大脑活动测量和反馈系统技术方案

一种头戴式设备(2)包括具有大脑电活动(EEG)传感器(22)的EEG感测装置(3)，所述EEG感测装置(3)被配置来安装在佩戴者的头部上，以便将所述EEG传感器(22)定位在所述佩戴者的头皮之上的选定感兴趣位置处，所述EEG感测装置包括传感器支撑件(4)和组装到所述传感器支撑件的柔性电路(6)。所述传感器支撑件和所述柔性电路包括：中央主干(4a、6a)，其被配置来在从佩戴者头部的鼻子到后部的中心的方向上沿着所述头部的顶部的中心平面延伸；前侧向分支(4b、6b)，其被配置来横跨佩戴者头部的前部部分延伸，从所述中央主干侧向延伸；中央侧向分支(4c、6c)，其被配置来基本上在所述佩戴者的耳朵之间横跨佩戴者头部的顶部部分延伸；以及后侧向分支(4d、6d)，其被配置来横跨佩戴者头部的后部部分延伸。所述传感器支撑件(4)包括底壁(401)和侧壁(402)，所述侧壁(402)沿着所述底壁的边缘延伸以形成所述柔性电路(6)插入其中的基本上平坦的“U”形通道(403)，并且所述底壁包括EEG传感器孔(404)以允许触及所述柔性电路上的EEG传感器触点或电极。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】大脑活动测量和反馈系统
本专利技术涉及测量或监测用户的皮层活动并且任选地生成刺激且/或向用户提供反馈的头部安装式装置。使用本专利技术的应用可包括游戏、训练、感官运动技能的学习、神经损伤或疾病的诊断或治疗。相关技术描述因中风而发生的神经损伤常常表现为轻偏瘫或身体的其他部分麻痹。当前的康复程序常常基于由受损的身体部分进行的锻炼，实时追踪所述受损的身体部分的移动以向患者和/或执业医生提供反馈。计算机控制的机械致动系统已经用于在患者执行预定移动模式时追踪身体部分(诸如患者的手臂)的位置和所述身体部分所施加的力。为了减少患者疲劳，此类系统可例如通过可在执行移动的过程中进行协助的致动器来支持患者。此类装置的缺点是它们可能复杂且昂贵。同样，常规系统基于追踪实际移动，并且因此不适于在中风发生之后很早阶段的诊断或治疗，在这些阶段中移动受到影响或非常有限。如果例如身体部分移动过快或如果较重致动设备的一部分落在患者身上，常规系统还可能给患者带来风险。常规系统也不是特别便携的，这通常会阻止家庭使用和在医院环境中的使用，并且还可能难以适应特定患者的康复要求，因为所允许的移动范围常常受到机械系统的约束。US2011/0054870公开了用于患者康复的基于VR的系统，其中患者身体部分的位置由运动摄像机追踪。使用软件来创建在监视器上向患者显示的运动化身(motionavatar)。在一个实例中，如果患者在规定两只手臂移动时仅移动右臂，则化身也可显示左臂的运动。在2006年10月23日的ACM国际多媒体技术大会上，Chen,Y等人的‘Thedesignofareal-time,multimodalbiofeedbacksystemforstrokepatientrehabilitation’中公开了类似的系统，其中使用红外摄像机来追踪患者手臂上的标记物的3维位置。使用监视器，在完成预定义的移动模式时在VR中显示患者手臂的位置，诸如所显示图像的抓取。某些基于VR的系统的缺点是它们仅测量身体部分对所指示任务的响应。因此，这些系统不直接响应于身体部分的所显示移动而测量皮层活动，而是仅以大脑的区域可控制身体部分的方式进行测量。这可导致所治疗的大脑区域不是受损的大脑区域，或者至少不能直接监测大脑的特定区域。此外，患者没有完全沉浸在VR环境中，因为他们面向单独的监视器屏幕来观看VR环境。在WO2011/123059和US2013/046206中描述了具有大脑监测和运动追踪的基于VR的系统，已知系统的主要缺点是它们不能可靠地或准确地控制刺激或动作信号与大脑活动信号之间的同步，这可导致根据刺激或动作不正确地或不准确地处理并读取大脑响应信号。