CN117042834A - 电刺激衣物 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于经皮或神经肌肉电刺激的紧身衣物。衣物适于与身体的一部分接触。衣物由弹性可拉伸材料制成。衣物包括具有第一部分和第二部分的至少一个压紧带。第二部分适于与用于在使用中接触皮肤的电极、电极的一部分或多个电极联于。与第一部分的衣物材料的弹性相比，第二部分具有较低的弹性或没有弹性。在第一部分中，衣物材料在伸长方向上的弹性模量和/或衣物材料在伸长方向上的闲置长度被选择成，使得当衣物在使用中时由第二部分施加在穿着者身上的压力等于或大于最小预定压力。

Description

电刺激衣物

技术领域

本发明涉及包含电气元件的衣物。

背景技术

经皮电刺激(transcutaneous electrical stimulation：TES)和神经肌肉电刺激(neuromuscular electrical stimulation NMES)是长期建立和广泛使用的疗法，其涉及使低水平电流通过皮肤接触电极以激活下面的神经。电极通常具有范围为3至200cm²的皮肤接触面积，其中范围为25至100cm²的电极更受欢迎。电极用于分散皮肤处的电流，使得电流密度降低，从而避免热点并降低激活皮肤中的神经疼痛受体的可能性。重要的是，每个电极在其可用接触区域上保持与皮肤接触，特别是当使用恒定电流控制系统时，因为如哟非如此则电流将集中到减小的接触区域中，导致电流密度增加。将电流联接到皮肤中需要含水电解质，并且这可以作为液体、喷雾或凝胶提供。

在面向皮肤的表面上包含用于经皮刺激的电极的紧身衣物提供了一种方便的方式而以可重复的定位将多个电极定位在身体上。如果有适当的压力将电极推向皮肤，则衣物的面向皮肤的表面上的柔性电极可以电联接到湿润的皮肤。各种身体套装和衣物已经变得可用，其使用各种手段来实现电极接触，包括可收紧的条带、拉链和其他紧固件。这些是不方便且昂贵的，因此需要一种更直观的衣物，其定位电极并提供正确的接触压力以实现舒适的刺激。

在这种用于电刺激的衣物中，需要在每个电极和电子信号发生器的端子之间进行导电连接。在紧密贴合的衣物中，优选的是，这些导体被集成到衣物中，使得它们被保护免受损坏，并且还使得用户不能改变它们。理想地，使用者甚至不会意识到它们，因此期望它们是柔性的、可拉伸的并且具有非常低的轮廓。这样的电导体可以采取导线、导电线、印刷导电轨道、导电织物条等的形式。这些导体通常是绝缘的，以防止电流泄漏。电子控制器及其电池电源也可以集成到衣物中，或者可选地可从衣物拆卸以允许洗涤衣物。附接机构可以包括闩锁、夹子、过盈配合或磁性附接件。

电极必须与皮肤良好均匀接触，以确保足够的刺激并防止电流集中在小区域，因为这可能导致不适。

圆形针织(Circular knit)技术经常用于生产紧身衣物(compression garment)，并且针织织物的弹性特性可以通过改变针织参数(包括针织类型、纱线重量、嵌入弹性纱线的比例)而在衣物的不同部分中变化。例如，Soerensen等人的EP1959880B1提供了腹部紧身衣物的这种细节，但没有涉及在特定位置处集成皮肤接触电极以与皮肤电接触，以及电线和连接以及所有这些如何影响压紧。圆形针织紧身衣物可以是无缝的，从而为穿着者提供增强的舒适性。Schwartz等人的US2018036531A1描述了将电极结合到衣物中并提供部分或不同压紧的区域，但没有讨论如何实现电极与皮肤的良好均匀接触。

鉴于上述情况，本发明的目的是减轻和减轻上述缺点。

发明内容

在第一方面，本发明提供了一种用于经皮或神经肌肉电刺激的紧身衣物，其中

所述衣物适于与身体的一部分接触；

所述衣物由弹性可拉伸材料制成；

所述衣物包括具有第一部分和第二部分的至少一个压紧带；

其中，所述第二部分适于与用于在使用中接触皮肤的电极、电极的一部分或多个电极联接；

其中，与所述第一部分的所述衣物材料的弹性相比，所述第二部分具有较低的弹性或没有弹性；以及

其中，在所述第一部分中，所述衣物材料在伸长方向上的弹性模量和/或所述衣物材料在所述伸长方向上的闲置长度被选择成使得，当所述衣物在使用中时由所述第二部分施加在穿着者身上的压力等于或大于最小预定压力。

在一个实施例中，衣物包括至少两个压紧带；

其中所述至少两个压紧带中的每一个具有第一部分和第二部分；

其中每个压紧带的所述第二部分适于与用于在使用中接触皮肤的电极、电极的一部分或多个电极联接；

其中与所述第一部分的衣物材料的弹性相比，所述第二部分具有较低的弹性或没有弹性，并且一个压紧带的所述第二部分的弹性和/或尺寸不同于另一个压紧带的所述第二部分的弹性和/或尺寸；以及

其中，在所述至少两个压紧带中的每一个中，在所述第一部分中，所述衣物材料在伸长方向上的弹性模量和/或所述衣物材料在伸长方向上的闲置长度被选择成使得，当所述衣物在使用时由所述第二部分施加在穿着者身上的压力等于或大于所述至少两个压紧带中的每一个中的最小预定压力。

