ELECTRODO DE MEDIDA DE ELECTROENCEFALOGRAMAS Objeto de la invención ELECTROENCEPHALOGRAMAS MEASUREMENT ELECTRODE Object of the invention
La presente invención se refiere al campo de la electroencefalografía, y más concretamente, a un electrodo de medida de electroencefalogramas y a un sistema de medida basado en dicho electrodo.The present invention relates to the field of electroencephalography, and more specifically, to an electrodecephalogram measuring electrode and a measuring system based on said electrode.
Antecedentes de la invenciónBackground of the invention
En la actualidad, existen numerosas técnicas médicas y de entrenamiento de actividades cognitivas basadas en el análisis de la actividad cerebral del usuario. Esta actividad, producida por reacciones electroquímicas en el sistema neuronal, genera señales eléctricas que se transmiten por el sistema neuronal, y que pueden ser detectadas mediante un sistema de medida adecuado. La medida de estas señales se determina electroencefalograma (EEG), y aunque no es posible determinar de manera precisa la información transportada por los mismos, sí que es posible extraer información de su contenido frecuencial así como de su distribución espacial. Dicha información permite por ejemplo detectar estados anormales de funcionamiento, o determinar cuándo se está ejercitando una determinada habilidad cognitiva.At present, there are numerous medical techniques and cognitive activity training based on the analysis of the user's brain activity. This activity, produced by electrochemical reactions in the neuronal system, generates electrical signals that are transmitted by the neuronal system, and that can be detected by an appropriate measurement system. The measurement of these signals is determined by electroencephalogram (EEG), and although it is not possible to determine precisely the information carried by them, it is possible to extract information from its frequency content as well as its spatial distribution. Such information allows for example to detect abnormal states of functioning, or determine when a certain cognitive ability is being exercised.
Cabe destacar que los electroencefalogramas engloban también otras medidas de señales eléctricas generadas en la cabeza del usuario, y cuyo origen no es necesariamente neuronal, tal como los electrooculogramas (EOG), que miden señales eléctricas producidas por los movimientos oculares del usuario, y los electromiogramas (EMG), que miden señales eléctricas generadas por movimientos musculares.It should be noted that electroencephalograms also include other measures of electrical signals generated in the user's head, and whose origin is not necessarily neuronal, such as electrooculograms (EOG), which measure electrical signals produced by the user's eye movements, and electromyograms (EMG), which measure electrical signals generated by muscle movements.
Los sistemas de medida de EEG se basan en un conjunto estructurado de electrodos que se distribuyen sobre la cabeza del usuario, y que pueden ser fijados individualmente, o mediante una estructura de fijación como las presentadas, entre muchos otros ejemplos, por 2010/004196 A1 , US 2012/012020379 A1 , o WO 208/109694 A1. Sin embargo, independientemente de los medios utilizados para distribuir adecuadamente los sensores, la fiabilidad y robustez del sistema depende de los electrodos utilizados para realizar cada medida. En general, podemos distinguir entre electrodos de medida en seco, en los que la medida se realiza directamente colocando una superficie conductora sobre la piel del usuario, y electrodos en los que se utiliza un gel o solución electrolítica conductora para favorecer la realización de la medida.EEG measurement systems are based on a structured set of electrodes that are distributed over the user's head, and that can be fixed individually, or by means of a fixing structure such as those presented, among many other examples, by 2010/004196 A1 , US 2012/012020379 A1, or WO 208/109694 A1. However, regardless of the means used to Properly distribute the sensors, the reliability and robustness of the system depends on the electrodes used to perform each measurement. In general, we can distinguish between dry measurement electrodes, in which the measurement is carried out directly by placing a conductive surface on the user's skin, and electrodes in which a conductive gel or electrolyte solution is used to favor the measurement. .
Por ejemplo, US 2011/0315548 A1 presenta un electrodo para detección de señales biológicas que comprende unas pequeñas protuberancias en la base de un elemento conductor, estando dichas protuberancias adaptadas para absorber una solución electrolítica. Éste dispositivo presenta el inconveniente de que necesita de elementos externos para fijarse a la posición adecuada sobre la cabeza del usuario. Además, si el electrodo sufre algún giro durante la medida de los EEG, las partes conductoras dejan de estar en contacto con la piel del usuario, y la medida no se realiza correctamente. WO 01/01856 A1 presenta otro electrodo con una esponja con gel electrolítico, en este caso solucionando el problema de la fijación mediante unas elementos móviles que atrapan el pelo del usuario. No obstante, presentan el mismo problema de fiabilidad y robustez de la medida ante movimientos y giros del electrodo. US 2012/0245451 A1 presenta un electrodo con un soporte rígido y una sección de electrodo hecha de un gel que comprende una solución electrolítica. La sección de electrodo se adhiere al soporte rígido, que se presiona contra la cabeza del usuario. La parte de electrodo es flexible, permitiendo ciertos movimientos laterales del dispositivo, pero como los dispositivos anteriores, requiere del uso de gel electrolítico, y deja de funcionar adecuadamente si se produce un giro del electrodo.For example, US 2011/0315548 A1 presents an electrode for the detection of biological signals comprising small protuberances at the base of a conductive element, said protuberances being adapted to absorb an electrolytic solution. This device has the disadvantage that it needs external elements to be fixed to the appropriate position on the user's head. In addition, if the electrode undergoes any rotation during the measurement of the EEGs, the conductive parts cease to be in contact with the user's skin, and the measurement is not performed correctly. WO 01/01856 A1 presents another electrode with a sponge with electrolytic gel, in this case solving the fixation problem by means of mobile elements that trap the user's hair. However, they present the same problem of reliability and robustness of the measurement before movements and turns of the electrode. US 2012/0245451 A1 presents an electrode with a rigid support and an electrode section made of a gel comprising an electrolytic solution. The electrode section adheres to the rigid support, which is pressed against the user's head. The electrode part is flexible, allowing certain lateral movements of the device, but like the previous devices, it requires the use of electrolytic gel, and stops working properly if a rotation of the electrode occurs.
