有任何其他表面。突出部(例如隆起物、城齿、脊部、尖头、梳齿、金字塔形延伸部等)可以是紧邻的(例如，连续的)，由空间(例如，垛口)分隔开的，或者以其他方式配置的。突出部优选是柔顺性的，但是可以可选地是刚性的或者具有任何合适的刚度。靠近用户的突出部的表面(例如内表面)可以是平的、弯曲的(例如凸的，半径为1mm或任何合适的半径；凹面等)、尖的或以其他方式配置的。突出部优选以规则的图案或阵列布置在电极上(例如，其中将线性突出部平行地布置)，但是可选地可以以矩阵或任何合适的图案布置。在一个示例中，突出部被布置成其中脊部平行于头盔的垂直轴(例如，外壳的上下轴)，投影(projection)平行于用户的矢状平面，或者以其他方式被布置。另外，每个电极112的任何远端和边缘表面可以是光滑的、有纹理的、包括一个或更多个突出部，或者具有任何其他表面。

不同的电极112可以具有不同的内部宽表面，或者具有相同的内部宽表面。在一个示例中，DLPFC电极可以具有突出部，而眶上电极可以是平的。然而，DLPFC电极可以是平的或者以其他方式配置，并且眶上电极可以包括突出部或者以其他方式配置。

电极和/或其部件中的每一个可以由以下中的任何或全部构成：层压过程/工艺(例如泡沫和织物层压)、热成型工艺、一个或更多个粘合剂连接、一个或更多个机械连接(例如扣环、索环、缝纫等)、模制工艺(例如，共注塑模制(co-molding)、注射模制(injection molding)、压缩模制)、挤压工艺或任何其他制造方法或工艺。

电极112中的每一个优选包括两层或更多层，包括亲水层114(例如亲水泡沫)和导电层116(例如导电聚合物)。可选地或附加地，一个或更多个电极112可以包括单层(例如，导电层、柔顺导电层、亲水导电层等)、绝缘层、加强层和/或层的任何其他组合。

3.3系统—亲水层。

每个电极112可以包括亲水层114，亲水层114可以用于为用户提供舒适性、保持导电溶液(例如，液体电解质、导电凝胶、导电粉末、盐溶液、水等)、发出导电溶液、符合各种头部形态、保持电极位置或执行任何其他合适的功能。亲水层114优选为电极112的最内层(例如，最靠近用户的层、活动层、用户界面层等)，并限定了靠着用户放置的活动面(例如，在用户的前额上)，但是可以附加地或替代地相对于电极112的另一层远离用户布置(例如，在电极112的另一层后面，远离用户等)，形成电极112的多个层，或者以任何其他方式布置。亲水层114可以由基本亲水的材料构成，例如纤维素或聚乙烯醇泡沫，或者可以由疏水但通过处理(例如用表面活性剂)制成亲水的材料构成。

亲水层114优选被构造成具有符合用户的曲率(例如，朝向活动面凹入，朝向活动面凸出)，但是可选地可以是平坦的。亲水层114的形状(例如，亲水层114的宽表面的形状、亲水层114的轮廓或外形(profile)等)可以是矩形(例如，具有圆角)、圆形、卵形或具有任何其他形状。一个或更多个表面可以是光滑的、有纹理的(例如，以便保持导电溶液)，包括一个或更多个突出部，或者具有任何其他表面类型。在一些变型中(例如，如图8所示)，亲水层114被构造成具有一排表面突出部(例如，脊部、尖头、梳齿、金字塔形延伸部)，其可以起到增强导电溶液的分布或保持、到达用户皮肤(例如，梳理开头发)、增加电极112的柔顺性/舒适性或者执行任何其他合适的功能的作用。在一些变型中，亲水层114可以具有精确或大约4mm的未压缩厚度。在其他变型中，亲水层114可以具有精确或大约2mm的未压缩厚度。在其他变型中，亲水层114可以具有1mm至6mm之间的未压缩厚度、小于10mm的未压缩厚度，或者具有任何其他厚度或厚度范围。

亲水层114优选由多孔材料构成，但是可选地可以由任何合适的材料构成。亲水层的多孔性可以包括一定范围的孔径，具有遍布的基本均匀的孔径，包括孔径的梯度(例如，从后到前、从右到左或沿着任何合适的轴在任何合适的方向上增加)，或者包括孔径的任何合适分布。孔径可以在10微米-10,000微米、100-1,000微米之间，或者是任何合适的孔径。亲水层114优选由亲水泡沫构成，例如聚醋酸乙烯酯(PVA)泡沫或海绵。附加地或替代地，亲水层114可以由以下材料构成：海绵、疏水泡沫、纤维素泡沫、形状记忆泡沫、舒适泡沫、聚烯烃、纤维素、聚醋酸乙烯酯海绵、编织或烧结的多孔材料、或无纺毡材料(例如毡制或挤压的尼龙纤维、纤维素纤维、尼龙和纤维素纤维的混合物)、闭孔泡沫、开孔泡沫、聚合物(例如可膨胀聚合物、可膨胀硅树脂、可膨胀凝胶等)，或任何其他合适的亲水和/或柔顺和/或多孔材料。在一些变型中，亲水层114还由导电材料构成，例如集成在泡沫表面内或表面上的导电粉末。亲水层114优选由相对柔顺的材料构成(例如，弹性模量小于20MPa、小于50MPa、小于100MPa、小于1GPa、在20和100MPa之间等)，但是可以附加地或替代地由相对较硬的材料或具有任何合适性能的材料构成。

电极112可以包括任意数量的亲水层114。在一些变型中，电极包括抵靠用户皮肤的单个亲水层114。在其他变型中，电极112可以包括一个或更多个附加的亲水层114(例如，比第一亲水层114具有更高的硬度)，其能够用于更好地顺应用户，增加电极112的厚度，使层屏蔽导电流体，保持更大体积的导电流体，增加用户舒适度，或执行任何其他合适的功能。多个亲水层114可以沿着电极厚度堆叠，沿着电极高度或宽度布置，或者以其他方式布置。

亲水层114优选包括和/或提供电极112和用户皮肤之间的界面(例如，导电界面)。在一些实施例中，该界面以由亲水层114承载的液体电解质(例如，0.9％盐溶液)的形式提供。在一些实施例中，电解质通过用户施加的水(例如通过泼洒、喷洒或其他方式)混合预先嵌入的盐(例如氯化钠)(例如通过干燥多孔亲水层114中的盐水溶液)的组合来产生，或以其他方式产生。

3.4系统—导电基板。

每个电极可以包括一个或更多个导电基板116(例如，导电背衬)。导电基板116可以用于在亲水层114和系统的另一个部件(例如，刺激发生器、神经刺激电路)之间建立电连接，例如通过形成到神经刺激电路的正常电连接，以及通过形成与包含在亲水层内的电解质流体的电极-电解质界面。附加地或替代地，导电基板116可以用于在亲水层114和电极112的另一层之间建立电连接，向用户施加电刺激，为电极112提供结构支撑，或者执行任何其他合适的功能。

导电基板116优选地布置成比电极112的其他层更远离用户(例如，在远侧)，但是可以附加地或替代地布置成比电极的其他层更靠近用户，是电极的唯一部件，沿着电极的周边布置，或者具有任何其他合适的布置。导电基板116优选被定位成与包含在亲水层114内的电解质流体或凝胶形成电极-电解质界面，并且可以附加地或替代地机械连接到亲水层114(例如，用作泡沫层114的背衬)、电连接到亲水层114和/或以任何其他合适的方式布置。

导电基板116优选地具有与亲水层114相似的形状，使得导电基板116可以与亲水层114和/或电极112的任何其他层堆叠/分层，这些层可以共同起作用以符合用户的头部区域(例如，前额)。导电基板116可以包括近端(例如朝向用户)表面，该近端表面具有与亲水层114的远端(例如远离用户)表面上呈现的相反特征相匹配的几何特征(例如脊部、凸起或尖头)，以便增加导电基板116和亲水层114之间的界面的表面积和/或最小化亲水层114的近端(即朝向用户)表面上的任意点与导电基板116上的最近点之间的路径长度。附加地或替代地，导电基板116可以小于亲水层114，或者具有任何其他形状或尺寸。导电基板116优选在0.1-1mm厚之间，例如0.8mm厚，但是可以具有任何合适的厚度。在一些变型中，导电基板116包括框架(例如，支撑框架)，其中框架可以布置在用户和导电背衬之间(例如，如图7C所示)，其可以起到将任何或所有导电背衬116电连接到任何或所有电极112的作用。附加地或替代地，框架可以布置在导电背衬的侧面(例如，中间、侧面等)，在导电背衬的后面，沿着电极112的周边，或者沿着/位于电极112的任何其他区域。导电基板116可以附加地或可选地包括在任何其他方向上延伸的框架、围绕导电基板116和/或电极112的任何其他层的环、或任何其他特征或部件。在一些变型中，导电基板116仅仅是附着到亲水层(例如，柔性泡沫)114的导电部件(例如，金属线、夹具、支架等)。