优选地，在所述至少两个压紧带中的每一个中，在所述第一部分中，所述衣物材料在伸长方向上的弹性模量和/或所述衣物材料在所述伸长方向上的闲置长度被选择成使得，当所述衣物在使用中时由所述第二部分施加在穿着者身上的压力在所述至少两个压紧带中的每一个中基本上相同。

优选地，第二部分包括电极、电极的一部分或多个电极。优选地，所述电极或每个电极用于在使用中接触皮肤。通常情况是，紧身衣物的不同压紧带中的电极具有不同的形状、不同的接触面积、数量变化和/或相对于彼此定位，使得第二部分在伸长方向上的长度在不同的压紧带之间变化。特定形状的单个电极也可以跨两个或更多个压紧带定位，使得伸长方向上的第二部分在不同的压紧带之间变化。

优选地，压紧带在伸长方向上延伸。通常，在紧身衣物中，伸长方向是对向身体提供压力贡献最大的拉伸方向。例如，在管状衣物中，伸长方向是周向方向，而轴向方向上的伸长对提供张力或压力贡献很小。优选地，至少两个压紧带在轴向方向上(即，在横向于伸长方向的方向上)并置。衣物在使用时可以是管状的。优选地，压紧带在周向方向上延伸。优选地，主要由衣物在穿着时在周向方向上拉伸来提供压紧。

优选地，最小预定压力至少为1mmHg(1.33hPa)。发明人已经发现，至少等于或大于1mmHg(1.33hPa)的电极接触压力提供了允许舒适和有效的电刺激的优异结果。20mmHg(26.66hPa)的上限是期望的，以防止不适。因此，在压紧带中，或者视情况而定，在所述至少两个压紧带中的每一个中，在第一部分中，衣物材料在伸长方向上的弹性模量和/或衣物材料在伸长方向上的闲置长度被选择成使得，当衣物在使用中时由第二部分施加在穿着者身上的压力优选地为1mmHg至20mmHg(1.33hPa至26.66hPa)之间的范围。优选地，当所述衣物材料在闲置长度的10％至30％之间拉伸时，所述压力在1mmHg至20mmHg(1.33hPa至26.66hPa)之间的范围。进一步优选地，最小确定压力为至少4mmHg(5.33hPa)，因为这提供了更大的裕度以适应组织可压紧性或体形差异。

优选地，衣物材料可以弹性地延伸至闲置长度的100％，以便于穿上和脱下。

衣物优选地包括用于电极的电线和用于将电线连接到电源的连接器。

在一个变型中，在所述第一部分中，所述衣物材料在所述伸长方向上的弹性模量被选择成使得，在所述第二部分的弹性与所述第一部分的弹性相同的压紧带中，所述第一部分中的所述衣物材料在伸长方向上的闲置长度与相同长度的所述第一部分中的闲置长度保持相同。优选地，当衣物在使用中时由第二部分施加在穿着者身上的压力在所述至少两个压紧带中的每一个中基本上相同。优选地，根据尺码模型的围长进一步调整第一部分在伸长方向上的弹性模量；周长越小，模量越高。

在另一变型中，所述第一部分中的所述衣物材料在所述伸长方向上的所述闲置长度被选择成使得，在所述第二部分的弹性与所述第一部分的弹性相同的压紧带中，所述第一部分中的弹性模量保持与相同长度的所述第一部分中的弹性模量相同。优选地，当衣物在使用中时由第二部分施加在穿着者身上的压力在所述至少两个压紧带中的每一个中基本上相同。优选地，根据尺码模型的围长进一步调整衣物材料在第一部分中在伸长方向上的闲置长度；围长越小，闲置长度越小。

每个压紧带在伸长方向上的总闲置长度可以彼此不同，以便衣物符合非直的身体形状。

在本发明的上下文中，弹性通常应理解为衣物材料在施加外力时被拉伸(即伸长)并且在退出外力时恢复到原始未拉伸模式(即恢复到其闲置长度)的能力。

重要的是皮肤接触皮肤阻抗不超过预定值和/或电极实现最小接触压力。这是通过产生足够的衣物张力来实现的。衣物张力部分地由相对于闲置长度的伸长率和弹性模量确定。这些是设计变量，其可以被调节以实现具有身体尺寸变化和织物拉伸限制的均匀张力。对于在其长度上具有管状部分的TES或NMES衣物，为了实现均匀的张力，需要在环绕身体节段的不同带中提供不相等弹性的部分。电极和电线到纺织材料(紧身衣物的典型材料)的附接可以显著影响其机械拉伸特性，有时甚至使其有效地不可拉伸。在包含电极的衣物的一部分中，例如在管状部分中，由于电极的存在，包含电极的带的周向长度的大部分可能具有相对低的拉伸性。甚至柔性电极通常具有比施加它们的织物高得多的模量，因此极大地限制了织物的拉伸性。一些印刷电极确实提供中等程度的拉伸，但甚至仍然比织物的拉伸性受到更多的限制。在本发明中，通过调节包含电极的带中的衣物材料的弹性模量和/或闲置长度来实现在衣物的预期尺寸范围内的电极处的所需张力。

本发明还确定了所需的所需电极压力范围以及在设计用于特定电极位置的衣物时如何实现这一点。它提供了在不同身体部位上的多电极配置的示例，说明了如何为不同解剖结构提供必要的接触压力。它还提供了可以容纳不同尺寸的用户的装置。

