CN114206219A - Eeg信号测量方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于测量EEG信号的系统，包括适于安装在头皮上的可穿戴体、安装在可穿戴体上的多个电极以及任选地还包括用于向电极施加力的多个可控致动器。控制器任选地控制每个致动器或每组致动器以向至少一个电极施加力。信号处理器接收和处理来自电极的信号，并基于该处理任选地向控制器发送控制信号。

Description

EEG信号测量方法及系统
相关申请
本申请要求2019年6月18日提交的第62/862,689号美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本发明的领域和背景
本发明涉及脑电图(EEG)，如在其一些实施方式中，更具体地涉及，但不限于，用于测量EEG信号的方法和系统。
大脑是产生称为兴奋性突触后电位(excitatory post synaptic potentials,EPSP)的信号的神经细胞的复杂结构。这些电位在皮层中相加并延伸穿过大脑的覆盖物到达头皮，在那里可以使用适当的电极测量它们。节律测量的活性代表突触后皮质神经元电位，其通过大量皮质细胞的复杂相互作用而同步。无创记录技术EEG是用于监测大脑活动的常用系统之一。EEG数据以高时间分辨率同时从多个通道收集，产生用于表示大脑活动的高维数据矩阵。除了其无与伦比的时间分辨率，EEG是非侵入性的、可穿戴的，并且比其他神经成像技术更经济。
在一些技术中，EEG信号由头戴式视图器(EEG headset)获取。
在医疗应用中使用的EEG头戴式视图器的一个非常常见的例子是标准脑电波帽(EEG帽)，其包括由橡胶或橡胶类材料制成的帽子，该帽子像游泳帽一样戴于受试者的头部。所述帽子具有以与受试者头部的表面接触的方式定位在整个帽上的表面电极。通用的当代EEG头戴式视图器需要广泛的准备以及专业的长时间设置和定位。为了提高电导率，通常使用凝胶或盐水。在一些情况下，对电极施加不舒服的压力以增强电耦合。同样已知的是使用干燥电极，其允许快速且容易地设置。一旦佩戴了EEG头戴式视图器，则采用试错程序以确保头戴式视图器与头皮上的期望位置正确地对准并且正确地附接到头皮以实现良好的导电性。
发明概述
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种用于测量脑电图(EEG)信号的系统。该系统包括适于安装在头皮上的可穿戴体、以每3平方厘米至少2个电极的密度安装在可穿戴体上的多个电极，以及信号处理器，其被构造用于检测来自所述电极的诱发相关电位(ERP)信号并基于所述ERP信号确定每个电极或每组电极的生理位置。
根据本发明的一些实施方式，所述系统包括用于从刺激系统接收描述佩戴所述可穿戴体的受试者的刺激的信号的输入，其中所述信号处理器被构造成部分地基于来自所述刺激系统的信号来确定所述位置。
根据本发明的一些实施方式，刺激系统被构造为通过至少一个电极施加电刺激。
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种用于测量EEG信号的系统。该系统包括：适于安装在头皮上部的可穿戴体；安装在所述可穿戴本体上的多个电极；多个拉伸传感器，用于生成描述可穿戴体的拉伸的拉伸数据；以及信号处理器，其被构造为接收拉伸数据，并根据拉伸数据构造三维地图，该三维地图描述一旦拉伸后电极在可穿戴体上的生理位置。
根据本发明的一些实施方式，所述系统包括多个物理上分离的感测系统(sensingsystems)，每个感测系统包括多个电极中的几个。
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种用于测量EEG信号的系统。该系统包括：适于安装在头皮上的可穿戴体；安装在所述可穿戴体上的多个电极；多个可控致动器，用于向所述电极施加力；控制器，其被构造成单独控制每个致动器或每组致动器以向至少一个电极施加力；以及信号处理器，其被构造为基于所述处理从所述电极接收和处理信号并向所述控制器发送控制信号。
根据本发明的一些实施方式，信号处理器被构造用于确定电极-组织阻抗、信噪比、伪像百分比和信号质量中的至少一个，并基于该确定结果来控制力。
根据本发明的一些实施方式，至少一个电极是柔性的，并且构造成一旦被力压靠在头皮上就会经历应变。
根据本发明的一些实施方式，所述致动器构造成在向电极建立旋转运动的同时施加力。
根据本发明的一些实施方式，至少一个所述可控致动器包括可充气气囊，在其充气时施加力。
根据本发明的一些实施方式，所述力是周期性的，并被施加以振动电极或产生锤击效应。
根据本发明的一些实施方式，所述系统包括多个物理上分离的感测系统，每个感测系统包括多个电极中的几个。
根据本发明的一些实施方式，所述感测系统中的至少一个包括电路板和多个柔性腿，每个柔性腿具有非导电部分和具有与电路板电连通的尖端的导电部分，其中每个导电部分是多个电极中的一个。
根据本发明的一些实施方式，所述电路板和多个柔性腿可彼此分离。
根据本发明的一些实施方式，所述可穿戴体包括支撑电路板和多个柔性腿的内壳和支撑多个可控致动器的外壳。
根据本发明的一些实施方式，至少一个所述柔性腿具有螺旋形状。
根据本发明的一些实施方案，多个腿中的至少一个腿的导电部分是聚合物的。
根据本发明的一些实施方式，所述多个腿中的至少一个腿的导电部分包括导电刷毛束。
根据本发明的一些实施方式，所述系统包括可控振动构件，所述可控振动构件被构造用于振动腿。
根据本发明的一些实施方式，至少一个所述腿包括位于腿上部的疏水性区域和位于腿下部的亲水性区域。
根据本发明的一些实施方式，所述多个柔性腿布置在感测系统主体的基部上，其中所述感测系统包括轴和安装在所述轴上并构造成接收所述感测系统主体的壳套体，并且其中所述壳套体包括用于保持所述感测系统主体的刚性壁和以允许所述壳套体相对于所述轴呈现多个不同取向的方式将所述刚性壁与所述轴连接的柔性膜。
根据本发明的一些实施方式，所述系统包括用于控制每个单独电极的连接状态的控制器。
根据本发明的一些实施方式，所述系统包括用于在控制器和电极之间建立通信的有线总线接口。
根据本发明的一些实施方式，所述控制器被构造用于将电极电气地分组为至少一个组。
根据本发明的一些实施方式，一个或多个组在头皮的表面上形成预定形态。
根据本发明的一些实施方式，基于由信号处理器针对电极接收的信号计算的电极-组织阻抗、信噪比、伪像百分比和信号质量中的至少一个，在闭环控制中选择组。
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种测量EEG信号的方法。所述方法包括操作根据权利要求1-22中任一项所述的系统，同时将所述可穿戴体放置在受试者的头皮上，以接收由所述多个电极感测的EEG信号，从而测量所述EEG信号。
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种用于感测脑电图信号的系统。该系统包括电路板和多个柔性腿，每个柔性腿具有非导电部分和具有与电路板电连通的尖端的导电部分，其中至少一个柔性腿具有螺旋形状。
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种用于感测脑电图信号的系统。所述系统包括电路板和多个柔性腿，每个柔性腿具有非导电部分和具有与所述电路板电连通的尖端的导电部分，其中所述多个腿中的至少一个的导电部分包括导电刷毛束。
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种用于感测脑电图信号的系统。该系统包括电路板和多个柔性腿，每个柔性腿具有非导电部分和具有与电路板电连通的尖端的导电部分，其中至少一个腿包括位于腿的上部的疏水性区域和位于腿的下部的亲水性区域。
根据本发明的一些实施方案，所述腿包括在疏水性区域和亲水性区域之间的中间区域，该中间区域比疏水性区域疏水性小，并且比亲水性区域亲水性小。
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种测量EEG信号的方法。所述方法包括：以每3平方厘米至少两个电极的密度设置在对象的头皮表面上的多个电极检测的诱发响应电位信号(Evoked Response Potential,ERP)；以及处理ERP以基于ERP信号确定每个电极或每组电极在表面上的生理位置。
根据本发明的一些实施方式，该方法包括接收来自刺激系统的描述对象的刺激的信号输入，其中位置的确定部分地基于来自刺激系统的信号。
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种测量EEG信号的方法。所述方法包括：从放置在对象的头皮表面上的多个电极接收信号；以及基于所述处理来处理所述信号并控制多个可控致动器以向所述电极施加力。
根据本发明的一些实施方式，所述方法包括确定从由电极-组织阻抗、信噪比、伪影百分比和信号质量组成的组中选择的至少一个量，以及响应于所述至少一个量的值来增加所述力。
根据本发明的一些实施方式，向内施加力。
根据本发明的一些实施方式，所述可控致动器中的至少一个包括可充气气囊，其中所述控制包括充气所述气囊以施加所述力。
根据本发明的一些实施方式，该方法包括确定气囊中的压力和选自电极-组织阻抗、信噪比、伪影百分比和信号质量的至少一个量，并且响应于至少一个量的值来改变压力。
根据本发明的一些实施方式，所述控制包括操作致动器以周期性地施加力以振动电极或产生锤击效应。
根据本发明的一些实施方式，所述方法包括确定从由电极-组织阻抗、信噪比、伪影百分比和信号质量组成的组中选择的至少一个量，以及响应于至少一个量的值操作致动器以振动电极或产生锤击效应。
根据本发明的一些实施方式，所述方法包括改变至少一个电极的连接状态。
