DE102009017179B4

DE102009017179B4 - Körpernah anliegender Anzug zur Elektromyostimulation

Info

Publication number: DE102009017179B4
Application number: DE200910017179
Authority: DE
Inventors: Dr. med. habil. Fritzsche Dirk; Dipl.-Ing. Richter Jens; Prof. Dr.-Ing. habil Rödel Hartmut
Original assignee: Dirk Fritzsche
Current assignee: DIRK FRITZSCHE, DE; FRITZSCHE, DIRK, PRIV. DOZ. DR. MED. HABIL., DE
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2013-05-02
Anticipated expiration: 2029-04-10
Also published as: DE102009017179A1

Abstract

Körpernah anliegender einteiliger Anzug (1) zur Elektromyostimulation, insbesondere für Lifestyle- und sportmedizinische Anwendungen, aus einem elastischen textilen Flächengebilde mit strukturintegrierten textilbasierten elektrisch leitfähigen Kontaktelektroden als Stimulationsschicht an ausgewählten lokalen Stellen und integrierten Feuchtespendern für die Elektroden, wobei zwischen der Trägerschicht (A) des Anzugs (1) und den Stimulationsschichten (B) im Anzug (1) Feuchtespeicherschichten (C) platziert sind, die mindestens in Bereichen konkav geformter Körperregionen druckelastische, textile Abstandsstrukturen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Anzug (1) komplexe Einheiten aus einem mehrschichtigen Gewirke trägt, mit einer körperseitigen elektrisch leitfähigen Stimulationsschicht (B) aus einem Kettengewirke aus metallisierten Polymerfasern als Elektroden (4), mit einer mittleren Feuchtespeicherschicht (C) aus einem druckelastischen, senkrechten Fadenbesatz als Feuchtespender (6) und Federkern und mit einer körperabgewandten Trägerschicht (A) aus einer kettengewirkten Basis-Textilie.