当穿着衣物时提供第二部分在用户皮肤上的预定压力确保了电极与皮肤的良好接触。结果，电极的皮肤接触阻抗不超过可能引起不适的水平。在多个电极上提供均匀的压力确保了多个电极中的每一个的皮肤接触阻抗基本均匀。均匀的接触压力，即等于或高于预定压力，确保接触阻抗低于所需水平，并且在电极区域上基本均匀。这确保了整个电极的均匀电流分布，这是舒适性和有效性的主要决定因素。如果接触阻抗局部太高，则电极的有效导电面积减小，并且在恒定电流刺激系统中，这导致高电流密度热点，这是不适的来源。在恒压系统中，增加的接触阻抗导致电流的降低并因此导致效率的降低。在任一种情况下，都希望在电极内和电极之间保持均匀的低接触阻抗。

在一个变型中，压紧带，或者视情况而定，至少两个压紧带在使用中覆盖用户的躯干，并且一个或多个第二部分位于以下之一上：腹部；下背部；下背部和腹部优选地，衣物包括至少四个电极，一个电极位于腹部区域的上部中心处的第一压紧带中，一个电极位于腹部区域的下部中心处的第二压紧带中，并且一个电极位于肋骨架和相应骨盆骨之间的腹部区域的每一侧上的第三压紧带中。

在另一变型中，至少两个压紧带在使用中覆盖用户的骨盆区域，并且第二部分位于臀部上方。

在另一个变型中，压紧带(或者视情况而定，至少两个压紧带)在使用中覆盖用户腿部的一部分，并且第二部分位于以下之一上：大腿肌肉；小腿肌肉；大腿肌肉和小腿肌肉。

该电极或每个电极可以具有椭圆形或圆角梯形或圆角三角形形状，其具有宽端和窄端，其中宽端在使用中指向腹部区域的中心，并且窄端指向远离。

衣物可以通过圆形针织制成，并且通过改变针织参数来控制每个压紧带的弹性模量和/或闲置长度。

插座可以形成在衣物的外侧上，用于可拆卸地附接电源。

衣物可以包括仅具有第一部分而不具有第二部分的一个或更多个压紧带。优选地，在不具有第二部分的压紧带中，选择衣物材料在伸长方向上的弹性模量和/或衣物材料在伸长方向上的闲置长度，使得当衣物在使用时由衣物施加在穿着者身上的压力小于由具有第二部分的压紧带的第二部分施加的压力。

在第二方面，本发明提供了一种部件套件，其包括：

紧身衣物；以及

一个或多个电极，

如上所述。

本发明的第一方面的特征可以适当地结合到本发明的第二方面中，反之亦然。

除非另有说明，否则对“电极”的引用应被理解为包括对电极的一部分或多个电极的引用。

具体实施方式

现在将参考附图描述本发明，附图仅通过示例的方式示出了本发明的实施例。在附图中：

图1至图10是根据本发明的衣物的示意图，示出了各种压紧带和电极配置。

紧身衣物是众所周知的，并且简单地基于衣物的可拉伸管部分(stretchabletube portion)的闲置轴向长度(resting circumferential length)小于其所应用的身体段的围长来工作。为了实现压紧，周向方向上的拉伸是重要的，而如果在纵向方向上没有曲率，则纵向方向上的拉伸贡献很小。因此，当穿着时，衣物被弹性拉伸，并且所产生的切向张力导致向内的力，从而产生压力。给定点处的压力量取决于织物的弹性模量、周向伸长或应变以及织物在给定点处的曲率。

在弹性织物管(elasticated fabric tube)中，弹性织物管在整个周向方向上具有恒定的线性弹性模量，其装配到圆筒形身体部分上，主体上的一点处的压力P取决于织物的张力和该点处的表面的曲率半径。

P＝T/ρ 等式1

其中T是织物的每单位宽度的张力(N/m)，ρ是该点处圆筒的半径(m)。在织物中产生的张力取决于其伸长率及其弹性模量。

T＝E(C₁-C₀)/C₀ 等式2

其中C₁是衣物在身体上拉伸时的周长，C₀是其闲置周长。比值(C₁-C₀)/C₀是材料伸长率∈的量度。E是织物的弹性模量，在这种情况下以单位N/m表示。通过记录拉伸已知宽度的样品所需的力来测量织物样品的模量。例如，需要20N的力以在两个10cm宽的夹具之间将样品(长度30cm×宽度10cm)纵向拉伸15cm。通过重新排列等式2，在该伸长水平下的模量E因此为(20/0.1)/(0.15/0.3)＝400N/m。

发明人已经发现，在电极处的1至20mmHg(1.33hPa至26.66hPa)范围内的压力足以实现必要的接触电阻抗。在实践中，优选以大于4mm Hg(5.33hPa)的压力为目标，以适应皮肤可压紧性和形状变化。对于每个电极的整个皮肤接触区域，压力应该在该范围内，因此支撑着电极的织物中的张力需要足够。所获得的张力取决于织物的模量和穿着时的伸长率。当在该尺寸范围内的所有人都穿着给定尺寸的衣物时，应该实现这种张力。需要具有不同尺寸的多件衣物以适应更广泛的人群。

延伸量是简单的C₁-C₀，以米为单位测量。伸长率∈将延伸量与松弛状态的长度相关联∈＝(C₁-C₀)/C₀。衣物工业倾向于使用术语“降低因子”，其将拉伸量表示为拉伸长度的百分比，即F＝100×(C₁-C₀)/C₁。