根据本发明的一些实施方式，所述方法包括将电极电气地分组为至少一组。
根据本发明的一些实施方式，所述方法包括根据头皮表面上的预定形态选择组。
根据本发明的一些实施方式，所述方法包括确定从由电极-组织阻抗、信噪比、伪影百分比和信号质量组成的组中选择的至少一个量，以及基于该量的值在闭环控制中选择组。
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种用于合并组装多个感测系统的夹具系统，每个感测系统被构造用于感测EEG信号。所述夹具系统包括具有外表面和内表面的脚手架，所述外表面被设计和构造成适配地容纳安装有多个壳套体的可佩戴体；形成在所述外表面上的多个凹部，每个凹部具有基底和形成在所述基底和所述支架的内表面之间的通孔，每个凹部的尺寸和形状与所述感测系统之一的一次性电极组件兼容；以及多个夹具轴，每个夹具轴经由相应的通孔从所述内表面的一侧引入到所述凹部中的一个中。
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种成套件。该成套件包括如上所示的夹具系统，任选地且优选地，如下所详细描述的夹具系统；以及用于测量EEG信号的系统，其中所述系统包括适于安装在头皮上的可穿戴体和安装在所述可穿戴体上的多个壳套体(housing)，每个壳套体在其中具有所述感测系统之一的电路板，并且被构造成接收所述感测系统之一的电极组件。
根据本发明的一些实施方式，该成套件包括多个一次性电极组件，每个一次性电极组件的尺寸和形状都与其中一个凹部相容。
根据本发明的一些实施方式的一个方面，提供了一种组合用于测量EEG信号的系统的方法。所述方法包括将相应的多个传感系统的多个一次性电极组件放置在夹具系统的相应的多个凹部中，所述夹具系统诸如，但不限于，上文描绘的夹具系统，并且任选地且优选地如以下进一步详述；在所述支架上安装可穿戴体，所述可穿戴体具有多个壳套体，所述多个壳套体中的每一个构造成接收所述电极组件中的一个，并且在所述多个壳套体中具有所述感测系统中的一个的电路板，以便将所述壳套体与所述凹部对准；以及致动所述夹具轴以将所述电极组件从凹部释放并将所述电极组件连接至所述壳套体。
除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和/或科学术语具有与本领域普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管可以在本发明的实施方式的实践或测试中使用与本文描述的方法和材料类似或等效的方法和材料，然而还是在下面描述了示例性方法和/或材料。如果存在冲突，则以专利申请文件，包括定义为准。另外，材料、方法和实施方式仅是说明性的，并非意在限制必须如此。
本发明实施方式的方法和/或系统的实现可以涉及手动、自动或其组合执行或完成所选任务。此外，根据本发明的方法和/或系统的实施方式的实际仪器和设备，可以通过使用操作系统的硬件、软件或固件或其组合来实现几个选择的任务。
例如，用于执行根据本发明实施方式的所选任务的硬件可以被实现为芯片或电路。关于软件，根据本发明实施方式的所选任务可以由使用任何合适的操作系统的计算机执行的多个软件指令而实施。在本发明的示例性实施方式中，根据此处描述的方法和/或系统的示例性实施方式的一个或多个任务由数据处理器执行，诸如用于执行多个指令的计算平台。任选地，数据处理器包括用于存储指令和/或数据的易失性存储器和/或非易失性存储器，例如，用于存储指令和/或数据的磁硬盘和/或可移动介质。任选地，也提供网络连接。还任选地提供显示器和/或诸如键盘或鼠标的用户输入设备。
附图的多视图的简要描述
本发明的一些实施方式仅以示例的方式参照附图描述。现在特别参考附图详细显示之处，在此强调所示的细节是作为示例并出于对本发明实施方式的说明性讨论的目的。在这一点上，结合附图进行的描述使本领域技术人员清楚如何实施本发明的实施方式。
在附图中：
图1A和1B是根据本发明的一些实施方式的用于测量EEG信号的系统的示意图；
图1C是示出根据本发明的一些实施方式的电极在可穿戴体上的安装构造的示意图；
图1D-F是示出根据本发明的一些实施方式适合于图1C中所示电极的形状的代表性示例的示意图；
图2A-E是根据本发明的一些实施方式的包括多个拉伸传感器的可穿戴体的示意图；
图3A-F是在本发明的其中使用金属线的实施方式中的包括几个电极的传感系统的示意图；
图4A-F是在其中采用导电刷毛束的本发明的实施方式中的包括几个电极的传感系统的示意图；
图5A-F是在其中使用导电聚合物束的本发明的实施方式中的包括几个电极的传感系统的示意图；
图6是根据本发明的一些实施方式的螺旋感测腿的示意图；
图7是本发明实施方式中的传感腿的示意图，其中腿包括疏水区和亲水区；
图8A-H是本发明实施方式中用于测量EEG信号的系统的示意图，其中所述系统包括用于向电极施加力的可控致动器；
图9A和9B是本发明实施方式中的系统的示意图，其中的致动器包括气囊、轴和定子，可穿戴体包括外壳和内壳；
图9C是根据本发明的一些实施方式的片状构件和嵌入其中的多个感测系统主体的示意图；
图10A和10B是描述根据本发明的一些实施方式的总线接口的示意图；
图11是描述根据本发明的一些实施方式的用于操作致动器以在电极上施加压缩力的闭环过程的流程图；
图12是描述根据本发明的一些实施方式的用于操作致动器以使电极振动的闭环过程的流程图；
图13是描述根据本发明的一些实施方式的用于操作致动器以提供锤击效果的闭环过程的流程图；
图14A-F是示出根据本发明的一些实施方式的感测腿的附加构造的示意图；
图15是描述根据本发明的一些实施方式的用于操作致动器的组合过程的流程图；以及
图16A-D是根据本发明的一些实施方式的夹具系统的示意图。
本发明的具体实施方式的描述
在本发明的一些实施方式中，本发明涉及EEG，更具体地，但不限于涉及用于测量EEG信号的方法和系统。
在详细说明本发明的至少一个实施方式之前，应当理解，本发明不一定局限于以下说明和/或附图和/或实施方式中所示的部件和/或方法的构造和布置的细节。本发明能够以各种方式实施或实施其它实施方式。
本发明人意识到在EEG信号的测量中存在若干技术挑战。可以使用湿电极或干电极来收集EEG信号。本发明人认识到，使用湿电极需要耗时的准备、熟练的经验丰富的操作者和复杂的过程，因为导电凝胶应该施加在头皮上，并且因为受试者的准备工作常常需要剃毛和从头皮上去除死皮。凝胶还可能引起受试者的不适，并且还可能导致皮肤刺激。另外，由于凝胶随时间而干燥，因此需要定期(通常每小时)重新施用凝胶。此外，需要非常小心地考虑所施加的凝胶的量，因为过多的凝胶可能导致电极之间的短路，并且较少的凝胶可能导致导电性差。
本发明人认识到，使用干电极并非没有最好避免的某些操作限制。这些包括需要手动地一个接一个地放置电极并且在电极上施加压力以确保穿过头发且接触良好。施加的压力也可能引起不适，因为受试者可能在头皮上承受恒定的张力。由于电极和头发之间的缠结，使用干电极也可能引起不适。
此外，已知EEG系统每个电极都包括有线电缆。这限制了对象的移动能力，并且还可能降低信号质量，因为对象的不可避免的移动可能导致信号中断(伪像)。
另外，在传统的EEG系统中，需要将每个电极精确地放置在头皮上的特定位置上(例如，根据国际10-20EEG方案)。发明人认识到，偏离特定位置会降低诊断的准确性。
在寻找上述问题的解决方案中，发明人设计了一种用于感测和测量EEG信号的技术。本实施方式的技术能够用于调查和/或诊断各种状况和疾病，包括但不限于癫痫发作、创伤性脑损伤(TBI)、出血、脑肿瘤、脑病、认知下降、睡眠障碍、缺血性病理，例如卒中、痴呆和脑活动的昏迷水平。本发明这些实施方式的技术能够用于评估几种类型的脑疾病。例如，当存在癫痫时，癫痫活动可在EEG上表现为快速的尖峰波，并且当脑包括可由肿瘤或卒中引起的病变时，可根据病变的大小和位置检测到异常缓慢的EEG波。本发明这些实施方式的技术能够用于各种目的的生物反馈应用中，包括但不限于改善患有运动障碍或运动功能障碍的受试者的生活质量。
现在参考附图，图1A和1B是根据本发明的一些实施方式的用于测量EEG信号的系统10的示意图。在本发明的各种示例性实施方式中，但不是必须地，系统10是干式EEG系统，在这种意义上，该系统可以通过在干燥环境中与受试者22的头皮14建立接触来测量EEG信号，并且特别是不在感测元件和皮肤之间施加凝胶。
系统10优选地包括适于安装在头皮14上的可穿戴体12。可穿戴体12可以是刚性的、柔性的或弹性的，并且可以由可穿戴在头皮上的任何材料制成，例如但不限于合成织物、模制塑料、玻璃纤维、增强玻璃纤维(例如，用Kevlar或碳纤维增强)。
在本发明的一些实施方式中，可穿戴体12包括外壳和内壳(图1A和1B中未示出，参见下述的图9A和9B中)。在本发明的一些实施方式中，可穿戴体12的至少一部分是弹性的。系统10还包括安装在可穿戴体12上的多个电极16。优选地但并不必须是，系统10包括多个感测系统40，每个感测系统40包括几个电极，使得电极16物理地分组成多个单独的感测系统40。下面提供适用于本发明这些实施方式的传感系统的更详细描述。
分布在可穿戴体12上的电极的数量优选为至少16、至少32或至少64，或至少128，或至少256或至少512或更多。优选地，电极以至少两个电极每3平方厘米或至少四个电极每3平方厘米或至少八个电极每3平方厘米的密度分布在可穿戴体12上，或者至少两个电极每2平方厘米或至少四个电极每2平方厘米或至少八个电极每2平方厘米，或者至少两个电极每平方厘米或至少四个电极每平方厘米或至少八个电极每平方厘米。对于至少50％或至少60％或至少80％的电极，相邻电极之间的距离优选小于3cm或小于2.5cm或小于2cm或小于1.5cm或小于1cm。
