專利名稱：快壓eeg電極的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實(shí)施方式涉及用于監(jiān)視生物電位的方法和系統(tǒng)。在某些情況下，電極被施加到患者的皮膚上。電極可以被至少部分地插入到患者的皮膚中，例如通過將一個或多個齒的至少一部分插入到皮膚下面。
背景技術(shù)：
腦電圖(EEG)是用于評價(jià)人的腦功能的一種主要的臨床診斷工具。簡言之，安放在頭皮上的一個或者多個電極檢測大腦產(chǎn)生的電活動。該活動被傳送給放大和/或記錄設(shè)備。該電活動由經(jīng)多個神經(jīng)元的神經(jīng)活動的總和產(chǎn)生。因此，對電信號的幅度和時間動態(tài)的監(jiān)視提供與該活動有關(guān)的潛在的神經(jīng)活動和醫(yī)療狀況的信息。 例如，EEG通常被用來評價(jià)發(fā)作，如確定發(fā)作是否是癲癇發(fā)作，或者定位腦內(nèi)發(fā)作的原位。在另一例子中，EEG可以用于監(jiān)視睡眠狀態(tài)或麻醉深度。神經(jīng)生物科學(xué)也在使用EEG作為無創(chuàng)性研究工具。 長時間地保持電極開啟可能是必要的，例如在睡眠監(jiān)視期間。另外，因?yàn)镋EG監(jiān)視通常包括來自多個電極的信號，所以可能需要同時將多個電極中的每一個電極固定到患者的頭皮上。此外，在某些情況下，電極應(yīng)當(dāng)保持與患者的頭皮接觸，即使會有運(yùn)動發(fā)生，例如在發(fā)作期間可能會發(fā)生運(yùn)動。因此，需要確保EEG監(jiān)視系統(tǒng)是穩(wěn)定的且容易使用。

發(fā)明內(nèi)容
在一些實(shí)施方式中，提供一種電極，該電極包括主體部分；從所述主體部分延伸的多個腿；以及從每個所述腿延伸的多個突起。 在一些實(shí)施方式中，提供一種電極系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括多個電極，每個電極包括主體部分；從所述主體部分延伸的多個腿；以及從每個所述腿延伸的多個突起；以及用于支撐所述多個電極的支撐結(jié)構(gòu)，其中所述系統(tǒng)構(gòu)造成佩戴在患者的頭上。 在一些實(shí)施方式中，提供一種套件，該套件包括多個電極，每個電極包括主體部分；從所述主體部分延伸的多個腿；以及從每個所述腿延伸的多個突起；用于支撐所述多個電極的支撐結(jié)構(gòu)；無線發(fā)射器；以及構(gòu)造成從所述無線發(fā)射器接收信號的接收器，其中所述系統(tǒng)構(gòu)造成佩戴在患者的頭上 在一些實(shí)施方式中，提供一種用于記錄生物電位的方法，該方法包括將電極的一部分插入到患者的皮膚中；以及通過所述電極接收多個生物電位。 在一些實(shí)施方式中，提供一種電極，該電極包括多個突起部分，該突起部分構(gòu)造成在將所述電極連接于患者時穩(wěn)固所述電極，其中所述電極包括形狀記憶材料。
在一些實(shí)施方式中，提供一種電極系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括作用器；以及電極，該電極 包括多個突起部分，該突起部分構(gòu)造成在將所述電極連接到患者時穩(wěn)固所述電極，其中所 述電極包括形狀記憶材料。


圖1是根據(jù)一種實(shí)施方式的電極的一個實(shí)施例的俯視圖。 圖2是圖1中的電極被插入到人的皮膚中的俯視圖。 圖3是進(jìn)一步表示如圖1中所示的電極的齒的俯視圖。 圖4是進(jìn)一步表示如圖1中所示的電極位于用于施加電極的裝置中的仰視圖。 圖5是根據(jù)一種實(shí)施方式的電極的另一個實(shí)施例的俯視圖。 圖6表示用于記錄生物電位的過程。 圖7表示用于記錄生物電位的系統(tǒng)。 圖8A-圖8H表示生物電位記錄系統(tǒng)和該系統(tǒng)中的電極構(gòu)件。 圖9A-圖9B表示根據(jù)一種實(shí)施方式的電極和作用器的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
典型地，通過首先使用磨砂膏打磨頭皮以減小皮膚的固有電阻，然后將帶有導(dǎo)電 膠或者填充有導(dǎo)電膠的電極安放到頭皮上，使EEG與頭皮接觸。然后，電極通過粘結(jié)劑保持 固定。然而，獲得具有良好記錄性能的穩(wěn)定的電極界面是一個技術(shù)要求很高的過程，這個過 程需要經(jīng)過訓(xùn)練的EEG技術(shù)人員，以獲得用于臨床解釋的具有滿意質(zhì)量的記錄。而且，EEG 記錄電極的成功應(yīng)用是一個費(fèi)時且昂貴的過程，即使是對于高技能的EEG技術(shù)人員來說也 是如此。還已經(jīng)使用了恰好置于皮膚下面的小型針(皮下針)用于EEG記錄，但是其放置 也是費(fèi)時的，并且這些針的插入會使沒有完全失去知覺或者昏迷的患者覺得有些不適。將 EEG電極令人滿意地連接到患者所具有的諸多困難限制了 EEG記錄的應(yīng)用環(huán)境和范圍，特 別是限制了EEG記錄在重癥監(jiān)護(hù)病房、急診室和緊急場所中的應(yīng)用，而在這些場所中腦活 動的評價(jià)可以提供診斷和治療方面非常有用的信息。 這里公開的實(shí)施方式涉及透入到患者皮膚中的電極，從而不僅可以將電極連接到 患者，而且還增強(qiáng)了生物電位向外部放大器和記錄設(shè)備的傳送。