CN1678368A - 应用可变电肌肉刺激的方法及其系统 - Google Patents

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Abstract

一种应用于锻炼者的应用可变电肌肉刺激(EMS)的方法，其包括一个环形放置于腹直肌和四头肌上的具有复数个电极(140－152)的带子(120)。使用者进入具有旋转部件(502)的锻炼装置(500)中。旋转部件附有一个能够感测该旋转部件位置的传感器(20)。一个EMS发生器通过传感器连接到上述的带子。随着使用者在第一方向(30)上进行锻炼，不断增加目标肌肉上的刺激。随着使用者在相反的方向上运动该旋转部件，减少对使用者的刺激。

Description

应用可变电肌肉刺激的方法及其系统
技术领域
本发明涉及一种电肌肉刺激(electro-muscle stimulation简称EMS)，尤其涉及使用者使用锻炼装置时应用可变水平的电肌肉刺激(EMS)的方法及其系统。
背景技术
在医学界，电肌肉刺激(EMS)已经是广为业内所熟知。该技术通过采用导电板或者电极将外部传来的弱电流给肌肉或者肌肉群使其收缩。电极接收的电刺激信号来自于外部的电压/电流源，例如一个EMS机器。该刺激信号能够在振幅、极性、频率、波形等方面进行调整。EMS一般应用于物理或者职业治疗方面以强化萎缩的肌肉或者麻痹的四肢。EMS也用来锻炼因肌肉或神经紊乱而导致的长时间僵化的肌肉、或者用来延长由于外伤、手术或疾病而导致的卧床时间。EMS也可以用于提高肌肉紧张度和肌肉力量的一般的肌肉功能方面的锻炼。例如，运动员可以在治疗肌肉受伤方面把EMS作为一个传统的恢复性锻炼的一个补充手段。EMS还可以用于恢复无论什么原因而失去紧张和/或力量的、或者曾经受过伤的、或为提高外形美观的肌肉或者肌肉群。一个经过EMS规则训练的手术者能够分析其所涉及的范围并选择合适的肌肉进行锻炼和治疗。
例如，美国专利6,341,237描述了一个管理EMS的设备，其包括一个具有复数个电极的柔性覆盖物。在一个较佳的实施例中，该柔性覆盖物是带或条，被设计为环形并围着患者身体的保持接触。该带或条由弹性材料制成以便能压在患者的皮肤上保持更好的导电状态。电极是被有选择地放置在柔性覆盖物的不同位置，以便其能够直接接触到被选择的肌肉或者肌肉群。每一个电极具有独立的控制以调整其电刺激信号水平，以便不同的肌肉可以接收到不同的电刺激水平，并且在治疗的过程中该电刺激水平是可以改变的。其有一个主调整控制，用以调整所有电极的刺激信号水平。在一个较佳实施例中，独立调整控制位于柔性覆盖物上的其各自电极的附近。美国专利4,480,830描述了一个用于锻炼麻痹肌肉的方法和装置。该方法和装置使用了一套经皮的电极，其放置于接收治疗的人的需要被刺激的肌肉的皮肤上。一个计算机控制的刺激器产生一对被用于不同对的刺激电极的交替脉冲刺激信号以产生受控的肌肉收缩。肌肉的运动受到动态载荷的抵制，并且一个位置检测器提供一个表示运动实际完成的反馈信号。该计算机使用该反馈信号修正刺激器的控制信号。美国专利4,499,990揭露了一种用于治疗腿麻痹的人的系统和方法。该装置和方法包括有四套放置于麻痹患者的髂骨和四头肌上的经皮的电极。该患者坐在一个健身脚踏车上，一系列的脉冲刺激信号传送到电极上并引起髂骨和四头肌的协调收缩。通过麻痹的腿使健身脚踏车的踏板运动。一个位置检测器检测到踏板的位置，并传送一个指令给计算机，该计算机为连接到刺激电极的刺激驱动电路产生控制信号。美国专利4,586,495描述了一个用于受到剧烈损伤的人的刺激肌肉活动的装置和方法。被刺激的腿是被绑在一个矫形器中，其腿肌肉被刺激并与矫形器共同运动。肌肉的运动被测压元件所检测，并产生一个反馈信号给控制计算机。该计算机根据反馈信号调整刺激信号。美国专利4,586,510揭露一种用于通过功能性电刺激锻炼麻痹肢体的装置。该系统采用简单的模拟设备，包括一参比信号发生器，一位置检测器，以及一误差信号发生器。该误差信号被积分以产生一个刺激驱动信号，应用于排列在肢体上的刺激电极。在公开的实施例中，麻痹患者坐在一个练习椅中，该练习椅配置有一对附在患者的腿上的载荷组件以抵制该受激运动。美国专利4,724,842介绍了一种用于肌肉刺激的方法和装置。其提供一个具有控制装置的锻炼机器或者测力计用于确定在锻炼过程中患者的物理位置。该患者在被选择的运动范围内进行电刺激以帮助进行锻炼。美国专利5,070,873提出一个用于电刺激上部肌肉运动单元截瘫患者的四头肌的方法和装置。上部肌肉运动神经截瘫患者的受电刺激的四头肌的肌肉疲劳被检测，并且通过监测被刺激肌肉产生的肌电(EMG)信号和控制一个或者更多的下列电刺激(ES)信号的参数：脉冲重复率、振幅以及脉冲宽度，对该肌肉疲劳进行补偿。美国专利5,507,788揭露了一种用于在电刺激过程中控制骨骼肌疲劳的方法和装置。电刺激信号以一定频率应用于肌肉，该频率根据检测到的一定输出强度或者与多重肌肉收缩合力的扭矩记录的波纹(ripple)信号而发生变化。