根据本发明的优选实施方式，使用大量电极允许系统执行高密度脑电图(hdEEG)，其能够提供高空间采样密度以及大的头部覆盖。
hdEEG允许记录具有改进的空间分辨率的自发或诱发的脑活动。hdEEG可以提供足够高的空间分辨率(通道数)，用于研究各种情况，例如但不限于癫痫、认知过程、脑损伤和神经精神障碍，以及用于检测脑深部活动。hdEEG能够用于例如癫痫病灶的精确定位和/或神经网络调查，例如评估脑计算机接口系统中的功能连通性和利用率。
根据本发明的一些实施方式的电极16在可穿戴体12上的安装构造在图1C中示出。在这些实施方式中，电极16安装在柔性线32上，柔性线32沿栅格方向附接到可穿戴体12(图1C中未示出，参见例如图1A和1B)。在一些实施方式中，电极16沿绳32均匀分布。在系统10包括多个感测系统40的实施方式中，每个感测系统40包括几个电极，感测系统40优选但并不必须沿着线32均匀分布。
在本发明的一些实施方式中，弹性带34连接到线32。在图1C所示的图中，带34连接两根线32，从而当带34被拉伸时(例如，当可穿戴体12被佩戴在头皮14上时)，线32沿着通常与线32垂直的方向彼此移位，如通常由双头箭头36所示。电极16可以具有任何形状。适用于线32上的电极16的形状的代表性示例显示在图1D-F中，其中示出链轮形状(图1D)、三脚架形状(图1E)，以及圆盘或球形状(图1F)。在本发明的一些实施方式中也可考虑采用其他形状。
任选地，系统10包括控制器72，控制器72具有一电路，该电路被构造用于控制每个单独电极的连接状态。例如，控制器72能够将电极电气地分组为两个或更多组。分组是电性的，即由一组中的所有电极感测的信号被相干地组合，使得组合的信号代表来自头皮14上被该组中的所有电极占据的区域的感测事件。可以基于一个或多个标准来定义组。例如，在本发明的一些实施方式中，基于头皮表面上的预定形态来选择组，并且在本发明的一些实施方式中，基于电极接收的信号的阻抗或信噪比来在闭环控制中选择组，并且在本发明的一些实施方式中，基于独立的信号分析来选择组。下面更详细地提供根据本发明的一些实施方式的分组操作。
系统10任选地且优选地还包括信号处理器18，该信号处理器18具有一个或多个接收并处理由电极16感测的EEG信号的电路，并且任选地且优选地将控制信号发送到控制器72。处理器18可以被构造成执行本文描述的任何处理操作。通常，处理器18包括将电极16感测的信号数字化的模数(Analog-to-Digital，A2D)电路，以及数字信号处理电路(DSP)，其接收来自A2D电路的数字化信号并将数字信号处理操作施加到数字化信号。处理器18优选但不限于包括专用电路，例如用于执行这些操作的专用集成电路(ASIC)。还考虑使用现场可编程门阵列(FPGA)来执行至少一些图像处理操作。
电极16和处理器18之间的通信任选地且优选地借助于有线总线接口，如下文进一步详述。处理器18可以作为单独的单元提供或安装在可穿戴体12上。还设想了这样的实施方式：其中处理器18包括安装在可穿戴体12上的第一电路和未安装在可穿戴体12上的第二电路，其中一个或多个处理操作由安装在可穿戴体12上的电路执行，而其他操作由未安装在可穿戴体12上的电路执行。例如，A2D电路可以安装在可穿戴体12上，并且DSP电路可以远离可穿戴体12。
在本发明的一些实施方式中，处理器18被构造用于检测来自电极16的诱发响应电位(ERP)信号，并基于ERP信号确定每个电极或每组电极的生理位置。在这些实施方式中，电极的密度优选地是大的(例如，每3平方厘米至少两个电极或每3平方厘米至少四个电极或每3平方厘米至少八个电极，或每2平方厘米至少两个电极或每2平方厘米至少四个电极或每2平方厘米至少八个电极，或每平方厘米至少两个电极或每平方厘米至少四个电极或每平方厘米至少八个电极)，以便提高位置确定的分辨率。
ERP是身体对给定刺激的心理生理反应(psychophysiological response)。由于单个神经元与它们相关的电活动相对较少，当然不足以在头皮上检测到，因此当神经元同步动作时记录ERPs，并且由每个特定神经元产生的电场定向成使得对头皮的影响累积。以分层开放场方式组织的神经元(具有以相同方式定向的树突和轴突的神经元)的活性通常作为ERP拾取。引起ERPs的刺激可以是外部的，也可以是内部的。
ERP信号的检测任选地且优选地由处理器18基于描述佩戴可穿戴体12的受试者22的刺激的信号来执行。这些信号通常从刺激系统20接收。处理器18优选地在来自刺激系统20的信号和来自电极16的EEG信号之间同步，以在EEG信号中识别ERP信号。刺激系统20可以应用任何类型的刺激，包括但不限于体感诱发电位(somatosensory evoked potential,SSEP)、脑干诱发反应测听、视觉刺激、触觉刺激、嗅觉刺激和运动刺激。
对于任何识别的ERP信号，处理器18可确定在电极16的哪个电极感测到ERP信号，并基于诱发ERP信号的刺激类型确定电极的位置。在本发明的各种示例性实施方式中，多个刺激被施加到对象22，并且对于所施加的刺激中的至少几个中的每一个重复对相应ERP信号的识别和感测相应ERP信号的电极的位置。优选地，基于所确定的位置生成在皮质的解剖区域上的电极的形态图。因此，与常规技术(例如10-20EEG方案)不同，其中每个电极必须放置在特定位置处，本实施方式有利地生成自动地将每个电极或电极组与皮质的特定解剖区域相关联的形态图。
例如，使用运动神经系统上的SSEP感官刺激，所记录的最大P20能够定位感官皮层(中央后回)。通过定位几个解剖学位置并知道电极和感测点之间的构造，可以定位(mapped)所有电极并将其定制为个体的解剖学。其它电极可以基于它们与定位的电极的物理距离来定位。另一示例是一种刺激，其中显示特定图像的视觉模式，例如但不限于检查板或闪烁光，显示以诱发能被诱发的视觉诱发电位。另外的示例是声音刺激，其中将特定声音(例如，以特定频率、持续时间和/或幅度)呈现给对象22。还可以想到的是电子刺激，例如但不限于对器官施加外部刺激，例如使用用于从手腕施加电脉冲的手腕刺激装置。这种刺激在大脑的感官部分中诱发ERP信号，并因此可用于确定拾取该信号的电极的位置。进一步设想的是这样的实施方式，其中通过一个或多个EEG电极将电脉冲传输到头皮并识别由该刺激指示的ERP信号。在这些实施方式中，刺激系统20任选地且优选地与电极16直接连通，并且被构造为经由相应的电极或多个电极向头皮传送电子信号。
另外的刺激类型和诱发ERP信号的相应皮层区域在下面的实施方式部分中描述。
应当理解，可以同时或顺序地施加多个刺激。优选地，所施加的刺激在其中是同步的。
在本发明的一些实施方式中，可穿戴体12包括多个拉伸传感器。这些实施方式在图2A-E中示出。图2A-E所示的是安装在可穿戴体12上的拉伸传感器24。在本发明的一些实施方式中，拉伸传感器24被编织入线32(未示出，参见图1C)，其上安置电极16。根据本发明的一些实施方式，还设想了在没有线32的情况下采用拉伸传感器的实施方式。
可穿戴体12优选地还设置有用于向主体12提供机械增强的刚性电弧26，并且可任选地包括硬件组件28，所述硬件组件28可包括一个或多个总线架构和控制器，如下文进一步详述的，和/或电源30。下面描述可穿戴体12的附加构造。
拉伸传感器24将模拟运动或张力转换为描述可穿戴体12的拉伸的拉伸数据。信号处理器18(未示出，参见图1A和1B)任选地且优选地从传感器24接收拉伸数据，并且一旦可佩戴体12被拉伸，则根据拉伸数据构造描述电极16在头皮上的位置的三维地图。适于用作拉伸传感器的传感器公开在美国公开申请20160238368中，并且可从StretchSenseTM(新西兰奥克兰)购得。
通常，处理器18也使用已知位置的一个或多个参考点来构造三维地图。在这些实施方式中，穿戴并拉伸可穿戴体，使得标记在可穿戴体上的一个或多个参考点与特定解剖点(例如，耳朵、眉毛、前额中线等)对齐。优选地，使用与弹性带34的静止状态下的长度或弹性带34未拉伸时的线间距离有关的信息预先编程信号处理器。利用该信息和来自传感器24的拉伸数据，处理器18计算电极间距离，并且利用计算的距离和参考点的位置，处理器18构造三维地图。
三维地图允许系统10在脑活动轴系统和电极16的物理定位之间建立互相关，并以高精度在脑模拟和头皮上定位感兴趣的特定区域。
现在参考图3A-F、4A-F和5A-F，这些图是根据本发明的各种示例性实施方式的包括几个电极16的感测系统40的示意图。所示为正视图(图3A-B、4A-B和5A-B)、截面图(图3C-D、4C-D和5C-D)，以及系统40在松弛状态下的(图3A、3C、3E、4A、4C、4E、5A、5C和5E)和处于压缩状态(图3B、3D、3F、4B、4D、4F、5B、5D和5F)的仰视图(图3E-F、4E-F和5E-F)，一旦压缩力42沿头皮14的方向向内施加到感测系统40。诸如系统40的多个传感系统能够例如沿着线32分布在系统10的可穿戴体12上，如上文所详述。
传感系统40通常包括电路板44(例如，印刷电路板)和多个柔性传感腿46。任选地，每个腿46具有非导电部分48和经由导电部分52与电路板44电连通的尖端50。在本发明的一些实施方式中，部分48和52以芯-壳关系对准，其中非导电部分48至少部分地包围导电部分52，但这并不必须是这种情况，因为在本发明的一些实施方式中，部分48和52以其它构造对准，例如但不限于并排构造。
在本发明的一些实施方式中，一个或多个腿46不包括单独的非导电部分和导电部分。例如，一个或多个腿46可以以非导电区域与导电区域交织的方式具有交织结构。例如，支腿可以由非导电材料制成，例如但不限于非导电聚合物材料，浸渍有导电颗粒，例如但不限于碳颗粒或金属(例如镍)颗粒。