這些實(shí)施方式還提供一種 記錄電極，該記錄電極經(jīng)久耐用，并且可以在不需要皮膚準(zhǔn)備及使用導(dǎo)電的電解質(zhì)凝膠的 情況下予以應(yīng)用。 EEG記錄(和一般的生物電位記錄)的質(zhì)量會由于皮膚性質(zhì)而變差。皮膚由兩個 主要的層組成真皮和表皮。皮下組織(將表皮和真皮連接到下方結(jié)構(gòu)的一部分疏松的結(jié) 締和脂肪組織)有時候也被認(rèn)為是皮膚的第三層和最深層。 表皮或者最外層在頭皮上平均只有大約50微米厚，由多個疊層構(gòu)成最深的是基 底層，在基底層上按照朝表面遞升的順序依次是棘層、顆粒層、透明層和最后與空氣接觸的 角質(zhì)層。 最淺層(即角質(zhì)層)具有高的電阻抗，其能夠減小用于EEG的記錄電位的幅度。角 質(zhì)層(和透明層)不含任何活細(xì)胞，主要是負(fù)責(zé)保護(hù)下方皮層不受損傷。另外，當(dāng)患者活動 時，皮膚帶電性質(zhì)會導(dǎo)致皮膚固有電位發(fā)生波動，從而干擾所需的信號。與活動有關(guān)的皮膚電位的改變所相關(guān)的皮層似乎位于薄的顆粒層區(qū)域之中。 真皮位于表皮的下面，對于絕大部分皮膚而言，其厚度在1000-2000微米。真皮可細(xì)分為兩層乳頭層和網(wǎng)狀層。薄的乳頭層緊位于真皮下面，由大量的結(jié)締組織細(xì)胞、輸血微毛細(xì)管和膠原纖維構(gòu)成。需要注意的是，上面的真皮不含輸血管。位于真皮乳頭層下面的是真皮網(wǎng)狀層，是較厚的、細(xì)胞較少的部分，含有大量的膠原纖維以及輸血毛細(xì)管、小動脈和小靜脈。用于傳導(dǎo)觸覺、震動、溫度覺和疼痛的神經(jīng)纖維末梢在真皮和表皮中都存在。這些神經(jīng)末梢大約延伸到顆粒層和角質(zhì)層之間的邊界處(即，神經(jīng)末梢在形成皮膚最外層表面的、由死細(xì)胞構(gòu)成的最表層中并不明顯)。 皮膚電阻抗的減小可通過使用砂紙打磨皮膚、使用非常短(500微米)的探針剌入皮膚、或者使用磨砂膏打磨皮膚來實(shí)現(xiàn)(在臨床程序中最常用的是后者)。與這些程序共同之處在于相對地破壞表皮的表面角質(zhì)層。所有這些方法都會導(dǎo)致皮膚剌激，如果嚴(yán)重的話，還會導(dǎo)致少量的局部滲血。但事實(shí)上，所有的臨床EEG記錄都要采用這些方法中一種方法來減小皮膚阻抗。 圖1顯示電極100的一種實(shí)施方式的俯視圖。電極100包括從電極100的主體部分延伸的4個腿102。主體部分可以包括電極100的中心部分和/或延伸出所有腿102的部分。每個腿包括一個或者多個齒104或者突起，其配置成透入到患者的皮膚中，如這里所述。所示電極100的實(shí)施方式包括5個齒104。其他實(shí)施方式可以包括其他任意適當(dāng)數(shù)量的齒。如圖l所示，齒可以具有尖端；或者，齒可以具有其他形狀的末端或者更寬或更淺的末端。電極可以包括一個或者多個槽106，用于結(jié)合作用器，例如圖4中所示。每個腿102還可以具有一個或者多個標(biāo)線108，便于腿102的均勻彎曲。在某些實(shí)施方式中，電極100的主體的直徑或者長度至少為大約0. 1、0. 2、0. 3、0. 4或0. 5cm，并且可以是小于或者等于大約3、2.5、2、1.5或lcm。更小尺寸的電極可以例如適合于非常年輕的兒童。齒104的長度可以至少為50、100、200、300、400或500微米，并且可以是小于或者等于大約1000、900、800、700、600或500微米。齒可以足夠長以穿過表皮延伸并在展平電極時錨固電極。腿102的長度和寬度相對于電極100的直徑可以變化，例如，以便腿102彎曲成的角度可以至少為大約20、25、30或35度和/或小于或等于大約60、55、50、45或40度。角度可以是相對于主體表面和/或未彎曲的腿的位置成直角。角度還可以是插入角或攻角，該角度是指在插入電極100時腿相對于患者皮膚的角度。當(dāng)最終位于皮膚上時，電極100可以是基本為平的形狀。電極100可以使用例如電蝕刻和/或微激光制造工藝進(jìn)行制造。
電極IOO可以包括薄金屬，例如適度導(dǎo)電的合金。在一種實(shí)施方式中，電極100包括鎳鈦合金或者其他合適的形狀記憶材料、金屬或合金。包括這些材料、金屬或合金中的一種或多種的電極可以是可彎曲的或可變形的，但隨后可以回到其最初形狀。例如，包括形狀記憶金屬的電極的腿可以構(gòu)造成基于施加的力而彎曲(例如，在將電極插入到患者皮膚中之前通過人力或機(jī)器施加的力)，并且在所述力釋放之后回到最初結(jié)構(gòu)(例如，在電極已經(jīng)插入到患者皮膚中之后)。腿在插入患者之前可以從電極主體的平面向外彎曲，并且可以回到該平面，從而使得在插入之后腿基本上平行地位于患者的皮膚下面，這固定了電極的位置和插入。 在某些情況下(例如，當(dāng)電極包括形狀記憶合金時)，電極可以與計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)和磁共振(MR)成像研究兼容，從而佩戴電極的患者(例如病情嚴(yán)重的或者不穩(wěn)定的患者)在進(jìn)行這些研究之前并不需要欺下電極。在一種實(shí)施方式中，金屬至少為大約0. 0005、 0. 001、0. 002或0. 003英寸厚和/或小于或等于大約0. 020、0. 015、0. 010、0. 008、0. 007、 0.006、0.005或0.004英寸厚。在此實(shí)施方式中，電極100自然的或者"記憶的"形狀是扁 平的，基本上為平面的幾何形狀。為了應(yīng)用電極，腿102可以各自彎曲一個角度(例如，大 約25、30、40、45或50度)并被按壓到患者的皮膚中，以便齒104以淺角度進(jìn)入皮膚(例如 大約0°至大約45° )。 一旦插入，電極100的記憶性能趨向于強(qiáng)迫腿102回到其平面位 置，從而使腿104的表面向外推擠皮膚。這個力有助于保持電極102就位。