当应用一个最初频率的刺激信号时，一平均扭矩振幅被首先检测到。该扭矩输出上的波纹振幅接着被检测到，并与平均扭矩振幅相比较获得一个波纹百分比。该测量波纹百分比与一个被选的与期望的多重肌肉收缩合力相适应的波纹百分比相比较。该刺激频率通过反馈循环被调整，直到该测量波纹百分比符合所选值。美国专利5,628,722提出了一种维持膝盖韧带受损的使用者的膝盖稳定性的方法。该方法包括一个用于测量胫骨和股骨间异常物理关系的传感器反馈系统。该传感器反馈系统检测保证电刺激应用的条件是否被满足，并且给电刺激器提供有关该检测的信息。电极被安装在腿窝和/或四头肌处与电刺激器电性相连，用于使大腿肌肉发生选择水平上的收缩，因此给上部胫骨提供一个后部和/或前部的直接的力，并因此防止它的不稳定。
发明内容
本发明是一种应用可变电刺激的方法以及相关系统。该方法可以应用在任何具有旋转组件的锻炼装置上，在该装置上使用者在锻炼过程中尽量发力。一个传感器感测锻炼装置的旋转，并且传送一个输出信号给一EMS覆盖物，例如放置在使用者的目标肌肉群上的一个带子。随着使用者旋转该装置，传感器的输出信号作为一个旋转量的函数从没有旋转的零向最大值增加。在这种形式下，在肌肉弯曲和最大收缩峰值或者运动结束阶段中，该电肌肉刺激随着肌肉的移动而平稳增加。
本发明的一个较佳的名字是电扩张肌肉锻炼器(electro-augmentedmyociser)。该电扩张肌肉锻炼器与一电肌肉锻炼器带子一起协同使用，其包括一条带子，带子上有计划地布置电极以刺激身体特定的肌肉。由带子上的电极位置所确定的电信号释放，引起目标肌肉的收缩。
电扩张肌肉锻炼器的目的在于通过刺激容易锻炼的肌肉达到最大的收缩程度以扩张和增强一般自然锻炼的水平。也能够隔离和增强难于锻炼的目标肌肉群的收缩。控制器允许使用者建立令人舒适的难度水平并且可以在使用中改变该水平。另外，在使用中，使用者还可以改变刺激物到肌肉群中特定的位置。
本发明还可以与众多不同的锻炼装置进行组合，包括但不限于用于锻炼腹部、三角肌、二头肌、腿窝以及四头肌的设备。只有在使用者收缩或者运动他或她的肌肉时，其才能在允许的电压下运行。随着使用者在一定范围内的锻炼，该锻炼装置移动或者旋转。设备的移动或者旋转被机械地连接到一个控制电刺激输出的传感器上。电压随着肌肉运动而平稳地增加导致肌肉收缩到完全收缩状态。在相反方向上，随着肌肉的放松电压平稳降低。当肌肉休息或者完全伸展时，电压值是零。在具有扩张的电肌肉刺激的刺激锻炼过程中，腱和骨骼获得比仅仅单独管理被动的肌肉刺激物更有利于健康的益处。本发明的十分独特之处在于电压的涌动不是由机器控制，而是由个人进行锻炼的行为所控制。本发明将进一步的动机是通过使人用更少的努力进行更大量的重复，从而在更短的时间内获得更强的肌肉发展。
可选地，当使用者疲劳并且不能够继续锻炼时，使用者可以将电刺激从带子上的电源自动转移到预设的模式和速率上。较佳的模式是涌动(surge)模式。例如，可以选择一个8秒钟开，5秒钟关的涌动。其提供一个具有休息或者恢复期的腹部收缩动作。涌动模式比脉冲模式容易带来更好的效果。
根据本发明较佳的实施例，应用可变电肌肉刺激的方法包括：
(a)提供一个具有复数个电极的柔性电肌肉刺激覆盖物，该柔性覆盖物上的电极的排列图案与人的预先确定的肌肉群相匹配，以便当该柔性覆盖物放置在患者身上时，该些电极能够最接近预先确定的肌肉群，其中所述的排列图案匹配预先确定的肌肉群、腹直肌的上部、腹直肌的下部、右斜肌、以及左斜肌。
(b)提供一个锻炼系统其具有(1)一个具有让使用者能够以一个轴进行旋转的部件的锻炼装置，以及(2)与该轴进行关联的传感器，以便当该部件被旋转时，传感器产生一个输出信号，该信号是该部件的位置角度的函数；
(c)提供一个电肌肉刺激系统，其给传感器传递电压；
(d)在该肌肉群内的某些区域比其他区域重点供电；
(e)放置该电肌肉刺激覆盖物于使用者的目标肌肉群上；
(f)传送输出信号到电肌肉刺激覆盖物；
(g)使用者在第一方向上旋转该部件，因此使输出信号增加，从而对使用者增加电肌肉刺激，以及，
(h)使用者在相反的方向上旋转该部件，因此使输出信号减小，从而对使用者减小电肌肉刺激。
根据本发明另外一个较佳的实施例，应用可变电肌肉刺激的方法包括：
(a)提供一个电肌肉刺激设备，其具有：
一个具有复数个电极的柔性覆盖物；
该些电极包括：
一第一正电极；
一第二正电极；以及，
一个处于第一正电极和第二正电极之间的反向电极(returnelectrode)；
一个连接正电极和反向电极的电压源；以及，
一个调整控制，其同时提供一第一正电压给第一正电极和一第二正电压给第二正电极，以便随着第一正电压增加，第二正电压减小，并随着第一正电压减小，第二正电压增加；
(b)提供一锻炼系统，其具有：
一具有让使用者以一个轴旋转的部件的锻炼装置；
一个与改轴进行关联的传感器；以及，
以便所这该部件被旋转，该传感器产生以输出信号，该信号是该部件的位置角度的函数；