优选地，电路板44可与腿46脱离。这些实施方式是有利的，因为它们允许使系统46中的部分是一次性的和部分是可重复使用的。具体地，与头皮接触的腿46能够制成一次性，电路板44可以制成可重复使用的。在将系统10安装到对象的头部之前，将新的一次性腿46连接到电路板44，使得不必将相同的腿用于不同的对象或不同的进程。
电路板44用于收集每个单独部分52的信号，并将其传送到处理器18，任选地且优选地经由有线总线接口进行传送，如下文进一步详述。
因此，系统40的每个支腿46形成系统10的一个电极16。一旦可穿戴体12被佩戴，并且一旦力42被施加在腿46上，腿46能够具有促进其朝头皮14弯曲或塌陷的任何三维形状。图3A-5E示出了腿46的弯曲形状，其中压缩力42增加了该形状的曲率。还考虑了这样的实施方式，其中一个或多个腿46，更优选为每个腿46具有螺旋形状。在这些实施方式中的腿46的示意图在图6中示出。在本发明的各种示例性实施方式中，腿46的形状和取向被选择为腿46的至少一个，更优选为每个腿，沿着与头皮14的法线方向不重合的方向取向。
在一些实施方式中，电路板44被构造用于预处理由腿46感测的信号。例如，电路板44能够包括缓冲放大器和/或被构造用于提供有源屏蔽以降低噪声。
发明者发现，传感系统40能够穿透受试者22的头发，并且任选地且优选地在干燥环境中，与头皮14的接触得到改善。
优选地，腿46至少部分地由形状记忆材料制成，例如但不限于形状记忆合金。形状记忆材料可以结合在柔性部分48中，在这种情况下，形状记忆材料优选是非导电聚合物或通过非导电涂层涂覆的导电材料(例如，导电聚合物或合金)，以使部分52与其他导电部分绝缘。可选地或另外地，形状记忆材料可结合在部分52中，在这种情况下，形状记忆材料优选为导电聚合物或合金。
在本发明的一些实施方式中，头皮14和电路板44之间的电导率仅在施加力42之后建立，其中在施加力42之前头皮14和电路板44之间没有电导。这些实施方式是有利的，因为它们在相邻感测系统的端部重叠的情况下防止短路。这些实施方式可以通过确保腿46的尖端50仅在施加力42之后接触头皮14来实现。用于该实现的优选构造在图14A和14B中示出。图中示出了支腿46，其中导电部分52和非导电部分48并排排列。在没有力42的情况下(图14A)，腿46被定向并呈这样的形状，即其中非导电48部分接触头皮14并维持尖端50和头皮14之间具有间隙51。在施加力42之后(图14B)，腿46经历应变并呈现导电部分52的端部与头皮14接触的形状。
在本发明的一些实施方式中，尖端50被构造和设计成使得在施加力42之后其与头皮14的接触面积增加，如图14C和14D所示。在没有力42的情况下(图14D)，相对于在存在力42的情况(图14C)，在通常平行于头皮14的尖端50的横截面积更小。这种构造的优点在于它改善了电极组织阻抗。优选地，尖端50的材料是足够柔软的，使得一旦它被力42驱动，它的表面就符合与之接触的皮肤的形状，并填充皮肤凹部或随之部分卷曲(图14C)。
在本发明的一些实施方式中，腿46被布置成使得在施加压缩力42时，腿朝向头皮14旋转。这些实施方式在图14E和14F中示出，示出了施加力42之前的腿46(图14E)和之后(图14f)的状态，其中腿46被布置成响应于力42旋转43。可通过在系统40的主体54的基部上设置腿46来实现旋转(图14A-D未示出，参见图3A-5F)。例如，腿可以以螺旋方式布置，使得一旦施加力42，螺旋布置就确保将向内施加的力转换为转动力。可选地或更优选地，在对腿46建立旋转运动的同时施加力42。图14E和14F中未示出腿46的导电部分52和非导电部分48，但是提供了这里描述的信息的普通技术人员将知道如何构造腿46以包括导电部分52和非导电部分48。
还考虑实施了图14A-B和/或图14C-D中所示实施方式和图14E-F中所示的实施方式的组合。在该实施方式的组合中，力42同时使腿46旋转并在腿46上施加应变，使得尖端50与头皮14接触。
还设想实施施加单独的力以旋转腿的实施方式。
优选地，尖端50由低肖氏硬度的软材料制成(例如肖氏OO硬度从约10到约100)，一旦施加力42，该软材料就经历应变，如图14B和14C所示。从使用者舒适度的角度来看，这些实施方式是有用的，并且也是有利的，因为应变增加了在头皮14上的印迹。
肖氏OO硬度描述了材料对永久压痕的抵抗力，该抵抗力由OO型硬度计刻度定义。肖氏A硬度通常根据ASTM D2240-00测定。
可制成尖端50的材料的代表性实例包括但不限于涂覆有AgCl的硅，或涂覆有金属的聚氨酯复合物，或碳黑，但也考虑其它导电材料。
在本发明的一些实施方式中，尖端50被构造和设计成使得尖端50和头皮14之间的摩擦力足以防止尖端50在施加力42之后从其位置移动。通常，但并不必须，尖端50涂覆有具有多个微米或纳米结构56的涂层(图5C-F)，从而增加摩擦力并且也增加尖端50的表面积，从而提高尖端50的电导率。
本发明实施方式考虑用于腿46的几种类型的导电部分。在本发明的一些实施方式中，一个或多个腿46的导电部分52是金属线。这些实施方式在图3A-F中示出。在本发明的一些实施方式中，一个或多个腿46的导电部分52包括导电刷毛束。这些实施方式在图4A-F中示出。在本发明的一些实施方式中，一个或多个腿46的导电部分52由导电聚合物制成。这些实施方式在图5A-F中示出。也可考虑实施这些实施方式的组合，例如，具有至少两个具有不同类型的部分的腿46的传感系统。
具体参考图4A-4F，部分52的每个刷毛任选地且优选地具有约0.05mm至约0.4mm，例如0.15mm的厚度。具有用于部分52的导电刷毛束的优点在于它便于穿透到对象的头发中。另一个优点是，束的尖端50与头皮14的形状一致，由此束的不同的刷毛可接合具有不同高度的头皮点14，由此使得系统40在头皮上的印迹面积增大。在本发明的一些实施方式中，束以螺旋方式布置(图4E和4F)在系统40的主体54的基部上，以防止一束刷毛与另一束刷毛接触。一旦施加力42，螺旋装置确保将向内施加的力转换成用作在刷毛尖端上发挥螺钉作用的转动力。使用刷毛的优点在于它降低了电极将与受试者的头发缠结的可能性。
现在参考图7，图7是系统40的支腿46的示意图，在下述实施方式中，支腿46的非导电部分48和/或导电部分52包括疏水区62和亲水区64。
优选地，疏水区62位于腿46的上部(不与头皮接触)，亲水区64位于腿46的下部(邻近尖端50)。该实施方式的优点在于，湿度例如由头皮14表面的汗水引起的湿度，集中在腿46的下部附近，增加了与人体组织间的传导性，并防止其到达电路板44(未示出)。该实施方式也是有利的，因为它防止相邻传感器系统之间的电力短路。
在本发明的一些实施方式中，腿46还包括在疏水区62和亲水区64之间的中间区66。中间区域66比疏水性区域62疏水性小，比亲水性区域64亲水性小。例如，中间区域66既不是亲水性的也不是疏水性的。在一些实施方案中，中间区66的疏水性在向上方向上逐渐增加。具有中间区域66的优点是头皮14和可穿戴体12之间的温差在区域64附近形成槽。由于头皮14处的温度通常高于可穿戴体12处的温度，所以空气蒸汽68倾向于在腿46的较高部分处冷凝。由于上部是疏水性的，蒸汽68在中间区域66上的区域处冷凝，并被用作蒸汽槽的亲水性区域64向下抽吸。这防止了相同感测系统的相邻腿之间和/或相邻感测系统的相邻腿之间的电短路。
图8A-H是本发明实施方式中的系统10的示意图，其中系统10包括用于向电极施加力的可控致动器。在图8A-H中所示的图示中，这些图不应被认为是限制性的，系统10的电极被分组到感测系统40中，但这不一定是这种情况，因为根据本发明的一些实施方式还考虑了电极未被分组的构造。为了清楚显示，图8A中仅示出了一个感测系统40，但是应当理解，能够在EEG系统10中并入许多如系统40的感测系统。
在所示实施方式中，系统10包括多个可控致动器70，用于向电极16或腿46施加力。为了清楚显示，在图8A中放大了一个致动器。致动器70被设计和构造成向电极16或腿46施加压缩力(例如，力42)，任选地且优选地为非周期性压缩力。在本发明的一些实施方式中，致动器70能够被设计和构造成向电极16或腿46施加周期性(例如，正弦)力，以便振动腿或电极或产生锤击效应，从而促进电极或腿的穿透在尖端和头皮之间的接触区域并更好地扩展。可以通过控制致动器70周期性地施加和终止对电极施加压缩力来产生锤击效应。在本发明的一些实施方式中，致动器70可以被设计和构造成向电极16或腿46施加旋转力，以便例如围绕腿的纵向轴线旋转腿，如图14F所示。
优选，但并不必须地，每个致动器70安装在传感系统40的主体54的顶部。
进一步设想的是上述实施方式的组合。例如，一个或多个致动器能够施加压缩力(例如，力42)，并且一个或多个致动器可以施加周期性的力以使腿振动或产生锤击效应。
图8B-E示意性地示出了安装在对象22的头皮14上时的系统10。图8B是透视图，图8C、8D和8E是致动器70的三种不同状态的剖视图。具体地说，在图8C中致动器70处于松弛状态，在该松弛状态中没有力施加到腿46，图8D和8E中致动器70向腿46施加力，其中图8E所示的状态对应于与图8D中所示状态相比更强的力，从而使主体54更靠近头皮14，并对腿46施加更多的拉力，从而在尖端和头皮之间产生更高的印迹区域。
每个致动器70均可以实施为例如，充气时施加力的充气气球、压电执行器或电动执行器(例如，螺线管)或施加电压时施加力的电机、通过活塞运动施加力的气动执行器等。
图8F-H示意性地示出了在致动器70的一些实施方式，其中制动器70包括可充气气囊71。在这些实施方式中，致动器70还可包括缩回机构73，该缩回机构73可实施为弹性构件，例如弹簧、旋转轴75和环形定子77。轴75位于定子77内。轴75的近端与气囊71接合，轴75的远端连接到主体54。优选地，轴75设置有一个或多个螺旋槽，并且定子77的内表面设置有一个或多个装配在定子77的槽中的突起，使得定子77和轴75用作推动旋转机构。在气囊71膨胀时，轴75沿头皮的方向(图8F-H中未示出)推过定子77，并由定子77旋转。主体54连接到轴75的远端，在腿46上施加力的同时旋转。一旦气囊71放气，缩回机构73通过定子77缩回轴75。