作为示例，考虑旨在腹部处给予限定范围(1.33hPa至26.66hPa)内的压力的紧身衣物。假设预期的尺寸范围为76至81cm的腰围。为了在该范围的下限实现4mmHg或5.33hPa(533N/m²)的压力，根据等式1，所需的张力为533×0.12＝64N/m。这假设半径为0.12m，对应于76cm的圆筒形围长(girth)。因此，需要伸长至76cm至少给出所需的最小张力。假设在整个周向上的均匀模量为500N/m，则需要约0.13的伸长率∈来产生该张力，公式2，导致67cm的闲置围长。衣物必须能够弹性拉伸到尺寸范围的上限81cm，21％的伸长率，而不超过张力上限。为了允许衣物被穿上和脱下，它需要能够在肩部或臀部区域上拉伸，而不需要使用者的异常强度。这可以是100％的伸长率，并且织物在松弛时需要快速恢复。当然，身体部分的横截面可以不是圆形的，并且椭圆形可以提供更适当的模型，如Soerensen等人的EP1959880B1中所详述的，用于腹部。

由于电极和电线与织物材料的附接而出现特别的复杂性，这可以显著影响其机械拉伸特性，有时甚至使其显著地低拉伸或非拉伸。如果我们考虑包含电极的衣物的管状部分，则由于电极的存在，周向长度的大部分可能具有相对低的拉伸。柔性电极通常具有比它们所应用的织物高得多的模量，并且极大地限制拉伸。一些印刷电极确实提供中等程度的拉伸，但甚至仍然比拉伸织物受到更多的限制。因此，在预期尺寸范围内在电极处实现所需的张力意味着需要调节织物的模量和/或延伸量。

电极和电线在织物上或织物内的附接在穿着时在衣物中产生变形。在附接区域的边缘处存在剪切区域，在该处弹性有大的变化。电极边缘在这种过渡附近具有从皮肤抬起的趋势。添加低拉伸或非拉伸区域意味着剩余的拉伸区域相对于闲置长度经受更高的伸长，因此导致更高的张力。这种额外的张力可能给使用者带来问题并且可能导致衣物损坏。

调节紧身衣物特性以适应电极

存在两种主要方式，其中可以根据本发明调节衣物设计以实现目标压力，同时对高模量或非拉伸电极和电线材料的添加进行补偿。

第一替代方案：保持所使用的织物的模量相同，改变降低因子(reductionfactor)。如果m是非拉伸材料的长度，则C₀-m是拉伸材料的闲置长度。当整个组件被拉伸至长度C₁时，拉伸材料的伸长率为

(C₁-m)/(C₀-m)＝1+∈

因此，为了在相同的模量下实现相同的张力，当拉伸到已知的围长C₁时，松弛围长必须是

C₀＝(C₁+∈m)/(1+∈) 等式3

在上面的示例中，假设闲置围长的35cm由具有很少拉伸或没有拉伸的电极占据。因此，伸长和张力必须由76-35＝41cm的织物长度提供。假设模量与先前相同，衣物的闲置围长通过等式3计算为71.3cm。

第二替代方案。保持材料的伸长相同，改变织物的模量。在这种情况下，闲置长度和延伸长度是固定的，并且拉伸材料的模量必须减小，以计入非拉伸材料的长度m。

E’＝(C₁-m)E/C₁ 等式4

其中当m＝0时，E是原始模量，并且当m>0时，E’是调整后的模量。换句话说，当m>0时，模量减小。

上述原理涉及周向路径的一部分由于电极和相关联的电线的存在而不伸展的情况。对于这些结构可拉伸到一定程度的情况，则必须调整上述等式以允许拉伸时的部分延伸来自包含电极或电线的第一部分，并且剩余的延伸来自不包含电极或电线的第二部分。由于所述部分周向串联，因此两个部分中的张力相同，则

T＝E_a∈_a＝E_b∈_b 等式5

其中E_a,∈_a是第一部分a的模量和伸长率，并且E_b,∈_b是第二部分b的模量和伸长率。因此，

E_a/E_b＝∈_b/∈_a 等式6

因此，可以计算每个部分的延伸量。电极和电线也很可能具有非线性的延伸量-张力关系，因此对拉伸的贡献将随着整体伸长而变化。在任何情况下，必须调节基础衣物的特性以对电极的添加进行补偿，同时实现目标电极压力。

穿着时衣物中的张力由织物的模量和织物的伸长率确定。

通常情况是，紧身衣物的周向带(circumferential band)内的电极具有形状和/或相对于彼此定位，使得非拉伸材料的周向长度在带的宽度上变化。参见图1中的衣物1，其中电极3的上端3a和下端3b处的值m通常远小于中心处的值m。在上压紧带5a和下压紧带5b中存在更多的弹性材料，并且它们的相对伸长率小于中心处的压紧带5c的弹性材料的相对伸长率，导致张力减小，因此电极压力减小。因此，电极3倾向于在端部3a、3b处从皮肤抬起。根据本发明的一个替代方案，为了补偿，对于压紧带5a、5b中的模量保持恒定的情况，可以根据上述等式3调节压紧带5a、5b中的闲置围长。根据本发明的另一替代方案，可以保持压紧带5a、5b的闲置周长，并且可以根据等式4增加压紧带5a、5b中的模量。图1示出了在压紧带5a、5b的相应的第一部分2a、2b中模量如何高(其中压紧带5a、5b在相应的第二部分4a、4b中包含电极端部3a、3b)，而在压紧带5c的第一部分2c中模量又是如何中等(其中压紧带5c的第一部分2c在第二部分4c中包含电极3c的中心部分3c)。在不包含电极3的压紧带5d、5e中，模量优选地较低。

