WO2018091823A1 - Dispositif de mesure et/ou de stimulation de l'activite cerebrale - Google Patents

Dispositif de mesure et/ou de stimulation de l'activite cerebrale Download PDF

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WO2018091823A1
WO2018091823A1 PCT/FR2017/053126 FR2017053126W WO2018091823A1 WO 2018091823 A1 WO2018091823 A1 WO 2018091823A1 FR 2017053126 W FR2017053126 W FR 2017053126W WO 2018091823 A1 WO2018091823 A1 WO 2018091823A1
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WO
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individual
accessory
head
support
brain
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Application number
PCT/FR2017/053126
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English (en)
Inventor
Julien DAUGUET
Mehdi DUTHEIL
Original Assignee
Conscious Labs Sas
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Publication date
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    • A61B2562/164—Details of sensor housings or probes; Details of structural supports for sensors the sensor is mounted in or on a conformable substrate or carrier

Definitions

  • the present invention relates to a device for measuring and / or stimulating the brain activity of an individual (eg electrical) or other types of bio-measurements such as pulse, and an audio headset equipped with such a device.
  • an individual eg electrical
  • bio-measurements such as pulse
  • BCT Brain and Core Thermometer
  • optical measurements near infrared spectroscopic imaging (NIRS), for example
  • magnetic measurements magnetography
  • a conventional and well-known way of measuring the brain activity of an individual is to measure cerebral electrical activity.
  • a device for measuring cerebral electrical activity (or electroencephalograph) makes it possible to monitor the overall activity of large sets of neurons in the brain.
  • the electroencephalogram (or EEG) is conventionally used clinically for diagnostic or research purposes for cerebral exploration.
  • EEG can determine different states in an individual: state of consciousness, sleep, sleep stage, degree of cognitive engagement, level of stress, etc.
  • the amplitude of an electrical signal is proportional to the degree of synchronization of the neural activity of the neurons of a given region of the cortex. Indeed, when a group of neurons is excited simultaneously, their weak emitted signals add up and become perceptible for electrodes on the surface of the skull.
  • EEG electroencephalograph
  • these devices each comprise sensors for detecting electrical signals emitted by the brain of an individual, and a support for these sensors.
  • the general form EEG headset (invented in the early twentieth century) used in the medical field or that of research, is substantially that of a hat.
  • ECG electrocardiogram
  • the electrodes of an EEG device are directly placed and glued individually one by one on the individual by a specialized technician, with conductive paste adhesive sometimes lined with a medical plaster. The whole is then covered with a net.
  • EEG is a brain exploration method that includes a spatial, frequency and temporal component: this implies having several electrodes distributed over the individual's skull.
  • EEG helmets used in the search have a spider shape.
  • so-called “consumer” EEG devices available to individuals for personal and private use generally operate with dry electrodes, and the vast majority of them are coplanar electrodes and grouped together in a specific region, for example, forehead.
  • These devices "general public” are therefore conventionally in a form of strip or in a generally elongated shape and curved C or U to match the shape of the head of the individual who wears it, and the support extends over its forehead.
  • NIRS Near Infra Red Spectroscopy
  • BCT Brain Core Temperature
  • the present invention proposes an improvement to these technologies in order firstly to reintroduce the spatial component into the measurements of EEG devices intended for the "general public” by giving in particular the possibility of reaching other brain regions ( central region, parietal, occipital, temporal), while facilitating their use.
  • the present invention proposes to make available to the "general public” other methods of measuring brain activity.
  • Cerebral photon stimulation is based on the fact that the absorption of photons causes photochemical reactions in the neurons of an individual and alters their activity.
  • the light source may be of the "near infrared laser” or light emitting diode type.
  • This stimulation technique can be of LLLT type (Low-level Light / Laser Therapy).
  • the non-invasive (or minimally invasive) magnetic brain stimulation is called TMS (Transcranial Magnetic Stimulation): this technique consists in generating a magnetic field by an antenna on the surface of the brain of the stimulated individual. This will induce micro electrical currents in the brain region under the antenna (electromagnetic induction principle).
  • the technique of noninvasive (or minimally invasive) brain stimulation by ultrasound may be TPU type (Transcranial Pulsed Ultrasound): it may use for example low frequency low intensity ultrasound to modulate the brain activity of the individual. stimulated, presumably by generating a mechanical action on cell membranes.
  • Cerebral electrical stimulation is conventionally presented, and in a manner known per se, in two forms:
  • tACS Transcranial Alternating Current Stimulation
  • the supposed mechanisms of action of cerebral electrical stimulation aim to depolarize / hyperpolarize (tDCS) neuronal membranes or synchronize / desynchronize (tACS) the natural electrical oscillations of the neurons of the stimulated individual in a cortical region.
  • the present invention thus proposes to democratize access to these brain stimulation techniques via a convenient and easy to use device.
  • the invention proposes for this purpose a device for measuring and / or stimulating a cerebral activity, preferably EEG, comprising means for transmitting and / or detecting physiological signals produced by the brain of a patient.
  • EEG a cerebral activity
  • individual and a support of said transmitting and / or detecting means, said support being configured to extend over the top of the individual's head, the support comprising means for removable attachment to an accessory intended to be worn by the individual, on his head, such as an audio headset, the support being configured so that the transmission means and / or detection are, when the device is arranged on the head of the individual, interposed between the accessory and the head of the individual, and maintained in substantially tight contact on the head of the individual, characterized in that the device is configured to operate autonomously.
  • This device makes it possible in particular to measure the cerebral state in which the individual is in view of possibly adapting his direct electronic environment to this state or, conversely, to induce a particular cerebral state adapted to his environment or its activity.
  • the measured brain activity is advantageously the cerebral electrical activity, the transmission and / or detection means comprising a sensor for detecting electrical signals.
  • the invention also stimulates brain activity to induce a certain brain state while measuring the brain activity of said individual.
  • the brain of the individual may be stimulated by an optical signal emitted by an emitter, for example a diode, while an electrical sensor, for example an electrode, measures the brain activity of the individual. This creates a feedback loop and secures possible brain stimulation.
  • the support is fixed removably, that is to say, detachable and attachable (at will), to an accessory which is preferably selected from an audio headset, for example with a bow, a headband, a pair of eyeglasses, a hard hat, a hat, a hat, a cap, a cap, a hat, a scarf, a headband, a cap, a kippah, a virtual reality headset or augmented reality, augmented reality glasses, etc.
  • the device can thus be worn in addition to one of the aforementioned accessories without discomfort and can be removed and disassociated from the accessory.
  • the device holds of itself on the head of the individual, that is to say, it can be worn alone, without being attached to an accessory and without risk of being lost. However the possibility of attaching it to an accessory remains.
  • the device can be attached to one of the aforementioned accessories, in particular a headband, to lengthen the support and wear it without risk of losing it.
  • the device is configured to operate autonomously, so as to be used alone, in a fully operational electronically.
  • an accessory is necessary,
  • the device thus has an electronic autonomy, that is to say it has an electronic (battery, analog-digital converter, microcontroller, wireless communication module, etc.) autonomous and independent of the head accessory on which it can hang, such as a Bluetooth audio headset.
  • an electronic battery, analog-digital converter, microcontroller, wireless communication module, etc.
  • the device operates autonomously electronically, that is to say that it is able to operate without using the electronics of the accessory.
  • Certain additional electronic features not essential for its autonomous operation may require connection to the accessory.
  • the electronic autonomy allows the device not to depend on the electronics of the accessory on which it can attach and thus to be compatible with several different accessories, such as a cap and headphones for example.
  • This allows you to extend the measurement of brain activity over long periods of time by moving from one head support to another depending on the situation. For example, a person works at his desk with an audio headset to which the device for measuring brain activity is attached. She then goes into a meeting and replaces the headset with a headband-style accessory, then attaches the device to her motorcycle helmet to continue measuring the signal on her return trip from work. All its measurements are made by the same device, potentially connected wirelessly to the same terminal type phone or tablet.
  • the assembly formed by the device and the accessory can arise and withdraw with a single gesture.
  • the device is removable allows to choose and adapt the accessory to which we couple according to the situation in which we want to use the device and therefore to use it in different contexts, different situations and different places without risk of annoying, astonishing, annoying or shocking those around him.
  • You can, for example, pair it with a cap to read in a park, a protective helmet to do a field work or a bike ride, and pair it with an audio headset to focus in an open-space .
  • This allows, for the same device, ease and flexibility of use essential for uses suitable for all kinds of daily activities.
  • this same cap, this same protective helmet and this same audio headset can be used without being coupled to the device.
  • a single device is sufficient to cover a huge range of activities and there is no need to accumulate accessories "without devices” and "with devices” in his personal belongings.
  • the decoupling between the device and the accessory allows a personalized combination: in terms of headphones, hat, hard hat, etc., the needs and choices can be very specific and personal. If the user is already equipped with an accessory that he has obtained independently of his wish to measure cerebral signals, and he wishes to preserve the personal use of this accessory, for example for reasons of hygiene , the removability thus makes it possible to reconcile a pre-existing accessory with the device.
  • the only constraint is to wear an accessory adapted to the use of the device in the case where the device would not be autonomous.
  • the device may not be able to surround the head, it may have a reduced size and the possibility of being stored flat: this allows a simplification of transport and storage.
  • the device can easily be declined in several sizes or shapes to best adapt to the user and use, independently of the modes and currents that evolve the design of an audio headset or a cap, for example.
  • the invention proposes a particular positioning of the device on the head of the individual.
  • the device In the manner of a headband, the device extends over the top and sides of the individual's skull, which makes it more discreet, more comfortable, more practical, more functional and more aesthetic than, for example, the devices extending on the forehead.
  • the invention also provides a device comprising means for transmitting and / or detecting physiological signals intended to be located under the accessory worn by the individual. This allows the accessory to exert pressure on the transmission and / or signal detection means and thus optimizes the contact between the user's scalp and said transmission and / or signal detection means without creating embarrassment or discomfort.