En cuanto a los electrodos para medida en seco de EEG, es decir, aquellos que no requieren necesariamente gel electrolítico para realizar la medida, US 2008/01541 12 A1 presenta un electrodo basado también en la fijación al pelo del usuario, sufriendo por lo tanto de las mismas limitaciones mencionadas anteriormente. Por su parte, US 2012/0232372 A1 y US 2008/0262335 A1 presentan electrodos que requieren la inserción de pequeños dientes en la piel del usuario para su correcto funcionamiento. US 4669479 presenta otra opción típica, en la que el electrodo se acompaña de un elemento adhesivo para su fijación a la cabeza del usuario, y que por lo tanto, requiere del reemplazo de dicha parte adhesiva cuando se utiliza repetidamente.As for the electrodes for dry measurement of EEG, that is, those that do not necessarily require electrolytic gel to perform the measurement, US 2008/01541 12 A1 presents an electrode also based on the fixation to the user's hair, therefore suffering of the same limitations mentioned above. On the other hand, US 2012/0232372 A1 and US 2008/0262335 A1 have electrodes that require the insertion of small teeth in the user's skin for proper operation. US 4669479 presents another typical option, in which the electrode is accompanied by an adhesive element for attachment to the The user's head, and therefore, requires the replacement of said adhesive part when used repeatedly.
Todos los dispositivos anteriores presentan por lo tanto problemas en la medida del EEG cuando se producen movimientos y giros imprevistos de los electrodos, requiriendo sistemas de sujeción complejos e invasivos para evitar que esto ocurra. Además, dichos dispositivos requieren una colocación cuidadosa, ya que sólo pueden medir correctamente las señales objetivo si se disponen en una posición y orientación determinadas. Existe por lo tanto en el estado de la técnica la necesidad de un electrodo de fácil colocación capaz de desplazarse y rotar sobre sí mismo, mientras sigue realizando correctamente la medida de los EEG.All the above devices therefore present problems in the measurement of the EEG when unexpected movements and turns of the electrodes occur, requiring complex and invasive clamping systems to prevent this from happening. In addition, such devices require careful placement, since they can only correctly measure the target signals if they are arranged in a certain position and orientation. There is therefore a need in the state of the art for an electrode of easy placement capable of moving and rotating on itself, while continuing to correctly perform the EEG measurement.
Descripción de la invención La presente invención soluciona los problemas anteriormente descritos mediante un electrodo para medida de electroencefalogramas (EEG), incluyendo electrooculogramas (EOG) y electromiogramas (EMG), capaz de desplazarse y de rotar sobre un eje lineal manteniendo su superficie conductora en contacto con la superficie de la cabeza del usuario sobre la que se realiza la medida (típicamente el cuero cabelludo, aunque también puede tratarse de la frente o de otras partes de la cabeza dependiendo de la medida). Adicionalmente, el electrodo es de fácil colocación, al ser capaz de realizar la medida de EEG independientemente del ángulo de rotación inicial con el que se coloca, siempre que dicho ángulo esté dentro de un cierto rango. Se presenta asimismo un sistema de medida de EEG basado en dicho electrodo.Description of the invention The present invention solves the problems described above by means of an electrode for measuring electroencephalograms (EEG), including electrooculograms (EOG) and electromyograms (EMG), capable of moving and rotating on a linear axis keeping its conductive surface in contact. with the surface of the user's head on which the measurement is made (typically the scalp, although it can also be the forehead or other parts of the head depending on the measurement). Additionally, the electrode is easily placed, being able to perform the EEG measurement regardless of the initial rotation angle with which it is placed, provided that said angle is within a certain range. An EEG measurement system based on said electrode is also presented.
