這是在2014年3月12日遞交的序列號(hào)為14/206,529的美國(guó)申請(qǐng)的國(guó)際專利申請(qǐng)，該美國(guó)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入在本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及神經(jīng)和生理監(jiān)測(cè)，且更特別地涉及采集和分析腦電圖數(shù)據(jù)的方法和裝置。

背景技術(shù)：

腦電圖描記法(EEG)包括測(cè)量和記錄源自與大腦的不同部分相關(guān)聯(lián)的許多神經(jīng)過(guò)程的電活動(dòng)。通常使用排布在人的頭皮上或頭皮附近的多個(gè)電極來(lái)測(cè)量EEG數(shù)據(jù)，以測(cè)量源自大腦的神經(jīng)元內(nèi)的該電活動(dòng)的電壓波動(dòng)。在一些實(shí)例中，電極直接聯(lián)接到人的頭皮?？商孢x地，在其它實(shí)例中，電極被并入到頭戴式設(shè)備中，該頭戴式設(shè)備可以被戴在人的頭部上且沿著人的頭皮定位電極。

附圖說(shuō)明

圖1A為根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)造的示例性頭戴式設(shè)備的透視圖，該示例性頭戴式設(shè)備包括示例性電極支承件和用于采集EEG信號(hào)的示例性電極。

圖1B為在圖1A中示出的示例性頭戴式設(shè)備的左側(cè)視圖。

圖2A為圖1A和圖1B的示例性電極支承件和示例性電極中一者的示例性實(shí)現(xiàn)方式的分解圖。

圖2B為圖2A的示例性電極支承件和示例性電極的裝配視圖。

圖3為圖2A和圖2B的示例性電極支承件和示例性電極的沿著圖2B的線3-3截取的部分的橫截面視圖。

圖4示出可與圖1A和圖1B的示例性頭戴式設(shè)備一起使用的不同尺寸的示例性電極。

圖5為來(lái)自圖1A和圖1B的示例性頭戴式設(shè)備的示例性電路的框圖。

圖6為表示用于實(shí)現(xiàn)圖1A和圖1B的示例性頭戴式設(shè)備的示例性指令的流程圖，該示例性指令的至少一些為機(jī)器可讀的。

圖7為表示用于分析用圖1A和圖1B的示例性頭戴式設(shè)備采集的EEG數(shù)據(jù)的示例性機(jī)器可讀指令的流程圖。

圖8示出可執(zhí)行圖6和/或圖7的指令中的一個(gè)或多個(gè)指令以實(shí)現(xiàn)圖1A和圖1B的示例性頭戴式設(shè)備的示例性處理器平臺(tái)。

具體實(shí)施方式

在上述附圖中示出和/或在下文詳細(xì)討論某些示例。在描述這些示例時(shí)，類似或相同附圖標(biāo)記用于標(biāo)識(shí)相同或類似的元件。而且，如在文本中所使用，當(dāng)兩個(gè)結(jié)構(gòu)直接聯(lián)接或間接(例如通過(guò)一個(gè)或多個(gè)中介結(jié)構(gòu)和/或?qū)?聯(lián)接時(shí)，這兩個(gè)結(jié)構(gòu)“可操作地聯(lián)接”。

腦電圖描記法(EEG)數(shù)據(jù)表示大腦中的神經(jīng)元的電活動(dòng)(例如神經(jīng)去極化)。神經(jīng)電活動(dòng)可能由于五種感官中的一者或多者的刺激(誘發(fā)活動(dòng))和/或來(lái)自思維過(guò)程(自發(fā)性活動(dòng))。這些電活動(dòng)(例如腦電波)的總和傳播到表面(例如頭皮)且可用電極來(lái)檢測(cè)。EEG數(shù)據(jù)可以被分類在多個(gè)不同的頻帶內(nèi)。人類腦電波頻率包括δ(近似小于約4赫茲(Hz))頻率范圍、θ(近似在約3.5Hz到約7.5Hz之間)頻率范圍、α(近似在約7.5Hz和約13Hz之間)頻率范圍、β(近似在約14Hz和約30Hz之間)頻率范圍和γ(近似在約30Hz和約100Hz之間)頻率范圍。頭骨和皮層往往使波衰減，尤其是那些高于大約75Hz的波。

可以使用放置在人(例如用戶、觀看者、受實(shí)驗(yàn)者、小組成員、參與者或患者)的頭皮上的一個(gè)或多個(gè)電極測(cè)量EEG信號(hào)，以測(cè)量與發(fā)生在人腦的神經(jīng)元內(nèi)的突觸后電流相關(guān)聯(lián)的電活動(dòng)產(chǎn)生的電壓波動(dòng)。為了使表面EEG電極能夠有效地從大腦接收信號(hào)，將電極放置成靠近頭皮。可以手動(dòng)地將電極放在受實(shí)驗(yàn)者的頭部上或電極可以被包含在可穿戴的裝置中，例如該裝置諸如頭戴式設(shè)備。一些已知的EEG頭戴式設(shè)備利用永久地固定到頭戴式設(shè)備的電極。電線或纜線連接到電極，該電線或纜線將由電極采集的信號(hào)傳遞到附近的計(jì)算機(jī)或處理站。因此，在這類頭戴式設(shè)備中，當(dāng)電極損壞或不能操作時(shí)，可能需要替換整個(gè)頭戴式設(shè)備或需要重大維護(hù)來(lái)替換不能操作的電極。

附加地，為了降低阻抗并提高信號(hào)質(zhì)量，已知的頭戴式設(shè)備通常被緊緊地束縛到用戶的頭部上以減小電極與頭皮的組織之間的距離。然而，過(guò)大的壓力(例如，大于2牛頓/平方毫米(N/mm²))導(dǎo)致大部分受實(shí)驗(yàn)者不舒服(例如疼痛)。而且，在一些實(shí)例中，用戶的頭發(fā)過(guò)長(zhǎng)和/或過(guò)厚而無(wú)法使已知的頭戴式設(shè)備很好地操作，這是因?yàn)殡姌O可能不會(huì)自始至終地伸出穿過(guò)用戶的頭發(fā)來(lái)接觸頭皮。

其它已知的EEG頭戴式設(shè)備利用帶孔的帽子，這些孔用于插入濕的EEG電極。利用濕的EEG電極，操作者將導(dǎo)電膠應(yīng)用到帽子的孔中并將EEG電極插入對(duì)應(yīng)孔中。電極附接到電線或纜線，該電線或纜線也連接到附近的計(jì)算機(jī)或處理站。然而，這些膠是雜亂的，且膠的涂抹很費(fèi)時(shí)且需要消耗品，這些消耗品需要被重新裝滿。附加地，在這類布置中，專用電極將被插入到特定對(duì)應(yīng)的孔中，從而由電極采集的信號(hào)可以被合適地指定成與大腦的特定區(qū)域相關(guān)聯(lián)。因此，將濕的EEG電極放在帽子中很費(fèi)時(shí)、需要專門人員、且因此很昂貴。

本文公開(kāi)了用于從人腦接收神經(jīng)反應(yīng)數(shù)據(jù)的示例性的一個(gè)或多個(gè)頭戴式設(shè)備。在本文中公開(kāi)的示例性頭戴式設(shè)備包括放置在帽子上的多個(gè)示例性電極支承件，該帽子將被戴在人的頭部上。在一些示例中，電極支承件放置在帽子上的特定位置中用于有效(例如最佳)讀取。例如，該特定位置可以在大腦的發(fā)射某些感興趣的腦電波的特定部分之上。在一些示例中，電極被插入到電極支承件中以接合用戶的頭皮且接收EEG信號(hào)。在本文中公開(kāi)的示例性電極支承件固定地附接到帽子且可通信地聯(lián)接到帽子內(nèi)的電線或纜線。在一些示例中，電線或纜線通向處理器(例如附接到帽子的處理器、或附近的計(jì)算機(jī)或處理站)或帽子上的插頭。在一些這樣的示例中，示例性電極非永久性地附接到電線或纜線。相反，電極可移除地接合電極支承件中的對(duì)應(yīng)的電極支承件。在一些示例中，電極可以放置在任何電極支承件中。

當(dāng)被插入到電極支承件中時(shí)，電極接合帽子的穿戴者的頭皮。由電極之一采集的信號(hào)通過(guò)電極傳遞到電極支承件且因此傳遞到聯(lián)接于相應(yīng)的電極支承件的對(duì)應(yīng)的電線或纜線。因此，在本文中公開(kāi)的示例性電極可以很容易被插入、被移除、被互換和/或被替換，這大幅減少了設(shè)置和/或使用頭戴式設(shè)備所花費(fèi)的時(shí)間。因此，如果單個(gè)電極出故障或不能操作，則用戶可以移除該電極并替換它，而不處置整個(gè)帽子。