Description

Die Erfindung betrifft einen körpernah anliegenden Anzug zur Elektromyostimulation für insbesondere Lifestyle- und sportmedizinische Anwendungen.
Gesundheit, Körperbewusstsein und Wohlbefinden sind Kennzeichen einer gesunden Lebensweise, wobei lediglich 5 bis 10% der Menschen in entsprechenden Einrichtungen regelmäßig Fitnesstraining betreiben.
Mit konventionellem Fitnesstraining können die Ziele nur langfristig, unter hohem Zeitaufwand und mit hoher persönlicher Disziplin erreicht werden. Folglich besteht der Wunsch, ähnliche Effekte mit geringerer Zeitinvestition und möglichst kurzfristig zu realisieren.
Hierzu bietet sich die seit langem bekannte Methode der elektrophysiologischen ganzheitlichen Muskelstimulation an, die zum Beispiel im Leistungssportbereich zur Verhinderung von Muskelatrophien nach Immobilisationen eingesetzt und dort als so genanntes EMS-Training oder Elektromyostimulation bezeichnet wird. Die neuromuskuläre Stimulation beruht auf einer transkutanen Übertragung schwacher elektrischer Impulse zu den die Muskeln versorgenden Nerven, die eine niedrigere Reizschwelle als die Muskelfasermembranen besitzen, mittels Oberflächenelektroden, wobei die erzielte Erregung derjenigen entspricht, die normalerweise durch eine autogene physiologische Nervenleitung hervorgerufen wird. Parameter wie Stimulationsfrequenz, Impulsstärke, Impulsdauer, Stimulations- und Pausenzeit, Elektrodentyp, -größe und -anzahl, Behandlungsdauer sowie Trainingsmethoden haben Einfluss auf den Effekt der Behandlung.
Neuere Anwendungen beziehen den medizinischen und sportmedizinischen sowie den Freizeit-, Schönheits- und Lifestylebereich ein. Entsprechend diesem Trend zur Nachfrage an unterstützenden Trainingsformen in diesen Bereichen, aber auch im Rehabilitationsbereich und physiotherapeutischen Bereich ist es notwendig, dass die gravierenden funktionellen Mängel der bislang bekannten Vorrichtungen beseitigt werden.
Eine bekannte Vorrichtung zum Muskeltraining durch Elektrostimulation ist aus der DE 102 48 235 A1 bekannt, wobei gleichzeitig eine Vielzahl von Körperpartien, insbesondere die komplette Bauch- und Rückenmuskulatur, Schulter-, Brust-, Atmungs-, Arm-, Bein- und Gesäßmuskulatur sowie der Beckenboden inklusive aller tiefer gelegenen Muskelgruppen stimuliert werden. Dies wird erreicht, indem jeweils eine Mehrzahl von Elektroden an einem am Körper befestigbaren, vorzugsweise über einem Bekleidungsstück zu tragenden, Isolationsträger angeordnet sind, wobei ein solcher Isolationsträger bevorzugt einen Brustgurt und/oder einen Bauchgurt umfassen kann, die zur gleichzeitigen Verwendung miteinander verbindbar sind.
Vergleichbare Vorrichtungen zeigen US 2002/0133195 A1 , AT 401 731 B und DE 202 00 685 U1 .
Nachteilig an diesen Vorrichtungen zum Muskeltraining ist, dass das Anlegen relativ umständlich ist und großer Sorgfalt bedarf, damit alle Elektroden genau auf den gewünschten Körperregionen zur Anlage kommen. Ein weiterer Nachteil besteht im aufwändigen Verkabeln der Elektroden. Die Elektroden können verrutschen, Anschlüsse können sich lösen, und es können aufgrund konkaver Körperregionen Bereiche entstehen, innerhalb derer die Elektroden nicht satten Körperkontakt haben. Schließlich ist auf eine genügend wirksame Durchfeuchtung der Unterkleidung zu achten, wobei ein Training mit durchfeuchteter Kleidung ohnehin nicht jedermanns Sache ist. Des Weiteren ist die umfangreiche Verkabelung zwischen dem Trainierenden und dem Stimulationsgerät teilweise bewegungseinschränkend und unkomfortabel.
Weitere Vorrichtungen zur elektrischen Muskelstimulation nach beispielsweise EP 0 459 945 B1 sehen vor, dass kreisförmige bzw. annähernd kreisförmige Elektroden direkt auf der Haut platziert werden. Dies erfordert genaue Anweisungen, beispielsweise eines Trainers oder Therapeuten. Im medizinischen und anderen Bereichen werden insbesondere Kunststoff-Klebeelektroden eingesetzt, die von erfahrenem Fachpersonal am Körper lokalisiert werden müssen und zugleich nicht besonders angenehm im Hautkontakt sind.
Eine mehrfach verwendbare, waschbare Elektrode für eine Vorrichtung zur Elektrostimulation ist aus DE 10 2005 033 831 A1 bekannt, welche aus Karbonfasern hergestellt ist. Die Karbonfasern bilden eine textile Fläche, welche ein Gewebe, insbesondere eine Leinwandbindung oder Körperbindung oder aber ein Vlies ist. Eine solche Elektrode ist nicht hautfreundlich, weshalb nach einer Weiterbildung mindestens eine Deckschicht für den Kontakt mit dem Körper des Anwenders vorgesehen ist. Aber auch dann kann es bei unsachgemäßem Gebrauch, beispielsweise Fehlplatzierung oder mangelhafte Befeuchtung, zu Hautirritationen kommen.
Aus der gattungsbildenden US 2007 0 049 814 A1 ist ein mehrteiliger körpernah anliegender Anzug zur komplexen Elektromyostimulation aus einem elastischen textilen Flächengebilde mit strukturintegrierten textilbasierten elektrisch leitfähigen Kontaktelektroden an ausgewählten lokalen Stellen und integrierten Feuchtespendern für die Elektroden bekannt. Dieser Anzug ist mehrteilig. Vorkehrungen dafür, dass die Kontaktelektroden auch an konkaven Körperstellen satt anliegen, sind nicht getroffen, weshalb die Muskelstimulation in diesen Körperzonen unbefriedigend sein kann.