En un primer aspecto de la presente invención se presenta un electrodo con un cuerpo principal con una sección de desarrollo longitudinal a lo largo de un eje lineal, que comprende al menos una superficie conductora en contacto con el cuero cabelludo del usuario (o cualquier otra superficie de medida sobre la cabeza del usuario) para giros de dicho cuerpo principal menores o iguales que un cierto ángulo umbral. Es decir, la sección del cuerpo principal perpendicular al eje lineal, comprende al menos una superficie conductora continua en una fracción del perímetro de dicha sección perpendicular, siendo dicha fracción delimitada por una sección angular mayor o igual que el ángulo umbral. El eje lineal de desarrollo del cuerpo principal es mayormente paralelo a la superficie del cuero cabelludo sobre el cual se apoya, por lo que cualquier rotación en torno a dicho eje, dentro de los límites del ángulo umbral, mantiene la superficie conductora en contacto con dicho cuero cabelludo.In a first aspect of the present invention there is presented an electrode with a main body with a longitudinal development section along a linear axis, comprising at least one conductive surface in contact with the user's scalp (or any other surface of measurement on the user's head) for turns of said main body less than or equal to a certain threshold angle. That is, the section of the main body perpendicular to the linear axis, comprises at least one continuous conductive surface in a fraction of the perimeter of said perpendicular section, said fraction being delimited by a angular section greater than or equal to the threshold angle. The linear axis of development of the main body is mostly parallel to the surface of the scalp on which it rests, so that any rotation around said axis, within the limits of the threshold angle, keeps the conductive surface in contact with said scalp.
En una opción preferente, dicha sección angular ocupa un ángulo mayor o igual a 90°, más preferentemente un ángulo mayor o igual a 180°, y más preferentemente, ocupa un ángulo de 360°. Es decir, en este último caso, el cuerpo principal presenta una superficie conductora continua en todo su perímetro, de modo que puede seguir midiendo correctamente las señales de EEG independientemente de su rotación en torno al eje lineal.In a preferred option, said angular section occupies an angle greater than or equal to 90 °, more preferably an angle greater than or equal to 180 °, and more preferably, occupies an angle of 360 °. That is, in the latter case, the main body has a continuous conductive surface throughout its perimeter, so that it can continue to correctly measure the EEG signals regardless of their rotation around the linear axis.
También preferentemente, el ángulo que delimita la sección angular con superficie conductora, y que por lo tanto delimita el ángulo máximo que puede rotar el electrodo manteniendo su funcionalidad, es el ángulo de rotación permitido por unos medios de fijación unidos al electrodo. Es decir, tras su colocación, el electrodo presenta superficie conductora en contacto con el cuero cabelludo, en todas las posiciones del electrodo permitidas por los medios de fijación.Also preferably, the angle that delimits the angular section with conductive surface, and that therefore delimits the maximum angle that the electrode can rotate while maintaining its functionality, is the angle of rotation allowed by fixing means attached to the electrode. That is, after placement, the electrode has a conductive surface in contact with the scalp, in all electrode positions allowed by the fixing means.
Preferentemente, el electrodo presenta una única superficie conductora continua el perímetro delimitado por la sección angular descrita, aunque se contempla la posibilidad de que el electrodo comprenda varias superficies conductoras cubriendo varios rangos de ángulos.Preferably, the electrode has a single continuous conductive surface the perimeter delimited by the described angular section, although the possibility that the electrode comprises several conductive surfaces covering several ranges of angles is contemplated.
Se contemplan varias opciones preferentes para la geometría de la sección perpendicular al eje lineal de desarrollo de la misma: curvilíneas (por ejemplo circular o parabólica) y poligonal. En el caso de la sección circular, por ejemplo, el cuerpo principal tendría por lo tanto forma cilindrica. Para el caso de una única superficie conductora con un ángulo umbral de 360°, se trataría por lo tanto de un cilindro con toda su superficie exterior formada por una superficie conductora. Nótese que la sección perpendicular puede asimismo estar formada por una combinación arbitraria de líneas curvas y rectas siempre que la rotación de dicha sección perpendicular, dentro de los límites definidos por el ángulo umbral, sigue resultando en una posición en la que la superficie conductora sigue en contacto con el cuero cabelludo.Several preferred options are contemplated for the geometry of the section perpendicular to the linear axis of development thereof: curvilinear (for example circular or parabolic) and polygonal. In the case of the circular section, for example, the main body would therefore have a cylindrical shape. In the case of a single conductive surface with a threshold angle of 360 °, it would therefore be a cylinder with all its outer surface formed by a conductive surface. Note that the perpendicular section may also be formed by an arbitrary combination of curved and straight lines provided that the rotation of said perpendicular section, within the limits defined by the threshold angle, follows resulting in a position in which the conductive surface remains in contact with the scalp.
En cuanto al interior del cuerpo principal del electrodo, se contemplan dos opciones preferentes:As for the interior of the main body of the electrode, two preferred options are contemplated:
- Un cuerpo principal hueco, que permite conectar cables en la cara interna del cuerpo principal, y asimismo permite el paso de cualquier elemento auxiliar como por ejemplo medios de fijación, o cables procedentes de otros electrodos. En el caso del cuerpo principal hueco, el electrodo comprende preferentemente una pluralidad de compartimentos en su interior, permitiendo separar todos los elementos auxiliares mencionados. Asimismo, se contempla la opción preferente en la que las dos bases del cuerpo principal están tapadas, bien con los cables y elementos de sujeción fijados a dichas tapas, bien con oquedades para permitir su paso al interior del cuerpo principal.- A hollow main body, which allows cables to be connected to the inner face of the main body, and also allows the passage of any auxiliary element such as fixing means, or cables from other electrodes. In the case of the hollow main body, the electrode preferably comprises a plurality of compartments therein, allowing all the auxiliary elements mentioned to be separated. Likewise, the preferred option is contemplated in which the two bases of the main body are covered, either with the cables and fasteners fixed to said covers, or with cavities to allow its passage into the main body.