图8F-H示出了致动器70的三种状态。图8F示出向腿46施加力，该力足够高，以使腿应变的状态，图8G示出施加在轴75上的力足以在腿46和头皮之间建立接触的状态。图8H示出轴75被机构73完全缩回的状态，直到腿46不接触头皮。典型的充气压力Pc，用于在腿46和头皮之间建立接触(图8G)，是约2至约12PSI，例如约4PSI，的压差(相对于环境压力)。当球囊71内的压差高于Pc时，将腿46压靠头皮并经历应变(图8F)，当气囊71内的压差小于Pc时，通过机构73使轴75缩回(图8H)。也可以考虑其他压力水平。在本发明的各种示例性实施方式中，选择在腿46压靠头皮的状态下气囊71内的压力，从而腿46在头皮上的负荷不超过经验参数(例如3N/平方厘米)。
当系统40的致动器70包括气囊71、轴75和定子77时，任选地且优选地包括外壳12a和内壳12b。图9A和9B示出了系统10的分解图(图9A)、组装图(图9B)。在所示的实施方式中，外壳12a用于支撑气囊71和用于充气和放气气囊71的气动管162，内壳12b用于支撑感测系统40的其它部件，包括至少定子77、电路板44和具有腿46的主体54。任选地且优选地，壳体12a和12b中的至少一个，更优选是两个壳体12a和12b是刚性的。优选地，内壳12b的尺寸是可调节的，以配合到头皮14上。
通常，系统10还包括用于在系统10的各个部件之间建立电接触的有线总线接口90。接口90可以安装在内壳12b上。下面参考图10A和10B提供适合于本实施方式的总线接口的更详细描述。
电路板44优选是可从与本体54分离的，并且可以封闭在壳套体164中，壳套体164被设计成用于容纳本体54。在本发明的一些实施方式中，壳套体164包括刚性壁165和将壁165连接到轴75的柔性膜167。这些实施方式的优点是它们在壳套体164相对于轴75的取向上提供了灵活性，因此允许传感系统40适应头皮的形状。公和母配合卡扣件166任选地且优选地用于促进电路板44和本体54之间的快速连接和分离。用于将主体54连接到壳套体164的优选技术是借助于夹具系统，其在下面参照图16A和16B进行描述。
在本发明的一些实施方式中，两个或多个感测系统40，任选且优选全部，借助于片状构件168相互连接，其任选且优选呈帽子的形状。通常，主体54嵌入在片状构件168内。片状构件168(帽子形状)的透视图，如图9C所示其中嵌入相互连接的传感系统40。片状构件168优选是柔性的，以便使每个传感系统40具有独立的旋转和平移运动。在本发明的一些实施例中，主体54安全地连接到构件168以形成一个整体结构，最终用户不能在不造成物理损坏(例如破裂、断裂)的情况下分离该整体结构。
图9B示出了一个传感系统的气囊71充气以确保腿46和头皮14之间的接触，并且相邻传感系统的气囊71放气以使得腿46和头皮14之间不存在接触的示例性情况。具有腿46和任选的柔性构件168的主体54在此统称为电极组件170。
再次参照图8A，系统10任选地且优选地包括控制器72，其被构造成用于单独控制每个致动器70以施加力。控制器72从信号处理器18接收控制信号。信号处理器18可以在用户输入之后向控制器72发送信号以操作致动器70，例如，当对象22感觉不舒服时，对象22可以向处理器18输入命令以释放电极上的压力或启动振动方案。可选地或另外地，信号处理器18和控制器72在闭环控制中操作，其中信号处理器18接收并处理来自电极(例如，感测系统40的腿46或电极16)的EEG信号，并基于该处理将控制信号传输到控制器72。
通常，信号处理器18确定电极-组织阻抗或一个或多个信号质量测量值，并基于所确定的阻抗将控制信号传输到控制器72。
如本文所使用的“电极-组织阻抗”(ETI)是两个给定电极之间的电压降与在这两个电极之间流动的电流的比率。
例如，当确定的阻抗高于预定阈值时，信号处理器18可以向控制器72发送信号以增加由致动器70施加的压缩力，否则释放该压缩力。这允许系统10始终以低阻抗值操作。当致动器70振动电极或产生锤击效应时，控制器72也可以接收用于控制致动器70的控制信号。通常，当所确定的阻抗高于预定阈值时，信号处理器18向控制器72发出信号，以通过致动器70启动振动或锤击协议。
执行振动和/或锤击协议的优点在于其允许重新定位感测系统并改善对用户的舒适度。
信号处理器18还可以从致动器70接收信号，指示施加到电极或支腿上的力或压力。例如，当致动器70包括可充气球囊时，信号处理器18可从致动器70接收描述球囊内压力的信号。信号处理器18可以使用指示力或压力的信号来选择它发送给控制器72的控制信号。在本发明的一个实施方式中，信号处理器18向控制器72发送信号，以增加由致动器70施加的压缩力，以响应于下列的确定：(i)确定的阻抗高于预定值，以及(ii)施加的力低于预定阈值；以及通过激活致动器70来启动振动或锤击协议，以响应于下列的确定:(i)确定的阻抗高于预定值，以及(ii)所施加的力等于或高于预定阈值，来施加周期性力。下面提供了适用于实施闭环控制的详细程序。
现在参考图10A的本发明实施方式中的系统10的示意图，其中系统10的各个组件之间的信号传输是经由总线架构的。图10A中所示是可穿戴体12、电极16、处理器18、刺激系统20和控制器72，如上文所详述。进一步示出了有线总线接口90。优选地，总线接口90包括多个总线行90a、90b等，每个总线行90a、90b在可穿戴体12(例如，一排电极)上向几个电极分配信号。还示出了电源30和将电力分配给系统10的其它部件的电源块94、用于允许操作者输入命令、选择参数或以其它方式重新构造控制器72和/或处理器18的人机接口96、经由其在处理器18和总线接口90之间建立通信的线数据接口98。在系统10中还可以包括采用诸如但不限于Wi-Fi、
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无线电话等通信技术的通信系统92，以允许系统10经由有线数据接口98与诸如计算机、云计算设施、云存储设施等的外部系统通信。
对于总线接口90的每一行，所有相应的电极共享相同的电流总线导线，并且EEG数据由控制器72选通。具体参考图10A，总线接口90的每一行包括数据总线102、控制总线104和多个总线单元100。数据总线102和控制总线104由对应于相应总线行的所有电极共享。数据总线102可以是模拟或数字数据总线，这取决于在向处理器发送脑电图信号之前还是之后执行数字化。每个单元100可由控制器寻址，并且包括单独控制特定电极16的连接状态的控制栅极106。任选且优选地，每个电极在总线行上发布用于允许控制器72识别控制相应电极的总线单元的数字标识。控制器72具体地对相应的总线单元100进行寻址，并发送选通信号以在连接状态和未连接状态之间切换相应的电极。
当期望从头皮上的感兴趣区域全局收集EEG信号时，控制器72通过向各个单元发送选通信号而将形态上覆盖或能够感测来自感兴趣区域的信号的电极电气分组，其中期望的电极以并联方式切换到连接状态。来自电极的、从形态学上覆盖或能够感测来自感兴趣区域的信号被选择性地和优选地相干地组合，从而允许放大从感兴趣区域收集的信号。当处理器18基于信号处理分析(例如，基于电极组织阻抗或信噪比)确定信号质量降低时，控制器72还可以对电极进行电气分组。例如，当处理器18确定头皮上特定区域内的电极处的阻抗高于预定阈值时，处理器18可以向控制器72发送信号，以对这些电极进行电气分组。当处理器18确定覆盖头皮上几个不同区域的电极处的阻抗高于预定阈值时，处理器18可以向控制器72发送信号，以将这些电极中的每一个电气地分组到一个或多个相邻电极。
图10B是根据本发明的一些实施方式的单个(N个中的)行总线的架构的示意图。电源总线向所有总线单元100提供电源。电源总线可以由所有行总线共享。主控制单元MCU，其是控制器72的一部分(图10A)被分配给特定行总线，任选地经由控制总线发出用于基于电极的数字标识的扫描、分组、采样和数据检索的命令。所述数据总线任选地且优选地包括模拟数据总线(ADBS)，所述模拟数据总线在本发明的一些实施方式中可以将原始模拟脑电信号收集到模数(A2D)转换器。如果采用电极分组，则原始采样信号可以是单个电极或一组电极。主控制单元可以使用控制总线来同步采样，并将采样的信号从电极引导到A2D转换器。数字数据总线任选地且优选地从A2D转换器收集所有的脑电图数据。
总线接口90的一个优点(图10A)是它减少了对单独的电缆的需要，否则这些电缆将被要求用于每个电极，从而减少了系统的重量和复杂性。总线接口90的另一个优点是，电极的映射位置允许根据大脑中的特定神经事件来简单地路由命令和从电极进行数据检索。在本发明的各种示例性实施方式中，系统10采用高速率电子器件(例如，至少200Hz或至少300Hz或至少400Hz或至少500Hz的采样速率，字长度为至少32位或至少64位)。这允许系统10在所需EEG频带切换和采样每个电极，同时通过按专用分配分组电极来对EEG信号进行数字采样。总线接口90的另一个优点是它允许电极的多点读取，其中可以使用相同的总线通道串行地收集读出。总线接口90的另一个优点是改进了电源管理，因为不需要同时激活所有电极。
图11是描述根据本发明的一些实施方式的用于操作致动器以在电极上施加压缩力的闭环过程的流程图。该过程可以例如由系统10执行，特别是由致动器70、电极16、处理器18和控制器72执行。该过程在110处开始并继续到111，在111处，例如，由信号处理器确定电极-组织阻抗。该过程继续到判定112，在该处将阻抗与第一预定阈值Rmax进行比较。