(c)提供一个电肌肉刺激系统，其给传感器传递电压；
(d)放置该电肌肉刺激覆盖物于使用者身上；
(e)传送输出信号到电肌肉刺激覆盖物；
(f)使用者在第一方向上旋转该部件，因此使输出信号增加，从而对使用者增加电肌肉刺激，以及，
(g)使用者在相反的方向上旋转该部件，因此使输出信号减小，从而对使用者减小电肌肉刺激。
请参照附图以及实施方式，本发明的其他方面将在下面的内容中详细介绍。
附图说明
图1是现有技术锻炼装置的俯视图。
图2是现有技术锻炼装置的侧视图。
图3是现有技术锻炼装置旋转到另一个位置时的侧视图。
图4是应用了本发明的电肌肉刺激的系统的俯视图。
图5是系统的侧视图。
图6是图4中6-6区域的放大图。
图7是图5中7-7区域的放大图。
图8是本发明的电气原理图。
图9是描述输出信号Vθ作为旋转角度θ函数的曲线图。
图10是本发明系统的锻炼使用者处于初始位置时系统的简化侧视图。
图11是本发明系统的锻炼使用者处于旋转过的位置时系统的简化侧视图。
图12是一个使用者的正视图。
图13是一个使用者的侧视图。
图14是腹部覆盖物外部的俯视图。
图15是第二个腹部覆盖物的俯视图。
图16是第三个腹部覆盖物的俯视图。
图17是第一个现有技术锻炼装置的俯视图。
图18是第二个现有技术锻炼装置的侧视图。
图19是第二个现有技术锻炼装置旋转到另一个位置时的侧视图。
图20是第二个应用了本发明的电肌肉刺激的系统的俯视图。
图21是第二个系统的侧视图。
图22是本发明第二个系统的锻炼使用者处于初始位置时系统的侧视图。
图23是本发明第二个系统的锻炼使用者旋转到另外一个位置时系统的侧视图。
图24是另一个覆盖物的俯视图。
图25是图24中覆盖物的原理图。
具体实施方式
图1和2分别是现有技术的锻炼装置的俯视图和侧视图，这个装置被指定为500。在所示实施例中，锻炼装置500包含一个腹部绷带，它用来锻炼使用者的腹部肌肉。锻炼装置500包含部件502，它可以被使用者绕着的轴504旋转。部件502绕着固定在支撑面700上的底座506旋转。
图3是现有技术锻炼装置500从角度θ旋转到另一个位置时的侧视图。
图4和图5分别给出了采用本发明的可变电肌肉刺激的系统的俯视图和侧视图。这个系统被指定为40，它包括锻炼装置500，锻炼装置500包含可以被使用者绕着轴504旋转的部件502。一个传感器20与轴504相关联，因此当部件502绕轴504旋转时，传感器20产生一个输出信号，这个输出信号是部件502的角位置的函数。
图6是图4中区域6-6的放大图。在所示实施例中，传感器20是一个角位置电压传感器，比如一个电位计。传感器20通过轴22与部件502的旋转轴504相连，因此当部件502旋转时，传感器20的轴22也旋转。传感器20的外壳固定在与底座506固定在一起的支架25上。这样，当部件502绕旋转轴504旋转时，轴22发生旋转并改变传感器20的输出信号Vθ(参考图9)。要注意，可以有多个传感器20与轴504相关联，例如图6中有两个。也可以使用如轴间角编码器，数字转换器等轴位置传感器来把部件502的旋转转化为输出信号。
图7是图5中区域7-7的放大图。注意到，传感器20的终端被连到EMS系统(机器)和放置在锻炼使用者身体合适部位的EMS覆盖物(可参考图8，10，11)。
图8是本发明的电气原理图。EMS系统传送电压V1到传感器20。在所示实施例中电压V1是大地为参考点的，然而其它的参考点设置也是有可能的。当锻炼装置500的部件502转到角度θ时，传感器20的接触电刷产生一个输出信号(电压V1θ)，此输出信号被发送到一个EMS覆盖物如放在使用者身体某部的一条带子上(参考图10和11中的EMS覆盖物550)。输出信号V1θ从θ＝0时的最小值增大到θ＝最大转角时的V1值。在所示实施例中，两个传感器20包含两个独立通道输入(1和2)到EMS覆盖物。在一个实施例中，这两个通道传送EMS到使用者不同的肌肉群。在本发明的一个实施例中，2个通道中每一个都提供了一个电压水平控制21。电压水平控制21包含一个电位计，其控制送给传感器20的电压(V1或V2)，也就控制了电肌肉刺激的强度。电压水平控制21的机械布置见图4、5、10、11和20-23。有了电压水平控制，使用者在锻炼过程中就可以在不打断锻炼节奏的情况下方便地控制EMS的强度。
图9是描述输出信号Vθ作为部件502旋转角度θ函数的曲线图。输出信号Vθ随着锻炼装置500的旋转平稳地升高。输出信号Vθ可以如曲线I一样线性，也可以如曲线II，III一样非线性。
图10和11是锻炼使用者使用的系统40的侧视图。在图10中，使用者开始为躺着，在图11中，使用者已经转到了图中所示的位置。EMS覆盖物120环绕使用者的腹部放置。来自传感器20的输出信号Vθ被传送到EMS覆盖物120。随着使用者从图10中的位置按第一方向30旋转部件502，输出信号Vθ会增加从而引起电肌肉刺激强度的增加。相反地，随着使用者按相反的第二方向31旋转部件502，输出信号Vθ会减小从而引起电肌肉刺激强度的减小。可以注意到，随着使用者用他或她的腹部肌肉来旋转部件502，输出信号Vθ会增加。随着使用者使用他或她的肌肉而增加的电肌肉刺激的应用，提高了锻炼的有益效果。电压水平控制21被方便地放置在使用者手边的部件502上，这样在锻炼过程中不必打断锻炼节奏就可以调节EMS的强度。