在另一種實(shí)施方式中，電極100包括不銹鋼。鋼質(zhì)電極100的腿102彎曲一個角 度(例如，大約25、30、40、45或50度)，并使用足夠的力壓到皮膚中以至少部分地展平腿 102并固定住電極100。在其他實(shí)施方式中，電極可以由任意合適的導(dǎo)電材料形成，或者由 材料的組合形成，其中電極的至少一部分由導(dǎo)電材料形成。例如，其他實(shí)施方式可以包括非 導(dǎo)電材料，其具有導(dǎo)電的外層材料。 電極100可以用來記錄患者或者病畜的EEG數(shù)據(jù)。電極100可以用來記錄可通過 皮膚獲得的其他生物電位，包括心電圖。在某些實(shí)施方式中，電極ioo可以在數(shù)秒內(nèi)成功且 無痛地安放到有毛發(fā)或無毛發(fā)的皮膚上，建立長期和穩(wěn)定的電連接，而不需要用于穩(wěn)定記 錄的導(dǎo)電膠，和/或是自錨固的。 圖2是插入到人體皮膚中的電極100的俯視圖。齒104部分地位于皮膚下面以固 定電極100。 圖3是顯示電極100的齒104的俯視圖。在所示的實(shí)施方式中，齒104的一部分 302經(jīng)過蝕刻形成薄的、鋒利的刃口以及沿蝕刻部分302的刃口形成的尖端，便于將電極 IOO插入皮膚中。 圖4是位于裝置或作用器400中的電極100的仰視圖，該裝置或作用器400構(gòu)造 成將電極100施加或貼附于介質(zhì)(例如，患者的皮膚)上。所示的作用器400包括一個或 多個側(cè)邊401，每個側(cè)邊401具有徑向延伸的凸緣或翼片402，凸緣或翼片402構(gòu)造成當(dāng)腿 102彎曲用于插入時裝配到電極100的腿102的槽108內(nèi)。作用器400可以包括位于作用 器400相反側(cè)的插入觸發(fā)構(gòu)件，例如按鈕或者執(zhí)行器(未顯示)，其構(gòu)造成將電極100從作 用器400上彈離(例如，通過按壓按鈕)，例如彈射到患者的皮膚中。在所示的作用器400 中，作用器400包括凹槽406，電極100被強(qiáng)制在該凹槽406內(nèi)，將腿102彎曲，直到翼片402 接合槽108。這個動作有助于將腿102彎曲到選定角度以供插入。電極100和/或作用器 400構(gòu)造成當(dāng)電極100施加于患者皮膚時，電極100被壓下(例如，通過按鈕或執(zhí)行器)，從 而強(qiáng)迫齒104進(jìn)入患者皮膚中，并且從而腿102充分彎曲以便腿102可以從翼片402釋放。 因此，作用器400允許容易地和/或更加一致地彎曲腿102，用于插入和施加壓力以插入電 極亂 圖5是電極100的另一實(shí)施例的俯視圖。在圖5所示的實(shí)施方式中，電極具有兩 個腿102(代替圖1-圖4中所示電極100的實(shí)施例的4個腿)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，其他實(shí)施方式 可以具有不同數(shù)量的腿102和/或齒104。 如圖1所示，電極100包括小的中心平面狀金屬部分，從該部分向外突出有多個共 面的延伸部(腿)102。腿102的尖端具有一排多個小的具有鋒利邊緣的齒104，這些齒104 的方向是從電極的中心指向外。最開始，利用物理彎曲或者利用形狀記憶合金的柔性性質(zhì)，將電極腿102的周圍部分對稱地進(jìn)行彎曲，使之與電極的中心不再共面。這允許腿末端的 齒104以一攻角進(jìn)入皮膚中，該攻角例如相對于皮膚表面成30-45度。當(dāng)使用安放裝置或者 通過手動將電極100向下壓時，電極100的齒在大致平行于皮膚表面的方向透入皮膚到一 定深度，例如大約100-330微米，并且整個電極結(jié)構(gòu)展平在皮膚表面上。植入的齒可以形成 患者與放大和記錄系統(tǒng)之間電接觸的點(diǎn)。因?yàn)橥?02和齒104的徑向方向，所以該插入過 程使得皮膚相比于電極中心來說在徑向上變形非常小，并且由于皮膚壓回到電極齒104上 以及硬的主體，以及通過直接位于電極的多個齒上面的皮膚的非常薄的表層，因此可以錨 固電極。電極的電阻抗可以例如至少為大約1、2、3、4、5、7或10kQ和/或可以小于或等于 大約50、40、30、25、20、19、18、17、16、15、12或10kQ電極還可以具有基本穩(wěn)定的電界面阻 抗。通過使用這里所述的電極100獲得的EEG記錄可以包括更少量的皮膚運(yùn)動有關(guān)的電偽 影。雖然并不確定任何具體的原理，但這可能是因?yàn)殡姌O透過表皮的阻抗層至足夠的深度。 電極100可以是相對廉價(jià)的和/或一次性的(例如，在電極包括不銹鋼的實(shí)施方式中)。電 極100可以是耐用的和/或可重復(fù)使用的(例如，在電極100包括鎳鈦合金和/或不銹鋼 的實(shí)施方式中)?？芍貜?fù)使用的電極100可以構(gòu)造成使用時進(jìn)行消毒。電極100可以例如 用于計(jì)算機(jī)斷層掃描和磁共振成像設(shè)備。電極100的金屬可以使用銀或金進(jìn)行電鍍以增加 導(dǎo)電性。此夕卜，在電極100使用銀電鍍的實(shí)施方式中，電極100可以涂覆氯化銀(AgCl)，這 可以優(yōu)化頭皮中的Cl離子轉(zhuǎn)化成金屬中的電子。電極可以使用例如光化學(xué)蝕刻批量生產(chǎn)。
