JP2014036862A - 脳波データを収集し解析するためのシステム及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】信号を効果的に受信可能で、あらゆる頭部形状に適合し、被験者に快適な脳波用電極、ならびに、脳波データを収集し解析するためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】ヘッドセット100は、複数の独立して調整可能なバンド102、104、106、108を有し、各バンドは被験者の頭部から信号を受信するための複数の電極電極を備える。電極は部分的にリング状で、リング状電極は約3mm未満の直径及び約3mm未満の長さを有する。各バンドそれぞれが、スパイン状構造110、112、114、116の形をとる。
【選択図】図1

Description

開示の分野
[0001]本開示は、一般に、神経学的及び生理学的モニタリングに関し、より詳細には、脳波データを収集し解析するためのシステム及び方法に関する。
背景
[0002]脳波記録法(脳波検査法または脳波測定法ともいう、electroencephalography、以下EEG)は、脳の異なる部分に関連する何千もの同時神経プロセスから生じる電気的活動の測定及び記録を伴う。EEGデータは、通常、ユーザの頭皮に配置された複数の電極を使用して測定され、脳のニューロン内におけるこの電気的活動から生じる電圧変動を測定する。頭蓋下EEGは、電気的活動を高い精度で測定することができる。人の頭部の骨及び皮層は、広範囲の周波数の転送を弱める傾向があるが、表面EEGは有用な電気生理学的情報を提供する。
本開示の教示による、複数の調節可能なバンドを有する例示的なヘッドセットの斜視図である。 図1のヘッドセットの右側面図である。 図1のヘッドセットの左側面図である。 例示的な向きにおける、図1のヘッドセットの斜視図である。 別の例示的な向きにおける、図1のヘッドセットの斜視図である。 図1のヘッドセットの、例示的な調節可能なバンド又はスパイン(spine)の斜視図である。 図5の例示的なスパインの端部の拡大図である。 図5の例示的なスパインの横断面図である。 例示的なEEGシステムの回路図である。 ウェット電極(wet electrode)を備えた例示的なEEGシステムの回路図である。 本開示の教示による、ドライ電極(dry electrode)を備えた例示的なEEGシステムの回路図である。 例示的な電極及び接地配置位置(ground placement location)を示す頭頂部の概略図である。 図1のヘッドセットに示される例示的な調節機構の拡大図である。 図1〜7の例示的な電極の斜視図である。 例示的な代替電極設計の正面図である。 例示的な代替電極設計の正面図である。 例示的な中央電極アレイプレートの斜視図である。 例示的なスイッチング回路のブロック図である。 データの複数のチャネルの平均化を表すグラフである。 ユーザの頭皮に接触した例示的な電極の横断面図である。 ユーザの頭皮に接触した例示的な代替電極の横断面図である。 例示的な電極の回路図である。 本開示の教示により構成された代替バンド又はスパイン及び代替電極の斜視図である。 図15の例示的な電極の分解図である。 本開示の教示により構成された別の例示的なスナップ電極(snap electrode)の分解図である。 本開示の教示により構成された別の例示的な電極の斜視図である。 本開示の教示により構成された別の例示的な電極の斜視図である。 図19Aの例示的な電極の横断面図である。 例示的なスパインを製造するために使用される例示的な型の斜視図である。 図20の例示的な型による製造後の、例示的なスパインの斜視図である。 ユーザの頭部及び電極接触のための例示的な領域の斜視図である。 ユーザの頭部及び電極接触のための例示的な領域の斜視図である。 ユーザの頭部及び電極接触のための例示的な領域の斜視図である。 ユーザの頭部及び電極接触のための例示的な領域の斜視図である。 ユーザの頭部及び電極接触のための例示的な領域の斜視図である。 ユーザの頭部及び電極接触のための例示的な領域の斜視図である。 ユーザの頭部及び電極接触のための例示的な領域の斜視図である。 ユーザの頭部及び電極接触のための例示的な領域の斜視図である。 ユーザの頭部及び電極接触のための例示的な領域の斜視図である。 ユーザの頭部及び電極接触のための例示的な領域の斜視図である。 本開示の教示により構成され、電極チップのある複数のバンドを有する、別の例示的なヘッドセットの斜視図である。 図23の例示的なヘッドセット及びUSB接続ポートの底面図である。 USBベーススタンド上にある、図23の例示的なヘッドセットの斜視図である。 図23の例示的なヘッドセットの背面図である。 図23の例示的なヘッドセットの上面図である。 図23の例示的なヘッドセットの右側面図である。 図23の例示的なヘッドセットの底面斜視図である。 例示的なヘッドセットの例示的な層の分解図である。 図30の例示的な回路ハウジングの分解図である。 図23の例示的なヘッドセットで使用される例示的な電極コネクタの分解図である。 図23の例示的なヘッドセットで使用される例示的な電極コネクタの分解図である。 図23の例示的なヘッドセットで使用される例示的な電極コネクタの分解図である。 図23の例示的なヘッドセットで使用される例示的な電極コネクタの分解図である。 部分的に組み立てられた状態の、図32A〜32Dの例示的な電極コネクタの側面図である。 本開示の教示により構成された別の例示的なヘッドセットの斜視図である。 図34の例示的なヘッドセットのための調節ノブ(knob)の斜視図である。 図1、23及び/又は34のヘッドセットからの例示的な回路のブロック図である。 図1〜7及び12のプロセッサ及び信号選択器を実装する例示的な方法のブロック図である。 図1、23及び/又は34の1つ又は複数のヘッドセットを、追加の生理学的センサシステムとともに実装する例示的な方法のブロック図である。 図1、23及び34における処理ステップ及び調整ステップを実施する例示的な方法のブロック図である。 本開示の教示による、EEGデータを解析する例示的な方法を表すフローチャートである。 本開示の教示による、EEG信号品質を向上させる例示的な方法を表すフローチャートである。 本開示の教示による、在宅患者モニタリング/治療を行う例示的な方法を表すフローチャートである。 本開示の教示による、媒体に対するユーザの注意及びデバイスを制御したいというユーザの希望を処理する例示的な方法を表すフローチャートである。 本開示の教示による、脳波データを収集し解析する例示的な方法を表すフローチャートである。 本明細書に開示された、例示的な方法、システム及び/若しくは装置のいずれか又は全部を実施するための、図40〜44の指示の1つ又は複数を実行可能な例示的なプロセッサプラットフォームを示す図である。
詳細な説明
[0056]ある例が前述した図面に示され、以下で詳細に開示される。これらの例を説明する際に、同様又は同一の参照符号を使用して、同一又は同様の要素を特定する。図面は必ずしも一定の縮尺である必要はなく、明瞭及び/又は簡潔にするために、図面のある特徴及びある部分を拡大して、又は概略的に示すことができる。加えて、本明細書全体を通じて、複数の例について説明する。
[0057]生体細胞及び組織は、読取可能な電気的特性を有し、この特性は、細胞又は組織の機能に関する情報を提供する。身体からの電気信号を測定するために、種々のタイプの電気生理学的技術が開発されている。例えば、心電図記録法(ECG又はEKG)は、心臓の電気的活動を測定する。脳波測定法(EEG)は、脳の電気的活動を測定する。皮質脳波記録法(ECoG)は、脳の露出した表面に直接配置された電極を使用して電気的活動を測定し、大脳皮質の電気的活動を記録する。筋電図記録法(EMG)は、筋肉の電気的活動を測定する。電気眼球図記録法(EOG)は、網膜の静止電位を測定し、網膜電図記録法は、網膜細胞の電気的反応を測定する。これら及び/又は他の電気生理学的信号は、多くの健康状態の治療、診断及びモニタリングにおいて重要である。
[0058]EEGデータは、五感(誘発活動)の1つ又は複数の刺激、及び思考過程(自発活動)からの刺激による脳の神経脱分極を含むニューロンの電気的活動が、脳の電気的活動を発生させることを示す。これらの電気的活動(例えば脳波)の加重が表面に伝播し、脳波図により検出可能となる。人体の電流の流れがイオン流動によるため、生体電位電極が使用され、生体電位電極は人の皮膚と共に電気二重層を形成して、イオン分布を感知する。
[0059]EEGデータは種々の帯域に分類され得る。脳波周波数は、デルタ、シータ、アルファ、ベータ、及びガンマ周波数範囲を含む。デルタ波は、約4ヘルツ(Hz)未満の周波数として分類され、睡眠中に顕著である。シータ波は、約3.5Hz〜約7.5Hzの周波数を有し、記憶、注意、感情、及び感覚に関連する。シータ波は、通常、内部集中状態において顕著である。アルファ周波数は約7.5Hz〜約13Hzにあり、通常、約10Hzがピークである。アルファ波はリラックス状態において顕著である。ベータ波は約14Hz〜約30Hzの周波数範囲を有する。ベータ波は、運動制御、部位間の長期にわたる同期(long range synchronization between areas)、解析的問題解決、判断、及び決定の状態において顕著である。ガンマ波は約30Hz〜約100Hzで発生し、ある認知機能又は運動機能を実行する目的で、並びに注意及び記憶において異なる個体数のニューロンを網状組織に結合することに関与する。頭蓋骨及び皮層がこの周波数範囲における波を減衰させるため、約75Hzより高い脳波(例えば、高ガンマ帯域又はカッパ帯域)は、より低い周波数帯域の波よりも測定が容易ではない。EEGデータを使用して、例えば、注意、感情的関与(emotional engagement)、記憶又は共鳴等を含む、人の感情状態又は精神状態を判定することができる。
[0060]EEG信号を、人(例えば、ユーザ、視聴者、被験者、パネリスト、参加者又は患者)の頭皮に配置された複数の電極を使用して測定し、脳のニューロン内においてミリ秒範囲で発生するシナプス後電流に関連する電気的活動によって生じる電圧変動を測定することができる。頭蓋下EEGが電気的活動を高い精度で測定することができるが、例えば、ドライ電極等の表面電極により、有用な神経反応情報が提供される。
[0061]多くの従来のEEG電極は、インピーダンスが高いのが大変であり、及び/又は信号品質向上のために、汚れるジェル(messy gel)を必要とする。加えて、多くの公知のEEGヘッドセットが、限られた数の電極を備えたヘルメット又はヘッドストラップ型のアセンブリを使用する。これらの公知のヘッドセットは着用するのが不快であり、通常、種々の異なる大きさの頭部に効果的に対応することができない。
[0062]表面EEG電極が脳からの信号を効果的に受信できるようにするために、電極をできるだけ頭皮近くに配置すべきである。電極を被験者の頭部に手で配置することができ、又は例えば、ヘッドセット等の着用可能な装置内に含めることができる。しかし、被験者の毛髪が、電極の表面領域接触を限定することによって、電極と頭皮との接触に干渉し得る。例えば、普通の人は、1平方センチメートル(cm)当たり約80〜約200の毛包(hair follicle)を有する傾向がある。電極と頭皮との間に介在する髪及び毛包がインピーダンスを数メガオーム(MΩ)上昇させる。100キロオーム(kΩ)よりも大きいインピーダンスを有するEEGシステムは、EEG信号の読取りを曖昧にする種々の雑音源に対して脆弱である。電極に圧力を加えて電極と頭皮の組織との間の距離を短くすることにより、インピーダンスを低下させることができる。しかし、例えば、1平方ミリメートル当たり2ニュートン(N/mm)よりも大きい圧力のような大きすぎる圧力は、被験者に不快感を与える。一部の例では、圧力が下にある角質層をわずかに圧縮する。この角質層は、表皮の最外層であり、例えば最外部が10〜40マイクロメートル(μm)である。公知のEEGセンサは、1つ又は複数の髪又は毛包の厚さを考慮せず、ユーザの頭部の特定の大きさに効果的に調節されないため、公知のシステムは頭皮に対して効果的な量の圧力を加えることができない。本明細書に開示された一部の例では、電極チップを備えた電極の外形が、快適性及び雑音低減の両方を達成するように設計される。加えて、本明細書に開示された例では、以下でさらに詳細に開示するように、電極が組み込まれたヘッドセットがモジュール調節可能であり、快適性を高め、雑音低減を強化する。
[0063]EEGデータの非常に低い信号振幅及び高いインピーダンスのため、雑音は、高品質のEEG機器において考慮すべき重要な要因である。雑音のタイプは、例えば、皮膚電位雑音、熱雑音、増幅器雑音、電極雑音、及び干渉雑音等の種々の雑音源により分類される。
[0064]皮膚電位雑音は、電極の電位の変化を生じさせる皮膚の引張り(stretching)に関連する。本明細書に開示された例は、1つ又は複数の特別な電極形状を使用することにより皮膚電位雑音を軽減し、電極により頭皮に加えられる圧力が皮膚電位雑音を低減するようにする。皮膚が引っ張られて、本明細書に記載の例示的な電極により押圧されるため、雑音全般が少なく、被験者が動くときの雑音が少ない。電極により頭皮に加えられる圧力が最適化されると、皮膚電位雑音が低減され、且つ快適性を向上させる。例示的な圧力は、約2N/mm未満である。
[0065]熱雑音は、電荷を保持する電子部品における熱の揺れにより発生する電子雑音である。熱雑音はインピーダンス及び帯域幅に比例し、式VTH=(4kTBR)1/2で表すことができる。ここでkはボルツマン定数、Tは単位がケルビン(K)の温度、Bは単位がヘルツの帯域幅、及びRは単位がオーム(Ω)の電極インピーダンスである。例えば、室温(T=300K)で1MΩの目標インピーダンス及び150Hzの帯域幅で、熱雑音は約1マイクロボルト二乗平均平方根(μVrms)となる。独立してデジタル化されたn個の電極にわたって平均化することにより、信号対雑音比が約1/(n)1/2向上する(例えば、図12B参照)。以下でより詳細に開示するように、0.2ミリメートル(mm)未満の有効な直径を有する電極形状により、約15mm未満の直径を有する領域において最大約100個の独立してデジタル化された電極を備えることが可能になる。一部の例示的なEEGシステムでは、最大約15mmの頭皮の表面に空間分解能がある。本明細書に開示された例は、複数の電極にわたる測定値を平均化すること、例えば、n=100の電極に対して因子10で平均化することにより熱雑音を軽減させる。
[0066]増幅器雑音は増幅プロセス固有の雑音である。増幅器雑音は、通常、例えば、約150Hzの帯域幅で約0.5μVrms等の小ささである。本明細書に開示された例は、複数の電極にわたる測定値を平均化することにより増幅器雑音を軽減させて、雑音の少なくとも一部を打ち消す。独立してデジタル化されたn個の電極にわたって平均化することにより、信号対雑音比が約1/(n)1/2向上する(例えば図12B参照、したがって熱雑音及び増幅器雑音の両方を考慮する)。また、前述したように、0.2mm未満の有効な直径を有する以下で開示する例示的な電極形状と、約15mm未満の直径を有する領域における100を超える独立してデジタル化された電極と、最大約15mmの頭皮表面の空間分解能とにより、本明細書に開示された例は、複数の電極にわたる測定値を平均化すること、例えば、n=100の電極に対して因子10で平均化することにより増幅器雑音を軽減させる。
[0067]干渉雑音は、外部電磁界(例えば電力線)の存在により生じる。電磁誘導雑音は、複数の経路にわたってEEG信号に侵入することができる。例えば、電界が、電極リード線、電極−皮膚界面、又はEEGデバイスの個々の部品(例えば増幅器、電源等)に変位電流を誘導することができる。別の電磁雑音源は、被験者の身体(V)上のコモンモード電圧であり、これは静電圧成分(V)及び電力線誘導成分(V)から構成される。電力線誘導成分(V)は、浮遊容量(C)を通って流れる変位電流(I)により生じる。この容量の大きさは、電源に対する被験者の近さによって決まる。電力線誘導成分(V)は、例えば被験者が絶縁電源コードを把持した場合、20Vの大きさとすることができる。摩擦により、身体と地面(C)との間の静電容量に蓄積される電荷が生じる。例えば、このように帯電された第三者は、被験者に近付くと、静電圧を被験者に誘導する。本明細書に開示された例によれば、EEG信号を外部電磁界よりカプセル化することができ、これにより、電磁雑音源に対するEEG信号のロバスト性を高める。一部の開示された例では、ファラデーケージ(faraday cage)がEEGシステムの周りに設定されて、EEGシステムを環境雑音から切り離す。また、被験者の身体に対して低インピーダンス接続(Zsh<100kΩ)を有する専用の遮蔽電極により、システムに侵入する変位電流が確実になくなる。
[0068]ユーザの頭から神経反応データを受信するための例示的なヘッドセットデバイス及び付随する部品が、本明細書に開示される。本明細書に開示された例示的なヘッドセットは携帯型であり、複数の独立して調節可能なバンドを備え、このバンドは、一端部でプロセッサを入れた第1のハウジングと、他端部で調節機構を備えた第2のハウジングとに動作可能に結合される。
[0069]本明細書に記載の例示的なヘッドセットは、あらゆる頭部形状に適合し、且つヘッドセットに結合された複数の電極(例えば、ドライ電極)のそれぞれに十分な力を加えて、優れたEEG測定値を提供する。一部のこのような例示的なヘッドセットは、多くのドライ電極を使用するための簡単且つ経済的で確実な解決法を提供する。一部のこのような例示的なヘッドセットは、快適性、髪の毛の動きを考慮した良好な電極接触、並びに回線雑音及び他のタイプの雑音に対する遮蔽を確実にする。本明細書に開示された例は、快適性及び着用性を高めるために、独立して調節可能な部品を備えることもできる。加えて、本明細書に開示された例は、頭部から信号を収集可能なチャネル(例えば、電極)の数を大きく増加させ、これにより、以下に詳述するように、データ収集及び解析が強化される。
[0070]被験者の第1の耳近くに位置する第1のハウジング及び被験者の第2の耳近くに位置する第2のハウジングに結合された、第1のセットの電極を備えた第1の細長バンドを備える例示的なデバイスが本明細書に開示される。また、例示的なデバイスは、第1のハウジング及び第2のハウジングに結合された、第2のセットの電極を備えた第2の細長バンドを備える。加えて、デバイスは、第1のハウジング及び第2のハウジングに結合された、第3のセットの電極を備えた第3の細長バンドと、第1のハウジング及び第2のハウジングに結合された、第4のセットの電極を備えた第4の細長バンドとを備える。他の例示的なデバイスは、例えば3本、2本、1本、5本等のより少ない又は多い調節可能なバンドを備える。
[0071]一部の例では、第1、第2、第3及び第4の細長バンドのそれぞれが、第1のハウジング及び第2のハウジングのそれぞれに回転可能に結合される。一部の例では、第1、第2、第3及び第4の細長バンドのそれぞれが、第1のハウジング及び第2のハウジングのそれぞれに取外し可能に結合される。
[0072]一部の例では、第1の細長バンドが、被験者の頭部の中心にわたって測定された、被験者のナジオン(例えば、前頭骨及び2つの鼻骨の交点、nasion)及びイニオン(例えば、後頭骨の突起、inion)の間の距離の約10パーセントのところで、被験者のナジオン上方に位置するものとされ、第2の細長バンドは、この距離の約30パーセントのところで、ナジオンの上方に位置するものとされ、第3の細長バンドは、ナジオン及びイニオンの間のほぼ中間に位置するものとされ、第4の細長バンドは、この距離の約30パーセントのところで、イニオンの上方に位置するものとされる。
[0073]一部の例では、第1、第2、第3及び第4の電極セットの電極の数の合計は、少なくとも2000個である。一部の例では、電極又はチャネルの数は、3000個以上である。また、より少ないデータチャネルが必要または望ましい他の例では、電極の数がより少なくてもよい。
[0074]一部の例では、第1、第2、第3及び第4の細長バンドのそれぞれが、調節可能な弾性バンド又はストラップを備えて、細長バンド及び被験者の頭部の間の距離を変化させる。
[0075]一部の例では、デバイスは、1つ又は複数の追加の細長バンドを備え、各追加の細長バンドが第1のハウジング及び第2のハウジングに結合され、各追加の細長バンドがそれぞれ追加のセットの電極を備える。
[0076]一部の例では、デバイスが、第1のハウジング及び/又は第2のハウジングに結合された調節機構を備えて、被験者へのデバイスの装着性を調節する。
[0077]一部の例では、第1の細長バンドが複数の延長部を備え、第1のセットの複数の電極が、延長部の各端部に個々に配置される。一部の例では、延長部が可撓性(flexible)を有する。
[0078]本明細書に開示された一部の例では、電極がリングの少なくとも一部を備える。一部の例では、電極がボールを備える。一部の例では、電極がフックを備える。一部の例では、電極がピンを備える。
[0079]一部の例では、電極が、第1、第2、第3又は第4の細長バンドのそれぞれに取外し可能に結合される。
[0080]一部の例では、電極の1つ又は複数が、約1N/mm〜約2N/mmの力で被験者の角質層を圧迫する。
[0081]一部の例では、開示されたデバイスが、電極により収集された信号をデジタルデータに変換するためのアナログ−デジタルコンバータと、信号を増幅するための増幅器と、信号から雑音を除去するための信号調整器とを備える。一部のこのような例示的なデバイスは、1つ又は複数の解析プロトコルに従ってデータを解析して被験者の精神状態を判定するためのデータプロセッサと、デジタルデータ又は精神状態の少なくとも一方を送信するための送信機とを備える。
[0082]一部の例では、デバイスが被験者の頭部に装着される。
[0083]また、被験者の第1の耳近くに位置する第1のハウジング及び被験者の第2の耳近くに位置する第2のハウジングに結合された、少なくとも8個の電極を有する第1のセットの電極を備えた第1の細長バンドと、第1のハウジング及び第2のハウジングに結合された、少なくとも8個の電極を有する第2のセットの電極を備えた第2の細長バンドとを備えたデバイスから脳波データを取得するステップを含む、例示的な方法が本明細書に開示される。また、このような例示的な方法で使用される一部のデバイスは、第1のハウジング及び第2のハウジングに結合された、少なくとも8個の電極を有する第3のセットの電極を備えた第3の細長バンドと、第1のハウジング及び第2のハウジングに結合された、少なくとも8個の電極を有する第4のセットの電極を備えた第4の細長バンドとを備える。一部のこのような例示的な方法は、脳波データを解析して被験者の精神状態を判定するステップをさらに含む。
[0084]一部の例示的な方法は、電極から収集された脳波データをデジタルデータに変換するステップと、脳波データを増幅するステップと、脳波データから雑音を除去するステップとを含む。他の例示的な方法は、1つ又は複数の解析プロトコルに従ってデータを解析して、視聴者の精神状態を判定するステップ、及び/又はデジタルデータ又は精神状態の少なくとも一方を送信するステップを含む。
[0085]読取り時に、機械に、少なくとも、被験者の第1の耳近くに位置する第1のハウジング及び被験者の第2の耳近くに位置する第2のハウジングに結合された、少なくとも8個の電極を有する第1のセットの電極を備えた第1の細長バンドと、第1のハウジング及び第2のハウジングに結合された、少なくとも8個の電極を有する第2のセットの電極を備えた第2の細長バンドとを備えたデバイスから、脳波データを取得させる指示を含む、有形の機械読取可能な記憶媒体が本明細書に開示される。また、一部のこのような例示的なデバイスは、第1のハウジング及び第2のハウジングに結合された、少なくとも8個の電極を有する第3のセットの電極を備えた第3の細長バンドと、第1のハウジング及び第2のハウジングに結合された、少なくとも8個の電極を有する第4のセットの電極を備えた第4の細長バンドとを備える。一部の例示的な指示は、機械に、脳波データを解析させて被験者の精神状態を判定させる。
[0086]一部の例示的な指示は、機械に、電極から収集された脳波データをデジタルデータに変換させ、脳波データを増幅させ、脳波データから雑音を除去させる。一部の指示は、機械に、1つ又は複数の解析プロトコルに従ってデータを解析させて精神状態を判定させ、且つデジタルデータ又は精神状態の少なくとも一方を送信させる。
[0087]本明細書に開示された例示的なデバイスは、例えばスパイン等の中央本体部と、中央本体部から延びる複数の延長部とを備え、各延長部の端部が電極に結合される。また、例示的なデバイスは、中央本体部の縦軸に沿って配置されて延長部の位置を調節する調節バンドを備える。
[0088]一部の例では、調節バンドが弾性(elastic)を有する。また、一部の例では、調節バンドが円形横断面を有する。他の例では、調節バンドが矩形横断面を有する。一部の例では、調節バンドが縦軸に沿って摺動可能に配置される。
[0089]本明細書に開示された一部の例では、中央本体部が、第1の突出部と、第2の突出部と、第1の突出部及び第2の突出部の間に配置された凹部とを備え、調節バンドが凹部内に配置される。一部の例では、中央本体部及び延長部が、シリコーン又はゴムの1つ又は複数を含む。また、一部の開示された例では、デバイスが、中央本体部及び延長部内に封入されたフレキシブルプリント回路基板を備える。
[0090]一部の例では、各延長部が中央本体部から離れる方向に湾曲する。一部のこのような例では、各延長部が同一方向に湾曲する。さらに、一部の例では、第1の延長部が、第2の延長部から中央本体部を直接横切って位置する。一部の例では、中央本体部及び延長部が可撓性を有するが弾性を有さず、調節バンドが可撓性及び弾性を有する。