图12是一个患者706的正视图，显示了在肚脐区域712处分成上部分708和下部分710的腹直肌的肌肉。腹直肌在白线(linea alba)的另一侧包括两种不同的肌肉。但是对于本发明来说，它们一起工作且一起被刺激。线714确定了左右斜肌716和腹直肌上部分708和下部分710的交汇处(可参考图8)。
图13是一个患者706的侧视图，显示了右侧斜肌716。左侧斜肌在另一侧。线714确定了右侧斜肌716和腹直肌上部分708和下部分710的交汇处。
图14描述了图10和图11中腹部覆盖物120外部的俯视图。腹部覆盖物或带状物专门设计用于环绕腹部和刺激中部躯干的肌肉群。腹部覆盖物120包含一个柔软的覆盖物或带状物124，选择地可定位的电极146、148、150和152以及连接器130。这些电极中一些接收正的刺激信号134，一些接收负的刺激信号刺激信号138。被刺激的肌肉(图12和图13)为腹直肌的上部708和下部710，右斜肌716和左斜肌。腹部覆盖物120包含放置在患者临近腹直肌的上部708的第一正电极140和放置在患者临近腹直肌下部的第二正电极142，以及在肚脐区域712内位于第一正电极140和第二正电极142之间的第三返向或普通负电极144。反向电极144为第一正电极140和第二正电极142提供一个传导通路。注意到第二正电极142具有143形式的截顶形状，这是为了避免刺激到股神经。
第四正电极146放置在侧腹部髂嵴上方左侧斜肌上，第五反向电极148放置在左侧斜肌716与腹直肌上下部分708和710的交汇区域714的附近。第五反向电极148在第四正电极146和第三反向电极144之间。通过把反向电极144和148临近放置，刺激腹直肌的电极与刺激斜肌的电极被电隔离开，从而把刺激间的相互影响降到最低。第六正电极150放置在侧腹部髂嵴上方右侧斜肌上，第七反向电极152放置在右侧斜肌716与腹直肌上下部分708和710的交汇区域714的附近。第七反向电极152在第六正电极150和第三反向电极144之间以使进一步降低刺激间的相互影响。
例如EMS机器的电压源提供信号134和138。一个总控制盒121可以固定在附近的覆盖物120上，或者固定在一个锻炼设备如滚筒运动器械上。单个的调节控制131，132，以及133决定了分别送到第一正电极140，第四和第六正电极146和150以及第二正电极142上的电压。主要调节控制135提供整体的电压控制给单个的控制131，132和133。一个调节控制136同时地应用在第一正电压137到第四正电极146和应用第二正电压138到第六正电极150。当第一正电压137升高时，第二正电压138降低。且当第一正电压137下降时，第二正电压138升高。
图15描述了第二个腹部覆盖物320外部的俯视图。除了具有双通道外，它与图14中的腹部覆盖物120相似。腹部覆盖物320包含一个柔软的覆盖物或带状物324，选择地可定位的电极346，348，350，和352，以及连接器330。腹部覆盖物320包含放置在患者临近腹直肌的上部708的第一正电极340和放置在患者临近腹直肌下部的第二正电极342，以及在肚脐区域712内位于第一个电极340和第二个电极342之间的第三反向或普通负电极344。反向电极344为第一正电极340和第二正电极342提供一个传导通路。注意到第二正电极342具有343形式的截顶形状，  这是为了避免刺激到股神经。
第四正电极346放置在侧腹部髂嵴上方左侧斜肌上，第五反向电极348放置在左侧斜肌716与腹直肌上下部分708和710的交汇区域714的附近。第五反向电极348在第四正电极346和第三反向电极344之间。通过把反向电极344和348临近放置，刺激腹直肌的电极与刺激斜肌的电极被电隔离开，从而把刺激间的相互影响降到最低。第六正电极350放置在侧腹部髂嵴上方右侧斜肌上，第七反向电极352放置在右侧斜肌716与腹直肌上下部分708和710的交汇区域714的附近。第七反向电极352在第六正电极350和第三反向电极344之间以使进一步降低刺激间的相互影响。
例如EMS机器的电压源提供通道信号334和335。覆盖物320有两个通道。一个通道335对上、中和下部的腹直肌提供刺激和强度控制。另一个通道334对左右斜肌提供刺激和强度控制。每一个通道独立工作，提供各自的输入到这些肌肉群。两个换向或平衡控制331，336被固定在覆盖物或带状物320上。换向设备可以使用电位计。然而，也可以采用如独立通道或多EMS单元的其它的换向系统。
第一反向控制331分配在放置在腹直肌上部分的第一正电极340和放置在腹直肌下部分的第二正电极342之间的电输入334。第三电极344位于肚脐处作为反向电极。这个控制使腹直肌上部或下部的刺激更容易集中。随着加在第一电极340上的第一正电压332的升高，加在第二电极342上的第二正电压333下降。且随着第一正电压的下降，第二正电压升高。