Die DE 10 2005 058 850 A1 beschreibt eine Elektromuskelstimulationsvorrichtung, die druckelastische Elektroden aufweist, die auch an konkav geformten Körperregionen positionierbar sind. Die als Feuchtespeicherschicht ausgebildete Elektrodenschicht besteht aus textilem Material, das gleichzeitig eine Abstandsstruktur bildet.
Weitere, entfernt liegendere Vorrichtungen zum Stand der Technik geben die Druckschriften US 2003 0176 908 A1 , WO 2003/072185 A2 , WO 2004/006700 A1 , US 2003 0 163 035 A1 , DE 82 22 034 U1 und DE 10 2007 046 886 A1 an.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine selbständig nutzbare Gerätetechnik zur Elektromyostimulation bereitzustellen sowie in der Anwendung wesentlich zu vereinfachen und zu optimieren. Insbesondere soll durch einen auf den individuellen Körper in optimaler Passform angepassten Elektrodenkörper eine funktionssichere lokale Kontaktierung von Elektroden auf der Haut sowie durch eine geeignete lokale Befeuchtung ein empfindungsangenehmer Energieübergang von den Elektroden auf die Haut und den Körper erreicht werden. Es ist ferner die selbständige Nutzung der Gerätetechnik zu ermöglichen, die auch im persönlichen Wohnumfeld und ohne direkte Begleitung durch einen erfahrenen Trainer oder Therapeuten einfach anwendbar ist. Daraus resultieren Minimalforderungen nach einem einfachen und sicheren Anschluss zwischen der die Impulse bereitstellenden Elektronik und den Elektroden, nach einem Elektrodenträger mit Vorgaben zur medizinisch sinnvollen Lokalisierung der Elektroden am Körper, nach einer optimalen Passform des Elektrodenträgers sowie einer optimalen, funktionssicheren Kontaktierung zur Körperoberfläche sowie nach einer geeigneten lokalen Befeuchtung zwecks eines empfindungsangenehmen Energieübergangs von den Elektroden zur Haut und dem Körper.
Trotz Passform kann es bei der Einleitung von elektrischer Energie zu unerwünschten und für den Patienten in der Empfindung unangenehmen Übergangsproblemen kommen, die sich beispielsweise in Stichempfindungen äußern. Üblicherweise wird dem durch eine unkontrollierte Befeuchtung der Elektroden und damit auch der Haut, z. B. mittels eines Sprühgerätes, abgeholfen. Hier steht die Forderung nach einer lokalen, dosierten und wirkungsgerechten Bereitstellung der einen Hautkontakt fördernden Feuchtigkeit. Eine globale Befeuchtung des Kleidungsstückes ist aus Gründen der mit der Befeuchtung verbundenen Leitfähigkeit textiler Strukturen des Elektrodenträgers nicht zielführend, da die eigentlich für bestimmte Elektroden vorgesehenen elektrischen Impulse lokal fehlgeleitet und/oder in ihrer lokalen Wirkung durch verminderte Energie geschwächt werden. Dies reduziert oder negiert die angestrebte Muskelbildungswirkung wesentlich.
Kritisch für den Körperkontakt sind insbesondere konkave Bereiche, wie sie beispielsweise im Bereich der Wirbelsäule in individuell unterschiedlicher Ausprägung vorhanden sind.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, dass der Anzug nicht nur höchsten funktionellen, sondern auch höchsten ästhetischen Ansprüchen genügt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausprägungen geben die begleitenden Unteransprüche an.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung mitsamt ihren Vorteilen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1 einen Anwender in einem erfindungsgemäßen Anzug an einem Programmauswahlgerät,
2 die Vorderansicht des Anwenders in einem erfindungsgemäßen Anzug und
3 einen Querschnitt durch den Anzug.
Gemäß 1 steht ein zu trainierender oder therapierender Anwender in einem einteiligen Anzug 1 in der Nähe eines Programmauswahlgerätes 2, in dem alle relevanten Programme für eine Elektrostimulation rechentechnisch hinterlegt sind. Parameter sind vorzugsweise Impulsfrequenz, Impulsform, Impulsstärke, Impulsweite, Kontraktionsdauer, Pausendauer, Wiederholungszahl, Ein-Aus-Zeit, Anzahl der Kanäle und Behandlungszeit. Ein flexibles Kabel 3 stellt eine Verbindung zwischen dem Anzug 1 und dem Programmauswahlgerät 2 her.
Aus 2 sind Beispiele für die Anordnung von Elektroden 4 im Anzug 1 zur elektrischen Stimulation der Muskulatur des Anwenders ersichtlich. Paarweise angeordnete Elektroden 4 stimulieren im Beispiel die Brustmuskulatur, die Oberarmmuskulatur, die Bauchmuskulatur und die Oberschenkelmuskulatur. Weitere Elektroden können für die Stimulation der Rückenmuskulatur, der Gesäßmuskulatur u. a. Muskelgruppen in den Anzug 1 integriert sein. Ferner kann ein etwa sich in Bauchhöhe befindliches Steuerteil 5 in den Anzug 1 integriert sein, von dem das angekuppelte Kabel 3 zum Programmauswahlgerät 2 läuft. Mit Hilfe des Steuerteils 5 kann der Anwender beispielsweise nochmals direkt in ein ausgewähltes Programm eingreifen um z. B. die Stimulationsstärke zu verändern oder die Stimulation ein- und auszuschalten.
Der im Beispiel einteilige, körpernah anliegende, textile Anzug 1 besteht vorteilhaft an denjenigen Stellen, die Elektroden 4 aufweisen, aus drei unterschiedlichen Schichten A, B und C. Siehe hierzu 3. Ein homogenes, elastisches Flächengebilde aus einer oder auch mehreren textilen Lagen bildet die äußere Schicht A. Es ist zu dem im Beispiel einteiligen Anzug 1 konfektioniert und dient zugleich als Trägerschicht A für die inselartig integrierten Elektroden 4 in Form der körperseitigen Stimulationsschicht B und für eine zwischen der Trägerschicht A und der Stimulationsschicht B angeordneten Speicherschicht C als Feuchtespender 6. Außerdem sind in die Trägerschicht A des Anzugs 1 in den Figuren nicht sichtbare elektrisch leitende, textilbasierte Zuleitungen eingearbeitet. Sie verbinden die einzelnen Elektroden 4 elektrisch mit dem Steuerteil 5, das nach einer vorteilhaften Ausprägung ebenfalls in den Anzug 1 integriert ist.