[0091]一部の例では、電極が弾力性(resilient)(例えば、ばね性(springy))を有する。また、一部の例では、電極が取外し可能である。一部の例では、例示的な電極が、リングの少なくとも一部を備える。また、例示的なデバイスは、一部の例で、中央本体部の一側に配置された電極アレイを備える。一部の例では、アレイがエンボスプレート(embossed plate)であり、デバイスが最大256個の電極を備える。
[0092]一部の例では、調節バンドを締めることにより、電極が、デバイスを着用している被験者の頭部に力を加える。一部の例では、力が各電極でほぼ同一である。
[0093]一部の例では、開示されたデバイスが銀ナイロンコーティング(silver nylon coating)を含む。
[0094]本明細書に開示された一部の例示的なデバイスは、電極から取得された信号をデジタル信号に変換するためのアナログ−デジタルコンバータを備える。また、一部の例示的なデバイスは、電極から取得された信号の増幅、又は信号からの雑音の除去の少なくとも一方を行うための信号調整器を備える。
[0095]一部の例では、デバイスが、電極を部分的に囲むカバーを備えて、カバーの第1の部分が電極の第1の側に配置され、カバーの第2の部分が電極の第2の側に配置され、被験者の組織に接触する電極端部がカバーから延びるようにする。一部の例では、電極が約0.5mm未満の横断面を有し、カバーの第1の部分の第1の外端部及びカバーの第2の部分の第2の外端部が、約1mm未満の距離で分離され、組織に接触する電極端部がカバーから約0.2mm未満延びる。
[0096]本明細書に開示された別の例示的な方法は、被験者が着用するデバイスから脳波データを取得するステップを含み、デバイスが、中央本体部と、中央本体部から延びる複数の延長部とを備え、各延長部の端部が電極に結合される。また、一部のこのような例示的な方法のデバイスは、中央本体部の縦軸に沿って配置されて延長部の位置を調節する調節バンドを備える。また、一部のこのような例示的な方法は、データを解析して被験者の精神状態を判定するステップを含む。
[0097]また、一部の例示的な方法は、電極から取得された信号をデジタル信号に変換するステップ、電極から取得された信号を増幅するステップ、及び/又は信号から雑音を除去するステップの1つ又は複数を含む。
[0098]本明細書に開示された、別の例示的な有形の機械読取可能な記憶媒体は、読取り時に、機械に、少なくとも、被験者が着用するデバイスから脳波データを取得させる指示を含む。一部のこのような例示的な指示のデバイスは、中央本体部と、中央本体部から延びる複数の延長部であって、各延長部の端部が電極に結合された延長部と、中央本体部の縦軸に沿って配置されて延長部の位置を調節する調節バンドとを備える。一部の例示的な指示は、さらに、機械に、データを解析させて被験者の精神状態を判定させる。
[0099]一部の例示的な指示は、さらに、機械に、電極から取得された信号のデジタル信号への変換、電極から取得された信号の増幅、及び/又は信号からの雑音の除去の1つ又は複数を行わせる。
[00100]本明細書に開示された一部の例示的なデバイスは、第1のセットの電極を備えた第1のバンドと、第2のセットの電極を備えた第2のバンドとを備える。一部の例では、第1のバンド及び第2のバンドが第1の方向に向けられて、被験者から第1の神経反応データを取得し、第1のバンド及び第2のバンドが第2の方向に向けられて、被験者から第2の神経反応データを取得し、第2の方向が第1の方向にほぼ直交する。
[00101]一部の例では、第1のバンドが第1の端部及び第2の端部を有し、第2のバンドが第3の端部及び第4の端部を有し、第1の端部が第3の端部に結合され、第2の端部が第4の端部に結合される。また、一部の例では、第1の端部が第1のハウジングを通して第3の端部に結合され、第2の端部が第2のハウジングを通して第4の端部に結合される。一部の例では、第2のハウジングが、電極から収集されたデータを解析するためのプロセッサを備える。加えて、一部の例では、第1のハウジングが、被験者に対するデバイスの装着感を調節するための調節機構を備える。
[00102]一部の例では、デバイスが第2の方向に向けられて、被験者の脳から正中線測定値(midline reading)を収集する。
[00103]本明細書に開示された他の例示的な方法は、デバイスを第1の方向に向けた状態で、被験者から第1の神経反応データを収集するステップを含む。一部のこのような例示的な方法のデバイスは、第1のセットの電極を備えた第1のバンドと、第2のセットの電極を備えた第2のバンドとを備える。また、例示的な方法は、デバイスを第2の方向に向けた状態で、被験者から第2の神経反応データを取得するステップを含み、第2の方向が第1の方向にほぼ直交する。
[00104]また、一部の例示的な方法は、第2のハウジング内に配置されたプロセッサを使用して電極から収集されたデータを解析するステップを含む。また、一部の例示的な方法は、デバイスを第2の方向に向けた状態で、被験者の脳から正中線測定値を収集するステップを含む。
[00105]また、読取り時に、機械に、少なくとも、デバイスを第1の方向に向けた状態で、被験者から第1の神経反応データを取得させる指示を含み、デバイスが、第1のセットの電極を備えた第1のバンドと、第2のセットの電極を備えた第2のバンドとを備える、有形の機械読取可能な記憶媒体が本明細書に開示される。一部の例示的な指示は、さらに、機械に、デバイスを第2の方向に向けた状態で、被験者から第2の神経反応データを取得させ、第2の方向が第1の方向にほぼ直交する。
[00106]一部の例示的な指示は、さらに、機械に、第2のハウジング内に配置されたプロセッサを使用して電極から収集されたデータを解析させる。一部の例示的な指示は、さらに、機械に、デバイスを第2の方向に向けた状態で、被験者の脳から正中線測定値を収集させる。
[00107]また、被験者の組織から電気信号を読み取るための第1のセットの電極と、電気信号を読み取るための第2のセットの電極とを備える例示的なデバイスが本明細書に開示される。このような例では、第1のセット及び第2のセットの電極がヘッドセットに機械的に結合される。加えて、例示的なデバイスでは、第1のセットの電極は第1のタイプの電極を備え、第2のセットの電極は第1のタイプとは異なる第2のタイプの電極を備える。
[00108]一部の例では、第1のタイプの電極は、個々に取り付けられた電極を備え、第2のタイプの電極は電極アレイを備える。一部の例では、アレイの電極の2つ以上を電気的に短絡させて、表面積が増加した1つの電極を形成する。また、一部の例では、第1のタイプの電極が、部分リング、ボールポイント及び/又はフックの少なくとも1つを備える。加えて、一部の例では、第1のセットが細長バンドの第1の外側に沿って、且つ細長バンドの第2の外側に沿って配置され、第2のセットが細長バンドの中心線に沿って配置される。
[00109]本明細書に開示された一部の例示的な方法は、第1のセットの電極を使用して被験者の組織から電気信号を読み取るステップを含む。また、一部のこのような例示的な方法は、第2のセットの電極を使用して電気信号を読み取るステップを含み、第1のセット及び第2のセットの電極がヘッドセットに機械的に結合され、第1のセットの電極が第1のタイプの電極を備え、第2のセットの電極が第1のタイプとは異なる第2のタイプの電極を備える。
[00110]また、読取り時に、機械に、少なくとも、第1のセットの電極を使用して被験者の組織から電気信号を読み取らせ、且つ第2のセットの電極を使用して電気信号を読み取らせる指示を含む、有形の機械読取可能な記憶媒体が本明細書に開示される。このような例示的な指示により使用される第1のセット及び第2のセットの電極が、ヘッドセットに機械的に結合され、第1のセットの電極が第1のタイプの電極を備え、第2のセットの電極が第1のタイプとは異なる第2のタイプの電極を備える。
[00111]本明細書に開示された一部の例示的なデバイスは、磁気ロックを有する第1のハウジングを備える。また、一部のこのような例示的なデバイスは、第1の端部が第1のハウジングに調節可能に結合された第1の細長バンドを備える。第1の細長バンドは、第1の複数の電極を備える。また、一部のこのような例示的なデバイスは、第1の調節可能なストラップを備える。第1の調節可能なストラップは、第1の係合点で磁気ロックに磁気的に連結して第1の細長バンドを第1の位置に固定し、且つ第2の係合点で磁気ロックに磁気的に連結して第1の細長バンドを第2の位置に固定するための第1の磁気ファスナを備える。
[00112]一部の例では、デバイスが被験者の頭部に装着され、第1の位置が第2の位置よりも頭頂部に近く、第1の位置から第2の位置への第1の磁気ファスナの調節により第1の細長バンドを締め、電極を頭部に近付ける。一部の例では、第1の細長バンドが、第1のハウジングに取外し可能に結合される。
[00113]また、一部のこのような例示的なデバイスは、第2の端部が第1のハウジングに調節可能に結合された第2の細長バンドを備える。第2の細長バンドは第2の複数の電極を備える。また、一部のこのような例示的なデバイスは第2の調節可能なストラップを備える。第2の調節可能なストラップは、第3の係合点で磁気ロックに磁気的に連結して第2の細長バンドを第3の位置に固定し、且つ第4の係合点で磁気ロックに磁気的に連結して第2の細長バンドを第4の位置に固定するための第2の磁気ファスナを備える。
[00114]一部の例では、第1の細長バンド及び第2の細長バンドが独立して調節可能である。また、一部の例では、第1の細長バンド及び第2の細長バンドが独立して取外し可能である。
[00115]本明細書に開示された他の方法は、デバイスの第1の細長バンドの調節可能なストラップの第1の磁気ファスナを、第1のハウジングの磁気ロックとの第1の係合点から解放して、第1の細長バンドを第1の位置からロック解除するステップを含む。また、一部のこのような例示的な方法は、第1の磁気ファスナを第2の係合点で磁気ロックに結合して第1の細長バンドを第2の位置に固定するステップを含む。
[00116]一部の例示的な方法は、デバイスの第2の細長バンドの調節可能なストラップの第2の磁気ファスナを、磁気ロックとの第3の係合点から解放して、第2の細長バンドを第3の位置からロック解除するステップを含む。また、一部の例示的な方法は、第2の磁気ファスナを第4の係合点で磁気ロックに結合して第2の細長バンドを第4の位置に固定するステップを含む。
[00117]また、一部の例示的な方法は、第1の細長バンド及び第2の細長バンドを独立して調節するステップ、及び/又は第1の細長バンド及び第2の細長バンドを独立して取り外すステップの1つ又は複数を含む。
[00118]本明細書に開示された一部の例示的なデバイスは、第1のハブと、第1のハブに取外し可能に結合された第1の複数の電極を備えた第1の取外し可能なバンドとを備える。一部のこのような例では、第1のバンドが、ナイロン又は銀の少なくとも一方を含む第1のカバーを備える。第1のバンドは、自動洗濯機で洗濯可能である。一部の例では、カバーが伸縮性を有する。一部の例では、デバイスが、第2の複数の電極を備えた第2の取外し可能且つ洗濯可能なバンドを備える。また、一部の例では、第1の取外し可能なバンドが、第1のハブに調節可能に結合され、第1の頭部の大きさを有する第1の被験者及び第2の頭部の大きさを有する第2の被験者について使用可能であり、第2の頭部の大きさが第1の頭部の大きさとは異なる。
[00119]本明細書に開示された一部の例示的な方法は、第1の複数の電極を備えた第1の取外し可能なバンドを第1のハブから取り外すステップを含み、第1のバンドが、ナイロン又は銀の少なくとも一方を含む第1のカバーを備える。また、一部のこのような例示的な方法は、第1のバンドを自動洗濯機で洗濯するステップを含む。また、一部の例示的な方法は、第2の複数の電極を備えた第2の取外し可能且つ洗濯可能なバンドを第1のハブから取り外すステップと、第2のバンドを自動洗濯機で洗濯するステップとを含む。加えて、一部の例示的な方法は、第1のハブに対して第1の取外し可能なバンドを調節して、第1の頭部の大きさを有する第1の被験者に適合させるステップ、及び/又は第1のハブに対して第1の取外し可能なバンドを再調節して、第2の頭部の大きさを有する第2の被験者に対して適合させるステップとを含み、第2の頭部の大きさが第1の頭部の大きさとは異なる。
[00120]本明細書に開示された一部の例示的な方法は、2つ以上の独立して調節可能なバンドを備えたデバイスを介して被験者から脳波(EEG)データを取得するステップを含み、各バンドが複数の電極を有して被験者の脳から脳波データを検出し、各バンドが隣接するバンドに対して選択的に回転可能であり、各バンドが被験者の頭部に対する電極の力を増加させるように選択的に圧迫可能である。一部のこのような例示的な方法は、EEGデータをデジタルEEG信号に変換するステップと、デジタルEEG信号を調整するステップとを含む。加えて、一部のこのような例示的な方法は、1つ又は複数の解析プロトコルを使用してデジタルEEG信号を解析して被験者の精神的特徴を判定するステップと、精神的特徴を出力デバイスに送信するステップとを含む。
[00121]一部の例示的な方法では、デバイスが、変換、調整、解析、及び送信を行うためのプロセッサをさらに備える。一部の例では、変換が各電極で行われる。一部の例では、デバイスが少なくとも2000個の電極を備える。
[00122]一部の例示的な方法では、デバイスが、精神的特徴を送信するための無線送信機を備える。一部の例では、調整するステップが、デジタルEEG信号を増幅するステップ又はデジタルEEG信号をフィルタリングするステップの少なくとも一方を含む。
[00123]一部の例では、出力デバイスが、携帯型デバイス、アラーム、デバイスのディスプレイスクリーン、リモートサーバ、又はリモートコンピュータの1つ又は複数を備える。一部の例示的な方法では、出力デバイスが、アラームの鳴動、メッセージの表示、スクリーン上への警告の提示、ローカルコンピュータへの報告、又はリモートコンピュータへの報告の少なくとも1つを行うためのものである。また、一部の例では、精神的特徴が、精神状態、健康状態、生理学的状態、注意レベル、共鳴レベル、記憶属性又は感情的関与の指標(emotional engagement indicator)の1つ又は複数を含む。
[00124]また、実行時に、機械に、少なくとも、デバイスを着用する被験者から脳波(EEG)データを取得させる指示を含み、デバイスが、2つ以上の独立して調節可能なバンドを備え、各バンドが複数の電極を有して被験者の脳から脳波データを検出し、各バンドが隣接するバンドに対して選択的に回転可能であり、且つ各バンドが被験者の頭部に対する電極の力を増加させるために選択的に圧迫可能である、有形の機械アクセス可能な記憶媒体が本明細書に開示される。また、例では、指示が、機械に、EEGデータをデジタルEEG信号に変換させ、デジタルEEG信号を調整させ、1つ又は複数の解析プロトコルを使用してデジタルEEG信号を解析させて被験者の精神的特徴を判定し、且つ精神的特徴を出力デバイスに送信させる。一部の例では、記憶媒体がデバイス内に配置される。
[00125]本明細書に開示された一部の例示的なシステムは、被験者から脳波(EEG)データを取得するためのデバイスを備え、デバイスが2つ以上の独立して調節可能なバンドを備え、各バンドが複数の電極を有して被験者の脳から脳波データを検出し、各バンドが隣接するバンドに対して選択的に回転可能であり、且つ各バンドが被験者の頭部に対する電極の力を増加させるために選択的に圧迫可能である。また、例示的なシステムは、EEGデータをデジタルEEG信号に変換するためのアナログ−デジタルコンバータと、デジタルEEG信号を調整するための信号調整器とを備える。また、一部のこのような例示的なシステムは、1つ又は複数の解析プロトコルを使用してデジタルEEG信号を解析して被験者の精神的特徴を判定するためのプロセッサと、精神的特徴を出力デバイスに送信するための送信機とを備える。
[00126]一部の例示的なシステムでは、アナログ−デジタルコンバータ、信号調整器、プロセッサ、及び送信機がデバイス上に配置される。一部の例示的なシステムは、各電極にアナログ−デジタルコンバータを備える。一部の例示的なシステムは、各電極に信号調整器をさらに備える。一部の例示的なシステムは、電極の分極を補償するためのトレンド除去ユニット(detrending unit)を備える。
[00127]本明細書に開示された例示的な方法は、第1の神経信号の第1の特性を評価するステップと、第1の特性に基づいて第1の神経信号が品質閾値に合致するか否かを判定するステップと、第2の神経信号の第2の特性を評価するステップと、第2の特性に基づいて第2の神経信号が品質閾値に合致するか否かを判定するステップとを含む。また、例示的な方法は、第1の神経信号が品質閾値に合致しない場合に、第1の神経信号を調整して第3の神経信号を取得するステップと、第2の神経信号が品質閾値に合致しない場合に、第2の神経信号を調整して第4の神経信号を取得するステップとを含む。加えて、例示的な方法は、第3の神経信号の第3の特性を評価するステップと、第3の特性に基づいて第3の神経信号が品質閾値に合致するか否かを判定するステップと、第4の神経信号の第4の特性を評価するステップと、第4の特性に基づいて第4の神経信号が品質閾値に合致するか否かを判定するステップとを含む。また、例示的な方法は、品質閾値との各合致に基づいて、第1の神経信号、第2の神経信号、第3の神経信号、又は第4の神経信号のうちの第1の信号を、追加解析のための使用の少なくとも1つに対して選択して、無視し、又は第1の神経信号、第2の神経信号、第3の神経信号、又は第4の神経信号のうちの第2の信号と合成(merge)するステップを含む。
[00128]一部の例では、方法が、第1の神経信号及び第2の神経信号を収集するために使用されるヘッドセットデバイスで行われる。一部の例では、第1、第2、第3、及び第4の特性が、第1、第2、第3、若しくは第4の神経信号のそれぞれの強度、振幅、信号対雑音比、又は持続期間の少なくとも1つを含む。
[00129]一部の例示的な方法では、品質閾値との合致が、第1、第2、第3、又は第4の神経信号と参照値との比較に基づく。一部のこのような例では、参照値が、絶対閾値(an absolute threshold)、スペクトル閾値(a spectral threshold)、傾斜率閾値(a ramp-rate threshold)、又は低活動閾値(a low-activity threshold)を含む。
[00130]一部の例示的な方法では、調整するステップが、第1若しくは第2の神経信号を増幅するステップ、又は第1若しくは第2の神経信号をフィルタリングするステップの少なくとも一方を含む。一部の例では、無視又は合成するステップが、第1のチャネル及び第2のチャネルに通信可能に結合されたスイッチング回路により実行され、第1のチャネルを通って第1の神経信号が収集され、第2のチャネルを通って第2の神経信号が収集される。
[00131]また、実行時に、機械に、少なくとも、第1の神経信号の第1の特性を評価させ、第1の特性に基づいて第1の神経信号が品質閾値に合致するか否かを判定させ、第2の神経信号の第2の特性を評価させ、第2の特性に基づいて第2の神経信号が品質閾値に合致するか否かを判定させる指示を含む、有形の機械アクセス可能な記憶媒体が本明細書に開示される。また、例示的な指示は、機械に、第1の神経信号が品質閾値に合致しない場合に、第1の神経信号を調整させて第3の神経信号を取得させ、第2の神経信号が品質閾値に合致しない場合に、第2の神経信号を調整させて第4の神経信号を取得させ、第3の神経信号の第3の特性を評価させ、第3の特性に基づいて第3の神経信号が品質閾値に合致するか否かを判定させ、第4の神経信号の第4の特性を評価させ、第4の特性に基づいて第4の神経信号が品質閾値に合致するか否かを判定させる。加えて、指示がさらに、機械に、品質閾値との各合致に基づいて、第1の神経信号、第2の神経信号、第3の神経信号、又は第4の神経信号のうちの第1の信号を、追加解析のための使用の少なくとも1つに対して選択させ、無視させ、又は第1の神経信号、第2の神経信号、第3の神経信号、又は第4の神経信号のうちの第2の信号と合成させる。
[00132]一部の例では、記憶媒体が、第1の神経信号及び第2の神経信号を収集するために使用されるヘッドセットデバイス内に配置される。一部の例では、指示がさらに、機械に、第1若しくは第2の神経信号を増幅するステップ、又は第1若しくは第2の神経信号をフィルタリングするステップの少なくとも一方によって、第1の神経信号又は第2の神経信号の1つ又は複数を調整させる。
[00133]一部の例では、指示がさらに、機械に、第1のチャネル及び第2のチャネルに通信可能に結合されたスイッチング回路を作動させることにより、第1、第2、第3、若しくは第4の神経信号の1若しくは複数を無視させ、又は第1、第2、第3、又は第4の神経信号の2つ以上を合成させ、第1のチャネルを通って第1の神経信号が収集され、第2のチャネルを通って第2の神経信号が収集される。
[00134]被験者の脳から第1の神経信号及び第2の神経信号を収集するためのヘッドセットデバイスを備える例示的なシステムが、本明細書に開示される。また、例示的なシステムは、第1の神経信号の第1の特性を評価し、第1の特性に基づいて第1の神経信号が品質閾値に合致するか否かを判定し、第2の神経信号の第2の特性を評価し、第2の特性に基づいて第2の神経信号が品質閾値に合致するか否かを判定するプロセッサを備える。例示的なシステムでは、プロセッサが、第1の神経信号が品質閾値に合致しない場合に、第1の神経信号を調整して第3の神経信号を取得し、第2の神経信号が品質閾値に合致しない場合に、第2の神経信号を調整して第4の神経信号を取得し、第3の神経信号の第3の特性を評価し、第3の特性に基づいて第3の神経信号が品質閾値に合致するか否かを判定し、第4の神経信号の第4の特性を評価し、第4の特性に基づいて第4の神経信号が品質閾値に合致するか否かを判定するためのものである。例示的なシステムでは、プロセッサが、品質閾値との各合致に基づいて、第1の神経信号、第2の神経信号、第3の神経信号、又は第4の神経信号のうちの第1の信号を、追加解析のための使用の少なくとも1つに対して選択し、無視し、又は第1の神経信号、第2の神経信号、第3の神経信号、又は第4の神経信号のうちの第2の信号と合成するためのものである。
[00135]一部の例では、システムがスイッチング回路を備え、スイッチング回路は、第1の神経信号を収集するように第1のチャネルに選択的に通信可能に結合され、第2の神経信号を収集するように第2のチャネルに選択的に通信可能に結合されて、第1、第2、第3、若しくは第4の神経信号の1若しくは複数の無視、又は第1、第2、第3、若しくは第4の神経信号の2つ以上の合成の少なくとも一方を行う。
[00136]本明細書に開示された一部の例示的な方法は、家庭環境における患者の活動をモニタリングするステップと、患者に結合された第1のセンサから収集された第1のデータを解析して患者の第1の特徴を判定するステップとを含み、第1のセンサが患者の頭部に結合された電極を備える。また、例示的な方法は、患者に結合された第2のセンサから収集された第2のデータを解析して患者の第2の特徴を判定するステップと、活動、第1の特徴、及び第2の特徴に基づいて患者の健康評価(health assessment)を判定するステップと、健康評価に基づいて出力信号を生成するステップとを含む。
[00137]一部の例示的な方法では、第2のデータが、第1のセンサを収容するデバイスに無線送信される。一部の例では、第2のセンサが、生物測定学センサ(biometric sensor)、神経学的センサ(neurological sensor)、又は生理学的センサ(physiological sensor)の1つ又は複数を含む。一部の例では、第2のセンサが心電図、グルコースモニタリングシステム(glucose monitoring system)、電気眼球図記録法システム(electrooculography system)、顔面モニタリングシステム、又はプラグ−イン/プラグ−アンド−プレイデバイス(plug-in/plug-and-play device)を含む。一部の例示的な方法では、第2のセンサが、視標追跡センサ(eye-tracking sensor)、電気皮膚反応センサ(galvanic skin response sensor)、筋電図記録法機器(electromyography instrument)、カメラ、赤外線センサ、対話速度検出器(interaction speed detector)、又はタッチセンサを含む。一部の例では、第2のセンサが、全顔面又は半顔面被覆カメラ(full facial or hemi-facial coverage camera)を備える。
[00138]一部の例示的な方法は、健康評価を基準評価と比較するステップと、健康評価又は出力信号の少なくとも一方を遠隔設備に送信するステップとをさらに含む。一部のこのような例では、遠隔設備は、診察室、病院、診療所、研究室、保管所、研究設備又は診断設備の少なくとも1つを含む。
[00139]一部の例示的な方法では、出力信号がアラームに結合される。一部のこのような例では、アラームが光、音、又は表示の少なくとも1つを含む。一部の例では、出力信号が自動送達装置を起動して、患者へ自動的に薬剤を投与する。一部の例示的な方法は、健康評価に基づいて入力するように患者を促すステップをさらに含む。