在本文中公開(kāi)的示例性電極被構(gòu)造成可移除地固定在示例性電極支承件中對(duì)應(yīng)的一個(gè)電極支承件中。在一些這類示例中，電極從電極殼體的端部延伸，該電極殼體包括沿著電極殼體的外表面的多個(gè)肋狀物。一些這類示例的電極支承件包括保持器，該保持器接合所述肋狀物并將電極殼體固定在合適位置。在一些示例中，電極殼體在電極支承件中可借助肋狀物和保持器的相互作用向上和/或向下移動(dòng)，以將電極定位成更靠近或更遠(yuǎn)離用戶的頭皮。該可調(diào)整性允許電極相對(duì)于頭皮移動(dòng)(例如足夠靠近頭皮以收集良好信號(hào)而不引起不舒適感)，從而提高信號(hào)收集質(zhì)量和可穿戴性(例如舒適感)。

在本文中公開(kāi)的一些示例性電極支承件能夠適應(yīng)多種不同尺寸的電極。例如，第一長(zhǎng)度的電極可以用于具有短發(fā)和/或細(xì)發(fā)的用戶。相對(duì)較長(zhǎng)的電極可以用于具有更長(zhǎng)或更厚的頭發(fā)的用戶，從而電極自始至終都延伸穿過(guò)用戶的頭發(fā)以接合用戶的頭皮。因此，在本文中公開(kāi)的示例性頭戴式設(shè)備是可定制的，從而適應(yīng)具有不同的頭形、頭發(fā)長(zhǎng)度和/或頭發(fā)厚度的不同人。

在一些示例中，電極被實(shí)現(xiàn)成伸縮銷組件。在一些這類示例中，彈簧被布置在電極外殼內(nèi)以使電極銷從電極外殼的端部向外偏置以接合用戶的頭皮。當(dāng)電極銷接合頭皮時(shí)，來(lái)自彈簧的張力調(diào)節(jié)以適應(yīng)施加到頭部的力且還減小不舒適度。因此，彈簧提高可穿戴性而不損害信號(hào)收集質(zhì)量。

在本文中公開(kāi)的示例性頭戴式設(shè)備包括將被戴在人的頭部上的帽子和由帽子承載的第一電極支承件。在一些示例中，第一電極支承件限定穿過(guò)其的第一開(kāi)口。一些這類示例的示例性頭戴式設(shè)備包括可插入到第一開(kāi)口中的第一電極。一些這類示例的第一電極具有第一長(zhǎng)度且在第一開(kāi)口中可調(diào)整到多個(gè)第一分離位置，這多個(gè)第一分離位置相對(duì)于第一開(kāi)口具有不同的插入深度。在一些這類示例中，第一電極在被插入到第一開(kāi)口中足夠深度時(shí)接合人的頭部。一些示例的示例性頭戴式設(shè)備還包括第二電極，該第二電極可與第一電極互換且可插入到與第一電極相同的第一開(kāi)口中(其中第一電極被移除)。一些這類示例的第二電極具有大于第一長(zhǎng)度的第二長(zhǎng)度且在第一開(kāi)口中可調(diào)整到多個(gè)第二分離位置，這多個(gè)第二分離位置相對(duì)于第一開(kāi)口具有不同的插入深度。一些示例的第二電極在被插入到第一開(kāi)口中足夠深度時(shí)接合人的頭部。

在一些示例中，第一電極包括電極外殼和可縮回到電極外殼中的銷。在一些這類示例中，第一電極包括布置在電極外殼內(nèi)以使銷向外偏置的彈簧。在一些示例中，電極外殼包括護(hù)套，該護(hù)套具有從護(hù)套的外表面突出的多個(gè)肋狀物。在一些示例中，第一電極支承件包括布置在第一開(kāi)口內(nèi)的保持器。在一些這類示例中，當(dāng)?shù)谝浑姌O布置在第一開(kāi)口中時(shí)，所述多個(gè)肋狀物中的至少一部分用于接合保持器，以將第一電極固定在所述不同的深度之一。在一些示例中，所述多個(gè)肋狀物包括布置在距離護(hù)套的第一端部為第一距離的第一肋狀物和布置在距離護(hù)套的第一端部為第二距離的第二肋狀物。在一些示例中，第二距離大于第一距離。在一些這類示例中，第一電極對(duì)戴帽子時(shí)的人的頭部的力在第二肋狀物與保持器接合時(shí)比在第一肋狀物與保持器接合時(shí)大。

在一些示例中，當(dāng)?shù)谝浑姌O布置在第一開(kāi)口中時(shí)，肋狀物可調(diào)整地聯(lián)接到第一電極支承件。在一些示例中，通過(guò)將肋狀物擰到各自的電極支承件中，肋狀物是可調(diào)節(jié)的。在其它示例中，肋狀物不是螺旋形的而是借助非螺旋運(yùn)動(dòng)可調(diào)節(jié)地聯(lián)接到第一電極支承件。在一些示例中，非螺旋運(yùn)動(dòng)包括滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)、摩擦配合等。在一些示例中，非螺旋運(yùn)動(dòng)包括滑入配合。

在一些示例中，當(dāng)?shù)谝浑姌O布置在第一開(kāi)口中時(shí)，肋狀物和第一電極支承件可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接。在一些示例中，第一開(kāi)口限定穿過(guò)帽子的第一通道。在一些示例中，保持器可通信地聯(lián)接到布置在帽子內(nèi)的電線。

在一些示例中，電極外殼包括手柄。在一些示例中，手柄包括第一材料，且護(hù)套和銷由與第一材料不同的第二材料組成。在一些這類示例中，第一材料為絕緣體。

在一些示例中，當(dāng)?shù)谝浑姌O處于第一電極支承件中時(shí)，第一電極支承件包括遠(yuǎn)離第一電極延伸的把手。

一些示例性頭戴式設(shè)備包括由帽子承載的第二電極支承件。在一些示例中，第二電極支承件具有穿過(guò)其的第二開(kāi)口。一些示例包括可插入第二通道中的第三電極。在一些示例中，第一電極與第三電極可互換且第一電極可插入第二開(kāi)口中。

在本文中公開(kāi)的示例性方法包括將帽子放在人的頭部上，該帽子具有第一電極支承件，該第一電極支承件包括底座、延伸穿過(guò)底座的開(kāi)口、和在開(kāi)口內(nèi)可操作地聯(lián)接到底座的保持器。一些示例性方法包括：在將帽子布置在人的頭部上時(shí)將電極插入底座的開(kāi)口中。在一些示例性方法中，電極包括細(xì)長(zhǎng)護(hù)套，該細(xì)長(zhǎng)護(hù)套具有用于接合保持器的多個(gè)肋狀物。一些示例性方法還包括：通過(guò)可移除地將電極固定在多個(gè)分離位置之一來(lái)調(diào)整電極在開(kāi)口內(nèi)的深度，所述多個(gè)分離位置相對(duì)于由所述多個(gè)肋狀物和保持器之間的接口限定的開(kāi)口具有不同的插入深度。

一些示例性方法包括指示電極何時(shí)插入開(kāi)口中且與保持器接合。一些示例性方法還包括指示電極何時(shí)與人的頭部接觸。

一些示例性方法包括分析由電極采集的信號(hào)的質(zhì)量、執(zhí)行該質(zhì)量與閾值質(zhì)量的比較、基于比較確定該質(zhì)量是可接受的或不可接受的、以及指示該質(zhì)量是否是不可接受的。一些示例性方法包括調(diào)整人的頭部上的帽子。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，圖1A和圖1B示出了根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)構(gòu)造的用于從人的頭部采集EEG信號(hào)的示例性頭戴式設(shè)備100。圖1A和圖1B的示例性頭戴式設(shè)備100可以例如用于在醫(yī)療環(huán)境或家庭環(huán)境中從患者采集醫(yī)療信息、用于控制游戲設(shè)備或其它娛樂(lè)設(shè)備的方位、用于提供數(shù)據(jù)作為健身計(jì)劃的一部分、用于收集受眾測(cè)量數(shù)據(jù)、用于控制遠(yuǎn)程設(shè)備和/或用于多個(gè)其它用途。圖1A和圖1B的示例性頭戴式設(shè)備100意圖被戴在人、用戶、受實(shí)驗(yàn)者、觀看者、參與者和/或小組成員的頭部上。

圖1A和圖1B的示例性頭戴式設(shè)備100包括將布置(例如，戴)在人的頭部上的帽子102(例如底座、覆蓋物、頭飾)。在圖示示例中，帽子102由柔性的和/或可伸縮的材料組成，例如，該材料諸如尼龍、塑料、橡膠等。在一些示例中，帽子102包括下巴托103，該下巴托103用于將帽子102頂著用戶的頭部進(jìn)行緊固。在其它示例中，采用替選的和/或附加的搭扣和/或條帶來(lái)將帽子102緊固和/或固定在人的頭部上。