- Un cuerpo principal sólido, estando por lo tanto diseñado para que los cables y los elementos de sujeción se fijen a la superficie exterior del cuerpo principal- A solid main body, therefore being designed so that the cables and fasteners are fixed to the outer surface of the main body
En una opción preferente, un electrodo puede comprender varios cuerpos principales fijados entre sí. Se logran así electrodos con múltiples bases en las que conectar cables y medios de fijación, aumentando así la libertad a la hora de diseñar las estructuras de electrodos y sus estructuras de fijación. In a preferred option, an electrode may comprise several main bodies fixed together. Electrodes with multiple bases are thus achieved in which to connect cables and fixing means, thus increasing the freedom when designing the electrode structures and their fixing structures.
El electrodo es preferentemente un electrodo de medida en seco, aunque también se contempla la opción preferente en la que el electrodo comprende medios de dispensación y/o de retención de gel electrolítico, o de cualquier otra sustancia que favorece la conducción eléctrica con el fin de asistir la medida.The electrode is preferably a dry measuring electrode, although the preferred option is also contemplated in which the electrode comprises means for dispensing and / or retaining electrolytic gel, or any other substance that favors electrical conduction for the purpose of Assist the measure.
Preferentemente, el electrodo comprende una o varias protuberancias conductoras que están fijadas al cuerpo principal y que permiten atravesar el pelo del usuario y realizar la medida del usuario. Se contemplan varias geometrías preferentes para dichas protuberancias, incluyendo las siguientes: - Geometría helicoidal en torno al cuerpo principal.Preferably, the electrode comprises one or several conductive protuberances that are fixed to the main body and which allow the user's hair to pass through and perform the user's measurement. Several preferred geometries are contemplated for said protuberances, including the following: - Helical geometry around the main body.
Geometría toroidal, es decir, anillas alargadas fijadas al cuerpo principal.Toroidal geometry, that is, elongated rings attached to the main body.
Protuberancias alargadas siguiendo rectas mayormente perpendicular a la superficie del cuerpo principal.Elongated protrusions following straight lines mostly perpendicular to the surface of the main body.
Protuberancias mayormente planas de desarrollo longitudinal a lo largo de ejes paralelos al eje lineal del cuerpo principal, es decir, siguiendo planos perpendiculares a la superficie del cuerpo principal, y también perpendiculares a las bases de dicho cuerpo principal.Mostly flat protrusions of longitudinal development along axes parallel to the linear axis of the main body, that is, following planes perpendicular to the surface of the main body, and also perpendicular to the bases of said main body.
Preferentemente, el electrodo comprende también medios de fijación, no necesariamente conductores, que permiten fijar al cuerpo principal unos medios de sujeción externos. Dichos medios de sujeción externos colocan el electrodo en la posición deseada y lo presionan contra el cuero cabelludo, permitiendo asimismo crear estructuras de medida con múltiples electrodos. Los medios de fijación pueden comprender agujeros, puntos de soldado, protuberancias, enganches, o cualquier otro elemento de fijación conocido en el estado de la técnica.Preferably, the electrode also comprises fixing means, not necessarily conductive, which allow external fastening means to be fixed to the main body. Said external clamping means place the electrode in the desired position and press it against the scalp, also allowing to create measuring structures with multiple electrodes. The fixing means may comprise holes, weld points, protuberances, hooks, or any other fixing element known in the state of the art.
En otra opción preferente, la superficie del electrodo comprende también al menos un orificio que permite el acceso al interior del mismo, por ejemplo para realizar operaciones de fijado de los elementos de sujeción, o de conexión de cables o de cualquier otro elemento interno.In another preferred option, the surface of the electrode also comprises at least one hole that allows access to the interior thereof, for example to perform fixing operations of the fasteners, or connection of cables or any other internal element.
En un segundo aspecto de la invención, se presenta un sistema de medida de EEG que comprende una pluralidad de electrodos tal y como se han descrito, así como medios de sujeción para estructurar dicha pluralidad de electrodos y fijarlos al cuero cabelludo del usuario. Algunas opciones preferentes para los medios de sujeción son gomas elásticas, estructuras rígidas, y cuerdas no elásticas.In a second aspect of the invention, an EEG measurement system is presented comprising a plurality of electrodes as described, as well as fastening means for structuring said plurality of electrodes and fixing them to the user's scalp. Some preferred options for fastening means are elastic bands, rigid structures, and non-elastic ropes.