导电基板116由导电材料构成。优选地，导电材料是导电聚合物，例如导电橡胶(例如，碳橡胶、导电硅橡胶、镍-石墨碳橡胶、石墨导电橡胶、银铜硅导电橡胶等)或任何其他合适的导电材料。附加地或替代地，导电基板116可以包括纯金属材料(例如，铜线、镀金层等)，或者以任何合适的方式布置的任何其他导电材料。

在一些变型中，导电基板116包括电耦合器，该电耦合器用于将导电基板116电连接和/或机械连接到系统100的另一个电气部件，例如经由电附接系统150(例如，导电聚合物主体)连接到耦合器组件128(例如，耦合器组件128内的电子子系统130的一个或更多个元件)。电耦合器优选地沿着与电极的活动表面相对的电极的第二宽面布置(例如，沿着电极的背面布置)，但是可选地可以沿着电极的侧面布置、沿着电极的活动表面布置(例如，沿着电极的正面)或者以其他方式布置。电耦合器可以沿着电极宽面的一部分、从电极侧延伸的突出部来布置，或者具有任何合适的几何形状。电耦合器优选是柔性的(例如，具有小于0.1Gpa的弹性模量)，但是也可以是刚性的(例如，具有为50-90Gpa的弹性模量)，或者具有任何合适的刚度。

在一个示例中，电耦合器是导电基板116的一部分，例如导电聚合物延伸部(例如，挤出或模制的导电聚合物臂；导电聚合物沿着导电基板平面从电极112的侧边缘的延伸部；等等)或仅仅是导电基板116的表面(例如，导电表面宽面的一部分，例如遵循导电基板周边的部分、内部部分、中间部分；等等)，其与系统100的另一个电气部件接触。在另一个示例中，电耦合器是框架(例如，将两个或更多个电极连接在一起的导电聚合物框架、金属框架等)。在第三个示例中，电耦合器是附接到一个或更多个导电基板116的一根或更多根导线(例如，铜线)。

优选地，对于设备中的每个电极112，有一个导电基板116，但是可以附加地或替代地是对于单个电极具有多个导电基板116(例如，贯穿多层电极分布的)、对于多个电极112具有单个导电基板116、或者任何数量和布置的导电基板116。

3.5系统—支撑结构。

电极112可包括一个或更多个支撑结构118(例如，支撑层)，其可用于增加电极112的结构稳定性，保持电极112的一个或更多个部件(例如，层)，将电极112附接至系统100和/或从系统100脱离，在电极112的部件之间建立电气和/或机械的连接，与用户头部相符合(例如，通过增加电极112的厚度)和/或附接至用户头部，或执行任何其他适合的功能。

支撑结构118可以具有与电极112的一层或更多层(例如亲水层114)相似的形状和/或尺寸，并且横跨电极的全部或大部分。这可以允许例如支撑层118容易地与电极112的一个或更多个其他层/部件堆叠/分层(例如，在电极112的相邻层的凹槽中)、层压到其间、粘附到其上、嵌入其中、与其模制或以其他方式与其布置在一起。在一个示例中，支撑结构118可以布置(例如层压)在绝缘材料层和导电基板116之间。在第二个示例中，支撑结构可以嵌入导电基板116或其他层中。然而，支撑结构118能够跨越电极的一部分，例如电极的电耦合器区域，能够沿着电极的边缘延伸，能够单轴延伸(例如，沿着电极纵轴、横轴等)，或者沿着电极的任何合适的部分。

支撑结构优选包括材料层(例如，连续层、编织层等)，但是可以附加地或替代地，支撑结构118可以包括框架(例如，电连接到导电基板的导电框架、布置在电极112的周边周围的聚合物框架、布置在电极112的多层之间的聚合物框架等)、环(例如，将电极112的多个层保持在一起的扣环、卡环等)、加强板(例如，金属板、聚合物板、磁性板等)、柱组(例如，布置在电极112的多层之内或多层之间；布置成阵列；以辐射模式从中心或外围连接点布置到电极的一个或更多个边缘；链接或交叉的；协作形成桁架；等等)、网格层或衬里，或任何布置中的任何其他形状因素。

支撑结构118优选是预弯曲的(pre-curved)(例如，具有电极的半径；具有的半径小于或大于目标位置处的头皮曲率)，但是可选地或附加地可以是平坦的、正弦的或具有任何合适的几何形状。在一个变型中，支撑结构118是预弯曲的，其半径小于头皮曲率。在该变型中，支撑结构刚度优选相对较低(例如，在20Gpa-60Gpa之间)，这可以导致较大的几何变化，但是当符合头皮时施加的力较低。这可以允许头皮上的弹力在各种曲率下大致相同。

支撑结构118可以由任何合适的材料构成，并且在具有多个支撑结构118的电极112的变型中，支撑结构118可以由相同或不同的材料构成。在一些变型中，支撑结构118相对柔顺，例如泡沫或海绵、织物(例如毡)、可膨胀元件、聚合物(例如橡胶、硅树脂、树脂、聚甲醛等)、金属弹簧(例如，冲压、成型、印刷等)，或其他材料。例如，在特定示例中，支撑结构118可以是布置在亲水层114后面(例如，靠近远离用户头部的宽表面)的背衬泡沫。背衬泡沫可以布置在亲水层114的凹槽中、粘附到亲水层114的表面(例如，外宽表面、内部表面、边缘表面等)、通过压缩装置来保持，或者以其他方式布置。在其他变型中，亲水层114由相对刚性的材料制成，例如聚合物(例如刚性塑料)、金属、导电聚合物(例如导电基板)等。例如，在一个示例中，支撑结构118可以包括电极框架，其中电极框架布置在亲水层114和导电基板116之间。在特定示例中，电极框架可以用于在亲水层114和导电基板116之间建立电连接，但是可以附加地或替代地用于建立机械连接、提供机械支撑或执行任何其他功能。在另一个具体示例中，支撑结构118可以是附接件，例如环(例如卡环、扣环、夹具等)，其被配置为将电极112的元件保持在一起或将电极112连接到系统100的其他部件。

电极112还可以包括任何数量的绝缘材料(例如，如图8所示)，其可以起到保护用户和/或系统100的任何元件的作用、促进系统100中其他部位的部件之间的适当电连接，和/或执行任何其他适当的功能。在一个变型中，绝缘材料可以将电子导电材料与全部或部分环境电绝缘，这可以隔离对导电基板116的活动面(例如，接触亲水层114中的电解质的面)的电化学反应。绝缘材料可以布置在导电基板116后面、亲水材料和支撑结构之间，或者以其他方式布置。绝缘材料优选地在一层中沿着电极112的整个宽面延伸，但是可以仅沿着电极112的一部分延伸。在一个示例中，绝缘材料可以在0.01-0.5mm厚之间，例如0.1mm厚，但是可以具有任何合适的厚度。可选地，电极可以缺少绝缘材料或绝缘层。绝缘材料优选电绝缘，但是可选地或附加地可以是流体绝缘的(例如，流体不可渗透的、亲水的等)或具有任何合适的流体性质。

3.6系统—紧固件。

电极112和/或系统100的任何其他部件可以包括任何数量、类型和布置的紧固件(例如，紧固件组件)，其中紧固件用于将系统100的一个或更多个元件保持在一起。这些可以包括以下中的任何或全部：粘合剂、螺钉、钉子、系带(例如尼龙系带)、垫圈、压配合连接器(例如压配合系柱(press-fit bollard))、缝合元件、环(例如O形环)、密封件(例如端面密封件、螺栓密封件(boss seal)、燕尾密封件、往复式密封件、叠层密封件等)、磁铁、接头、钩环紧固件、按钮、按扣、带子、带扣(例如，表带带扣)、夹具和/或任何其他合适的紧固部件和/或用于紧固/附接的装置。

在一种变型中，电极112的多个层层压在一起。

在第二种变型中，电极112使用端面密封附接到系统100。

在第三种变型中，一组磁体用于保持一个或更多个电极相对于系统100的相邻元件的位置，例如相对于泡沫支撑件的位置。

3.7系统—电极外壳。

系统100优选地包括电极外壳120(例如，如图7A-7E所示)，其可以用于支撑一个或更多个电极112、将一个或更多个电极112彼此分离、符合用户的头部、用作对于系统的另一部件的附接点或者执行任何其他功能。

电极外壳120(例如，柔顺基底)可以连接到一个或更多个电极112，优选位于电极外壳的内部宽表面(例如，最靠近用户的表面、活动表面、用户界面等)处，使得电极112的宽表面(例如，内部宽表面、活动表面、用户界面表面等)暴露并被配置成抵靠用户放置。