如在圖1A和圖1B的圖示示例中所示，頭戴式設(shè)備100包括可操作地聯(lián)接到帽子102的多個(gè)電極支承件104a-104n。圖示示例的電極支承件104a-104n適合于接納用于從用戶的頭皮采集EEG信號(hào)的電極106a-106n。更具體地，電極支承件104a-104n中的每一者將相應(yīng)的電極106a-106n可移除地固定到帽子102。電極支承件104a-104n被布置在帽子102上的固定位置中以將電極106a-106n定位在對(duì)于良好的(例如接近最佳的)電極接觸和/或數(shù)據(jù)收集所期望的區(qū)域處或該期望的區(qū)域附近(例如大腦的發(fā)射某一信號(hào)以進(jìn)行某一響應(yīng)的特定區(qū)域附近)。在圖示示例中，具有多個(gè)電極位置。在一些示例中，電極支承件104a-104n被放置在指定位置上以遵守國(guó)際10-20體系，該國(guó)際10-20體系為電極放置在頭皮上以確保標(biāo)準(zhǔn)化再現(xiàn)性的標(biāo)準(zhǔn)。這些位置提供大腦的所有腦葉的覆蓋，所有腦葉包括額葉、頂葉、枕葉和顳葉。附加地，這些位置為用于臨床有效的EEG的接受的EEG電極位置。在其它示例中，頭戴式設(shè)備100可以包括更多或更少的電極支承件和/或電極。

圖示示例的帽子102包括多個(gè)電線108a-108n，這些電線108a-108n布置在帽子102上、帽子102下和/或帽子102內(nèi)(例如在帽子下面、在帽子之上、在帽子的材料內(nèi)、或在包括帽子的兩層材料之間)。圖示示例的電線108a-108n分別可通信地聯(lián)接到電極支承件104a-104n(例如與電極支承件104a-104n接成電路、與電極支承件104a-104n電接觸等)。在圖示示例中，電線108a-108n貫穿帽子且連接到布置在帽子102的后方的處理單元110(圖1B)。圖示示例的電線108a-108n將由電極106a-106n采集的信號(hào)攜帶至處理單元110。在一些示例中，除了電線108a-108n外或代替電線108a-108n，可以使用跡線、通信鏈路、晶帶、柔性印制電路板(FPCB)、和/或其它合適的通信鏈路。在其它示例中，電極支承件104a-104n無(wú)線地聯(lián)接到處理單元110和/或遠(yuǎn)程處理器。例如，電極支承件104a-104n中的一者或多者可以包括用于將信號(hào)(例如EEG信號(hào))無(wú)線發(fā)送到處理單元110的發(fā)送器。

在圖示示例中，電線108a-108n布置在帽子102中的頂層材料和底層材料之間。在這類示例中，頂層材料包括導(dǎo)電材料(例如導(dǎo)電網(wǎng)格)，該導(dǎo)電材料提供法拉第籠以防止外部靜態(tài)電場(chǎng)和非靜態(tài)電場(chǎng)干擾EEG信號(hào)。通過(guò)將電線108a-108n布置在帽子120的材料內(nèi)，電線108a-108n也不太可能被卡在或被鉤在物體上。

在一些示例中，采用電極來(lái)提供基準(zhǔn)信號(hào)，該基準(zhǔn)信號(hào)用于與由例如圖1A和圖1B的示例性頭戴式設(shè)備100從人的頭部的其它部分采集的EEG信號(hào)相比較?；鶞?zhǔn)電極被定位于人體上具有最小的或者沒(méi)有EEG活動(dòng)或其它非來(lái)源于人腦的電波和/或噪聲(諸如，例如指示肌肉收縮或血流的噪聲)的位置處。在圖1A和圖1B的圖示示例中，頭戴式設(shè)備100包括基準(zhǔn)電極109，該基準(zhǔn)電極109可以附接到佩戴者的耳朵(例如耳垂)。電線111將電極109可通信地聯(lián)接到處理單元110。圖示示例的基準(zhǔn)電極109可以為濕電極(例如使用凝膠傳感器的濕電極)或干電極(例如扁平金屬墊)且可以使用一個(gè)或多個(gè)任何合適的緊固機(jī)構(gòu)附接到佩戴者的耳朵，例如，該緊固機(jī)構(gòu)諸如粘合劑或夾子。在2013年3月14日遞交的序列號(hào)為13/829,849、名稱為“METHODS AND APPARATUS TO GATHER AND ANALYZE ELECTROENCEPHALOGRAPHIC DATA”的美國(guó)專利申請(qǐng)中公開(kāi)了用于將電極附接到人的耳垂的夾子的示例，該美國(guó)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入在本文中。

在圖1A和圖1B的示例性頭戴式設(shè)備100中，單個(gè)基準(zhǔn)電極109被實(shí)現(xiàn)且附接到佩戴頭戴式設(shè)備100的人的耳朵。然而，在其它示例中，基準(zhǔn)電極109可以附接到鼻子、脖子、或人身上能夠提供基準(zhǔn)信號(hào)的任何其它位置。附加地，在一些示例中，實(shí)施多于一個(gè)的基準(zhǔn)電極。

在圖示示例中，處理單元110容納用于處理從電極106a-106n和基準(zhǔn)電極109采集的信號(hào)的電氣部件(下文更詳細(xì)地描述)。在一些示例中，該電氣部件用于例如將EEG數(shù)據(jù)從模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、放大EEG數(shù)據(jù)、對(duì)該數(shù)據(jù)濾波(例如從該數(shù)據(jù)中去除噪聲)、分析該數(shù)據(jù)和/或?qū)⒃摂?shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)或其它遠(yuǎn)程接收器或處理單元。在一些示例中，處理單元110包括硬件和軟件，例如放大器、信號(hào)調(diào)節(jié)電路、基于半導(dǎo)體的微處理器和/或用于將信號(hào)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心或計(jì)算機(jī)的發(fā)送器。在其它示例中，一些處理在頭戴式設(shè)備100處進(jìn)行，在頭戴式設(shè)備100例如借助無(wú)線連接將數(shù)據(jù)或半處理的結(jié)果發(fā)送到遠(yuǎn)程站點(diǎn)之后，一些處理遠(yuǎn)程地進(jìn)行。在一些示例中，處理單元110可移除地附接到頭戴式設(shè)備100。在一些這類示例中，處理單元110可以被移除且用不同處理單元來(lái)替代，該不同處理單元例如可以具有不同的編程功能和分析工具。在一些示例中，多個(gè)處理單元可以包含不同的預(yù)編程的分析工具，且可以根據(jù)頭戴式設(shè)備100的期望功能(例如控制游戲、收集醫(yī)療信息、控制家用電器等)互換這些處理單元。

在一些示例中，頭戴式設(shè)備100不包括處理單元110，且代替地，電線108a-108n、電線111通向可用于將頭戴式設(shè)備直接插到另一計(jì)算機(jī)或處理站的插頭(例如銷連接器)。在其它示例中，處理單元100僅包括放大EEG信號(hào)的放大器。在一些這類示例中，處理單元110可以被插入到另一計(jì)算機(jī)或處理站以進(jìn)一步處理和/或可以無(wú)線地將放大的信號(hào)發(fā)送到計(jì)算機(jī)和/或處理站。在一些示例中，有利的是放大盡可能靠近電極的信號(hào)。

圖2A為圖1A和圖1B的所述多個(gè)電極106a之一和所述多個(gè)電極支承件104a之一的示例性實(shí)現(xiàn)方式的分解圖。在圖示示例中，電極支承件104a包括支架或底座200，該支架或底座200限定穿過(guò)其的通道或開(kāi)口202。在圖示示例中，開(kāi)口202從底座200的上表面204到底座200的下表面206延伸穿過(guò)底座200。底座200還具有環(huán)形槽208，在該環(huán)形槽處，帽子102可操作地聯(lián)接到電極支承件104a。圖示示例的電極支承件104a還包括從底座200向上突出且向外延伸(例如遠(yuǎn)離電極106a)的第一彎曲延伸部210和第二彎曲延伸部212。在一些示例中，第一彎曲延伸部和第二彎曲延伸部212為把手，該把手用作手指用拉手以允許用戶很容易地將電極106a插入電極支承件104a中，在下文更詳細(xì)地描述。盡管在圖示示例中示出了彎曲延伸部210、彎曲延伸部212，但是可以附加地和/或替選地使用一種或多種其它合適形狀。

如圖2A所示，電極106a包括手柄214和電極體，該電極體包括外殼或護(hù)套216和銷218(例如伸縮銷)。在圖示示例中，護(hù)套216接納銷218。圖示示例的銷218通過(guò)彈簧可縮回到護(hù)套216中且從護(hù)套216向外偏置(在下文更詳細(xì)地描述)。具體地，銷218可縮回到護(hù)套216的底端220中，且手柄214聯(lián)接到護(hù)套216的頂端222。如圖2A和圖2B所示，圖示示例的護(hù)套216包括多個(gè)肋狀物224a-224n(例如第一接合構(gòu)件)。肋狀物224a-224n是從護(hù)套216向外延伸的突出部。在所示示例中，護(hù)套216具有7個(gè)肋狀物。然而，在其它示例中，護(hù)套216可以具有更多或更少肋狀物(例如兩個(gè)肋狀物、二十個(gè)肋狀物等)。