[00140]一部の例示的な方法は、全地球測位システム(GPS)デバイスを介して患者の位置を追跡するステップをさらに含む。一部のこのような例では、GPSデバイスが、第1のセンサを収容するデバイス内に配置される。一部の例示的な方法は、ある期間にわたって健康評価を記録するステップをさらに含む。
[00141]実行時に、機械に、少なくとも、家庭環境における患者の活動をモニタリングさせ、患者に結合された第1のセンサから収集された第1のデータを解析させて患者の第1の特徴を判定させる指示を含み、第1のセンサが患者の頭部に結合された電極を有する、有形の機械アクセス可能な記憶媒体が本明細書に開示される。また、指示は、機械に、患者に結合された第2のセンサから収集された第2のデータを解析させて患者の第2の特徴を判定させ、活動、第1の特徴、及び第2に基づいて患者の健康評価を判定させ、健康評価に基づいて出力信号を生成させる。
[00142]患者の頭部に結合された電極を有する、患者から第1のデータを収集するための第1のセンサと、患者に結合された、患者から第2のデータを収集するための第2のセンサとを備える例示的なシステムが本明細書に開示される。また、例示的なシステムは、家庭環境における患者の活動をモニタリングし、第1のセンサから収集された第1のデータを解析して患者の第1の特徴を判定し、第2のセンサから収集された第2のデータを解析して患者の第2の特徴を判定し、活動、第1の特徴、及び第2の特徴に基づいて患者の健康評価を判定し、健康評価に基づく出力信号を生成するためのプロセッサを備える。
[00143]本明細書に開示された例示的な方法は、媒体に触れている被験者に結合されたヘッドセットの、被験者の頭部に結合された電極を備えた第1のセンサから収集された第1のデータを解析して、被験者の第1の挙動を判定するステップと、第1の挙動に基づいて被験者の精神状態を判定するステップとを含む。また、例示的な方法は、第2のセンサから収集された第2のデータを解析して、被験者の第2の挙動を判定するステップと、精神状態及び第2の挙動に基づいて被験者の意図した活動を判定するステップとを含む。
[00144]一部の例示的な方法では、第1の挙動が脳活動の変化である。一部の例では、第2の挙動が視線の方向である。一部の例では、精神状態が、関与(engagement)のレベルである。
[00145]一部の例示的な方法では、意図した活動が電子デバイスの作動である。一部のこのような例では、電子デバイスの作動が、媒体を提示するデバイスの音量、消音状態、チャネル又は電源状態の少なくとも1つの変化である。一部の例では、電子デバイスの作動が、カーソル移動、キー操作、又はマウスクリックである。一部の例示的な方法は、ヘッドセットから信号を電子デバイスに送信して、意図した活動を実行するステップをさらに含む。
[00146]一部の例示的な方法では、第1のデータの解析が、運動と反対側の感覚運動皮質(sensorimotor cortex)上に焦点があり、ミュー及びベータ周波数の変化を有する、体性感覚系(somatosensory system)における脳波サイン(electroencephalographic signature)を解析するステップを含む。
[00147]一部の例では、意図した活動が媒体の消費である。一部のこのような例示的な方法は、チャネルの検出、プログラムを示す音声符号の収集、又は遠隔データ収集設備におけるタイムスタンプデータの検討の少なくとも1つにより、媒体におけるプログラムを特定するステップをさらに含む。他の例は、意図した活動及びプログラム特定に基づいて視聴率を判定するステップを含む。
[00148]実行時に、機械に、少なくとも、媒体に触れている被験者に結合されたヘッドセットの、被験者の頭部に結合された電極を備えた第1のセンサから収集された第1のデータを解析させて、被験者の第1の挙動を判定させ、第1の挙動に基づいて被験者の精神状態を判定させる指示を含む、有形の機械アクセス可能な記憶媒体が本明細書に開示される。また、指示は、第2のセンサから収集された第2のデータを機械に解析させて、被験者の第2の挙動を判定させ、精神状態及び第2の挙動に基づいて被験者の意図した活動を判定させる。
[00149]第1のデータを収集するための第1のセンサと、被験者からの第2のデータを収集するための第2のセンサとを備え、第1のセンサが、被験者が媒体に触れている間に被験者に結合されたヘッドセット内に配置され、被験者の頭部に結合された電極を備える例示的なシステムが、本明細書に開示される。また、例示的なシステムは、第1のセンサから収集された第1のデータを解析して被験者の第1の挙動を判定し、第1の挙動に基づいて被験者の精神状態を判定し、第2のセンサから収集された第2のデータを解析して被験者の第2の挙動を判定し、精神状態及び第2の挙動に基づいて被験者の意図した活動を判定するためのプロセッサを備える。
[00150]本明細書に開示された一部の例示的な方法は、ヘッドセットをユーザの頭部に第1の向きに配置するステップを含み、ヘッドセットが、ユーザの頭部に配置される1つ又は複数の独立して調節可能なバンドを備え、各バンドがユーザの脳から電気信号を受信するための複数の電極を備える。また、方法は、1つ又は複数のバンドを各隣接するバンドに対して選択的に回転させることにより、ユーザの頭部上の電極の位置を調節するステップと、各バンドに関連する各弾性ストラップの有効長さを選択的に変化させて、頭部に対する電極の力を変化させることにより、ユーザの頭部に対する電極の圧迫を調節するステップとを含む。加えて、例示的な方法は、電極から脳波(EEG)データを取得するステップと、脳波データを調整するステップと、脳波データを解析してユーザの精神状態を判定するステップとを含む。
[00151]一部の例示的な方法では、調整するステップが、信号をデジタル信号に変換するステップ、信号を増幅するステップ、又は信号をフィルタリングするステップの1つ又は複数を含む。一部の例では、調整がヘッドセット内で行われる。一部の例示的な方法は、電極から取得した脳波データの品質を評価するステップと、電極位置を調節すべきか否かを品質に基づいて判定するステップとをさらに含む。
[00152]また、一部の例示的な方法は、電極の位置を調節するステップを含み、このステップは、電極の1つ又は複数を物理的に移動させるステップを含む。一部のこのような例示的な方法は、バンドの1つ又は複数をユーザの頭部で第2の向きに回転させるステップをさらに含む。
[00153]一部の例では、電極の位置を調節するステップが、電極の1つ又は複数を事実上移動させるステップを含む。一部のこのような例は、これらの電極から取得したEEGデータの品質が閾値品質より低いときに、複数の電極の一部を短絡させるステップをさらに含む。
[00154]一部の例示的な方法は、精神状態に基づいて、医療システム、視聴者測定設備、又は遠隔デバイスの1つ又は複数に信号を出力するステップをさらに含む。
[00155]実行時に、機械に、少なくとも、ヘッドセットからの脳波(EEG)データを取得させる指示を含み、ヘッドセットが、ユーザの頭部に配置される1つ又は複数の独立して調節可能なバンドを備え、各バンドがユーザの脳から電気信号を受信するための複数の電極を備えた、有形の機械アクセス可能な記憶媒体が本明細書に開示される。また、指示は、機械に、ユーザの頭部上で電極の位置を調節させ、脳波データを調整させ、脳波データを解析させてユーザの精神状態を判定させる。
[00156]本明細書に開示された一部の例示的なシステムは、ユーザから脳波(EEG)データを取得するためのヘッドセットを備え、ヘッドセットが、ユーザの頭部に配置される1つ又は複数の独立して調節可能なバンドを備え、各バンドがユーザの脳から電気信号を受信するための複数の電極を有し、各バンドが、電極の位置を調節するように各隣接するバンドに対して選択的に回転可能であり、各バンドが効果的に延長又は短縮される各弾性ストラップを備えて、ユーザの頭部に対する電極の圧迫を調節する。また、例示的なシステムは、電極からEEGデータを受信し、EEGデータを調整し、脳波データを解析してユーザの精神状態を判定するためのプロセッサを備える。
[00157]図を参照し、図1〜4は例示的なヘッドセット100を示す。例示的なヘッドセットを使用して、例えば、医療環境又は家庭環境において患者から医療情報を収集することができ、ゲーム又は他の娯楽の状況を制御することができ、健康計画(fitness regime)の一部としてデータを提供することができ、視聴者測定データを収集することができ、遠隔デバイスを制御することができ、及び/又は複数の他の使用がある。図1の例示的なヘッドセット100は、複数の独立して調節可能なバンドを備え、各バンドは、ユーザ、被験者、視聴者及び/又はパネリストの頭部から信号を受信するための複数の電極を備える。本明細書で使用するように、参加者は、モニタリングされることに同意した人である。通常、参加者は、人口学的情報(例えば、年齢、人種、収入等)を、興味のある話題(例えば、メディア露出)についてのデータを収集し蓄積するモニタリング企業(例えば、The Nielsen Company)に提供する。より詳細には、図示した例のヘッドセット100は、第1のバンド102、第2のバンド104、第3のバンド106、及び第4のバンド108を備える。バンド102〜108のそれぞれが複数の電極を備える。図示した例では、電極が部分的にリング状の電極である。リング状電極は、例えば、約3mm未満の直径及び約3mm未満の長さを有することができる。電極の寸法が大きく幅広であるほど、電極を頭皮に十分に当てるのに必要な力が大きくなる。一部の例では、電極が、約1mm〜約2mmの直径を有する。しかし、以下でさらに詳述するように、多くの他のタイプ、大きさ及び/又は形状の電極を加えて又は代わりに使用することができる。図1の例では、バンド102〜108が、ユーザの頭部上で左側から右側へ延びるようになっている。バンド102〜108のそれぞれは、縦軸をもつ細長構造を有する。この例では、各バンド102〜108がそれぞれスパイン状構造110、112、114、116の形をとる。スパイン110、112、114、116のそれぞれは、弾性調節バンド又はストラップ118、120、122、124をそれぞれ支持する。バンド102〜108のそれぞれは、第1のハウジング126の一側に回転可能及び取外し可能に結合され、第2のハウジング128の他側に回転可能及び取外し可能に結合される。例えば、バンド102〜108は、バンド102〜108をヘッドセットに差し込むためのピボット型接続部(pivot type connection)及び/又はスナップファスナ(snap fastener)を備えることができる。他の例では、バンドがヘッドセットに固定結合される。図示した例では、第1のハウジング126をユーザの右耳近くに配置し、第2のハウジング128をユーザの左耳近くに配置して、バンド102〜108をユーザの頭部上に配置し、頭皮に沿った電気的活動を読み取ることができるようにする。また、図示した例のヘッドセット100は追加の支持バンド130を備え、この支持バンド130は調節可能であり、例えば、ユーザの後頭部周りにヘッドセット100を締め付けて固定するために使用可能な弾性材料又は他の適切な材料とすることができる。図示した例では、ヘッドセット100が4本のバンドを備える。しかし、他の例では、ヘッドセット100が、より少ない又は多い(例えば、3本以下又は10本以上の)調節可能なバンドを備えることができる。各バンドは、約8個〜約256個以上の電極を担持することができる。
[00158]図1の例では、バンド102〜108が第1及び第2のハウジング126、128に回転可能且つ取外し可能に結合されて、ユーザの頭部上のバンド102〜108の位置をユーザが調節できるようにする。この例のバンド102〜108をユーザのイニオン(後頭骨の突起)又はナジオン(前頭骨及び2つの鼻骨の交点)に向かって回転させて、電気的活動を測定するために電極を特定の位置に位置決めすることができる。図1のスパイン110〜116のそれぞれは、例えば、プラスチック、ゴム、ポリウレタン、シリコーン及び/又は他の適切な材料等の可撓性材料から構成される。例示的なスパイン110〜116の可撓性により、ヘッドセット100をユーザの頭部上に快適に着座させることができる。さらに、図示した例の弾性ストラップ118〜124はスパイン110〜116により支持され、弾性ストラップ118〜124を引くことによりスパイン110〜116を下方に締めることができるため、ユーザの頭皮に対する電極の圧力が増加する。図示した例では、弾性ストラップ118〜124が可撓性且つ弾性を有する。加えて、図1の弾性ストラップ118〜124は、摺動可能且つ並進運動可能に(translatably)スパイン110〜116に結合される。さらに、図1の例では、ヘッドセット100全体及び/又は個々のバンド102〜108を一般的な洗濯機で洗濯して、日常の洗浄をすることができ、及び/又は、例えば使用間若しくはユーザ間等でヘッドセット100を消毒及び殺菌することができる。一部の例では、異なる大きさの頭部に合わせたヘッドセットの種々のテンプレートがある。人は、年齢、性別、人種及び/又は遺伝的特徴に基づいて異なる頭部の大きさを有する。例えば、人の頭部は、周囲が約54cm〜約65cmであり得る。一部の例では、2つ又は3つのテンプレートヘッドセットがあり得る。例えば、第1のテンプレートは周囲が約56cmの頭部に対応することができ、第2のテンプレートは周囲が約59cmの頭部に対応することができ、第3のテンプレートは周囲が約62cmの頭部に対応することができる。これらの例では、中央のバンド(例えば、正中線に沿った)を、それぞれ約23cm、約25cm、約26cmとすることができる。したがって、一部の例では、テンプレートが、異なるテンプレート間で長さが約1cm〜約2cm異なる複数の大きさのバンドを備えることができる。ヘッドセットを被験者に合わせる時の粗調節として、異なるテンプレートの大きさを使用する。その後、以下で更に詳述するように、細長バンドの調節を使用して、微調節として適合を完全なものにする。
[00159]図示した例では、第1のハウジング126が例示的な調節機構132(図10に示す)を備えて、弾性ストラップ118〜124の長さを調節する。図示した例の弾性ストラップ118〜124を、調節機構132を介してきつく引き、各バンド102〜108を位置決めし、スパイン110〜116を頭皮に向けて下方に締め付けることができる。例示的な調節手法を、図10に関連して、以下でより詳細に開示する。
[00160]図示した例では、第2のハウジング128が、例えば、以下でさらに詳細に開示される、電極からの信号を処理するためのプロセッサ等の電気部品134を支持する。一部の例では、処理が、一体型システム又は自給式システムとしてのヘッドセットで行われる。他の例では、一部の処理がヘッドセットで行われ、ヘッドセットがデータ又は半処理結果を、例えば、無線接続を介して遠隔地に送信した後に、一部の処理が遠隔で行われる。さらに他の例では、すべてのデータが処理のために遠隔アナライザに流される。図示した例の電気部品134を使用して、例えば、脳波データをアナログデータからデジタルデータに変換し、脳波データを増幅し、データから雑音を除去し、データを解析し、データをコンピュータ又は他のネットワークに送信する。図示した例の第2のハウジング128は、例えば、増幅器、信号調整器、データプロセッサ及び/又は信号をデータセンタ若しくはコンピュータに送信するための送信機等のハードウェア及びソフトウェアを備える。図示した例のスパイン110〜116のそれぞれは、有線接続を介して及び/又は無線で、例示的なプロセッサを備える電気部品に通信可能に結合される。他の例では、電気部品134が第1のハウジング126内に支持され、調節機構132が第2のハウジング128上又は第2のハウジング128内に支持される。
[00161]図4Aは、ユーザの頭部に装着されるヘッドセット100の斜視図である。図示したように、バンド102〜108は頭部上を左側から右側へ横切る。バンド102〜108の位置を調節することができ、弾性ストラップ118〜124を締めて、バンド102〜108をユーザの頭部で下方に締め付けることができる。図示した例では、追加の支持バンド130が後頭部の周りで引き伸ばされ、支持バンド130をきつく引いて調節し、ヘッドセット100をユーザの頭部に固定することができる。
[00162]図4Bに示すように、前述した横向き装着に加えて、図示した例のヘッドセット100を前後の向きに装着することができる。この場合、第1のハウジング126又は第2のハウジング128がユーザの前頭部に配置され、バンド102〜108が、ユーザの後頭部に配置された第2のハウジング128又は第1のハウジング126の他方まで横切る。バンド102〜108を横方向に調節することができ、及び/又は最適な読取りのために個々に締めることができる。図4の向きにより、ヘッドセット100による正中線の読取りが容易になる。
[00163]図5は、ヘッドセット100と共に使用可能な例示的なバンド102を示す。見てわかるように、第1のバンド102は、第1のスパイン110及び第1の弾性ストラップ118から構成される。第1のスパイン110は、スパイン及び椎骨構成と同様の、複数の対向する延長部136a〜136tを有するスパイン状構造に設計される。延長部136a〜136tのそれぞれが、部分的にリング状電極138a〜138tにそれぞれ結合される。延長部136a〜136tは可撓性を有し、第1のバンド102がユーザの頭部上で下方に締め付けられると、後退し屈曲する。図5に示す例では、電極138a〜138tが第1のスパイン110の延長部136a〜136t内に成形される。しかし、他の例では、電極138a〜138tを、延長部136a〜136tに取外し可能に結合(例えば、スナップ嵌め)することができる。電極138a〜138tのそれぞれは、スパイン110を通って延びるチャネルを有する。また、一部の例では、以下でより詳細に開示するように、複数の電極からの測定値を共に平均して、電極及び頭皮の間の有効表面積を増加させ、インピーダンスを低下させることができる。第1のスパイン110は、各電極チャネルのための個々の増幅器及びアナログ−デジタルコンバータを含み得るハウジング140をさらに備える。また、スパイン110は、処理のために、電極138a〜138tを第2のハウジング128内のプロセッサ134及び/又は他の電気部品に通信可能に結合するためのワイヤ142を備える。他の例では、スパイン110が、第2のハウジング128内のプロセッサ134又はヘッドセット100の外側の別のプロセッサにデータを無線送信するための無線送信機及び電源を、例えばハウジング140内に備える。
[00164]第1のスパイン110の上面は、第1の弾性ストラップ118を第1のスパイン110の上面に沿って案内し固定するための延長部又は突出部である、複数のランナ144a〜144jを備える。図示した例では、ランナ144a〜144jが、弾性ストラップ118の両側に沿って延びる2つの細長ランナの対で形成される。他の例では、ランナ144a〜144jが、弾性ストラップ118上に延びる1つ又は複数の細長円形チューブにより実施される。第1のスパイン110は、第1の目146及び第2の目148をさらに備える。図示した例では、第2の目148がハウジング140に結合される。第1の弾性ストラップ118は、第1のスパイン110の上面で縦軸に沿ってランナ144a〜144j間に配置され、且つ第1及び第2の目146、148を通して配置される。第1及び第2の目146、148は、スパイン110上で弾性ストラップ118の位置を維持するのを助ける。第1の弾性ストラップ118は、第1のスパイン110の上面に沿って摺動可能に係合されて、第1の弾性ストラップ118が引き伸ばされ、きつく引かれ、又は解放されるときに摺動する。図5に示す例では、第1の弾性ストラップ118が円形横断面を有する。しかし、他の例では、第1の弾性ストラップ118が、矩形、楕円形、又は他の横断面形状を有する。一部の例では、弾性ストラップ118が、スパイン110を通って伝播する電子信号の遮蔽を強化するように形成される。
[00165]図5に示す例では、第1のバンド102が第1のスパイン110に20個の電極を備える。しかし、他の例では、第1のスパイン110が、他の数の電極(例えば、256個以上の個々の電極)を担持することができる。
[00166]図6は、第1のバンド102の部分拡大図である。図6に示すように、延長部136a〜136c、136k〜136mがわずかに下方に湾曲し、これにより電極138a〜138c、138k〜138mを頭皮に向けて下方に位置決めする。図6に示すように、第1の弾性ストラップ118が第1のスパイン110の上部に沿って配置され、ランナ144a〜144c及び第1の目146により定位置に保持される。延長部136a〜136c、136k〜136mのそれぞれが、電極138a〜138c、138k〜138mのそれぞれに結合される。第1の弾性ストラップ118がよりきつく引かれると、弾性ストラップ118が効果的に短縮されて、下向きの力を延長部136a〜136c、136k〜136mに生じさせ、延長部136a〜136c、136k〜136mが上方又は外方に曲がって、電極をユーザの頭皮に押し付ける。例示的なバンド102〜108は、ユーザの頭皮に約1N/mm〜約2N/mmの力を生じさせるように設計される。一部の例では、加えられる力が各電極について同一である。
[00167]図7は、第1のスパイン110及び第1の弾性バンド118を有する第1のバンド102の横断面図である。延長部136a、136kは下方に湾曲している。電極138a、138kは、延長部136a、136kのそれぞれの下側に結合された部分的にリング状の電極である。電極138a、138kの端部は、第1のスパイン本体110内に成形され、第1のスパイン110を通って延びるプリント回路基板(PCB)150に動作可能に結合される。電極138a〜138t(図5に示す)は、PCB150に通信可能に結合される。図示した例のPCB150は、3つの電子層(例えば、少なくとも1つの電気部品又は回路線を含む層)及び1つの遮蔽層を備える。
[00168]本明細書に、例えば、インピーダンスの低下を含むEEG測定値との電磁干渉を減らし又はなくして、一部の場合に外部遮蔽に対する必要性を減らす及び/又はなくす、複数の例示的な遮蔽方法が開示される。本明細書に開示された例により、高インピーダンス皮膚−電極界面及び電極間高インピーダンス不一致による高分解能EEG測定が可能になる。一部の例では、高分解能測定が、例えば、本明細書に開示された、浮動駆動低インピーダンス接地(floating driven low-impedance ground)、無線通信、及び例示的な開示された遮蔽技術を含み得るヘッドセット等の電池式EEG測定デバイスにより達成される。図8A、8B、8Cは、外部雑音源のないEEGシステム(図8A)、外部雑音源のあるウェット電極EEGシステム(図8B)、及び本明細書に開示された例示的なシステムを表す外部雑音源のあるドライ電極EEGシステム(図8C)の例示的な電気回路図を通じたインピーダンスの効果を示す。
[00169]図8Aは、被験者802が、例えば、本明細書に開示されたヘッドセット等のEEG測定デバイス804に結合された、例示的なEEGシステム800を示す。この例では、ヘッドセット804が無線EEG測定デバイスである。駆動接地電極806とデータ電極808との間の電位が、被験者802の頭部に生体電位電極を当てることにより測定される。図8Aは、例えば、被験者が全く動かない完全に遮蔽された部屋等の、外部雑音のない理想的又は理論的状況を示す。このようなシステムでは、データ電極808及び接地電極806間の測定値が、雑音アーチファクトのないEEG源(例えば、被験者の脳)からの信号を示す。
[00170]実際の環境(図8B及び8C)では、電磁源(例えば、電力線)又は静電源(例えば、歩行)からの外部雑音がある。EEGデータの低信号振幅(例えば、約1μV〜約100μV)及び高電極−皮膚インピーダンス(例えば、約100kΩ超)のため、外部雑音源がEEGデータの品質に重要な役割を果たす。電磁誘導雑音は、複数の経路にわたってEEG信号に侵入することができる。例えば、電界が、関連する静電容量822(CEM2H、電磁波源からヘッドセット)を通って、ヘッドセット804の電極リード線、電極−皮膚界面、又はEEGデバイスの個々の部品(例えば増幅器、電源等)に流入する変位電流820(IEM2H、電磁波源からヘッドセット)を誘導することができる。別の電磁雑音源は、被験者の身体上のコモンモード電圧である。変位電流824(IEM2S、電磁波源から被験者)が、浮遊容量826(CEM2S、電磁波源から被験者)を通って流れる。浮遊容量は、2つの隣接する導体間の静電容量である。この静電容量の大きさは、電源に対する被験者の近さによって決まる。浮遊容量に起因する雑音は、例えば被験者が絶縁電源コードを把持した場合、20Vの大きさとすることができる。
[00171]別の雑音源は静電気である。摩擦により、身体と地面との間の静電容量828(CES2S、静電源から被験者)に蓄積される電荷が生じる。例えば、帯電された第三者は、被験者に近付くと、静電圧及び関連する電流830(IES2S、静電源から被験者)を被験者に誘導することができる。また、変位電流832(IES2H、静電源からヘッドセット)が注入され、静電容量834(CES2H、静電源からヘッドセット)が外部静電雑音からヘッドセット804へ誘導される。
[00172]外部雑音は、被験者802又はヘッドセット804に変位電流820(IEM2H)、832(IES2H)を容量的に注入し、データ電極(Z)及び接地電極(Z)のインピーダンスによって、対象の信号よりも大きくなり得る付加的雑音に変換される。等しいインピーダンスがあれば、雑音が打ち消される。低インピーダンスウェットシステム(図8B)では、雑音を許容値以下に維持可能であるように、変位電流の付加的雑音への変換が最小化される。しかし、通常、データ電極(Z)及び接地電極(Z)のインピーダンスを等しくすることはできない。