第二反向控制336分配在右斜肌上的第四正电极346和在左斜肌上的第六正电极350之间的电输入334。第五电极348和第六电极352位于每个斜肌和腹直肌的交汇处，作为反向电极。这个控制有助于对左右斜肌刺激的平衡与均等。随着加在正电极350上的第三正电压337的升高，加在第七正电极346上的第四正电压338下降。且随着第三正电压的下降，第四正电压升高。
图16描述了一个第三腹部覆盖物外表的俯视图，除了具有单一通道外，其与图15中的腹部覆盖物320相似。腹部覆盖物420包含一个柔软的覆盖物或带状物424、选择地可定位的电极444，446，448，450，和452，以及连接器430。这个覆盖物或带状物的控制和多功能性少于双通道覆盖物或带状物，但它却更经济。第一反向电极444被放置在肚脐区域的腹直肌上。在位置上它是可调节的，允许使用者定位到肚脐和下部分腹直肌之间的任意区域。第二正电极452被放置在腹直肌和左侧斜肌的交汇处。第三正电极448被放置在腹直肌和右侧斜肌的交汇处。换向设备431控制第二和第三正电极间的强度平衡。第四正电极450被放置在髂嵴和下部肋骨之间的左侧斜肌的最侧部。第五正电极446被放置在髂嵴和下部肋骨之间的右侧斜肌的最侧部。反向设备431同时应用加在第二正电极452上的第一正电压432和加在第三正电极448上的第二正电压443。随着第一正电压442的升高，第二正电压443下降。且随着第一正电压的下降，第二正电压升高。反向设备436控制第四和第五正电极之间的强度平衡。方向设备431同时采用加在第四正电极450上的第三正电压437和加在第五正电极446上的第四正电压438。随着第三正电压的升高，第四正电压下降。且随着第三正电压的下降，第四正电压升高。拨动开关460使用户可以有选择地刺激腹直肌和中部斜肌之间的区域来定位前腹部或者刺激腹直肌和侧部斜肌之间的区域来定位侧部斜肌。一般地，侧部的大多数斜肌比中部斜肌对电刺激更敏感。因此，当拨动开关切换时最好加一个电阻462来减小侧部斜肌的电压。这样可以消除当拨动开关从中间斜肌切换到侧部斜肌时有可能出现不希望的浪涌。
图17和18分别描述了被指定为600的第二现有技术锻炼装置的俯视图和侧视图。在所示的实施例中，锻炼装置600包含一个类似用来锻炼使用者腿部肌肉的椅子。锻炼装置600包括一个部件602，锻炼使用者用腿使其绕轴604旋转。一个配重608提供旋转阻力。部件602绕固定在支撑面700上的底座606旋转。
图19是一个现有技术锻炼装置600从一个角度θ旋转到另一个位置时的侧视图。
图20和21分别描述了应用本发明的电肌肉刺激的第二个系统140的俯视图和侧视图。系统140包括具有可被锻炼使用者绕轴604旋转的部件602的锻炼装置600。传感器20与轴604相关联，从而当部件602绕轴604旋转的时候，传感器20产生一个输出信号，此信号为部件602角位置的函数。
图22和23是锻炼使用者正在使用的系统140的侧视图。在图22中，使用者的腿一开始为放松状态并勾在一个包有软垫的辊子上。在图23中，使用者已经旋转部件602到了图中所示的位置。EMS覆盖物220环绕使用者的大腿放置。来自传感器20的输出信号Vθ被传送到EMS覆盖物220。随着使用者从图22中的位置按第一个方向30旋转部件602，输出信号Vθ会增加从而引起电肌肉刺激强度的增加。相反地，随着使用者按相反的第二个方向31旋转部件602，输出信号Vθ会减小从而引起电肌肉刺激强度的减小。可以注意到，随着使用者用他或她的腹部肌肉来旋转部件602，输出信号Vθ会增加。随着使用者使用他或她的肌肉而采用增加的电肌肉刺激，加强了锻炼的有益效果。电压水平控制21被方便的放置在使用者手边的部件502上，这样在锻炼过程中不必打断锻炼节奏就可以调节EMS的强度。
图24是图22和23中覆盖物220的俯视图。图25是覆盖物220的原理图。覆盖物220包括第一正电极222和第二正电极224。一个反向电极226被放置在第一正电极222和第二正电极224之间。调节控制228同时将第一正电压230加载第一正电极222和将第二正电压231加载第二正电极224。当第一正电压230升高时，第二正电压232降低。并且当第一正电压230降低时，第二正电压232升高。一个电压/电流源500提供电刺激信号输入。覆盖物220被设计用来实现横向刺激。在这样的应用的中，使用了一个单个的覆盖物220，其上面放置了正电极和反向电极。中部的反向电极226的表面比正电极222和224稍大。这样设计能分散反向电极上集中的刺激，减弱来自两个正电极222和224的刺激的强度。把正电极和反向电极或接地电极反过来也是完全可以的。
在使用方面，应用电肌肉刺激的方法包括：