圖6顯示用于記錄生物電位的過程600，圖7顯示用于記錄生物電位的系統(tǒng)700。 過程600開始于將電極705定位于樣品上的步驟605。電極705可以包括這里所述的任何 電極100。電極705的定位可以包括將電極705的至少一部分插入到樣品中。例如，可以將 電極705的一個或者多個齒的至少一部分插入到樣品的表面的下面。電極705的至少一部 分(例如，一個或者多個齒的尖端)可以穿剌樣品的表面。電極705的齒可以插入到樣品 中，使得一旦電極被定位時齒的位置將近似平行于和/或接近于樣品的表面。這由于齒的 徑向方向而成為可能。在電極705的至少一部分穿剌樣品表面的實(shí)施方式中，穿剌(以及 電極705的定位)可以與可接受量、可忽略量或者無痛相關(guān)聯(lián)。 電極705的定位可以包括將電極705物理連接到樣品，例如通過使用電極705的 一部分將電極705錨固到樣品。電極705的定位可以是這種方式，即電極705構(gòu)造成相對 于電極基本保持固定，例如在一段持續(xù)的時間內(nèi)(例如，大約15分鐘、30分鐘、45分鐘、1小 時、2小時、4小時、6小時或者8小時)或者在樣品或者樣品部分(例如，患者的皮膚)運(yùn)動 期間。在一種情況中，電極齒透入表皮層中將減少皮膚運(yùn)動偽影。相比于沒有至少部分地 插入到樣品中的其他電極，電極700可以保持更加穩(wěn)定。在一些實(shí)施方式中，僅有單個電極 700被定位，而在其他實(shí)施方式中，多個電極700被定位。多個電極中的至少一個可以用作 參比電極，從而其他(信號)電極的信號可以與參比電極的信號進(jìn)行比對。電極705可以 構(gòu)造成在小于大約30、20、10、5、3、2或1秒之內(nèi)穩(wěn)定地定位成相對于樣品基本固定。
電極705可以定位成使得其基本上平躺在樣品的表面上。在一種情況中，電極的 齒可以穿過樣品表面插入，并且電極705沒有插入樣品中的部分平躺在表面上。當(dāng)頭部重 量作用于平的電極表面時，這可以減少或者消除與電極705突起有關(guān)的皮膚壓力點(diǎn)。
在一些實(shí)施方式中，不使用或者少使用導(dǎo)電膠或?qū)щ姼鄬㈦姌O705定位于樣品 上。例如，在一種實(shí)施方式中，在定位電極705之前，未在樣品表面上涂覆導(dǎo)電膠或?qū)щ姼?。在另一?shí)施方式中，相比于使用標(biāo)準(zhǔn)盤形電極，在樣品表面上涂覆少量的導(dǎo)電膠或?qū)щ姼?。在一些?shí)施方式中，不使用二次粘結(jié)劑將電極705進(jìn)一步穩(wěn)固于樣品上。
樣品可以包括患者或者患者皮膚。在一些實(shí)施方式中，樣品包括患者皮膚上的患者的一部分，例如頭部或者頭皮。例如，電極的齒可以部分地插入到患者的頭皮皮膚中，從而穿剌皮膚表面的頂層并將電極705錨固于患者。樣品可以包括頭發(fā)。例如，電極705可以定位在患者的有頭發(fā)的一部分頭皮上。電極705的小尺寸和形狀可以使得頭發(fā)穿過裝置邊緣的周圍。在一些實(shí)施方式中，通過將電極的多個齒較淺地透入皮膚中可以提供大的皮膚內(nèi)電極記錄表面。 在一些實(shí)施方式中，樣品沒有經(jīng)過打磨。例如，在一些實(shí)施方式中，沒有使用皮膚磨料來準(zhǔn)備用于定位電極705的樣品表面。 患者可以包括哺乳動物，例如人。患者可能遭受疾病或醫(yī)療情況，或者可以是基本健康的。疾病或醫(yī)療情況可以包括失眠、睡眠障礙、偏頭痛、癲癇、多發(fā)性硬化、精神分裂、聽神經(jīng)病、心臟病、肌營養(yǎng)不良或者精神病。 過程600接下來的步驟610是通過定位的電極705接收多個生物電位。電極705可以用于例如ECG、EEG或EMG記錄，以分別接收心臟、大腦或肌肉的生物電位。可以在預(yù)定的時間間隔期間或者在一個或多個任務(wù)期間接收生物電位。例如，可以在患者看視力檢查表時、睡眠時或者鍛煉時接收生物電位。 接下來，在過程600的步驟615，放大接收的生物電位。生物電位可通過放大器710放大。放大量可以取決于例如檢測的信號和/或噪音。 繼續(xù)過程600的步驟620，通過一個或多個過濾器715過濾放大的生物電位。過濾過程中使用的過濾器可以取決于信號和/或噪音性質(zhì)。放大器710可以包括用于過濾生物電位的過濾部件。 到過程600的步驟625，將過濾的生物電位轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式。任何合適的A/D轉(zhuǎn)換器720可以用來執(zhí)行這一轉(zhuǎn)換。放大器710可以包括用于將生物電位轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式的轉(zhuǎn)換部件。 接下來是過程600的步驟630，分析轉(zhuǎn)換的生物電位。在一種實(shí)施方式中，將轉(zhuǎn)換的生物電位輸入到計(jì)算機(jī)725中。