在常规系统中，为了使多模式数据(包括生理的、行为的、环境的、多媒体的以及触觉的等等)与刺激源(例如，显示、音频、电或磁刺激)同步，以分散的方式连接多种独立的、专用的(即，针对每个数据源)单元，这意味着每个单元将其固有的性质(模块延迟和抖动)带到系统中。另外，这些单元可具有不同的时钟，因此以不同的格式并且以不同的速度采集异构数据。具体地说，不存在包括对虚拟和/或增强现实信息(其中一些内容可能在某种程度上与任何相关用户的生理/行为活动相关，并且被系统记录)和/或来自环境的任何信息的立体显示的综合系统。不能满足以上提及的要求可能在不同的应用领域中在各种情况下具有消极影响，如在以下非详尽的实例列表中简单提及的：a)对刺激表现的神经响应的分析在许多应用神经领域中是重要的。当前的解决方案包括同步质量，尤其是在所测量的神经信号(例如，EEG)与刺激信号(例如，提示的显示)之间的抖动量方面。因此，不仅降低了所采集信号的信噪比，而且使分析限于较低频率(通常小于30Hz)。确保最少抖动的同步将会开辟在更高频率中的神经信号探索以及基于精确(亚毫秒)计时的刺激(不仅是非侵入性刺激，而且是直接在神经位点处的侵入性刺激和皮下刺激)的新可能性。b)虚拟现实和身体感知：如果不能实现用户移动的捕捉与所述移动到实时重现所述移动的虚拟人物(化身)上的映射之间的同步，则通过屏幕或头部安装式显示器对所进行移动的延后视觉反馈将会使用户感觉他/她不是这种移动的创造者。这可能在运动康复(其中，患者接受训练以恢复移动性)中并且对于极度危险的操作(如通过远程操纵机器人来解除炸弹)的训练或执行具有重要影响。c)大脑-计算机接口：如果运动意图(如脑电图数据所记录的)、肌肉活动与向大脑身体控制的神经假体的输出之间的同步失败，则不可能使运动动作与神经激活连结起来，从而无法得知运动动作所基于的、成功控制神经假体所必需的神经机制。d)神经检查：脑电图(EEG)数据谱对于表面的非侵入性记录可达到100Hz。在这种情况下，时间分辨率在数十毫秒的范围内。如果EEG与诱发特定大脑响应(例如，对于发生在虚拟环境中的确定动作的P300响应)的事件之间的同步失败，则不可能使大脑响应与引发所述大脑响应的具体事件相关联。(e)截肢患者进行的使用先进神经假体装置的功能性神经再支配训练：与FES和皮下刺激联接的混合式大脑-计算机接口(BCI)系统可用于将功能性神经再支配发挥并优化到截肢者的残肢或其他身体部分周围的残余肌肉中。为了最佳的结果，在传感器数据与刺激数据之间具有高质量同步对于生成精确的刺激参数是重要的。在非医疗应用中，尤其是在消费者应用(诸如游戏或体育活动训练)中，感测系统和反馈系统的高便携性和易用性是重要的因素。装置的成本当然也是消费者应用中的重要问题。在医疗应用中，诊断或治疗的成本是重要的，因此此类成本不仅受到所使用装置自身的成本的影响，而且受到使用装置的成本的影响，使用装置的成本包括：组装、操纵以及获得和解释结果的容易性；再使用和消毒。EEG电极的放置已经被广泛地研究，并且常用的模型之一是所谓的“10-20电极放置系统”。在医疗或研究应用中使用的常规头部安装式脑电图(EEG)感测装置通常包括纺织帽，并且多个传感器夹在所述帽上。所述帽通常具备在对应于所使用电极放置模型的位置中的孔或其他固定装置。电极然后连线到放大和计算装置。提供帽带来稳定地且准确地调整并定位所述帽，以便将电极正确地定位并压在用户的头部上。帽的定位、电极的连接以及帽带或其他固定装置使得此类常规系统对于许多消费者应用而言是无趣的，并且甚至对于医疗应用而言是繁琐的。缺点包括：视觉上不美观；由于气流减少而引起电极触点过热；由于对解剖学枕骨隆突-鼻根距离进行调整以确保10-20系统而引起耗时的帽放置和复杂的组装(例如，电极的放置、触点、连接性等)；需要分离的电子元件和帽电极，以允许清洗电极。