圖示示例的電極106a可插入到電極支承件104a中。具體地，用戶可以將電極106a放在電極支承件104a的開(kāi)口202上方(例如在圖2A中所示的位置)，并通過(guò)施加向下的力(例如朝向戴帽子的用戶的頭皮的力)將電極106a插入電極支承件104a中(例如在圖2B中所示的位置)。護(hù)套216的肋狀物224a-224n接合底座200的開(kāi)口202內(nèi)部的保持器卡環(huán)(例如第二接合構(gòu)件)(下文描述)以將電極106a固定在電極支承件104a中的多個(gè)分離位置之一。肋狀物224a-224n允許電極106a一旦被插入開(kāi)口202中則鎖到和/或扣到位置中。每個(gè)肋狀物限定電極106a可插入電極支承件104a的開(kāi)口202中的不同分離位置或深度。因此，可以調(diào)整電極106a在電極支承件104a中的深度。

圖2B示出了插入電極支承件104a中的圖2A的示例性電極106a。在示例性操作中，用戶可以將第一手指(例如食指)放在第一彎曲延伸部210之下且將第二手指(例如中指)放在第二彎曲延伸部212之下。采用該方式，用戶可以使用他/她的拇指和/或手掌按壓在手柄214的頂部上以將電極106a插入電極支承件104a中。用戶可以將電極106a推入電極支承件104a中，且電極106a可釋放地鎖到或扣到肋狀物224a-224n處的接合部中?？梢韵蛳聣弘姌O106a，直到銷218接合用戶的頭皮，且可以根據(jù)待施加到頭皮的期望壓力而進(jìn)一步調(diào)整電極106a(例如拉入或拉出)。隨著銷218接合用戶的頭部，迫使帽子102向上遠(yuǎn)離頭部，且因此在帽子102中產(chǎn)生向下的張力。該向下的張力或偏置力協(xié)助保持銷218頂著用戶的頭皮，且保持帽子102在用戶的頭部上牢固且平穩(wěn)。在一些示例中，受力向上的帽子102(例如遠(yuǎn)離用戶的頭部)提供電極106a與頭部接合的可見(jiàn)指示。此外，圖示示例的銷218可逆著彈簧的力縮回到護(hù)套216中(圖3)，這緩和銷218對(duì)頭皮的力。這種雙重可調(diào)性大幅提高了帽子102的可穿戴性且使得用戶更有效地使電極106a頂著頭皮定位，從而產(chǎn)生良好的信號(hào)質(zhì)量而對(duì)于帽子的佩戴者無(wú)不適感。

圖3為沿著圖2B的線3-3截取的插入示例性電極支承件104a中的示例性電極106a的橫截面視圖。在圖示示例中，電極支承件104a的開(kāi)口204包括具有第一直徑的第一孔300、具有第二直徑304的環(huán)形腔302、具有第三直徑的第三孔306、和具有第四直徑的第四孔308。第一孔300、第二孔302、第三孔306、第四孔308限定開(kāi)口204的內(nèi)部(例如穿過(guò)底座200和帽子102的通道)。在其它示例中，電極支承件104a可以包括限定開(kāi)口204的更多或更少的孔。此外，在一些示例中，單個(gè)電極支承件104a包括彼此平行以容納多個(gè)電極的多個(gè)開(kāi)口。

如圖3的示例所示，保持器卡環(huán)310布置在電極支承件104a的環(huán)形腔302內(nèi)。圖示示例的保持器卡環(huán)310包括圓盤(pán)312以及第一彈簧314和第二彈簧316，該第一彈簧314和第二彈簧316操作性地聯(lián)接到圓盤(pán)312的內(nèi)邊緣318。在圖示示例中，第一彈簧314和第二彈簧316為U形彈簧。在其它示例中，可以具有一個(gè)彈簧。在一些這類示例中，單個(gè)彈簧可以由圍繞插入的電極的環(huán)形環(huán)形成。

隨著圖示示例的電極106a被插入電極支承件104a的開(kāi)口202中，肋狀物224a-224n接合和/或滑過(guò)彈簧314、彈簧316并迫使彈簧314、彈簧316徑向向外彎曲。當(dāng)所述多個(gè)肋狀物224a-224n之一滑過(guò)彈簧314、彈簧316時(shí)，彈簧314a-316由于其偏置力而徑向向內(nèi)收縮，并接合護(hù)套216在肋狀物224a-224n中兩個(gè)肋狀物之間的區(qū)段。在該位置，圖示示例的彈簧314、彈簧316使電極106a牢固且穩(wěn)定以及防止電極106a在電極支承件104a中上下移動(dòng)，直到電極106a上的力大到足以克服由彈簧314、彈簧316提供的力。當(dāng)施加這種力時(shí)，使電極106a進(jìn)一步移動(dòng)到底座206中或從底座206中移除。在制造期間，彈簧314、彈簧316的張力可以被選擇，以達(dá)到作用在電極106a上的期望量的力。例如，當(dāng)相對(duì)較小的力被作用在電極106a上時(shí)，可以使用更硬的彈簧來(lái)防止電極106a在電極支承件104a中移動(dòng)。

在圖示示例中，肋狀物224a-224n為形成在護(hù)套216周圍的單獨(dú)的環(huán)形環(huán)。肋狀物224a-224n表示電極106a可被保持在電極支承件104a中的分離位置。然而，在其它示例中，肋狀物224a-224n可以為螺旋形的且形成螺紋(例如類似于螺釘)。在這類示例中，電極106a可以被擰(例如旋轉(zhuǎn))到電極支承件104a中。利用螺紋設(shè)置，可以以連續(xù)方式調(diào)整電極106a，在定位中具有相對(duì)較大的細(xì)微調(diào)節(jié)。螺紋設(shè)置還消除了對(duì)于具有彈簧性質(zhì)的圓盤(pán)312的需求。

在其它示例中，其它類型的接合構(gòu)件可以被用在電極支承件104a的開(kāi)口202的內(nèi)部以固定電極106a。在一些示例中，開(kāi)口202的內(nèi)部具有從底座200的頂部204到底座的底部206的基本平坦的壁，其具有從其延伸到開(kāi)口中的突出物或肋狀物以接合電極106a上的肋狀物224a-224n。在這類示例中，該突出物可以電聯(lián)接到電線108a(例如借助延伸通過(guò)底座200的電線或跡線)。

在圖示示例中，電極106a的銷218接合用戶的頭部且接收通過(guò)頭皮發(fā)送的EEG信號(hào)。銷218可縮回到護(hù)套216的底端220中的腔320內(nèi)且借助彈簧322被向外偏置，該彈簧322布置在腔320內(nèi)。銷218的末端324接觸人的頭部的頭皮且感測(cè)EEG信號(hào)。如果頂著頭皮向下施加過(guò)多的力，則彈簧322允許銷218縮回到護(hù)套216中，從而提高頭戴式設(shè)備100的舒適度和可穿戴性。不同尺寸的彈簧可以用于第一電極212以提供更多或更少的力。在一些示例中，彈簧322提供約兩(2)牛頓的力。此外，護(hù)套216被插入電極支承件104a中的距離也影響施加到頭皮的力。例如，護(hù)套216插入到電極支承件104a中越遠(yuǎn)，銷218對(duì)頭皮的力越大。而且，在圖示示例中，彈簧322為螺旋彈簧。然而，在其它示例中，彈簧322可以通過(guò)任何其它類型的彈簧(例如諸如鋼板彈簧)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在圖示示例中，銷218、彈簧322和護(hù)套216由導(dǎo)電材料組成，該導(dǎo)電材料諸如銀、氯化銀、金、鉑、鈦等。在一些示例中，銷218、彈簧322和護(hù)套216由相同導(dǎo)電材料組成。然而，在其它示例中，銷218、彈簧322和/或護(hù)套216由不同導(dǎo)電材料組成。在圖示示例中，由于銷218、彈簧322和護(hù)套216為導(dǎo)電的且彼此接觸，因此由銷218采集的信號(hào)通過(guò)銷218、彈簧322和護(hù)套216傳遞。還借助護(hù)套214和保持器卡環(huán)310的彈簧314、彈簧316之間的電接觸將信號(hào)從護(hù)套214傳遞到保持器卡環(huán)310。在圖示示例中，電線326布置在電極支承件104a的底座200內(nèi)且可通信地聯(lián)接(例如電聯(lián)接)保持器卡環(huán)310和帽子102內(nèi)處于環(huán)形槽208處的電線108a。電線326可以使用任何合適的緊固機(jī)構(gòu)操作性地聯(lián)接到保持器，該緊固機(jī)構(gòu)諸如焊接、粘合、摩擦配合等。因此，由電極106a的銷218接收的信號(hào)被傳遞到帽子102的配線，且在一些示例中，被傳遞到處理單元110或頭戴式設(shè)備100上別處的其它輸出纜線或部件。