电极外壳120可以包括一个或更多个保持机构，其用于机械地保持电极112。保持机构可以可选地形成机械稳定的接头，并且流体密封电连接以防止流体进入。保持机构优选包括用于电极112的凹槽，其中电极112可以放置在凹槽内。凹槽优选与电极轮廓保持一致，但是可选地可以具有任何合适的形状。电极112优选压配合到凹槽中，但是可选地，可以通过过盈配合保持、通过装配在凹槽内的电极舌(tongue)保持，或者以其他方式机械保持。凹槽可以可选地包括布置在其中的柔顺机构，该柔顺机构便于电极112相对于电极外壳120变形。可以使用的柔顺机构的示例包括：弹簧(例如，将电极偏置远离电极外壳120、阻尼器、泡沫或能够对保持的电极112施加恢复力的其他变形机构。附加地或替代地，电极112可以使用粘合剂附接、缝合到电极外壳中、与电极外壳共同模制、通过层压工艺附接、使用机械连接(例如压配合、垫圈、互锁、带、系柱、螺钉等)附接，由协同生成吸引力的互补的磁体阵列附接，或者以其他方式连接。

在一些变型中，连接到一个或更多个导电基板116的电耦合器(例如，导电聚合物框架)可以延伸穿过电极外壳120。这可以用于例如在一个或更多个导电基板116和系统的电子部件(例如，控制器、刺激发生器等)之间建立电连接。例如，在特定示例中，两个导电基板116可以具有会聚在公共电耦合器框架中的电耦合器延伸部，其中电耦合器框架在远离用户的方向上(例如，沿着用户前额的法线)延伸穿过电极外壳。

当电极112安装到电极外壳120上时，一个或更多个电极112的电耦合器优选与电极外壳120的电子耦合组件(例如，导电聚合物主体、附接系统150件等)对准，但是可选地可以偏移。在一种变型中，电极外壳120包括垫圈、卷边(bead)、凸起带(raised strip)或围绕电耦合组件的全部或一部分的其他密封机构。在另一种变型中，电极112包括垫圈、卷边、凸起带或围绕电耦合器的全部或一部分的其他密封机构。在又一变型中，电极外壳120和电极112都包括垫圈、卷边、凸起带或其他密封机构。密封机构可以由绝缘层、支撑层、辅助材料(如塑料或弹性体)或任何合适的材料形成。相对的表面可以可选地包括安置密封机构的互补凹槽。密封机构可用于抵靠互补部件(例如，电极外壳120或电极112)的相对表面，形成流体不可渗透的密封(例如，水密密封、流体不可渗透的密封等)。

电极外壳的电子耦合组件(例如，附接系统150)可以与电极外壳的保持机构集成在一起、相对于保持机构相邻、成对、接近、同心、远离，或者以其他方式布置。

电极外壳120优选包括一个或更多个弯曲的宽表面和/或弯曲边缘，弯曲的表面/边缘被配置成符合用户头部的一个或更多个部分，例如前额、头皮、耳朵、头部/颈部的后部或用户的任何其他部分。可选地，电极外壳120可以仅包括直的表面/边缘(例如，当电极外壳120由柔顺材料构成时)。

电极外壳120优选由相对柔性和/或柔顺的材料构成(例如，弹性模量小于3GPa、小于2GA、小于1GPa、小于100MPa、在20和50MPa之间等)，这可以帮助系统100更好地符合各种头部形状和尺寸。电极外壳120可以由泡沫或海绵、聚合物(例如橡胶、硅树脂等)、织物(例如尼龙织物、增强织物、无纺布等)或任何其他材料构成。附加地或替代地，电极外壳120可以由刚性材料(例如，基于用户尺寸使用3D打印或模制/铸造)构成(例如，以添加结构支撑、保持电极位置)，例如聚合物(例如，橡胶、塑料等)、金属或任何其他合适的材料。附加地或替代地，电极外壳120可以具有不均匀的刚性。例如，电机外壳120在电极112后面的部分可以是柔性的，而电极外壳120的其余部分可以是刚性的。在第二个示例中，电极外壳120在电极112后面的部分可以是刚性的，而电极外壳120的其余部分可以是柔性的。然而，电极外壳120可以以其他方式构造。

电极外壳120优选由疏水材料构成，该疏水材料可以起到排斥导电溶液(例如，盐电极凝胶)、排斥用户汗水或执行任何其他功能的作用。附加地或替代地，电极外壳可以仅部分疏水，或者根本不疏水。在一些变型中，电极外壳120可以用于将设备保持在用户身上的适当位置。电极外壳120可以例如由框架组成，该框架至少部分地周向缠绕在用户的头部，并将一组电极保持在适当的位置。在一些变型中，电极外壳120由柔顺材料和刚性材料(例如，封装在泡沫中的塑料框架)的组合构成。

电极外壳120可以包括单件、对于每个电极的单件、对于单个电极的多件、多个分层件或任何数量和布置的多件。在一些变型中，电极外壳120包括连接到外部件的内部件，电极安装到内部件。

在第一变型中，电极112包括抵靠用户放置的亲水电极泡沫114，随后是在远离用户的方向上(例如，沿着用户前额的法线)的背衬泡沫118、电极框架118、卡环118和导电聚合物(例如，碳橡胶)背衬116，导电聚合物背衬116包括延伸穿过泡沫电极外壳120的导电聚合物框架(例如，进一步附接到第二电极112)。

在第二变型中，电极112包括附接到导电背衬116的泡沫层114。

在第三变型中，电极112包括导电背衬116和导电溶液(例如盐溶液)。

在第四变型中，电极112包括分层堆积在导电基板116上的亲水层114，然后导电基板116分层堆积在绝缘材料上。

3.8系统—耦合器组件。

系统100可以包括耦合器组件128(例如，如图5A-5C和图6A-6B所示)，耦合器组件128用于将电极组件110中的任何一个或全部连接到头部服饰组件170。附加地或替代地，耦合器组件128可用于将电极组件110中的任何或全部连接到装饰性外部元件160、向一个或更多个电极112施加电刺激、保护一个或更多个电子部件，和/或执行任何其他合适的功能。在实施例和变型中，耦合器组件128可以与一个或更多个电极组件110和/或一个或更多个头部服饰组件170集成；耦合器组件128也可以仅连接到一个或更多个电极组件110，而不连接到头部服饰组件170，例如，如果耦合器组件被设计成在系统100的使用过程中由用户保持在头部。

耦合器组件128包括电子子系统130，如图5A-5C和图6A-6B所示，其用于向一个或更多个电极112施加电刺激。附加地或替代地，电子子系统130可以用于给系统100供电和/或将系统100连接到外部电源、监视用户的神经活动、从用户接收输入(例如，期望的操作模式)、向用户发送输出(例如，通知)或者执行任何其他功能。

电子子系统130优选地连接到电极组件110，并且优选地布置在电极组件110后面(例如，更远离用户)。附加地或替代地，电子子系统130可以连接到系统的任何部件、与用户接触或者以其他方式布置。该设备优选地包括一个电子子系统130，但是可以附加地或替代地包括多个电子子系统、与外部电子子系统(例如，诸如移动电话的用户设备)通信的电子子系统，或者任意数量的电子子系统130。

电子子系统130优选地包括电子基底，例如印刷电路板(PCB)、线路板或任何其他合适的基底，其中电子基底用于机械支撑和/或电连接电子子系统130的部件。附加地或替代地，电子基底可以包括一组导线，其中导线电连接电子子系统130的部件。电子模块130的部件可以附加地或替代地由系统的其他元件机械支撑，例如电子外壳或电极外壳120，或者不以任何特定的布置进行机械支撑。在一种变型中，电子子系统130安装在电极外壳120之内一个或更多个电极112的后面(例如，远离用户)。

3.9系统—控制模块。

电子子系统130优选包括控制模块134(例如，控制器、处理器等)，其用于通过一个或更多个电极112向用户施加电刺激(例如，通过刺激发生器)。附加地或替代地，控制模块134可以用于存储电刺激模式、共享电刺激模式(例如，通过用户设备、云等上的应用在用户之间)、监视设备性能、实施自动故障保护(例如，在过热或刺激参数超过预定阈值的情况下断电、报警等)、监视和/或测量用户的神经活动、存储和/或共享神经活动记录，或执行任何其他合适的功能。

控制模块134优选地电连接到电极组件110，更优选地电连接到一个或更多个导电背衬116，但是可以附加地或替代地与电极组件110和/或系统100中的任何其他元件无线通信。例如，在一个示例中，系统100上所载的刺激发生器/传递器可以从远程源控制(例如，无线地)，诸如用户设备或远程服务器系统中的处理器。机载控制模块134优选地连接(机械地和/或电地)到电子基底(例如，PCB)，但是也可以以其他方式布置在系统中的任何其他地方。在具有机载控制模块134的变型中，机载控制模块134可以无线耦合到外部设备的控制模块134，例如用户设备。用户设备的示例包括平板电脑、智能手机、移动电话、便携式电脑、手表、可佩戴设备(例如眼镜)或任何其他合适的用户设备。用户设备可以包括电力储存器(例如电池)、处理系统(例如CPU、GPU、存储器等)、用户输出(例如，显示器、扬声器、振动机构等)、用户输入(例如键盘、触摸屏、麦克风等)、定位系统(例如，GPS系统)、传感器(例如，光学传感器(例如光传感器和照相机)、方位传感器(例如加速度计、陀螺仪和高度计)、音频传感器(例如麦克风)，等等)、数据通信系统(例如，WiFi收发器、蓝牙收发器、蜂窝收发器等)，或任何其他合适的部件。