(a)提供一个具有复数个电极140，142，144，146，148，150，152的柔性电肌肉刺激覆盖物120，该柔性覆盖物上的电极的排列图案与人的预先确定的肌肉群相匹配，以便当该柔性覆盖物放置在患者身上时，该些电极能够最接近预先确定的肌肉群，其中所述的排列图案匹配于预先确定的肌肉群、腹直肌的上部、腹直肌的下部、右斜肌、以及左斜肌。
(b)提供一个锻炼系统40其具有(1)一个具有让使用者能够以一个轴504进行旋转的部件502的锻炼装置500，以及(2)与轴504相关联的传感器20，以便当部件502被旋转时，传感器20产生一个输出信号Vθ，该信号是组件502的角位置的函数；
(c)提供一个电肌肉刺激系统(EMS)，其给传感器20传递电压V1(和/或V2)；
(d)在该肌肉群内的某些区域比其他区域重点供电(electricalemphasis)；
(e)在使用者身上放置电肌肉刺激覆盖物550；
(f)传送输出信号Vθ到电肌肉刺激覆盖物550上；
(g)使用者在第一方向30上旋转部件502，使输出信号Vθ增加，从而对使用者增强电肌肉刺激，以及，
(h)使用者在相反的方向31上旋转部件502，因此使输出信号Vθ减小，从而对使用者减弱电肌肉刺激。
本方法在步骤(b)中进一步包括，传感器20为一个电位计。本方法在步骤(b)中进一步包括提供复数个传感器20。本方法在步骤(c)中进一步包括，一个连接在电肌肉刺激系统EMS和传感器20之间的电压水平控制21；以及，以使传感器上的电压可以被调整。
在使用方面，另一个可供选择的应用可变电肌肉刺激的方法包括：
(a)提供一个电肌肉刺激设备，其具有：
一个具有复数个电极340，342，344，346，348，350，352的柔性覆盖物320；
该些电极包括：
一第一正电极340；
一第二正电极342；以及，
一个处于第一正电极和第二正电极之间的反向电极344(returnelectrode)；
一个连接正电极和反向电极的电压源334；以及，
一个调整控制331，其同时提供一第一正电压332给第一正电极340和一第二正电压333给第二正电极342，以便随着第一正电压增加，第二正电压减小，并随着第一正电压减小，第二正电压增加；
(b)提供一锻炼系统40，其具有：
一具有让使用者以一个轴504旋转的部件502的锻炼装置500；
一个与轴504相关联的传感器20；以及，
以便所这该部件502被旋转，该传感器20产生以输出信号V1，该信号是该部件502的角位置的函数；
(c)提供一个电肌肉刺激系统，其给传感器传递电压；
(d)放置该电肌肉刺激覆盖物于使用者身上；
(e)传送输出信号V1到电肌肉刺激覆盖物320；
(f)使用者在第一方向30上旋转该部件502，因此使输出信号增加，从而对使用者增加电肌肉刺激，以及，
(g)使用者在相反的方向31上旋转该部件502，因此使输出信号减小，从而对使用者减小电肌肉刺激。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (31)

1、一种应用可变电肌肉刺激的方法，包含：
(a)提供一个具有复数个电极的柔性电肌肉刺激覆盖物，所述的柔性覆盖物上的所述的电极的排列图案与人的预先确定的肌肉群相匹配，以便当所述的柔性覆盖物放置在患者身上时，所述的电极能够最接近预先确定的肌肉群，其中所述的排列图案匹配预先确定的肌肉群、腹直肌的上部、腹直肌的下部、右斜肌、以及左斜肌。
(b)提供一个锻炼系统其具有：
一个具有让使用者能够以一个轴进行旋转的部件的锻炼装置；
与所述的轴相关联的传感器；以及，
以使当所述的部件被旋转时，所述的传感器产生一个输出信号，该信号是该部件的角位置的函数；
(c)提供一个电肌肉刺激系统，其给所述的传感器传递电压；
(d)在该肌肉群内的某些区域比其他区域重点供电；
(e)放置所述的电肌肉刺激覆盖物在使用者身上；
(f)所述的输出信号将被传到所述的电肌肉刺激覆盖物上；
(g)使用者在第一方向上旋转所述的部件，会使所述的输出信号增加，从而增强对使用者的电肌肉刺激。
2、根据权利要求1中的方法，进一步包括：
(h)使用者在相反的第二方向上旋转所述的部件，会使所述的输出信号减小，从而减弱对使用者的电肌肉刺激。
3、根据权利要求1中的方法，进一步包括：
在步骤(a)中，所述的电极包括：
一最接近腹直肌的上部放置的第一个正电极；
一最接近腹直肌的下部放置的第二个正电极；
一在所述的第一正电极和第二正电极之间放置的第三反向电极；以及，
一连接在所述的正电极和所述的反向电极之间的电压源。
4、根据权利要求3中的方法，进一步包括：
在步骤(a)中，所述的电极包括：
一侧腹部髂嵴上方右斜肌上放置的第四正电极；
一最接近右斜肌与腹直肌上下部交汇处放置的第五反向电极；
所述的第五反向电极放置在所述的第四正电极和所述的第三反向电极之间；以及
一连接在所述的正电极和所述的反向电极之间的电压源。
5、根据权利要求3中方法，进一步包括：
在步骤(a)中，所述的电极包括：
一侧腹部髂嵴上方左斜肌上放置的第六正电极；
一最接近左斜肌与腹直肌上下部交汇处放置的第七反向电极；