[00173]高インピーダンス電極−皮膚界面(例えば、約100kΩ超)を有するドライ電極を備えたシステム(図8C)では、データ電極(Z)からのインピーダンスが、接地電極(Z)からのインピーダンスよりもはるかに大きい。この構成では、変位電流820(IEM2H)、832(IES2H)によって、通常、システムが雑音であふれる。しかし、本明細書に開示された例は、約100kΩ未満の電極−皮膚インピーダンスを有する導電材料を、被験者802の身体に結合する。例示的な導電材料は、アルミニウムシート及び/又は銀コーティングナイロンを含む。導電材料及び被験者802はシールド840を形成し、EEGデバイス(例えば、ヘッドセット804)が環境から容量的に切り離されるようにする。シールド840は、低インピーダンス(Z)を有するシールド電極842を介して被験者に結合される。シールド840及びシールド電極848は、ヘッドセット804を効果的に封入する。電磁源(例えば、電力線)又は静電雑音源(例えば、被験者若しくは近くの他の人の歩行等)等の外部雑音源から生じる変位電流820(IEM2H)、832(IES2H)が、最小の抵抗の経路を通って(例えば、低インピーダンスZのシールド電極を通って)流れるため、これらの変位電流820(IEM2H)、832(IES2H)は、EEG測定デバイス(例えば、ヘッドセット804)の入力時には見えない。
[00174]本明細書に開示された一部の例では、接地電極及びシールド電極のための低インピーダンス電極−皮膚界面が、従来とは異なる接地電極のための位置を導入することにより実現される。例えば、図9は、図1の例示的なヘッドセット又は本明細書に開示された他の例示的なヘッドセットを使用する、例示的な電極及び接地配置を示す頭頂部の概略図である。図中、複数の略語があり、「N」はナジオン、「F」は前頭(例えば、各大脳半球の前部に位置する部位である、脳の前頭葉に関連する)、「A」は耳たぶ、「C」は中央(例えば、脳の中央部位に関連する)、「T」は側頭(例えば、各大脳半球で前頭葉よりも下方及び後方に位置する、脳の側頭葉に関連する)、「P」は頭頂(例えば、前頭葉よりも後方に位置する、脳の頭頂葉に関連する)、「O」は後頭(例えば、後頭部に位置する脳の後頭葉に関連する)、「I」はイニオン、及び下付きの「z」は脳の正中線に沿って取った測定値である。
[00175]図9に示すように、この例では低インピーダンスドライ電極である駆動接地電極151及びシールドのための電極が、前額部に配置される。第2のデータ電極153が、例えば、耳たぶ又は乳様突起等の一般的な接地位置に配置される。前額部は、下にある筋肉が運動するため、従来とは異なる接地電極151のための位置である。耳たぶ及び乳様突起は、これらの位置のインピーダンスを低下させる、毛髪のない頭皮の比較的静穏な(例えば、比較的電極活動のない)部位であるため、低い脳波活動を有し、且つ例えば、顎筋の運動等の筋肉運動からのアーチファクトを受けにくい。この追加の加えられたデータチャネル153を、1つおきのデータチャネル(デジタル領域又はアナログ領域において)から減算することにより、前額部にある接地電極の望ましくない影響を打ち消す。これは、参照(referencing)と呼ばれ、システムの「0」電位をシフトさせる(又は参照する)必要がある。図9の式は、データ電極153をデータチャネル(例えば、データチャネルFC5)から減算した時に、前額部の接地電極151の効果が低下することを示す。したがって、被験者の前額部にジェルを使用することなく、低インピーダンス電極−皮膚接続(例えば、約100kΩ未満)が達成される。
[00176]システムがドライ低インピーダンス界面を有することができるようにすることに加えて、減算によってコモン信号(雑音)が減衰されるため、これらの例によってコモンモード除去率(CMRR)が高まる。CMRRは、デバイスが、2つの入力リード線に共通の入力信号を除去する傾向がある場合である。対象の信号が、潜在的に大きい電圧オフセットに重畳される小さな電圧である適用においては、高CMRRが望ましい。
[00177]本明細書に開示された例は、複数の理由により、雑音の少ない高品質のEEG測定値を取得する。一部のこのような例は、自給式ユニットであり、したがって、このような例のEEGプラットフォームは、外部電源から電気的に切断又は切り離される。加えて又は或いは、本明細書に開示された例は、人体(例えば、図8Cのシールド)に結合され、EEGプラットフォーム(例えば、図8Cのヘッドセット804)を入れた導電層を有する。導電層と人体とを結合する低インピーダンス及びEEGプラットフォームに対する高インピーダンスを有することにより、EEGプラットフォームを環境から容量的に切断して、上で開示されたように、外部源がEEGプラットフォームに侵入できず、容量結合変位電流がEEGプラットフォームの入力時に検出できず、又は見えないようにする。したがって、EEGプラットフォームは、外部雑音源から電気的に絶縁される。本明細書に開示された例は、例えば、約100kΩの低さ等の低電極−皮膚インピーダンスを提供する。
[00178]他の例では、追加の遮蔽が設けられる。一部のこのような例では、各電極が個々のシールドを備え、ケーブルが遮蔽され、及び/又はすべての電子機器がさらなるシールドを備える。一部の例では、ヘッドセットが、遮蔽を強化するために導電ペイントを有する。また、一部の例では、ヘッドセットが、例えば、銀コーティングナイロン等のカバーを備え、これも遮蔽を強化する。
[00179]さらに、本明細書に開示されたように、一部の例示的なシステムは、より少ない遮蔽を使用するか、又は遮蔽を使用しない。これは、電極がこのような低インピーダンスでデータを収集するため、信号対雑音比が十分に高く、追加の遮蔽なしでデータを処理することができるからである。またこのような低インピーダンスにより、雑音源の関連性が少なくなる。一部の例示的なシステムにおける部品の低静電容量によって、追加の遮蔽の必要性が低下するため、システムの複雑性が低下する。例えば、フレキシブル回路基板150の小型信号線により、且つ本明細書に開示されたように頭部近くに維持される外形の小さい電極の使用により、低インピーダンス及び低静電容量を達成することができる。
[00180]図10は、第1又は第2のハウジング126、128に組み込み可能な例示的な調節機構132の拡大図である。図示した例の調節機構132は、磁気ブロック又はロック152を備える。弾性ストラップ118〜124のそれぞれが、取付ストリップ154〜160にそれぞれ結合される。取付ストリップ154〜160のそれぞれは、複数の垂直に配置された磁気素子162a〜162f、164a〜164f、166a〜166f、168a〜168fをそれぞれ備える。取付ストリップ154〜160のそれぞれは、磁気的に解放可能であり、複数の位置で磁気ロック152にロック可能である。図示した例では、取付ストリップ154〜160のそれぞれを磁気ロック152に結合するための複数の位置がある。取付ストリップ154〜160の磁気素子162a〜162f、164a〜164f、166a〜166f、168a〜168fにより、ユーザが弾性ストラップ118〜124の長さを調節することができる。例えば、ユーザが快適性及び/又は信号接続のためにバンド102を締めたがっている場合、ユーザは、対応する取付ストリップ154を磁気ロック152との係合から解放し、取付ストリップ154を別の磁気素子162a〜162fまで下方に引くことにより、弾性ストラップ118を引き、バンド102のスパイン110をユーザの頭部に近付く方向に移動させて、各電極がユーザの頭皮により密接に係合するようにする。その後、ユーザは、磁気ストリップ154を磁気ロック152に係合させて、バンド102を所望の位置にロックする。ユーザが快適性のため、電極配置及び/又は信号接続を調節するため、及び/又はヘッドセット100を取り外すためにバンド102を緩めたがっている場合、ユーザは取付ストリップ154を磁気ロック152から解放して、取付ストリップ154を上方に移動させて弾性ストラップ118を緩め、バンド102のスパイン110をユーザの頭部から離れる方向に移動させて、各電極がユーザの頭皮により軽く係合するか、又は係合解除されるようにする。その後、ユーザは、取付ストリップ154を磁気ロック152に再係合させて、バンド102を所望の位置にロックする。同様のプロセスを他のバンドについても繰り返すことができる。バンドを完全に取り外すためには、対応する磁気ストリップを取付けロック152から取り外して、再係合させない。また、一部の例では、調節機構132上に支持される複数の磁気ロックの1つに係合する各弾性ストリップに対して、磁気ボール又はエンドポイントがあってもよい。このような例では、磁気ロックの位置により定義される複数の位置に、バンドを調節可能である。他の例では、スパイン上の弾性バンドを他の方法で調節することができる。
[00181]図11A、11B、11C、11Dは、ヘッドセット100のバンド102〜108と共に使用可能な例示的な電極を示す。センサ(電極)形状及び材料が、信号接続のインピーダンス特徴に影響を与える。一部の例では、電極が、例えば銀又は塩化銀から形成され、これは、例えば、接触表面1平方ミリメートルあたり約10MΩのインピーダンスを提供することができる。面積値当たりの他のインピーダンスを有する他の材料を、加えて又は代わりに使用することができる。
[00182]図11Aに示す例示的なリング状電極138aは、平滑な湾曲した素子を備える。図11Aの例では、リング状電極138aの端部が、スパイン110の本体内に成形される。しかし、他の例では、電極がスパイン110の本体に取外し可能に結合される。図示した例の電極138aを、導電性素子から構成することができる。図示した例の電極は、約3mm未満の直径と約3mm超の長さとを有する。この構成により、電極がユーザの毛髪を貫通して頭皮と接触することができる。図示した例のリング状電極138aは、圧力が頭部に向かって下方に加えられたときに屈曲し調節するのに十分な弾力性(例えば、ばね性)を有する。
[00183]図11Bに示す例は、フック状電極170である。図10の例示的なリング状電極138aと同様に、図11Bの例示的なフック状電極170は湾曲しているため、毛髪を貫通してユーザの頭皮に電極を当てることができる。図11Cは、例示的なボール電極172を示す。図11Cの例示的なボール電極172は、シャフト174及びボール176を備える。図示した例のボール176は、毛髪を容易に貫通してユーザの頭皮に接触することができる。一部の例では、ボール電極が約1.3MΩのインピーダンスを有し、ボールが約1.8mmの直径を有し、ボールは、組織に押し付けられたときに、約7.7mmの有効接触面積を有する。電極の大きさを増加させることにより、接触面積が増加し、さらにインピーダンスが低下する。例えば、前述した例示的なボール電極の直径の4倍のボール電極を使用する場合、接触面積が約30mmであり、インピーダンスが約300kΩまで低下する。
[00184]図11Dは、中央アレイ板178を備えた第1のスパイン110の例示的な実施である。この例では、1枚のアレイ板178がある。しかし、他の例では、複数のアレイ板があってもよい。図示した例の第1のスパイン110の底面が中央アレイ板178を有して、電極が頭皮に接触する量を増加させる。図示した例の中央アレイ板178がエンボス加工されて、複数のピン状の個々の電極を備える。第1の弾性ストラップ118(図1に示す)を締めると、頭皮からの反射圧力が、第1のスパイン110の延長部136a〜136t(図5に示す)を外側に屈曲させて、第1のスパイン110の底部を頭皮に近付ける。第1のスパイン110の底部が頭皮に接近すると、中央アレイ板178上の個々の電極の一部又は全部が毛髪を貫通してユーザの頭皮に接触する。図11Dに示す例では、中央アレイ板が、約256個以上の個々の電極を含む。各電極は、PCB150を介してプロセッサに通信可能に結合されるチャネルを有する。多くの電極が例示的なアレイ板178に含まれ、複数の電極がスパインの延長部に配置され、複数のスパインがヘッドセット100に含まれると、例示的なヘッドセット100が非常に多くのチャネルから信号を収集する。例えば、ヘッドセット100が10個のスパインを備える場合、チャネルの数が2000個又は3000個を容易に上回る。この大きな数により、脳の複数の部位からより大量のデータを有利に提供して、より明瞭且つより広範囲の脳活動の画像を作成する。また、この大量のチャネルによりオーバーサンプリングが行われるため、以下で開示するように電極の事実上の移動が可能になる。
[00185]一部の例では、アレイ板178により、ヘッドセット100が半径約1.5cm以内に約24個の電極を備えることができる。同一部位内の電極は、同一の信号又はほぼ同様の信号を収集する可能性が高い。一部の例では、2つ以上の電極を組み合わせること、及び/又は単一の値として使用される半径内で電極を介して収集された信号の2つ以上を平均化することにより、頭皮と接触する電極の表面積を効果的に増加させることによって、電極を通して収集される信号の品質を向上させることができる。
[00186]一部の例では、個々の電極を並列接続で結合して、並列に結合された複数の電極により、電極の接触面積を効果的に増加させることができる。並列接続のため、1つの電極が高インピーダンスを有し、又は不良信号を収集すると、その電極の効果が並列構成全体で小さくなる。電極の結合によりインピーダンス及び熱雑音の影響が低下する。一部の例では、電極が並列に固定結合される。他の例では、2つ以上の電極がスイッチング回路を介して結合され、このスイッチング回路を選択的に起動して、1つ又は複数の電極を短絡させ、電極及び頭皮の組織の間の表面積接触を効果的に増加させることができる。1つの電極を短絡させ、第2の電極の有効表面積を増加させることにより、インピーダンスが低下するため、第2の電極がより高い周波数帯域を効果的に読み取ることができる。
[00187]例示的なスイッチング回路300が図12Aに示される。例示的な回路300は、複数の電極、電極A302、電極B304、電極C306、及び電極D308を備える。他の例では、例えば、2個、5個、10個、50個等を含む他の数の電極があってもよい。これらの電極302、304、306、308は例えば、上で定義された半径約1.5cmの部位等の小さな部位内に配置された複数の電極のサブセットを表し得る。例では、各電極302、304、306、308が各アナログ−デジタルコンバータ310、312、314、316に結合される。他の例では、電極302、304、306、308を同一のアナログ−デジタルコンバータに結合しても、異なる数のアナログ−デジタルコンバータに結合してもよい。加えて、一部の例では、電極302、304、306、308を、加えて又は或いは、例えば、図36、37により以下に開示する部品等の他の信号処理部品に結合してもよい。
[00188]加えて、図12Aに示すように、例えば、隣接する電極等の複数の電極を、スイッチを介して結合することができる。例えば、電極A302及び電極B304を、第1のスイッチ318を介して選択的に電気的に結合することができる。電極B304及び電極C306を、第2のスイッチ320を介して選択的に電気的に結合することができる。また、電極C306及び電極D304を、第3のスイッチ322を介して選択的に電気的に結合することができる。他の例では、1つ又は複数の追加及び/又は代わりの電極を、スイッチ318、320、322及び/又は1つ又は複数の追加のスイッチを介して結合することができる。一部の例では、スイッチの1つ又は複数がトランジスタを備える。また、一部の例では、コントローラが各スイッチを制御する(例えば、コントローラ2 324がスイッチ322を制御する)。一部の例では、単一のコントローラが複数のスイッチを制御する(例えば、コントローラ1 326がスイッチ318、320を制御する)。スイッチ318、320、322を開放して関連する電極を電気的に切り離すことができ、又はスイッチ318、320、322を閉鎖して関連する電極を電気的に結合することができる。2つの電極を電気的に結合することは短絡であり、これによって短絡された電極の接触面積を増加させるため、前述したように、インピーダンスを低下させ、且つ信号品質を向上させる。
[00189]前述したように、信号品質を向上させる別の方法は、2つ以上のチャネル(例えば、電極)からの信号を平均化するステップを含む。平均化により、熱雑音及び増幅器雑音を減少させることによって信号対雑音比が増加する。信号平均化の例示的な図が図12Bに示される。図示したように、信号の4つのチャネル(C1、C2、C3、C4)が対数目盛で示される。各チャネルからの信号が、EEG信号と背景雑音とを含む。第1のピークは10Hzで、被験者が目を閉じていることを示す。これにより、被験者の筋肉の収縮による静電雑音が増加する。別の増加は背景雑音であり、第2のピークが50Hzで、これは電力線による電磁雑音(例えば、欧州の電力線周波数)である。図12Bに示すように、最も濃い線で示される4つのチャネルの平均は、y軸に最小値を有するため、最小量の雑音を伝える。周波数レベルが上昇すると、平均化された信号の雑音低減が増加し、平均は個々の部品信号よりも雑音がなくなる。この不一致は、周波数の増加と共に大きくなる。したがって、平均化信号により、例えば、雑音干渉の少ない約100Hz又はさらに約120Hzの高さの周波数を含む、より高い周波数を読み取ることができる。
[00190]また、結合された電極と平均化された信号とを組み合わせる、組合せシステム又はハイブリッドシステムを使用することができる。例えば、特定部位内の1セットの電極が、固定並列結合又は選択的切換えにより電気的に結合された電極のサブセットを含むことができる。各サブセットは高品質信号を提供することができる。2つ以上のサブセットからの信号を平均化して、信号品質をさらに向上させることができる。
[00191]さらに、多くの電極により、ユーザ又は自動アナライザは、どの電極が最適に頭皮に接触しているか、及び電極からの信号品質を比較することにより最も明瞭な信号を収集しているかを判定することができる。その後、より低い信号品質を有する近くの電極を無視することができる。加えて、電極が比較的弱い信号を有し、隣接する電極がより強い信号を有する場合、ユーザ又は自動アナライザがより強い信号を使用してより弱い信号を無視することができる。これにより、ユーザ又は機械(例えば、アナライザ)が、機械部品を物理的に調節する必要なく(すなわち、バンドの位置及び向きを物理的に調節することなく)電極をより強い信号収集位置まで事実上移動させることができる。
[00192]図13A、13Bは、ユーザの頭皮に接触する例示的な電極の横断面図である。図13Aは、ユーザの毛髪を貫通できない従来の電極180を示す。したがって、従来の電極180は、ユーザの頭皮に十分に物理的に接触せず、インピーダンスを増加させ信号品質を低下させる。図13Bの例では、電極182が従来の電極180よりも小さく薄く、髪及び/又は毛包が電極182の下に位置することなく、毛髪を貫通してユーザの頭皮に直接接触するように寸法決めされる。また、例示的な電極182は、環境による電磁干渉(例えば、電磁波及び雑音)から電極を遮蔽するためのカバー184(例えば、シールド)を備える。図13Bの例示的なカバー184は、十分に幅広であるため、ユーザの頭の毛髪をすべて貫通することはできず、これによりユーザの快適性が高まる。しかし、図示した例では、電極182がカバー184よりも小さく薄いため、電極182が毛髪を貫通してユーザの頭皮に接触する。したがって、電極180は基底角質の少なくとも一部を圧迫することができる。電極が厚すぎると、ユーザの毛髪を貫通することができない(図13Aの従来の電極180に示すように)。電極が薄すぎて突出しすぎると、電極はユーザの頭に鋭い痛みを生じさせる。図13Bに示す例では、電極182が約0.5mmの直径dを有し、カバー184が約1mmの外径dを有する。図13Bの例では、電極182が、カバー184から約0.2mm延びてユーザの頭皮に接触する長さlを有する。電極182が、毛髪の干渉なく頭皮に直接接触することができるため、図13Aに示す電極180よりも電極182から収集された信号にインピーダンス及び雑音が少ない。したがって、必要な遮蔽も少ない。一般に、頭皮に接触する電極の直径が小さいほど、ユーザが感じる不快感が増す。しかし、隣接する電極間の距離を短くし、及び/又は特定の領域における電極の数を増加させると、ヘッドセット、及びしたがって電極に加わる力又は張力が、電極間で分割されるため、ユーザの快適性が高まり、小さな電極点の効果を補うことができる。
[00193]図14は、例えば、図8A〜CのZを表すことのできる皮膚接触に対する例示的な電極の回路図1400である。皮膚と電極との結合は、直列に接続された並列レジスタ及びキャパシタ(RC)素子の組合せによって表される層状の導電容量構造である。並列キャパシタC1402及びレジスタR1404は皮膚−電極界面の二重層の結合インピーダンスを表し、並列キャパシタC1406及びレジスタR1408は増幅器1410の入力インピーダンスを表す。レジスタR1412は最小の直列接触抵抗を表し、電圧Vpol1414は身体のDC分極電位を表す。
[00194]図15及び16は、本開示の教示により構成された代わりのスパイン及び電極を示す。例示的なバンド1500は、スパイン本体1502及び弾性ストラップ1504を備えて、スパイン本体1502をユーザの頭部に対して締め付ける。スパイン本体1502は複数の個々の電極ユニット1506を備え、各電極ユニットが一対の脚状電極1508、1510を有し、この電極1508、1510は、ユニット1506に枢動可能に結合され、電極1508、1510をユーザの頭皮に向けるように下方に突出する。
[00195]例示的な電極ユニット1506の分解図が図16に示される。図示した例の電極ユニット1506は、電極1508、1510を備え、各電極がシャフト1512、1514及び接触ボール1516、1518をそれぞれ備える。電極1508、1510のそれぞれは、取付リング1520、1522をそれぞれさらに備える。取付リング1520、1522は、ハウジング1526の開口1524内に配置される。ハウジング1526は、板1528及びスリーブ1530、1532を備える。電極1508、1510の取付リング1520、1522がスリーブ1530、1532間に嵌着される。図示した例では、シャフト1512、1514が板1528より下に突出し、互いに外側に曲がってユーザの頭皮に接触する。電極1508、1510は、スリーブ1530、1532を通して、且つ取付リング1520、1522の各孔を通して配置された各ピン1534、1536を介して、ハウジング1526に枢動可能に結合される。図16の例では、取付リング1520、1522及びスリーブ1530、1532間にばね1538が配置される。ばね1538はタブ1540、1542を備える。電極ユニット1506が頭部へ向けて下方に締め付けられると、電極1508、1510が回転し、上方に屈曲する。取付リング1520、1522に隣接するシャフト1512、1514の端部が、ばね1538の各タブ1540、1542に押し付けられることにより、電極1508、1510を頭部へ向けて下方に戻すように付勢する。電極1508、1510は屈曲して、電極ユニット1506に力が加えられたときに、ユーザの頭皮に対して下方へ均一の圧力を維持する。図示した例では、ばね1538が非導電材料を含み、第2の電極1510から収集された信号とは別の、第1の電極1508から収集された信号を維持する。
[00196]図示した例の電極ユニット1506により、ユーザは、個々の電極を容易に取り外し、交換することができる。板1528の上部が、データ処理のために電極1508、1510をプロセッサに通信可能に結合するフレキシブルPCB1544を備える。PCB及び電極1508、1510を、有線又は無線接続によりプロセッサ及び/又は他の解析ユニットに結合することができる。図15に示すように、図示した例のバンド1500は、複数の個々の電極ユニット1506を備える。各電極ユニットは、隣接する電極ユニットにヒンジ留めされて、バンド1500全体をユーザの頭部周りに湾曲させて、頭部に当てることができる。
[00197]図17は、本開示の教示により構成された別の例示的な電極ユニット1700の分解図である。この例では、電極1702、1704がスナップ電極である。電極1702、1704のそれぞれが、シャフト1706、1708及び接触ボール1710、1712をそれぞれ備える。第1の電極1702が、上フック部材1714及び下フック部材1716を有する。同様に、第2の電極1704が、上フック部材1718及び下フック部材1720を有する。図示した例の例示的なスナップ電極ユニット1700は、第1のコネクタ1722、第2のコネクタ1724、フレックス基板1726、裏板1728、及び前板1730を備える。第1及び第2のコネクタ1722、1724はそれぞれ、垂直部分1732、1734及び水平部分1736、1738を備える。第1及び第2のコネクタ1722、1724のそれぞれは、2つの開口1740、1742、1744、1746をそれぞれさらに有する。垂直部分1732、1734は、上下フック部材1714、1716、1718、1720のそれぞれに嵌入するよう寸法決めされる。裏板1728は、フレックス基板1726を受けるように構成されたチャネル1748を備える。同様に、前板1730はフレックス基板1726を受けるチャネル1750を備える。また、裏板は4つのペグ1752〜1758を備える。2つのペグ1752、1754は、第1のコネクタ1722の開口1740、1742に係合するよう寸法決めされる。他の2つのペグ1756、1758は、第2のコネクタ1724の開口1744、1746に係合するよう寸法決めされる。図示した例の前板1730は、裏板1728の反対側に動作可能に結合される。
