DE102005033831A1

DE102005033831A1 - Elektrode einer Vorrichtung zur Elektrostimulation

Info

Publication number: DE102005033831A1
Application number: DE102005033831A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Rippe
Original assignee: Individual
Current assignee: Danneberg Torsten De; Luetkemueller Harald De; RIPPE, KARL-HEINZ, DE
Priority date: 2005-07-20
Filing date: 2005-07-20
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2025-07-21
Also published as: DE102005033831B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrode einer Vorrichtung zur Elektrostimulation, wobei der elektrische Leiter erfindungsgemäß aus Carbonfasern besteht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft mindestens eine Elektrode einer Vorrichtung zur Elektrostimulation von insbesondere Muskeln des menschlichen oder tierischen Körpers, wobei die Elektrode auf einer vorgegebenen Stelle des Körpers angeordnet wird.
Eine derartige Vorrichtung erzeugt Stromimpulse, die an die Elektrode weitergeleitet werden, um gezielt eine Stimulation von Muskeln zu erreichen. Vorrichtungen zur Elektrostimulation von Muskeln sind in diversen Ausführungen bekannt.

Die Elektrostimulation wird in der medizinischen Rehabilitation und als Trainingsunterstützung im Leistungssport eingesetzt, um insbesondere die Muskelphysiologie zu beeinflussen und die Koordination und Ansteuerung der Muskulatur zu verbessern. In den Bereichen Rehabilitation, Sport und Fitness finden sich unterschiedlichste Anwendungsmöglichkeiten.

Das Prinzip der Elektrostimulation geht davon aus, dass bei einer normal durchgeführten Bewegung ein bioelektrischer Impuls in der Großhirnrinde erzeugt und über die Pyramidenbahnen zur Wirbelsäule geleitet wird. Hier wird der Impuls auf Nervenfa sern umgeschaltet, die sich in viele Äste aufteilen und die Muskelfasern versorgen. Der hier ankommende Impuls führt zu einer Kontraktion der Muskulatur.

Bei der Elektrostimulation werden von außen, durch die Haut wirkende Stromimpulse verwendet, um diejenigen Nerven zu stimulieren, die einen oder mehrere bestimmte Muskeln versorgen. Der Muskel kann nicht zwischen einer willentlichen durch das Gehirn ausgelösten Kontraktion und einer elektrisch induzierten Kontraktion unterscheiden, er kontrahiert, leistet dabei Arbeit, verbraucht Energie etc.

Die Muskelkontraktion wird bestimmt von den Faktoren Stromstärke, Impulsdauer und Frequenz der Impulse, welche üblicherweise an den Vorrichtungen zur Elektrostimulation einstellbar sind. Die genannten Faktoren bewirken verschiedene Effekte im stimulierten Muskel.

Niedrige (1–10 Hz) Frequenzen bei langen Impulszeiten haben beispielsweise den Effekt durch Einzelkontraktionen entschlackend und entspannend zu wirken. Dabei wird gleichzeitig die Durchblutung im behandelten Muskel verbessert und ein Abtransport von Stoffwechselendprodukten wird unterstützt. Die Sauerstoffversorgung des Muskels wird verbessert.

Im Gegensatz dazu können mittlere (20–50 Hz) Frequenzen durch schnell aufeinander folgende Kontraktionen für eine hohe Muskelbelastung sorgen und fördern damit den Muskelaufbau.

Die Elektrische Muskelstimulation kann daher angewendet werden zum Aufwärmen der Muskulatur, für das Muskelausdauertraining, zur Steigerung der Muskelmasse und Verbesserung der Muskelkraft, für das Muskelschnellkrafttraining, zur Muskelentspannung, zur Muskelentschlackung, für die Regeneration durch Verbesserung der Durchblutung der Muskulatur, zur Verbesserung des Stoffwechsels, zur Rehabilitation nach Verletzungen/Erkrankungen, als Schmerztherapie durch Blockierung der Schmerzimpulse, zur Lymphdrainage und Massage, als Bodyshaping, zur Straffung des Gewebes in Problemzonen sowie zur Behandlung von Cellulite. Vorrichtungen zur Elektrostimulation finden auch in der Kosmetik Anwendung.