第一预定阈值Rmax的值的代表性示例为约50KΩ至约250KΩ。
如果阻抗小于Rmax，则该过程继续到判定119，在该判定119处将阻抗与第二预定阈值Rref进行比较。
第二预定阈值Rref的值的代表性示例为约60KΩ至约180KΩ。
如果阻抗高于或等于Rref，则过程进行到120，在120处施加到电极的压缩力增加。程序从120循环回到111。
如果在判定112处阻抗高于或等于Rmax，则该过程继续到113，在113处获得指示由致动器施加的力的参数的值。例如，当致动器包括气囊时，该过程可获得气囊内的压力。该过程继续到判定114，在该判定114处，将参数(在本示例中，预设为用户阈值的舒适性的压力)与指示将要施加的力的上限(在本示例中，压力的上限)的预定阈值Pmax进行比较。
预定参数阈值Pmax值的代表性示例为约25mm至约500cmH2O，例如约250cmH2O。
如果参数低于Pmax，则过程继续到115，在此处从电极接收到EEG信号，并到116，在此处确定信号的质量。这任选地并且优选地由处理器18完成，并且可以包括计算信号中的阻抗、功率和频率中的至少一个。
该过程继续到判定117，在该判定117处，将信号的质量与质量阈值或一组质量阈值进行比较。例如，数据处理器18可以使用计算的数量来计算分数Q，并将该分数与预定的分数阈值Qmin进行比较。
例如，当分数Q定义在0和1之间的尺度上时，预定分数阈值Qmin的值的代表性示例为约0.5至约0.9，例如约0.7。
可用于计算分数Q的信号质量参数的代表性示例包括但不限于电极-组织阻抗、时域中伪影的比例、时域中的信噪比、频域中的顶角α-波功率、频域中的额角θ-波功率效应以及频域中需要顶角α-波的认知任务功率。在本发明的一些实施方式中，这些参数中的一个或多个(任选地且优选地每个)经受阈值化，并且阈值化的结果可用于计算分数Q。
当计算整个记录持续时间时，时域参数中的伪像的典型阈值为约18％至约22％，例如约20％，其中该参数的值低于或等于阈值的信号被分配有比该参数的值高于阈值的信号高的分数。
时域参数中的信噪比可以根据公式SNR＝10log10(σx 2/σe 2)，以dB为单位计算，其中σx 2和σe 2分别是信号和噪声的方差。该参数的典型阈值为约-2dB至约0dB，例如约-1dB，其中该参数的值高于或等于该阈值的信号被分配比该参数的值低于该阈值的信号高的分数。
在频域参数中的顶部α波功率的典型阈值为约3％至约9％，例如约6％，其中该参数的值高于或等于阈值的信号被分配有比该参数的值低于阈值的信号高的分数。频域参数中的额角角波功率的典型阈值为约1％至约5％，例如约3％，其中该参数的值高于或等于该阈值的信号被分配一分数，该分数比该参数的值低于该阈值的信号的(对应值)高。频域参数中要求认知任务功率的顶叶阿尔法波的典型阈值约为1％至5％，例如约为3％，其中，该参数的值高于或等于阈值的信号被分配有高于该参数的值低于阈值的信号的分数。
如果质量高于质量阈值，则过程循环回到111。如果在判定117处质量低于质量阈值，则该过程继续到118，在此处将该力设置为零，例如通过终止先前施加的力。从117，该过程循环回到111。
图12是描述根据本发明的一些实施方式的用于操作致动器以振动电极的闭环过程的流程图。该过程可以例如由系统10执行，特别是由致动器70、电极16、处理器18和控制器72执行。该过程从130开始并继续到131，在131处，例如，由信号处理器确定电极-组织阻抗。该过程继续到132处，在此处计算例如由信号处理器18从多个电极接收的信号的方差参数。该过程继续到判定133，在判定133处将计算的VAR与预定方差范围进行比较。通常，预定方差范围由方差下限VL和方差上限VU限定。
方差下限VL的阻抗值的代表性示例约为5KΩ到大约10万Ω,例如约75KΩ。方差上限VU的阻抗值的代表性示例约为250KΩ到大约500公里Ω,例如约350KΩ。
如果计算出的VAR在该范围内(例如VU>VAR>VL)，则过程继续到136，并在该处结束。如果计算出的VAR超出范围(例如VAR>VU或VAR<VL)，则程序继续至134，在此确定信号质量。这任选地且优选地由处理器18完成，并且可以包括计算信号中的功率和频率、信噪比和伪影百分比中的至少一个。该过程继续到将信号的质量与质量阈值或一组质量阈值进行比较的判定135。例如，数据处理器18可以使用计算出的量计算分数Q，并将该分数与预定分数阈值Qmin进行比较，如上文所述。如果质量高于质量阈值，则过程继续到136，此时过程结束。如果在判定135处，质量低于质量阈值，则程序继续到137，在137处操作致动器以启动振动。从137开始，程序循环回到131。
图13是描述根据本发明的一些实施方式的用于操作致动器以提供锤击效果的闭环过程的流程图。该过程可以例如由系统10执行，特别是由致动器70、电极16、处理器18和控制器72执行。该过程在140开始并继续到141，在此处计数器被复位。该过程继续到142，在此处终止致动器施加的力。如果在过程的开始140处没有施加力，则可以跳过操作141。当致动器包括气球时，操作141包括将气球中的压力降低到环境压力。该过程继续到143，在此处操作致动器以在时间域(例如斜坡、正弦、步进等)中以预定的幅度和预定的轮廓施加压缩力。例如，当致动器包括可充气气囊时，气囊被充气至预定压力。在本发明的一些实施方式中，在143处施加的力是最大允许力。在判定144，计数器的值与预定的最大计数参数进行比较。如果计数器没有达到最大值，则由145将计数器增加1，并且过程循环回到142。如果计数器达到最大值，则过程继续到146，在146处，力的大小减小到预定的参考水平，并且继续到146，在146处，过程结束。
图15是描述根据本发明的一些实施方式的用于操作致动器的组合过程的流程图。该过程可以例如由系统10执行，特别是由致动器70、电极16、处理器18和控制器72执行。该过程在150开始并继续到151，在151处计数器复位。该过程继续到113，在113处获得指示致动器施加的力的参数的值，如上文所详述。该过程继续进行到判定114，在该判定114处将该参数与预定阈值Pmax进行比较，如上文的详细描述。如果参数低于Pmax，则过程继续到111，在111处确定电极-组织阻抗，如上文的详述。如果参数高于或等于Pmax，则过程继续到152，在152处减小所施加的力。
从111，任选地且优选地继续到115和116，在115处从电极接收到EEG信号，在116处确定信号的质量，如上文进一步详述。在判定153处，将信号的质量与质量阈值或一组质量阈值进行比较，并将阻抗与第一预定阈值Rmax进行比较，如上文进一步详述。如果在153处信号的质量中的至少一个(根据这里描述的一个或多个测量)和阻抗满足相应的标准，则过程(Procedure)返回到113。否则，过程继续到154，在此处电极旋转和振动，并且到120，在此处增加力，如上文进一步详细描述。
过程从154循环回到113。
从152，过程继续到154，电极在154处旋转和振动。在本发明的一些实施例中，154是通过定子77和轴75的前述推动-旋转机理的往复致动来执行的。具体而言，反复施加和释放力42，以便在施加力时电极沿一个方向旋转，在释放力时电极沿相反方向旋转。
在155，计数器增加1，并且在判定156处，计数器的值与预定的最大计数参数进行比较。如果计数器没有达到最大值，则过程循环回到113。如果计数器达到最大值，则过程继续到157，在157处计数器被复位并且力被设置为零，如上文进一步详细描述的。过程从157循环回到113。
现在参考图16A-D，其中显示的是根据本发明的一些实施方式的夹具系统180的示意图。夹具系统180对于将电极组件170与传感系统的壳套体164连接以在腿46和电路板44之间建立电连通特别有用。EEG系统10和夹具系统180可以作为成套件分发给用户。该成套件还可包括传感系统40的一组或多组一次性电极组件170，每个电极组件170可包括具有腿46的主体54，如上文进一步详述。
夹具系统180可以包括具有外表面184和内表面186的支架182。外表面184被设计和构造成适当地接纳系统10的内壳12b(图16A-C中未示出，参见图9A-C)，并且形成有多个凹部188，每个凹部188的尺寸和形状与传感系统40的一次性电极组件170相容。
夹具系统180还包括多个夹具轴190，所述多个夹具轴190分别经由形成在支架182中的通孔192从内表面186侧引入到多个凹部188中，使得每个夹具轴190能够突出穿过相应凹部的基部。在使用夹具系统180时，传感系统40的多个一次性电极组件170，包括具有腿46的主体54，被放置在凹部188中，由此向内推动夹具轴190以从支架182的内表面186突出(图16B和16C)。然后将系统10的内壳12b安装在支架182上(图16D)。优选地，选择支架182的形状和尺寸以及凹部188的位置以使得一旦内壳12b然后被安装在外表面184上时，则壳套体164中的每一个与相应的凹部188对准。然后将轴190沿外表面184的方向向外推194，以将电极组件170从凹部188中释放出来，并借助于卡扣构件166将电极组件170连接到壳套体164。
这里使用的术语“约”是指±10％。
这里使用“示例性”一词是指“用作示例、实例或图示”。被描述为“示例性的”的任何实施方式不必须被解释为比其他实施方式更优选或有利的和/或排除组合其他实施方式中的特征。
本文中使用“任选地”一词是指“在一些实施方式中提供而在其他实施方式中不提供”。本发明的任何特定实施方式可包括多个“任选”特征，除非这些特征冲突。
术语“包括”、“包括”、“包含”、“含有”、“具有”和与这些类似的词汇意味着“包括但不限于”。
术语“由……组成”是指“包括并限于”。