在圖示示例中，手柄214由絕緣體組成。因此，人可以觸摸電極106a的手柄214而不干擾通過(guò)正在護(hù)套218傳輸?shù)腅EG信號(hào)。在圖示示例中，手柄214為具有把手的圓形旋鈕的形狀。然而，在其它示例中，可以采用其它合適的手柄和/或形狀(例如轉(zhuǎn)鍵、杠桿等)。

在示例性操作中，將圖示示例的帽子102放在人的頭部上，且調(diào)整下巴托103以改變頭部上的帽子102的張力。一旦被定位，則將電極(例如電極106a)插入電極支承件(例如，電極支承件104a)中。在一些示例中，頭戴式設(shè)備100可通信地聯(lián)接到計(jì)算機(jī)或處理站用以實(shí)時(shí)處理和顯示。計(jì)算機(jī)或處理站可以指示電極何時(shí)已被放在某一電極支承件中。然后，可以將電極推入對(duì)應(yīng)的電極支承件中，直到電極的銷以期望水平的壓力接合用戶的頭皮。在一些示例中，計(jì)算機(jī)或處理站還可以指示電極已經(jīng)接觸用戶的頭皮以及電極正成功地接收信號(hào)。

在圖2A、圖2B和圖3的示例中，銷218和護(hù)套216為圓柱形的且具有圓形橫截面。然而，在其它示例中，銷218和/或護(hù)套216可以具有矩形、方形或其它形狀的橫截面。在圖示示例中，第一電極銷218的末端324為平坦的，相比于點(diǎn)，這提供了接觸用戶的頭皮的更大的表面積。該更大的表面積還通過(guò)將力分布在比點(diǎn)式電極中的情況更大的面積上而提高了頭戴式設(shè)備100的舒適度。然而，在其它示例中，銷218的末端324可以為圓形的或其它的點(diǎn)形的。電極106a的銷218的尺寸被設(shè)定成突出穿過(guò)人的頭部上的頭發(fā)，這提供了接觸用戶的頭皮的足夠的表面積且從大腦接收信號(hào)。根據(jù)頭發(fā)的厚度，可以使用不同尺寸的銷218。

另外，盡管在圖2A、圖2B和圖3中將多個(gè)肋狀物222a-222n示出為覆蓋護(hù)套216的大部分，但是在其它示例中，肋狀物222a-222n僅覆蓋護(hù)套的一部分。在這類示例中，護(hù)套216的剩余部分可以是平滑的。

在圖1A和圖1B中的頭戴式設(shè)備100中示出的其它電極支承件104b-104n和電極106b-106n可以與在圖2A、圖2B和圖3中示出的示例性電極支承件104a和示例性電極106a相同。因此，電極106a-106n可以自由地與其它電極106a-106n互換。因此，在圖示示例中，特定的電極支承件104a-104n未被指定用于僅接受特定的電極106a-106n。而是，電極106a-106n中的任一者可以被插入電極支承件104a-104n中的任一者中。因此，如果電極出故障，則可以很容易地移除和替換該出故障的電極而不必須替換整個(gè)頭戴式設(shè)備100。

盡管在文本中關(guān)于可伸縮或柔性的帽子102公開(kāi)了示例性電極支承件104a和示例性電極106a，但是示例性電極支承件104a和示例性電極106a也能夠被并入到剛性頭戴式設(shè)備中。附加地或可替選地，示例性電極支承件104a和示例性電極106a可以被用在能夠并入電極支承件104a的任何其它頭戴式設(shè)備結(jié)構(gòu)或底座構(gòu)件中。示例性電極支承件104a和示例性電極106a之間的相互作用允許電極很容易地且快速地被插入、被替換、被互換等。另外，由于電線108a-108n與電極支承件104a-104n通信(例如電連接到電極支承件104a-104n)且電極106a-106n可以被用在電極支承件104a-104n中的任一者中，因此相比于現(xiàn)有的頭戴式設(shè)備，大幅減少了構(gòu)建頭戴式設(shè)備所花費(fèi)的時(shí)間。

圖4示出了可與本文中公開(kāi)的示例性電極支承件104a-104n一起使用的兩個(gè)不同尺寸的示例性電極。在一些示例中，當(dāng)用戶具有較長(zhǎng)和/或較厚的頭發(fā)時(shí)，電極106a的長(zhǎng)度可能不足完全貫穿頭發(fā)以有效地接合用戶的頭部。在這類實(shí)例中，電極106a可以被更長(zhǎng)的電極(例如諸如電極400)來(lái)替換，該更長(zhǎng)的電極具有比電極106a相對(duì)更長(zhǎng)的護(hù)套和銷。如上所述，電極106a包括手柄214、護(hù)套216和銷218。電極106a的護(hù)套216具有長(zhǎng)度l1，且電極106a的銷218具有長(zhǎng)度l2。電極400基本上類似于電極106a且包括手柄402、護(hù)套404和銷406(其可縮回到護(hù)套404中)。在圖示示例中，電極400的護(hù)套404具有長(zhǎng)度l3，且電極400的銷406具有長(zhǎng)度l4。在一些示例中，l3為大約1英寸至2英寸。在所示示例中，l3大于l1，且l4大于l2。在其它示例中，l4與l2相同且l3大于l1。因此，本文中公開(kāi)的示例性電極可以按一系列尺寸(例如長(zhǎng)度)來(lái)制造以適應(yīng)不同的頭發(fā)厚度和/或頭部尺寸。如上所述，當(dāng)用戶具有較厚的頭發(fā)且相對(duì)較短的電極(例如電極106a)的長(zhǎng)度不足以延伸穿過(guò)頭發(fā)時(shí)，可以使用更長(zhǎng)的電極，諸如電極400。

圖5為用于示例性頭戴式設(shè)備100的示例性處理系統(tǒng)500的框圖。圖5的示例性系統(tǒng)500包括多個(gè)電極106a-106n。電極106a-106n例如聯(lián)接到將被戴在受實(shí)驗(yàn)者的頭部上的頭戴式設(shè)備100，以采集EEG數(shù)據(jù)，如上所述。電極106a-106n聯(lián)接到電極支承件104a-104n，該電極支承件104a-104n聯(lián)接到圖1A到圖1B中所示的頭戴式設(shè)備100的處理單元110。

在圖5中所示的系統(tǒng)500中，電極106a-106n借助通信鏈路502可通信地聯(lián)接到電極支承件104a-104n，例如該通信鏈路502諸如上文公開(kāi)的電極106a和電極支承件104a之間所形成的接觸(例如圖3)。在圖2A、圖2B和圖3中所示的示例中，電極支承件104a包括保持器卡環(huán)310，該保持器卡環(huán)310接合(例如接觸)護(hù)套216上的肋狀物224a-224n以可釋放地將電極106a固定且穩(wěn)定在電極支承件104a內(nèi)。電極銷218、護(hù)套216和彈簧322為導(dǎo)電的。因此，由電極銷218采集的信號(hào)通過(guò)護(hù)套216被傳遞到布置在電極支承件104a內(nèi)的保持器卡環(huán)310。在圖3中所示的示例中，電極支承件104a還包括電線326，該電線326將信號(hào)從保持器卡環(huán)310通過(guò)底座200傳遞到底座的外表面。

如在圖5的框圖中所示，電極支承件104a-104n借助由例如電線108a-108n形成的通信鏈路可通信地聯(lián)接到處理單元110。在一些示例中，電線108a-108n布置在帽子102的材料內(nèi)(例如在頂層材料和底層材料之間)。電線108a-108n將電極支承件104a-104n(和其相應(yīng)的電極106a-106n)中的每一者可通信地聯(lián)接到頭戴式設(shè)備100的處理單元110。在其它示例中，帽子102中的電線108a-108n連接到帽子102上的插頭，該插頭允許帽子102被插入另一外部計(jì)算機(jī)或處理站。

圖5的示例性系統(tǒng)500還包括基準(zhǔn)電極109。基準(zhǔn)電極109借助電線111聯(lián)接到處理單元110?；鶞?zhǔn)電極109提供用于與由例如電極106a-106n采集的EEG信號(hào)相比較的基準(zhǔn)信號(hào)?；鶞?zhǔn)電極109可以附接到耳朵、鼻子、脖子、或人體上具有最小EEG活動(dòng)或無(wú)EEG活動(dòng)的任何其它合適位置。例如，在圖1A和圖1B的圖示示例中，基準(zhǔn)電極109聯(lián)接到佩戴者的耳朵。在一些示例中，系統(tǒng)500包括多于一個(gè)的基準(zhǔn)電極。

圖5的示例性處理單元110包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器504、信號(hào)調(diào)節(jié)器506、數(shù)據(jù)庫(kù)508、分析器510和發(fā)送器512。