  • the device according to the invention may comprise one or more of the following characteristics, taken separately from each other or in combination with each other: electronic elements of the device are shared with the accessory, the removable fixing means are integrated into the device,
  • the detachable fastening means are attached to the device, and can for example take the form of magnetized clips,
  • the support has a generally elongate curved shape in C or U,
  • the support comprises one or a relatively thin band shape configured to be interposed between the accessory and the head of the individual,
  • the support has a general shape of a band
  • the support is made of flexible material, so as to best adapt to the curvature of the head of the individual and / or the accessory worn by the individual,
  • the support is articulated, so as to adapt best to the curvature of the head of the individual and / or the accessory worn by the individual,
  • the support consists of several sheets, so as to have a so-called closed position, in which it has the shape of a strap and an open position, in which it has a bellows shape, so as to adapt at best both to the shape of the head of the individual and to the shape of the accessory and to optimize the contact between the means for transmitting and / or detecting physiological signals and the head of the individual,
  • the support consists of two semi-rigid strips of different lengths, superimposed, fixed to one another by their centers, the upper band comprising fastening means of each of the ends of the lower band, so as to present a so-called open position, in which the support has an overall strap shape and a closed position, in which the ends of the lower band are folded and fixed to the upper band via the fastening means, so as to have a loop shape forming a spring so as to best adapt to both the shape of the head of the individual and the shape of the accessory to optimize the contact between the transmission means and / or physiological signal detection and the head of the individual, the support comprises, substantially in the middle, that is to say at the top of the C or U, said fixing means,
  • the support comprises at least two means for fixing at a distance from one another, and preferably uniformly distributed along said support, said fixing means form a loop which is intended to grip said accessory or to be traversed by said accessory,
  • connecting or fastening means are of the type with magnets, hooks and buckles, cooperation of shapes, elastic snap-fastening, non-slip elements and / or elastic elements,
  • said transmission and / or detection means are located on an inner face, for example, concave curved of said support,
  • said transmission and / or detection means are in the form of pins or disks comprising at least one dry electrode configured to come into contact with the scalp of the individual wearing the device, without the provision of a coupling liquid, in spite of the presence, or not, of hair,
  • the electrodes comprise protruding pins, the free ends of which are configured to come into contact with the scalp of the individual wearing the device, without the provision of a coupling liquid, despite the presence or absence of hair,
  • the pins or discs are made of a conductive polymer material, preferably flexible or flexible,
  • the device furthermore comprises at least one electronic card for amplifying the electrical signals detected by the sensors, and for processing said signals,
  • At least one of said transmission and / or detection means is integral with a local amplification electronic card
  • At least one of said transmitting and / or detecting means is an optical sensor comprising a radiation source (for example an LED), a detector (for example of the CMOS type), and a dispersive element (for example a diffraction grating), at least one of said transmitting and / or detecting means is of the chip-scale atomic magnetometer (CSAM) sensor type intended for the measurement of magnetic fields.
  • This type of sensor conventionally has the following characteristics: high sensitivity, inexpensive, requiring no cooling, consuming little energy, portable, no need for direct contact, etc.,
  • At least one of said transmitting and / or detecting means is of the micro thermistor sensor type, making it possible to measure the brain temperature using, for example, the zero heat flow principle,
  • At least one of said transmission and / or detection means is of the cerebral electrical stimulation electrode type, associated with a module capable of generating micro electric currents,
  • At least one of said transmission and / or detection means is of LED type
  • Electro-Luminescent Diodes producing a light stimulation in the near infra-red spectrum (wavelength between 750 and 1400nm), for example targeting the prefrontal cortex following ultra-short pulses at a frequency of 10 Hz,
  • At least one of said transmission and / or detection means is of conductive coil type (or pair of butterfly type coils), comprising a copper cable covered with insulator, of circular shape and of diameter of the order of 2-10 cm, and producing a magnetic field,
  • At least one of said transmission and / or detection means is of the piezoelectric transmitter or CMUT type (capacitive micromachined ultrasonic transducers) capable of generating a low frequency low frequency ultrasound wave of the order of 5-6 MHz, for example, directed towards the brain of the individual,
  • CMUT type capactive micromachined ultrasonic transducers
  • the device further comprises means of remote communication with an electronic system independent of said accessory, such as a mobile phone, the support is in the form of a headband and is configured to grip the head of the individual, from the top of his head to the vicinity of his ears,
  • said transmission and / or detection means are removably fixed on the support or this support comprises removable and replaceable elements
  • At least one of the measurement and / or stimulation means is positioned in contact with or near the scalp (excluding the forehead) of the user. This makes it possible to extend the spatial component of the measurement or stimulation, and allows the device to be less sensitive to physiological artifacts such as the movements of the eyes or the forehead of the user,
  • the support is configured to pass under the accessory worn by the individual.
  • said transmission and / or detection means are configured to detect other types of bio-measurements such as the pulse.
  • the present invention also relates to an audio headset, comprising a hoop carrying at two opposite ends means for transmitting sounds or music, characterized in that it comprises at least one device as described above fixed in a manner. removable in particular to the support.
  • the present invention also relates to a sensor for detecting signals, preferably electrical, emitted by the brain of an individual, in particular for a device for measuring cerebral electrical activity, preferably EEG, as described herein. above, this sensor comprising a or more of the features described above, taken in isolation from each other or in combination with each other.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a device according to a first embodiment of the invention
  • FIGS. 5a and 5b are schematic perspective views of a support of the device according to a second embodiment
  • FIG. 6a is a schematic front view of the device according to the second embodiment, attached to an accessory,
  • FIG. 6b is a schematic front view of the device according to the second embodiment, attached to an accessory and worn by an individual,
  • FIG. 7a is a schematic perspective view of the device according to a third embodiment
  • FIG. 7b is a diagrammatic front view of the device according to the third embodiment, attached to an accessory and worn by an individual,
  • FIG. 8 is a series of schematic front views of the device according to the third embodiment, showing the mounting thereof,
  • FIGS. 9a and 9b show the attachment of the device of FIG. 1 to an accessory, in an embodiment in which the removable fixing means are not integrated into the device,
  • FIGS. 10a and 10b show the positioning and fixing of the device of FIG. 1 on the head of an individual, in a mode of embodiment in which the removable fastening means are integrated in the device,
  • FIGS. 11a and 11b are diagrammatic perspective views, and in axial section for FIG. 11b, of a sensor of the device of FIG. 1, and FIG. 1C is another view. schematic axial section of the sensor of Figure 1 1 a.
  • FIGS 1 to 4 show a first embodiment of a device 10 according to the invention for measuring the brain activity of an individual.
  • the device 10 makes it possible to measure the electrical brain activity (EEG) of the individual wearing it.
  • EEG electrical brain activity
  • the device 10 essentially comprises:
  • emission and / or detection means 12 here sensors 12 for detecting electrical signals emitted by the brain of the individual
  • the sensors 12 will be described in detail in the following with reference to Figures 10a to 10c.
  • the support 14 has a generally elongated and curved shape in C or U. It is configured to extend on the top or even the sides of the head of the individual. It comprises here two curved portions 14a, 14b mounted one inside the other, or superimposed
  • the support 14 may have a general shape of strip, which allows to exert some pressure on the transmission means and / or detection 12 of physiological signals even in the absence of accessory 20, thus allowing keep the sensors and / or emitters 12 in contact with the user's skull.
  • bandeau is meant any accessory 20 forming an O, carrying around the head of an individual.
  • the headband can thus, for example, pass on the front or the top of the head of the individual who wears it, pass in front or behind the ears, attach to the back of the head or under the chin, etc.
  • the inner or lower portion 14a has a length less than that of the outer or upper portion 14b.
  • the outer portion 14b When worn, the outer portion 14b extends over the head of the individual, at an angle of between 150 and 200 °, for example 180 °. It thus extends globally on the top and the sides of the head of the individual, for example to the vicinity of the top of the ears, in the manner of a headband.
  • the inner portion 14a When worn, the inner portion 14a extends over the head of the individual, at an angle of between 50 and 120 °, for example 90-100 °. It also extends globally on the top of the head of the individual.
  • the function of the portion 14a is in particular to be the support of the sensors 12 and to integrate the acquisition circuit.
  • the function of the part 14b can be in particular the positioning and the maintenance of the device 10 on the head of the individual.
  • the parts 14a, 14b can be fixed together removably.
  • the individual can thus for example customize the device by replacing the portion 14b by the same part but of different color, size and / or shape (s). This is particularly the case when the part 14a forms a measurement module including the sensors 12, as in the example shown.
  • Part 14b is then customizable by its owner or the person who wears it.
  • Each of the parts 14a, 14b or the support 14 in general comprises or is formed of an elongated strip of substantially thin and wide material.
  • E1 + E2 the thickness of the support or the device.
  • the parts 14a, 14b, and in particular the portion 14b, may be flexible by spacing their longitudinal ends, so as to facilitate the installation of the support on the head of the individual.
  • the support and its parts are for example made of plastic material and / or fabric and / or leather.
  • the support 14 has the same elongated and curved general shape in C or U as in the previous embodiment, but the support 14 can comprise, between parts 14a and 14b, several sheets 15, so as to have an overall structure of bellows or accordion.
  • the accessory 20 may not exert a homogeneous pressure on the device 10, and induce a loss of efficiency sensors and / or transmitters 12.
  • the accessory 20 is an audio headset with hoop 18: this accessory 20 is stable on the head, widely accepted in society, in a wide variety of contexts, and includes in particular electronic components that can be shared with the device 10.
  • the headset is thus an accessory 20 very relevant to be used as a support of the device 10 according to the invention.
  • the headphones in a conventional manner and known per se, a form specificity: it does not rest simply on the top of the user's head but its maintenance is also provided by the "pincer" pressure that the bow 18 of the helmet exerts on the ears of the individual who wears it.
  • This characteristic has the consequence that the arch 18 is not uniformly in contact with the scalp of the individual wearing it: conventionally, only the top of the arch 18 touches the user's head, as visible in Figure 6b.
  • the hoop 18 thus encloses, from the outside, headphones 22 to ensure pressure on the ears of the user.
  • the radius of curvature of the arch 18 is greater than that of the head of the user (see Figure 6b). Due to these different radii of curvature, the arch 18 does not marry the shape of the head, it deviates on a significant portion (and all the more as one moves away from the top of the head), and the surface of the arch 18 is not in continuous and uniform contact with the head of the user.
  • the second embodiment of the device 10 thus makes it possible to ensure an optimal contact and a suitable pressure for all the sensors and / or emitters 12, and also guarantees the comfort and the stability of use of the device 10.
  • this second embodiment of the support 14 makes it possible to adapt the distance between the sensors and / or emitters 12 and the head, and if necessary, to ensure that the pressure exerted on each of the sensors and / or emitters 12 on the stimulation zone or measurement is adequate.
  • the portion 14b (upper face) remains in contact with the accessory 20 in wife the curvature (see Figure 6a), while the portion 14a (lower face) matches the curvature of the head of the user (see figure 6b).
  • the accordion shape of the support 14 allows the device 10 to exert bidirectional thrust: to the accessory 20 and to the user's head.
  • the support 14 according to the second embodiment has two positions.
  • a so-called closed position in which the parts 14a and 14b are in contact along their whole length
  • a so-called open position see Figure 5b
  • the closed position makes it possible in particular to facilitate the storage and transport of the device 10.
  • the closed position gives the support the same characteristics and properties as the first embodiment of the device 10.
  • the device 10 is electronically autonomous: it includes all the electrodes 27 necessary for its proper operation but it is however necessary to attach it to an accessory 20, for example, headphone type for it functions optimally by being kept in contact with the head of a user.