然后，計(jì)算機(jī)725可以分析轉(zhuǎn)換的生物電位和/或可以保存或輸出生物電位數(shù)據(jù)(例如，在屏幕上或打印機(jī)上)，以允許使用者分析數(shù)據(jù)。生物電位數(shù)據(jù)可以包括一個或多個從轉(zhuǎn)換的生物電位獲得的時變電壓軌跡或頻譜。分析可以包括疾病或醫(yī)療情況的診斷和評估。分析可以包括患者的狀態(tài)確定(例如，睡眠狀態(tài)或麻醉狀態(tài))。分析可以包括有機(jī)體或患者的評估，例如心臟或患者的健康。在一些實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)換的生物電位用于產(chǎn)生腦電圖、心電圖或肌電圖數(shù)據(jù)。 過程600的步驟可以增加、刪除、合并或者重新排列。例如，在一些實(shí)施方式中，可以刪除過濾步驟620。在一些實(shí)施方式中，放大和過濾步驟可以合并，或者彼此顛倒。類似地，系統(tǒng)700可以具有比這里所示的具有更少或者更多的部件，并且獨(dú)立的部件可以組合起來。 圖8A顯示包括多個電極部件805的生物電位記錄系統(tǒng)800。圖8中所示的系統(tǒng)可以構(gòu)造成由患者佩戴，如圖8B-圖8E中所示。系統(tǒng) 以構(gòu)造成系統(tǒng)的電極部件的一部分能夠插入到患者頭部皮膚中。系統(tǒng)可以包括頭箍、至少一個頭帶和/或至少一個條帶。圖8A-圖8E顯示的實(shí)施方式中，系統(tǒng)包括的頭箍包括三個條帶810a-810c。兩個條帶 810a-810b構(gòu)造成圍繞患者的頭部，第三個條帶810c構(gòu)造成定位于患者的頭頂上。條帶可 以通過條帶連接件815相連。在一種實(shí)施方式中，每個條帶810都扣合到條帶連接件815 中。系統(tǒng)800可以包括尺寸調(diào)整機(jī)構(gòu)。該尺寸調(diào)整機(jī)構(gòu)可以構(gòu)造成改變系統(tǒng)另一尺寸的條 帶的長度、頭箍的周長。尺寸調(diào)整機(jī)構(gòu)可以包括例如具有多個孔的帶子，從而鎖扣可以穿過 這些孔中的一個孔進(jìn)行固定，以調(diào)節(jié)系統(tǒng)800的尺寸。 系統(tǒng)800可以包括柔性材料和/或剛性材料。例如，條帶810a-810c可以是柔 性的以便圍繞患者頭部進(jìn)行彎曲。系統(tǒng)可以包括支撐電極部件的支撐結(jié)構(gòu)(例如，條帶 810a-810c)，以維持電極部件之間或者電極部件的位置之間的特定間隔。支撐結(jié)構(gòu)還可以 封裝有導(dǎo)線或連接件，例如電極部件之間和/或電極部件與其他設(shè)備之間的導(dǎo)線或連接 件。 系統(tǒng)800可以包括電源820。電源820可以包括例如一個或多個電池，或者連接到 外部電源的連接件。在一些實(shí)施方式中(例如，使用電池電源的實(shí)施方式中)，系統(tǒng)800是便 攜式的。系統(tǒng)800可以包括一個或多個控制器，例如電源控制器825。在一些實(shí)施方式中， 電源控制器825或者其他控制器還可以用來執(zhí)行其他功能，例如確定有源電極或者記錄類 型。系統(tǒng)可以包括一個或多個指示器830。指示器可以指示例如系統(tǒng)是否通電和/或電極 是否被適當(dāng)定位和/或插入。指示器可以是視覺指示器并且可以例如是光源。
圖8F-圖8H顯示電極部件805的分解透視圖。電極部件包括電極835，如這里所 述的電極。圖8F中所示的電極835包括兩個腿以及從每個腿延伸的五個突起。電極連接 器840連接到電極835。電極連接器840可以包括導(dǎo)電材料如銅箔。電極連接器840可以 將電極連接到導(dǎo)線845。導(dǎo)線845可以用于在電極之間和/或從系統(tǒng)800傳遞信號。電極 835可以定位在懸掛結(jié)構(gòu)850或者其他支撐件中。懸掛結(jié)構(gòu)850或者支撐件可以將電極 835支撐在系統(tǒng)800中。例如，懸掛支撐件850構(gòu)造成裝在環(huán)855中，以便將電極835穩(wěn)固 地支撐在系統(tǒng)800中。懸掛結(jié)構(gòu)可以構(gòu)造成在電極835彎曲時或者在非松弛狀態(tài)下支撐電 極835。然而，在一些情況中，懸掛結(jié)構(gòu)850構(gòu)造成使得電極835從非松弛狀態(tài)向松弛狀態(tài) 的運(yùn)動將導(dǎo)致電極835從懸掛結(jié)構(gòu)850中彈出。 柔性的導(dǎo)電片860可以定位在環(huán)內(nèi)。導(dǎo)電片860可以包括例如金屬或者合金如鎳
鈦合金。導(dǎo)電片860可以提供電極835與導(dǎo)線845之間的電接觸。重復(fù)彎曲后不會疲勞的
材料可用在導(dǎo)電片860中，以確保在重復(fù)的電極移位之后能夠維持強(qiáng)力接觸。 電極部件還可以包括作用器865。作用器可以包括例如按鈕或者開關(guān)。觸發(fā)作用
器865(例如，通過按壓按鈕)可以使電極835的至少一部分插入到患者身上(例如，患者
頭皮)。 在一些實(shí)施方式中，電極部件805的一部分或者所有可以從系統(tǒng)800中拆卸。因
此，在患者之間或者記錄階段之間，可以將新的電極插入到電極部件中，或者可以將電極定