控制模块134优选包括以下一个或更多个：控制器(例如微控制器)、处理器(例如微处理器)、片上系统(SoC)或其他集成电路、包括一组定时器的定时子系统和/或刺激发生器(例如多通道刺激发生器、一组刺激控制指令等)，但是可以附加地或可选地包括被配置为向用户施加电刺激的任何其他电路、电子部件或控制单元。

控制模块134可以包括数据储存器(例如，存储刺激模式)，其可以是系统100机载的(例如，以存储器芯片、存储卡等的形式)或在系统100外部(例如，通过与远程服务器无线通信、云等等)。

控制模块134还可以包括安装到或集成在系统100的任何部分内部的传感器系统(例如，附接到电极外壳120、附接到电子外壳144等)。系统100可以例如包括以下任何一个或更多个：湿度传感器、压力传感器、接触传感器、光学传感器(例如光传感器、照相机等)、方位传感器(例如加速度计、陀螺仪、高度计等)、音频传感器(例如麦克风)或任何其他传感器。传感器系统可用于实施自动故障保护(例如，基于温度传感器数据和/或刺激发生器数据的激活警报)、确定/触发操作模式，或者可用于任何其他目的。

在一些变型中，控制模块134还包括一个或更多个无线通信部件，例如天线、WiFi芯片、蓝牙芯片、近场通信(NFC)系统(例如，NFC标签、NFC芯片等，例如用于识别电极组件110中的NFC可读标签，以便例如确认使用电极组件110的类型正确，或者在预定的或基于算法确定的使用水平或类型之后建议或要求更换电极组件110)、射频识别(RFID)系统(例如RFID标签、RFID芯片等)，或任何其他部件。

控制模块134优选地被配置成例如通过一个或更多个刺激发生器136，实现一个或更多个操作模式和/或向一个或更多个电极112应用一个或更多个刺激模式。刺激模式优选地包括电流定义，其中电流定义可以包括(或对应于、基于等)电流幅度(例如，静态电流幅度(例如1毫安(mA)、2mA、小于5mA等)、最大电流幅度、最小电流幅度等)、电流波形(例如，正弦曲线、斜坡、阶梯、正方形、三角形等)中的任何或全部，或任何其他形式的电流相关参数。附加地或替代地，刺激模式可以包括电压定义、功率定义、加热命令或任何其他形式的刺激。刺激模式还可以包括时间参数，例如但不限于：刺激模式的持续时间(例如，10分钟恒定直流刺激、20分钟开关刺激等)、刺激模式序列(例如，上升之后静态保持)、发生时间(例如，在每天的指定时间处施加指定的电流定义、在检测到刺激设备放置在用户身上时等等)、电流波形的频率和/或电流定义的传播速度。在一些变型中，使用包括一组定时器的定时子系统来确定时间参数。在一些变型中，可以应用一个刺激模式或一组刺激模式，这些刺激模式在多个电极中动态传播和/或在多个电极之间交替传播。在一种变型中，一组电极112中的每一个可以由控制模块134独立控制。这可以通过针对每个电极的独立控制模块134、具有针对电极的独立端口的单个控制模块134、或者单个或多个控制模块134的任何其他组合或配置来实现。

控制模块134可以在操作模式下操作，每个操作模式优选地包括电流定义和时间参数。附加地或替代地，操作模式可以包括开/关状态、任何形式的刺激模式、电流定义和时间参数中的仅一个、或者电极刺激的任何其他特征。操作模式可以基于传感器数据(例如，压力传感器检测设备何时放置在用户身上)、基于用户的学习行为(例如，基于用户偏好和模式的机器学习)、基于操作环境(例如，基于板载传感器信号、远程设备信号等确定)或者基于任何其他输入，由用户分配和/或激活(例如，用户通过在用户设备上的应用进行选择，神经刺激设备的传感器系统检测用户语音命令，用户按压柔性背衬的控制面板上的按钮等)。控制模块134的操作模式优选地至少包括对应于受刺激电极的第一操作模式(例如，施加到电极的1mA直流电)和对应于未受刺激电极的第二操作模式(例如，没有电流施加到电极)。例如，在这种情况的一个示例中，第一操作模式规定了电流定义(例如，脉冲直流)，而第二操作模式没有规定电流定义。控制模块134的第一操作模式还可以包括任意数量的刺激操作模式，其中每个刺激操作模式规定了电流定义和/或时间参数。例如，在一种变型中，可以有一组操作模式，每个模式对应于不同的电流值/幅度(例如1mA、2mA、3mA等)、不同的时间参数(例如，持续施加电流刺激20分钟、施加电流刺激直到被用户关闭、间隔1ms持续1ms持续时间脉冲的电流刺激等)。附加地或替代地，控制模块可以包括任何附加操作模式、单一操作模式或任何其他操作模式。

3.10系统—刺激发生器。

电子子系统可以包括刺激发生器(例如，刺激传递器、电流传递器、电流刺激传递器等)，其用于向电极组件110的一个或更多个电极112传输电刺激(例如，基于操作模式)和/或在一个或更多个操作模式下操作。附加地或替代地，刺激发生器可以用于施加其他刺激，例如但不限于：磁刺激、紫外(UV)光、热、水和/或任何其他刺激。刺激发生器优选电耦合到一个或更多个电极(例如，耦合到导电层116、亲水层114等)、控制模块134和系统的电源模块142，但是可以附加地或替代地连接到这些模块的子集(例如，当控制模块134是远程的时)、连接到系统的任何其他元件、无线连接到系统内或系统外的任何元件和/或机械连接到任何元件。刺激发生器优选地通过一组电线电连接到端点，但是可选地可以无线连接到端点或者以其他方式连接。刺激发生器优选包括电流发生器/电流刺激传递器(例如，生成直流、交流、直流和交流等)，但是可以附加地或可替换地包括电压发生器/电压刺激传递器和/或被配置为便于电刺激传输的任何其他合适的发生器/刺激传递器。这样，刺激发生器可以提供一个或更多个电流定义，例如直流(DC)、交流(AC)、叠加在DC分量上的AC分量、单相脉冲波形、对称双相脉冲波形、不对称双相脉冲波形以及任何其他合适的刺激分布。刺激发生器产生的波形优选地可以由包括振幅和持续时间的参数来描述，但是附加地或替代地包括任何其他合适的参数，例如调制频率、步长、平均振幅或均方根(RMS)值。此外，上述参数中的任何一个或更多个可以被配置为由刺激发生器调制，使得刺激发生器可以产生调制振幅、调制频率和调制脉冲持续时间中的任何一个或更多个(例如，以指数衰减、指数增长或任何其他合适的增长或衰减分布为特征的调制参数)。虽然描述了一个刺激发生器，但是在一些变型中，电子子系统130可以包括多于一个的刺激发生器(例如，用于每个电极的单独的刺激发生器)，其中控制模块134被配置为将附加刺激发生器的输出多路复用到一个或更多个电极或其子部分。

3.11系统—电源模块。

系统100可以包括电源模块142，其用于实现向系统100的一个或更多个电极施加电刺激(例如，电流定义)。附加地或替代地，电源模块142可以用于给控制模块134和/或系统100的任何其他部件供电、为系统100提供接口联接(例如适配器)以从外部充电(例如，通过USB端口)，或者执行任何其他合适的功能。

电源模块142优选电连接到控制模块134(例如微处理器)，但是可以附加地或替代地电连接到电极组件110(例如，电极112的导电基板116)、刺激发生器和/或系统100的任何其他电子部件或系统100外部(例如外部电源)。电源模块142也可以机械连接到系统100的任何部件，例如安装到电子外壳、电极组件110(例如电极外壳120)、附接到紧固装置/头部服饰组件(例如弹性带)、采用口袋单元(pocket unit)的形式用电缆附接或者以任何其他合适的方式布置。

电源模块142可以包括电源，例如便携式电源(例如，电池、可充电电池、太阳能电池等)。附加地或替代地，电源模块142可以包括到外部电源的一个或更多个适配器，例如端口或插座(例如，USB端口、USB-C端口、USB-A端口)、插头(例如，用于墙壁插座)、电缆(例如，USB电缆、可延伸的USB电缆)、针对车辆电源配置的连接器/适配器(例如，用于汽车点烟器插座的插头、到车辆USB端口的连接等)，和/或任何其他插头、适配器或转换器。任何或所有适配器(例如端口、插座、插头等)可以位于电子外壳144的内部(例如，最靠近用户)宽表面上，但是可以附加地或替代地位于电极外壳120的表面(例如，外表面)上，或者系统100中的任何其他地方。