  • the device may take the form of a flexible band conforming to any curvature without overall elastic return force.
  • the support 14 comprises two layers of leather 14a, 14b superimposed, of different lengths, fixed to one another by their respective centers.
  • the portion 14a (lower face) is a strap (for example of leather) sufficiently thick to carry the sensors and / or emitters 12 (here three in number, also distributed along the length of the strap) , intended to come into contact with the scalp of the user It is also intended to be folded back on itself so as to form a sufficiently flexible loop to fit the contour of the shape of the skull of the user but however rigid enough to act as a spring and provide the desired pressure.
  • the portion 14b (upper face) comprises for this purpose means for fixing each end of the portion 14a in order to maintain the portion 14a in its folded position (or closed).
  • the fastening means of the portion 14b take the form of a sleeve intended to receive the ends of the part 14a.
  • the rest (or open) position makes it possible in particular to facilitate the storage and transport of the device 10.
  • the open position gives the support 14 according to this third embodiment, the same characteristics and properties as the first embodiment of the device 10.
  • the device 10 is electronically autonomous but at least one of the electrodes 27 is integrated in the accessory 20. It is therefore necessary for the device 10 to be attached and connected to the accessory 20 for that it can recover the signal from the electrodes 27 and operate.
  • the solution chosen to fill the space between the surface of the scalp of the user and the accessory 20 has, preferably, a flexibility to ensure a certain elastic pressure on the sensors and / or transmitters 12 while allowing a closure (or an opening) said "flat" support 14 adapted in particular to the storage of the device 10.
  • the attachment means 1 6 are intended to secure the device to the accessory 20, so by for example to ensure optimal positioning of the device 10 on the head or maintain it discreetly between the accessory 20 and the head of the individual, particularly when the accessory 20 is an audio headset, as shown in Figures 10a and 10b.
  • the attachment means 1 6 can be of any type.
  • the accessory 20 is intended to pass through this passage.
  • the headband 18 of the headphones passes through the passage of the loop of the fastening means 1 6.
  • the headset carries earphones 22 or speakers at the ends of the headphones. arch 18 and is of the supra-aural type.
  • the loop can be achieved by the attachment of two elements 1 6a, 1 6b of elongate form.
  • a first element 16a at a first end connected to the support 14, for example at the front (zone A), and a second opposite end which is intended to be fixed in a detachable manner by snapping or elastic clipping, by loop / hook system (Velcro® type for example), magnet, adjustable hook, pressure, anti-slip system, elastic system, etc. on a first end of a second element 1 6b whose opposite second end is connected to the support 14, for example at the rear (zone B).
  • loop / hook system Velelcro® type for example
  • the fastening means 16 are in two parts: a first portion 16a secured to the support 14 and at least a second corresponding portion 16b to be attached to the support 14.
  • Each reported part 1 6b attaches to the accessory 20, an audio headset in this case.
  • the fixing means 16 are magnetic and the corresponding parts 16a and 16b cooperate by magnetization.
  • each reported portion 1 6b is in the form of a metal clip to be clipped on the arch 18 of the headphones.
  • Each reported part 1 6b is adaptable to several thicknesses.
  • the fixing each reported portion 16b on the arch 18 of the audio headphone allows the magnetic cooperation with each corresponding integral part 1 6a, and thus allows the device 10 to be removably attached to the accessory 20.
  • the device 10 is an EEG measuring device 10 and comprises a support 14 in the form of a flexible leather strap.
  • the support 14 carries the three integral parts 1 6a on its outer face.
  • Each integral portion 16a is in the form of a housing.
  • the first housing 1 6a is located in the center of the support 14.
  • Two other housings 1 6a are located on either side of the first housing 1 6a, the three housings being evenly distributed on the support 14.
  • Each housing 1 6a is surmounted by a magnet which comes opposite a corresponding clip 1 6b fixed on the accessory 20.
  • the device 10 comprises two sensors 12 but it could understand more. It may also include transmitters.
  • the device 10 may comprise two different types of sensors: measuring sensors 12, as illustrated in FIG. 1, for example, and also so-called ground or reference sensors (not shown in the figures).
  • These sensors 12 are carried by the support and in particular by its inner portion 14a. They are located substantially at 60 ° to each other and at 60 ° to the longitudinal ends of the support 14. They are located at the plane P2 above.
  • FIGS 1 1 to 1 1 c represent an embodiment of the sensors 12.
  • Each sensor 12 comprises two parts, namely a pin 24 and an electronic card 25 for amplifying the electrical signals emitted by the brain of the patient.
  • the amplification electronic card 25 is a small local amplification circuit (in the example considered, it is a mini round electronic card) which makes each sensor 12 "active", that is to say that the signal is amplified locally, which makes the signal less sensitive to surrounding electromagnetic disturbances.
  • the pin 24 comprises a disk-shaped base, a face F is intended to be oriented towards the head of the individual and comprises an electrode 27 consisting of a set of pins 28 salient.
  • Each pin 24 is made of a conductive polymer material, preferably flexible or flexible, this flexibility participating in maintaining the contact and the pressure exerted on the sensors and / or emitters 12. In order to optimize this pressure, it is possible to mount the pins 24 on flexible supports (foam for example) of increasing size as one deviates from the top of the head of the user (not shown). It is also possible, for example, to mount the pins 24 on "chimney bellows" -shaped supports that can open or completely close flat, potentially cascaded together.
  • the pins 28 have a generally cylindrical or elongated frustoconical shape. They extend parallel to each other and perpendicular to the plane of the base. Their number is between 5 and 50 and for example between 10 and 30. Each pin 28 comprises at its free end, opposite the base, at least one substantially flat circular surface 30 intended to come into contact with the scalp for the detection of brain activity. Alternatively, each pin 28 could have a pointed end, so as to promote contact with the scalp.
  • the electrode 27 is preferably of the dry type, that is to say that it is intended to come into contact with the scalp and to detect electrical signals by itself, without adding liquid or gel coupling.
  • each pin 28 of the electrode 27 has a length or height included between 2 and 5mm. Its circular free surface has for example a diameter of between 1 and 2 mm.
  • the other face 32 of the pin 24 comprises a cylindrical rim 34 which extends around the axis X of the pin and which comprises an annular bead 36 radially inner with respect to this axis.
  • This flange 34 defines with the face 32 a housing 35 for receiving the electronic card 26, which is intended to be maintained in this housing by the bead 36 ( Figures 6b and 6c).
  • the pin 24 further comprises a radially outer annular flange 38 which can be used for mounting the sensor 12 in a housing provided for this purpose of the support or its part 14a.
  • the pin 24 is preferably made in one piece in a plastic material, which is advantageously relatively flexible, so that:
  • the electrodes 27 are flexible to facilitate the contacting of each free end with the scalp of the individual,
  • the pin 24 can be mounted by elastic snap or slight elastic deformation in the housing of the support 14 mentioned above, and
  • the electronic card 25 can be engaged in the housing 35 by snap elastic or slight elastic deformation of the bead 36 and the flange 34.
  • the pin 24 or the sensor has a height of between 7 and 10 mm, for example. Its outer diameter (maximum) is for example between 10 and 30mm approximately.
  • the electrodes 27 may be made of an electrically conductive elastomeric material. They can be made from silicones loaded with conductive elements. These conductive elements comprise, for example, carbon (in the form of a nanotube for example), metal fibers, etc.
  • the face 32 of each sensor 12 may be slightly curved.
  • Each local amplification board 25 has an upper face on which are welded electronic components and a lower face (covered with a layer of copper) which is pressed against the silicone, by pressure thanks to the bead 36.
  • the device 10 comprises, in addition to local amplification cards 25 at each sensor 12, a main acquisition card 26.
  • the main acquisition card 26 is larger in size and includes a larger amplification gain (of the order of x12 or even x24) than the local amplification cards 25.
  • the acquisition card 26 may further comprise radio transmission, calculation tools, means data storage, input channels connected to the pins 28 of each electrode 27 for acquiring the electrical signals, means for amplifying the electrical signals, wireless communication means, for example of the BLE type (bluetooth low energy), microprocessors or microcontrollers in particular programmable, for example, allowing the connection of the device to a communication device, in particular mobile such as a tablet or mobile phone. This may allow analysis and / or treatment in real time.
  • the amplification card 25 of each sensor 12 is connected to the main acquisition card 26.
  • the amplification cards 25 of the sensors 12 may be connected to electrical supply means such as a rechargeable battery or battery.
  • the sensors 12 may be connected to the main acquisition board 26 or to these supply means (not shown) by flexible sheets of conductive wires, which extend for example inside the portion 14a of the support 14.
  • the main acquisition card 26 is connected to power supply means (not shown), such as a battery, for example.
  • the device 10 may comprise a mass sensor.
  • the mass of a clinical EEG is either on the earlobe, or on the bone of the nose, or on the mastoid bone (hard part behind the ear): all these parts have in common not to be areas generating differences of potential neither muscular nor nervous, etc.
  • the device 10 may comprise a mass sensor in the form of an ear clip (not shown).
  • This mass sensor then has the form of a clip (or loop) ear, intended to clip on the lobe of the ear of the user.
  • the first central housing 1 6a is a little larger than the other two and includes the mass sensor, the main electronic board 26 and the battery.
  • the other two housings, 1 6a contain measurement electrodes 12 (which pass through the strap).
  • the device 10 may comprise a mass sensor in the form of one of the electrodes 27, for example central (inactive, in this case), or electrodes 27 end of support 14 for resting on the mastoids of the user.
  • the device 10 may comprise NIRS-type sensors 12 in order to measure:
  • the device 10 may comprise sensors 12 of the magnetometer type (for example CSAM) in order to measure the magnetic fields generated by the cerebral electrical activity of the individual carrying the device 10 and to detect, for example, the amplitude of the alpha rhythm (brain rhythm of a person awake, eyes closed, relaxed). This embodiment can be used for purposes of neurological feedback (neurofeedback).
  • the device 10 may include sensors 12 of thermistor type to monitor the evolution of the brain temperature of the user and for example account for circadian rhythms.
  • the device 10 may comprise electrical stimulation electrodes in order to modulate the natural electrical activity of the neurons of the user's cortex. The currents generated are alternating currents and their frequency can be included in:
  • the stimulation typically lasts of the order of 10 minutes in the frontal, central (for example Cz), parietal or occipital regions.
  • the intensity of the current can typically be between 0.4 and 1 mA and in phase with natural brain oscillations at the frequency and location concerned.
  • the device 10 may comprise laser-type or light-emitting diode transducers in order to photobiomodulate the brain activity of the user.
  • the device 10 may comprise conductive coils traversed by a current and generating a magnetic field directed towards the brain of the user. This magnetic field induces a current in the neurons of the cortex that it reaches.