位到壓縮的、非松弛狀態(tài)，從而電極835再次做好連接到患者身上的準(zhǔn)備。 圖8H顯示壓縮的、非松弛的電極。在按鈕上施加壓力時，電極可以被迫至少部分
地離開懸掛支撐件850，電極835的突起剌入患者的皮膚。然后，電極835可以返回到松弛
狀態(tài)，其中兩個腿基本上處于相同平面內(nèi)。 電極800可以是輕質(zhì)的，重量小于大約10、5、4、3、2、1、1/2或者1/4磅。系統(tǒng)800
11可以包括發(fā)射器。發(fā)射器可以是物理連接的發(fā)射器或者無線發(fā)射器。發(fā)射器可以將數(shù)據(jù)發(fā) 送給接收器(例如，數(shù)字接收器、USB供電的接收器)，接收器可以連接到例如計(jì)算機(jī)。接收 器可以是小型的，例如最大尺寸小于大約5、4、3、2、l、l/2或者l/4英寸。接收器和/或發(fā) 射器可以構(gòu)造成使得無線操作范圍至少為大約0、 1/4、 1/2、 1、2、3、4、5、8、 10或20米和/或 不大于大約100、50、30、20、15或10米。 系統(tǒng)800可以包括存儲部件或者存儲器，以存儲生物電位記錄數(shù)據(jù)。系統(tǒng)800可 以包括放大器、過濾器和/或A/D轉(zhuǎn)換器。 在一些實(shí)施方式中，套件可以包括這里所述的電極或者系統(tǒng)800。套件還可以包 括引線和/或連接器。引線和/或連接器可以構(gòu)造成將電極連接到電子設(shè)備，例如放大器。 套件可以包括放大器、過濾器和/或A/D轉(zhuǎn)換器。套件可以包括計(jì)算機(jī)(例如，便攜式計(jì)算 機(jī))。計(jì)算機(jī)可以包括用于分析生物電位記錄的軟件。 如上所述，電極可以構(gòu)造成使得電極在最初插入之后擴(kuò)展(在釋放施加的力之 后)?？商鎿Q地，電極可以構(gòu)造成在電極最初插入之后收縮。例如，如圖9A-圖9B所示，電 極900可以構(gòu)造成使得電極900在施加了力之后擴(kuò)展(例如，在將電極插入患者之前)，以 及在除去力之后壓縮(例如，在插入之后)。電極900包括多個突出部分905或者齒。突 出部分905可以具有這里所述的突起或者齒的性質(zhì)。例如，突出部分905的長度可以至少 為50、100、200、300、400或500微米，且可以小于或者等于大約1000、900、800、700、600或 500微米。突出部分905可以構(gòu)造成在電極的至少一部分已經(jīng)插入樣品或患者之后，或者在 電極已經(jīng)錨固到樣品或者患者之后，用于穩(wěn)固、定位和/或錨固電極900。在一些實(shí)施方式 中，兩個或多個分部910包括突出部分905。分部910可以定位成基本上圍繞電極900的中 心部分對稱。例如，在圖9B中，所示的兩個分部910定位于中心彎曲部分915的相反兩側(cè)。 突出部分905可以定位于分部910的內(nèi)表面上，如圖9B所示，從而多個分部910的突出部 分905彼此面對且指向電極900的中心部分。 電極900可以包括可變形的、柔性的和/或形狀記憶材料。如這里所用的，形狀 記憶材料是指在施加力時能夠從最初狀態(tài)變形到變形狀態(tài)但在釋放力時能夠回到最初狀 態(tài)的材料。在圖9A-圖9B中，電極900包括可變形的中心彎曲部分915。施加的力可以導(dǎo) 致彎曲部分915的半徑擴(kuò)大。例如，向下的力可以作用于中心彎曲部分915，而向上的力可 以作用于電極900的側(cè)面。在一些實(shí)施方式中，在將電極900應(yīng)用、連接和/或插入患者之 前，至少有一個力作用于電極900。當(dāng)電極接觸患者時，可以釋放該至少一個力，這會減小 中心彎曲部分915的曲率半徑，從而減小分部910之間的間隔，并且通過突出部分905穿剌 患者的皮膚。因此，突出部分905可以進(jìn)而將電極900錨固或穩(wěn)固于患者身上。特別地，電 極900可以構(gòu)造成在電極應(yīng)用之后，電極900的一些部分(例如，突出部分905)被插入到 患者身上，但其他部分(例如，彎曲的圓形部分915)則沒有插入。 在一些實(shí)施方式中，電極僅由一種材料制得，而在其他實(shí)施方式中，電極包括多種 材料。電極可以包括例如不銹鋼或者合金。電極900可以通過生產(chǎn)線來制造。例如，不銹 鋼電極可以在生產(chǎn)線上進(jìn)行切割、沖壓和磨削。電極900可以包括一個或多個移動工具接 觸部分920。移動工具接觸部分920可以包括例如槽，以維持移動工具930與電極900之間 的穩(wěn)定接觸。 移動工具930可以構(gòu)造成為電極900施加力和/或改變至少兩個突出部分905和
12/或至少兩個分部910之間的距離。在一種情況中，當(dāng)力作用于移動工具930時，力同樣作 用于至少兩個作用器接觸移動工具接觸部分920，其然后增加至少兩個分部910之間的間 隔，并增加中心彎曲部分915的曲率半徑。這可以將位于患者身上的突出部分905或者突出 部分905的一部分(例如，穿剌患者的頭皮)從患者身上取下，從而分離電極900和患者。