Die üblicherweise bei der Elektrostimulation verwendeten Elektroden haben den Nachteil, dass sie häufig allergische Reaktionen auslösen. Bei vielen Benutzern kommt es zu massiven Hautirritationen im Bereich der Elektroden, insbesondere zu starken Rötungen und starken Schwellungen. Neben diesen Hautveränderungen treten häufig auch Gefühlsstörungen, insbesondere starker Juckreiz, im Bereich der Elektroden auf.

Bekannt sind außerdem Elektroden, die mehrfach verwendbar sind. Die Haltbarkeit dieser Elektroden ist aber in Abhängigkeit von der Hautbeschaffenheit auf etwa 20–25 Anwendungen beschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektrode einer Vorrichtung zur Elektrostimulation derart weiterzuentwickeln, dass diese mehrfach verwendbar, strapazierfähig und mithin lange haltbar ist sowie keine allergischen Reaktionen auslöst.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass der elektrische Leiter aus Carbonfasern besteht.

Carbonfasern haben üblicherweise einen Kohlenstoffgehalt, der über 80% liegt. Sie entstehen durch Carbonsierung von geeigneten kohlenstoffhaltigen Stoffen, wie beispielsweise Polyacrylnitril oder Viskose. Bei der Carbonisierung werden in einem aufwendigen Prozess aus den Molekülketten durch Hitzebehandlung möglichst viele Stoffe entfernt, so dass überwiegend Kohlenstoff übrig bleibt. Carbonfasern haben eine Hitzebeständigkeit bis ca. 4000°C. Carbonfasern werden üblicherweise zur Verstärkung von Kunststoffen im Flug-, Maschinen- und Sportgerätebau verwendet.

Die vorliegende Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass Carbonfasern metallfrei und trotzdem elektrisch leitfähig sind. Dadurch wird das Auftreten allergischer Reaktionen, wie sie bei der Verwendung von Metallen bzw. Metalllegierungen auftreten, verhindert.

Es hat sich nämlich gezeigt, dass der Lösungsdruck der nach dem Stand der Technik als elektrische Leiter in Elektroden verwendeten Metalle bzw. Metalllegierungen insbesondere bei Stromfluss in Verbindung mit dem menschlichen oder tierischen Schweiß, der quasi auch als Säure wirkt, dazu führt, dass sich der elektrische Leiter löst, welcher dann in Form von Metall-Ionen in Kontakt mit dem menschlichen oder tierischen Körper kommt und zu allergischen Reaktionen führen kann.

Carbonfasern sind dagegen chemisch beständig und oxidieren nicht. Sie sind korrosionsbeständig. Eine Beeinträchtigung der Leitfähigkeit, wie sie bei einem elektrischen Leiter aus Metall bzw. einer Metalllegierung auftritt, ist nicht zu befürchten. Dadurch wird vorteilhaft eine lange Haltbarkeit der Elektroden gewährleistet.

Carbonfasern weisen außerdem bei einem sehr geringen Gewicht eine sehr hohe Festigkeit auf und sind extrem belastbar. Dadurch wird auch bei dynamischer Belastung ein störungsfreier Einsatz der erfindungsgemäßen Elektrode gewährleistet. Derart ausgebildete Elektroden sind lange haltbar und vorteilhaft mehrfach verwendbar.

Ein weiterer Vorteil der extremen Belastbarkeit der Carbonfasern besteht darin, dass die Elektroden waschbar sind, ohne dass eine Beeinträchtigung der Elektrodenfunktion zu befürchten ist. Die Waschbarkeit der Elektrode ist wünschenswert, da diese mit der Haut und dem Schweiß des Anwenders in Kontakt kommt.

Die erfindungsgemäßen Elektroden zeichnen sich also durch eine gute elektrische Leitfähigkeit, eine gute mechanische Festigkeit, welche der Belastung bei ihrer Anwendung und beim Waschen standhält, und durch eine hohe chemische Beständigkeit, welche allergische Reaktionen des Anwenders ausschließt, aus.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Carbonfasern als textile Fläche ausgebildet sind.

Dadurch wird ein gleichmäßig geringer, insbesondere flächiger Widerstand erhalten. So können individuelle elektrische Impulse, insbesondere in sehr geringer Intensität, angewendet werden.

Vorteilhaft lässt sich eine solche textile Fläche besonders einfach bearbeiten und zuschneiden. Dadurch können verschiedenste Elektrodenformen hergestellt werden. Die präzise Bearbeitbarkeit gewährleistet einen problemlosen Einsatz.

Als besonders geeignet hat sich hierbei die Ausführung der textilen Fläche als Gewebe, insbesondere mit Leinwandbindung oder Köperbindung, oder als Filz herausgestellt.

Dieses ermöglicht die Herstellung besonders großer Elektroden, die vorteilhaft sind, um die Stromdichte niedrig zu halten. Die Auswahl der Elektrodengröße ist neben der richtigen Platzierung der Elektroden auf dem Körper ein entscheidender und wesentlicher Faktor für die Wirksamkeit der Elektrostimulation.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die textile Fläche zwischen zwei Deckschichten angeordnet ist, wobei mindestens eine Deckschicht für den Kontakt mit dem Körper des Anwenders vorgesehen ist.

Die Deckschicht für den Kontakt mit dem Körper des Anwenders ist üblicherweise eine leitfähige Folie. Diese ist üblicherweise hochohmig ausgebildet, besitzt also nur eine geringe Leitfähigkeit.

Der Durchmesser der Folie beträgt vorzugsweise 0,1 bis 1 mm, besonders bevorzugt 0,5–0,7 mm.

Die erfindungsgemäße Kombination der Deckschicht mit einer textilen Fläche aus Carbonfasern hat den Vorteil, dass die Stromdichte gleichmäßig über die Folienfläche verteilt ist. Nach dem Stand der Technik wird dagegen der Strom nur punktuell oder entlang einer Linie zugeführt, so dass sich eine entsprechend ungleichmäßige Stromdichteverteilung in der Folie ergibt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die textile Fläche zumindest mit einer der Deckschichten vernäht.

Dadurch wird erreicht, dass auf die Verwendung der nach dem Stand der Technik üblicherweise verwendeten Klebstoffe, die wegen ihrer erforderlichen Wasserfestigkeit nachteilig lösungsmittelhaltig sind, verzichtet werden kann. Auch hierdurch werden allergische Reaktionen des Benutzers auf Klebstoffe bzw. deren Lösungsmittel verhindert. Vorteilhaft treten so auch bei der Herstellung der Elektroden keine gesundheitsschädlichen Lösungsmitteldämpfe mehr auf.

Durch diese Weiterbildung der Erfindung wird aber insbesondere die Waschbarkeit der Elektroden ermöglicht.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die Elektrode auch als Messelektrode verwendbar ist.

Die Elektrode dient also nicht nur der Übertragung elektrischer Impulse auf den Körper des Benutzers, sondern kann auch zum Messen eines Nervenimpulses bzw. Spannungssignals von einer Körperstelle des Benutzers verwendet werden.

Weiterhin ist vorgesehen, dass die Elektrode ein Anschlussteil aus Metall nach Art einer Ringschraube umfasst, wobei zur Befestigung des Anschlussteils an der textilen Fläche ein Teil dieser textilen Fläche durch den Ring geführt ist.

Durch ein derart ausgebildetes Anschlussteil wird ein lange Haltbarkeit und Strapazierfähigkeit der Elektrode gewährleist, da ein einfaches Rausreißen des Anschlussteils aus der textilen Fläche nicht möglich ist.

Vorzugsweise ist die durch den Ring geführte textile Fläche als ein separates streifenartiges Stück ausgebildet, dessen Enden mit der textilen Fläche verbunden, vorzugsweise vernäht sind.