  • the coils are connected to a current pulse generator, comprising a battery coupled to a capacitance capable of reaching a sufficient voltage (of the order of kV) to generate an adequate stimulation pulse.
  • the device 10 may comprise piezoelectric type ultrasonic transducers or CMUTs (Capacitive micromachined ultrasonic transducers) generating low frequency low frequency ultrasound waves and directed to the user's brain in order to to modulate the activity.
  • the device 10 can comprise a combination of different transmission and / or detection means 12 (sensors or transmitters) mentioned above, in particular, EEG sensors 12 coupled to transmitters 12 photobiomodulation LEDs, or 12 NIRS sensors coupled to electrical stimulation electrodes 27.

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Abstract

Dispositif de mesure et/ou de stimulation de l'activité cérébrale Dispositif (10) de mesure et/ou de stimulation d'une activité cérébrale, de préférence EEG, comportant des moyens d'émission et/ou de détection (12) de signaux physiologiques produits par le cerveau d'un individu, et un support (14) desdits moyens d'émission et/ou de détection (12), caractérisé en ce que ledit support (14) est configuré pour s'étendre sur le sommet de la tête de l'individu, le support comporte des moyens (16) de fixation amovible à un accessoire (20) destiné à être porté par l'individu, sur sa tête, tel qu'un casque audio, le support est configuré pour que les moyens d'émission et/ou de détection (12) de signaux physiologiques soient, lorsque le dispositif (10) est porté par l'individu, maintenus en contact sensiblement serré avec la tête de l'individu par l'accessoire (20).

Description

Dispositif de mesure et/ou de stimulation de l'activité cérébrale DOMAINE TECHNIQUE
[0001] La présente invention concerne un dispositif de mesure et/ou de stimulation de l'activité cérébrale d'un individu (par exemple électrique) voire d'autres types de bio-mesures comme le pouls, et un casque audio équipé d'un tel dispositif.
ETAT DE L'ART
[0002] Il existe diverses manières de mesurer l'activité cérébrale d'une personne : mesures thermiques BCT, (Brain and Core Thermometer), mesures optiques (imagerie spectroscopique proche infrarouge (NIRS), par exemple), mesures magnétiques (magnétoencéphalographie), etc.
[0003] Une manière classique et bien connue en soi de mesure de l'activité cérébrale d'un individu consiste à mesurer l'activité électrique cérébrale. Un dispositif de mesure de l'activité électrique cérébrale (ou électroencéphalographe) permet de suivre l'activité globale de grands ensembles de neurones du cerveau. L'électroencéphalogramme (ou EEG) est classiquement utilisé en clinique dans un but diagnostic ou en recherche pour l'exploration cérébrale. L'EEG peut permettre de déterminer différents états chez un individu : état de conscience, de veille, stade de sommeil, degré d'engagement cognitif, niveau de stress, etc. L'amplitude d'un signal électrique est proportionnelle au degré de synchronisation de l'activité nerveuse des neurones d'une région donnée du cortex. En effet, quand un groupe de neurones est excité simultanément, leurs faibles signaux émis s'additionnent et deviennent perceptibles pour des électrodes à la surface du crâne.
[0004] Dans la technique actuelle, il existe de nombreux dispositifs du type électroencéphalographe. Ils comportent chacun des capteurs de détection de signaux électriques émis par le cerveau d'un individu, et un support de ces capteurs. De manière classique et connue en soit, la forme générale d'un casque EEG (inventé au début du XXe siècle) utilisé dans le milieu médical ou celui de la recherche, est sensiblement celle d'un bonnet. Souvent, à l'image des dispositifs d'ECG (électrocardiogramme) sur le cœur, les électrodes d'un dispositif d'EEG sont directement placées et collées individuellement une à une sur l'individu par un technicien spécialisé, avec de la pâte conductrice adhésive parfois doublée d'un sparadrap médical. L'ensemble est alors recouvert d'un filet. L'EEG est une méthode d'exploration du cerveau qui comprend une composante spatiale, fréquentielle et temporelle : cela implique donc d'avoir plusieurs électrodes réparties sur le crâne de l'individu.
[0005] Afin de conserver la composante spatiale, les casques d'EEG utilisés dans la recherche présentent une forme d'araignée. Cependant, les dispositifs d'EEG dits « grand public » accessibles aux particuliers pour un usage personnel et privé fonctionnent généralement au moyen d'électrodes sèches, et comportent dans leur grande majorité des électrodes coplanaires et regroupées dans une région précise telle, par exemple, le front. Ces dispositifs « grand public » se présentent donc classiquement sous une forme de bandeau ou sous une forme générale allongée et incurvée en C ou U pour épouser la forme de la tête de l'individu qui le porte, et le support s'étend sur son front.
[0006] D'autres dispositifs « grand public » comportent des capteurs situés sur le haut de la tête de l'individu qui le porte mais leur usage est rendu indissociable de l'usage du casque audio du fait de leur intégration à celui-ci, ce qui est très peu pratique lorsque l'individu souhaite n'utiliser que le casque audio, ou utiliser l'EEG avec un support différent. Ceci rend le dispositif peu maniable et limite son utilisation.
[0007] Outre la mesure électrique, il existe d'autres techniques de mesure de l'activité cérébrale d'un individu qui nécessitent la présence d'un capteur au contact (ou à proximité) du cuir chevelu. On peut, par exemple, citer la mesure photonique NIRS {Near Infra Red Spectroscopy), la mesure du champ magnétique produit par les courants électriques circulant naturellement dans le cerveau MEG (Magnetoencéphalographie), la mesure thermique BCT (Brain Core Température), ou encore la mesure par ultrasons, « Functional Ultrasound Imaging » (imagerie ultrasonore fonctionnelle).
[0008] La présente invention propose un perfectionnement à ces technologies afin, d'une part, de réintroduire la composante spatiale dans les mesures des dispositifs EEG destinés au « grand public » en donnant notamment la possibilité d'atteindre d'autres régions cérébrales (région centrale, pariétale, occipitale, temporale), tout en facilitant leur utilisation. D'autre part, la présente invention propose de rendre accessible au « grand public » d'autres méthodes de mesures de l'activité cérébrale. [0009] Indépendamment des techniques de mesure de l'activité cérébrale, il existe des techniques (en pleine expansion) de stimulation de l'activité cérébrale. Ces techniques sont communément regroupées sous le terme de neuromodulation, et sont classiquement de type photonique, magnétique, ultrasonique et/ou électrique.
[0010] La stimulation photonique cérébrale, ou photoneuromodulation, repose sur le fait que l'absorption de photons entraine des réactions photochimiques dans les neurones d'un individu et en altère l'activité. La source lumineuse peut être de type « laser proche infrarouge » ou encore diode électroluminescente. Cette technique de stimulation peut être de type LLLT (Low-level Light/Laser Therapy).
[0011] La stimulation magnétique cérébrale non invasive (ou minimalement invasive) est appelée TMS { Transcranial Magnetic Stimulation) : cette technique consiste à générer un champ magnétique par une antenne à la surface du cerveau de l'individu stimulé. Ceci va induire des micros courants électriques dans la région cérébrale sous l'antenne (principe d'induction électromagnétique). [0012] La technique de stimulation cérébrale non invasive (ou minimalement invasive) par ultrasons peut être de type TPU { Transcranial Pulsed Ultrasound) : elle peut utiliser par exemple des ultrasons basse fréquence de faible intensité pour moduler l'activité cérébrale de l'individu stimulé, vraisemblablement en générant une action mécanique sur les membranes cellulaires.
[0013] La stimulation électrique cérébrale se présente classiquement, et de manière connue en soi, sous deux formes :
- la stimulation par courant continus tDCS { Transcranial Direct Current Stimulation), et
- la stimulation par courants alternatifs tACS { Transcranial Alternating Current Stimulation).
Les mécanismes d'action supposés de la stimulation électrique cérébrale visent à dépolariser/hyperpolariser (tDCS) les membranes des neurones ou synchroniser/désynchroniser (tACS) les oscillations électriques naturelles des neurones de l'individu stimulé dans une région corticale.
[0014] Toutes ces techniques de stimulations peuvent être rendues accessibles au « grand public ».
[0015] La présente invention propose ainsi de démocratiser l'accès de ces techniques de stimulation cérébrale via un dispositif pratique et facile à utiliser. EXPOSE DE L'INVENTION
[0016] L'invention propose à cet effet un dispositif de mesure et/ou de stimulation d'une activité cérébrale, de préférence EEG, comportant des moyens d'émission et/ou de détection de signaux physiologiques produits par le cerveau d'un individu, et un support desdits moyens d'émission et/ou de détection, ledit support étant configuré pour s'étendre sur le sommet de la tête de l'individu, le support comportant des moyens de fixation amovible à un accessoire destiné à être porté par l'individu, sur sa tête, tel qu'un casque audio, le support étant configuré pour que les moyens d'émission et/ou de détection sont, lorsque le dispositif est disposé sur la tête de l'individu, intercalés entre l'accessoire et la tête de l'individu, et maintenus en contact sensiblement serré sur la tête de l'individu, caractérisé en ce que le dispositif est configuré pour fonctionner de manière autonome.
[0017] Ce dispositif permet notamment de mesurer l'état cérébral dans lequel l'individu se trouve en vue d'éventuellement adapter son environnement électronique direct à cet état ou, à l'inverse, d'induire un état cérébral particulier adapté à son environnement ou à son activité. L'activité cérébrale mesurée est avantageusement l'activité électrique cérébrale, les moyens d'émission et/ou de détection comportant un capteur de détection des signaux électriques.
[0018] L'invention permet aussi de stimuler l'activité cérébrale pour induire un certain état cérébral tout en mesurant l'activité cérébrale dudit individu. Par exemple, le cerveau de l'individu peut être stimulé par un signal optique émis par un émetteur, par exemple une diode, pendant qu'un capteur électrique, par exemple une électrode, mesure l'activité cérébrale de l'individu. Ceci permet de créer une boucle de rétroaction et de sécuriser une éventuelle stimulation cérébrale.
[0019] Selon l'invention, le support est fixé de manière amovible, c'est-à- dire détachable et rattachable (à volonté), à un accessoire qui est de préférence choisi parmi un casque audio, par exemple à arceau, un serre- tête, une paire de lunettes, un casque de protection, un couvre-chef, une coiffe, un bonnet, une casquette, un chapeau, un foulard, un bandeau, un calot, une kippa, un casque de réalité virtuelle ou de réalité augmentée, des lunettes de réalité augmentée, etc. Le dispositif peut ainsi être porté en plus d'un des accessoires précités sans gêne et peut être démonté et dissocié de l'accessoire. [0020] Plusieurs options s'offrent alors à l'individu désireux de porter le dispositif : Si le dispositif autonome est suffisamment long pour enserrer la tête de l'individu, le dispositif tient de lui-même sur la tête de l'individu, c'est-à-dire qu'il peut être porté seul, sans être fixé à un accessoire et sans risque d'être perdu. Toutefois la possibilité de l'attacher à un accessoire demeure. Dans le cas où le support du dispositif n'est pas apte à tenir de lui-même sur la tête de l'individu, le dispositif peut être fixé à un des accessoires précités, en particulier un serre-tête, permettant d'allonger le support et de le porter sans risque de le perdre.