图2示出了衣物7的管状部分，其在各个带21、23、19的第二部分8a、8b、8c中具有呈菱形图案的四个腹部电极9、11、15、17，使得中心压紧带19中的非拉伸部分的长度l1+l2远高于上压紧带21和下压紧带23中的非拉伸长度l3和l4。根据本发明，中心压紧带19的第一部分6c中的织物的模量相对于上压紧带21和下压紧带23的第一部分6a、6b中的织物的模量减小，使得压紧带19、21、23的包含了电极9、11、15、17的部分处的压力保持均匀并高于目标水平。不包含电极9、11、15、17的压紧带25、27中的织物的模量低于任何压紧带19、21、23的第一部分6a、6b、6c中的织物的模量。

相同的原理适用于在弹性衣物或电极图案中在伸长方向上的长度在横向于伸长方向的方向上变化的任何电极，其中在不同的压紧带中电极的数量不同。

当包含电极的衣物区域内的身体围长变化时，也会出现类似的情况。例如，女性形状的特征在于腰部的围长较小，其朝向臀部区域增加。因此，织物在腰部拉伸较少，导致较低的张力。因此，腰部处的模量可以增加以实现更高的张力，或者可替代地，衣物的闲置围长可以在腰部处减小，使得衣物相对于其平坦或闲置长度被更多地拉伸。通常，在身体节段是非圆筒形的并且需要来自基本上圆筒形的弹性管的恒定压力的情况下，则与身体节段的较高围长部分对应的周向方向上的模量小于与身体节段的较窄部分对应的周向方向上的模量。模量可以从窄围长部分到宽围长部分分级。参见图3，其中衣物31包括示出为处于其拉伸位置的六个压紧带1Z-6Z。在腰部区域处且不包含电极的压紧带1Z处的模量可以是低的，而在相应的第二部分12a、12b、12c中包含电极33、35、37的部分的压紧带2Z、3Z和4Z的相应第一部分10a、10c、10b的模量应该分别是高、中和中低的，使压紧带5Z和6Z具有低和非常低的模量。通过使用非圆筒形衣物可以实现等同的效果，其中每个压紧带1Z-6Z中的闲置长度被相应地调节。

本发明解决的问题之一是：通过提供不等模量和/或不等闲置长度的压紧带以计入电极的几何形状和/或并置情况以及受试者围长的预期变化，解决由具有内置电极和导体的紧身衣物所造成的不均匀张力。

如上所述，有助于衣物张力并由此有助于压力的织物相关因素是弹性模量和伸长率。尽管可以通过增加模量或伸长率来增加压力，但是优选的是，伸长率限制为在穿着时为约30％。这有几个原因。例如，当织物被拉伸时，其变得不透明降低，并且因此当在高伸长率下穿着时变得部分地“透视”。被拉伸的织物带也变得更窄，导致穿着时衣物的形状变形。出于这个原因，对于包含用于TES或NMES的电极的衣物，当穿着时，织物的伸长率应优选地限于约30％，即使衣物的穿和脱需要更高水平的伸长率。

身体组织在一定程度上是可压缩的，因此在紧身衣物施加压力情况下的身体节段围长可以小于没有衣物情况下的身体节段围长。所产生的织物伸长率的减小降低了织物张力，从而降低了施加的压力。因此，在组织的压缩和来自衣物的可用压力之间建立平衡。通常，为了补偿这种影响，衣物产生的张力需要增加一个考虑组织可压缩性的因素。在腹部中，例如，在胸腔和骨盆之间，组织是相当可压缩的。对于5至10mmHg(6.7至13.33hPa)范围内的压力，可压紧形式所需的张力增加可以高达不可压紧形式所需的张力增加的两倍。因此，模量和/或降低因子需要增加，以计入这种效应。在骨盆或肋骨的骨区域上，组织不太可压缩，需进一步强调具有不同拉伸特性的压紧带。

总之，对于TES或NMES，重要的是电极实现最小接触压力，并且这通过在压紧带中产生足够的衣物张力来实现。衣物张力部分地由闲置长度的伸长率和弹性模量确定。这些是设计变量，其可以被调节以实现具有身体尺寸变化和织物拉伸限制的均匀张力。对于在其长度上具有管状部分的TES或NMES衣物，需要在环绕身体节段的不同带中提供不相等弹性的部分。

图4示出了TES或NMES衬衫39(电极未示出)，其具有身体部分，该身体部分具有标记为Z1至Z8的若干压紧带，每个压紧带在周向方向上具有限定的弹性模量，其可以与其他压紧带不同。对于该实施例中的材料性质的概述，参见表1，并且图4中的关键字标识了每个压紧带中使用的模量。每个压紧带Z1至Z8还可以具有与其他压紧带不同的闲置周向长度和宽度。

图5示出了相同的男性衣物39，其具有位于中模量压紧带和高模量压紧带Z4-Z6中的四个刺激电极41、42、43、44。上电极41和下电极42主要位于高模量压紧带Z4、Z6中，而侧向电极43、44主要位于中等模量压紧带Z5中。这种布置确保了电极41、42、43、44上的一致压力。这些压紧带的闲置长度也略微不同，并且被布置成对于给定衣物设计所覆盖的尺寸范围给出正确的张力范围。对于男性和女性衣物的压紧带的尺寸范围和关键尺寸的概述，参见表4和表5。