术语“基本上由……组成”意味着组合物、方法或结构可包括附加成分、步骤和/或部件，这些附加成分、步骤和/或部件不实质上改变所要求保护的组合物、方法或结构的基本特征和新颖特征。
如本文所使用的，来自“一”、“该”和“所述”的单数包括复数个，除非上下文清楚地另有规定。例如，术语“化合物”或“至少一种化合物”可以包括多种化合物，包括它们的混合物。
在整个申请中，本发明的各种实施方式可以以范围形式呈现。应当理解，范围形式的描述仅仅是为了方便和简洁，不应被解释为对本发明范围的不灵活的限制。因此，范围的描述应当被认为已经具体公开了该范围内的所有可能的子范围以及单独的数值。例如，如描述从1到6的范围时，应理解具体公开了诸如从1到3、从1到4、从1到5、从2到4、从2到6、从3到6等的子范围，以及在该范围内的个体编号，例如，1、2、3、4、5和6。这一原则均适用，无关该范围的宽度。
每当在这里指示数值范围时，其意指在指示范围内包括任何引用的数字(分数或积分)。第一指示数字和第二指示数字之间的“范围为”第一指示数字到第二指示数字/“从第一指示数字到第二指示数字的范围”和从“第一指示数字”到“第二指示数字”的“范围为/的范围”在这里可互换地使用，并且意味着包括第一和第二指示数字以及它们之间的所有分数和整数。
应当理解，为了清楚起见，在单独实施方式的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施方式中组合提供。相反，为了简洁起见，在单个实施方式的上下文中描述的本发明的各种特征也可以单独地或者以任何适当的子组合提供，或者作为适合于本发明的任何其他描述的实施方式。在各种实施方式的上下文中描述的某些特征不应被认为是这些实施方式的基本特征，除非该实施方式在没有这些元件的情况下不可操作。
如上文所描述和如本申请权利要求部分所要求保护的本发明的各种实施方式和方面在以下实施方式中得到实验支持。
实施例
现在参考以下实施例，其与上述描述一起以非限制性方式说明本发明的一些实施方式。
这些实施例描述了刺激类型和诱发ERP信号的相应皮层区域。
实施例1
电刺激
下面的表1列出了可诱发ERP信号的肢体刺激和相应皮层位置。下面是可用于肢体刺激的刺激方案的代表性实施例。
对于上肢正中神经(电极的)放置，阴极可放置在掌长肌和桡侧腕屈肌的腱之间，距离腕折痕近端2cm处，阳极可放置在阴极或腕背部远端约2至约3cm处，并且接地电极可为金属板或周向带状电极或放置在前臂上的电极上的棒状，或者使用EEG系统的接地电极。
对于下肢胫后神经放置，阴极可放置在跟腱的内侧边界和内踝的后侧边界之间，阳极可放置在阴极远端3cm处。
以下参数可用于电刺激：阻抗小于5KΩ、同一肢体上的接地电极、使用恒定电压/恒定电流刺激器的单相矩形脉冲、约100μs至约300μs的脉冲宽度、约3Hz至约5Hz的刺激速率、中位分析时间约40ms和后胫骨分析时间约60ms，从约500到约1000的试验次数。
表1
肢体 皮质面积
左手腕 右侧躯体感皮层的手部区域(外侧)
右手腕 左侧躯体感皮层的手部区域(外侧)
左脚踝 右侧躯体感皮层的腿部区域(内侧)
右腿 左侧躯体感皮层的腿部区域(内侧)
实施例2
听觉刺激
下面的表2列出了可诱发ERP信号的听觉刺激和相应的皮层位置。下面是可用于听觉刺激的刺激方案的代表性实施例。
通过连接到换能器或耳内扬声器或振荡器以振动骨骼(骨传导)的适形耳塞，刺激可以是在对象耳朵处的音频点击声的形式。优选具有宽带点击声的听觉刺激。点击强度可以是约100dB pe SPL或约60-70dB HL。可使用交替极性点击来减少伪像。刺激速率为每秒约5次点击到每秒约12次点击。分析时间可以是从刺激开始的大约15ms。试验次数为约500至约1000。当依次刺激耳朵时，非刺激的耳朵任选地优选地用60dB pe SPL或约30到约35dBHL的白噪声掩蔽，以消除“交叉”响应(例如，源于非刺激耳朵的骨传导响应)。
表2
耳 皮质面积
左耳 左颞听觉皮层(+桥脑+中脑-深脑干)
右耳 右颞听觉皮层(+桥脑+中脑-深脑干)
实施例3
视觉刺激
下面的表3列出了可诱发ERP信号的视觉刺激和相应的皮层位置。下面是可用于视觉刺激的刺激方案的代表性示例。视觉刺激可以以约1Hz的速率使用。可以使用光刺激器灯或LED矩阵或具有已知图案的屏幕来呈现刺激，任选地且优选地使用频闪仪。优选地，频闪仪的声音被白色音频噪声屏蔽。
表3
视觉刺激 皮质面积
闪光灯 初级视觉皮层(枕叶)
图案 初级视觉皮层(枕叶)旁的距沟
虽然已经结合本发明的具体实施方式描述了本发明，但显然，对于本领域技术人员来说，许多替代方案、修改方案和变化方案将是清楚的。因此，它旨在包含落入所附权利要求书的精神和广泛范围内的所有这些替代、修改和变化。
本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请通过引用全部并入本说明书中，其程度与每一单独的出版物、专利或专利申请通过引用具体和单独地指出并并入本说明书中的程度相同。此外，本申请中引用或标识的任何引用不得解释为承认此类引用可作为本发明的现有技术使用。在使用章节标题的范围内，不应将其解释为必然的限制。此外，本申请的任何优先权文件全部通过引用并入本文。

Claims (79)

1.一种用于测量脑电图(EEG)信号的系统，所述系统包括：
适于安装在头皮上的可穿戴体；
多个电极，其以每3平方厘米至少两个电极的密度安装在所述可佩戴体上；以及
信号处理器，被构造为检测来自所述电极的诱发相关电位(ERP)信号，并基于所述ERP信号确定每个电极或每组电极的生理位置。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括输入端，用于从刺激系统接收信号，所述信号描述了佩戴所述可穿戴体的受试者的刺激情况，其中所述信号处理器被构造成部分地基于来自所述刺激系统的所述信号来确定所述位置。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述刺激系统被构造为通过所述电极中的至少一个施加电刺激。
4.一种用于测量脑电图(EEG)信号的系统，所述系统包括：
适于安装在头皮上的可穿戴体；
安装在所述可佩戴体上的多个电极；
多个拉伸传感器，用于生成描述所述可穿戴体的拉伸的拉伸数据；以及
信号处理器，所述信号处理器被构造为接收所述拉伸数据并根据所述拉伸数据构造三维地图，所述三维地图描述一旦被拉伸时所述电极在所述可穿戴体上的生理位置。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，包括多个物理上分离的感测系统，每个感测系统包括所述多个电极中的几个。
6.一种用于测量脑电图(EEG)信号的系统，所述系统包括：
适于安装在头皮上的可穿戴体；
安装在所述可穿戴体上的多个电极；
多个可控致动器，用于向所述电极施加力；
控制器，其被构造成单独控制每个致动器或每组致动器以向至少一个电极施加力；以及
信号处理器，用于接收和处理来自所述电极的信号，并基于所述处理向所述控制器发送控制信号。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述信号处理器被构造用于确定下列中的至少一种：电极-组织阻抗、信噪比、伪像百分比和信号质量中，并且基于所述确定结果来控制所述力。
8.根据权利要求6和7中任一项所述的系统，其中所述力向内施加。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述电极中的至少一个是柔性的并且构造成一旦被所述力压靠在所述头皮上时经历应变。
10.根据权利要求6所述的系统，其中所述致动器被构造成向所述电极施加所述力，同时产生旋转运动。
11.根据权利要求7-9中任一项所述的系统，其中所述致动器被构造成向所述电极施加所述力，同时产生旋转运动。
12.根据权利要求6所述的系统，其中所述可控致动器中的至少一个包括可充气气囊，所述可充气气囊在其充气时施加所述力。
13.根据权利要求6-11中任一项所述的系统，其中所述可控致动器中的至少一个包括可充气气囊，所述可充气气囊在其充气时施加所述力。
14.根据权利要求6所述的系统，其中所述力是周期性的并且被施加以振动所述电极或产生锤击效应。
15.根据权利要求7-13中任一项所述的系统，其中所述力是周期性的并且被施加以振动所述电极或者产生锤击效应。
16.根据权利要求6所述的系统，包括多个物理上分离的感测系统，每个感测系统包括所述多个电极中的几个。
17.根据权利要求7-15中任一项所述的系统，包括多个物理上分离的感测系统，每个感测系统包括所述多个电极中的几个。
18.根据权利要求16所述的系统，其中所述感测系统中的至少一个包括电路板和多个柔性腿，每个柔性腿具有非导电部分和具有与所述电路板电连通的尖端的导电部分，并且其中每个导电部分是所述多个电极中的一个。
19.根据权利要求17所述的系统，其中所述感测系统中的至少一个包括电路板和多个柔性腿，每个柔性腿具有非导电部分和具有与所述电路板电连通的尖端的导电部分，并且其中每个导电部分是所述多个电极中的一个。
20.根据权利要求18所述的系统，其中所述电路板和所述多个柔性腿可彼此分离。
21.根据权利要求19所述的系统，其中所述电路板和所述多个柔性腿可彼此分离。
22.根据权利要求18所述的系统，其中所述可穿戴体包括支撑所述电路板和所述多个柔性腿的内壳和支撑所述多个可控致动器的外壳。
23.根据权利要求19-21中任一项所述的系统，其中所述可穿戴体包括支撑所述电路板和所述多个柔性腿的内壳和支撑所述多个可控致动器的外壳。
24.根据权利要求18所述的系统，其中所述柔性腿中的至少一个具有螺旋形状。
25.根据权利要求19-23中任一项所述的系统，其中所述柔性腿中的至少一个具有螺旋形状。