在第一变型中，电源模块142包括可充电电池和USB端口。

在第二变型中，采用防止任何或所有电极组件110耦合到电子外壳144的方式，将电源适配器(例如，USB端口)布置在电子外壳144上，从而防止用户在设备充电和/或连接到外部电源时施加电刺激。在特定示例中，充电端口被布置成靠近电子外壳144上的电连接系统150，使得充电端口的使用物理上妨碍了将电子外壳144上的电附接系统耦合到电极外壳120上的相应电附接系统。

在第三变型中，系统100被配置用于无线充电。在特定示例中，电子外壳和/或系统100的任何其他部件包括被配置用于感应充电的感应线圈(例如，在感应充电垫上)。

在第四变型中，电源模块142是被配置为放置在用户口袋中的口袋单元。例如，在示例中，电源模块142是用电缆附接到系统100的可充电电池组，使得电池组可以放在用户的口袋中。

3.12系统—电子外壳。

耦合器组件128优选包括电子外壳144(例如，图5A-5C)，其功能是包含电子子系统130的一个或更多个部件。附加地或可替换地，电子外壳144可以用于为电子子系统130贡献灵活性、为设备贡献结构支撑、保护用户免受电子子系统130的影响、保护电子子系统130(例如，免受用户、磨损、导电溶液等的影响)，和/或执行任何其他功能。

电子外壳144优选连接到电极外壳120的外表面(例如，离用户最远的宽表面)，但是可以附加地或替代地连接到电极外壳120的内表面(例如，离用户最近的宽表面)、部分地或完全地封装在电极外壳120之内(例如，在电极外壳120的外部件和内部件之间)、直接连接到一个或更多个电极(例如，在没有电极外壳120的情况下)、布置在离设备一定距离处(例如，作为口袋单元)或者相对于设备的任何部件以任何其他方式布置。

在一些变型中，电子外壳144可以通过磁连接附接到电极外壳120。在这些变型中，电子外壳144可以包括一种或更多种磁性材料(例如，铁磁材料、亚铁磁性材料、币式/盘式磁体(coin/disc magnet)、金属(例如铝、钢等)板等)布置在电子外壳144之中和/或之上，电子外壳144可以可逆地耦合到电极外壳120中的一种或更多种相应的磁性材料(例如铁磁材料、亚铁磁性材料、币式/盘式磁体、金属(例如铝、钢等)板等)。在特定示例中，电子外壳144包括一组盘式磁体，其可逆地与电极外壳120的钢板耦合。

电子外壳144优选地构造成具有与用户头部(例如前额)相似的外形(例如，轮廓、曲率等)，使得它可以与设备的其他元件分层堆积以符合用户的头部。附加地或替代地，电子外壳144可以呈现多种形态和/或符合多种形态(例如，形状记忆材料)、具有一个或更多个平坦表面或者具有任何其他合适的几何形状。

电子外壳144优选由柔性材料(例如弹性体)构成，使得电子外壳144可以符合各种头部尺寸和形状。附加地或替代地，电子外壳144可以是完全或部分刚性的(例如，构造成符合用户头部的刚性设备，或者包括配置成具有刚性区域的设备，以保护由柔性区域分隔的电子模块，例如电子外壳144的横截面被设计成具有减小的二次矩(second moment)的区域，以促进在特定方向上的弯曲)，其可以用于为设备增加结构支撑、保护电子模块、促进电极组件的附接和拆卸或者执行任何其他合适的功能。电子外壳144可以由如下材料构成：聚合材料(例如弹性体、塑料、硅树脂等)、泡沫或海绵、导电材料(例如，在电子模块和电极组件之间)、绝缘材料(例如，保护用户)、或任何其他材料或材料组合。电子外壳144可以包括任意数量的外壳支撑材料(例如，如图5C所示)，其可以起到如下作用：物理支撑任意或所有电子子系统130、将任意或所有电子子系统130保持在电子外壳144的容积内、防止柔性电子外壳144塌陷(例如，在压缩作用下)、引导电子子系统130的一个或更多个部件的放置和/或执行任何其他合适的功能。外壳支撑材料可以包括任何或所有的刚性连接基板、框架、板、块和/或任何其他合适的部件。一种或更多种外壳支撑材料优选由相对刚性的材料(例如，聚合物、塑料、金属、木材、弹性模量大于100MPa、大于1GPa、大于3GPa的材料等)构成；附加地或替代地，一种或更多种外壳支撑材料可以由相对柔性和/或柔顺的材料(例如，聚合物、橡胶、泡沫、海绵、毛毡、织物、弹性模量低于3GPa、低于2GPa、低于1GPa、低于100MPa、低于10MPa的材料等)构成。

优选地，该设备包括一个电子外壳144，但是可以附加地或替代地包括多个电子外壳144(例如，以在空间上分布电子模块120、优化电子模块120的一个或更多个部件的放置，等等)、对于单个电子外壳的多个件(例如，外部弹性覆盖物和内部柔性覆盖物)或者任何其他数量和布置。电子外壳144可以限定一个容积，其中电子子系统130完全封闭在该容积内、部分封闭在该容积内、或者根本不封闭在该容积内。在一种变型中，电极外壳120用作电子外壳的至少一部分。例如，在示例中，电子外壳130可以布置在电极外壳120的凹槽内。然后，电子外壳(例如，背衬件)可以布置在凹槽上以包围电子子系统130。

在一种变型中，电子外壳144包括至少部分包围电子子系统130的柔性壳体。在具体示例中，柔性壳体由连接到外部件的内部件构成。内部件和外部件可以由相同的材料或不同的材料构成(例如，内部件比外部件具有更高的柔性)。

在第二变型中，电子外壳144由电极外壳120的一部分或全部形成。例如，在示例中，电极外壳的外表面(例如，离用户最远)可以形成电子外壳144的内表面(例如，靠近用户)。在这种情况的具体示例中，电子子系统130可以至少部分地布置在电极外壳120的凹槽中。在另一个示例中，电极外壳120可以包含部分或全部电子子系统。

3.13系统—附接系统。

系统100优选地包括一个或更多个附接系统150，该附接系统150被配置为将电极组件110中的任何一个或全部连接到耦合器组件128中的任何一个或全部，但是可以附加地或可选地包括任何数量的附接系统150，以将系统中的任何元件连接到系统中的任何其他元件。附接系统150用于将系统的部件电连接在一起，但是可以附加地或替代地用于将系统的部件机械连接在一起。

附接系统150优选包括布置在电极外壳120上(例如，在电极外壳120的外部宽表面上)的第一电子耦合组件151(例如，一组导电聚合物触点)和布置在耦合组件128上(例如，在电子外壳144的、邻近电极外壳120的外部宽表面的内部宽表面上)的第二电子耦合组件151(例如，包括一组导电聚合物触点的导电聚合物主体)，第一电子耦合组件被配置为电连接和/或机械连接第二电子耦合组件151，但是一个或更多个电子耦合组件151可以附加地或替代地布置在系统100中的其他地方。附加地或替代地，电子耦合组件151可以布置在电极组件和系统100的任何其他元件之间。附接系统150优选地在垂直方向上对准，例如当设备放置在用户前额上时沿着上下轴对准。这可以起到最大化设备围绕该轴的灵活性范围的作用。例如，在电极被放置到附接系统150的侧面的变型中，使附接系统150垂直对准可以使得围绕上下轴具有更大的灵活性，从而允许电极适当地符合各种头部形状。附加地或替代地，附接系统可以没有单个对准轴、可以水平对准或者以任何其他方式布置/对准。

附接系统150(例如，一组电子耦合组件151)优选至少部分由导电材料(例如，导电聚合物，例如导电橡胶或碳橡胶、金属等)构成以在部件之间建立电连接。附加地或替代地，附接系统150可以至少部分地由非导电材料(例如绝缘材料)或任何其他材料构成。在一种变型中，例如，非导电材料(例如，非导电聚合物、非导电弹性体等)可以围绕导电材料(例如，一组导电聚合物触点)，其中非导电材料可以用作机械连接器(和/或对准工具)，并且导电材料可以用作电连接器。在这种情况的一个示例中，非导电材料包括密封机构(例如，端面密封垫圈)。在另一个具体示例中，端面密封垫圈将导电材料与非导电材料分开。在一些变型中，附接系统的材料可以是柔性的(例如，橡胶、弹性体等)和/或柔顺的(例如，橡胶、泡沫、海绵等)，以便舒适、符合用户的头部等。在其他变型中，附接系统的材料可以是刚性的(例如，金属、磁性、聚合物、木材等)，以便提供结构支撑或用于任何其他目的。

附接系统150优选包括布置在一个或更多个电子耦合组件151中的一组端子，其中端子中每一个电连接到单个电极112。附加地或替代地，附接系统可以包括连接到一个或更多个电极的单个端子、连接到单个电极的多个端子、或者任意数量和布置的端子和电极。在一些变型中，该一组端子包括一个或更多个垫圈(例如，端面密封垫圈)，其可用于将附接系统150流体密封与流体(例如，导电溶液)分离，以便将一个端子与一个或更多个其他端子隔离，或者用于任何其他目的。