[0021] Le fait que le dispositif est configuré pour fonctionner de manière autonome, de manière à être utilisé seul, de manière parfaitement opérationnelle électroniquement. Cependant, pour assurer son maintien sur la tête de l'utilisateur, un accessoire est nécessaire,
[0022] Le dispositif présente ainsi une autonomie électronique, c'est-à-dire qu'il dispose d'une électronique (batterie, convertisseur analogique- numérique, microcontrôleur, module de communication sans fil, etc.) autonome et indépendante de l'accessoire de tête sur lequel il peut s'accrocher, comme par exemple un casque audio Bluetooth.
[0023] Le dispositif fonctionne de manière autonome électroniquement, c'est-à-dire qu'il est en mesure de fonctionner sans utiliser l'électronique de l'accessoire. Certaines fonctionnalités électroniques complémentaires non essentielles pour son fonctionnement autonome (batterie supplémentaire, mémoire, boutons de contrôle, etc.) peuvent nécessiter une connexion à l'accessoire.
[0024] L'autonomie électronique permet au dispositif de ne pas dépendre de l'électronique de l'accessoire sur lequel il peut s'attacher et ainsi de pouvoir être compatible avec plusieurs accessoires différents, comme une casquette et un casque audio par exemple. Cela permet notamment de prolonger la mesure de l'activité cérébrale sur de longues périodes en passant d'un support de tête à un autre en fonction de la situation. Par exemple, une personne travaille à son bureau avec un casque audio auquel est attaché le dispositif de mesure de l'activité cérébrale. Elle part ensuite en réunion et remplace le casque audio par un accessoire de type serre-tête, puis attache le dispositif à son casque de moto afin de continuer la mesure du signal sur son trajet de retour du travail. Toutes ses mesures sont effectuées par le même dispositif, potentiellement connecté sans fil au même terminal de type téléphone ou tablette.
[0025] Une fois attaché à l'accessoire, l'ensemble formé par le dispositif et l'accessoire peut se poser et se retirer d'un seul geste.
[0026] Le fait que le dispositif soit amovible permet de choisir et d'adapter l'accessoire auquel on le couple en fonction de la situation dans laquelle on désire utiliser le dispositif et donc de l'utiliser dans différents contextes, différentes situations et différents endroits sans risque de gêner, étonner, agacer ou choquer son entourage. On peut ainsi, par exemple, le coupler à une casquette pour lire dans un parc, à un casque de protection pour effectuer un travail en chantier ou un trajet en vélo, et le coupler à un casque audio pour se concentrer dans un open-space. Ceci permet, pour un même dispositif, une facilité et une flexibilité d'utilisation indispensables à des utilisations adaptées à toutes sortes d'activités quotidiennes. Par ailleurs, cette même casquette, ce même casque de protection et ce même casque audio peuvent être utilisés sans être couplés au dispositif. Ainsi, un seul dispositif suffit pour couvrir un immense panel d'activités et il n'est pas besoin de cumuler des accessoires « sans dispositifs » et « avec dispositifs » dans ses effets personnels. Le découplage entre le dispositif et l'accessoire permet ainsi une combinaison personnalisée : en matière de casque audio, de chapeau, de casque de chantier, etc., les besoins et les choix peuvent être très spécifiques et personnels. Si l'utilisateur est déjà équipé d'un accessoire qu'il s'est procuré indépendamment de son souhait de mesurer des signaux cérébraux, et qu'il souhaite conserver l'usage personnel de cet accessoire, par exemple pour des raisons d'hygiène, l'amovibilité permet ainsi de concilier un accessoire préexistant avec le dispositif. La seule contrainte étant de porter un accessoire adapté à l'utilisation du dispositif dans le cas où le dispositif ne serait pas autonome.
[0027] Par ailleurs, le dispositif peut ne pas être apte à entourer la tête, il peut avoir une taille réduite et la possibilité d'être stocké à plat : ceci permet une simplification du transport et le rangement.
[0028] Le dispositif peut aisément être décliné en plusieurs tailles ou formes pour s'adapter au mieux à l'utilisateur et à l'usage, de manière indépendante des modes et courants qui font évoluer le design d'un casque audio ou d'une casquette, par exemple.
[0029] De plus, si l'on est amené à remplacer soit le dispositif, soit l'accessoire, il n'est pas nécessaire de remplacer le tout mais simplement un élément individuel. [0030] L'invention propose un positionnement particulier du dispositif sur la tête de l'individu. A la manière d'un serre-tête, le dispositif s'étend sur le dessus et les côtés du crâne de l'individu, ce qui le rend plus discret, plus confortable, plus pratique, plus fonctionnel et plus esthétique que par exemple, les dispositifs s'étendant sur le front.
[0031 ] L'invention propose également un dispositif comportant des moyens d'émission et/ou de détection de signaux physiologiques destinés à être situés sous l'accessoire porté par l'individu. Ceci permet que l'accessoire exerce une pression sur les moyens d'émission et/ou de détection de signaux et optimise ainsi le contact entre le cuir chevelu de l'utilisateur et lesdits moyens d'émission et/ou de détection de signaux sans créer de gêne ou d'inconfort.
[0032] Le dispositif selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - des éléments électroniques du dispositifs sont mutualisés avec l'accessoire,- les moyens de fixation amovible sont intégrés au dispositif,
- les moyens de fixation amovible sont rapportés au dispositif, et peuvent par exemple prendre la forme de clip aimantés,
- le support a une forme générale allongée incurvée en C ou U,
- le support comprend une ou a une forme de bande relativement fine configurée pour être intercalée entre l'accessoire et la tête de l'individu,
- le support a une forme générale de bandeau,
- le support est en matériau flexible, de manière à s'adapter au mieux à la courbure de la tête de l'individu et/ou de l'accessoire porté par l'individu,
- le support est articulé, de manière à s'adapter au mieux à la courbure de la tête de l'individu et/ou de l'accessoire porté par l'individu,
- le support est constitué de plusieurs feuillets, de manière à présenter une position dite fermée, dans laquelle il présente la forme d'une lanière et une position ouverte, dans laquelle il présente une forme de soufflet, de manière à s'adapter au mieux à la fois à la forme de la tête de l'individu et à la forme de l'accessoire et d'optimiser le contact entre les moyens d'émission et/ou de détection de signaux physiologiques et la tête de l'individu,
- le support est constitué de deux bandes semi-rigides de longueurs différentes, superposées, fixées l'une à l'autre par leurs centres, la bande supérieure comportant des moyens de fixations de chacune des extrémités de la bande inférieure, de manière a présenter une position dite ouverte, dans laquelle le support présente une forme globale de lanière et une position fermée, dans laquelle les extrémités de la bande inférieure sont repliées et fixées à la bande supérieur via les moyens de fixation, de manière à présenter une forme de boucle formant ressort afin de s'adapter au mieux à la fois à la forme de la tête de l'individu et à la forme de l'accessoire pour optimiser le contact entre les moyens d'émission et/ou de détection de signaux physiologiques et la tête de l'individu, - le support comprend, sensiblement en son milieu, c'est-à-dire au niveau du sommet du C ou U, lesdits moyens de fixation,
- le support comprend au moins deux moyens de fixation à distance l'un de l'autre, et de préférence régulièrement répartis le long dudit support, - lesdits moyens de fixation forment une boucle qui est destinée à enserrer ledit accessoire ou à être traversée par ledit accessoire,
- lesdits moyens de liaison ou de fixation sont du type à aimants, crochets et boucles, coopération de formes, encliquetage élastique, éléments antidérapants et/ou éléments élastiques,
- lesdits moyens d'émission et/ou de détection sont situés sur une face interne, par exemple, incurvée concave dudit support,
- lesdits moyens d'émission et/ou de détection se présentent sous la forme de pions ou disques comportant au moins une électrode sèche configurée pour venir au contact du cuir chevelu de l'individu portant le dispositif, sans apport de liquide de couplage, malgré la présence, ou pas, de cheveux,
- les électrodes comportent des picots faisant saillie dont les extrémités libres sont configurées pour venir au contact du cuir chevelu de l'individu portant le dispositif, sans apport de liquide de couplage, malgré la présence, ou pas, de cheveux,
- les pions ou disques sont réalisés dans un matériau polymère conducteur, de préférence souple ou flexible,
- le dispositif comprend en outre au moins une carte électronique d'amplification des signaux électriques détectés par les capteurs, et de traitement desdits signaux,
- au moins un desdits moyens d'émission et/ou de détection est solidaire d'une carte électronique d'amplification locale,
- au moins un desdits moyens d'émission et/ou de détection est un capteur optique comportant une source de radiation (par exemple une diode électroluminescente DEL), un détecteur (par exemple de type CMOS), et un élément dispersif (par exemple un réseau de diffraction), - au moins un desdits moyens d'émission et/ou de détection est de type capteur chip-scale atomic magnetometer (CSAM) destiné à la mesure des champs magnétiques. Ce type de capteurs présente classiquement les caractéristiques suivantes : haute sensibilité, peu onéreux, ne nécessitant pas de refroidissement, consommant peu d'énergie, portable, pas de nécessité de contact direct, etc.,
- au moins un desdits moyens d'émission et/ou de détection est de type capteur micro thermistance, permettant de mesurer la température cérébrale en utilisant par exemple le principe du zéro heat flow,
- au moins un desdits moyens d'émission et/ou de détection est de type électrode de stimulation électrique cérébrale, associé à un module capable de générer des micros courants électriques,
- au moins un desdits moyens d'émission et/ou de détection est de type DEL
(Diodes Electro-Luminescente) produisant une stimulation lumineuse dans le spectre du proche infra-rouge (longueur d'onde comprise entre 750 et 1400nm), par exemple visant le cortex préfrontal suivant des impulsions ultra courtes à une fréquence de 10Hz,
- au moins un desdits moyens d'émission et/ou de détection est de type bobine conductrice (ou paire de bobines de type butterfly), comportant un câble en cuivre recouvert d'isolant, de forme circulaire et de diamètre de l'ordre de 2-10 cm, et produisant un champ magnétique,
- au moins un desdits moyens d'émission et/ou de détection est de type émetteur piézoélectrique ou CMUT (Capacitive micromachined ultrasonic transducers) capable de générer une onde ultrasonore basse intensité basse fréquence de l'ordre de 5-6MHz par exemple, dirigée vers le cerveau de l'individu,
- le dispositif comprend en outre des moyens de communication à distance avec un système électronique indépendant dudit accessoire, tel qu'un téléphone portable, - le support se présente sous la forme d'un serre-tête et est configuré pour enserrer la tête de l'individu, depuis le sommet de sa tête jusqu'au voisinage de ses oreilles,
- lesdits moyens d'émission et/ou de détection sont fixés de manière amovible sur le support ou ce support comprend des éléments amovibles et remplaçables,
- au moins un des moyens de mesure et/ou de stimulation est positionné en contact ou proche du cuir chevelu (hors front) de l'utilisateur. Ceci permet d'étendre la composante spatiale de la mesure ou de la stimulation, et permet au dispositif d'être moins sensibles aux artefacts physiologiques tels que les mouvements des yeux ou du front de l'utilisateur,
- le support est configuré pour passer sous l'accessoire porté par l'individu.