[00198]動作時に、スナップ電極ユニット1700がユーザの頭に対して下方に押し付けられる。下方の力により、シャフト1706、1708が上方に枢動する。上フック部材1714、1718が、水平部分1736、1738それぞれの上で、及びしたがってフレックス基板1726に対して内方に回転する。フレックス基板1726は、反射力を提供するため、電極1702、1704がユーザの頭皮に対して均一な力を維持する。また、フレックス基板1726はPCBとして機能して、電極1702、1704から収集された信号をプロセッサ及び/又は本明細書に開示された他の解析ユニットに伝播する。
[00199]図18は、本開示の教示により構成された別の例示的な電極1800を示す。図示した例では、電極1800がワイヤバンド1802及びコイル電極1804を備える。図18の例では、コイル電極1804がワイヤバンド1802に巻き付けられたワイヤのコイルであり、ユーザの頭皮に当たるように位置決めされる。コイル電極1804の個々のコイルがユーザの毛髪を貫通して、頭皮に接触する。電極1804が回転すると、電極1804が頭皮に対する接触を連続的に維持し、収集された信号が失われることがない。
[00200]図19A及び19Bは、本開示の教示により構成された別の例示的な電極1900を示す。図示した例では、電極1900が、ワイヤバンド1902及び単一湾曲電極1904を備える。図19Bは、図19Aの電極1900の横断面図である。図示した例の単一湾曲電極1904は、電極1904の端部に2つのボールチップ1906、1908を有する。単一湾曲電極1904はワイヤバンド1902上に湾曲して、両端部が下方に向き、両ボールチップ1906、1908がユーザの頭皮に接触し得るようにする。ワイヤバンド1902が引き伸ばされ締め付けられると、ワイヤバンド1902に結合された電極が引き伸ばされて、電極1904の中央部分が頭皮に近付き、頭皮に接触するボールチップ1906、1908に追加の圧力を与える。
[00201]図20は、図1〜7に図示し説明したスパインを製造するために使用可能な型2000を示す。図示した例では、型2000が型本体2002及び型キャビティ2004を有する。型キャビティ2004は、平坦なスパインの形状を画定する。例示的な製造手順では、まずPCB及び電極が型に配置された後、液体プラスチック又は樹脂がキャビティ2004に注入されて、スパイン本体を形成する。成形処理の後、スパインが取り外されて、個々の延長部を下方に湾曲させるように形成される。
[00202]図21は、図20に関連して説明するプロセスにおける成形直後、且つスパインの形成前の複数のスパイン2100、2102、2104を示す。図21の例では、スパイン2100、2102、2104が、スパイン2100、2102、2104から突出する複数の電極2106、2108、2110を備える。ボール電極2106、2108、2110を下方に湾曲させることができる。この例では、各スパイン2100、2102、2104の端部が、スパイン2100、2102、2104をヘッドセットの処理ユニットに結合するためのピンポート2112、2114、2116を備える。
[00203]図22A〜22Jは、電極接触のための最適な領域を特定する、ユーザの頭部の斜視図である。これらの図に示すように、例えば、国際10−20法に関連する20の部位を含む複数の電極部位がある。これらの部位により、前頭葉、頭頂葉、後頂葉、及び側頂葉を含む脳の葉部をすべてカバーする。これらの部位は、臨床的に有効なEEGについて認められたEEG電極部位である。図22A〜22Jに示す部位は、幅広くカバーし、且つ過度な筋肉活動のある部位を避けるように選択される。80個のチャネルを有する例示的なヘッドセットでは、国際10−20法の20の部位が、筋肉上の追加の部位としてカバーされる。例えば、80個のチャネルシステムにより、筋肉のない部位(non-muscle contaminated sites)を主にカバーすると共に、標準臨床EEGシステムに含まれる筋肉部位をカバーする。
[00204]図22Jは、読取りのためにユーザの頭部に位置決めされた5本のバンド2202〜2210を有する例示的なヘッドセットを示す。個々のバンド2202〜2210は調節可能であり、電極配置を最適化するために特定の経路に沿って配置され得る。図22Jの例示的な図は、ナジオン(目の間)とイニオン(後頭部)との間に線を形成することにより、頭部を左部分と右部分とに二分する。第2の線は、左外耳道から右外耳道までの線に沿って頭部を二分する。これらの線のそれぞれが、その距離の10%及び20%の間隔でさらに分割される。図示した例では、第1の細長バンド2202は、被験者の頭部中央上で測定された被験者のナジオン及びイニオンの間の距離の約10パーセントのところで、被験者のナジオン上方に位置する。第2の細長バンド2204は、イニオンまでの距離の約30パーセントのところでナジオン上方に位置する。第3の細長バンド2206は、ナジオン及びイニオンの間のほぼ中間に位置する。第4の細長バンド2208は、中間点を過ぎて、例えば、ナジオンよりもイニオンに近いが、イニオンから距離の30パーセントより大きく離れて位置する。第5の細長バンド2210は、距離の約30パーセントのところでイニオン上方に位置する。この構成により、頭部全体を最適にカバーすることができる。他の例では、追加のバンドが、5本の図示したバンド間の位置に含まれる。さらに他の例では、バンド2202〜2210が、所望の測定値及び/又は電極及び頭皮の間の電気接触の品質に応じた他の所望の回転度で位置決めされる。
[00205]図23は、頭皮における電気的活動を測定するための、本開示の教示により構成された例示的な代替ヘッドセット2300を示す。この例のヘッドセット2300は、ユーザの頭頂部上で湾曲する主ヘッドバンド2302を備える。個々の電極を備えた複数の支持バンドがヘッドバンド2302から複数の方向に延びて、電極をユーザの頭部上の複数の位置にわたって位置決めする。ヘッドセット2300は、左ハブ2304及び右ハブ2306を備え、これらはヘッドバンド2302の端部に回転可能且つ取外し可能に結合される。図示した例では、左ハブ2304が7本の支持バンド2308〜2320を備える。また、図示した例の右ハブ2306が7本の支持バンド2322〜2334を備える。しかし、他の例では、異なる数の支持バンドを使用して、電極配置の数及び/又は位置を増減及び/又は調節する。この例では、支持バンド2308〜2334のそれぞれが、設定長さと、左ハブ及び右ハブ2304、2306にそれぞれ固定して柔軟に結合された2つの端部とを有する。一部の例では、支持バンド2308〜2334の長さの1つ又は複数が調節可能である。ヘッドバンド2302は、前支持バンド2336〜2344及び後バンド2346〜2348をさらに備える。この例では、支持バンド2336〜2348のそれぞれが、設定長さを有し、ヘッドバンド2302に一端部で固定して柔軟に結合される。また、一部の例では、支持バンド2336〜2344の長さの1つ又は複数が調節可能である。すべての支持バンド2308〜2348の遠位端が、各電極ハウジング2250a〜2250uに動作可能に結合される。各ハウジング2250a〜2250uが、個々の電極2352a〜2352uをそれぞれ収容する。一部の例では、電極ハウジング2250a〜2250uの1つ又は複数が、複数の電極を支持する。図示した例では、支持バンド2308〜2348うちの異なるバンドが異なる長さを有して、各電極2352a〜2352uを頭皮の異なる位置上に位置決めする。位置を選択して、脳の電気的活動の検出を最適化することができる。支持バンド2308〜2348がわずかに内側に湾曲されて、十分な力をユーザの頭部に加え、各電極を頭皮にわずかに押し付けて、雑音を低減させ信号対雑音比を増加させて信号品質を向上させる。さらに、図示した例の支持バンド2308〜2348は、可撓性プラスチックを含み、各支持バンド2308〜2348がユーザの頭部上に配置されたときに屈曲することができるため、異なる頭部の大きさに合わせて調節し、脳の電気信号を読み取るために一定の及び/又は十分な力を頭皮に加える。図23に示す例では、ヘッドセット2300が21本の支持バンド及び21個の電極を備える。しかし、他の例では、ヘッドセットがより多い又は少ない支持バンドを備え、及び/又は各支持バンドにつき複数の電極を備えることができる。
[00206]さらに、図23に示すように、ヘッドセット2300は、以下でより詳細に開示されるように、不使用時にヘッドセット2300を保管するため、ヘッドセット2300を充電するため、及び/又はデータ転送のために、ベース2354に結合可能である。ベース2354は、全体が垂直に延びる支持シャフト2356を備えて、テーブル、デスク、又は棚等の支持面上方にヘッドセット2300を保持する。又は、ベース2354はベース板2358を備えて、ベース2354を直立位置に支持する。一部の例では、ベース2354が、データアナライザへの有線接続によりデータを転送する。他の例では、ベース2354がデータを無線転送する。
[00207]図24は、図23の例示的なヘッドセット2300の底面図である。ヘッドバンド2302は、バッテリ充電及びデータ転送のためのマイクロUSBポート2386を底部に有する。ヘッドセット2300は、中央ヘッドバンド2302内及び/又はハウジング、例えば、頭部の側面近くに位置するハウジング(例えば、図23の例示的なヘッドセット2300に組み込まれた、図30に関連して以下に開示されるハウジング3010、3012参照)内にバッテリを備える。図25に見られるように、ベース2354のベースシャフト2356が雄マイクロUSBコネクタ2388を備え、この雄マイクロUSBコネクタ2388を、マイクロUSBポート2386に挿入してヘッドセット2300を充電し、及び/又はさらなる処理のためにデータをヘッドセットに基づくプロセッサからコンピュータ又はデータベースに転送することができる。他の例では、例えば、他のタイプの物理的ポート及び/又は無線結合を含む、他の適切な電気及び/又は通信結合を使用することができる。
[00208]図26〜29は、例示的なヘッドセット2300の異なる図である。図26及び27に示すように、左及び右ハブ2304、2306が、ヘッドバンド2302の端部に回転可能且つ枢動可能に結合される。左ハブ2304は、ヘッドバンド2302の内側で左ソケット2362内に嵌合する調節ボール2360を有する。調節ボール2360及び左ソケット2362(すなわち、ボール及びソケット継手)により、ハブ2304が所望の方向に回転且つ枢動して、支持バンド2308〜2320を、ユーザの頭部の左側の所望の位置に位置決めすることができる。また、右ハブ2306は、ヘッドバンド2302上の右ソケット2366内に嵌合するように設計された調節ボール2364を有する。したがって、右ハブ2306は、ボール及びソケット継手を介してヘッドバンドに結合されて、ハブ2304が所望の位置で回転及び枢動できるようにする。図28は、ヘッドセット2300が頭頂部で支持され、且つ左ハブ及び右ハブ2304、2306が左耳及び右耳近くにそれぞれ位置決めさるように、後方にわずかに湾曲したヘッドバンド2302を示す。
[00209]図29は、ヘッドセット2300の底面図であり、パッド2368を備えるヘッドセット2300を示す。このパッド2368は、ユーザに快適性を与え、また、これを使用して、ヘッドセット2300に安定性を与えて、ユーザが頭部を動かしたときにヘッドセット2300がその位置を維持するようにすることができる。ヘッドセット2300の安定性を高めることにより、ユーザの頭皮に沿った電極の移動により生じる摩擦によって発生し得る雑音を低減させる。加えて、パッド2368は、例えば、プロセッサ等の電気部品を入れるハウジングを兼ねることができ、プロセッサは、例えば、電極からの信号を処理するため、脳波データをアナログデータからデジタルデータに変換するため、脳波データを増幅するため、雑音をデータから除去するため、データを解析するため、及び/又はデータをコンピュータ又は他のネットワークに送信するためのハードウェア、ファームウェア及び/又はソフトウェアを備えることができる。ヘッドセット2300は、ヘッドバンド2302及び支持バンド2308〜2344内に配置されて、処理のために電極2352a〜2352uをプロセッサに通信可能に結合するプリント回路基板2370を備える。また、一部の例では、ハウジング2368が、例えば、1つ又は複数のバッテリ等の電源を入れることができる。
[00210]図30は、例示的なヘッドセット3000の例示的な層の分解図である。代替形状が図30に示されるが、例えば、図1のヘッドセット100、図15のヘッドセット1500、図20の型2000で形成されたヘッドセット、図23のヘッドセット2300、及び/又は他の適切なヘッドセットを含む適切なヘッドセット構造に、図30に示す層化の概念を使用することができる。第1の層3002は、プラスチック及び/又は金属ハウジング層を含む。第1の層3002はヘッドセット3000に対して張力及び形状を与えると共に、ヘッドセットを調節し、且つ十分な圧力を各電極に加えて信号収集を最適化するのに必要な柔軟性を提供する。層内の各アームの寸法(例えば、幅)は、特定の張力に合わせて(例えば、性能を最適化するために)特に設計される。第2の層3004は、各電極で収集されたデータを電子機器/プロセッサに送信するために使用されるフレキシブル回路基板である。ヘッドセット3000は、第3の層3006及び第4の層3008を各端部に有する。第3の層3006は第1の層3002の材料に対応し、第4の層3008は第2の層3004の材料に対応する。第1の層3002及び第3の層3006は、信号が第2の層3004及び第4の層3008に沿って伝搬するときに信号を遮蔽する。また、フレキシブルPCBのための遮蔽及び例示的なシステムのための電磁干渉遮蔽を強化するように、使用される材料を選択することができる。また、第2の層3004及び第4の層3008のPCBはフレキシブルであって薄く、低インピーダンス及び低静電容量を有する薄い配線を含むことにより、信号伝播中の損失を低減させる。
[00211]また、ヘッドセット3000は、第1のハウジング3010と第2のハウジング3012とを備える。第1及び第2のハウジングの例が図31により詳細に示される。各ハウジングは、カバー3014及び支持リング3016を備える。電子部品及びプロセッサは、ハウジング3010、3012の1つ又は複数内で支持される。加えて又は或いは、一部の例で、例えば、図9の調節機構等の調節機構が1つ又は複数のハウジングにより支持される。図30、31に示す楕円形状により、ハウジングについて適切な形状を使用することができる。
[00212]図32A、32Bは、例示的なスナップ電極ユニット2372の上面及び下面斜視図である。スナップ電極ユニット2372は、裏板2374及び電極層2376を備える。電極層2376は、銀コーティングされた電極、又は適切な導体によりコーティングされ、若しくは適切な導体から形成された電極を備えることができる。裏板2374はシャフト2378を有し、シャフト2378はPCB2370及び支持バンド2390を貫通して電極2376の裏へ延び、電極2376をPCB2370及び支持バンド2390に結合する。電極を裏板と容易に組み立てることができ、又は裏板から分解して、電極の交換を容易にすることができる。図32C、32Dは、代替接触電極2380を有するスナップ電極ユニット2372を示す。
[00213]図33は、図23の例示的な電極ハウジング2350及び例示的な電極ユニット2352の拡大図である。図33に示すように、ハウジングは裏板2374(図32A〜32Dに示す)を囲むが、シャフト2378はハウジングから延びて電極を受ける。図示した例では、電極ユニット2352が代わりの細長電極2382を備える。他の例では、電極が、ユーザの頭皮に接触して電気信号を受信するのに適した他の形状又は大きさを有する。
[00214]図34は、例示的なネットアレイヘッドセット3400の斜視図である。ネットアレイヘッドセット3400は、ジグザグパターン又は十字交差パターンを形成する複数の弾性バンド3402a〜3402mを備える。電極3404a〜3404tが、弾性バンド3402a〜3402mの各交点に位置する。複数の弾性バンド3402a〜3402gがネットアレイヘッドセット3400の後部に集まって、調節ノブ3406に結合される。調節ノブ3406が回転されると、個々の弾性バンド3402a〜3402m(及び他の符号のないバンド)がきつく引かれて、電極3404a〜3404c(及び他の符号のない電極)がユーザの頭皮に対して下方に押し付けられる。調節ノブ3406により、ネットアレイヘッドセット3400を異なる大きさの頭部の範囲で調節可能に使用することができる。図35に示すように、調節ノブ3406が回転可能であり、個々の弾性バンド3402a〜3402gを巻き上げることにより、ネットアレイヘッドセット3400をユーザの頭部上で締め付ける。ネットアレイヘッドセット3400は、異なる形状の頭部への電極の装着を強化し、軽量且つ携帯可能なヘッドセットを製造する。
[00215]図36は、本明細書に開示されたヘッドセットのいずれかと共に使用する例示的な処理システム3600のブロック図である。例示的なシステム3600は、複数の電極3602を備える。電極3602は、例えば、被験者の頭部に装着されるヘッドセットに結合される。一部の例では、ヘッドセットが、被験者の第1の耳の近くに位置する第1のハウジングと被験者の第2の耳の近くに位置する第2のハウジングとの間に延びる複数の細長バンドを備える。一部の例では、細長バンドの1つ又は複数が、第1及び第2のハウジングのそれぞれに回転可能及び/又は取外し可能に結合されて、電極3602を頭部の異なる位置に移動することができ、及び/又はヘッドセットから取り外すことができる。ヘッドセットは、電極の多くのチャネルを備えて、複数の(例えば、2000個以上の)電極が例示的なシステム3600に含まれるようにする。加えて、一部の例では、細長バンドのそれぞれと関連する弾性バンド又はストラップを調節することによって、各電極により頭部に加えられる圧力を調節することができる。
[00216]電極は、例えば、リング、ボール、フック及び/又はアレイの少なくとも一部等の適切な形状を有することができる。電極3602は、本特許に開示された電極のいずれかの特性の1つ又は複数を含むことができる。加えて、異なるタイプの電極をシステム3600に含めることができる。また、一部の例では、電極3602、及び電極3602が結合される細長バンドは、例えば、ナイロン及び/又は銀メッシュ等の保護カバーを有する。一部の例では、カバーが伸縮性の銀コーティングナイロンメッシュである。カバーにより、追加の遮蔽及び保護が得られる。加えて、カバーを含む電極3602は、機械洗濯可能である。
[00217]例示的な電極3602を、例えば、細長バンド等を介して第1のハウジングに調節可能に機械結合することができ、第1のハウジングでは、調節可能なロック機構が、細長バンド、及びしたがって電極3602を1つ又は複数の位置に解放可能に保持するように支持される。例示的なロック機構は、上で開示された磁気ロックを備える。
[00218]また、電極3602は、通信線3606を介して電気処理ユニット3604を支持する第2のハウジング(例えば、図1に示すヘッドセット100の第2のハウジング128)に通信可能に結合され、通信線3606は、例えば、上で開示されたPCB通信チャネルを含む有線又は無線通信リンクであり得る。例示的な処理ユニット3604は、アナログ−デジタルコンバータ3608、信号調整器3610、データベース3612、アナライザ3614、及び送信機3616を備える。
[00219]アナログ−デジタルコンバータ3608は、電極3602で受信されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。一部の例では、アナログ−デジタルコンバータ3608が、ヘッドセットのハウジングの1つで処理ユニット3604内に位置する。他の例では、アナログ−デジタルコンバータ3608が、個々の又はセットの電極を整備(service)するように配置された複数のA/Dコンバータを備えて、できるだけ発生源近くで信号を変換することにより、干渉をさらに低減させることができる。
[00220]図示した例の信号調整器3610は、収集された信号を整えて、データをより有用な形にする。例えば、信号調整器3610は、増幅器を備えて、信号をより検出可能なレベルに増幅する。加えて、信号調整器3610は、信号から雑音を除去するためのフィルタを備えることができる。また、フィルタをバンドパスフィルタとして使用して、所望の処理及び/又は解析に応じて、1つ又は複数の周波数帯域を通し、及び/又は選択した帯域を操作することができる。例えば、アルファ波のみの研究のための解析では、信号調整器を、約7.5〜約13Hzのアルファ波の周波数のみを表すようにプログラミングすることができる。一部の例では、各電極3602が、電極3602又はその付近に信号調整器を備えることができる。例示的な信号調整器3610は、信号調整方法を実行するためのハードウェア及び/又はソフトウェアを備えることができる。一部の例では、信号調整器が、電極分極を補償するためのトレンド除去ユニットを備え、トレンド除去ユニットでは、電極の分極により、脳波活動と関係のない電圧信号の緩やかな移動がある。また、例示的な処理ユニット3604は、ハードウェア及び/又はソフトウェアを備えることのできる信号処理を提供して、高速フーリエ変換(FFT)測定、コヒーレンス測定及び/又はカスタム適応フィルタリングを実行する。
[00221]アナライザ3614は、電極3602から収集されアナログ−デジタルコンバータ3608及び信号調整器3610により処理されたデータを、所望の研究に応じて1つ又は複数の解析プロトコルに従って解析するためのものである。例えば、一部の研究によれば、アナライザ3614はデータを処理して、被験者の精神状態、生理学的状態、注意、共鳴若しくは記憶、感情的関与及び/又は被験者の他の適切な特徴の1つ又は複数を判定する。
[00222]送信機3616は、処理段階のデータ及び/又はアナライザ3614からの解析結果を出力3618へ通信する。出力3618は、携帯型デバイス、アラーム、ヘッドセットのディスプレイスクリーン、リモートサーバ、リモートコンピュータ及び/又は他の適切な出力とすることができる。データ送信は、ブルートゥース送信、wi−fi送信、ZiGBee送信及び/又は送信前の専用暗号化により行うことができる。図示した例では、データベース3612がすべてのデータ収集ストリームを記憶する。ストリームをストリーミングのためにバッファに入れることができ、又は例えば、低活動期間中の周期的又は非周期的アップロードのために内蔵して(すなわち、ヘッドセットに)記憶させることができる。
[00223]処理ユニット3604の部品3608〜3616が、通信リンク3620を介して例示的なシステム3600の他の部品に通信可能に結合される。通信リンク3620は、過去、現在若しくは未来の通信プロトコル(例えば、ブルートゥース、USB2.0、USB3.0等)を使用する、どのようなタイプの有線接続(例えば、データバス、USB接続等)又は無線通信機構(例えば、無線周波数、赤外線等)であってもよい。また、例示的なシステム3600の部品を1つのデバイスに組み込んでも、2つ以上のデバイスに分散させてもよい。
[00224]システム3600を実施する例示的な方法を図36に示したが、図36に示す素子、プロセス及び/又はデバイスの1つ又は複数を組合せ、分割、再配置、省略、排除、及び/又は他の方法で実施することができる。さらに、例示的な信号調整器3610、例示的なA/Dコンバータ3608、例示的なデータベース3612、例示的な送信機3616、例示的なアナライザ3614、例示的な出力3618及び/又は、より一般的には、図36の例示的なシステム3600を、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア及び/又は、ハードウェア、ソフトウェア及び/若しくはファームウェアの組合せにより実施することができる。したがって、例えば、例示的な信号調整器3610、例示的なA/Dコンバータ3608、例示的なデータベース3612、例示的な送信機3616、例示的なアナライザ3614、例示的な出力3618及び/又は、より一般的には、図36の例示的なシステム3600を、1つ又は複数の回路、1つ又は複数のプログラム可能なプロセッサ、1つ又は複数の特定用途向け集積回路(ASIC)、1つ又は複数のプログラム可能論理デバイス(PLD)、及び/又は1つ又は複数のフィールドプログラム可能な論理デバイス(FPLD)等により実施することができる。本特許の装置又はシステムの請求項のいずれかを、純粋にソフトウェア及び/又はファームウェアの実施を含むものと解釈するとき、例示的な信号調整器3610、例示的なA/Dコンバータ3608、又は例示的なデータベース3612の少なくとも1つをこれにより明白に定義して、ハードウェア、及び/又はソフトウェア及び/若しくはファームウェアを記憶するメモリ、DVD、CD等の有形のコンピュータ読取可能な媒体を含むようにする。さらに、図36の例示的なシステム3600は、図36に示したものに加えて、又は代わりに、1つ又は複数の素子、プロセス及び/若しくはデバイスを備えることができ、及び/又は図示した素子、プロセス、及びデバイスのいずれか又は全部の2つ以上を含むことができる。