26.根据权利要求18所述的系统，其中所述多个腿中的至少一个腿的导电部分是聚合物的。
27.根据权利要求19-25中任一项所述的系统，其中所述多个腿中的至少一个腿的导电部分是聚合物的。
28.根据权利要求18所述的系统，其中所述多个腿中的至少一个腿的导电部分包括导电刷毛束。
29.根据权利要求19-27中任一项所述的系统，其中所述多个腿中的至少一个腿的导电部分包括导电刷毛束。
30.根据权利要求18所述的系统，包括可控振动构件，所述可控振动构件被构造成用于振动所述腿。
31.根据权利要求19-29中任一项所述的系统，包括可控振动构件，所述可控振动构件构造成用于振动所述腿。
32.根据权利要求18所述的系统，其中所述腿中的至少一个包括位于所述腿的上部的疏水性区域和位于所述腿的下部的亲水性区域。
33.根据权利要求19-31中任一项所述的系统，其中至少一个所述腿包括位于所述腿的上部的疏水性区域和位于所述腿的下部的亲水性区域。
34.根据权利要求32所述的系统，其中所述至少一个腿包括在所述疏水性区域和所述亲水性区域之间的中间区域，所述中间区域的疏水性小于所述疏水性区域，并且亲水性小于所述亲水性区域。
35.根据权利要求33所述的系统，其中所述至少一个腿包括在所述疏水性区域和所述亲水性区域之间的中间区域，所述中间区域的疏水性小于所述疏水性区域，并且亲水性小于所述亲水性区域。
36.根据权利要求18所述的系统，其中所述多个柔性腿布置在感测系统本体的基部上，其中所述至少一个感测系统包括轴和安装在所述轴上并构造成接收所述感测系统本体的壳套体，并且其中所述壳套体包括刚性壁和柔性膜，所述刚性壁用于保持所述感测系统本体，所述柔性膜以允许所述壳套体相对于所述轴呈现多个不同定向的方式将所述刚性壁与所述轴连接。
37.根据权利要求19-35中任一项所述的系统，其中所述多个柔性腿布置在感测系统主体的基部上，其中所述至少一个感测系统包括轴和安装在所述轴上并构造成接收所述感测系统主体的壳套体，并且其中所述壳套体包括刚性壁和柔性膜，所述刚性壁用于保持所述感测系统主体，所述柔性膜以允许所述壳套体相对于所述轴呈现多个不同定向的方式将所述刚性壁与所述轴连接。
38.根据权利要求1所述的系统，包括用于控制每个单独电极的连接状态的控制器。
39.根据权利要求2-36中任一项所述的系统，包括用于控制每个单独电极的连接状态的控制器。
40.根据权利要求38所述的系统，包括用于在所述控制器和所述电极之间建立通信的有线总线接口。
41.根据权利要求39所述的系统，包括用于在所述控制器和所述电极之间建立通信的有线总线接口。
42.根据权利要求38所述的系统，其中所述控制器被构造成将所述电极电气地分组为至少一组。
43.根据权利要求39-41中任一项所述的系统，其中所述控制器被构造用于将所述电极电气地分组为至少一组。
44.根据权利要求42所述的系统，其中所述至少一个组在所述头皮的表面上形成预定形态。
45.根据权利要求43所述的系统，其中所述至少一个组在所述头皮的表面上形成预定形态。
46.根据权利要求42所述的系统，其中所述至少一组在闭环控制中基于以下至少一项选择：电极组织阻抗、信噪比、伪影百分比和信号质量，由所述信号处理器针对所述电极接收的信号计算。
47.根据权利要求43所述的系统，其中所述至少一组在闭环控制中基于以下至少一项选择：电极组织阻抗、信噪比、伪影百分比和信号质量，由所述信号处理器针对所述电极接收的信号计算。
48.一种测量脑电图(EEG)信号的方法，该方法包括操作根据权利要求1所述的系统，同时将所述可穿戴体放置在受试者的头皮上，以接收由所述多个电极感测的EEG信号，从而测量EEG信号。
49.一种测量脑电图(EEG)信号的方法，该方法包括操作根据权利要求2至35中任一项所述的系统，同时将所述可穿戴体放置在受试者的头皮上，以接收由所述多个电极感测的EEG信号，从而测量EEG信号。
50.一种用于感测脑电图信号的系统，包括电路板和多个柔性腿，每个柔性腿具有非导电部分和具有与所述电路板电连通的尖端的导电部分，其中所述柔性腿中的至少一个具有螺旋形状。
51.一种用于感测脑电图信号的系统，包括电路板和多个柔性腿，每个柔性腿具有非导电部分和具有与所述电路板电连通的尖端的导电部分，其中所述多个腿中的至少一个的导电部分包括导电刷毛束。
52.一种用于感测脑电图信号的系统，包括电路板和多个柔性腿，每个柔性腿具有非导电部分和具有与所述电路板电连通的尖端的导电部分，其中所述腿中的至少一个包括位于所述腿的上部的疏水性区域和位于所述腿的下部的亲水性区域。
53.根据权利要求52所述的系统，其中所述至少一个腿包括在所述疏水性区域和所述亲水性区域之间的中间区域，所述中间区域的疏水性小于所述疏水性区域，并且亲水性小于所述亲水性区域。
54.一种测量脑电图(EEG)信号的方法，所述方法包括：
检测来自以每3平方厘米至少两个电极的密度放置在对象的表面头皮上的多个电极的诱发响应电位信号(ERP)；以及
处理所述ERP以基于所述ERP信号确定每个电极或每组电极在所述表面上的生理位置。
55.根据权利要求54所述的方法，还包括从刺激系统接收描述所述受试者的刺激的信号输入，其中所述位置的所述确定部分地基于来自所述刺激系统的所述信号。
56.一种测量脑电图(EEG)信号的方法，所述方法包括：
从放置在对象的表面头皮上的多个电极接收信号；以及
处理所述信号并基于所述处理控制多个可控致动器以向所述电极施加力。
57.根据权利要求56所述的方法，包括确定从由电极-组织阻抗、信噪比、伪影百分比和信号质量组成的组中选择的至少一个量，以及响应于所述至少一个量的值来增加所述力。
58.根据权利要求56所述的方法，其中所述力向内施加。
59.根据权利要求57所述的方法，其中所述力向内施加。
60.根据权利要求56所述的方法，其中所述可控致动器中的至少一个包括可充气气囊，并且其中所述控制包括充气所述气囊以施加所述力。
61.根据权利要求57-58中任一项所述的方法，其中所述可控致动器中的至少一个包括可充气气囊，并且其中所述控制包括充气所述气囊以施加所述力。
62.根据权利要求60所述的方法，包括确定所述气囊中的压力和从由电极-组织阻抗、信噪比、伪影百分比和信号质量组成的组中选择的至少一个量，并且响应于所述至少一个量的值来改变所述压力。
63.根据权利要求61所述的方法，包括确定所述气囊中的压力和从由电极-组织阻抗、信噪比、伪影百分比和信号质量组成的组中选择的至少一个量，并且响应于所述至少一个量的值来改变所述压力。
64.根据权利要求56所述的方法，其中所述控制包括操作所述致动器以周期性地施加所述力，从而振动所述电极或产生锤击效应。
65.根据权利要求57-62中任一项所述的方法，其中所述控制包括操作所述致动器以周期性地施加所述力，从而振动所述电极或产生锤击效应。
66.根据权利要求64所述的方法，包括确定从由电极-组织阻抗、信噪比、伪影百分比和信号质量组成的组中选择的至少一个量，以及响应于所述至少一个量的值操作所述致动器以振动所述电极或产生所述锤击效应。
67.根据权利要求65所述的方法，包括确定从由电极-组织阻抗、信噪比、伪影百分比和信号质量组成的组中选择的至少一个量，以及响应于所述至少一个量的值操作所述致动器以振动所述电极或产生所述锤击效应。
68.根据权利要求54所述的方法，包括改变至少一个所述电极的连接状态。
69.根据权利要求55-66中任一项所述的方法，包括改变至少一个所述电极的连接状态。
70.根据权利要求68所述的方法，包括将所述电极电气地分组为至少一组。
71.根据权利要求69所述的方法，包括将所述电极电气地分组为至少一组。
72.根据权利要求70所述的方法，包括根据所述头皮表面上的预定形态选择所述至少一个组。
73.根据权利要求71所述的方法，包括根据所述头皮表面上的预定形态选择所述至少一个组。
74.根据权利要求70所述的方法，包括确定从由电极-组织阻抗、信噪比、伪影百分比和信号质量组成的组中选择的至少一个量，以及基于所述至少一个量的值在闭环控制中选择所述至少一个组。
75.根据权利要求71所述的方法，包括确定从由电极-组织阻抗、信噪比、伪影百分比和信号质量组成的组中选择的至少一个量，以及基于所述至少一个量的值在闭环控制中选择所述至少一个组。
76.一种用于共同组装多个感测系统的夹具系统，每个感测系统被构造用于感测脑电图(EEG)信号，该夹具系统包括：
具有外表面和内表面的支架，所述外表面被设计和构造成适配地容纳安装有多个壳套体的可穿戴体；
形成在所述外表面上的多个凹部，每个凹部具有基底和形成在所述基底和所述支架的所述内表面之间的通孔，每个凹部的尺寸和形状与感测系统之一的一次性电极组件相容；以及
多个夹具轴，每个夹具轴经由相应的通孔从所述内表面的一侧引入到所述凹部中的一个中。
77.一种成套体，包括：
如权利要求76所述的夹具系统；以及
一种用于测量脑电图(EEG)信号的系统，该系统包括适于安装在头皮上的可穿戴体和安装在所述可穿戴体上的多个壳套体，每个壳套体在其中具有感测系统之一部分的电路板，以及被构造成接收感测系统之一部分的电极组件。
78.根据权利要求77所述的成套件，其特征在于，所述成套件包括多个一次性电极组件，每个一次性电极组件的尺寸和形状都与所述凹部中的一个凹部相容。
79.一种组合用于测量脑电图(EEG)信号的系统的方法，所述方法包括：
将相应的多个感测系统的多个一次性电极组件放置在根据权利要求76所述的夹具系统的相应的多个凹部中；
安装在所述支架上的可穿戴体，所述可穿戴体具有多个壳套体，每个壳套体构造成接收所述电极组件中的一个，并且其中具有所述感测系统中的一个系统的电路板，以便将所述壳套体与所述凹部对准；以及
启动所述夹具轴以将所述电极组件从凹部中释放出来并将所述电极组件连接到所述壳套体。
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