模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器504將在電極106a-106n和基準(zhǔn)電極109處接收的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。在一些示例中，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器504位于頭戴式設(shè)備的外殼中的處理單元110內(nèi)。在其它示例中，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器504包括多個(gè)A-D轉(zhuǎn)換器，該多個(gè)A-D轉(zhuǎn)換器定位成服務(wù)于多個(gè)單獨(dú)的電極或多組電極以轉(zhuǎn)換盡可能靠近源的信號(hào)，這可以進(jìn)一步降低干擾。在一些示例中，A-D轉(zhuǎn)換器布置在電極支承件104a-104n的外殼內(nèi)。

圖示示例的信號(hào)調(diào)節(jié)器506準(zhǔn)備采集的信號(hào)使得數(shù)據(jù)為更可用的形式。例如信號(hào)調(diào)節(jié)器506可以包括將信號(hào)放大到更可檢測(cè)的級(jí)別的放大器。此外，信號(hào)調(diào)節(jié)器506可以包括用于將噪聲從信號(hào)中去除的濾波器。該濾波器還可以被用作帶通濾波器，以根據(jù)期望的處理和/或分析而通過(guò)一個(gè)或多個(gè)頻帶和/或操縱選擇頻帶。在一些示例中，電極106a-106n中的每一者和/或基準(zhǔn)電極109可以包括在電極106a-106n或基準(zhǔn)電極109處或附近的信號(hào)調(diào)節(jié)器。示例性信號(hào)調(diào)節(jié)器506可以包括執(zhí)行信號(hào)調(diào)節(jié)方法的硬件和/或軟件。在一些示例中，信號(hào)調(diào)節(jié)器包括補(bǔ)償電極極化的消除趨勢(shì)單元，在電極極化中，由于電極的極化而具有與腦電波活動(dòng)無(wú)關(guān)的電壓信號(hào)的緩慢移動(dòng)。圖5的示例性處理單元110還提供信號(hào)處理，該信號(hào)處理可以包括執(zhí)行快速傅立葉變換(FFT)計(jì)算、相干性測(cè)量和/或自定義自適應(yīng)濾波的硬件和/或軟件。

圖示示例的分析器510根據(jù)預(yù)期研究、按照一個(gè)或多個(gè)分析協(xié)議分析從電極106a-106n和基準(zhǔn)電極109采集的且被模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器504和信號(hào)調(diào)節(jié)器506處理的數(shù)據(jù)。例如，在一些研究中，分析器510處理數(shù)據(jù)以確定受實(shí)驗(yàn)者的精神狀態(tài)、生理狀態(tài)、注意力、共鳴或記憶力、情感投入和/或受實(shí)驗(yàn)者的其它合適特性中的一者或多者。在2012年12月27日遞交的序列號(hào)為13/728,900、名稱為“SYSTEMS AND METHODS TO GATHER AND ANALYZE ELECTROENCEPHALOGRAPHIC DATA”的美國(guó)專利申請(qǐng)和2008年3月26日遞交的序列號(hào)為12/056,190、名稱為“ANALYSIS OF MARKETING AND ENTERTAINMENT EFFECTIVENESS USING CENTRAL NERVOUS SYSTEM,AUTONOMIC NERVOUS SYSTEM,AND EFFECTOR DATA”的美國(guó)專利申請(qǐng)(現(xiàn)在為美國(guó)專利8,484,081)中公開(kāi)了示例性處理操作和技術(shù)的描述，這兩個(gè)美國(guó)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入在本文中。

圖示示例的發(fā)送器512將處于任何處理階段的數(shù)據(jù)和/或來(lái)自分析器510的分析的結(jié)果傳送到輸出部514。輸出部514可以通過(guò)手持式設(shè)備、警報(bào)器、頭戴式設(shè)備上的顯示屏、遠(yuǎn)程服務(wù)器、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)和/或任何其它合適輸出部來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一些示例中，輸出部為顯示屏且可以用于指示電極106a-106n何時(shí)在電極支承件104a-104n中以及電極106a-106n何時(shí)接收信號(hào)。而且，在一些示例中，輸出部514可以用于根據(jù)由處理單元110執(zhí)行的信號(hào)分析來(lái)指示電極106a-106n未采集足夠強(qiáng)的信號(hào)。在這類示例中，輸出部514可以指示，電極106a-106n將被進(jìn)一步插入相應(yīng)的電極支承件104a-104n中以提高信號(hào)質(zhì)量。

數(shù)據(jù)傳輸可以通過(guò)藍(lán)牙傳輸、wi-fi傳輸、ZiGBee傳輸和/或傳輸之前的加密來(lái)實(shí)現(xiàn)。在圖示示例中，數(shù)據(jù)庫(kù)508存儲(chǔ)采集的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)流可以被緩存以用于流式傳輸，或被存儲(chǔ)在板上(即，頭戴式設(shè)備處)以用于例如在低活動(dòng)時(shí)段期間的周期性或非周期性上傳。

處理單元110的部件504至部件512借助通信鏈路516可通信地聯(lián)接到示例性系統(tǒng)500的其它部件。通信鏈路516可以為使用任何過(guò)去的、現(xiàn)在的或未來(lái)的通信協(xié)議(例如藍(lán)牙、USB 2.0、USB 3.0等)的任何類型的有線連接(例如數(shù)據(jù)總線、USB連接等)或無(wú)線通信機(jī)制(例如射頻、紅外等)。而且，示例性系統(tǒng)500的部件可以被集成在一個(gè)設(shè)備中或分布在兩個(gè)或更多個(gè)設(shè)備上。

盡管在圖5中示出了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)500的示例性方式，但是圖5中的所示的元件、過(guò)程和/或設(shè)備中的一者或多者可以被組合、劃分、重排、省略、消除和/或以任何其它方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，圖5的示例性處理單元110、示例性信號(hào)調(diào)節(jié)器506、示例性A/D轉(zhuǎn)換器504、示例性數(shù)據(jù)庫(kù)508、示例性發(fā)送器512、示例性分析器510、示例性輸出部514和/或更一般地示例性系統(tǒng)500可以使用硬件、軟件、固件、和/或硬件、軟件和/或固件的任何組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，例如，圖5的示例性處理單元110、示例性信號(hào)調(diào)節(jié)器506、示例性A/D轉(zhuǎn)換器504、示例性數(shù)據(jù)庫(kù)508、示例性發(fā)送器512、示例性分析器510、示例性輸出部514和/或更一般地示例性系統(tǒng)500中的任一者可以使用如下項(xiàng)來(lái)實(shí)現(xiàn)：一個(gè)或多個(gè)模擬或數(shù)字電路、邏輯電路、一個(gè)或多個(gè)可編程處理器、一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASIC)、一個(gè)或多個(gè)可編程邏輯設(shè)備(PLD)和/或一個(gè)或多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯設(shè)備(FPLD)。當(dāng)閱讀覆蓋純軟件和/或固件實(shí)現(xiàn)方式的本專利的裝置或系統(tǒng)權(quán)利要求中的任一者時(shí)，示例性處理單元110、示例性信號(hào)調(diào)節(jié)器506、示例性A/D轉(zhuǎn)換器504、示例性數(shù)據(jù)庫(kù)508、示例性發(fā)送器512、示例性分析器510或示例性輸出部514中的至少一者由此明確地被限定成包括有形的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)設(shè)備或存儲(chǔ)盤(pán)，諸如存儲(chǔ)軟件和/或固件的存儲(chǔ)器、數(shù)字通用光盤(pán)(DVD)、光盤(pán)(CD)、藍(lán)光碟等。另外，圖5的示例性系統(tǒng)500可以包括除了圖5中所示那些以外或代替圖5中所示那些的一個(gè)或多個(gè)元件、過(guò)程和/或設(shè)備，和/或可以包括圖示元件、過(guò)程和設(shè)備中的任何或全部中的多于一者。

在圖6和圖7中示出了用于實(shí)現(xiàn)圖1A至圖5的頭戴式設(shè)備100和/或系統(tǒng)500的示例性指令的流程圖表示，該示例性指令的至少一些為機(jī)器可讀的。在本示例中，機(jī)器可讀指令包括由處理器執(zhí)行的程序，該處理器諸如在下文結(jié)合圖8所討論的示例性處理器平臺(tái)800中示出的處理器812。該程序可以被嵌入在軟件中，該軟件存儲(chǔ)在有形的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，該介質(zhì)諸如CD-ROM、軟盤(pán)、硬驅(qū)動(dòng)、數(shù)字通用光盤(pán)(DVD)、或與處理器812相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器，但是全部程序和/或其部分可以替選地由處理器812以外的設(shè)備來(lái)執(zhí)行和/或被實(shí)施在固件或?qū)Ｓ糜布?。另外，盡管參照在圖6和圖7中所示的流程圖來(lái)描述示例性程序，但是可以替選地使用許多其它實(shí)現(xiàn)示例性頭戴式設(shè)備100和/或示例性系統(tǒng)500的方法。例如，框的執(zhí)行次序可以被改變，和/或描述的一些框可以被改變、消除或組合。