[00225]図37は、例えば、図1、23、34に示す例示的なヘッドセット100、2300、3400の1つ又は複数により実施可能な別の例示的なシステム3700を示す。図37の例示的なシステム3700を使用することにより、例えば、図12Aの例示的な回路300を使用して1つ又は複数の電極を短絡させ、電極の表面積を効果的に増加させることによって、信号強度を高めることができる。表面積を増加させることによりインピーダンスが低下し、電極で収集されたデータの信号対雑音比が増加する。加えて、例示的なシステム3700を使用して、1つ又は複数の入力チャネルを選択することにより電極を事実上移動させて、電極によって占められるより有効な電極位置を選択し、高品質及び低雑音信号を得ることができる。これらの電極は、例えば、頭皮に最適又はほぼ最適に接触する電極であり得る。システム3700により、ユーザ又は操作者は、動作不可能な電極、誤動作する電極、又は頭皮及び/若しくはヘッドセットの残りの部分に不十分に結合された電極を廃棄することができる。
[00226]図37の例示的なシステム3700が備える入力チャネルの数は、いくつでもよい(例えば、第1の入力チャネル3702、第2の入力チャネル3704、第3の入力チャネル3706、第4の入力チャネル3708…第nの入力チャネル3710)。例えば、上で開示されたように、本明細書に開示されたヘッドセットの1つ又は複数が2000個以上の入力チャネルを備えることができる。この例では、入力チャネル3702〜3710がそれぞれ電極に関連する。他の例では、入力チャネル3702〜3710の1つ又は複数が、例えば、視標追跡、電気皮膚反応センサ、呼吸数センサ、温度計、血圧測定のための血圧計、機能的磁気共鳴画像センサ及び/又は他の適切なタイプのセンサ等の1つ又は複数の他のタイプのセンサに関連する。このような1つ又は複数のセンサを自由に追加又は除去することができる。1つ又は複数の一部のセンサをヘッドセット自体に追加することができ、1つ又は複数の他のセンサを腕、胸又は他の身体部分に結合し、ヘッドセットに通信可能に結合することができる。
[00227]図37の例示的なシステム3700は、アナライザ3712を備える。図示した例では、アナライザ3712がプログラミングされたプロセッサにより実施される。図37の例示的なアナライザ1712は、評価器3714、調整器3716、及び選択器3718を備える。一部の例では、アナライザ3712の部品3714〜3718の1つ又は複数が、例えば、図1〜3に示すヘッドセット100の第2のハウジング128等のハウジングに組み込まれる。他の例では、アナライザ3712の部品3714〜3718の1つ又は複数を、携帯型デバイス、ローカルコンピュータ、リモートサーバ又は他の適切なデバイスに組み込むことができる。評価器3714は、例えば、強度、振幅、信号対雑音比、持続期間、安定性、及び/又は、データの完全性及び/若しくはヘッドセット及び頭皮の間の接続の質を示す、他の適切な信号特徴等の受信信号の特性を評価する。どの信号が許容可能であるかを判定する例示的な方法は、例えば、所与の電極からの信号の1つ又は複数の局面(例えば、その振幅、周波数等)を絶対閾値、スペクトル閾値、傾斜率閾値、低活動(平坦)閾値の1つ又は複数と比較し、及び/又は所与の電極の信号と所与の電極近くの1つ又は複数の他の電極からの信号との近傍相関(neighborhood correlation)を実行することを含む。
[00228]図示した例の例示的な調整器3716は、信号を増幅及び/又はフィルタリングして信号品質を向上させる。調整器3716が、信号品質を許容レベルまで向上させて信号が使用可能になるようにすると、図示した例の評価器3714が、関連する電極からのデータの完全性が許容可能であること、及びデータを廃棄する必要がないこと、及び/又は電極からのデータを無視又は廃棄する必要がないことを判定する。
[00229]図示した例の選択器3718は、どの入力チャネルを無視、使用及び/又は合成(例えば、平均化)するかを選択して、評価器3714の判定に基づく入力全体を向上させる(例えば、最適化する)。複数の入力チャネル3702〜3710は、アナライザ3712及び対応する部品3714〜3718に通信リンク3720(例えば、有線又は無線通信リンク)を介して通信可能に結合される。
[00230]図37に示す例示的なシステム3700では、例示的な評価器3714は、入力チャネル3702〜3710(例えば、電極)のどれが、最良の、最も有用な及び/又は最も正確なデータを収集しているかを判定する。この判定に基づき、例示的な選択器3718は、どの電極/入力チャネルが最も有効であるか(例えば最良のEEG測定値のために)、及び測定値を向上させるためにどの電極/入力チャネルを無視すべきかを特定する。電極/通信の無視は、(例えば、スイッチング回路を介して)チャネルを無効にすること、及び/又は収集したデータを無視することを伴い得る。電極の無効化により、無効になった電極に隣接する1つ又は複数の電極と頭皮の組織との表面積接触が効果的に増加する。1つの電極/チャネルの無効化は、電極の短絡と呼ぶことができる。入力チャネルを短絡させる(例えば、隣接する入力チャネルで別の電極の有効表面積を効果的に増加させる)ことにより、チャネルの全インピーダンスを低下させ、信号品質を向上させる。より低いインピーダンス及びより良好な信号対雑音比により、図37の例示的なシステム3700がより高い周波数帯域を読み取ることができるようになる。1つ又は複数のどの電極が短絡の候補であるかの選択は、局所的なカバー範囲(regional coverage)及びデータ品質に基づく。例えば、電極の小さな近隣部位において複数の電極の雑音が増加する場合、このような電極の一部又は全部を短絡させて信号対雑音比を増加させることができる。さらに、多くの入力チャネルにより、選択器3718は、どの電極が頭皮に最も良好に接触し、最も明瞭な信号を収集しているかを判定することができる。周辺の他の電極を無視することができ、及び/又はスイッチング回路300(図12A)、3722(図37)により短絡させることができる。加えて、入力チャネルが比較的弱い信号を提供し、隣接する入力チャネルがより強い信号を提供する場合、選択器3718は、より弱い信号を有するチャネルを除外することにより、入力チャネルをより強い信号で強調する。信号を除外する(例えば、スイッチング回路3722を介して信号を無効にする)こと、及び隣接する電極により収集されたデータに依拠することは、除外された電極の機能を隣接する電極に移動させることと考えられる。したがって、図37の例示的なシステム3700は、機械部品を物理的に調節する必要なく(すなわち、電極を物理的に移動させることなく)電極をより強い信号収集位置に事実上移動させることができる。
[00231]システム3700を実施する例示的な方法を図37に示したが、図37に示す素子、プロセス及び/又はデバイスの1つ又は複数を、組合せ、分割、再配置、省略、排除及び/又は他の方法で実施することができる。さらに、例示的なアナライザ3712、例示的な評価器3714、例示的な調整器3716、例示的な選択器3718、例示的なスイッチング回路及び/又は、より一般的には、図37の例示的なシステム3700を、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、及び/又はハードウェア、ソフトウェア及び/若しくはファームウェアの組合せにより実施することができる。したがって、例えば、例示的なアナライザ3712、例示的な評価器3714、例示的な調整器3716、例示的な選択器3718、例示的なスイッチング回路3720及び/又は、より一般的には、図37の例示的なシステム3700を、1つ又は複数の回路、1つ又は複数のプログラム可能なプロセッサ、1つ又は複数の特定用途向け集積回路(ASIC)、1つ又は複数のプログラム可能論理デバイス(PLD)、及び/又は1つ又は複数のフィールドプログラム可能な論理デバイス(FPLD)等により実施することができる。本特許の装置又はシステムの請求項のいずれかを、純粋にソフトウェア及び/又はファームウェアの実施を含むものと解釈するとき、例示的なアナライザ3712、例示的な評価器3714、例示的な調整器3716、例示的な選択器3718、又は例示的なスイッチング回路3720の少なくとも1つをこれにより明白に定義して、ハードウェア、及び/又はソフトウェア及び/若しくはファームウェアを記憶するメモリ、DVD、CD等の有形のコンピュータ読取可能な媒体を含むようにする。さらに、図37の例示的なシステム3700は、図37に示したものに加えて、又は代わりに、1つ又は複数の素子、プロセス及び/若しくはデバイスを備えることができ、及び/又は図示した素子、プロセス、及びデバイスのいずれか又は全部の2つ以上を含むことができる。
[00232]図38は、ヘッドセット3812を備えた例示的なシステム3800を示し、このヘッドセット3812は、例えば、図1のヘッドセット100、図23のヘッドセット2300、図34のヘッドセット3400、図36のシステム3600、図37のシステム3700、及び/又は1若しくは複数の追加の生理学的センサを有する図39のシステム3900(以下で開示する)等の、本明細書に記載の例示的なヘッドセット及び/又はシステムの1つ又は複数を代表するものである。例示的なシステム3800を、在宅患者の病状をモニタリング、治療及び/又は診断するために使用して、生命にかかわる状況を検出し、処方された医療計画及び/又は他の適切な適用を患者が順守していることを確認することができる。現在、患者は神経学的モニタリングのために病院に行かなければならない。これは、病院の病原菌(例えば、後天性細菌感染等)に晒される危険の増加を伴う。しかし、病院環境では、データをモニタリングし、問題を検出し、医療スタッフに警告する熟練した技師がいる。それでも、神経学的状態を定義する対象のデータが見逃されなという保証はない。家庭環境で、本明細書に開示された例示的なヘッドセット及び/又はシステムがデータを自動的にモニタリングし、問題を検出し、医療的問題及び/又は緊急事態がある場合には、患者、緊急通報センタ、救急医療隊員、医師及び/又は地元病院に警告する。例えば、患者が自宅で発作の前兆(兆候)があり、モニタリングのために病院に行く時間がないことがあり得る。本明細書に開示された例示的なヘッドセットを備えた、自己適用在宅EEGモニタリングシステムにより、適切な治療のために重要なこの情報を取り込むことができる。加えて、本明細書に開示された自己適用システムにより、患者は、例えば、認知領域の働きの低下を含む生理学的に悪い症状があると感じるときに、データ、1つ又は複数の疑問、1つ又は複数の連絡、及び/又は他の情報を医療専門家に送信することができる。さらに、病院には、データ品質及び機器の機能をモニタリングする熟練した技師がいる。本明細書に開示された例は、これらの機能を自動的に行うため、費用を節約し、人的ミスの可能性を低下させる。
[00233]また、ヘッドセット及び/又はシステムは、電気通信及び/又は他の情報技術により使用可能なデータを生成して、遠隔位置から臨床健康管理を行う。例えば、センサデータを遠隔地の医師又は内科医に送信することによって、患者を検査及び/又はモニタリングすることができる。一部の例では、例えば、心不整脈患者の24時間在宅モニタリング等、EKGデータをモニタリングすることができる。このような例では、EKGセンサが在宅患者に取り付けられることにより、システムが電話線、インターネット、又は他の通信リンクに結合される。EKG測定値が、通信リンクを通じて患者の心臓専門医(及び/又は技師、看護師等)に直接送信される。図38の例示的なシステム3800は、心不整脈、てんかん発作、脳卒中、小血管疾患、認知症、記憶喪失、アルツハイマー病、グルコースモニタリング、血圧、高血圧、認知低下、鬱病及び/又は他の症状を含む多くのタイプの症状を有する多くのタイプの患者に有用である。例えば、双極性障害、統合失調症、注意欠陥多動性障害(ADHD)及び/又は自閉症等の、他の生理学的状態、精神医学的状態、疾患進行、疾患介入の有効性及び/又は発育障害も、システム3800によりモニタリング可能である。
[00234]EEGデータ及びデータの収集に使用されるヘッドセットに関して、従来のシステムは、着用に不快感があり、汚れるジェルを必要とし、製造に費用がかかり、及び/又は使用に広範囲の訓練を必要とする。本明細書に開示された例示的なヘッドセット100、2300、3400、3812は、在宅患者モニタリングに有用(例えば、最適)である。このような開示されたヘッドセット100、2300、3400、3812は着用が快適で、操作が容易であり、効果的な電極−組織接触を提供し、多くの電極を備え、及び/又は異なる大きさの頭部に対応するように調節可能であるためである。一部の例では、例示的なヘッドセット100、2300、3400、3812からのデータがヘッドセットで処理されて、離れたモニタリングステーションに送信され、医療関係者(例えば、医師若しくは内科医)が解析を行う。一部の例では、データ記憶が、ヘッドセット、遠隔データセンタ、又はこれらの組合せで行われる。
[00235]本明細書に開示された例示的なヘッドセット100、2300、3400、3812は、生理学的状態及び/又は精神状態を含む複数の病状をモニタリング、検査、治療及び/又は診断するための1つ又は複数の追加の生体測定、神経学的及び/又は生理学的システムと組み合わせ可能である。例示的なシステム3800では、EKGシステム3804、グルコースモニタリングシステム3806、EOGシステム3808、顔面モニタリングシステム3809、及び/又は他のプラグ−イン/プラグ−アンド−プレイシステム3810(例えば、追加の機能を加えるためにインストール可能又は結合可能なプログラム及び/又はデバイス)、例えば、1つ又は複数の視標追跡センサ(例えば、図39の視標追跡センサ3910)、1つ又は複数の電気皮膚反応(GSR)信号、1つ又は複数のEMG信号、1つ又は複数のカメラ、1つ又は複数の赤外線センサ、1つ又は複数の対話速度検出器、1つ又は複数のタッチセンサ、及び/又は生理学的及び/又は神経学的データをヘッドセット3812に、又は離れたモニタリングステーションに直接出力可能な他のセンサ等のからのデータと、EEGシステム3802からのデータとを組み合わせて合成する。加えて、一部の例では、例示的な顔面モニタリングシステム3809が、全顔面及び/又は半顔面被覆カメラを有して、顔面動作解析法(FACS)を可能にすることにより、顔の表情の分類を可能にする。一部の例では、例示的な顔面モニタリングシステム3809が、伸縮式ブームに結合されたカメラを備える。
[00236]図示した例では、ヘッドセット3812が、EEGシステム3802、ローカルアナライザ3814(例えば、図1のヘッドセット100の第2のハウジング128に組み込み可能なもの)、出力3816、及び手動入力3818を備える。図示した例では、サブシステム3802〜3810がヘッドセット3812、及びしたがってローカルアナライザ3814に、配線及び/又は無線技術を含み得る通信リンク3820を介して通信可能に結合される。また、一部の例では、サブシステム3802〜3810の1つ又は複数をヘッドセット自体に組み込むことができる(例えば、EOGシステム3808及び/又は顔面モニタリングシステム3809)。
[00237]異なるサブシステム3802〜3810からの各信号は、入力を表す。各入力をフィルタリング、調整及び/又は処理して、患者の症状の1若しくは複数の特性又は特徴を表す出力を作り出す。図示した例では、EKGシステム3804が患者の胸に結合され、EKGデータがEEGヘッドセット3812に無線送信される。EKGデータはローカルアナライザ3814により処理されて、患者の治療、診断及び/又はモニタリングのために遠隔設備3822に送信される。遠隔位置は、例えば、診察室、病院、診療所、研究室、保管所、研究設備及び/又は他の診断設備であり得る。ローカルアナライザ3814を、信号を送信することのできる一般的な電話線、陸線、インターネット接続、電波、及び/又は他の通信技術等の通信チャネル3824を介して遠隔設備に通信可能に結合することができる。図38に示す例では、ローカルアナライザ3814がクロック3826及びデータベース3828を備える。図示した例のクロック3826は、例えば、症状又は治療の進行のモニタリング及び/又は医療記録の生成において使用するよう、データをタイムスタンプする。図示した例のデータベース3828が、ローカル記憶のために使用される。
[00238]図38に示す例では、ローカルアナライザ3814が出力3816を生じさせる。出力3816は、例えば、光、音、若しくは表示、及び/又は他の出力であり、これらを使用して、例えば、治療を求める必要、薬剤用量を摂取する必要、活動を開始する必要、活動を停止する必要、何かを食べる必要、及び/又は他の適切な警告及び/若しくはコマンドを患者に知らせることができる。一部の例では、出力3816は、システム3800からのある測定値に応答して患者に薬剤を自動的に送達するための自動送達システムに動作可能に結合される。糖尿病患者は、例えば、継続的なグルコース及び血圧モニタリングを必要とすることが多い。例示的なシステム3800は、モニタリングを行い、測定された生理学的特徴に基づいて自動的に患者にインスリンを送達することができる。図示した例では、出力3816(例えば、光、スピーカ、ディスプレイ、自動送達システム)をヘッドセット3812に組み込む。他の例では、出力3816をヘッドセット3812から分離することができ、ヘッドセットが、本明細書に開示された有線又は無線通信リンクを介して出力3816と通信することができる。
[00239]例示的なシステム3800を使用して、例えば、鬱病等の精神医学的状態を検出及び/又は治療することができる。例えば、患者の脳波を、EEGサブシステム3802を介してヘッドセット3812によりモニタリングすることができる。患者がより鬱状態になりつつあることをローカルアナライザ3814が検出すると、少量の抗鬱剤が自動的に注射され、及び/又は出力3816が可聴メッセージ若しくはアラームを鳴らして、用量の薬剤を自己投与するように患者に指示することができる。或いは、医師のポケットベル等の遠隔モニタリングステーションに、出力信号3816を通信可能に結合することができ、患者が危険な状態になったことをある測定値が示すときに、医師を呼び出して応答するようにし、及び/又はアラームを設定して、患者に治療を求めるように指示する。
[00240]在宅システム3800の別の利点は、患者の1つ又は複数の生命状態及び/又は他の生理学的状態及び/又は神経学的状態の継続的な記録及び測定による患者データの量及び完全性である。一般に、例えば発作等の医療事象発生の直前及び直後に何をしていたかが、尋ねられる。多くの場合、患者は、日々の活動をこのように正確に追跡及び/又は回想することが困難である。しかし、例示的なシステム3800により、ローカルアナライザ3814が患者の統計及び/又は活動を記録する。本明細書に開示された例示的な自己適用システムにより、脳活動の日常の経過記録又はフローチャートの作成が可能になり、これを使用して、挙動、薬剤、及び生理学的動作間の関係及び/又は傾向を特定することができる。また、一部の例では、ヘッドセットに地理的追跡技術(例えば、GPS等)を設けて、ある時間に患者が居る場所(例えば、台所、近所の家、居間等)を特定することができる。一部の例では、ローカルアナライザ3814によって、患者が日常の活動を定期的に、又は特定の医療事象の発生時、例えば、1つ又は複数の測定値にスパイクが生じたときに入力するように促す。図38の例示的なシステム3800は、このような情報を患者が入力するのを容易にする手動入力3818を備える。一部の例では、手動入力3818がヘッドセット3812により保持される。例えば、手動入力3818は、対話式(例えば、タッチ)スクリーン、マイクロフォン及び/又はヘッドセット3812の表面のキーパッドであり得る。他の例では、手動入力3818が、例えば、システム3800に通信可能に結合された、携帯型デバイス、コンピュータ、携帯電話、タブレット及び/又はテレビ等の遠隔デバイスであり得る。
[00241]したがって、本明細書に開示された例により、基線活動の収集、記録、カルテ記入及び/又は展開(development)、進行中の基準に基づく患者の活動と基線との比較が可能になる。基線の展開は、収集されたデータの量に基づく患者特有のものである。したがって、基線は、社会規範や平均値に基づくものではなく、個々の患者に対して変更可能且つ適応可能なものである。本明細書に開示された例示的なシステム及びヘッドセットは、内蔵記憶装置、プロセッサ、時間追跡及びスペクトル追跡を含むことにより、患者の継続的なカルテ記入/状態評価、薬剤使用及び/又はフィードバック向上適用(feedback improvement application)を可能にし、患者の順守及び/又は反応を向上させる。一部の例では、本明細書に開示された自己適用システムにより、考えられる顕著な事象に対する反応を促す。例えば、本明細書に開示された例は、必要であれば患者が内科医の診察を受けるように促すことができる。一部の例では、精神状態及び/若しくは活動の変化、及び/又は個々の患者の標準からの大きな逸脱に基づいて促進を行い、反応又は作用の促進を特定の個人に合わせるようにする。
[00242]例示的なシステム3800により収集されたデータの量及び完全性により、病状の診断及び治療に有効なデータを提供するリアルタイムな報告の展開が可能になる。例えば、ADHDの患者は、集中力の欠如に関連する脳のある領域において脳活動が増加したことを示す測定値を有することがある。これに応答して、ローカルアナライザ3814は、ユーザに、手動入力3818を介して最近したこと(例えば、缶コーラを飲んだこと)を入力するように促すことができる。別の例では、鬱状態の患者は、陽気で幸せであることを示す測定値を有することがある。ローカルアナライザ3814は、測定値の直前にしていたことを記録するように患者を促す。このような活動を治療計画に組み入れて、患者が所望の精神状態(例えば、幸福感)を維持することを助けることができる。別の例では、高血圧の人をモニタリングすることができる。血圧が高くなると、患者に測定値の直前に飲食をしたかを尋ねることができる。したがって、例示的なシステム3800により、患者はデータを容易に入力することができ、内科医はデータを解釈して、健康状態及び/又はこのような状態に影響する活動をより正確に診断することができる。
[00243]システム3800を実施する例示的な方法を図38に示したが、図38に示す素子、プロセス及び/又はデバイスの1つ又は複数を組合せ、分割、再配置、省略、排除、及び/又は他の方法で実施することができる。さらに、例示的なローカルアナライザ3814、例示的なクロック3826、例示的なデータベース3828、例示的な出力3816、例示的な手動入力3818、例示的なEEGサブシステム3802、例示的なEKGサブシステム3804、例示的なグルコースモニタリングサブシステム3806、例示的なEOGサブシステム3808、例示的な顔面モニタリングシステム3809、例示的なプラグ−イン/プラグ−アンド−プレイ3810及び/又は、より一般的には、図38の例示的なシステム3800を、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア及び/又は、ハードウェア、ソフトウェア及び/若しくはファームウェアの組合せにより実施することができる。したがって、例えば、例示的なローカルアナライザ3814、例示的なクロック3826、例示的なデータベース3828、例示的な出力3816、例示的な手動入力3818、例示的なEEGサブシステム3802、例示的なEKGサブシステム3804、例示的なグルコースモニタリングサブシステム3806、例示的なEOGサブシステム3808、例示的な顔面モニタリングシステム3809、例示的なプラグ−イン/プラグ−アンド−プレイ3810及び/又は、より一般的には、図38の例示的なシステム3800を、1つ又は複数の回路、1つ又は複数のプログラム可能なプロセッサ、1つ又は複数の特定用途向け集積回路(ASIC)、1つ又は複数のプログラム可能論理デバイス(PLD)、及び/又は1つ又は複数のフィールドプログラム可能な論理デバイス(FPLD)等により実施することができる。本特許の装置又はシステムの請求項のいずれかを、純粋にソフトウェア及び/又はファームウェアの実施を含むものと解釈するとき、例示的なローカルアナライザ3814、例示的なクロック3826、例示的なデータベース3828、例示的な出力3816、例示的な手動入力3818、例示的なEEGサブシステム3802、例示的なEKGサブシステム3804、例示的なグルコースモニタリングサブシステム3806、例示的なEOGサブシステム3808、例示的な顔面モニタリングシステム3809、又は例示的なプラグ−イン/プラグ−アンド−プレイ3810の少なくとも1つをこれにより明白に定義して、ハードウェア、及び/又はソフトウェア及び/若しくはファームウェアを記憶するメモリ、DVD、CD等の有形のコンピュータ読取可能な媒体を含むようにする。さらに、図38の例示的なシステム3800は、図38に示したものに加えて、又は代わりに、1つ又は複数の素子、プロセス及び/若しくはデバイスを備えることができ、及び/又は図示した素子、プロセス、及びデバイスのいずれか又は全部の2つ以上を含むことができる。