Dadurch wird die Anbringung des Anschlussteils wesentlich erleichtert. Zunächst lässt sich auf einfache Weise die textile Fläche in der gewünschten Form und Größe herstellen. Erst dann wird ein separates streifenartiges Stück der textilen Fläche durch den Ring des Anschlussteils geführt und mit der anderen textilen Fläche verbunden. Auch hierbei handelt es sich um eine sehr sichere Befestigung.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Anschlussteil wenigstens teilweise von einem unter Wärmeeinwirkung zusammengezogenen Schrumpfschlauch umhüllt ist.

Dadurch wird verhindert, dass der Körper des Anwenders direkt mit dem Metall des Anschlussteils in Berührung kommen kann. Darüber hinaus wird die Gefahr einer Korrosion des Anschlussteils durch Kontakt mit Schweiß oder Wasser verringert.

Außerdem ist vorgesehen, dass das Anschlussteil außerhalb der mit dem Körper in Kontakt kommenden Deckschicht angeordnet ist.

Es hat sich gezeigt, dass in die Deckschicht eindringender menschlicher oder tierischer Schweiß zur Korrosion des Anschlussteils führen kann. Gelöste Metall-Ionen können dann wiederum allergische Reaktionen beim Anwender auslösen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigt
1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Elektrode.
Die in 1 dargestellte Elektrode 10 einer Vorrichtung zur Elektrostimulation umfasst als elektrischen Leiter eine textile Fläche 12 in Form eines Gewebes aus Carbonfasern. Die textile Fläche 12 ist hierbei zwischen zwei Deckschichten 14 angeordnet, die miteinander verbunden, vorzugsweise miteinander vernäht sind, wobei vorliegend der Darstellbarkeit halber nur die untere Deckschicht 14 gezeigt ist.
Die textile Fläche 12 ist hierbei zumindest mit einer der Deckschichten 14 vernäht. Dies kann entweder separat oder beim Verbinden der beiden Deckschichten 14 erfolgen. In 1 ist rein schematisch eine entsprechende Naht 22 dargestellt.
Die Elektrode 10 umfasst außerdem ein Anschlussteil 16 aus Metall nach Art einer Ringschraube, wobei zur Befestigung des Anschlussteils 16 an der textilen Fläche 12, ein separates streifenartiges Stück 20 einer textilen Fläche aus Carbonfasern durch den Ring 18 geführt ist, dessen Enden mit der textilen Fläche 12 verbunden, vorzugsweise vernäht sind.
Das Anschlussteil 16 dient dazu, die Elektrode lösbar mit der hier nicht dargestellten Vorrichtung zur Elektrostimulation zu verbinden.

Claims

Elektrode (10) einer Vorrichtung zur Elektrostimulation, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Leiter aus Carbonfasern besteht.
Elektrode (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbonfassern eine textile Fläche (12) bilden.
Elektrode (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Fläche (12) ein Gewebe, insbesondere mit Leinwandbindung oder Köperbindung, oder ein Filz ist.
Elektrode (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Fläche (12) zwischen zwei Deckschichten (14) angeordnet ist, wobei mindestens eine Deckschicht (14) für den Kontakt mit dem Körper des Anwenders vorgesehen ist.
Elektrode (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Fläche (12) zumindest mit einer der Deckschichten (14) vernäht ist.
Elektrode (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (10) als Messelektrode verwendbar ist.
Elektrode (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode (10) ein Anschlussteil (16) aus Metall nach Art einer Ringschraube umfasst, wobei zur Befestigung des Anschlussteils (16) an der textilen Fläche (12), ein Teil dieser textilen Fläche (12) durch den Ring (18) geführt ist.
Elektrode (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Ring (18) geführte textile Fläche als ein separates streifenartiges Stück (20) ausgebildet ist, dessen Enden mit der textilen Fläche (12) verbunden, vorzugsweise vernäht sind.
Elektrode (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (16) wenigstens teilweise von einem unter Wärmeeinwirkung zusammengezogenen Schrumpfschlauch umhüllt ist.
Elektrode (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (16) außerhalb der mit dem Körper in Kontakt kommenden Deckschicht (14) angeordnet ist.