Se consigue con la invención descrita una medida de EEG robusta ante movimientos de los electrodos durante su operación, tanto laterales como de rotación. Asimismo, la estructura de los electrodos permite la creación de sistemas completos de medida de EEG, en la que los medios de fijación y los cables procedentes de cada electrodo son fácilmente integrables con dichos electrodos. Adicionalmente, el electrodo es de fácil colocación, ya que no tiene una sola posición en la que mide correctamente, sino que cualquier posición resultante de girar el electrodo dentro de un rango de ángulos es válida para la realización de la medida. Ésta y otras ventajas de la invención serán aparentes a la luz de la descripción detallada de la misma. Descripción de las figurasA robust EEG measurement is achieved with the described invention when electrodes move during operation, both lateral and rotation. Likewise, the structure of the electrodes allows the creation of complete EEG measurement systems, in which the fixing means and the cables coming from each electrode are easily integrable with said electrodes. Additionally, the electrode is easily placed, since it does not have a single position in which it measures correctly, but any position resulting from rotating the electrode within a range of angles is valid for the measurement. This and other advantages of the invention will be apparent in light of the detailed description thereof. Description of the figures
Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, y para complementar esta descripción, se acompañan como parte integrante de la misma las siguientes figuras, cuyo carácter es ilustrativo y no limitativo:In order to help a better understanding of the features of the invention according to a preferred example of practical realization thereof, and to complement this description, the following figures are attached as an integral part thereof, the character of which is illustrative and non-limiting:
La figura 1 muestra un esquema de un cuerpo principal cilindrico de acuerdo con una realización particular del electrodo de la invención.Figure 1 shows a diagram of a cylindrical main body according to a particular embodiment of the electrode of the invention.
La figura 2 presenta un esquema de un cuerpo principal con una superficie conductora delimitada por un ángulo umbral, de acuerdo con una realización particular del electrodo de la invención. La figura 3 muestra una realización particular del electrodo de la invención con un cuerpo hueco y un cable conectado al interior del mismo.Figure 2 shows a diagram of a main body with a conductive surface delimited by a threshold angle, in accordance with a particular embodiment of the electrode of the invention. Figure 3 shows a particular embodiment of the electrode of the invention with a hollow body and a cable connected to the interior thereof.
La figura 4 presenta una realización particular del electrodo de la invención con un cuerpo hueco compartimentado.Figure 4 shows a particular embodiment of the electrode of the invention with a hollow compartmentalized body.
La figura 5 presenta una realización particular del electrodo de la invención con un cuerpo hueco compartimentado y medios de fijación.Figure 5 shows a particular embodiment of the electrode of the invention with a hollow compartmentalized body and fixing means.
Las figuras 6, 7, 8 y 9 muestran distintas realizaciones particulares de electrodos con protuberancias de distintas geometrías.Figures 6, 7, 8 and 9 show different particular embodiments of electrodes. with bumps of different geometries.
La figura 10 muestra una realización particular del electrodo de la invención con protuberancias mayormente planas y una abertura para acceder al interior del electrodo.Figure 10 shows a particular embodiment of the electrode of the invention with mostly flat protuberances and an opening to access the interior of the electrode.
La figura 1 1 presenta un electrodo en forma de T de acuerdo con una realización particular de la invención. Realización preferente de la invenciónFig. 1 1 shows a T-shaped electrode according to a particular embodiment of the invention. Preferred Embodiment of the Invention
En este texto, el término "comprende" y sus derivaciones (como "comprendiendo", etc.) no deben entenderse en un sentido excluyente, es decir, estos términos no deben interpretarse como excluyentes de la posibilidad de que lo que se describe y define pueda incluir más elementos, etapas, etc.In this text, the term "comprises" and its derivations (such as "understanding", etc.) should not be understood in an exclusive sense, that is, these terms should not be construed as excluding the possibility that what is described and defined can include more elements, stages, etc.
Nótese que a pesar de que la invención es utilizable para la medida de EEGs con fines médicos, lo es también para la medida de EEGs con cualquiera otra finalidad, como por ejemplo para sistemas de entrenamiento cognitivo, y su uso obviamente no requiere ningún tipo de formación médica.Note that although the invention is usable for measuring EEGs for medical purposes, it is also for measuring EEGs for any other purpose, such as for cognitive training systems, and their use obviously does not require any type of medical training
Nótese asimismo, que el término EEG debe interpretarse en este texto en su sentido más general, incluyendo también bajo dicho término electrooculogramas (EOG) y electromiogramas (EMG). Asimismo, las realizaciones preferentes están explicadas tomando el cuero cabelludo del usuario como ejemplo de superficie sobre la que se aplica el electrodo. No obstante, dicho electrodo es aplicable a cualquier otra medida realizada sobre la superficie de la cabeza del usuario, como por ejemplo, una medida de EOG realizada sobre la frente del usuario. La figura 1 muestra una realización preferente del electrodo en la que el cuerpo principal (1) de dicho electrodo presenta geometría cilindrica. El cuerpo principal (1) presenta por lo tanto una base circular con un desarrollo longitudinal a lo largo de un eje lineal (2). Dicho eje lineal (2) es paralelo a la superficie del cuero cabelludo sobre la que se aplica el electrodo. En general, en un sistema completo de medida de EEG, serían unos medios de fijación del sistema los que se aseguran de que se cumple dicha condición de paralelismo entre el eje y la superficie de medida. En este caso, toda la superficie del cilindro es una única superficie conductora, por lo que, ante cualquier ángulo de rotación del mismo en torno a dicho eje lineal (2), a partir de una posición inicial de medida, sigue existiendo superficie conductora en contacto con el cuero cabelludo del usuario.Note also that the term EEG should be interpreted in this text in its most general sense, including also under that term electrooculograms (EOG) and electromyograms (EMG). Also, the preferred embodiments are explained by taking the user's scalp as an example of the surface on which the electrode is applied. However, said electrode is applicable to any other measurement made on the surface of the user's head, such as, for example, an EOG measurement made on the user's forehead. Figure 1 shows a preferred embodiment of the electrode in which the main body (1) of said electrode has cylindrical geometry. The main body (1) therefore has a circular base with a longitudinal development along a linear axis (2). Said linear axis (2) is parallel to the surface of the scalp on which the electrode is applied. In general, in a complete measurement system of EEG, it would be means of fixing the system that ensure that said condition of parallelism between the axis and the measuring surface is met. In this case, the entire surface of the cylinder is a single conductive surface, so that, before any angle of rotation thereof around said linear axis (2), from an initial measurement position, conductive surface still exists in contact with the user's scalp.