在一種實(shí)施方式中，移動工具930包括至少一個樞軸點(diǎn)935。移動工具930可以包 括至少一個施力部件940和至少一個或至少兩個電極接觸部件945。施力部件940可以構(gòu) 造成可通過操作者(例如，人)或者機(jī)器將力作用于一個或者所有的部件。在一些實(shí)施方 式中，例如圖9A-圖9B所示的實(shí)施方式中，施力部件940包括彎曲表面。施力部件940可 以構(gòu)造成通過施力而使至少兩個施力部件940之間的距離減小。電極接觸部件945可以構(gòu) 造成電極定位部件之間的距離至少部分地取決于施加到至少一個施力部件上的力。例如， 在施力部件940上施加的力可以增加電極接觸部件之間的分隔距離。在一些實(shí)施方式中， 作用器930與電極900是可分離的。 電極的實(shí)施方式包括容易使用的自錨固電極，用于記錄皮膚表面上的生物電位。 在一些實(shí)施方式中，這里所述的電極可以用于取代標(biāo)準(zhǔn)的EEG盤形記錄電極、真皮下針式 EEG電極、和/或真皮線式EEG電極。此外，與透過真皮或較淺地進(jìn)入真皮中的該電極有關(guān) 的感染風(fēng)險(xiǎn)不期望大于標(biāo)準(zhǔn)的盤形EEG電極(風(fēng)險(xiǎn)極低，且嚴(yán)重程度非常小，出現(xiàn)表皮感染 的情況非常罕見)。 這里所述的電極的實(shí)施方式可以用于如下應(yīng)用，包括可以在其中執(zhí)行EEG的任 何合適的應(yīng)用和設(shè)置(EEG實(shí)驗(yàn)室、癲癇監(jiān)視病房、重癥監(jiān)護(hù)病房、手術(shù)室、急診室、緊急場 所和流動式EEG監(jiān)護(hù))；可以執(zhí)行腦誘發(fā)電位或事件關(guān)聯(lián)電位的任何合適的應(yīng)用和設(shè)置，包 括精神病和心理學(xué)研究；在用作腦_機(jī)接口的裝置中作為人_機(jī)接觸點(diǎn)的使用；以及可以 對動物執(zhí)行EEG或誘發(fā)電位的設(shè)置。 雖然上述詳細(xì)的說明已經(jīng)顯示、描述和指出了應(yīng)用于各種實(shí)施方式的本發(fā)明新穎 的特征，但應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在裝置和方法 的形式和細(xì)節(jié)上作出各種省略、替換和修改?？梢哉J(rèn)識到，本發(fā)明可以在不提供這里所述的 所有特征和優(yōu)點(diǎn)的形式中予以實(shí)施，因?yàn)橐恍┨卣骺梢元?dú)立于其他特征予以使用和實(shí)踐。
權(quán)利要求
一種電極，包括主體部分；從所述主體部分延伸的多個腿；以及從每個所述腿延伸的多個突起。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電極，其中所述腿可彎曲。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電極，其中所述腿構(gòu)造成在施加力時彎曲，并且在釋放所 述力時返回到最初結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意 至大約600微米之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意 寸和大約O. OIO英寸之間。
11. 一種電極系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 多個根據(jù)權(quán)利要求1至10中任意一項(xiàng)所述的電極；以及 用于支撐所述多個電極的支撐結(jié)構(gòu)， 其中所述系統(tǒng)構(gòu)造成佩戴在患者的頭上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的電極系統(tǒng)，還包括電源。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的電極系統(tǒng)，還包括放大器、過濾器和A/D轉(zhuǎn)換器中的 至少一者。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11至13中任意一項(xiàng)所述的電極系統(tǒng)，還包括無線發(fā)射器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11至14中任意一項(xiàng)所述的電極系統(tǒng)，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括多個條 帶，該條帶構(gòu)造成纏繞在患者的頭部。
16. —種套件，包括多個根據(jù)權(quán)利要求1至10中任意一項(xiàng)所述的電極； 用于支撐所述多個電極的支撐結(jié)構(gòu)； 無線發(fā)射器；以及構(gòu)造成從所述無線發(fā)射器接收信號的接收器， 其中所述系統(tǒng)構(gòu)造成佩戴在患者的頭上。
17. —種用于記錄生物電位的方法，該方法包括 將電極的一部分插入到患者的皮膚中；以及 通過所述電極接收多個生物電位。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述電極包括多個突起，并且 其中所述插入包括將所述突起的一部分插入到患者的皮膚中。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中插入的所述電極的所述突起近似平行于患者的 皮膚的表面。 項(xiàng)所述的電極，其中所述突起的長度在大約300微米項(xiàng)所述的電極，其中所述突起包括尖端。 項(xiàng)所述的電極，其中所述電極包括不銹鋼。 項(xiàng)所述的電極，其中所述電極包括形狀記憶材料。 項(xiàng)所述的電極，其中所述電極包括合金。 項(xiàng)所述的電極，其中所述電極包括鎳鈦合金。 -項(xiàng)所述的電極，其中所述電極的厚度在大約O. 002英