表2提供了在中等衣物的尺寸范围内产生的压力的模拟，假设腰部处的围长范围为83至92cm。

在高压紧带和低压紧带之间还存在中等模量的过渡带。这避免了弹性的突然转变，同时有助于将包含电极的压紧带与衣物的其余部分分离。这减少了电极上的拖拉，否则该拖拉将由于手臂和肩部的移动而发生。

图6示出了女性衣物47的设计(电极未示出)。压紧带Z11-Z16的布置与图4和图5中的男性示例相比是不同的，因为女性髋围通常大于腰部。这意味着图4和图5的男性衣物的次级高模量压紧带Z6不是必需的，因为该区域中的材料更伸长，从而产生更大的张力。图7示出了用于女性衣物47的电极49、50、51、52的放置。

可以通过将上电极和下电极(例如，图2的电极9和11)组合成图3的一个电极35并在连接这些电极的中心的中点上重新定位来进行三电极设计，参见图3。单个电极35的面积通常应该是侧电极33、37的面积的1.5至2倍，以控制电流密度。也可以通过简单地省略中心电极35并且仅使用侧电极33、37来制造两电极的版本。这将简化用于支撑所述电极所需的压紧带，但是该系统对目标肌肉群的特定部分的有效性将降低。

表1.各种不同压紧带的织物的示例材料特性：

压紧	带编码	伸长率@1.5kg	E(N/m)
				低	1	1.15	213
低至中等	2	0.90	273
				中等	3	0.60	409
高	4	0.40	613

在该实施例中，通过圆形针织(circular knitting)获得该衣物，并且发现使用单面平针针织(single jersey knit stitch)获得压紧带1至3以及使用凹凸针织(Piquestitch)实现压紧带4、5和6是有用的。

表2.计算针对中等尺寸男性衣物的下限和上限在衣物的不同压紧带内产生的压力。假设圆形横截面，并且电极基本上是非拉伸的：

为了满足更广泛的人群，必须提供一系列尺寸。男性和女性群体的示例性尺寸和相应的关键尺寸分别在表3和表4中提供。

表3.示例性男性大小和关键尺寸。压紧带深度是指压紧带4、5和6的组合宽度。“1/2胸”是指衣物在松弛状态下在胸部水平处的平坦长度，即其周长的一半。圆筒是指所使用的圆形针织圆筒的尺寸，此处这是指所使用的技术。

表4.压紧带的示例性女性大小和尺寸。参见图6。

织物的弹性拉伸性能主要由弹性纱线向针织物(例如弹性纤维)中嵌入的比例决定。地纱(ground yarn)可以是尼龙或聚酯。弹性纱线的厚度和每单位宽度的数量可以调节以获得必要的弹性性能。通常，弹性纤维的百分比在8％至30％的范围，优选在9％至15％的范围

将电线附接到衣物上的过程可能涉及施加相当大的热量。已经发现尼龙66提供必要的耐热性以保持织物柱(fabric post)附接的机械性能。还优选对纱线进行原液染色，而不是对完成的衣物进行染色。这是为了消除不可避免地残留在染色衣服上，特别是电极上的染料残留物。

可替代地，TES或NMES衣物可以具有管状部分，该管状部分的周向长度变化以给出不同程度的伸长，从而补偿身体段围长的变化。这种方法可能更适合于“切割和缝制”构造，从而提供更定制的衣物。

圆形针织衣物可以通过控制针织密度、针织线(knitted stitch)的类型、纱线组成、纱线规格、纱线张力来提供弹性模量的变化。还可以通过切割具有一系列机械性能的织物部分并将它们缝合在一起以获得不同模量和弹性范围的区域来制造衣物。

