DE102007046886B4

DE102007046886B4 - EMS-Kleidungsstück und Elektrode sowie EMS-Modul dafür

Info

Publication number: DE102007046886B4
Application number: DE102007046886A
Authority: DE
Inventors: Dieter Miehlich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2010-07-29
Anticipated expiration: 2027-09-29
Also published as: DE102007046886A1

Abstract

EMS-Elektrode zum Beaufschlagen des menschlichen Körpers mit elektrischem Strom zu Zwecken des Elektro-Muskel-Stimulations-Trainings, wobei die Elektrode als flächiges Pad (1, 2; 11; 21, 22) mit einer gut leitenden, flexiblen Leitschicht (1; 11; 21) ausgeformt ist, wobei das Elektrodenpad (1, 2; 11; 21, 22) als Flüssigkeitsspender so ausgebildet ist, dass es zumindest unter Druck eine gespeicherte Flüssigkeit abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschicht (21, 22) aus einem gut leitenden, flexiblen und gleichzeitig saugfähigen und auspressbaren Gewebe (21, 22) mit eingewebten Metallfäden (21) sowie saugfähigen und auspressbaren Fasern (22) besteht, oder aus einem Gewebe mit eingewebten Fäden, die aus einem Material bestehen, welches gleichzeitig gut elektrisch leitend und sehr saugstark ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kleidungsstück für die sog. Elektromuskelstimulation (EMS), welches beispielsweise eine Jacke, ein Gürtel, eine Hose, Arm- oder Beinbänder sein kann und zumindest eine Elektrode aufweist, über welche Strom mit einem vorgegebenen Frequenzmuster in den Körper eingeleitet werden kann, um dadurch die Muskeln im Bereich der Elektrode oder aber auch systemisch im ganzen Körper zu kräftigen, sowie eine geeignete Elektrode dafür und ein ergänzendes EMS-Modul.
In EMS-Kleidungsstücken verwendete Elektroden sind heutzutage üblicherweise in Form eines aus einem leitenden Material bestehenden Pads ausgebildet, wobei das leitende Material gleichzeitig eine gewisse Flexibilität aufweisen muss, so dass das Elektrodenpad nach dem Anlegen des EMS-Kleidungsstücks zumindest im Wesentlichen am Körper zur Anlage kommt. Geeignete bekannte Materialien sind beispielsweise textiles Gewebe mit eingewebten Metallfäden (bevorzugt Silber- oder Kupfermetallfäden wegen der hohen elektrischen Leitfähigkeit) oder aber gut leitende Kunststoffmaterialien. Anschlüsse für die Stromzufuhr sind dabei üblicherweise in Form von Druckknöpfen vorgesehen.
Gattungsgemäße EMS-Kleidungsstücke und -Elektroden sind beispielsweise der deutschen Patentanmeldung DE 102 48 235 A1 , dem US-Patent US 2,661,744 A oder dem deutschen Gebrauchsmuster DE 202 00 685 U1 zu entnehmen. Ein weiteres Beispiel ist in der US-Patentanmeldung US 2002/0133195 A1 gezeigt, wobei in den dortigen 7–9 Elektrodenpads gezeigt sind, die in den dortigen Kleidungsstücken zur Anwendung kommen. Die Elektrodenpads weisen eine elektrisch leitende Folie auf, die rückseitig mit einer Klebegelschicht beschichtet sind und dem Körper zugewandt mit einer Schicht aus einem elektrisch leitenden Klebegel, mit dem die Elektrode an der Haut des menschlichen Körpers befestigt werden kann. Die DE 10 2005 033 831 A1 zeigt ferner eine Elektrode mit Carbonfasergewebe.
Derartige EMS-Kleidungsstücke sind jedoch in Herstellung und Beschaffung sehr teuer und werden daher heute zumeist nicht von Einzelpersonen gekauft, sondern in Fitnesscentern und Rehabilitationszentren zum Verleih an unterschiedliche Trainierende bereit gehalten, wobei die Kleidungsstücke aus hygienischen Gründen über der normalen Sportbekleidung des jeweils Trainierenden anzulegen sind.
Eine weitere Elektrode ist aus US 2003/0176908 A1 bekannt, die einen mehrschichtigen Aufbau aufweist, bei dem hinter einer dem Körper einer Person zugewandten elektrischen Kontaktschicht eine wasserabsorbierende Zwischenschicht und eine Deckschicht vorgesehen sind. Bei dieser Elektrode ist es daher notwendig, die einzelnen Schichten in einzelnen Arbeitsschritten herzustellen und diese Schichten dann miteinander zu verbinden, was zeitaufwendig und verschiedene Herstellungsverfahren erfordert.