[00244]図39は、例示的な注意制御システム3900を示し、このシステムを使用して、媒体に対するユーザの注意を判定、処理及び/若しくは評価し、及び/又は物理的な移動なしに(例えば、ユーザの頭のみを使用して)外部電気デバイスへの入力を操作する。例示的なシステム3900はヘッドセット3902を備え、このヘッドセット3902を、例えば、図1のヘッドセット100、図23のヘッドセット2300、及び/又は図34のヘッドセット3400等の、例えば本明細書に開示された例示的なヘッドセット及び/又はシステムにより実施することができる。ヘッドセット3902は、EEG信号及び/又は他のセンサデータを処理して、例えば、感情状態、関与の状態、注意の状態及び/又は他の神経学的状態を含むユーザの精神状態の画像を展開する。以下で開示するように、図39の例示的なシステム3900を使用して、ユーザが媒体プログラムに注意を払っているかを判定し、ユーザの目がどこに集中しているを判定し、ユーザが遠隔デバイスを制御したがっていることを判定して、その制御を実行し(例えば、テレビの音量を変え)、及び/又は他の適用を行う。図示した例示的なシステム3900では、ヘッドセット3902が、EEGセンサ3904、プログラム識別子3906、遠隔作用評価器3908、視標追跡センサ3910、加速度計3911、注意評価器3912、データベース3914、及び送信機3916を含むアナライザ部品を備える。アナライザ部品3904〜3914は、例えば、前述した通信等の通信リンク3918を介して通信可能に結合される。アナライザ部品3904〜3914を、例えば、図1に示すヘッドセット100、図23に示すヘッドセット2300、若しくは図34に示すヘッドセット3400等のヘッドセット3902に組み入れ、又はヘッドセット3902により支持することができる。一部の例では、アナライザ部品3904〜3916が、例えば、図1〜3に示すヘッドセット100の第2のハウジング128等の、ヘッドセットの区画に収容される。
[00245]上で開示されたように、例示的なヘッドセット100、2300、3400は、複数の個々の電極を備えて、ユーザの頭皮に沿った電気的活動を検出する。このデータを使用して、注意、記憶、集中、及び/又は他の神経学的状態を判定する。図39の例のEEGセンサ3904は、上で開示されたヘッドセットの電極により実施される。
[00246]例示的な視標追跡センサ3910を使用して、眼球運動及び/又はユーザの眼球が向く方向を追跡する。例えば、視標追跡センサ3910は、ヘッドセット3902から延びて、ユーザの片目若しくは両目に向けられた付属器に組み込まれるカメラ又は他のセンサであり得る。他の例では、視標追跡センサ3910が、コンピュータ、テレビ、携帯電話のスクリーン又は他の位置上若しくはその近くのカメラ又は他のセンサであって、ユーザの眼球運動に関連するデータを収集することができる。視標追跡センサ3910は、被験者が見ているものを継続的に記録することができる。一部の例では、視標追跡センサが、被験者の眉の中間付近に配置される。また、一部の例では、視標追跡センサが、単眼又は両眼(例えば、1つの眼球又は2つの眼球を覆う)赤外線(IR)カメラを備えて、瞳孔及び/又は角膜反射位置を追跡し、被験者の視点の注視点を判定するのを助ける。一部の例では、視標追跡センサ3910が、加速度計/姿勢測定システム3911を組み込み、及び/又は加速度計/姿勢測定システム3911と組み合わせて使用される。被験者の頭部に取り付けられる多くの移動式視標追跡システムは、被験者が頭部をシステム較正中の位置に対して移動させる時に、誤った測定を受けやすい。例示的な加速度計3911は、較正により相対眼球位置を連続的に追跡することにより、視標追跡センサ3910からの注視点測定の精度を高める。
[00247]視標追跡データをEEGデータと同期させることができ、及び/又は視標追跡データを使用してEEGデータを裏付けることができ、又はEEGと組み合わせて使用することにより、ユーザの神経学的状態を判定することができる。眼球運動により、ユーザの注意配分の目標が提供される。例えば、ユーザがテレビの方向を見ており、ユーザが没頭又は注意の状態にあることをユーザのEEGデータが示す場合、視標追跡データ及びEEGデータは共に、注意がテレビに向けられている可能性が高いことを示す。
[00248]また、図39の例示的なシステムは、生データ、処理データ、結果データ、履歴ログ、媒体源からのプログラミングデータ、及び/又は他のタイプのデータの局部記憶のためのデータベース3914を備える。図示した例の送信機3916は、以下でより詳細に開示するように、処理のあらゆる段階のデータ、及び/又はヘッドセット3902からの解析結果を、遠隔データ設備3920及び/又は電気デバイス3922に通信する。
[00249]一部の例示的な実施では、システム3900を使用して視聴者測定データを収集する。例示的なシステム3900は、ユーザがある媒体を見ながら集中している(例えば、媒体に没頭している)事をユーザの神経学的状態が示すか否かを判定する。プログラム識別子3906は、ユーザが触れている媒体を特定する。プログラム特定を任意の技術により行うことができ、例えば、Thomasによる米国特許第5,481,294号に開示されているように、ヘッドセットのマイクロフォンを使用して音声符号及び/又はサインを収集して、音声信号を収集することにより、プログラムを特定することができる。プログラム識別子3906は、例えば、テレビ番組、広告、映画、ニュースクリップ、ラジオプログラム、ウェブページ、又は他の媒体等の媒体に関連するデータを収集し、収集されたデータに基づいて媒体(例えば、内容又は広告)を特定し、及び/又は収集されたデータを別のデバイスに転送して特定を行う。
[00250]視聴者測定データの収集において、例示的なシステム3900が、ヘッドセット3902のEEGセンサ3904からEEGデータを収集する。システムは、視標追跡センサ3910から視標追跡データを収集して、媒体放送中にどの方向をユーザが注視しているかを判定する。注意評価器3912は、EEGセンサ3904及び視標追跡センサ3910からのデータを使用して、ユーザが媒体に注意を払っているか否かを判定する。例えば、EEGセンサ3904が、思考の増加を示す脳波(すなわち、電気的活動)を検出して、視標追跡センサ3910がユーザがテレビを見ていることを判定すると、注意評価器3912は、ユーザが放送されている特定の媒体プログラムに集中し没頭しているという信号を出力する。しかし、あるプログラムが提示されていることをプログラム識別子3906が判定して、EEGセンサ3904が脳活動の減少を示すと、又はユーザがTVを見ていないことを視標追跡センサ3910が判定すると、注意評価器3912は、ユーザがその特定の媒体プログラムに集中し没頭していないという信号を出力する。
[00251]ユーザが注意を払っていること、ユーザが注意を払っていないこと、又はユーザがプログラム及びプログラムの同一性(identity)に半分関与している状態にあることを反映するデータを、データベース3914に記憶することができ、送信機3916により、例えば、遠隔データ設備3920を含む出力に送信することができる。生データ、処理データ、履歴ログ、又は視聴者測定の指標を、収集のために遠隔データ設備3920に送信することができる。遠隔データ設備3920は、例えば、いつユーザが放送プログラムに集中しているか及び/又は集中していないか、並びにそれが何のプログラムであるかを知ることにより利益を得るか、それらを知ることを希望するマーケティング会社、放送会社、娯楽スタジオ、テレビネットワーク及び/又は他の組織である。一部の例では、ヘッドセット3902が、信号を送信することのできる一般的な電話線、陸線、インターネット接続、電波、及び/又は他の通信技術等の通信チャネル3924を介して遠隔データ設備3920に通信可能に結合される。この例により、放送会社及び/又はマーケティングスタッフは、人がどのプログラムを見ているか、人がいつプログラムを見ているか、及び/又は人が放送中のいつに集中しているかを解析することができる。
[00252]別の例示的な実施では、例示的なシステム3900及びヘッドセット3902が、例えば、テレビ、ラジオ、コンピュータマウス、コンピュータキーボード、遠隔制御装置、電子レンジ、アプリケーションインタフェース及び/又は他のデバイス等の電気デバイス3922に対して入力を発生させるダイレクト神経インタフェース又はブレイン−マシンインターフェース(BMI)として動作する。電気デバイス3922についての入力信号は、EEGセンサ3904及び/又はヘッドセット3902の視標追跡センサ3910からのデータに基づく。例えば、視標追跡センサ3910が、ユーザがコンピュータのある領域を注視していることを判定し、EEGセンサ3904が集中を示す電気的活動を検出する。電気デバイス3922を制御するために使用されるシステム3900は、例えば、運動と反対側の感覚運動皮質上に焦点があり、ミュー波(例えば、10〜14Hz)及びベータ波(例えば、15〜30Hz)の変化を有する体性感覚系のサインを含む、制御を引き起こす特定のEEGサインを使用する。EEG及び視標追跡データに基づき、ヘッドセット3902の遠隔作用評価器3908は、ユーザがカーソル(すなわち、マウス)をコンピュータスクリーンの異なる領域に動かしたがっていることを判定する。遠隔作用評価器3908は、送信機3916を介して電気デバイス3922に信号を送信し、スクリーン上のカーソルを動かす。別の例では、遠隔作用評価器3908が、EEGセンサ3904からのデータを解析して、ユーザがテレビの音量を変えたがっていることを判定する。遠隔作用評価器3908は、送信機3916を介して信号を電気デバイス3922(すなわち、テレビ又はケーブル受信器)に送信して、音量レベルを変化させる。図示した例では、ヘッドセット3902が、通信線3926を介して電気デバイス3922に通信可能に結合される。この通信線3926は、例えば、本明細書で説明する通信リンクのいずれか等の配線又は無線通信技術であり得る。一部の例では、遠隔作用評価器が、信号を発して、例えば、テレビの消音、チャネルの変更、テレビ、コンピュータ、又は他のデバイスの電源オン/オフ、コンピュータの特定のプログラムの開始、電子レンジの設定、音楽の選択、遠隔制御デバイスの操作、自動車のステレオの操作、照明スイッチの操作、電話応答、DVR(デジタルビデオレコーダ)及び/若しくはビデオ−オン−デマンドの操作、及び/又はユーザがデバイスのボタン若しくはデバイスの遠隔制御装置を押すことを通常伴う他の機能等の複数の他の機能を実行する。また、体性感覚のミュー波及びベータ波の変化を有するEEG信号は、例えば、車椅子の駆動、小型ロボットの制御、まひ肢における外骨格デバイスの制御及び/又は他の機能を含む他のブレインマシンインターフェースアプリケーションで使用される。
[00253]システム3900を実施する例示的な方法を図39に示したが、図39に示す素子、プロセス及び/又はデバイスの1つ又は複数を組合せ、分割、再配置、省略、排除、及び/又は他の方法で実施することができる。さらに、例示的なプログラム識別子3906、例示的な遠隔作用評価器3908、例示的な注意評価器3912、例示的なデータベース3914、例示的な送信機3916、例示的な遠隔データ設備3920、例示的な電気デバイス3922及び/又は、より一般的には、図39の例示的なシステム3900を、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア及び/又は、ハードウェア、ソフトウェア及び/若しくはファームウェアの組合せにより実施することができる。したがって、例えば、例示的なプログラム識別子3906、例示的な遠隔作用評価器3908、例示的な注意評価器3912、例示的なデータベース3914、例示的な送信機3916、例示的な遠隔データ設備3920、例示的な電気デバイス3922及び/又は、より一般的には、図39の例示的なシステム3900を、1つ又は複数の回路、1つ又は複数のプログラム可能なプロセッサ、1つ又は複数の特定用途向け集積回路(ASIC)、1つ又は複数のプログラム可能論理デバイス(PLD)、及び/又は1つ又は複数のフィールドプログラム可能な論理デバイス(FPLD)等により実施することができる。本特許の装置又はシステムの請求項のいずれかを、純粋にソフトウェア及び/又はファームウェアの実施を含むものと解釈するとき、例示的なプログラム識別子3906、例示的な遠隔作用評価器3908、例示的な注意評価器3912、例示的なデータベース3914、例示的な送信機3916、例示的な遠隔データ設備3920、又は例示的な電気デバイス3922の少なくとも1つをこれにより明白に定義して、ハードウェア、及び/又はソフトウェア及び/若しくはファームウェアを記憶するメモリ、DVD、CD等の有形のコンピュータ読取可能な媒体を含むようにする。さらに、図39の例示的なシステム3900は、図39に示したものに加えて、又は代わりに、1つ又は複数の素子、プロセス及び/又はデバイスを備えることができ、及び/又は図示した素子、プロセス、及びデバイスのいずれか又は全部の2つ以上を含むことができる。
[00254]図40〜44は、例示的なヘッドセット100、2300、3400、3812、3902及び/又は例示的なシステム3600、3700、3800、3900を実施するために実行され得る例示的な機械読取可能な指示を少なくとも部分的に示すフローチャートである。図40〜44の例では、機械読取可能な指示が、図45に関連して以下で説明する例示的な処理プラットフォーム4500に示されるプロセッサ4512等のプロセッサにより実行するプログラムを含む。プログラムは、CD−ROM、フロッピーディスク、ハードドライブ、デジタル多用途ディスク(DVD)、又はプロセッサ4512に関連するメモリ等の有形のコンピュータ読取可能な媒体に記憶されるソフトウェアで具現化することができるが、代わりに、プログラムの全体及び/又は一部を、プロセッサ4512以外のデバイスで実行することができ、及び/又はファームウェア若しくは専用ハードウェアで具現化することができる。さらに、例示的なプログラムが図40〜44に示すフローチャートを参照して説明されるが、例示的なヘッドセット100、2300、3400、3812、3902及び/又は例示的なシステム3600、3700、3800、3900を実施する多くの他の方法を、代わりに使用することができる。例えば、ブロックの実行順序を変更することができ、及び/又は説明したブロックの一部を変更、排除、又は組み合わせることができる。
[00255]前述したように、ある期間(例えば、長期間、永久的、短い瞬間、一時的なバッファリングの間、及び/又は情報のキャッシングの間)に情報が記憶されるハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、読出し専用メモリ(ROM)、コンパクトディスク(CD)、デジタル多用途ディスク(DVD)、キャッシュ、ランダムアクセスメモリ(RAM)及び/又は他の記憶媒体等の有形のコンピュータ読取可能な媒体に記憶されたコード化された指示(例えば、コンピュータ読取可能な指示)を少なくとも部分的に使用して、図40〜44の例示的なプロセスを実施することができる。本明細書で使用されるように、有形のコンピュータ読取可能な媒体という用語は、任意のタイプのコンピュータ読取可能な記憶媒体を含み、伝播信号を除外するように明白に定義される。加えて又は或いは、ある期間(例えば、長期間、永久的、短い瞬間、一時的なバッファリングの間、及び/又は情報のキャッシングの間)に情報が記憶されるハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、読出し専用メモリ、コンパクトディスク、デジタル多用途ディスク、キャッシュ、ランダムアクセスメモリ及び/又は他の記憶媒体等の持続性のコンピュータ読取可能な媒体に記憶されたコード化された指示(例えば、コンピュータ読取可能な指示)を少なくとも部分的に使用して、図40〜44の例示的なプロセスを実施することができる。本明細書で使用されるように、持続性のコンピュータ読取可能な媒体という用語は、任意のタイプのコンピュータ読取可能な媒体を含み、伝播信号を除外するように明白に定義される。
[00256]図40は、例示的なヘッドセット100、2300、3400、3812、3902から収集され、図36の例示的なシステム3600により実施されたEEGデータを解析する例示的なプロセス(ブロック4000)を示すフローチャートである。例示的なヘッドセット100、2300、3400、3812、3902は、被験者の頭皮に接触する複数の電極を備えて、被験者の脳から電気信号を受信する。EEGデータを解析する例示的なプロセス(4000)は、EEG信号を電極から読み取るステップ(ブロック4002)を含む。図示した例では、信号がアナログ信号からデジタル信号に変換される(ブロック4004)。一部の例では、アナログ−デジタル変換は、例えば、例示的なシステム3600の処理ユニット3604等の処理ユニットで行われる。他の例では、アナログ−デジタル変換は、ヘッドセット内の電極に隣接して行われて、できるだけ発生源近くで信号を変換する。
[00257]図示した例では、信号が調整されて(ブロック4006)、信号の有用性及び信号に含まれるデータのアクセシビリティを高める。例えば、上で開示されたように、調整するステップは、信号を増幅するステップ及び/又は信号を(例えば、バンドパスフィルタ)によりフィルタリングするステップを含むことができる。信号が解析されて(ブロック4008)、例えば、被験者の精神状態、健康状態、視聴者としての媒体との関与、電気デバイスに対する入力欲求及び/又は本開示の教示による入力欲求を判定する。
[00258]図示した例では、信号が、例えば、例示的なシステム3600の出力3618等の出力に送信される(ブロック4010)。例えば、アラームの鳴動、メッセージ及び/又は他の警告のスクリーン上への表示、ローカル及び/又はリモートコンピュータへの報告、及び/又は他の適切な出力を含む例示的な出力モードが、詳細に前述されている。加えて、出力は、本明細書に詳述された有線又は無線通信を含むことができる。出力(ブロック4010)後、例示的なプロセス(4000)が終了する(ブロック4012)。
[00259]図41は、例えば、例示的なヘッドセット100、2300、3400、3812、3902の1つ又は複数から収集され、図37の例示的なシステム3700により実施されたEEG信号品質を向上させる例示的なプロセス(ブロック4100)を示すフローチャートである。例示的なヘッドセット100、2300、3400、3812、3902は、被験者の頭部に接触する複数の電極(すなわち、入力チャネル)を備えて、被験者の脳から電気信号を受信する。一部の例では、信号品質を向上させる例示的なプロセス(4100)が、例えば、図1〜3に示すヘッドセット100の第2のハウジング128内等のヘッドセットに位置するプロセッサにより実施される。他の例では、信号品質を向上させる例示的なプロセス(4100)が、例えば、携帯型デバイス、ローカルコンピュータ、遠隔サーバ及び/又は別の適切なデバイス等の遠隔位置で行われる。
[00260]例示的なプロセス(4100)は、1つ又は複数の入力チャネル(例えば、1つ又は複数の電極)から信号を受信するステップ(ブロック4102)を含む。一部の例では、システム3700のアナライザ3712が、解析のために入力チャネルから信号を受信する。信号の1つ又は複数の1つ又は複数の特性が評価される(ブロック4104)。例えば、信号が評価されて、信号強度、振幅、信号対雑音比、持続期間及び/又は本開示の教示による他の特徴を判定する。
[00261]図示した例示的なプロセス(4100)では、信号の1つ又は複数が調整されて(ブロック4106)信号品質を向上させる。一部の例では、信号を調整するステップにより、信号品質を許容レベルまで向上させて信号が使用可能になるようにする。他の例では、信号調整によって、信号を十分に向上させることができない。また、例示的なプロセス(4100)は、使用する1つ又は複数の信号、無視する1つ又は複数の信号、且つ合成する2つ以上の信号を選択するステップを含む(ブロック4108)。上で開示されたように、信号の1つを短絡させること、信号を提供する電極を並列に結合すること、及び/又は2つ以上の信号を平均化することにより、2つ以上の信号を合成して、上で詳述したようにインピーダンスを低下させ信号品質を向上させることができる。例示的なプロセス(4100)によって、使用する1つ又は複数の信号を選択すること、及び低品質の信号を無視することにより、信号品質を向上させる。有用な信号及び/又は向上した信号の選択(ブロック4108)後、信号品質を向上させる例示的なプロセス(4100)が終了し(ブロック4110)、それに含まれる信号を、例えば、図40の例示的な解析プロセス(4000)等の他のプロセスで使用することができる。
[00262]図42は、例示的なヘッドセット100、2300、3400、3812、3902を使用する、図38の例示的なシステム3800により実施される在宅患者モニタリング及び治療の実行の例示的なプロセス(ブロック4200)を示すフローチャートである。上で開示されたように、例示的なヘッドセット100、2300、3400、3812、3902は、被験者の頭皮に接触する複数の電極を有して被験者の脳から電気信号を受信する。一部の例では、ヘッドセット100、2300、3400、3812、3902が、病状の在宅モニタリング、治療及び/又は診断のために被験者に装着されて、生命にかかわる状況を検出し、処方された医療計画及び/又は本開示の教示による他の適切な適用を患者が順守していることを確認する。
[00263]例示的なプロセス(4200)は、電極又は他の適切なセンサから信号を収集するステップ(ブロック4202)を含む。前述したように、在宅患者モニタリングシステムは、例示的なヘッドセットからのEEG測定値だけでなく、他の生体測定、神経学的及び/又は生理学的システムを組み込んで、在宅患者の病状をモニタリング、治療及び/又は診断することができる。信号の1つ又は複数が解析されて(ブロック4204)、在宅患者の精神/身体的状態を判定する。例えば、アナライザ、又は図1〜3に示すヘッドセット100の第2のハウジング128において上で開示されたプロセッサ134等のプロセッサにより、信号を解析することができる。信号の1つ又は複数は、例えば、図40の例示的なプロセス(4000)及び/又は図41の例示的なプロセス(4100)に開示されたもの等の本開示の教示により、調整されフィルタリングされ得る。
[00264]例示的なプロセス(4200)は、信号、信号の解析、又は信号に関連する通知(例えば、アラーム及び/又は他の適切な通信等)を遠隔設備に送信すべきか否かを判定する(ブロック4206)。遠隔設備は、例えば、診察室、病院、診療所、研究室、保管所、研究設備又は他の診断設備であり得る。例えば、信号が、心臓発作、脳卒中、てんかん発作及び/又は転倒の発生又は差し迫った発生の可能性を示す場合、例示的なプロセス(4200)は、信号、解析又は通知を遠隔設備に送信すべきであると判定し(ブロック4206)、例示的なプロセス(4200)は信号及び/又は通知又はアラームを遠隔設備に送信する(ブロック4208)。遠隔設備への通知の送信(ブロック4208)後、例示的なプロセス(4200)は終了し(ブロック4218)、又はセンサから信号を収集することにより被験者のモニタリングを継続する(ブロック4202)。
[00265]例示的なプロセス(4200)が、信号、解析又は通知を遠隔設備に送信すべきでないと判定した場合(ブロック4206)、例示的なプロセス(4200)は、出力信号を生成すべきである(ブロック4210)(例えば、本特許に開示されたように、患者に病状を警告し、患者に活動を思い出させる等)か否かを判定する。出力信号を生成すべきでない(ブロック4210)(例えば、信号が患者の病状が正常であり、及び/又はデータが良性であることを示す等)場合、例示的なプロセスは終了し(ブロック4218)、又はセンサから信号を収集することにより被験者のモニタリングを継続する(ブロック4202)。
[00266]例示的なプロセス(4200)が、出力信号を生成すべきであると判定した場合(ブロック4210)、例えば、ユーザに入力を促す等(ブロック4212)、本明細書に開示された適切な出力を含む複数のタイプの出力を生じさせることができる。前述したように、多くの場合、患者は、日々の活動を追跡及び/又は回想することが困難である。測定値にあるスパイクが生じたことを解析が示すと、出力信号(ブロック4210)は、スパイクの直前にしていたことに関してユーザに入力を促す(ブロック4212)ことができる。
[00267]別の例では、出力信号(ブロック4210)が、薬剤の自己送達を管理する(ブロック4214)。例えば、患者が糖尿病の場合、患者は継続したグルコース及び血圧モニタリングが必要となり得る。プロセスは、患者の測定値が必要とする(例えば、医療用量が必要であることを信号が示す)場合に、用量の薬剤を患者に自動的に送達することができる。
[00268]別の例では、出力信号(ブロック4210)が、光、音、若しくは表示、及び/又は他の出力等の信号を発生し(ブロック4216)、これを使用して、例えば、治療を求める必要、薬剤用量を摂取する必要、活動を開始する必要、活動を停止する必要、何かを食べる必要、及び/又は他の適切な警告及び/若しくはコマンドを患者に知らせる。1つ又は複数の出力の発生(ブロック4212、4214、4216)後、例示的なプロセス(4200)は終了し(ブロック4218)又はセンサから信号を収集することにより被験者のモニタリングを継続する(ブロック4202)。
[00269]図43は、プログラムに対するユーザの注意を評価し、及び/又は例示的なヘッドセット100、2300、3400、3812、3900を使用する、図39の例示的なシステム3900により実施される1つ又は複数の電気デバイスを操作する例示的なプロセス(ブロック4300)を示すフローチャートである。例示的なヘッドセット100、2300、3400、3812、3900は、複数の電極を備えて脳からの電気信号を受信し、例示的なプロセス(4300)に従って処理する。例示的なプロセス(4300)は、複数の目的についてのEEGデータ及び他の生理学的データ(例えば、視標追跡データ)の有用性を示す。