电极在衣物的内部面向皮肤的表面上的位置对于电刺激的递送是关键的，因为当穿着时，电极需要与特定的解剖位置对准并接收足够的压紧。对于腹部刺激，两个、三个或四个电极位于前腹壁上。电极通常相对于中线对称地定位。电极阵列的中点的垂直位置通常以脐部为中心或在脐部附近。这些要求转换到如图5所示的男性衣物上的位置，其中电极41、42、43、44位于相应的压紧带Z4、Z5和Z6内。对于女性衣物，电极49、50、51、52位于相应的压紧带Z14、Z15内，参见图7。压紧带的位置垂直地(轴向地)根据衣物的性别和大小而变化。表3和表4分别总结了男性衣物和女性衣物的一系列大小的关键尺寸。当穿着衣物时，在用户皮肤上提供电极的预定压力，这确保了电极与皮肤的良好接触。结果，电极的皮肤接触阻抗不超过可能引起不适的水平。在多个电极上提供均匀的压力确保了多个电极中的每一个的皮肤接触阻抗基本均匀。可以通过合适的方法监测电极的皮肤接触阻抗，以确定其保持在可接受的水平。在申请人的PCT/EP2019/058113(WO2019/185934)中描述了一种这样的用于监测皮肤接触阻抗的合适方法。基本上，该方法包括形成包括至少两个电极的阵列；控制所述阵列的电极对内的电流脉冲的流动；在刺激脉冲内的至少一个时间点测量电极之间的至少一个电压样本；基于所述一个或多个电压样本计算时间相关因子(time dependentfactor)；以及通过以下方式评估电极接触的质量：将所计算的时间相关因子与预定接受极限进行比较；如果所计算的时间相关因子小于或等于所述预定接受极限，则将所述电极接触质量表征为可接受的；以及如果所计算的时间相关因子大于所述预定接受极限，则将所述电极接触质量表征为不可接受。电压的时间相关因子可以是这样一种计算：将一对电极两端的电压的一个或多个样本的幅值以及获取一个或多个样本的脉冲内的时间作为其输入。示例可以包括两个时间点之间的电压变化率、每个样本与自身随时间变化的上限之间的差、电压波形的时间常数、与模板波形有关的互相关函数、电压波形的多项式曲线拟合的系数。时间相关因子也可以通过脉冲中使用的电流的幅值来调整，以便计算另一因子，例如以估计电容。可替代地，电流的大小可以用于调整接受极限。可以在刺激脉冲内的多个时间点在电极之间测量至少一个电压样本。时间相关因子可以是以下中的一个或多个：刺激脉冲中初始电压阶跃与稍后时间点处的电压之间的差；在刺激脉冲中的经限定稍后时间点处的电压；初始电压阶跃与脉冲结束时的电压之间的差值；电压波形的估计时间常数；在给定时间点电压相对于时间的估计变化率；通过将一个时间点的累积电荷除以该时间点的差分电压而计算出的电极电容；多项式模型的系数。预定接受极限可以取决于为刺激脉冲选择的电流的幅值。接受极限可以是刺激脉冲内的选定电流处的时间点的最大预期电压值。阵列可以包括至少三个电极，并且可以在至少三个电极中的两个电极之间驱动恒定电流，同时对这两个电极两端以及第三电极处的电压进行采样，计算两个电极和第三电极的时间相关因子，计算时间相关因子的比率，并将该比率与接受极限进行比较。阵列的至少两个电极对具有公共电极。可以计算每个电极的电容，并且可以将具有最低电容的电极识别为有故障。可以在刺激脉冲期间的多个时间点测量阵列的至少两个电极配对中的每一个电极配对两端的多个电压。可以在刺激脉冲期间的多个时间点测量阵列的三个电极配对中的每一个电极配对上的电压。可以通过将三个电极配对中的每一个电极配对两端的测量电压与至少一个参考值进行比较来识别至少一个故障电极，以便识别故障电极。可以通过计算跨至少一个电极的电压降并将电压降与预定接受极限进行比较来识别至少一个故障电极。

当穿着衣物时，电极必须保持在其指定位置，并且当人移动时不移动。例如，腹部电极应当随着肩部和手臂的运动、腿部的运动、臀部的弯曲等而保持在适当位置。必须将这些运动与在电极上施加力分离。例如，当手臂抬高时，手臂下的织物被拉伸，因此该区域中的模量应该较低，使得手臂运动不会导致腹部被拉动。因此，希望衣物具有变化的压紧和伸展范围的带。在优选实施例中，包含一个或多个电极的衣物的第一管状部分通过具有较低、中等弹性模量的第二管状部分与衣物的其余部分分离。

臀肌区域可在竖直方向以及水平方向上具有显著的曲率。此外，即使在水平平面(横向)平面内，臀缝也可能导致弯曲的大小和方向的显著变化。参考图8，放置在臀部区域上的电极65因此可能需要与水平面成一角度的织物张力。这可以例如通过弹性带63来提供，该弹性带63从一条压紧短裤61的后腰带上的位置延伸到裆部区域，该区域通过使弹性带63向前延伸到腰带来稳定，如图8所示，或者通过限制衣物前部的拉伸使得裆部区域被锚固并防止向后拉动来稳定。

腿的上部可以具有倒锥形形状，并且可能需要将电极向前定位在股四头肌上方和/或向后定位在腿筋上方。这些电极之间的弹性部分在中间和侧向都在拉伸时提供必要的张力。在这种情况下，为了使圆筒形管状衣物部段在其整个长度上实现一致的压力，织物在腿部的较窄部分的水平方向上的弹性模量大于腿部的上部。

重要的是防止腿的移动拉动衣物的织物，以便引起电极相对于皮肤的移动。因此，衣物应在髋关节周围沿垂直方向容易拉伸。参考图9，这可以通过在衣物71中提供水平带75来实现，该水平带75有效地宽松配合，或者其中模量非常低，特别是在竖直方向上，允许材料在该区域中拉伸。在每个腿的顶部处的松散或低模量带75可以在腿和骨盆区域之间提供必要的分离，使得腿上的压紧带77、79和包含电极72、74、76、78的臀部区域分离。

通常，在电极位于围绕关节相对于彼此移动的身体部位上的情况下，有必要防止这种移动在电极上施加张力。这也出现在衣物在关节上延伸并且关节的移动倾向于拉动衣物的包含电极的部分的情况下。通过在关节上，特别是在关节旋转方向上为衣物提供低模量拉伸来实现分离。穿过该区域的任何线也必须以能够拉伸织物的方式拉伸或电线，例如，通过使用Z字形或波形图案。

图10中示出了具有用于刺激臀部和腿部的压紧带布置的另一种衣物81。压紧带25和26通过在竖直方向上具有低延伸模量来提供骨盆区域和腿部区域之间的分离。腰带(压紧带21)是高压紧区域，有助于锚固整个衣物81。包含电极82-87的压紧带23和28通过在周向方向上具有比不包含电极的相邻区域更高的模量来提供高压紧。

本领域技术人员将理解，在不脱离所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以进行变化和修改。

Claims (19)