如上所述，圖7的示例性過(guò)程和圖6的示例性過(guò)程的至少一部分可以使用編碼指令(例如計(jì)算機(jī)和/或機(jī)器可讀的指令)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該編碼指令存儲(chǔ)在有形的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上，該存儲(chǔ)介質(zhì)諸如硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)、閃存、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、光盤(pán)(CD)、數(shù)字通用光盤(pán)(DVD)、高速緩存、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和/或任何其它存儲(chǔ)設(shè)備或存儲(chǔ)盤(pán)，其中信息能夠存儲(chǔ)任何時(shí)段(例如延長(zhǎng)的時(shí)段、永久地、短時(shí)地、暫時(shí)緩存、和/或信息的高速緩存)。如在本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“有形的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)”明確地被限定成包括任何類型的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)設(shè)備和/或存儲(chǔ)盤(pán)以及排除傳播信號(hào)且排除傳輸媒體。如在本文中使用的，可交換地使用“有形的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)”和“有形的機(jī)器可讀存儲(chǔ)介質(zhì)”。附加地或可替選地，圖7的示例性過(guò)程和圖6的示例性過(guò)程的至少一部分可以使用編碼指令(例如計(jì)算機(jī)和/或機(jī)器可讀指令)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該編碼指令存儲(chǔ)在非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)和/或機(jī)器可讀介質(zhì)上，該可讀介質(zhì)諸如硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)、閃存、只讀存儲(chǔ)器、光盤(pán)、數(shù)字通用光盤(pán)、高速緩存、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和/或任何其它存儲(chǔ)設(shè)備或存儲(chǔ)盤(pán)，其中信息能夠存儲(chǔ)任何時(shí)段(例如延長(zhǎng)的時(shí)段、永久地、短時(shí)地、暫時(shí)緩存、和/或信息的高速緩存)。如在本文中使用的，術(shù)語(yǔ)“非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”明確地被限定成包括任何類型的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)設(shè)備和/或存儲(chǔ)盤(pán)以及排除傳播信號(hào)且排除傳輸媒體。如在本文中使用的，當(dāng)短語(yǔ)“至少”用作權(quán)利要求的前序中的過(guò)渡術(shù)語(yǔ)時(shí)，它是開(kāi)放式的，同樣術(shù)語(yǔ)“包括”也是開(kāi)放式的。

圖6為示出采集EEG數(shù)據(jù)(框600)的示例性過(guò)程的流程圖，該示例性過(guò)程例如可以利用在文本中公開(kāi)的頭戴式設(shè)備100來(lái)實(shí)現(xiàn)。示例性過(guò)程開(kāi)始于將帽子(例如底座)放在人的頭部上(框602)，例如該帽子諸如在圖1A和圖1B中所示的帽子102。如上所述的示例性帽子102被放置(例如伸展)在人的頭部上。示例性帽子102包括操作性地聯(lián)接到帽子102的所述多個(gè)電極支承件104a-104n。電極支承件104a-104n布置在帽子102上用于最佳讀取的特定區(qū)域中。

示例性過(guò)程600包括調(diào)整人的頭部上的帽子(框604)。帽子可以包括將帽子固定到人的頭部的一個(gè)或多個(gè)搭扣和/或條帶。在上文公開(kāi)的示例性頭戴式設(shè)備100中，帽子102包括下巴托103，該下巴托103可以被調(diào)整以將帽子102定位在人的頭部上。

示例性過(guò)程600包括將電極插入電極支承件中(框606)。在一些示例中，電極支承件包括在其中形成的用于接納電極的開(kāi)口或通道。在上文公開(kāi)的示例性頭戴式設(shè)備100中，電極支承件104a-104n包括接納電極104a-104n的開(kāi)口(例如開(kāi)口204)。所述多個(gè)電極106a中的一個(gè)示例性電極可以被插入所述多個(gè)電極支承件104a中的一個(gè)示例性電極支承件的開(kāi)口中?？梢砸远喾N不同尺寸提供示例性電極106a。例如，對(duì)于具有較長(zhǎng)和/或較厚頭發(fā)的人，可以利用較長(zhǎng)的電極。

示例性過(guò)程600包括指示電極被插入電極支承件中(框608)。如上所述，帽子的電線可以操作性地聯(lián)接到計(jì)算機(jī)或處理站。在一些示例中，圖形用戶界面或其它顯示器指示電極何時(shí)已被插入電極支承件中。

示例性過(guò)程600包括調(diào)整電極支承件中的電極(框610)。在一些示例中，電極和電極支承件包括使電極在電極支承件中上下移動(dòng)且因此更靠近或更遠(yuǎn)離戴帽子的人的頭部的特征(例如接合構(gòu)件)。在一些示例中，該特征將電極固定在電極支承件中的分離位置上。

在上文公開(kāi)的示例性頭戴式設(shè)備100中，電極106a包括所述多個(gè)肋狀物224a-224n。當(dāng)電極106a被插入電極支承件104a中時(shí)，肋狀物224a-224n接合保持器卡環(huán)312的第一彈簧314和第二彈簧316。彈簧314、彈簧316被徑向向內(nèi)偏置且將電極106a固定在電極支承件104a中的分離位置上。通過(guò)將克服來(lái)自彈簧314、彈簧316的力的力供應(yīng)到電極106a，可以使電極106a上下移動(dòng)以將電極106a定位成更靠近或更遠(yuǎn)離人的頭部。隨著電極106a接合人的頭部，將帽子102向上伸展且遠(yuǎn)離人的頭部，這引起帽子102內(nèi)的張力。該張力協(xié)助保持電極106a頂著人的頭部。另外，在一些示例中，電極106a包括彈簧322，該彈簧322使銷218從護(hù)套216向外偏置。該彈簧有利地減少電極106a對(duì)頭皮的一些壓力以提高可穿戴性。

示例性過(guò)程600包括指示電極正在接收信號(hào)(框612)。在一些示例中，圖形用戶界面或顯示器可以指示(例如借助綠光)，已使電極曾經(jīng)與人的頭部接觸且該電極正在成功地從大腦接收信號(hào)。

在一些示例中，示例性過(guò)程600確定來(lái)自電極的信號(hào)質(zhì)量是否為可接受的(框613)。例如，示例性處理單元110可以調(diào)節(jié)并分析采集的信號(hào)以評(píng)估信號(hào)質(zhì)量。在分析信號(hào)的質(zhì)量時(shí)，處理單元可以執(zhí)行該質(zhì)量與閾值質(zhì)量的比較并基于比較來(lái)確定該質(zhì)量為可接受的或不可接受的。如果信號(hào)質(zhì)量很差、即不可接受，則過(guò)程600在框610處繼續(xù)以調(diào)整電極或在框606處插入不同電極。如果示例性過(guò)程600確定電極正在采集質(zhì)量可接受的信號(hào)(框613)，則過(guò)程600繼續(xù)。

示例性過(guò)程600包括確定另一電極是否將被插入到另一電極支承件中(框614)。在一些示例中，頭戴式設(shè)備包括多個(gè)電極支承件。在一些示例中，電極被插入到帽子上的所有電極支承件中。然而，在其它示例中，電極被插入到電極支承件的僅一個(gè)子集或一組電極支承件中且剩余的電極支承件是空的。在其它示例中，使用僅一個(gè)電極。在上文公開(kāi)的示例性頭戴式設(shè)備100中，任何量的示例性電極支承件104a-104n可以操作性地聯(lián)接到帽子102，且電極可以被插入電極支承件104a-104n中的一者或多者中。

如果確定出另一電極將被插入到另一電極支承件中用以采集信號(hào)，則過(guò)程600包括將另一電極插入到另一電極支承件中(框606)。

示例性過(guò)程600包括將一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)電極附接到人(框615)。在一些示例中，利用電極來(lái)提供用于與其它EEG信號(hào)相比較的基準(zhǔn)信號(hào)。在上文公開(kāi)的示例性頭戴式設(shè)備100中，基準(zhǔn)電極109附接到佩戴者的耳朵且借助電線111可通信地聯(lián)接到處理單元110。

在將一個(gè)或多個(gè)電極插入到一個(gè)或多個(gè)電極支承件中之后，示例性過(guò)程600包括從頭戴式設(shè)備的電極采集EEG信號(hào)(框616)。在上文公開(kāi)的示例性頭戴式設(shè)備100中，帽子102包括電線108a-108n，該電線108a-108n可通信地聯(lián)接到相應(yīng)的電極支承件104a-104n。電極106a-106n從人的頭部接收信號(hào)，且通過(guò)相應(yīng)的電極支承件104a-104n將這些信號(hào)傳輸?shù)诫娋€108a-108n。例如，電線108a-108n(和基準(zhǔn)電極109的電線111)聯(lián)接到處理單元110。在其它示例中，電線108a-108n、電線111操作性地聯(lián)接到插頭，該插頭可以被插入另一線路中且連接到外部計(jì)算機(jī)或處理站。在其它示例中，電線108a-108n、電線111操作性地聯(lián)接到放大器/發(fā)送器，該放大器/發(fā)送器放大信號(hào)且然后無(wú)線地將這些信號(hào)發(fā)送到外部計(jì)算機(jī)或處理站。