Der ein- oder mehrlagige Anzug 1 liegt mit seiner Trägerschicht A allseitig elastisch am Körper an. Dies wird erreicht durch eine textile Ware mit entsprechendem Elastanteil und/oder eine Maschenware, insbesondere ein Kettengewirk, welches strukturbedingt nicht nur für Elastizität, sondern auch für Laufmaschensicherheit sorgt. Vorzugsweise werden für die Trägerschicht A des Anzugs 1 hydrophobe Kunstfasermaterialien verwendet, die strapazierfähig, elastisch, formbeständig, gut waschbar und schnell trocknend sind.
Dem Körper zugewandt sind an vorbestimmten Stellen des Anzugs 1 die Elektroden 4 angeordnet. Sie bestehen im Beispiel aus einem Kettengewirk aus einem metallisierten Kunststoffgarn und werden vorzugsweise direkt im Herstellungsprozess der Trägerschicht A des Anzugs 1 gewirkt. Beispielsweise kommt als Garn silberbeschichtetes Polyamidfasermaterial zum Einsatz.
Indem die Elektroden 4 direkt als Stimulationsschicht B in den Anzug 1 eingearbeitet sind, braucht man sich um die positionsgenaue Platzierung der Elektroden 4 am Körper des Anwenders keine Gedanken machen. Sie positionieren sich von selbst beim Ankleiden. Dies ist auch der Fall, sollten die Elektroden 4 nach einer weiteren Ausprägung der Erfindung separat hergestellt und auf die Trägerschicht A aufgenäht, thermisch aufgeschweißt oder in hierfür vorgesehene Taschen eingesteckt werden. Da auch die Zuleitungen zu den Elektroden in den Anzug 1 integriert sind, entfällt ferner ein sachgerechtes Verkabeln der einzelnen Elektroden 4. Auch die Zuleitungen können beim Herstellen der Trägerschicht A des Anzugs 1 mit hergestellt werden, wobei sich wiederum silberbeschichtete Polyamidfasern als elektrische Leiter anbieten. Diese können mit nicht leitendem Garn umsponnen sein oder zwischen zwei Lagen der Trägerschicht A eingearbeitet ein. Neben einem Einstricken oder Einwirken kann ein geeigneter dehnfähiger Nähstich, wie ZICK-ZACK-Stich, nach Art eines Unterfadens als Zuleitungen eingearbeitet sein, oder die Zuleitungen werden in die Trägerschicht A eingewebt. Vorteilhaft enden die Zuleitungen an integrierten Kontaktierungsstellen, die z. B. als metallische bzw. metallisierte Druckknöpfe oder Klettverbindungselemente ausgestaltet und aufgenäht sein können, oder sie führen zu einem im Anzug 1 integrierten Steuerteil 5.
Unterhalb der Trägerschicht A des Anzugs 1 ist an den Stellen, an denen die Elektroden 4 platziert sind, jeweils gleichfalls inselartig eine druckelastische Feuchtespeicherschicht C vorgesehen. Die Feuchtespeicherschichten C können vorteilhaft direkt als textile Abstandsgewirke beim Herstellen der Textilbahnen für die Anzüge 1 erzeugt werden. Insbesondere eignen sich für die Feuchtespeicherung hydrophile Zellulosefäden, die das Abstandsgewirke C bilden oder füllen. Der Anzug 1 besteht dann an den Stellen der Elektroden 4 im Querschnitt aus den drei Schichten: Anzugsschicht A, Feuchtespeicherschicht C und Stimulationsschicht B. Eine Schicht kann aus mehreren Lagen hergestellt sein.
Ein solcher Anzug 1 ist aufgrund seiner maschinellen Herstellbarkeit besonders kostengünstig. Die inselartigen Feuchtespeicherschichten C haben die Aufgabe, Feuchte an die Elektroden 4 zu spenden, wodurch der elektrische Kontakt zwischen der Haut und den inselartigen Stimulationsschichten B erheblich verbessert wird. Infolge ihrer Druckelastizität pressen sie die Elektroden 4, abgestützt an der Trägerschicht A des Anzugs 1, vollflächig auch an diejenigen Körperzonen, die eine konkave Kontur aufweisen. Es erübrigen sich Maßnahmen wie Einsprühen des gesamten Anzugs 1 mit Wasser vor Behandlungsbeginn, was oftmals vom Anwender als unangenehm empfunden wird.
Alternativ kann anstelle der direkt im Herstellungsprozess der Textilbahnen erzeugten inselartigen Feuchtespeicherschichten C vorgesehen sein, dass Feuchtespender 6 in Form von separaten Schwammschichten, hydrophile Gelkörnerschichten oder Superabsorberschichten zwischen der Trägerschicht A und den Elektroden 4 positioniert werden. Dies bietet sich insbesondere für diejenigen Anzüge 1 an, bei denen auch die Elektroden 4 separat von der Textilbahn hergestellt werden. Die Feuchtespender 6 und Elektroden 4 werden dann beispielsweise bereits vor dem Einsetzen in den Anzug 1 miteinander geeignet verbunden.
Indem lediglich die inselartig im Anzug 1 integrierten Elektroden 4 mittels der Feuchtespender 6 befeuchtet werden, verbessert sich das Tragegefühl des Anzugs 1 für den Anwender deutlich. Außerdem wird ein schnelles Austrocknen der Elektroden 4 und damit eine sich verschlechternde Kontaktgabe zum Körper verhindert.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung lassen sich die Feuchtespender 6 über dochtartig wirkende Fadenstrukturen, welche gleichfalls in den Anzug 1 integriert sind, aus einer internen Quellen oder einer nach Art von Schmiernippeln anschließbaren externen Quelle speisen.
Da der Anzug 1 bevorzugt eine Trägerschicht A aus hydrophobem oder hydrophobiertem Material aufweist, die Feuchtespeicherschichten C jedoch hydrophil sind, kann der gesamte Anzug 1 alternativ auch kurz in Wasser getaucht und so lange angetrocknet werden, bis die Trägerschicht A trocken ist, nicht aber die Feuchtespeicherschicht C.