所述的第七反向电极放置在所述的第六正电极和所述的第三反向电极之间；以及
一连接在所述的正电极和所述的反向电极之间的电压源。
6、根据权利要求1中的方法，进一步包括：
在步骤(a)中，所述的传感器是一个电位计。
7、根据权利要求1中的方法，进一步包括：
在步骤(a)中，提供复数个所述的传感器。
8、根据权利要求1中的方法，进一步包括：
在步骤(b)中，一个电压水平控制连接在所述的电肌肉刺激系统和所述的传感器之间；以及
以使所述的传感器上的所述的电压可以被调节。
9、一种应用可变电肌肉刺激的方法，包含：
(a)提供一个电肌肉刺激设备，其具有：
一个具有复数个电极的柔性覆盖物；
该些电极包括：
一第一正电极；
一第二正电极；以及，
处于第一正电极和第二正电极之间的反向电极(returnelectrode)；
一个连接在正电极和反向电极的电压源；以及，
一个调整控制，其同时提供第一正电压给所述的第一正电极和第二正电压给所述的第二正电极，以便随着所述的第一正电压增加，所述的第二正电压减小，且随着所述的第一正电压减小，所述的第二正电压增加；
(b)提供一锻炼系统，其具有：
一具有让使用者可以绕一个轴旋转的部件的锻炼装置；
一个与所述的轴相关联的传感器；以及，
以便所述的部件被旋转时，所述的传感器产生以输出信号，该信号是所述的部件的角位置的函数；
(c)提供一个电肌肉刺激系统，其给所述的传感器传递电压；
(d)放置所述的电肌肉刺激覆盖物于使用者身上；
(e)传送所述的输出信号到所述的电肌肉刺激覆盖物；以及
(f)使用者在第一方向上旋转所述的部件，使所述的输出信号增加，从而增强对使用者的电肌肉刺激。
10、根据权利要求9中的方法，进一步包括：
(g)使用者在相反的第二方向上转动所述的部件，所述的输出信号减小，从而减弱对使用者的电肌肉刺激。
11、根据权利要求9中的方法，进一步包括：
在步骤(a)中，所述的传感器是一个电位计。
12、根据权利要求9中的方法，进一步包括：
在步骤(a)中，提供复数个所述的传感器。
13、根据权利要求9中的方法，进一步包括：
在步骤(b)中，一个电压水平控制连接在所述的电肌肉刺激系统和所述的传感器之间；以及，
以使所述的传感器的所述的电压可以被调节。
14、一个应用可变电肌肉刺激的系统，包含：
一个在使用者身上放置的具有复数个电极的柔性电肌肉刺激覆盖物，所述的柔性覆盖物上的所述的电极的排列图案与人的预先确定的肌肉群相匹配，以便当所述的柔性覆盖物放置在患者身上时，所述的电极能够最接近预先确定的肌肉群，其中所述的排列图案匹配预先确定的肌肉群、腹直肌的上部、腹直肌的下部、右斜肌、以及左斜肌。
具有让使用者能够以一个轴进行旋转的部件的锻炼装置；
与所述的轴相关联的传感器；
一个电肌肉刺激系统，其给所述的传感器传递电压；
以使当所述的部件被旋转时，所述的传感器产生一个输出信号，该信号是所述的部件的角位置的函数；
所述的输出信号将被传到所述的电肌肉刺激覆盖物上；以及
以使当使用者在第一方向上旋转所述的部件时，会使所述的输出信号增加，从而增强对使用者的电肌肉刺激，且当使用者在相反的第二方向上旋转所述的部件时，所述的输出信号减小，从而减弱对使用者的电肌肉刺激。
15、根据权利要求14中的系统，进一步包括：
所述的电极包括：
一最接近腹直肌的上部放置的第一个正电极；
一最接近腹直肌的下部放置的第二个正电极；
一在所述的第一正电极和第二正电极之间放置的第三反向电极；以及，
一连接在所述的正电极和所述的反向电极之间的电压源。
16、根据权利要求15中的系统，进一步包括：
所述的电极包括：
一侧腹部髂嵴上方右斜肌上放置的第四正电极；
一最接近右斜肌与腹直肌上下部交汇处放置的第五反向电极；
所述的第五反向电极放置在所述的第四正电极和所述的第三反向电极之间；以及
一连接在所述的正电极和所述的反向电极之间的电压源。
17、根据权利要求15中的系统，进一步包括：
所述的电极包括：
一侧腹部髂嵴上方左斜肌上放置的第六正电极；
一最接近左斜肌与腹直肌上下部交汇处放置的第七反向电极；
所述的第七反向电极放置在所述的第六正电极和所述的第三反向电极之间；以及
一连接在所述的正电极和所述的反向电极之间的电压源。
18、根据权利要求14中的系统，进一步包括：
在步骤(b)中，一个电压水平控制连接在所述的电肌肉刺激系统和所述的传感器之间；以及
以使所述的传感器上的所述的电压可以被调节。
19、一个应用可变电肌肉刺激的系统，包含：
一在使用者身上放置的电肌肉刺激覆盖物，其具有：
一具有复数个电极的柔性电肌肉刺激覆盖物
一第一正电极；
一第二正电极；以及，
一处于第一正电极和第二正电极之间的反向电极(returnelectrode)；
一连接正电极和反向电极的电压源；以及，
一调整控制，其同时提供一第一正电压给所述的第一正电极和一第二正电压给所述的第二正电极，以便随着所述的第一正电压增加，所述的第二正电压减小，且随着所述的第一正电压减小，所述的第二正电压增加；
一具有一个使用者可以绕一个轴旋转的部件的锻炼装置；
一与所述的轴相关联的传感器；