示例性過(guò)程600包括分析EEG信號(hào)(框618)。在圖7中討論分析EEG數(shù)據(jù)的示例性過(guò)程。一旦分析完成，則示例性方法600結(jié)束(框620)。

圖7為可被執(zhí)行以分析從示例性頭戴式設(shè)備100收集的EEG數(shù)據(jù)(框700)的示例性指令的流程圖表示。示例性頭戴式設(shè)備100包括多個(gè)電極，該多個(gè)電極接觸受實(shí)驗(yàn)者的頭皮以從受實(shí)驗(yàn)者的大腦接收電信號(hào)。分析EEG數(shù)據(jù)(框700)的示例性過(guò)程包括從電極讀取EEG信號(hào)(框702)。在圖示示例中，將信號(hào)從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)(框704)。在一些示例中，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換發(fā)生在處理單元中，該處理單元諸如示例性系統(tǒng)500的處理單元110。在其它示例中，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換發(fā)生在頭戴式設(shè)備內(nèi)的電極附近以轉(zhuǎn)換盡可能靠近源的信號(hào)。

在圖示示例中，調(diào)節(jié)信號(hào)(框706)以提高信號(hào)的可用性和信號(hào)中所含的數(shù)據(jù)的可訪問(wèn)性。例如，如上文所公開(kāi)，該調(diào)節(jié)可以包括放大信號(hào)和/或?qū)π盘?hào)濾波(例如利用帶通濾波器)。

分析信號(hào)(框708)以例如確定受實(shí)驗(yàn)者的精神狀態(tài)、健康狀況、與作為受眾成員的媒體的約定或媒體的有效性、和/或電子設(shè)備所需的輸入。例如，可以分析EEG數(shù)據(jù)以評(píng)估在EEG數(shù)據(jù)的特定頻段中和/或在大腦的特定區(qū)域中的大腦活動(dòng)。EEG數(shù)據(jù)的頻段和活動(dòng)區(qū)域的關(guān)系和相關(guān)性的評(píng)定和/或計(jì)算可以用于確定人的情緒或精神狀態(tài)，例如包括注意力、情感投入、記憶力或共鳴等。在2013年3月14日遞交的序列號(hào)為13/829,849、名稱為“METHODS AND APPARATUS TO GATHER AND ANALYZE ELECTROENCEPHALOGRAPHIC DATA”的美國(guó)專利申請(qǐng)中公開(kāi)了其它處理操作和技術(shù)的描述，該美國(guó)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入在本文中。

在圖示示例中，將信號(hào)(例如分析的結(jié)果)發(fā)送到輸出部(框710)，該輸出部諸如示例性系統(tǒng)500的輸出部514。輸出的示例性模式例如包括拉響警報(bào)、在屏幕上顯示消息和/或其它警報(bào)、向本地計(jì)算機(jī)和/或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)發(fā)出報(bào)告和/或任何其它合適的輸出。此外，輸出部可以包括本文中詳細(xì)描述的有線或無(wú)線通信。在一些示例中，輸出包括反映人關(guān)注、人不關(guān)注、人處于半?yún)⑴c媒體節(jié)目的狀態(tài)、或人的其它精神狀態(tài)的數(shù)據(jù)，并且節(jié)目的標(biāo)識(shí)被發(fā)送到例如遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)設(shè)施。受眾測(cè)量的原始數(shù)據(jù)、處理后的數(shù)據(jù)、歷史記錄或指示符也可以被發(fā)送到遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)設(shè)施用以收集。該遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)設(shè)施例如可以為銷售公司、廣播公司、娛樂(lè)工作室、電視網(wǎng)絡(luò)、和/或可得益于或另外期望得知人何時(shí)專注于和/或不專注于廣播節(jié)目以及那些節(jié)目是什么節(jié)目的任何其它組織。本示例允許廣播公司和/或銷售人員分析人們正在觀看哪些節(jié)目、人們何時(shí)觀看這些節(jié)目和/或這些節(jié)目在廣播期間何時(shí)被關(guān)注。在輸出(框710)之后，示例性過(guò)程700結(jié)束(框712)。

圖8為示例性處理平臺(tái)700的框圖，該示例性處理平臺(tái)700能夠執(zhí)行圖6和圖7的指令中的一者或多者以實(shí)現(xiàn)圖1A、圖1B、圖2A、圖2B、圖3、圖4和圖5的裝置和/或系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)部分。處理平臺(tái)800例如可以為頭戴式設(shè)備中的處理器、服務(wù)器、個(gè)人計(jì)算機(jī)、移動(dòng)設(shè)備(例如移動(dòng)手機(jī)、智能手機(jī)、平板電腦，諸如iPad^TM)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、因特網(wǎng)器件、和/或任何其它類型的計(jì)算設(shè)備。

圖示示例的處理器平臺(tái)800包括處理器812。圖示示例的處理器812為硬件。例如，處理器812可以通過(guò)來(lái)自任何期望家庭或制造商的一個(gè)或多個(gè)集成電路、邏輯電路、微處理器或控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

圖示示例的處理器812包括本地存儲(chǔ)器813(例如高速緩存)。圖示示例的處理器812借助總線818與主存儲(chǔ)器通信，該主存儲(chǔ)器包括易失性存儲(chǔ)器814和非易失性存儲(chǔ)器816。易失性存儲(chǔ)器814可以通過(guò)同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM)、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DRAM)、RAMBUS動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RDRAM)、和/或任何其它類型的隨機(jī)存取存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。非易失性存儲(chǔ)器816可以通過(guò)閃存和/或任何其它期望類型的存儲(chǔ)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)主存儲(chǔ)器814、816的訪問(wèn)受存儲(chǔ)器控制器控制。

圖示示例的處理器平臺(tái)800還包括接口電路820。接口電路820可以通過(guò)任何類型的接口標(biāo)準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，諸如以太網(wǎng)接口、通用串行總線(USB)、和/或PCI express接口。

在圖示示例中，一個(gè)或多個(gè)輸入設(shè)備822連接到接口電路820。輸入設(shè)備822允許人將數(shù)據(jù)和命令輸入到處理器812中。輸入設(shè)備可以通過(guò)例如音頻傳感器、麥克風(fēng)、照相機(jī)(靜止或視頻)、鍵盤(pán)、按鈕、鼠標(biāo)、觸摸屏、軌跡板、軌跡球、等點(diǎn)(isopoint)和/或聲音識(shí)別系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

一個(gè)或多個(gè)輸出設(shè)備824也連接到圖示示例的接口電路820。輸出設(shè)備824可以通過(guò)例如顯示設(shè)備(例如發(fā)光二極管(LED)、有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)、液晶顯示器、陰極射線管顯示器(CRT)、觸摸屏、觸覺(jué)輸出設(shè)備、和/或發(fā)光二極管(LED))來(lái)實(shí)現(xiàn)。圖示示例的接口電路820因此通常包括圖形驅(qū)動(dòng)卡、圖形驅(qū)動(dòng)芯片或圖形驅(qū)動(dòng)處理器。

圖示示例的接口電路820還包括通信設(shè)備，諸如發(fā)送器、接收器、收發(fā)器、調(diào)制解調(diào)器和/或網(wǎng)絡(luò)接口卡以促進(jìn)借助網(wǎng)絡(luò)826(例如以太網(wǎng)連接、數(shù)字用戶線路(DSL)、電話線、同軸電纜、移動(dòng)電話系統(tǒng)等)與外部機(jī)器(例如任何類型的計(jì)算設(shè)備)的數(shù)據(jù)交換。

圖示示例的處理器平臺(tái)800還包括用于存儲(chǔ)軟件和/或數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)大容量存儲(chǔ)設(shè)備828。這類大容量存儲(chǔ)設(shè)備828的示例包括軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、硬驅(qū)動(dòng)盤(pán)、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、藍(lán)光磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、RAID系統(tǒng)、和數(shù)字通用光盤(pán)(DVD)驅(qū)動(dòng)器。

圖6和圖7的編碼指令832可以被存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)設(shè)備828、易失性存儲(chǔ)器814、非易失性存儲(chǔ)器816、和/或可移除的有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)(諸如CD或DVD)中。

盡管本文中公開(kāi)了某些示例性裝置，但是本專利的覆蓋范圍不限于此。相反，本專利覆蓋公正地落在所附權(quán)利要求照字面意義或在等效物的教義下的范圍內(nèi)的所有方法、裝置和制品。