1.一种用于经皮或神经肌肉电刺激的紧身衣物，其中

所述衣物适于与身体的一部分接触；

所述衣物由弹性可拉伸材料制成；

所述衣物包括具有第一部分和第二部分的至少一个压紧带；

其中，所述第二部分适于与用于在使用中接触皮肤的电极、电极的一部分或多个电极联接；

其中，与所述第一部分的衣物材料的弹性相比，所述第二部分具有较低的弹性或没有弹性；以及

其中，在所述第一部分中，所述衣物材料在伸长方向上的弹性模量和/或所述衣物材料在所述伸长方向上的闲置长度被选择成使得，当所述衣物在使用中时由所述第二部分施加在穿着者身上的压力等于或大于最小预定压力。

2.根据权利要求1所述的压紧衣物，其中，所述衣物包括至少两个压紧带；

其中，所述至少两个压紧带中的每一个具有第一部分和第二部分；

其中，每个压紧带的所述第二部分适于与用于在使用中接触皮肤的电极、电极的一部分或多个电极联接，以；

其中，与所述第一部分的衣物材料的弹性相比，所述第二部分具有较低的弹性或没有弹性，并且一个压紧带的所述第二部分的弹性和/或尺寸不同于另一个压紧带的所述第二部分的弹性和/或尺寸；以及

其中，在所述至少两个压紧带中的每一个中，在所述第一部分中，所述衣物材料在伸长方向上的弹性模量和/或所述衣物材料在伸长方向上的闲置长度被选择成使得，当所述衣物在使用时由所述第二部分施加在穿着者身上的压力等于或大于所述至少两个压紧带中的每一个中的最小预定压力。

3.根据权利要求2所述的紧身衣物，其中，在所述至少两个压紧带中的每一个中，在所述第一部分中，所述衣物材料在伸长方向上的弹性模量和/或所述衣物材料在所述伸长方向上的闲置长度被选择成使得，当所述衣物在使用中时由所述第二部分施加在穿着者身上的压力在所述至少两个压紧带中的每一个中基本上相同。

4.根据权利要求2或权利要求3所述的紧身衣物，其中所述第二部分包括电极、电极的一部分或多个电极。

5.根据前述权利要求中任一项所述的压紧衣物，其中所述压紧带在所述伸长方向上延伸。

6.根据前述权利要求中任一项所述的紧身衣物，其中所述压紧带在所述衣物中沿周向方向延伸。

7.根据前述权利要求中任一项所述的紧身衣物，其中，所述衣物在被穿着时主要由所述衣物在周向方向上拉伸来提供压紧。

8.根据权利要求2至4中任一项所述的压紧衣物，其中所述至少两个压紧带在轴向方向上，即在横向于所述伸长方向的方向上并置。

9.根据前述权利要求中任一项所述的紧身衣物，其中，在所述第一部分中，所述衣物材料在伸长方向上的弹性模量和/或所述衣物材料在伸长方向上的闲置长度被选择成使得，当所述衣物在使用中时由所述第二部分施加在穿着者身上的最小预定压力为至少1mmHg(1.33hPa)或更大。

10.根据前述权利要求中任一项所述的紧身衣物，其中，在所述第一部分中，所述衣物材料在伸长方向上的弹性模量和/或所述衣物材料在伸长方向上的闲置长度被选择成使得，当所述衣物在使用中时由所述第二部分施加在穿着者身上的压力优选地为1mmHg至20mmHg(1.33hPa至26.66hPa)之间的范围。

11.根据权利要求10所述的紧身衣物，其中，当所述衣物材料在闲置长度的10％至30％之间拉伸时，所述压力在1mmHg至20mmHg(1.33hPa至26.66hPa)之间的范围。

12.根据前述权利要求中任一项所述的紧身衣物，其中，在所述第一部分中，所述衣物材料在伸长方向上的弹性模量和/或所述衣物材料在伸长方向上的闲置长度被选择成使得，当所述衣物在使用中时由所述第二部分施加在穿着者身上的最小预定压力为至少4mmHg(5.33hPa)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的紧身衣物，其中，在所述第一部分中，所述衣物材料在所述伸长方向上的弹性模量被选择成使得，在所述第二部分的弹性与所述第一部分的弹性相同的压紧带中，所述第一部分中的所述衣物材料在伸长方向上的闲置长度与相同长度的所述第一部分中的闲置长度保持相同。

14.根据权利要求1至12中任一项所述的紧身衣物，其中，所述第一部分中的所述衣物材料在所述伸长方向上的所述闲置长度被选择成使得，在所述第二部分的弹性与所述第一部分的弹性相同的压紧带中，所述第一部分中的弹性模量保持与相同长度的所述第一部分中的弹性模量相同。

15.根据前述权利要求中任一项所述的紧身衣物，其中所述压紧带在使用中覆盖使用者的躯干，并且所述第二部分位于以下之一上方：腹部；下背部；下背部和腹部

16.根据前述权利要求中任一项所述的紧身衣物，其中所述压紧带在使用中覆盖使用者腿部的一部分，并且所述第二部分位于以下中的一个上：大腿肌肉；小腿肌肉；大腿肌肉和小腿肌肉。

17.根据权利要求2所述的压紧衣物，其中，所述衣物包括至少四个电极，一个电极位于所述腹部区域的上部中心的第一压紧带中，一个电极位于所述腹部区域的下部中心的第二压紧带中，并且一个电极位于所述肋骨架和相应骨盆骨之间的所述腹部区域的每一侧上的第三压紧带中。

18.根据权利要求2所述的压紧衣物，其中，所述至少两个压紧带在使用中覆盖使用者的骨盆区域，并且所述第二部分位于臀部上方。

19.一种部件套件，包括：

根据前述权利要求中任一项所述的紧身衣物；以及

一个或多个电极。