En la figura 2 se observa otra realización preferente en la que la superficie conductora cubre una sección angular del cuerpo principal (1) del electrodo menor de 360°. En particular, cubre una sección angular delimitada por un ángulo umbral a. Dicho ángulo α es preferentemente mayor que un rango de ángulos de rotación que puede experimentar el electrodo de acuerdo con los medios de fijación que se acoplen al mismo. Es decir, en este caso hay una parte del sensor que no necesita ser conductora, ya que la estructura del sistema de medida de EEG comprende unos medios de fijación que garantizan que la rotación del electrodo no va a superar un cierto umbral.In figure 2 another preferred embodiment is observed in which the conductive surface covers an angular section of the main body (1) of the electrode less than 360 °. In particular, it covers an angular section bounded by a threshold angle a. Said angle α is preferably greater than a range of rotation angles that the electrode can experience in accordance with the fixing means that are coupled thereto. That is, in this case there is a part of the sensor that does not need to be conductive, since the structure of the EEG measurement system comprises fixing means that guarantee that the rotation of the electrode will not exceed a certain threshold.
Por ejemplo, puede implementarse un electrodo con un cuerpo principal (1) semicilíndrico alargado, en el que por lo tanto se sigue realizando correctamente la medida mientras el semicilindro no gire más de +90° o -90° desde su posición central de medida. Nótese que la geometría del cuerpo principal (1) puede presentar diversas formas (circular, rectangular, parabólica, poligonal, curvilínea, una combinación de las anteriores, etc). El electrodo es un elemento de un circuito electrónico cuya conexión con el resto de componentes se lleva a cabo mediante un cable. La unión o ensamblado del cable con el electrodo puede hacerse en cualquier parte de la superficie del electrodo. En la figura 3 se observa un electrodo con un cuerpo principal (1) cilindrico hueco y sin bases, de modo que un cable (4) puede conectarse o soldarse a la cara interior de dicho cuerpo principal (1). Nótese que también es posible implementar el electrodo con un cuerpo sólido o hueco con bases. En el caso del cuerpo sólido, la conexión de los cables, o de cualquier elemento de fijación se realiza sobre la superficie exterior del cuerpo principal (1), típicamente sobre las bases del mismo. En el caso del cuerpo hueco tapado, es posible tanto realizar la fijación de dichos elementos sobre las tapas de las bases como en su cara interior del cuerpo principal (1) mediante la realización de una perforación en dichas tapas. Nótese que en el caso del cuerpo principal (1) sólido o con bases tapadas, las bases pueden ser tanto conductoras como no conductoras. Asimismo, nótese que en el caso del cuerpo principal (1) hueco, dicha oquedad puede ser completa, o ocupar sólo parcialmente dicho cuerpo principal (1).For example, an electrode with an elongated semi-cylindrical main body (1) can be implemented, in which the measurement is therefore correctly carried out as long as the semi-cylinder does not rotate more than + 90 ° or -90 ° from its central measurement position. Note that the geometry of the main body (1) can have various shapes (circular, rectangular, parabolic, polygonal, curvilinear, a combination of the above, etc). The electrode is an element of an electronic circuit whose connection with the rest of the components is carried out by means of a cable. The connection or assembly of the cable with the electrode can be done anywhere on the surface of the electrode. Figure 3 shows an electrode with a hollow cylindrical main body (1) and without bases, so that a cable (4) can be connected or soldered to the inner face of said main body (1). Note that it is also possible to implement the electrode with a solid or hollow body with bases. In the case of the solid body, the connection of the cables, or of any fixing element is made on the outer surface of the main body (1), typically on the bases thereof. In the case of the covered hollow body, it is possible both to fix said elements on the covers of the bases as on its inner face of the main body (1) by performing a perforation in said covers. Note that in the case of the main body (1) solid or with covered bases, the bases can be both conductive and non-conductive. Also, note that in the case of the hollow main body (1), said cavity can be complete, or only partially occupy said main body (1).