在US4967038和US5038782中公开了通过将电极安装并连接到柔性电路来避免单独的线路连接的医疗EEG头部帽。在EP0541393中公开了具有弹性带的另一种医疗EEG头部部件。所有这三种现有系统均遭受许多以上提及的缺点。在US2015/0011857、US2013/0172721、WO2013/124366、US2011/0282231以及US2013/0303874中公开了另外的EEG头部安装式装置，然而这些装置也具有至少一些缺点，所述缺点包括：难以针对不同头部大小进行调整、非最佳的电极放置、难以允许清洗电极/头戴式设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种头戴式设备(2)，其包括具有大脑电活动(EEG)传感器(22)的EEG感测装置(3)，所述EEG感测装置(3)被配置来安装在佩戴者的头部上，以便将所述EEG传感器(22)定位在所述佩戴者的头皮之上的选定感兴趣位置处，所述EEG感测装置包括传感器支撑件(4)和组装到所述传感器支撑件的柔性电路(6)，所述传感器支撑件和所述柔性电路包括：中央主干(4a、6a)，其被配置来在从鼻根到枕骨隆突的方向上沿着所述头部的顶部的中心平面延伸；前侧向分支(4b、6b)，其被配置来横跨佩戴者头部的前部部分延伸，从所述中央主干侧向延伸；中央侧向分支(4c、6c)，其被配置来基本上在所述佩戴者的耳朵之间横跨佩戴者头部的顶部部分延伸；以及后侧向分支(4d、6d)，其被配置来横跨佩戴者头部的后部部分延伸，其中所述传感器支撑件(4)包括底壁(401)和侧壁(402)，所述侧壁(402)沿着所述底壁的边缘延伸以形成所述柔性电路(6)插入其中的基本上平坦的“U”形通道(403)，并且所述底壁包括EEG传感器孔(404)以允许触及所述柔性电路上的EEG传感器触点或电极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.02 EP 15157206.21.一种头戴式设备(2)，其包括具有大脑电活动(EEG)传感器(22)的EEG感测装置(3)，所述EEG感测装置(3)被配置来安装在佩戴者的头部上，以便将所述EEG传感器(22)定位在所述佩戴者的头皮之上的选定感兴趣位置处，所述EEG感测装置包括传感器支撑件(4)和组装到所述传感器支撑件的柔性电路(6)，所述传感器支撑件和所述柔性电路包括：中央主干(4a、6a)，其被配置来在从鼻根到枕骨隆突的方向上沿着所述头部的顶部的中心平面延伸；前侧向分支(4b、6b)，其被配置来横跨佩戴者头部的前部部分延伸，从所述中央主干侧向延伸；中央侧向分支(4c、6c)，其被配置来基本上在所述佩戴者的耳朵之间横跨佩戴者头部的顶部部分延伸；以及后侧向分支(4d、6d)，其被配置来横跨佩戴者头部的后部部分延伸，其中所述传感器支撑件(4)包括底壁(401)和侧壁(402)，所述侧壁(402)沿着所述底壁的边缘延伸以形成所述柔性电路(6)插入其中的基本上平坦的“U”形通道(403)，并且所述底壁包括EEG传感器孔(404)以允许触及所述柔性电路上的EEG传感器触点或电极。2.根据权利要求1所述的头戴式设备，其中所述侧向分支中的每一个还包括延伸部(4b1、4b2；6b1、6b2；4c1、4c2；6c1、6c2；4d1、4d2；6d1、6d2)，所述延伸部包括在从前到后或从后到前的方向上延伸的延伸部，并且其中EEG传感器沿着所述主干、所述分支和所述延伸部定位在离散间隔开的位置中。3.根据前述任一项权利要求所述的头戴式设备，其中顶壁或柔性密封材料(5)安装或填充在所述通道中的所述柔性电路之上，以便以防水方式将所述柔性电路上的电路轨道和部件密封在所述通道内。4.根据前述任一项权利要求所述的头戴式设备，其中所述传感器支撑件是由柔性聚合物材料模制或形成的单件式零件。5.根据前述任一项权利要求所述的头戴式设备，其中所述柔性电路包括单件式柔性衬底。6.