一电肌肉刺激系统，其给所述的传感器传递电压；
以便所述的部件被旋转时，所述的传感器产生以输出信号，该信号是所述的部件的角位置的函数；
所述的输出信号被传送到所述的电肌肉刺激覆盖物；以及
使用者在第一方向上旋转所述的部件，使所述的输出信号增加，从而增强对使用者的电肌肉刺激，且当使用者在相反的第二方向上旋转所述的部件时，所述的输出信号减小，从而减弱对使用者的电肌肉刺激。
20、根据权利要求19中的系统，进一步包括：
一连接在所述的电肌肉刺激系统和所述的传感器之间的电压水平控制；以及
以使所述的传感器上的所述的电压可以被调节。
21、一种应用可变电肌肉刺激的方法，包含：
(a)提供一个具有复数个电极的柔性电肌肉刺激覆盖物，所述的柔性覆盖物上的所述的电极的排列图案与人的预先确定的肌肉群相匹配，以便当所述的柔性覆盖物放置在患者身上时，所述的电极能够最接近预先确定的肌肉群，其中所述的排列图案匹配预先确定的肌肉群、腹直肌的上部、腹直肌的下部、右斜肌、以及左斜肌。
(b)提供一个锻炼系统其具有：
一具有让使用者能够以一个轴进行旋转的部件的锻炼装置；
与所述的轴相关联的传感器；以及，
以使当所述的部件被旋转时，所述的传感器产生一个输出信号，该信号是该部件的角位置的函数；
(c)提供一个电肌肉刺激系统，其给所述的传感器传递电压；
(d)在该肌肉群内的某些区域比其他区域重点供电；
(e)放置所述的电肌肉刺激覆盖物在使用者身上；
(f)所述的输出信号将被传到所述的电肌肉刺激覆盖物上；
(g)使用者不旋转所述的部件，且
(h)在休息或恢复阶段，使用者在所述的电肌肉刺激系统中选择涌动模式来提供一个腹部肌肉的涌动的收缩和舒张动作。
22、一种应用可变电肌肉刺激的方法，包含：
(a)提供一个具有复数个电极的柔性电肌肉刺激覆盖物，所述的柔性覆盖物上的所述的电极的排列图案与人的预先确定的肌肉群相匹配，以便当所述的柔性覆盖物放置在患者身上时，所述的电极能够最接近预先确定的肌肉群，其中所述的排列图案匹配预先确定的肌肉群、腹直肌的上部、腹直肌的下部、右斜肌、以及左斜肌。
(b)提供一个电肌肉刺激系统，其给所述的覆盖物传送电压；
(c)在该肌肉群内的某些区域比其他区域重点供电；
(d)放置所述的电肌肉刺激覆盖物在使用者身上；
(e)将所述的输出信号将传到所述的电肌肉利激覆盖物上；以及
(f)在休息或恢复阶段，使用者在所述的电肌肉刺激系统中选择涌动模式来提供一个腹部肌肉的涌动的收缩和舒张动作。
23、一个采用电肌肉刺激的设备，包含一个具有复数个电极的柔性电肌肉刺激覆盖物，所述的柔性覆盖物上的所述的电极的排列图案与人的预先确定的肌肉群相匹配，以便当所述的柔性覆盖物放置在患者身上时，所述的电极能够最接近预先确定的肌肉群。
24、根据权利要求23中的设备，进一步包括：
至少一个用来产生传送给所述的复数个电极的输出信号的传感器。
25、根据权利要求24中的设备，所述的至少一个传感器包含两个传感器，所述的两个传感器中的一个产生输出信号给所述的复数个电极中的至少一个电极，同时所述的两个传感器中的另外一个产生输出信号给所述的复数个电极中的另一个电极。
26、根据权利要求23中的设备，进一步包括：
一个为给所述的复数个电极传送电压的电肌肉刺激系统；
所述的电肌肉刺激系统具备涌动模式来提供一个浪涌电压；
即选择所述的涌动模式。
27、根据权利要求24中的设备，进一步包括：
一个为给所述的至少一个传感器传送电压的电肌肉刺激系统；
所述的电肌肉刺激系统具备涌动模式来提供一个浪涌电压；以及
用于选择所述的涌动模式的设备。
28、根据权利要求25中的设备，进一步包括：
一个为给所述的两个传感器传送电压的电肌肉刺激系统；
所述的电肌肉刺激系统具备涌动模式来提供一个浪涌电压；以及
用于选择所述的涌动模式的设备。
29、一个应用可变电肌肉刺激的系统，包含：
一在可在使用者身上随意放置的具有复数个电极的柔性电肌肉刺激覆盖物；
具有让使用者能够以一个轴进行旋转的部件的锻炼装置；
至少一个与所述的轴相关联的传感器；
一电肌肉刺激系统，其给所述的传感器传递电压；
以使当所述的部件被旋转时，所述的传感器产生一个输出信号，该信号是所述的部件的角位置的函数；
所述的输出信号将被传到所述的电肌肉刺激覆盖物上；以及
以使当使用者在第一方向上旋转所述的部件时，会使所述的输出信号增加，从而增强对使用者的电肌肉刺激，且当使用者在相反的第二方向上旋转所述的部件时，所述的输出信号减小，从而减弱对使用者的电肌肉刺激。
30、根据权利要求29中的系统，进一步包括：
所述的至少一个传感器包含一个来产生传送给所述的复数个电极的输出信号的传感器。
31、根据权利要求29中的设备，所述的至少一个传感器包含两个传感器，所述的两个传感器中的一个产生输出信号给所述的复数个电极中的至少一个电极，同时所述的两个传感器中的另外一个产生输出信号给所述的复数个电极中的另一个电极。
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