La figura 4 presenta un cuerpo principal (1) hueco con múltiples compartimentos (5), permitiendo la organización de una pluralidad de cables (4), o de cualquier otro elemento auxiliar, como por ejemplo, medios de fijación. Dichos compartimentos presentan estructura de sección circular, aunque cualquier otra estructura es posible. Los compartimentos (5) preferentemente atraviesan la estructura de lado a lado, y pueden tener diferentes funcionalidades. Por ejemplo uno de los compartimentos (5) puede ser utilizado para soldar el sensor y luego reforzarlo con materiales adhesivos. Otro compartimento (5) puede ser utilizado para pasar cables de un lado a otro, permitiendo también ser reforzado con materiales adhesivos. Otro compartimento puede conducir parte de la estructura de sujeción, tal y como se observa en la figura 5, en la que el cuerpo principal comprende un compartimento (5) circular en el cual se introducen los medios de sujeción del sistema de medida. Dichos medios de sujeción pueden ser por ejemplo una goma elástica cuya tensión presione el electrodo contra el cuero cabelludo del usuario en la posición deseada, o cualquier otro elemento rígido o elástico.Figure 4 shows a hollow main body (1) with multiple compartments (5), allowing the organization of a plurality of cables (4), or any other auxiliary element, such as fixing means. These compartments have a circular section structure, although any other structure is possible. The compartments (5) preferably cross the structure from side to side, and can have different functionalities. For example, one of the compartments (5) can be used to weld the sensor and then reinforce it with adhesive materials. Another compartment (5) can be used to pass cables from one side to another, also allowing it to be reinforced with adhesive materials. Another compartment may lead part of the clamping structure, as seen in Figure 5, in which the main body comprises a circular compartment (5) in which the clamping means of the measuring system are introduced. Said fastening means can be for example an elastic rubber whose tension presses the electrode against the user's scalp in the desired position, or any other rigid or elastic element.
Los electrodos pueden presentar protuberancias conductoras (7) fijadas al cuerpo principal (1), de modo que permiten atravesar el pelo del usuario y realizar correctamente la medida. Dichas protuberancias están distribuidas alrededor de la superficie del cuerpo principal (1), de modo que también siguen realizando correctamente la medida ante giros del electrodo en torno al eje del cuerpo principal (1). A continuación se presentan varias opciones de implementación de dichas protuberancias, aunque cualquier otra geometría de las mismas puede ser implementada de acuerdo con el alcance de la invención tal y como ha sido reivindicada. En todos los casos, las protuberancias presentan los bordes redondeas para garantizar la comodidad del usuario. La figura 6 presenta un electrodo en el que el cuerpo principal (1) está rodeado por una protuberancia helicoidal (7a) enrollada en torno a dicho cuerpo principal (1). El electrodo presenta asimismo unos medios de fijación (8) en los extremos de la superficie conductora, que permiten la fijación de unos medios de sujeción (6) con los que fijar la posición del electrodo dentro de un sistema completo de medida deThe electrodes may have conductive protuberances (7) fixed to the main body (1), so that they allow the user to pass through the hair and perform the measurement correctly. Said protuberances are distributed around the surface of the main body (1), so that they also continue to perform the measurement correctly before the electrode turns around the axis of the main body (1). Several options for implementing said protuberances are presented below, although any other geometry thereof can be implemented in accordance with the scope of the invention as claimed. In all cases, the protuberances have rounded edges to ensure user comfort. Figure 6 shows an electrode in which the main body (1) is surrounded by a helical protrusion (7a) wound around said main body (1). The electrode also has fixing means (8) at the ends of the conductive surface, which allow the fixing of fastening means (6) with which to fix the position of the electrode within a complete measuring system of
EEG. En este caso, los medios de sujeción (6) son una pluralidad de perforaciones (en particular, perforaciones circulares), pero cualquier otra geometría de dichas perforaciones podría ser utilizada dentro del marco de la invención tal y como se ha reivindicado, así como cualquier otro tipo de medios de sujeción (6), como por ejemplo, enganches, puntos de soldado, etc.EEG In this case, the fastening means (6) are a plurality of perforations (in particular, circular perforations), but any other geometry of said perforations could be used within the scope of the invention as claimed, as well as any other type of fastening means (6), such as hooks, welding points, etc.
En la figura 7, las protuberancias tienen forma de anillas redondeadas (7b), paralelas a las bases del cuerpo principal (1). Nótese que dichas anillas redondeadas (7b) pueden ser sustituidas por otras geometrías toroidales, por ejemplo, con sección triangular y desarrollo circular en forma de toroide.In Figure 7, the protuberances are in the form of rounded rings (7b), parallel to the bases of the main body (1). Note that said rounded rings (7b) can be replaced by other toroidal geometries, for example, with triangular section and circular development in the form of a toroid.
En la figura 8, las protuberancias son cilindros alargados (7c), también con los extremos redondeados, perpendiculares a la superficie del cuerpo principal (1). La figura 9 muestra un electrodo cuyo cuerpo principal (1) está rodeado por protuberancias mayormente planas (7d) que siguen planos perpendiculares a la superficie del cuerpo principal (1) y a las bases del mismo. Es decir, presentan una sección rectangular redondeada, de desarrollo longitudinal a lo largo de un eje paralelo al eje del cuerpo principal (1).In Figure 8, the protuberances are elongated cylinders (7c), also with rounded ends, perpendicular to the surface of the main body (1). Figure 9 shows an electrode whose main body (1) is surrounded by mostly flat protrusions (7d) that follow planes perpendicular to the surface of the main body (1) and the bases thereof. That is, they have a rounded rectangular section, of longitudinal development along an axis parallel to the axis of the main body (1).