在一些变型中，附接系统150包括连接到电极组件110的第一电子耦合组件151和连接到电子外壳144的第二电子耦合组件151，其中第一和第二电子耦合组件151可移除地彼此可耦合。在其他变型中，第一和第二附接件可以永久地相互耦合。

在一些变型中，附接系统150包括一个或更多个机械附接系统。机械附接系统可以集成到电附接系统中，也可以是独立的。机械附接系统150可用于将电极外壳120连接到电子外壳144、将电极组件110连接到电子子系统130和/或连接系统100的任何其他部件。机械附接系统可以包括一组有吸引力(例如相反极性)的磁性部件(例如，圆盘磁体、钢板等)、配合到一组插座(例如，阴附接件)中的一组触点(例如，阳附接件)、钩环紧固件(例如，Velcro)系统、粘合剂、系带或任何其他机械附接部件。在一个示例中，电子外壳144包括一组磁体(例如，圆盘磁体)，其与电极外壳120中的钢板形成机械连接。

附接系统150还可以包括任意数量的附接支撑材料，其可以起到在结构上支撑附接系统150的作用，例如在柔性/柔顺结构(例如，柔性电子外壳)中的附接系统150的实施中。这可以包括一个或更多个刚性连接块、板、杆等。在一种变型中，如图7C所示，附接系统150可以包括一组连接块(例如，内部连接块和外部连接块)，该一组连接块靠近附接系统150的一个或更多个其他部件，例如磁性机械附接系统150。在一些变型中，附接支撑材料可以包括任何或所有外壳支撑材料。

在一种变型中，附接系统150的一个或更多个电子耦合组件151包括一个或更多个导电聚合物(例如，导电橡胶，例如碳橡胶)主体。在特定示例中，包括导电聚合物主体的电子耦合组件通过电子外壳144的开口暴露，其中导电聚合物主体可以包括一组导电聚合物触点(例如，如图6A-6B所示)，其与包括一组互补的导电聚合物触点(例如，如图7D-7E所示，电极外壳120的外表面上的导电聚合物插座)的电子耦合组件151耦合。在另一具体示例中，电极组件120的电子耦合组件151包括一组导电聚合物触点，其可耦合到电子外壳144的电子耦合组件151的一组互补的导电聚合物触点(例如，导电聚合物插座)。优选地，多组互补的导电聚合物触点垂直对准(例如，图6A-6B和图7D-7E)，但是可以另外以任何其他方式布置。导电聚合物触点可以以固定间距、可变间距或任何其他间距布置。在一个示例中，一组导电聚合物触点均匀间隔。在另一个示例中，第一和第二导电聚合物触点之间的间距小于第二和第三导电聚合物触点之间的间距。附接系统可以包括任意数量的触点/插座(例如，每个电极一个，每个电极一个加上附加触点等)。这种变型还可以包括布置在互补橡胶触点之间的一个或更多个密封机构，以防止流体进入电子耦合组件151的容积中(例如空腔、管等)和/或电子耦合组件151之间。

在另一种变型中，附接系统包括导电聚合物(例如，碳橡胶)附接系统以及机械附接系统(例如，磁性附接系统)。

在又一变型中，附接系统包括具有一组非聚合物(例如，金属)触点的第一电子耦合组件151，其与具有一组非聚合物(例如，金属)插座的第二电子耦合组件151可耦合。附加地或替代地，具有导电聚合材料(例如，导电橡胶)的一个电子耦合组件151可以耦合到具有导电非聚合材料(例如，金属)的电子耦合组件151。

3.14系统—密封结构。

系统100优选地包括一个或更多个密封结构，其中密封结构可以起到阻挡液体(例如，导电凝胶或液体、用户汗水、溢出物、雨水、洗涤用水等)接触电子子系统的作用(例如，在使用期间)。密封结构可以包括任何或所有密封部件(例如，垫圈、O型环、阻塞物等)和/或通过任何形式的制造和/或组装(例如层压、注射模制、共注塑模制、压配合等)形成的部件之间的界面(例如，粘合剂界面、层压界面、互锁界面、压配合界面等)。优选地，电极组件110和电子子系统130之间的附接系统150包括密封结构；附加地或替代地，密封结构(例如，布置在一个或更多个电极112的周边上的端面密封垫圈)布置在一个或更多个电极112和电极组件110的其余部分之间、附接系统150和电子子系统130之间、电子外壳144和电子子系统130的任何其他元件之间和/或系统100的任何其他元件之间。

在一种变型中，系统100的两个或更多个元件共同限定密封结构。例如，在特定示例中，附接系统150(例如，电子子系统130的导电聚合物主体和电极组件110的电子耦合组件)和电子外壳144共同限定密封结构。

在第二变型中(例如，如图7A所示)，密封结构由与电附接系统150结合(例如，围绕电附接系统150)的一个或更多个端面密封垫圈形成。一个或更多个端面密封垫圈优选由弹性材料构成，但是可以附加地或替代地由任何聚合材料和/或任何其他材料构成。一个或更多个端面密封垫圈优选由非导电材料(例如，非导电弹性体)构成，但是可以另外或替代地由导电材料构成。在具体示例中，端面密封垫圈包围一组导电聚合物触点。在特定示例中(例如，如图6B所示)，端面密封垫圈围绕一组触点中的每一个(例如，布置在耦合器组件上的一组导电聚合物触点、布置在电极组件上的一组导电聚合物触点、两组导电聚合物触点等)。在又一特定示例中，第一端面密封垫圈可以围绕一组导电聚合物触点(例如，导电橡胶触点)布置，并且另外的一组端面密封垫圈可以围绕一组导电聚合物触点中的每一个布置。

在第三变型中，一个或更多个导电聚合物触点被构造成具有防止流体进入的特征。在第一特定示例中，一个或更多个导电聚合物触点被配置成压配合在一起以防止流体进入。在第二特定示例中，一个或更多个导电聚合物触点包括当与另一个导电聚合物触点适配时用于密封配合的表面纹理。在第三特定示例中，一个或更多个导电聚合物触点包括垫圈、垫环(rim)和/或用于在与电子耦合组件151的另一元件(例如，互补的导电聚合物触点)适配时建立密封的其他特征。

3.15系统—头部服饰组件。

系统100优选包括头部服饰组件170，其用于将系统100(例如，装饰性外部元件160、一个或更多个电极112等)固定到用户的头部区域(例如前额)。附加地或替代地，系统100可以使用粘合剂、粘性导电溶液、通过重力、使用外部的头部服饰组件(例如，用户的帽子)或使用任何其他元件固定到用户的头部区域。

头部服饰组件170优选是可调节的和/或有弹性的，以便适应多种用户头部形态，但是也可以是单一尺寸。头部服饰组件170可以包括柔顺材料(例如泡沫头盔)、柔性材料(例如弹性带)、刚性材料(例如聚合物框架、眼镜框/眼镜腿、耳机/头戴式耳机框架等)、织物材料(例如聚酯带、帽子等)、任何其他材料或材料的任何组合。头部服饰组件170可以包括以下任何或全部：带子(例如，弹性带)、头盔(例如，泡沫头盔、自行车头盔、橄榄球头盔等)、框架(例如，眼镜架、耳机/头戴式耳机框架、聚合物框架等)、头带(如防汗带)、帽子(如棒球帽、小便帽等)和/或任何其他元件。

头部服饰组件可以连接到电极组件110、电子子系统130、系统100的任何其他元件，通过压缩保持到用户的头部，或者根本不附接。头部服饰组件可以用任何类型和数量的紧固件附接到系统100的其余部分，例如螺钉、压配合部件(例如压配合系柱)、粘合剂、钩环紧固件、系带、纽扣、按扣、带子、带扣(例如手表带扣)、夹具和/或任何其他合适的紧固机构。

3.16系统—装饰性外部元件。

在一些变型中，头部服饰组件170包括装饰性外部元件160(例如，图4A-4E)，其用于为系统100贡献结构稳定性和/或为系统100提供有吸引力的装饰性外观。附加地或替代地，装饰性外部元件160可用于将系统100保持到用户的头部、将系统100保持在预定位置(例如，靠近设定的电极放置区域)、保护系统100的任何部分(例如，电子子系统)免受环境和/或磨损的影响，和/或执行任何其他合适的功能。

装饰性外部元件160优选地连接到头部服饰组件170的一个或更多个其他部件(例如，弹性带、帽子、头戴式耳机、耳机、围绕用户周向布置的柔性框架)，使得装饰性外部元件160保持在用户头部的期望位置处(例如，前额区域上)。附加地或替代地，装饰性外部元件160可以固定到用户的头部(例如，用粘合剂)而不需要头部服饰组件170的附加部件、通过压缩保持、保持一定距离(例如，用框架)或者以其他方式布置成靠近用户头部。装饰性外部元件160优选地布置成比电极组件110更远离用户(例如，比系统100的另一个元件在更外部，等等)，但是可以附加地或替代地部分地布置在电极组件110外部、部分地或完全地布置在电子子系统130外部，或者以相对于系统100的任何其他方式布置。