Ceci permet d'assurer le bon maintien des moyens d'émission et/ou de détection au contact du cuir chevelu de l'utilisateur, et permet également, lorsque le dispositif est porté par un utilisateur, de cacher les moyens d'émission et/ou de détection et ainsi de les protéger d'éventuels chocs pouvant les abîmer et ainsi réduire la durée de fonctionnement du dispositif,
- lesdits moyens d'émission et/ou de détection sont configurés pour détecter d'autres types de bio-mesures comme le pouls.
[0033] La présente invention concerne également un casque audio, comportant un arceau portant à deux extrémités opposées des moyens d'émission de sons ou musiques, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif tel que décrit ci-dessus fixé de manière amovible en particulier au support.
[0034] La présente invention concerne encore un capteur de détection de signaux, de préférence, électriques émis par le cerveau d'un individu, en particulier pour un dispositif de mesure de l'activité électrique cérébrale, de préférence EEG, tel que décrit ci-dessus, ce capteur comportant une ou plusieurs des caractéristiques décrites ci-dessus, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres.
DESCRIPTION DES FIGURES
[0035] L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif selon un premier mode de réalisation de l'invention,
- les figures 2 à 4 sont d'autres vues schématiques du dispositif de la figure
1 , vu respectivement de dessous, de dessus et de côté,- les figures 5a et 5b sont des vues schématiques en perspective d'un support du dispositif selon un deuxième mode de réalisation,
- la figure 6a est une vue schématique de face du dispositif selon le deuxième mode de réalisation, accroché à un accessoire,
- la figure 6b est une vue schématique de face du dispositif selon le deuxième mode de réalisation, accroché à un accessoire et porté par un individu,
- la figure 7a est une vue schématique en perspective du dispositif selon un troisième mode de réalisation,
- la figure 7b est une vue schématique de face du dispositif selon le troisième mode de réalisation, accroché à un accessoire et porté par un individu,
- la figure 8 est une série de vues schématiques, de face, du dispositif selon le troisième mode de réalisation, montrant le montage de celui-ci,
- les figures 9a et 9b représentent la fixation du dispositif de la figure 1 sur un accessoire, dans un mode de réalisation dans lequel les moyens de fixation amovible ne sont pas intégrés au dispositif,
- les figures 10a et 10b représentent le positionnement et la fixation du dispositif de la figure 1 sur la tête d'un individu, dans un mode de réalisation dans lequel les moyens de fixation amovible sont intégrés au dispositif,
- les figures 1 1 a et 1 1 b sont des vues schématiques en perspective, et en coupe axiale pour la figure 1 1 b, d'un capteur du dispositif de la figure 1 , et - la figure 1 1 c est une autre vue schématique en coupe axiale du capteur de la figure 1 1 a.
DESCRIPTION DETAILLEE
[0036] Les figures 1 à 4 représentent un premier mode de réalisation d'un dispositif 10 selon l'invention de mesure de l'activité cérébrale d'un individu. Dans ce mode de réalisation, le dispositif 10 permet de mesurer l'activité cérébrale électrique (EEG) de l'individu qui le porte.
[0037] Selon ce mode de réalisation, le dispositif 10 comprend essentiellement :
- des moyens d'émission et/ou de détection 12, ici des capteurs 12 de détection de signaux électriques émis par le cerveau de l'individu,
- un support 14 des capteurs 12, et
- des moyens 16 de fixation amovible du support à un accessoire destiné à être porté par l'individu, sur sa tête, tel qu'un casque audio (figures 9a et 9b).
[0038] Les capteurs 12 seront décrits dans le détail dans ce qui suit en référence aux figures 10a à 10c.
[0039] Dans ce mode de réalisation, le support 14 a une forme générale allongée et incurvée en C ou U. Il est configuré pour s'étendre sur le sommet voire également les côtés de la tête de l'individu. Il comprend ici deux parties 14a, 14b incurvées montées l'une à l'intérieur de l'autre, ou superposées
[0040] De manière alternative, non représentée, le support 14 peut avoir une forme générale de bandeau, ce qui permet d'exercer une certaine pression sur les moyens d'émission et/ou de détection 12 de signaux physiologiques même en l'absence d'accessoire 20, permettant ainsi de maintenir les capteurs et/ou émetteurs 12 au contact du crâne de l'utilisateur. Par bandeau, on entend tout accessoire 20 formant un O, se portant autour de la tête d'un individu. Le bandeau peut ainsi, par exemple, passer sur le front ou sur le dessus de la tête de l'individu qui le porte, passer par devant ou par derrière les oreilles, se fixer à l'arrière de la tête ou sous le menton, etc. La partie interne ou inférieure 14a a une longueur inférieure à celle de la partie externe ou supérieure 14b.
[0041] Lorsqu'elle est portée, la partie externe 14b s'étend sur la tête de l'individu, sur un angle compris entre 150 et 200° environ, et par exemple de 180°. Elle s'étend ainsi globalement sur le sommet et les côtés de la tête de l'individu, par exemple jusqu'au voisinage du sommet des oreilles, à la façon d'un serre-tête.
[0042] Lorsqu'elle est portée, la partie interne 14a s'étend sur la tête de l'individu, sur un angle compris entre 50 et 120° environ, et par exemple de 90-100°. Elle s'étend ainsi elle aussi globalement sur le sommet de la tête de l'individu.
[0043] Dans l'exemple illustré, la fonction de la partie 14a est notamment d'être le support des capteurs 12 et d'intégrer le circuit d'acquisition. La fonction de la partie 14b peut être notamment le positionnement et le maintien du dispositif 10 sur la tête de l'individu.
[0044] Les parties 14a, 14b peuvent être fixées ensemble de manière amovible. L'individu peut ainsi par exemple personnaliser le dispositif en remplaçant la partie 14b par une même partie mais de couleur, de taille et/ou de forme différente(s). C'est notamment le cas lorsque la partie 14a forme un module de mesure incluant les capteurs 12, comme dans l'exemple représenté. La partie 14b est alors personnalisable par son propriétaire ou la personne qui le porte.
[0045] Chacune des parties 14a, 14b ou le support 14 en général comprend ou est formé d'une bande allongée de matière sensiblement fine et large. Chaque partie 14a, 14b ou le support 14 a une épaisseur E1 , E2, E (E = E1 +E2) inférieure à la largeur L1 du support ou du dispositif. De préférence, 2*(E1 ou E2 ou E) < L1 < 4*(E1 ou E2 ou E), voire 2*(E1 ou E2 ou E) < L1 < 3*(E1 ou E2 ou E).
[0046] Les parties 14a, 14b, et en particulier la partie 14b, peuvent être flexibles par écartement de leurs extrémités longitudinales, de façon à faciliter la pose du support sur la tête de l'individu. Le support et ses parties sont par exemple réalisés en matériau plastique et/ou en tissu et/ou en cuir.
[0047] Pour optimiser le fonctionnement des capteurs et/ou émetteurs 12, il convient d'exercer une pression sur lesdits capteurs et/ou émetteurs 12 qui soit perpendiculaire à la surface de la tête de l'utilisateur, et non perpendiculaire à la surface de l'accessoire 20 utilisé. Si l'accessoire 20 utilisé épouse la forme de la tête de l'utilisateur, cette contrainte ne pose pas de problème. Cependant, dans le cas où l'accessoire 20 a une forme propre, indépendant de la forme de la tête de l'utilisateur, ceci peut devenir un problème.
[0048] Ainsi, selon un deuxième mode de réalisation illustré aux figures 5a et 5b, le support 14 présente la même forme générale allongée et incurvée en C ou en U que dans le mode de réalisation précédent, mais le support 14 peut comporter, entre les parties 14a et 14b, plusieurs feuillets 15, de manière à présenter une structure globale de soufflet ou d'accordéon. En effet, selon l'accessoire 20 choisi par l'utilisateur, l'accessoire 20 peut ne pas exercer une pression homogène sur le dispositif 10, et induire une perte d'efficacité des capteurs et/ou émetteurs 12. En particulier, si l'accessoire 20 est un casque audio avec arceau 18 : cet accessoire 20 est stable sur la tête, largement accepté en société, dans des contextes très divers, et comporte notamment des composants électroniques pouvant être mutualisés avec le dispositif 10. Le casque audio est ainsi un accessoire 20 très pertinent pour être utilisé comme support du dispositif 10 selon l'invention. Le casque audio a cependant, de manière classique et connue en soi, une spécificité de forme : il ne repose pas simplement sur le dessus de la tête de l'utilisateur mais son maintien est également assuré par la pression « en pince » que l'arceau 18 du casque exerce sur les oreilles de l'individu qui le porte. Cette caractéristique a typiquement pour conséquence que l'arceau 18 n'est pas uniformément en contact avec le cuir chevelu de l'individu qui le porte : classiquement, seul le sommet de l'arceau 18 touche la tête de l'utilisateur, comme visible sur la figure 6b. L'arceau 18 enserre ainsi, par l'extérieur, des écouteurs 22 pour assurer la pression sur les oreilles de l'utilisateur. Comme l'écartement entre l'extérieur des écouteurs 22 plaqués sur les oreilles est strictement supérieur à l'écartement entre les oreilles de l'utilisateur, le rayon de courbure de l'arceau 18 est plus grand que celui de la tête de l'utilisateur (voir figure 6b). Du fait de ces rayons de courbure différents, l'arceau 18 n'épouse pas la forme de la tête, il s'en écarte sur une portion significative (et ce d'autant plus que l'on s'éloigne du sommet de la tête), et la surface de l'arceau 18 n'est donc pas en contact continu et uniforme avec la tête de l'utilisateur. Le deuxième mode de réalisation du dispositif 10 permet ainsi d'assurer un contact optimal et une pression adaptée pour l'ensemble des capteurs et/ou émetteurs 12, et garantit également le confort et la stabilité d'utilisation du dispositif 10 .