La figura 10 presenta también un electrodo con protuberancias mayormente planas (7d) perpendiculares a la superficie del cuerpo principal (1) y a las bases de dicho cuerpo principal (1). En este caso, el electrodo comprende un orificio (9) en el lateral del cuerpo principal (1) que permite el acceso al interior del mismo, permitiendo realizar labores de fijación de los elementos de sujeción y de conexión de cables y de otros elementos electrónicos dentro de dicho cuerpo principal. En esta implementación particular, el cuerpo principal (1) tiene una estructura cilindrica, con dos prolongaciones también más estrechas en sus bases, siendo dichas prolongaciones también mayormente cilindricas. Cada una de las protuberancias mayormente planas (7d) presentan una estructura de paralelepípedo, ligeramente redondeado. En particular, dos de las bases del paralelepípedo tienen geometría romboide. Finalmente, la figura 11 presenta un electrodo formado por varios cuerpos principales (1), cada uno de los cuales presenta asimismo protuberancias mayormente planas (7d). En particular, se presenta un electrodo en forma de T, con tres bases a través de las cuales introducir los cables y los medios de sujeción (en caso de electrodos huecos), o en las cuales fijar dichos elementos auxiliares (en caso de electrodos sólidos). Nótese que cualquier otra estructura que comprenda una pluralidad de cuerpos principales es posible, siempre y cuando dichos cuerpos estén distribuidos en un plano, o en una configuración que se adapta a la estructura craneal de un usuario. Si bien las realizaciones preferentes anteriores se han descrito para medidas en seco de EEG, pueden realizarse implementaciones de la invención para medidas asistidas con geles electrolíticos, o con cualquier otra sustancia que favorece la conducción eléctrica. En ese caso, el electrodo, en cualquiera de las configuraciones descritas anteriormente, puede incorporar medios para dispensar dicha sustancia conductora, o bien, medios para retener la sustancia siendo dicha sustancia aplicada de forma externa. Un ejemplo de dichos medios de retención serían una o múltiples cuerpos esponjosos adheridos a la superficie del electrodo.Figure 10 also shows an electrode with mostly flat protrusions (7d) perpendicular to the surface of the main body (1) and the bases of said main body (1). In this case, the electrode comprises a hole (9) on the side of the main body (1) that allows access to the interior thereof, allowing fixing work of the fastening elements and connection of cables and other electronic elements within said main body. In this particular implementation, the main body (1) has a cylindrical structure, with two extensions also narrower in its bases, said extensions being also mostly cylindrical. Each of the bumps mostly flat (7d) have a parallelepiped structure, slightly rounded. In particular, two of the bases of the parallelepiped have rhomboid geometry. Finally, Figure 11 shows an electrode formed by several main bodies (1), each of which also has mostly flat protrusions (7d). In particular, a T-shaped electrode is presented, with three bases through which to introduce the cables and the clamping means (in case of hollow electrodes), or in which to fix said auxiliary elements (in case of solid electrodes ). Note that any other structure comprising a plurality of main bodies is possible, as long as said bodies are distributed in a plane, or in a configuration that adapts to a user's cranial structure. While the above preferred embodiments have been described for dry EEG measurements, implementations of the invention can be made for measurements assisted with electrolytic gels, or with any other substance that favors electrical conduction. In that case, the electrode, in any of the configurations described above, may incorporate means for dispensing said conductive substance, or, means for retaining the substance with said substance being applied externally. An example of such retention means would be one or multiple spongy bodies adhered to the electrode surface.
La presente invención presenta asimismo un sistema completo de medida de EEG, formado por una pluralidad de electrodos tal y como han sido descritos, unidos por una estructura de fijación. El objetivo de la estructura de fijación es tanto situar los electrodos en la posición adecuada a lo largo de la superficie de la cabeza, como asegurar que los electrodos realizan una ligera presión sobre dicha superficie de la cabeza para realizar correctamente la medida. La opción preferente para los medios de fijación que más se beneficia de la capacidad de rotación de los electrodos son las gomas elásticas, pero otros medios de fijación son igualmente válidos, como por ejemplo, estructuras rígidas, o un conjunto de cuerdas no elásticas. A la vista de esta descripción y figuras, el experto en la materia podrá entender que la invención ha sido descrita según algunas realizaciones preferentes de la misma, pero que múltiples variaciones pueden ser introducidas en dichas realizaciones preferentes, sin salir del objeto de la invención tal y como ha sido reivindicada.The present invention also presents a complete EEG measurement system, formed by a plurality of electrodes as described, joined by a fixing structure. The objective of the fixing structure is both to place the electrodes in the proper position along the surface of the head, and to ensure that the electrodes make a slight pressure on said surface of the head to correctly perform the measurement. The preferred option for the fixing means that most benefits from the rotation capacity of the electrodes are the elastic bands, but other fixing means are equally valid, such as, for example, rigid structures, or a set of non-elastic ropes. In view of this description and figures, the person skilled in the art may understand that the invention has been described according to some preferred embodiments thereof, but that multiple variations can be introduced in said preferred embodiments, without departing from the object of the invention such and as claimed.