装饰性外部元件160优选地采用与系统100的布置得比装饰性外部元件160(例如，内部的)更靠近用户的一个或更多个部件相似的形状(例如，曲率、轮廓(contour)组、深度、外形等)来构造，使得装饰性外部元件160可以堆叠/分层堆积在内部部件上。附加地或替代地，部分或全部的装饰性外部元件160可以采用与用户的头部区域(例如前额、颈部)相似的形状(例如，曲率、轮廓组、深度、外形等)来构造，以便利于和保持系统100的任何或全部在用户身上的适当放置。此外，附加地或可替换地，装饰性外部元件160可以足够柔顺和/或柔性以呈现多种形状、可以被构造成具有与电刺激设备的任何其他部件不同的形状或者可以被构造成具有任何其他合适的几何形状。

装饰性外部元件160的宽表面(例如，外表面、内表面)通常可以具有与前额区域、一个或更多个电极区域、大脑/头皮区域、用户的任何其他区域相同的尺寸(例如，用户样本中的平均尺寸、用户样本中的最大尺寸等)，或者可以是任何合适的尺寸。

装饰性外部元件160优选由一种或更多种舒适材料构成，例如但不限于：相对柔顺的材料(例如，弹性模量小于100Mpa)和/或相对柔性的材料(例如，弹簧常数小于200N/m、小于100N/m、小于50N/m、小于30N/m、在20和80N/m之间等)以便相合于/符合多种用户头部形态，但是可以附加地或替代地由如下材料构成：一种或更多种支撑材料(例如，刚性材料、弹性模量大于100MPa、大于1GPa、大于3GPa的材料等)、舒适材料和支撑材料的组合或任何其他材料或材料的组合。装饰性外部元件160优选是绝缘的(例如，为了保护用户)，但是可以附加地或替代地是导电的。在一些变型中，装饰性外部元件160是疏水的，使得装饰性外部元件不吸收液体(例如，来自用户汗水、来自环境、来自导电溶液等)，但是可以附加地或替代地是疏水的。

在优选的变型中，装饰性外部元件160包括一种或更多种装饰性支撑材料，例如框架、板、网格(lattice)、梁或任何其他用于支撑(例如，保持)装饰性外部元件160的结构的部件。装饰性支撑材料可以由聚合物、金属、硬质泡沫或海绵或任何其他材料构成。装饰性外部元件160还可以包括一种或更多种柔顺和/或柔性材料，例如泡沫垫、聚合物板、毡垫、海绵层、织物或任何其他材料。在一些变型中，柔顺材料针对舒适性被布置得最靠近用户，并且刚性材料被布置在柔顺材料的外部以保护系统100。柔顺材料可以由泡沫或海绵、织物(例如毡、聚酯纤维、棉等)、聚合物(例如硅树脂、橡胶等)或任何其他材料构成。支撑材料和柔顺/柔性材料可以分层(例如，以交替的方式)、部分或全部被织物背衬包围(例如，包裹在织物背衬中)，和/或以任何其他方式布置。

优选地，对于每个头部服饰组件170具有一个装饰性外部元件160，但是头部服饰组件170可以附加地或替代地包括多个装饰性外部元件160(例如，每个电极一个，每个电极多个，等等)或者没有装饰性外部元件160。

装饰性外部元件160优选地包括用于头部服饰组件170的一个或更多个其他部件(例如，带子、框架等)的一个或更多个附接位置。附接位置可以包括以下任何或全部：一个或更多个开口区域(例如，附接带子的端部)、凹槽或凹部(例如，保持和/或引导带子的放置)、铰链(例如，附接眼镜腿)、钩子、扣环、钩环紧固件(例如，Velcro)、粘合剂、夹具或任何其他类型的紧固件或附接装置。附加地或替代地，装饰性外部元件160可以用作头部服饰组件(例如，围绕用户的头部周向缠绕)。

在第一种变型中，装饰性外部元件160布置在电极组件110和电子子系统130的外部。在第一个特定示例中，装饰性外部元件160、电极外壳120和电子外壳144都被构造成具有与用户前额区域相似的尺寸和曲率，使得这些部件可以彼此堆叠/分层堆积并固定到用户前额。在该特定示例中，装饰性外部元件160还可以包括外部和/或内部的织物层，其可以起到增加设备的舒适度、隐藏设备的一种或更多种材料(例如，装饰性外部元件的刚性框架)和/或有助于设备的美学质量的作用。

在第二种变型中，装饰性外部元件可以起到将一个或更多个电极112连接到头部服饰组件的作用。在具体示例中，如图10所示，装饰性外部元件160可以包括多个件，每个件布置在电极的外部宽表面上。

在第三种变型中(例如，如图10-12所示)，头部服饰组件170包括连接到框架的装饰性外部元件160，该框架至少部分地周向围绕用户的头部布置。在第一个特定示例中，装饰性外部元件160连接到一对眼镜腿，眼镜腿搁在用户的耳朵上，其中眼镜腿用于将装饰性外部元件160耦合到用户的头部(例如前额区域)。

在第四种变型中，装饰性外部元件160具有分层结构，包括布置在外部(例如，远离用户)的弯曲板(例如，塑料板)和布置在弯曲板内部(例如，更靠近用户)的泡沫垫。在特定示例中，装饰性外部元件160包裹在织物层中。任何或所有的装饰性外部元件160可以通过层压工艺、使用粘合剂、压配合系柱、螺钉、卡环或以任何其他方式与系统100的任何合适的部件固定在一起。

在第五种变型中，系统100是头带的形式，其中头部服饰组件包括弹性带。在第一个示例中，带子连接到装饰性外部元件160，其中装饰性外部元件160放置在用户的前额上，带子围绕用户的颈部或头部的后部布置。在第二个示例中，带子围绕使用者的头部周向延伸，并且可以布置在系统100的外部、装饰性外部元件160的凹槽内部、装饰性外部元件160和电子子系统130之间、电子子系统130和电极组件120之间，或者以任何其他方式布置。

在第六种变型中(例如，如图13所示)，系统100是帽子插入物的形式，其中头部服饰组件170包括帽子。在具体示例中，一个或更多个电极112的亲水层114包括一组脊部，以分开用户的头发，从而在电极112和用户的头皮之间建立接触。在另一个具体示例中，系统100可以包括附接系统150(例如，钩子、Velcro、粘合剂等)，以便将系统100连接到帽子上。在第三种变型中，系统100简单地由来自帽子的压缩力保持。

在第七种变型中(例如，如图10-12所示)，系统100是框架的形式，其中框架至少部分地周向缠绕用户的头部，以将系统100固定到用户的头部。在第一个特定示例中(例如，如图12所示)，框架包括眼镜框(例如，一组刚性眼镜腿)。在第二个具体示例中，框架是可弯曲的，使得用户可以调整框架的配置，以适合用户并靶向于一组期望的刺激区域。在第三种变型中，框架是刚性的(例如，基于一组用户头部测量值构建)。在第四种变型中，框架是弹性的以便弹性地改变外形来适应头部尺寸和形状的变化。

虽然为简明起见而省略，但是优选实施例包括各种系统部件的每一种组合和排列。

如本领域的技术人员从先前的详细描述及从附图和权利要求应认识到的，可以在不脱离所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下对本发明的优选实施例做出修改和变化。

Claims (40)

1.一种用于电刺激用户的电极组件，所述电极组件包括：

·一组电极，每一个电极包括：

o亲水泡沫；

o保持所述亲水泡沫的支撑结构；

o与所述亲水泡沫电连通的导电聚合物基板；和

o电耦合器；

·柔顺基底，其被配置为在使用期间符合用户的前额区域的曲率，所述柔顺基底将所述一组电极中的每一个电极保持在适当的位置，并且将所述一组电极中的每一个电极彼此分离；和

·电子耦合组件，其通过所述柔顺基底耦合到所述一组电极中的每一个电极的所述电耦合器，并且被配置为将所述一组电极耦合到电子子系统。

2.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述一组电极中的至少一个包括背衬泡沫。

3.根据权利要求2所述的电极组件，其中，所述背衬泡沫布置在所述亲水泡沫和所述导电聚合物之间。

4.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述一组电极中的第一电极布置成靠近右半球脑区域，并且其中，所述一组电极中的第二电极布置成靠近左半球脑区域。

5.根据权利要求4所述的电极组件，其中，所述右半球脑区域包括右眶上区域，并且其中，所述左半球脑区域包括电极放置的F3区域。

6.根据权利要求4所述的电极组件，其中，第一切面和第二切面之间的角度具有8.5度至18.5度之间的值，所述第一切面与所述一组电极中的第一电极的内部宽表面的第一中心点相切，并且所述第二切面与所述一组电极中的第二电极的内部宽表面的第二中心点相切。

7.根据权利要求6所述的电极组件，其中，所述一组电极中的所述第一电极的内部宽表面的第一中心和所述一组电极中的第二电极的内部宽表面的第二中心之间的垂直间距在25毫米和55毫米之间，所述垂直间距沿着上下轴定义，并且其中，所述第一中心和所述第二中心之间的水平间距在69毫米和99毫米之间，所述水平间距沿着垂直于所述上下轴的内外轴定义。