根据前述任一项权利要求所述的头戴式设备，其中所述传感器支撑件还包括张紧器锚固件(405)，所述张紧器锚固件(405)被配置来将弹性张紧器(7)锚固在所述EEG感测装置的所述主干、所述分支和所述延伸部中的位置之间，并且还锚固在所述EEG感测装置与头部安装式框架支撑件(9)之间。7.根据前一项权利要求所述的头戴式设备，其中所述柔性电路包括用于所述张紧锚固件的孔(605)。8.根据前述任一项权利要求所述的头戴式设备，其中靠近所述柔性电路上的每个EEG传感器定位有离散EEG信号放大器(8b)，所述EEG信号放大器(8b)被配置来放大由所述对应EEG传感器拾取的大脑电活动信号。9.根据前述任一项权利要求所述的头戴式设备，其中所述EEG传感器包括呈导电电路垫形式的电极，所述电极位于所述柔性电路的衬底的旨在面向所述佩戴者的头皮的表面上。10.根据前述任一项权利要求所述的头戴式设备，其中所述EEG传感器包括突出的导电可压缩元件，所述导电可压缩元件安装在所述柔性衬底上并且电连接到所述柔性电路的衬底的电路迹线。11.根据前述任一项权利要求所述的头戴式设备，其还包括头部安装式显示器(HMD)(19)，所述HMD固定到头部安装式框架支撑件并且被配置来定位在所述头戴式设备的佩戴者的眼睛之上，其中所述HMD包括：显示单元，其具有呈电子屏幕形式的显示装置，所述显示装置被配置用于定位在所述佩戴者的眼睛前方以向所述佩戴者呈现视觉信息；以及任选地另外的部件，其向所述佩戴者提供反馈、刺激或信息。12.根据紧邻的前一项权利要求所述的头戴式设备，其中所述HMD容纳信息捕捉装置，诸如一个或多个摄像机(30)、深度传感器(28)以及头部移动感测单元(40、50)。13.根据紧邻的前两项前述权利要求中任一项所述的头戴式设备，其中所述HMD容纳无线通信装置，以便以无线方式将所述头戴式设备互连到外部电子装置和计算系统。14.根据紧邻的前三项权利要求中任一项所述的头戴式设备，其中所述HMD容纳用于所述头戴式设备的自主操作的机载电源。15.根据前述任一项权利要求所述的头戴式设备，其中所述头戴式设备还并入被配置来测量不同生理参数的多个传感器，所述多个传感器选自由以下各项组成的组：ECOG传感器、眼睛移动传感器以及头部移动感测单元。16.根据前述任一项权利要求所述的头戴式设备，其中所述头戴式设备还并入可操作来检测用户的身体部分的位置/运动的位置/运动检测系统，所述位置/运动检测系统包括一个或多个彩色摄像机和一个深度传感器。17.根据前述任一项权利要求11-16所述的头戴式设备，其中所述柔性电路包括可插式电连接器(41)，其用于插到所述HMD上的互补可插式电连接器。18.根据前述任一项权利要求所述的头戴式设备，其中所述柔性电路包括与所述EEG传感器触点或电极相邻的孔，并且其中所述EEG传感器孔(404)与所述柔性电路孔重叠，使得在所述感测装置(3)的顶部表面(506)与底部表面(406)之间提供贯穿通路。19.一种头戴式设备(2)，其包括具有大脑电活动(EEG)传感器(22)的EEG感测装置(3)，所述EEG感测装置(3)被配置来安装在佩戴者的头部上，以便将所述EEG传感器(22)定位在所述佩戴者的头皮之上的选定感兴趣位置处，所述EEG感测装置包括传感器支撑件(4)和组装到所述传感器支撑件的柔性电路(6)，所述传感器支撑件和所述柔性电路包括：中央主干(4a、6a)，其被配置来在从鼻根到枕骨隆突的方向上沿着所述头部的顶部的中心平面延伸；前侧向分支(4b、6b)，其被配...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·塔迪，G·加里派利，D·派瑞玛科斯，N·布尔道德，热拉儿多德杰西·查维斯卡斯塔尼达，L·波洛迈，
申请(专利权)人：迈恩德玛泽股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH