Gorro de electrodos secos para electroencefalografía.

Gorro de electrodos para entrar en contacto con el cuero cabelludo de una cabeza (2) en unaelectroencefalografía con una pluralidad de electrodos (12) con forma de aguja para contactar con el cuerocabelludo,

y un medio de retención de los electrodos, en el que los electrodos están montados sobre el medio deretención de los electrodos por medio de al menos una articulación elástica, en el que los electrodos estánagrupados en uno o más grupos,

en el que los electrodos de cada grupo están montados sobre un medio (7) de retención del grupo común y en elque los medios (7) de retención del grupo están cada uno montado sobre el medio de retención de los electrodos pormedio de al menos una articulación (13) elástica, caracterizado porque esta articulación (13) elástica es unaarticulación esférica semirrígida o una articulación en rótula virtual la cual puede desplazarse alrededor de un ejegeométrico paralelo a la longitud de los electrodos de este grupo con una rigidez torsional KS y/o alrededor de almenos un eje geométrico perpendicular a la longitud de los electrodos con una rigidez torsional de KT.

Gorro de electrodos secos para electroencefalografía La invención se refiere a un gorro de electrodos para electroencefalografía el cual hace posible el contacto con la cabeza de una persona o de un animal sin la aplicación de un gel conductor entre el cuero cabelludo y el propio electrodo.

La solución no invasiva más habitual para recoger datos de electroencefalografía (EEG) , aplicada en investigación biomédica y hospitales, es el electrodo húmedo que comprende una placa de metal revestida con Ag. Este electrodo húmedo requiere que se aplique un gel entre la piel y el electrodo para hacer posible el intercambio de iones en la superficie de contacto. El uso de dicho gel es molesto para un uso diario de los electrodos: requiere una preparación retardataria antes de que se lleve a cabo cualquier registro de EEG; el gel se seca con el paso del tiempo y, por tanto, necesita ser rellenado en largas aplicaciones de los electrodos sobre el cuero cabelludo. Así mismo, se ha constatado que el contacto prolongado con la piel produce irritación.

Una propuesta alternativa para la recogida de datos para EEG es el uso de unos sensores que operan con un desplazamiento de corriente, esto es una transducción capacitiva, en lugar de la corriente de carga como era el caso del ejemplo anterior. Estos tipos de electrodos no requieren un contacto físico con la fuente de señal. Sin embargo, la ventaja de la independencia de contacto con el cuerpo acarrea el inconveniente de que el ruido de fondo registrado junto con las señales fisiológicas es elevado.

Todas las demás soluciones implican el contacto con la piel. Algunas hacen uso de un material cerámico NASICON. La propiedad específica de interés del material de NASICON (acrónimo de Na Super Ionic Conductor) es su muy elevada conductividad de iones Na+ incluso a temperatura ambiente. El lado negativo de utilizar este material es un desajuste de la impedancia más elevado con la piel que en el caso de los electrodos húmedos habituales.

La técnica de microfabricación ha producido resultados satisfactorios en la miniaturización de los sensores de tamaño real. Como ejemplos interesantes, Griss et al. desarrollaron un electrodo seco que evita el uso de gel electrolítico y al mismo tiempo fija el electrodo a la superficie del cráneo con la fiabilidad suficiente para evitar artefactos de movimiento, haciendo uso de espigas microfabricadas sobre la superficie del electrodo (Griss P et al., “Caracterización de electrodos potenciales con púas micromecanizadas”, [“Characterization of micromachined spiked biopotential electrodes”], Biomedical Engineering, IEEE Transactions en Volumen 49, Número: 6 de junio de 2002) .

Existe una diferencia de potencial más elevada medida entre un par de dichos electrodos que en el caso de los electrodos húmedos estándar lo cual podría deberse a la influencia del potencial de las membranas conductoras del sudor existentes en la dermis. A pesar de este hecho, parece que el sudor de la piel no produce tanta variación sobre la impedancia del electrodo como sucede en los electrodos de Ag / AgCl. Las púas pinchan las capas externas de la piel pero evitan penetrar en la dermis, donde se encuentran los nervios y los vasos sanguíneos. De esta manera, se consiguen unas mediciones de potenciales exentas de dolor, evitando la alta impedancia procedente de las capas exteriores de la piel.

El documento EP 0 541 393 A1 describe una pieza para la cabeza para efectuar unas mediciones de EEG de un paciente incluyendo un sistema de posicionamiento de electrodos que requiere el uso de una pluralidad de electrodos en posiciones anatómicas predeterminadas sobre la cabeza. La pieza para la cabeza comprende una pluralidad de tiras que se extienden longitudinal y transversalmente para formar un patrón que presenta unas aberturas en su interior. Una pluralidad de conjuntos de electrodos está montada sobre las tiras en posiciones separadas.

El documento GB 1 322 472 describe un arnés para la cabeza de EEG el cual permite la movilidad del paciente mientras se sitúan de forma automática los electrodos sobre la propia zona de la cabeza del paciente. El arnés comprende un bastidor que incorpora un miembro derecho del bastidor y un miembro izquierdo del bastidor conformados, cuando se encuentran en posición cerrada para rodear la cabeza de la persona. Así mismo, comprende unos medios para interconectar de forma basculante los miembros derecho e izquierdo. Así mismo, el arnés para la cabeza comprende una pluralidad de electrodos incorporados por los miembros de bastidor izquierdo y derecho.

Otra solución hace uso de unos nanotubos de carbono. En una configuración similar, una población de nanotubos de carbono se utiliza como sondas que, al pinchar las capas superficiales de la dermis se comportan como los propios transductores.

Por tanto, el problema que debe ser resuelto por la presente invención consiste en proporcionar un dispositivo asequible que se pueda fabricar con facilidad el cual pueda ser situado sobre la cabeza en pocos minutos, sea cómodo, lleve a cabo un contacto con la piel a largo plazo fiable sin dolor, y proporcione una precisión suficiente en el registro de la actividad del cerebro para aplicaciones, como por ejemplo en las interfaces cerebro - computadora.

Este problema se resuelve mediante el gorro de electrodos de acuerdo con la reivindicación 1 y el procedimiento de contacto de acuerdo con la reivindicación. Formas de realización ventajosas del gorro de electrodos y del procedimiento se ofrecen mediante las respectivas reivindicaciones dependientes.

La presente invención se basa en la idea de que el resultado óptimo de una medición de electroencefalografía (EEG) junto con una máxima comodidad para el paciente que lleva el gorro se consigue si la fuerza que cada aguja ejerce sobre el cuero cabelludo del paciente es uniforme para todos los grupos o grupos de electrodos y puede ser ajustada.

De acuerdo con la presente invención, esto se consigue mediante el montaje o mediante el soporte de los electrodos sobre un medio de retención de los electrodos por medio de al menos una articulación elástica. Los electrodos presionan hacia abajo sobre la superficie del cuero cabelludo por una fuerza elástica, como por ejemplo la de un resorte o la de una presión neumática.

El medio de retención de los electrodos puede, de modo preferente, comprender un medio de fijación a la cabeza, como por ejemplo una correa ajustable a la cabeza que quede apretada alrededor de la frente, de los lados y de la parte trasera de la cabeza y haga posible fijar el gorro de electrodos para la cabeza con una presión ajustable.

De modo preferente, los electrodos son montados sobre el medio de retención de los electrodos con la ayuda de uno o más medios de conexión, los cuales, de modo preferente, son o consisten en un pequeño número, por ejemplo de 2 a 30 brazos de retención. Dado que muchos brazos pueden ser utilizados de forma que puedan ser ajustados sin interferir entre sí físicamente. Estos brazos de retención son fijados al medio de fijación a la cabeza o a la correa de la cabeza con un extremo mientras que el otro extremo incorpora los electrodos. Los electrodos pueden ser fijados a los brazos de retención directa o indirectamente por medio de otros componentes.

Es preferente que los brazos de retención comprendan dos patas los cuales estén conectadas entre sí por medio de una articulación elástica. La pata inferior del brazo, que es la pata que está conectada al medio de fijación a la cabeza se denomina soporte del brazo de electrodo. A este se fija una manga móvil del brazo de electrodo, que es la pata que incorpora los electrodos, por medio de una articulación rotoide o prismática. De modo preferente, ello hace posible que el extremo distal del brazo se desplace en perpendicular con respecto a la superficie del cuero cabelludo. Si las patas de los brazos son rectas, estas incluyen, de modo preferente, un ángulo que se abre en la dirección de la cabeza. Las articulaciones elásticas de las patas de un brazo puede ser una articulación rotoide o una articulación basculante cuyo eje geométrico de rotación sea perpendicular a las patas y tangencial a la cabeza.

Es preferente que un cordón de torsión productor de un par de torsión o un resorte torsional ajustable de forma similar quede ajustado entre los pares de patas adyacentes de un brazo los cuales estén conectados entre sí mediante una articulación elástica. Ello hace posible aplicar un momento de flexión alrededor de esta articulación elástica la cual conecta las dos patas. Mediante el ajuste de la longitud de dicho cordón o resorte, se puede ajustar la presión que los electrodos aplican... [Seguir leyendo]

1. Gorro de electrodos para entrar en contacto con el cuero cabelludo de una cabeza (2) en una electroencefalografía con una pluralidad de electrodos (12) con forma de aguja para contactar con el cuero cabelludo, y un medio de retención de los electrodos, en el que los electrodos están montados sobre el medio de retención de los electrodos por medio de al menos una articulación elástica, en el que los electrodos están agrupados en uno o más grupos,

en el que los electrodos de cada grupo están montados sobre un medio (7) de retención del grupo común y en el que los medios (7) de retención del grupo están cada uno montado sobre el medio de retención de los electrodos por medio de al menos una articulación (13) elástica, caracterizado porque esta articulación (13) elástica es una articulación esférica semirrígida o una articulación en rótula virtual la cual puede desplazarse alrededor de un eje geométrico paralelo a la longitud de los electrodos de este grupo con una rigidez torsional KS y/o alrededor de al menos un eje geométrico perpendicular a la longitud de los electrodos con una rigidez torsional de KT.

2. El gorro de electrodos de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque los electrodos (12) están montados sobre el medio de retención de los electrodos con la ayuda de al menos un medio de conexión.

3. El gorro de electrodos de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el medio de conexión comprende al menos un brazo (3a, 3b) de retención uno de cuyos extremos está fijado a un medio (1) de fijación a la cabeza para fijar el gorro de electrodos a la cabeza y el otro extremo directa o indirectamente incorpora al menos alguno de los electrodos (12) o al menos un grupo de electrodos, y porque el al menos un brazo (3a, 3b) de retención comprende al menos dos patas (4a, 4b, 5a, 5b) las cuales están conectadas entre sí en fila por medio de una entre las al menos unas articulaciones (6a, 6b) elásticas,

y porque una primera pata (4a, 4b) la cual está conectada únicamente a otra pata (5a, 5b) está fijada al medio (1) de fijación a la cabeza en su extremo distal con respecto a la articulación (6a, 6b) elástica mediante la cual está conectada a la otra pata (5a, 5b) ,

y porque la segunda pata (5a, 5b) , la cual está conectada únicamente a la otra pata (4a, 4b) incorpora al menos alguno de los electrodos (12) o al menos un grupo de electrodos.

4. El gorro de electrodos de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque la articulación (6a, 6b) elástica es una articulación rotoide o una articulación basculante cuyo eje geométrico de rotación es perpendicular a la longitud de las patas y tangencial a la cabeza (2) .

5. El gorro de electrodos de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 4, caracterizado porque al menos una entre las al menos una articulaciones (6a, 6b) elásticas es una articulación prismática la cual puede desplazarse en la dirección de la cabeza (2) y caracterizado por al menos un elemento (8a) flexible o resorte el cual conecta dos patas (4a, 5a, 4b, 5b) adyacentes del el al menos un brazo (3a, 3b) de retención los cuales están conectados entre sí por medio una articulación (6a, 6b) prismática, y

el cual se contrae o se expande en la dirección en la cual puede desplazarse la articulación (6a, 6b) prismática.

6. El gorro de electrodos de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado por al menos un cordón (8a) de flexión el cual conecta dos patas (4a, 5a, 4b, 5b) adyacentes del al menos un brazo (3a, 3b) de retención las cuales están conectadas entre sí por medio de una articulación prismática (6a, 6b) y mediante la cual una fuerza puede ser aplicada en la dirección en la que la articulación (6a, 6b) prismática puede ser desplazada.

7. El gorro de electrodos de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los medios de retención del grupo comprenden al menos una segunda articulación elástica por medio de la cual están montados sobre el medio de retención de los electrodos o el medio de conexión.

8. el gorro de electrodos de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque KT es mayor que KS.

9. El gorro de electrodos de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los electrodos (12) de un grupo están agrupados en tres haces los cuales están situados en las esquinas de un triángulo.

10. El gorro de electrodos de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque cada haz tiene tres electrodos (12) los cuales están situados en las esquinas de un triángulo.

11. El uso de un gorro de electrodos de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes para electroencefalografía.