Claims

Körpernah anliegender einteiliger Anzug (1) zur Elektromyostimulation, insbesondere für Lifestyle- und sportmedizinische Anwendungen, aus einem elastischen textilen Flächengebilde mit strukturintegrierten textilbasierten elektrisch leitfähigen Kontaktelektroden als Stimulationsschicht an ausgewählten lokalen Stellen und integrierten Feuchtespendern für die Elektroden, wobei zwischen der Trägerschicht (A) des Anzugs (1) und den Stimulationsschichten (B) im Anzug (1) Feuchtespeicherschichten (C) platziert sind, die mindestens in Bereichen konkav geformter Körperregionen druckelastische, textile Abstandsstrukturen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass der Anzug (1) komplexe Einheiten aus einem mehrschichtigen Gewirke trägt, mit einer körperseitigen elektrisch leitfähigen Stimulationsschicht (B) aus einem Kettengewirke aus metallisierten Polymerfasern als Elektroden (4), mit einer mittleren Feuchtespeicherschicht (C) aus einem druckelastischen, senkrechten Fadenbesatz als Feuchtespender (6) und Federkern und mit einer körperabgewandten Trägerschicht (A) aus einer kettengewirkten Basis-Textilie.
Anzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anzug (1) aus einer Maschenware mit maschenstrukturintegrierten, textilbasierten Elektroden (4) aus metallisierten Polymerfasern und maschenstrukturintegrierten, textilbasierten, elektrischen Zuleitungen aus metallisierten Polymerfasern besteht.
Anzug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die metallisierten Zuleitungen eine Isolierumspinnung aufweisen oder so in den Anzug (1) integriert sind, dass kein direkter elektrischer Kontakt zum Körper entsteht.
Anzug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Zuleitungen durch Unterfäden eines Nähstichs gebildet sind.
Anzug nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er einteilig oder mehrteilig ist.