[0049] Ainsi, ce deuxième mode de réalisation du support 14 permet d'adapter la distance entre les capteurs et/ou émetteurs 12 et la tête, et le cas échéant, d'assurer que la pression exercée sur chacun des capteurs et/ou émetteurs 12 sur la zone de stimulation ou mesure soit adéquate. En effet, la partie 14b (face supérieure) reste en contact avec l'accessoire 20 en épouse la courbure (voir figure 6a), tandis que la partie 14a (face inférieure) épouse la courbure de la tête de l'utilisateur (voir figure 6b). La forme en accordéon du support 14 permet au dispositif 10 d'exercer une poussée bidirectionnelle : vers l'accessoire 20 et vers la tête de l'utilisateur.
[0050] Par ailleurs, le support 14 selon le deuxième mode de réalisation présente deux positions. Une position dite fermée (voir figure 5a), dans laquelle les parties 14a et 14b sont en contact sur tout leur longueur et une position dite ouverte (voir figure 5b), dans laquelle les extrémités longitudinales des parties 14a et 14b sont écartées l'une de l'autre. La position fermée permet notamment de faciliter le rangement et le transport du dispositif 10. La position fermée donne au support les mêmes caractéristiques et propriétés que le premier mode de réalisation du dispositif 10.
[0051] Dans ce deuxième mode de réalisation, le dispositif 10 est autonome électroniquement : il comporte toutes les électrodes 27 nécessaires à sa bonne marche mais il est toutefois nécessaire de l'attacher à un accessoire 20, par exemple, de type casque audio pour qu'il fonctionne de manière optimale en étant maintenu en contact avec la tête d'un utilisateur.
[0052] Dans ce mode de réalisation, le dispositif peut prendre la forme d'une bande souple épousant n'importe quelle courbure sans force de rappel élastique globale.
[0053] Selon un troisième mode de réalisation, proche du deuxième mode de réalisation, le support 14 comporte deux couches de cuir 14a, 14b superposées, de longueurs différentes, fixées l'une à l'autre par leurs centres respectifs. Comme visible sur la figure 7a, la partie 14a (face inférieure) est une lanière (par exemple en cuir) suffisamment épaisse pour porter les capteurs et/ou émetteurs 12 (ici au nombre de trois, également répartis sur la longueur de la lanière), destinée à venir au contact du cuir chevelu de l'utilisateur Elle est également destinée à être repliée sur elle-même de manière à former une boucle suffisamment souple pour épouser le contour de la forme du crâne de l'utilisateur mais toutefois assez rigide pour agir comme un ressort et assurer la pression recherchée. La partie 14b (face supérieure) comporte à cet effet des moyens de fixation de chacune des extrémités de la partie 14a afin de pouvoir maintenir la partie 14a dans sa position repliée (ou fermée). Dans l'exemple illustré en figure 8, les moyens de fixation de la partie 14b prennent la forme d'un fourreau destiné à recevoir les extrémités de la partie 14a. Ainsi, lorsqu'il est en position repliée et porté par l'utilisateur (voir figure 7b), le support 14 selon ce mode de réalisation présente les mêmes propriétés élastiques que le mode de réalisation présenté précédemment. Il permet ainsi d'assurer, de la même manière, un contact optimal entre les capteurs et/ou émetteurs 12 et la surface du cuir chevelu de l'utilisateur par une pression adaptée exercée entre l'accessoire 20 (ici un arceau 18 de casque audio indiqué en pointillés sur la figure 7b) et l'ensemble des capteurs et/ou émetteurs 12. Ceci permet d'optimiser le fonctionnement du dispositif 10 et d'assurer un meilleur confort à l'utilisateur. Comme pour le mode de réalisation précédent, la position de repos (ou ouverte) permet notamment de faciliter le rangement et le transport du dispositif 10. La position ouverte donne au support 14 selon ce troisième mode de réalisation, les mêmes caractéristiques et propriétés que le premier mode de réalisation du dispositif 10.
[0054] Dans le troisième mode de réalisation, le dispositif 10 est autonome électroniquement mais au-moins une des électrodes 27 est intégrée dans l'accessoire 20. Il est donc nécessaire que le dispositif 10 soit attaché et branché à l'accessoire 20 pour qu'il puisse récupérer le signal des électrodes 27 et fonctionner.
[0055] De manière générale, la solution choisie pour combler l'espace entre la surface du cuir chevelu de l'utilisateur et l'accessoire 20 présente, de préférence, une flexibilité permettant d'assurer une certaine pression élastique sur les capteurs et/ou émetteurs 12 tout en permettant une fermeture (ou une ouverture) dite « à plat » du support 14 adaptée notamment au rangement du dispositif 10. Les moyens de fixation 1 6 sont destinés à solidariser le dispositif à l'accessoire 20, de façon par exemple à garantir un positionnement optimal du dispositif 10 sur la tête ou le maintenir discrètement entre l'accessoire 20 et la tête de l'individu, en particulier lorsque l'accessoire 20 est un casque audio, comme illustré aux figures 10a et 10b. [0056] Les moyens de fixation 1 6 peuvent être de tout type. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 à 4, ils comprennent une boucle s'étendant sensiblement dans un plan médian P1 qui est un plan transversal médian de symétrie du dispositif. P2 est un plan longitudinal médian de symétrie du dispositif 10. La boucle définit ainsi un passage débouchant vers les deux extrémités longitudinales du support 14.
[0057] L'accessoire 20 est destiné à traverser ce passage. Dans le cas du casque audio des figures 10a et 10b, c'est l'arceau 18 du casque audio qui traverse le passage de la boucle des moyens de fixation 1 6. Le casque audio porte des écouteurs 22 ou enceintes aux extrémités de l'arceau 18 et est du type supra-aural.
[0058] En pratique, la boucle peut être réalisée par la fixation de deux éléments 1 6a, 1 6b de forme allongée. Un premier élément 1 6a à une première extrémité liée au support 14, par exemple à l'avant (zone A), et une seconde extrémité opposée qui est destinée à être fixée de manière amovible par encliquetage ou clipsage élastique, par système boucle/crochet (du type Velcro® par exemple), par aimant, par crochet ajustable, par pression, par système antidérapant, par système élastique, etc. sur une première extrémité d'un second élément 1 6b dont la seconde extrémité opposée est liée au support 14, par exemple à l'arrière (zone B).
[0059] Dans le mode de réalisation présenté aux figures 9a et 9b, les moyens de fixation 16 sont en deux parties : une première partie 1 6a solidaire du support 14 et au moins une deuxième partie correspondante 1 6b destinée à être rapportée sur le support 14. Chaque partie rapportée 1 6b se fixe sur l'accessoire 20, un casque audio en l'occurrence. Dans l'exemple des figures 5a et 5b, les moyens de fixation 16 sont magnétiques et les parties 1 6a et 16b correspondantes coopèrent par aimantation. Ainsi, chaque partie rapportée 1 6b se présente sous la forme d'un clip métallique destiné à être clipsé sur l'arceau 18 du casque audio. Chaque partie rapportée 1 6b est adaptable à plusieurs épaisseurs. La fixation de chaque partie rapportée 16b sur l'arceau 18 du casque audio permet la coopération magnétique avec chaque partie solidaire 1 6a correspondante, et permet ainsi de fixer de manière amovible le dispositif 10 sur l'accessoire 20.
[0060] Dans cet exemple, le dispositif 10 est un dispositif 10 de mesure EEG et comporte un support 14 sous la forme d'une lanière de cuir flexible. Le support 14 porte les trois parties solidaires 1 6a sur sa face externe. Chaque partie solidaire 1 6a se présente sous la forme d'un boîtier. Le premier boîtier 1 6a est situé au centre du support 14. Deux autres boîtiers 1 6a sont situés de part et d'autre du premier boîtier 1 6a, les trois boîtiers étant répartis de manière régulière sur le support 14. Chaque boîtier 1 6a est surmonté d'un aimant qui vient en regard d'un clip 1 6b correspondant fixé sur l'accessoire 20. [0061] Dans les exemples représentés, le dispositif 10 comporte deux capteurs 12 mais il pourrait en comprendre plus. Il peut également comprendre des émetteurs. Le dispositif 10 peut comporter deux types de capteurs différents : des capteurs 12 de mesure, tels qu'illustrés en figure 1 , par exemple, et aussi des capteurs dits de masse ou de référence (non représentés sur les figures).
[0062] Ces capteurs 12 sont portés par le support et en particulier par sa partie interne 14a. Ils sont sensiblement situés à 60° l'un de l'autre et à 60° des extrémités longitudinales du support 14. Ils sont situés au niveau du plan P2 précité.
[0063] Les figures 1 1 a à 1 1 c représentent un mode de réalisation des capteurs 12. Chaque capteur 12 comprend deux parties, à savoir un pion 24 et une carte électronique 25 d'amplification des signaux électriques émis par le cerveau de l'individu portant le dispositif 10. La carte électronique d'amplification 25 est un petit circuit d'amplification local (dans l'exemple considéré, il s'agit d'une mini carte électronique ronde) qui permet de rendre chaque capteur 12 « actif », c'est-à-dire que le signal est amplifié localement, ce qui rend le signal moins sensible aux perturbations électromagnétiques environnantes.
[0064] Le pion 24 comprend une base en forme de disque dont une face F est destinée à être orientée vers la tête de l'individu et comprend une électrode 27 constituée d'un ensemble de picots 28 saillants. Chaque pion 24 est réalisés dans un matériau polymère conducteur, de préférence souple ou flexible, cette flexibilité participant au maintien du contact et de la pression exercée sur les capteurs et/ou émetteurs 12. Afin d'optimiser cette pression, il est possible de monter les pions 24 sur des supports flexibles (en mousse par exemple) de taille augmentant au fur mesure que l'on s'écarte du sommet de la tête de l'utilisateur (non représenté). Il est également, par exemple, possible de monter les pions 24 sur des supports en forme de « soufflet de cheminée » pouvant s'ouvrir ou totalement se refermer à plat, potentiellement enchaînés en cascade l'un sur l'autre.
[0065] Les picots 28 ont une forme générale cylindrique ou tronconique allongée. Ils s'étendent parallèlement les uns des autres et perpendiculairement au plan de la base. Leur nombre est compris entre 5 et 50 et par exemple entre 10 et 30. Chaque picot 28 comprend à son extrémité libre, opposée à la base, au moins une surface circulaire 30 sensiblement plane destinée à venir au contact du cuir chevelu pour la détection de l'activité cérébrale. En variante, chaque picot 28 pourrait comporter une extrémité pointue, de manière à favoriser le contact avec le cuir chevelu.
[0066] L'électrode 27 est de préférence du type sèche, c'est-à-dire qu'elle est destinée à venir au contact du cuir chevelu et à détecter des signaux électriques à elle-seule, sans ajout de liquide ou gel de couplage.
[0067] Dans l'exemple particulier de réalisation de l'invention considéré, chaque picot 28 de l'électrode 27 a une longueur ou hauteur comprise entre 2 et 5mm. Sa surface libre 30 circulaire a par exemple un diamètre compris entre 1 et 2mm.