[00270]例示的なプロセス(4300)は、EEGセンサ(例えば、電極及び/又は入力チャネル)から信号を収集するステップを含む(ブロック4302)。これらの信号からのデータを使用して、注意、記憶、集中及び/又は他の神経学的状態を判定する。また、例示的なプロセス(4300)は、視標追跡センサからの信号を収集するステップを含む(ブロック4304)。前述したように、視標追跡データを使用してEEGデータを裏付けることができ、両データセット(例えば、EEG及び視標追跡)を使用してユーザの神経学的状態を判定することができる(ブロック4306)。
[00271]例示的な実施では、ユーザの神経学的状態(ブロック4306)が視聴者測定に有用である。例えば、ユーザがテレビの方向を見ており、ユーザが没頭又は注意の状態にあることをユーザのEEGデータが示す場合、視標追跡データ及びEEGデータは共に、ユーザがプログラムに注意を払っていることを示す。また、例示的なプロセス(4300)は、何の媒体又はプログラムにユーザが触れているかを特定する(ブロック4308)。例えば、プロセス(4300)は、マイクロフォンを使用して、及び/又は本開示の教示による他のデバイスを使用して音声符号及び/又はサインを収集することができる。収集されたデータに基づき、例示的なプロセス(4300)は、ユーザが触れているプログラム又は媒体を特定する(ブロック4308)。図示した例では、ユーザが注意を払っているか否か、又は何のプログラムにユーザが注意を払っているか若しくは払っていないかを反映するデータが、遠隔設備に送信される(ブロック4310)。前述したように、遠隔設備は、いつユーザが放送プログラムに集中しているか及び/又は集中していないかを知ることにより利益を得るか、それらを知ることを希望するマーケティング会社、放送会社、又は他の組織であり得る。結果が送信されると(ブロック4310)、例示的なプロセス(4300)が終了し得る(ブロック4316)。
[00272]別の例示的な実施では、ユーザの神経学的状態(ブロック4306)が、例えば、上で開示されたように電気デバイスを含むデバイスを、ユーザが操作することを希望するか否かを評価する(ブロック4312)のに有用である。例えば、EEGデータ及び視標追跡データは、ユーザがコンピュータのある領域を注視していること示し、及び/又はユーザの集中レベルが増加していることを示すことができる。例示的なプロセス(4300)は、ユーザが、例えば、新しいアプリケーションを開くことにより、及び/又はカーソルを動かすことにより、デバイス(例えば、コンピュータ)を制御することを希望していると判定する。例示的なプロセス(4300)が、ユーザがデバイスを制御することを希望していると判定する(ブロック4312)と、例示的なプロセス(4300)は信号をデバイスに送信して(ブロック4314)、上で開示されたように、デバイスの所望の制御を実行する。制御信号が送信された(ブロック4314)後、例示的なプロセス(4300)が終了し得る(ブロック4316)。
[00273]図44は、例えば、本明細書に開示されたヘッドセット及び/又はシステムのいずれかにより実施可能なEEGデータを収集及び解析する(ブロック4400)例示的なプロセスを示すフローチャートである。例示的なプロセス(4400)は、ヘッドセットを被験者の頭部に配置すること(ブロック4402)から始まる。上で開示されたように、例示的なヘッドセットは、ユーザの頭部上に延びる複数の調節可能なバンドを有する。ヘッドセットは、3本、4本、5本、又は10本以上の個々のバンドを備えることができる。一部の例では、ヘッドセットが、例えば、1本又は2本等のより少ないバンドを備えることができる。バンドは、各端部で、第1のハウジング及び第2のハウジングに取外し可能且つ回転可能に結合される。各バンドは、ユーザの頭皮に沿った電気的活動を読み取るための複数の電極を備える。第1のハウジングがユーザの右耳近くにあり、第2のハウジングがユーザの左耳近くにあるように、ヘッドセットを向けることができる。ユーザは、個々のバンドをイニオン(後頭骨の突起)又はナジオン(前頭骨及び2つの鼻骨の交点)に向けて回転させて、特定の位置に電極を位置決めして電気的活動を測定することができる(ブロック4404)。各バンドは、弾性ストラップを備える。ユーザはバンド上の弾性ストラップを調節して、バンドを締め、バンド上の電極をユーザの頭部に向けて下方へ押し付けることができる(ブロック4406)。ユーザは、バックストラップを締めて、ヘッドセットをユーザの頭部に固定する(ブロック4408)。
[00274]また、例示的なプロセス(4400)は、例えば、前述した電極の1つ又は複数のから等のEEGデータを読み取るステップを含む(ブロック4410)。上で開示されたように、A/Dコンバータ、増幅器及び/又は1つ又は複数のフィルタ等のハードウェア、ファームウェア及び/又はソフトウェア部品により、電極からの生信号を調整することができる(ブロック4412)。一部の例では、調整部品の1つ又は複数を、各個々の電極及び/又は遠隔プロセッサで、ヘッドセットのハウジング、個々の調節可能なバンドに組み込むことができる。例示的なプロセスの一部の例示的な実施では(4400)、ユーザは、追加又は代わりのEEGデータのためにヘッドセットを90°(又は他の適切な角度)回転させることが望ましいか否かを判定する(ブロック4414)。ヘッドセットが回転されると、バンドが前額部から後頭部へ横切る。このような向きは、例えば、正中線測定値を取得するために望ましいとされ得る。ユーザが直交位置で追加のデータを取得することを希望する(ブロック4414)場合、ユーザはヘッドセットを90°回転させて(ブロック4416)、前述したようにバンドを再配置及び調節する(ブロック4402〜4408)。ヘッドセットを所望の読取りに合わせて位置決めした(ブロック4414)状態で、調整された信号が解析される(ブロック4418)。
[00275]また、例示的なプロセス(4400)は、電極の1つ又は複数を調節する必要があるか、又は調節すべきであるかを判定するステップ(ブロック4420)を含む。例えば、より明瞭な信号を取得するために、電極を調節すべきである。1つ又は複数の電極を調節すべきである場合、例示的なプロセス(4400)は、調節が物理的調節であるか、非物理的調節であるかを判定するステップを含む(4422)。調節が物理的調節であれば(4422)、例示的なプロセスの制御(4400)がブロック4404に戻り、1つ又は複数の適切なバンドが定位置まで回転され、及び/又は1つ又は複数の細長ストラップが調節される(ブロック4406〜4408)。1つ又は複数の電極を非物理的に調節すべきである場合(4422)、上で詳述したように、例示的なプロセス(4400)は、電極の1つ又は複数を事実上移動させるステップ及び/又は短絡させるステップを含む(ブロック4424)。1つ又は複数の電極が調節された状態で、例示的なプロセス(4400)がEEG信号の読取りを継続するために戻り(ブロック4410)、例示的なプロセス(4400)が継続される。
[00276]1つ又は複数の電極をさらに調節する必要がない場合(ブロック4424)、信号が解析されて、出力評価又は精神画像を生成する(ブロック4426)。上で開示されたように、出力評価又は精神画像は、例えば、人の神経学的状態を判定することができる。例えば、上で開示された例に示すように、EEGデータは複数の周波数帯域を有し、この周波数帯域を解析して、上で開示されたように、例えば、人が高い集中力を有するか、睡眠中であるか、鬱状態であるか、幸福であるか、平静であるか、及び/又は他の感情状態及び/又は神経学的状態であるか否かを判定することができる。出力評価/精神画像により、人の思考、感情及び/又は健康に対する洞察を提供する。
[00277]また、例示的な方法4400は、出力を1つ又は複数の追加の適用と共に使用すべきか否かを判定するステップを含む(ブロック4428)。例えば、医療適用、視聴者測定、遠隔デバイス制御及び/又は本明細書に開示された他の適切な適用等の1つ又は複数の追加の適用と共に出力を使用すべきである場合、このような適用が実行される(ブロック4430)。また、例示的なプロセス(4400)は、EEGデータのモニタリングを継続すべきであるか否かを判定する(ブロック4432)。さらなるモニタリングを実行すべきである場合、方法の制御がブロック4410に戻り、EEG信号データが読み取られる。さらなるモニタリングを実行すべきでない場合には、例示的な方法4400は終了する(ブロック4434)。
[00278]図45は、図40〜44の指示の1つ又は複数を実行して、図1、23、34、36〜39の装置及び/又はシステムの1つ又は複数の部分を実施することのできる例示的な処理プラットフォーム4500のブロック図である。処理プラットフォーム4500は、例えば、ヘッドセット、サーバ、パーソナルコンピュータ、及び/又は他のタイプのコンピュータデバイスのプロセッサとすることができる。
[00279]この例のシステム4500は、プロセッサ4512を備える。例えば、プロセッサ4512を、所望の系列又は製造者による1若しくは複数のマイクロプロセッサ又はコントローラにより実施することができる。
[00280]プロセッサ4512は、ローカルメモリ4513(例えば、キャッシュ)を備え、揮発性メモリ4514及び不揮発性メモリ4516を含むメインメモリとバス4518を介して通信する。揮発性メモリ4514を、同期ダイナミックランダムアクセスメモリ(SDRAM)、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)、RAMBUSダイナミックランダムアクセスメモリ(RDRAM)、及び/又は他のタイプのランダムアクセスメモリデバイスにより実施することができる。不揮発性メモリ4516を、フラッシュメモリ及び/又は他の所望のタイプのメモリデバイスにより実施することができる。メインメモリ4514、4516へのアクセスは、メモリコントローラにより制御される。
[00281]また、処理プラットフォーム4500は界面回路4520を備える。界面回路4520を、イーサネットインタフェース、ユニバーサルシリアルバス(USB)、及び/又はPCIエクスプレスインタフェース等の任意のタイプのインタフェース規格により実施することができる。
[00282]1つ又は複数の入力デバイス4522がインタフェース回路4520に接続される。1つ又は複数の入力デバイス4522により、ユーザがデータ及びコマンドをプロセッサ4512に入力することができる。1つ又は複数の入力デバイスを、例えば、電極、生理学的センサ、キーボード、マウス、タッチスクリーン、トラックパッド、トラックボール、アイソポイント、及び/又は音声認識システムにより実施することができる。
[00283]また、1つ又は複数の出力デバイス4524がインタフェース回路4520に接続される。例えば、ディスプレイデバイス(例えば、液晶ディスプレイ及び/又はスピーカ)により、出力デバイス4524を実施することができる。したがって、インタフェース回路4520は、一般にグラフィックドライバを備える。
[00284]また、インタフェース回路4520は、モデム又はネットワークインタフェースカード等の通信デバイス(例えば、送信機3616、3916)を備えて、ネットワーク4526(例えば、イーサネット接続、デジタル加入者回線(DSL)、電話線、同軸ケーブル、携帯電話システム等)を介して外部コンピュータとデータ交換するのを容易にする。
[00285]また、処理プラットフォーム4500は、ソフトウェア及びデータを記憶するための1つ又は複数の大容量記憶デバイス4528を備える。このような大容量記憶デバイス4528の例は、フロッピーディスクドライブ、ハードディスクドライブ、コンパクトディスクドライブ、及びデジタル多用途ディスク(DVD)ドライブを含む。大容量記憶デバイス4628は、ローカル記憶デバイス3612、3822、3914を実施することができる。
[00286]図40〜44のコード化された指示4532を、大容量記憶デバイス4528、揮発性メモリ4514、不揮発性メモリ4516、及び/又はCD若しくはDVD等の取外し可能な記憶媒体に記憶させることができる。
[00287]ある例示的な装置を本明細書で説明したが、本特許に含まれる範囲はこれに限定されない。逆に、本特許は、適正に添付の特許請求の範囲内にあるすべての方法、装置、及び製品を、文言通りに、又は均等論の下で含む。
100、2300、3000、3400、3812、3902 ヘッドセット
102〜108、1500、2202〜2210 バンド
110、112、114、116、2100、2102、2104 スパイン
118、120、122、124、1504 弾性ストラップ
126 第1のハウジング
128 第2のハウジング
130 支持バンド
132 調節機構
134 電気部品
136a〜136t 延長部
138a〜138t、182、302、304、306、308、1508、1510、1702、1704、1800、1900、2106、2108、2110、2352a〜2352u、3404a〜3404t、3602 電極
140、3010、3012 ハウジング
144a〜144j ランナ
146 第1の目
148 第2の目
150、2370 プリント回路基板
151、806 接地電極
152 磁気ロック
153、808 データ電極
154〜160 取付ストリップ
162a〜162f、164a〜164f、166a〜166f、168a〜168f 磁気素子
172 ボール電極
174、1512、1514、2378 シャフト
176 ボール
178 アレイ板
180 従来の電極
184 カバー
310、312、314、316 アナログ−デジタルコンバータ
318、320、322 スイッチ
326 コントローラ1
324 コントローラ2
800 EEGシステム
802 被験者
804 ヘッドセット
820、824、832 変位電流
822、834 静電容量
826 浮遊容量
830 電流
840 シールド
842、848 シールド電極
1400 回路図
1402 並列キャパシタ
1404、1412 レジスタ
1410 増幅器
1414 電圧
1502 スパイン本体
1506、1700、2352 電極ユニット
1516、1518、1710、1712 接触ボール
1520、1522 取付リング
1524、1740、1742、1744、1746 開口
1526 ハウジング
1528 板
1530、1532 スリーブ
1534、1536 ピン
1538 ばね
1544 フレキシブルPCB
1714、1718 上フック部材
1716 下フック部材
1722 第1のコネクタ
1724 第2のコネクタ
1726 フレックス基板
1728 裏板
1730 前板
1732、1734 垂直部分
1736、1738 水平部分
1748、1750 チャネル
1752〜1758 ペグ
1802、1902 ワイヤバンド
1804 コイル電極
1904 単一湾曲電極
1906、1908 ボールチップ
2000 型
2002 型本体
2004 型キャビティ
2112、2114、2116 ピンポート
2302 ヘッドバンド
2304 左ハブ
2306 右ハブ
2308〜2320、2322〜2334、2390 支持バンド
2336〜2344 前支持バンド
2346〜2348 後バンド
2250a〜2250u、2350 電極ハウジング
2354 ベース
2356 支持シャフト
2360、2364 調節ボール
2362 左ソケット
2366 右ソケット
2388 雄マイクロUSBコネクタ
2368 調節ボールパッド
2372 スナップ電極ユニット
2374 裏板
2376 電極層
2380 接触電極
3002 第1の層
3004 第2の層
3006 第3の層
3008 第4の層
3010 第1のハウジング
3012 第2のハウジング
3014 カバー
3016 支持リング
3402a〜3402m 弾性バンド
3406 調節ノブ
3600 処理システム
3604 電気処理ユニット
3606 通信線
3608 アナログ−デジタルコンバータ
3610 信号調整器
3612、3828、3914 データベース
3614、3712 アナライザ
3616、3916 送信機
3618 出力
3620、3720、3918 通信リンク
3700、3800、3900 システム
3702 第1の入力チャネル
3704 第2の入力チャネル
3706 第3の入力チャネル
3708 第4の入力チャネル
3714 評価器
3716 調整器
3718 選択器
3722 スイッチング回路
3802 EEGシステム
3804 EKGシステム
3806 グルコースモニタリングシステム
3808 EOGシステム
3809 顔面モニタリングシステム
3810 プラグ−イン/プラグ−アンド−プレイシステム
3814 ローカルアナライザ
3816 出力
3818 手動入力
3826 クロック
3824 通信チャネル
3904 EEGセンサ
3906 プログラム識別子
3908 遠隔作用評価器
3910 視標追跡センサ
3911 加速度計
3912 注意評価器
3920 遠隔データ設備
3922 電気デバイス
4500 処理プラットフォーム
4512 プロセッサ
4513 ローカルメモリ
4514 揮発性メモリ
4516 不揮発性メモリ
4518 バス
4520 界面回路
4522 入力デバイス
4524 出力デバイス
4526 ネットワーク
4528 大容量記憶デバイス
4532 指示

Claims (21)

  1. 第1の神経信号の第1の特性を評価するステップと、
    前記第1の特性に基づいて前記第1の神経信号が品質閾値に合致するか否かを判定するステップと、
    第2の神経信号の第2の特性を評価するステップと、
    前記第2の特性に基づいて前記第2の神経信号が前記品質閾値に合致するか否かを判定するステップと、
    前記第1の神経信号が前記品質閾値に合致しない場合に、前記第1の神経信号を調整して第3の神経信号を取得するステップと、
    前記第2の神経信号が前記品質閾値に合致しない場合に、前記第2の神経信号を調整して第4の神経信号を取得するステップと、
    前記第3の神経信号の第3の特性を評価するステップと、
    前記第3の特性に基づいて前記第3の神経信号が前記品質閾値に合致するか否かを判定するステップと、
    前記第4の神経信号の第4の特性を評価するステップと、
    前記第4の特性に基づいて前記第4の神経信号が前記品質閾値に合致するか否かを判定するステップと、
    前記品質閾値との各合致に基づいて、前記第1の神経信号、前記第2の神経信号、前記第3の神経信号、又は前記第4の神経信号のうちの第1の信号を、追加解析のための使用の少なくとも1つに対して選択して、無視し、又は前記第1の神経信号、前記第2の神経信号、前記第3の神経信号、又は前記第4の神経信号のうちの第2の信号と合成するステップとを含む方法。
  2. 前記方法が、前記第1の神経信号及び前記第2の神経信号を収集するために使用されるヘッドセットデバイスで行われる、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第1、第2、第3、及び第4の特性が、前記第1、第2、第3、若しくは第4の神経信号のそれぞれの強度、振幅、信号対雑音比、又は持続期間の少なくとも1つを含む、請求項1に記載の方法。
  4. 前記品質閾値との前記合致が、前記第1、第2、第3、又は第4の神経信号と参照値との比較に基づく、請求項1に記載の方法。
  5. 前記参照値が、絶対閾値、スペクトル閾値、傾斜率閾値、又は低活動閾値を含む、請求項4に記載の方法。
  6. 前記調整するステップが、前記第1若しくは第2の神経信号を増幅するステップ、又は前記第1若しくは第2の神経信号をフィルタリングするステップの少なくとも一方を含む、請求項1に記載の方法。
  7. 前記無視又は合成するステップが、第1のチャネル及び第2のチャネルに通信可能に結合されたスイッチング回路により実行され、前記第1のチャネルを通って前記第1の神経信号が収集され、前記第2のチャネルを通って前記第2の神経信号が収集される、請求項1に記載の方法。
  8. 実行時に、機械に、少なくとも、
    第1の神経信号の第1の特性を評価させ、
    前記第1の特性に基づいて前記第1の神経信号が品質閾値に合致するか否かを判定させ、
    第2の神経信号の第2の特性を評価させ、
    前記第2の特性に基づいて前記第2の神経信号が前記品質閾値に合致するか否かを判定させ、
    前記第1の神経信号が前記品質閾値に合致しない場合に、前記第1の神経信号を調整させて第3の神経信号を取得させ、
    前記第2の神経信号が品質閾値に合致しない場合に、前記第2の神経信号を調整させて第4の神経信号を取得させ、
    前記第3の神経信号の第3の特性を評価させ、
    前記第3の特性に基づいて前記第3の神経信号が前記品質閾値に合致するか否かを判定させ、
    前記第4の神経信号の第4の特性を評価させ、
    前記第4の特性に基づいて前記第4の神経信号が前記品質閾値に合致するか否かを判定させ、
    前記品質閾値との各合致に基づいて、前記第1の神経信号、前記第2の神経信号、前記第3の神経信号、又は前記第4の神経信号のうちの第1の信号を、追加解析のための使用の少なくとも1つに対して選択させ、無視させ、又は前記第1の神経信号、前記第2の神経信号、前記第3の神経信号、又は前記第4の神経信号のうちの第2の信号と合成させる指示を含む、有形の機械アクセス可能な記憶媒体。
  9. 前記記憶媒体が、前記第1の神経信号及び前記第2の神経信号を収集するために使用されるヘッドセットデバイス内に配置される、請求項8に記載の有形の機械アクセス可能な記憶媒体。
  10. 前記第1、第2、第3、及び第4の特性が、前記第1、第2、第3、若しくは第4の神経信号のそれぞれの強度、振幅、信号対雑音比、又は持続期間の少なくとも1つを含む、請求項8に記載の有形の機械アクセス可能な記憶媒体。
  11. 前記品質閾値との前記合致が、前記第1、第2、第3、又は第4の神経信号と参照値との比較に基づく、請求項8に記載の有形の機械アクセス可能な記憶媒体。
  12. 前記参照値が、絶対閾値、スペクトル閾値、傾斜率閾値、又は低活動閾値を含む、請求項11に記載の有形の機械アクセス可能な記憶媒体。
  13. 前記指示がさらに、前記機械に、前記第1若しくは第2の神経信号を増幅させるステップ、又は前記第1若しくは第2の神経信号をフィルタリングするステップの少なくとも一方によって、前記第1の神経信号又は前記第2の神経信号の1つ又は複数を調整させる、請求項8に記載の有形の機械アクセス可能な記憶媒体。
  14. 前記指示がさらに、前記機械に、第1のチャネル及び第2のチャネルに通信可能に結合されたスイッチング回路を作動させることにより、前記第1、第2、第3、若しくは第4の神経信号の1若しくは複数を無視させ、又は前記第1、第2、第3、又は第4の神経信号の2つ以上を合成させ、前記第1のチャネルを通って前記第1の神経信号が収集され、前記第2のチャネルを通って前記第2の神経信号が収集される、請求項8に記載の有形の機械アクセス可能な記憶媒体。
  15. 被験体の脳から第1の神経信号及び第2の神経信号を収集するためのヘッドセットデバイスと、
    プロセッサとを備えるシステムであって、
    前記プロセッサが、
    前記第1の神経信号の第1の特性を評価し、
    前記第1の特性に基づいて前記第1の神経信号が品質閾値に合致するか否かを判定し、
    前記第2の神経信号の第2の特性を評価し、
    前記第2の特性に基づいて第2の神経信号が前記品質閾値に合致するか否かを判定し、
    前記第1の神経信号が前記品質閾値に合致しない場合に、前記第1の神経信号を調整して第3の神経信号を取得し、
    前記第2の神経信号が前記品質閾値に合致しない場合に、前記第2の神経信号を調整して第4の神経信号を取得し、
    前記第3の神経信号の第3の特性を評価し、
    前記第3の特性に基づいて前記第3の神経信号が前記品質閾値に合致するか否かを判定し、
    前記第4の神経信号の第4の特性を評価し、
    前記第4の特性に基づいて前記第4の神経信号が前記品質閾値に合致するか否かを判定し、
    前記品質閾値との各合致に基づいて、前記第1の神経信号、第2の神経信号、第3の神経信号、又は第4の神経信号のうちの第1の信号を、追加解析のための使用の少なくとも1つに対して選択して、無視し、又は前記第1の神経信号、前記第2の神経信号、前記第3の神経信号、又は前記第4の神経信号のうちの第2の信号と合成するためのものであるシステム。
  16. 前記プロセッサが、前記ヘッドセットデバイス内に配置される、請求項15に記載のシステム。
  17. 前記第1、第2、第3、及び第4の特性が、前記第1、第2、第3、若しくは第4の神経信号のそれぞれの強度、振幅、信号対雑音比、又は持続期間の少なくとも1つを含む、請求項15に記載のシステム。
  18. 前記品質閾値との前記合致が、前記第1、第2、第3、又は第4の神経信号と参照値との比較に基づく、請求項15に記載のシステム。
  19. 前記参照値が、絶対閾値、スペクトル閾値、傾斜率閾値、又は低活動閾値を含む、請求項18に記載のシステム。
  20. 前記プロセッサが、前記第1若しくは第2の神経信号を増幅するステップ、又は前記第1若しくは第2の神経信号をフィルタリングするステップの少なくとも一方によって、前記第1又は前記第2の神経信号の少なくとも一方を調整するためのものである、請求項15に記載のシステム。
  21. スイッチング回路をさらに備え、前記スイッチング回路が、前記第1の神経信号を収集するように第1のチャネルに選択的に通信可能に結合され、前記第2の神経信号を収集するように第2のチャネルに選択的に通信可能に結合されて、前記第1、第2、第3、若しくは第4の神経信号の1若しくは複数の無視、又は第1、第2、第3、若しくは第4の神経信号の2つ以上の合成の少なくとも一方を行う、請求項15に記載のシステム。
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