Die DE 10 2005 058 850 A1 beschreibt einen Applikator mit einem hosenträgerartigen Gurtsystem, wobei das Gurtsystem über den Rücken einer Person gespannt werden kann. An dem Gurtsystem sind aus dauerfeuchtleitfähigem Material erzeugte Elektroden angebracht, die nicht an der Haut festkleben, sondern auf dieser in einem gewissen Bereich gleiten können. Das Material der Elektrode saugt die aus einem Reservoir kommende Flüssigkeit auf, die unter Druck abgegeben werden kann. Die Elektrode ist dabei als zentral gelochte Schaumstoffronde ausgebildet, wobei in die zentrale Lochung die Flüssigkeit eingeführt wird. Durch eine derartige Schaumstoffschicht allein kann jedoch nur ein schwacher Strom in eine Körperpartie eingeleitet werden, der aber für ein EMS-Training nicht ausreicht.
Auch die DE 82 22 034 U1 zeigt eine Elektrode, deren Elektrodenplatte aus einem elektrisch leitfähigem Schaumstoff hergestellt ist, wobei diese in einem nicht leitenden Grundkörper angeordnet ist. Über der Elektrodenplatte ist ein Vlies angeordnet, das befeuchtet werden kann, um eine Stimulation eines Körperteils einer Person vorzunehmen.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine EMS-Elektrode und ein damit in Verbindung stehendes Kleidungsstück zu schaffen, mit der die Wirksamkeit und der Tragekomfort bei über der normalen Bekleidung getragenen EMS-Kleidungsstücken erhöht und ein kompakter Aufbau der EMS-Elektrode erreicht wird.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich der Elektrode mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, hinsichtlich des EMS-Bekleidungsstücks mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Eine weitere Verbesserung wird mit dem EMS-Modul gemäß Anspruch 10 erreicht.
Erfindungsgemäß ist dabei ein flächiges EMS-Elektrodenpad zum in Anlage mit dem menschlichen Körper bringen vorgesehen, über welches elektrischer Strom in den menschlichen Körper geleitet werden kann, wobei das Elektrodenpad neben seiner Funktion als Stromimpulsgeber als Flüssigkeitsspender dient und so ausgebildet ist, dass es zumindest unter Druck eine gespeicherte Flüssigkeit abgibt, wobei eine Leitschicht der Elektrode aus einem gut leitenden, flexiblen und gleichzeitig saugfähigen und auspressbaren Gewebe mit eingewebten Metallfäden sowie saugfähigen und auspressbaren Fasern besteht. D. h. die Elektrode kann bis auf aufgebrachte Anschlüsse für die Elektrokabel für die Stromzufuhr aus einer einzigen Schicht bestehen, welche mit dem EMS-Kleidungsstück beispielsweise verklebt und/oder vernäht sein kann. Alternativ oder ergänzend dazu könnte eine erfindungsgemäße Elektrode auch in das Trägermaterial des EMS-Kleidungsstücks direkt eingewebt sein. Bei dem Material einer solchen Leitschicht handelt es sich vorteilhaft um ein Gewebe mit eingewebten Metallfäden, sowie saugfähigen und auspressbaren anderen Fasern.
Als Metallfäden werden hier bevorzugt Kupfer- oder Silberfäden verwendet, weil diese Materialien eine besonders hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Mit „eingewebt” im Sinne der Anmeldung soll auch ein Gewirke oder ein Gestrick erfasst sein. Es wäre beispielsweise denkbar, einen Flor bzw. ein Velours, Vlies oder Plüsch zu verwenden. Als besonders geeignet hat sich ein Florgewebe herausgestellt, bei dem in ein senkrecht zur Oberfläche verlaufendes Gewebe aus einem Trägermaterial aufgeschnittene Schlingen aus den Metallfäden sowie aus den saugfähigen und auspressbaren Fasern eingewirkt ist. Besonders bevorzugt als saugfähige und auspressbare Fasern werden aufgrund ihrer hohen Saugkraft Mikro- oder Hohlfasern verwendet, wobei jedoch auch die Verwendung geeigneter anderer saugfähiger Textilfäden, wie z. B. Baumwolle oder saugfähige Kunstgarne odgl. denkbar wäre. Für das Gewebe der Leitschicht können auch Fäden aus einem Material verwendet werden, das gleichzeitig gut elektrisch leitend und sehr saugstark ist.
Vorteilhaft wird auf diese Weise erreicht, dass nicht mehr wie bisher die unter dem EMS-Kleidungsstück getragene Sportbekleidung genässt werden muss, bevor mit einem EMS-Training begonnen werden kann. Vielmehr kann jetzt auf die trockene Sportbekleidung ein EMS-Bekleidungsstück gemäß der Erfindung (bzw. mit Elektroden gemäß der Erfindung) angelegt werden, welches an den Elektroden zuvor genässt worden ist, wodurch sich der Tragekomfort und allgemein das EMS-Training wesentlich verbessert, weil nicht nur das unangenehme Anziehen beispielsweise eines nassen T-Shirts vermieden wird, sondern die Nässe auch nur punktgenau an der Stelle der Elektrode abgegeben wird und nicht mehr großflächig.
Es reicht, beispielsweise mit einer Sprühdose oder dgl. Flüssigkeit auf die als Flüssigkeitsspender ausgebildeten Elektroden aufzubringen. Die Flüssigkeit wird beim Anlegen des EMS-Kleidungsstücks über der Sportbekleidung durch den damit verbundenen Druck zielgenau an der richtigen Stelle an das Sportbekleidungsstück abgegeben, so dass der für den Erfolg des EMS-Trainings nötige leitende Effekt durch das Sportbekleidungsstück hindurch erzielt wird. Auch ein Nachnässen, welches früher bei längeren Trainingseinheiten erforderlich war, kann entfallen, wenn die Flüssigkeitsspenderfunktion des Elektrodenpads entsprechend stark ausgebildet ist.
Besonders komfortabel ist es jedoch, wenn bereits ein EMS-Modul zum komfortablen Nachnässen der Elektrode bzw. aller Elektroden vorgesehen ist. Ein solches EMS-Modul kann in das Kleidungsstück integriert sein, in eine EMS- Stromversorgungs-Basisstation oder als separates Modul ausgeführt sein und eine mit der Elektrode flüssigkeitsleitend verbindbaren Flüssigkeitstank aufweisen. Alternativ oder ergänzend könnten auch geeignete Anschlüsse an die Trinkwasserversorgung vorgesehen sein. Über eine ansteuerbare Pumpe und die Erfassung des Nässegrads bzw. der elektrischen Eigenschaften der Elektrode könnte die Flüssigkeitszufuhr geeignet gesteuert werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Einen Vorteil im Sinne einer guten Nässung der unter dem EMS-Kleidungsstück getragenen Kleidung bringt es, wenn die Elektrode rückseitig wasserdicht an dem EMS-Kleidungsstück angebracht ist, so dass keine Nässeverluste nach außen auftreten. Dies könnte beispielsweise mittels einer wasserdichten Klebeschicht erfolgen, über die die Elektrode auf dem Trägertextil des EMS-Kleidungsstücks aufgeklebt ist, oder dadurch, dass der Trägertextil des Kleidungsstück zumindest an der Stelle der Elektrode aus einem wasserdichten Material besteht.
Vorteilhaft im Sinne eines exakten Anlegens der genässten Elektroden am Körper weist das EMS-Kleidungsstück dabei ferner Bänder auf, die in zugeordnete Doppelschlaufen gegen Rücklauf gesichert eingeschlauft werden können, so dass ein straffer Sitz des EMS-Kleidungsstücks gewährleistet ist.
Dabei ist es möglich, ein Elektrodenpad mit einer Leitschicht aus einem gleichzeitig gut leitenden und saugfähigen Gewebe mit einer separaten Flüssigkeitsspeicherschicht zu kombinieren. Weiterhin ist es auch möglich, die Funktionsschicht(en) auf einer rein als Träger fungierenden Trägerschicht aufzubringen, welche vorteilhaft auch als wasserdichte Rückseite der Elektrode ausgeführt sein könnte.
Als Material der optionalen Flüssigkeitsspeicherschicht könnte ein Textilgewebe mit Saugfunktion, z. B. ein Baumwollgewebe oder bevorzugt aufgrund hoher Saugfähigkeit ein Mikrofasergewebe dienen. Weiterhin bewährt aufgrund ihrer ebenfalls hohen Saugfähigkeit haben sich auch Hohlfaservliese.
Dabei ist es insbesondere bei einer durch den Trainierenden vorzunehmenden Nässung der Elektrode(n), beispielsweise per Spraydose, besonders vorteilhaft, wenn die Flüssigkeitsspeicherschicht über der Leitschicht, d. h. dem menschlichen Körper zugewandt, angeordnet ist. Hierfür eignen sich besonders Mikrofasergewebe bzw. PES-Mikrofasern, die in allen Farben und mit guter Haptik handelsüblich als relativ günstige Meterware erhältlich sind, so dass neben dem Nässeffekt noch ein ästhetischer Effekt erzielt werden kann, weil die relativ unansehnlichen Elektroden abgedeckt werden und zudem der Nässeffekt besonders wirksam ist, weil die Flüssigkeitsspeicherschicht beim Training direkt an der zu nässenden Unterbekleidung zur Anlage gelangt. Materialien mit hohen Materialdichten haben dabei zwar den Vorteil, dass eine hohe Saugkraft und Flüssigkeitsspeicherfähigkeit gegeben ist. Allerdings kommt es dabei zu dem Problem, dass oft ein selbstständiges Verteilen im Material nur eingeschränkt zu Stande kommt.
Insbesondere bei einer (halb-)automatisierten Nässung der Elektrode(n) per EMS-Modul kann es jedoch auch vorteilhaft sein, die Flüssigkeitsspeicherschicht hinter der Leitschicht anzuordnen, d. h. auf der dem menschlichen Körper abgewandten Seite. Hierfür eignen sich auch Hohlfaservliese, die in der Beschaffung deutlich günstiger sind als Mikrofasergewebe.
Es wäre jedoch auch ein Schwamm oder Schaumstoff oder dergleichen als Flüssigkeitsspeicherschicht denkbar, so lange eine gewisse Abriebbeständigkeit gegeben ist oder eine Anordnung auf der Rückseite der Leitschicht vorgesehen ist. Auch eine weitere Abrieb-Schutzschicht (z. B. ein Netz aus einem abriebfesten Kunststoff) auf der dem menschlichen Körper zugewandten Seite der Elektrode wäre denkbar, solange diese wasser- und stromdurchlässig ist.
Im Weiteren sollen der Aufbau und die Funktionsweise einiger vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung durch anliegende Figuren erläutert werden. Es zeigen:
1 eine gattungsgemäße Elektrode mit einer Flüssigkeitsspeicherschicht, die alleine Flüssigkeit abgibt, im Querschnitt;
2 eine weitere gattungsgemäße Elektrode, im Querschnitt; und
3 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Elektrode im Querschnitt.
Zunächst wird Bezug genommen auf 1. Mit 1 ist darin die Leitschicht der Elektrode bezeichnet, an der ein mit 3 bezeichneter Rastknopf befestigt ist, an dem Stromkabel zur Stromzufuhr in die Elektrode befestigt werden können. Auf der Leitschicht 1 befindet sich eine Flüssigkeitsspeicherschicht 2 auf der dem zu trainierenden Körper zugewandten Seite.
Vor dem EMS-Training wird die Elektrode, bzw. die Flüssigkeitsspeicherschicht 2 genässt, beispielsweise durch Aufsprühen von Wasser oder einer anderen leitenden Flüssigkeit. Wird das mit der Elektrode versehene EMS-Kleidungsstück in Trainingsposition gebracht, in der die Elektrode über die unter dem EMS-Kleidungsstück getragene Sportbekleidung am menschlichen Körper unter Spannung anliegt, bewirkt der vom Körper auf die Elektrode ausgeübte Druck, dass die Flüssigkeitsspeicherschicht Flüssigkeit an die Sportbekleidung abgibt, so dass diese elektrisch leitend überwunden werden kann und die Muskelkontraktionen auslösenden elektrischen Impulse in das Muskelgewebe eingeleitet werden können.
Die in 2 gezeigte Elektrode unterscheidet sich dadurch von der in 1 gezeigten Elektrode, dass anstatt einer von der Leitschicht separaten Flüssigkeitsspeicherschicht das Elektrodenpad 11 insgesamt aus einem Material besteht, welches gleichzeitig elektrisch gut leitend und flüssigkeitsspeichernd sowie unter Druck flüssigkeitsabgebend ist, nämlich aus einem mit Metallpartikeln beschichtetes Schaumstoffmaterial, wobei die Poren des Schaumstoffs hier gepunktet angedeutet sind und auf der Rückseite des Pads 11 wiederum ein Anschluss 3 für das Stromversorgungskabel vorgesehen ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in 3 gezeigt. Es handelt sich dabei um ein Gewebe, bei dem in eine mit 21 bezeichnete, rechtwinklige Metallfadenmatrix ein Mikrofasergarn 22 eingewebt ist, so dass auch hier das Elektrodenpad insgesamt einschichtig, elektrisch leitend und unter Druck flüssigkeitsabgebend ausgebildet ist.
Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung Abweichungen von den gezeigten Ausführungsformen denkbar. Auch lassen sich die Ausführungsformen beliebig kombinieren.
Insbesondere wäre die Verwendung von antibakteriell wirkenden Geweben (insbesondere Mikrofasergeweben) als Flüssigkeitsspeicher- oder kombinierte Flüssigkeitsspeicher-Leitschicht denkbar, bei denen schon während des Schmelzprozesses des für die Mikrofaser verwendeten Kunststoffes (z. B. 70% Polyester und 30% Polyamid) Silber eingebunden wird, z. B. als Nano-Silber direkt in die Faser. Dadurch kann nicht nur die Hygiene bei wechselnden Trägern der EMS-Kleidung erhöht werden, sondern es wäre ebenfalls denkbar dadurch ein elektrisch leitende und gleichzeitig flüssigkeitsspendende Schicht zu schaffen.
Bei den in der vorliegenden Anmeldung angesprochenen Mikrofasern handelt es sich selbstverständlich um solche Mikrofasern, die besonders saugfähig sind, insbesondere Mikrofasern, wie sie bekannter Maßen als Hochleistungsreinigungstücher zur Anwendung kommen.
Ferner können als Leitschicht oder kombinierte Leit-Flüssigkeitsspeicherschicht auch Gewebe verwendet werden, in die anstatt oder in Kombination zu den Metallfäden Carbonfasern eingebracht sind.
Anstatt Druckköpfe könnten auch direkt mit dem E-Pad verbundene Kabel oder textile Leitungsbänder vorgesehen sein, insbesondere mit dem Gewebe des E-Pads verriegelte Kabel-Garne.

Claims

EMS-Elektrode zum Beaufschlagen des menschlichen Körpers mit elektrischem Strom zu Zwecken des Elektro-Muskel-Stimulations-Trainings, wobei die Elektrode als flächiges Pad (1, 2; 11; 21, 22) mit einer gut leitenden, flexiblen Leitschicht (1; 11; 21) ausgeformt ist, wobei das Elektrodenpad (1, 2; 11; 21, 22) als Flüssigkeitsspender so ausgebildet ist, dass es zumindest unter Druck eine gespeicherte Flüssigkeit abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschicht (21, 22) aus einem gut leitenden, flexiblen und gleichzeitig saugfähigen und auspressbaren Gewebe (21, 22) mit eingewebten Metallfäden (21) sowie saugfähigen und auspressbaren Fasern (22) besteht, oder aus einem Gewebe mit eingewebten Fäden, die aus einem Material bestehen, welches gleichzeitig gut elektrisch leitend und sehr saugstark ist.
Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die saugfähigen und auspressbaren Fasern (22) Mikrofasern sind.
Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschicht (21, 22) aus einem antibakteriell wirkenden Gewebe besteht.
Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Versorgungsanschluss für eine Flüssigkeitsversorgung vorgesehen ist, über welche die Elektrode nässbar ist.
Kleidungsstück zur Elektro-Muskel-Stimulation, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Elektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche an einem nicht oder nur schwach leitenden, elastischen textilen Trägermaterial des Kleidungsstücks angebracht ist.
Kleidungsstück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kleidungsstück zumindest eine Flüssigkeitsversorgungsleitung vorgesehen ist, über welche die Elektrode nässbar ist.
Kleidungsstück nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kleidungsstück zumindest ein Flüssigkeitstank vorgesehen ist, aus dem die Elektrode nässbar ist.
Kleidungsstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpe zum Nässen der Elektrode mit der in dem Tank aufgenommenen Flüssigkeit vorgesehen ist.
Kleidungsstück nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Festzurren des Kleidungsstücks in Trainingsposition zumindest ein Band und jeweils eine zugeordnete Doppelschlaufe vorgesehen sind, in welche das Band gegen Rücklauf gesichert eingeschlauft werden kann.
EMS-Modul, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Flüssigkeitstank mit zumindest einer Elektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und/oder zumindest mit einem Kleidungsstück nach einem der Ansprüche 5 bis 9 flüssigkeitsleitend verbunden ist.
EMS-Modul nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Pumpe zum Nässen der Elektrode mit der in dem Tank aufgenommenen Flüssigkeit vorgesehen ist.
EMS-Modul nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung oder Regelung zum Nässen der Elektrode vorgesehen ist.