20. 根據(jù)權(quán)利要求17至19中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述電極包括主體部分和從所 述主體部分延伸的多個腿，其中每個所述腿包括多個突起，并且其中所述插入包括將所述突起的一部分插入到患者的皮膚中。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中插入的所述電極的主體部分基本上平放在患者 的皮膚上。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，還包括在所述插入之前將所述腿從非彎曲位置 彎曲到彎曲位置，其中在所述彎曲位置，所述腿相對于所述主體的表面彎曲的角度在大約30度和大約 45度之間。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述腿構(gòu)造成在所述插入之后彎曲回到所述非 彎曲位置。
24. 根據(jù)權(quán)利要求17至23中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述插入包括將所述電極的所 述部分穿剌患者的皮膚。
25. 根據(jù)權(quán)利要求17至24中任意一項(xiàng)所述的方法，其中在插入所述電極的所述部分之 前，沒有在所述皮膚上涂覆導(dǎo)電膠或?qū)щ姼唷?br> 26. 根據(jù)權(quán)利要求17至25中任意一項(xiàng)所述的方法，其中所述皮膚未經(jīng)打磨。
27. 根據(jù)權(quán)利要求17至26中任意一項(xiàng)所述的方法，還包括放大所述生物電位和過濾所 述生物電位中的至少一者。
28. 根據(jù)權(quán)利要求17至27中任意一項(xiàng)所述的方法，還包括分析所述生物電位。
29. 根據(jù)權(quán)利要求17至28中任意一項(xiàng)所述的方法，還包括基于所述生物電位產(chǎn)生腦電 圖、心電圖或肌電圖數(shù)據(jù)。
30. —種電極，包括多個突起部分，該突起部分構(gòu)造成在將所述電極連接于患者時穩(wěn)固 所述電極，其中所述電極包括形狀記憶材料。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的電極，其中所述突起部分中的至少兩個構(gòu)造成在施加力時 分隔開第一距離，并且在釋放所述力時分隔開第二距離，所述第一距離大于所述第二距離。
32. 根據(jù)權(quán)利要求30或31所述的電極，其中所述突起部分的長度在大約300微米至大 約600微米之間。
33. 根據(jù)權(quán)利要求30至32中任意一項(xiàng)所述的電極，其中所述突起部分包括尖端。
34. 根據(jù)權(quán)利要求30至33中任意一項(xiàng)所述的電極，其中所述電極包括不銹鋼。
35. 根據(jù)權(quán)利要求30至34中任意一項(xiàng)所述的電極，其中所述突起部分中的至少兩個通 過可柔性彎曲的電極部件連接。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的電極，其中所述電極構(gòu)造成所述可柔性彎曲的電極部件的 半徑在施加力時要大于釋放所述力時。
37. —種電極系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 移動工具；以及電極，該電極包括多個突起部分，該突起部分構(gòu)造成在將所述電極連接到患者時穩(wěn)固 所述電極，其中所述電極包括形狀記憶材料。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的電極系統(tǒng)，其中所述移動工具包括樞軸點(diǎn)。
39. 根據(jù)權(quán)利要求37或38所述的電極系統(tǒng)，其中所述移動工具包括至少一個施力部件和至少兩個電極接觸部件，其中所述至少兩個電極接觸部件之間的距離至少部分地取決于施加到所述至少一個施力部件上的力。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的電極系統(tǒng)，其中所述至少一個施力部件包括兩個施力部件，并且其中所述作用器構(gòu)造成使得所述至少兩個電極接觸部件分隔開的距離隨著所述兩個施力部件之間距離的減小而增加。
全文摘要
實(shí)施方式涉及用于監(jiān)視生物電位的方法和系統(tǒng)。在一些情況中，該電極應(yīng)用于患者的皮膚。電極可以至少部分地插入到患者的皮膚中，例如通過將一個或多個齒的至少一部分插入到皮膚下面。電極可以包括形狀記憶材料。
文檔編號A61B5/0478GK101720202SQ200880022625
公開日2010年6月2日 申請日期2008年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月22日
發(fā)明者D·約翰森, M·朔爾, S·B·威爾森, S·克利爾 申請人:珀西斯特發(fā)展公司