[0068] Dans l'exemple illustré, l'autre face 32 du pion 24 comprend un rebord cylindrique 34 qui s'étend autour de l'axe X du pion et qui comprend un bourrelet annulaire 36 radialement interne par rapport à cet axe. Ce rebord 34 délimite avec la face 32 un logement 35 de réception de la carte électronique 26, qui est destinée à être maintenue dans ce logement par le bourrelet 36 (figures 6b et 6c).
[0069] Le pion 24 comprend en outre un rebord annulaire radialement externe 38 qui peut servir au montage du capteur 12 dans un logement prévu à cet effet du support ou de sa partie 14a.
[0070] Le pion 24 est de préférence réalisé d'une seule pièce dans un matériau plastique, qui est avantageusement relativement souple, de façon à ce que :
- les électrodes 27 soient flexibles pour faciliter la mise en contact de chaque extrémité libre avec le cuir chevelu de l'individu,
- le pion 24 puisse être monté par encliquetage élastique ou légère déformation élastique dans le logement du support 14 évoqué ci-dessus, et
- la carte électronique 25 puisse être engagée dans le logement 35 par encliquetage élastique ou légère déformation élastique du bourrelet 36 et du rebord 34.
[0071] Dans un exemple particulier de réalisation de l'invention, le pion 24 ou le capteur a une hauteur comprise entre 7 et 10mm par exemple. Son diamètre externe (maximal) est par exemple compris entre 10 et 30mm environ.
[0072] Les électrodes 27 peuvent être réalisées dans un matériau élastomère électroconducteur. Elles peuvent être réalisées à partir de silicones chargées en éléments conducteurs. Ces éléments conducteurs comprennent par exemple du carbone (sous forme de nanotube par exemple), de fibres métalliques, etc. [0073] La face 32 de chaque capteur 12 peut être légèrement bombée. Chaque carte d'amplification locale 25 comporte une face supérieure sur laquelle sont soudés des composants électroniques et une face inférieure (recouverte d'une couche de cuivre) qui vient se plaquer en regard de la silicone, par pression grâce au bourrelet 36.
[0074] Comme mentionné ci-dessus, le dispositif 10 comporte, en plus des cartes d'amplification locale 25 au niveau de chaque capteur 12, une carte d'acquisition principale 26. La carte d'acquisition principale 26 est de dimensions plus importantes et comprend un gain d'amplification plus important (de l'ordre de x12 voire x24) que les cartes d'amplification locale 25. La carte d'acquisition 26 peut en outre comprendre des outils de radio-transmission, de calcul, des moyens de stockage de données, des canaux d'entrée reliés aux picots 28 de chaque électrode 27 pour l'acquisition des signaux électriques, des moyens d'amplification des signaux électriques, des moyens de communication sans fil, par exemple du type BLE (bluetooth low energy), des microprocesseurs ou microcontrôleurs en particulier programmables, pouvant, par exemple, permettre la connexion du dispositif à un dispositif de communication, en particulier mobile tel qu'une tablette ou téléphone portable. Ceci pouvant permettre une analyse et/ou un traitement en temps réel.
[0075] La carte d'amplification 25 de chaque capteur 12 est reliée à la carte d'acquisition principale 26. Dans une variante, les cartes d'amplification 25 des capteurs 12 peuvent être reliées à des moyens d'alimentation électrique tels qu'une pile ou une batterie rechargeable. Les capteurs 12 peuvent être reliés à la carte d'acquisition principale 26 ou à ces moyens d'alimentation (non représentés) par des nappes souples de fils conducteurs, qui s'étendent par exemple à l'intérieure de la partie 14a du support 14. La carte d'acquisition principale 26 est reliée à des moyens d'alimentation électrique (non représentés), telle une batterie, par exemple. [0076] Comme mentionné plus haut, le dispositif 10 peut comporter un capteur de masse.
[0077] Classiquement, la masse d'un EEG clinique est soit sur le lobe de l'oreille, soit sur l'os du nez, soit sur l'os mastoïde (partie dure derrière l'oreille) : toutes ces parties ont en commun de ne pas être des zones générant des différences de potentiel ni musculaires, ni nerveuses, etc.
[0078] Par exemple, le dispositif 10 peut comprendre un capteur de masse sous la forme d'un clip d'oreille (non représenté). Ce capteur de masse présente alors la forme d'une pince (ou boucle) d'oreille, destinée à se clipser sur le lobe de l'oreille de l'utilisateur.
[0079] Dans l'exemple illustré aux figures 9a et 9b, le premier boîtier 1 6a central est un peu plus grand que les deux autres et comporte le capteur de masse, la carte électronique principale 26 et la batterie. Les deux autres boîtiers, 1 6a contiennent les électrodes de mesures 12 (qui traversent la lanière).
[0080] Dans un autre exemple de réalisation (non représenté), le dispositif 10 peut comprendre un capteur de masse sous la forme de l'une des électrodes 27, par exemple centrale (inactive, dans ce cas), ou d'électrodes 27 en bout de support 14 destinées à reposer sur les mastoïdes de l'utilisateur.
[0081] Dans un autre mode de réalisation de type hémoencéphalographie, le dispositif 10 peut comprendre des capteurs 12 de type NIRS afin de mesurer :
- la concentration d'hémoglobine, et/ou
- l'oxymétrie, et/ou
- le pouls de l'individu.
[0082] La mesure de la concentration d'hémoglobine et de l'oxymétrie sont des mesures locales qui permettent de renseigner sur l'activité cérébrale de la région corticale de l'individu couverte par le capteur 12. [0083] Dans un autre mode de réalisation, le dispositif 10 peut comprendre des capteurs 12 de type magnétomètres (par exemple CSAM) afin de mesurer les champs magnétiques générés par l'activité électrique cérébrale de l'individu portant le dispositif 10 et détecter, par exemple, l'amplitude du rythme alpha (rythme cérébral d'une personne éveillée, les yeux fermés, détendue). Ce mode de réalisation peut être utilisé à des fins de rétrocontrôle neurologique {neurofeedback). [0084] Dans un autre mode de réalisation, le dispositif 10 peut comprendre des capteurs 12 de type thermistance pour suivre l'évolution de la température cérébrale de l'utilisateur et par exemple rendre compte des rythmes circadiens. [0085] Dans un autre mode de réalisation, le dispositif 10 peut comprendre des électrodes de stimulation électrique afin de moduler l'activité électrique naturelle des neurones du cortex de l'utilisateur. Les courants générés sont des courants alternatifs et leur fréquence peut être comprise dans :
- un intervalle de fréquences classiquement mesurées par EEG
(0,1 à 80Hz), ou
- un intervalle de fréquences plus élevées (jusqu'à 5kHz) pour obtenir des effets cognitifs,
- un intervalle de fréquences supérieur (jusqu'à 200kHz) pour des effets thérapeutiques dans le cas de tumeurs.
[0086] La stimulation dure typiquement de l'ordre de 10 minutes dans les régions frontales, centrales (par exemple Cz), pariétales ou occipitales. L'intensité du courant peut typiquement être comprise entre 0,4 et 1 mA et en phase avec les oscillations cérébrales naturelles à la fréquence et localisation concernée. [0087] Dans un autre mode de réalisation, le dispositif 10 peut comprendre des transducteurs de type laser ou diode électroluminescente afin de réaliser une photobiomodulation de l'activité cérébrale de l'utilisateur. [0088] Dans un autre mode de réalisation, le dispositif 10 peut comprendre des bobines conductrices parcourues par un courant et générant un champ magnétique dirigé vers le cerveau de l'utilisateur. Ce champ magnétique induit un courant dans les neurones du cortex qu'il atteint. Les bobines sont connectées à un générateur d'impulsions de courant, comportant une batterie couplée à une capacitance capable d'atteindre une tension suffisante (de l'ordre du kV) pour générer une impulsion de stimulation adéquate.
[0089] Dans un autre mode de réalisation, le dispositif 10 peut comprendre des transducteurs ultrasoniques de type piézoélectrique ou CMUT (Capacitive micromachined ultrasonic transducers) générant des ondes ultrasonores basse intensité basse fréquence et dirigées vers le cerveau de l'utilisateur en vue d'en moduler l'activité. [0090] Dans un autre mode de réalisation, le dispositif 10 peut comprendre une combinaison de différents moyens d'émission et/ou de détection 12 (capteurs ou émetteurs) mentionnés ci-dessus, en particulier, des capteurs EEG 12 couplés à des émetteurs 12 DEL de photobiomodulation, ou encore des capteurs 12 NIRS couplés à des électrodes 27 de stimulation électrique.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (10) de mesure et/ou de stimulation d'une activité cérébrale, de préférence EEG, comportant des moyens d'émission et/ou de détection (12) de signaux physiologiques produits par le cerveau d'un individu, et un support (14) desdits moyens d'émission et/ou de détection (12), ledit support (14) étant configuré pour s'étendre sur le sommet de la tête de l'individu, le support comportant des moyens (1 6) de fixation amovible à un accessoire (20) destiné à être porté par l'individu, sur sa tête, tel qu'un casque audio, le support étant configuré pour que les moyens d'émission et/ou de détection (12) sont, lorsque le dispositif (10) est disposé sur la tête de l'individu, intercalés entre l'accessoire (20) et la tête de l'individu, et maintenus en contact sensiblement serré sur la tête de l'individu,
caractérisé en ce que le dispositif (10) est configuré pour fonctionner de manière autonome.
2. Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel le support (14) comprend une ou a une forme de bande allongée relativement fine configurée pour être intercalée entre l'accessoire (20) et la tête de l'individu.
3. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens (1 6) de fixation forment une boucle qui est destinée à enserrer ledit accessoire ou à être traversée par ledit accessoire (20).
4. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens de fixation (1 6) sont du type à aimants, crochets et boucles, coopération de formes, encliquetage élastique, éléments antidérapants et/ou éléments élastiques.
5. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdits capteurs (12) se présentent sous la forme de pions (24) ou disques comportant au moins une électrode (27) sèche configurée pour venir au contact du cuir chevelu de l'individu portant le dispositif (10), sans apport de liquide de couplage.
6. Dispositif (10) selon la revendication précédente, dans lequel les pions (24) ou disques sont réalisés dans un matériau polymère conducteur, de préférence souple ou flexible.
7. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre au moins une carte électronique (25) d'amplification des signaux électriques détectés par les capteurs (12), et de traitement desdits signaux.
8. Dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre des moyens de communication à distance avec un système électronique indépendant dudit accessoire (20), tel qu'un téléphone portable.
9. Casque audio, comportant un arceau portant à deux extrémités opposées des moyens d'émission de sons ou musiques, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif (10) selon l'une des revendications précédentes fixé de manière amovible en particulier au support (14).
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