8.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述电子耦合组件还包括第一组导电聚合物触点，所述第一组导电聚合物触点电连接到所述电子子系统上的第二组导电聚合物触点。

9.根据权利要求8所述的电极组件，其中，所述第一组导电聚合物触点和第二组导电聚合物触点沿着上下轴垂直对齐。

10.根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述柔顺基底包括疏水材料。

11.根据权利要求10所述的电极组件，其中，所述一组电极中的每一个电极的所述亲水泡沫包括整合到所述亲水泡沫中的盐。

12.一种用于电刺激用户的电极组件，所述电极组件包括：

·一组电极，每一个电极包括：

o亲水泡沫；

o保持所述亲水泡沫的支撑结构；

o与所述亲水泡沫电连通的导电聚合物基板；和

o电耦合器；

·柔顺基底，其包括第一基底部分和第二基底部分，所述第一基底部分和第二基底部分耦合在一起，所述柔顺基底被配置成在使用期间符合用户的前额区域的曲率，所述柔顺基底将所述一组电极中的每一个电极彼此分开并将所述一组电极保持在一组位置中，其中所述一组位置中的第一位置靠近F3电极区域，并且所述一组位置中的第二位置靠近右眶上区域；和

·电子耦合组件，其通过所述柔性基底耦合到所述一组电极中的每一个电极的所述电耦合器，并且被配置为将所述一组电极耦合到电子子系统，所述电子耦合组件包括密封连接件。

13.根据权利要求12所述的电极组件，其中，所述一组电极中的至少一个电极包括背衬泡沫。

14.根据权利要求13所述的电极组件，其中，所述背衬泡沫布置在所述亲水泡沫和所述导电聚合物基板之间。

15.根据权利要求12所述的电极组件，其中，第一切面和第二切面之间的角度具有8.5度至18.5度之间的值，所述第一切面与所述一组电极中的第一电极的内部宽表面的第一中心点相切，并且所述第二切面与所述一组电极中的第二电极的内部宽表面的第二中心点相切。

16.根据权利要求15所述的电极组件，其中，所述一组电极中的所述第一电极的内部宽表面的第一中心和所述一组电极中的第二电极的内部宽表面的第二中心之间的垂直间距在25毫米和55毫米之间，所述垂直间距沿着上下轴定义，并且其中，所述第一中心和所述第二中心之间的水平间距在69毫米和99毫米之间，所述水平间距沿着垂直于所述上下轴的内外轴定义。

17.根据权利要求12所述的电极组件，其中，所述电子耦合组件还包括第一组导电聚合物触点，所述第一组导电聚合物触点电连接到所述电子子系统上的第二组导电聚合物触点。

18.根据权利要求17所述的电极组件，其中，所述第一组导电聚合物触点和第二组导电聚合物触点沿着上下轴垂直对齐。

19.根据权利要求12所述的电极组件，其中，所述柔顺基底包括疏水材料。

20.根据权利要求19所述的电极组件，其中，所述一组电极中的每一个电极的所述亲水泡沫包括整合到所述亲水泡沫中的盐。

21.一种包括耦合器组件的系统，所述耦合器组件用于将电极组件连接到头部服饰组件，所述耦合器组件包括：

·外壳，其包括包含弹性材料的第一外壳部分和耦合到所述第一外壳部分的第二外壳部分，所述第一外壳部分和所述第二外壳部分限定内部容积；

·由一组刚性连接基板保持在所述内部容积内的电子子系统，所述电子子系统包括：

o支撑电流刺激传递器的电子基板；

o导电聚合物主体，其耦合到所述电流刺激传递器并通过所述外壳的开口暴露；

o电耦合到所述电子基板的电池；和

o电连接到所述电池的充电端口。

22.根据权利要求21所述的系统，还包括用于电刺激用户的电极组件，所述电极组件包括：

·一组电极，每一个电极包括：

o亲水泡沫；

o与所述亲水泡沫电连通的导电聚合物基板；和

o电耦合器；

·柔顺基底，其被配置为在使用期间符合用户的前额区域的曲率，所述柔顺基底将所述一组电极中的每一个电极彼此分开；和

·电子耦合组件，其通过所述柔顺基底耦合到所述一组电极中的每一个电极的所述电耦合器，并且被配置为将所述一组电极耦合到所述耦合器组件的所述电子子系统。

23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述导电聚合物主体包括第一组导电聚合物触点，并且其中，所述电子耦合组件包括第二组导电聚合物触点，其中所述第一组导电聚合物触点和所述第二组导电聚合物触点电连接。

24.根据权利要求23所述的系统，还包括密封机构，其中所述密封机构包括围绕多组导电聚合物触点中的至少一组布置的一组端面密封垫圈。

25.根据权利要求23所述的系统，其中，所述第一组导电聚合物触点沿着所述外壳的内表面的上下轴布置，并且其中，所述第二组导电聚合物触点沿着所述柔顺基底的外表面的上下轴布置。

26.根据权利要求22所述的系统，其中，所述外壳的所述内部容积包含靠近所述电子基板的第一磁体，并且其中，所述电极组件包括第二磁体，所述系统包括耦合操作模式，在所述耦合操作模式中，所述电极组件至少部分地通过所述第一磁体和所述第二磁体之间的相互作用保持在适当位置。

27.根据权利要求22所述的系统，其中，所述柔顺基底包括疏水材料。

28.根据权利要求22所述的系统，其中，所述一组电极中的第一电极布置成靠近右眶上脑区域，并且其中，所述一组电极中的第二电极布置成靠近F3脑区域。

29.根据权利要求22所述的系统，还包括连接到所述一组电极的第一导电聚合物基板和所述一组电极的第二导电聚合物基板的导电聚合物框架，其中，所述一组电极的第一电极通过所述导电聚合物框架电连接和机械连接到所述一组电极的第二电极。

30.根据权利要求21所述的系统，其中，所述一组电极中的至少一个电极还包括布置在所述亲水泡沫和所述导电聚合物基板之间的背衬泡沫。

31.根据权利要求21所述的系统，还包括布置在所述外壳的内表面上的充电端口。

32.根据权利要求31所述的系统，其中，所述充电端口被布置成靠近所述导电聚合物主体，其中，所述充电端口的使用防止所述电极组件耦合到所述外壳。

33.一种包括耦合器组件的系统，所述耦合器组件用于将电极组件连接到头部服饰组件，所述耦合器组件包括：

·外壳，其包括包含弹性材料的第一外壳部分和耦合到所述第一外壳部分的第二外壳部分，所述第一外壳部分和所述第二外壳部分限定内部容积；

·由一组刚性连接基板保持在所述内部容积内的电子子系统，所述电子子系统包括：

o支持电流刺激传递器的电子基板；

o导电聚合物主体，其耦合到所述电流刺激传递器并通过所述外壳的开口暴露；

o电耦合到所述电子基板的电池；和

o电连接到所述电池的充电端口；和

·连接到所述电流刺激传递器的电子耦合组件，所述电子耦合组件包括通过所述第一外壳部分的开口暴露的一组导电聚合物触点，所述电子子系统电连接到所述电极组件上的第二组导电聚合物触点。

34.根据权利要求33所述的系统，还包括用于电刺激用户的电极组件，所述电极组件包括：

·一组电极，每一个电极包括：

o亲水泡沫；

o与所述亲水泡沫电连通的导电聚合物基板；和

o电耦合器；

·柔顺基底，其被配置为在使用期间符合用户的前额区域的曲率，所述柔顺基底将所述一组电极中的每一个电极彼此分开；和

·电子耦合组件，其通过所述柔顺基底耦合到所述一组电极中的每一个电极的所述电耦合器，并且被配置为将所述一组电极耦合到所述耦合器组件的所述电子子系统。

35.根据权利要求34所述的系统，还包括密封机构，其中，所述密封机构包括围绕多组导电聚合物触点中的至少一组布置的一组端面密封垫圈。

36.根据权利要求34所述的系统，其中，所述柔顺基底包括疏水材料。

37.根据权利要求34所述的系统，其中，所述外壳的所述内部容积包含靠近所述电子基板的第一磁体，并且其中，所述电极组件包括第二磁体，所述系统包括耦合操作模式，在所述耦合操作模式中，所述电极组件至少部分地通过所述第一磁体和所述第二磁体之间的相互作用保持在适当位置。

38.根据权利要求34所述的系统，其中，所述一组电极中的第一电极布置成靠近右眶上区域，并且其中，所述一组电极中的第二电极布置成靠近电极放置的F3区域。

39.根据权利要求34所述的系统，还包括连接到所述一组电极的第一导电聚合物基板和所述一组电极的第二导电聚合物基板的导电聚合物框架，其中，所述一组电极中的第一电极通过所述导电聚合物框架电连接和机械连接到所述一组电极中的第二电极。

40.根据权利要求34所述的系统，其中，所述一组导电聚合物触点中的每一个包括三个碳橡胶触点。