DE102018101559B9

DE102018101559B9 - Bekleidungsstück zur Stimulation von Körperbereichen und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102018101559B9
Application number: DE102018101559.3A
Authority: DE
Inventors: Malte Binting
Original assignee: Moduu GmbH
Current assignee: Exoneural Networks Se AB
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2018-01-24
Publication date: 2019-11-21
Anticipated expiration: 2038-01-25
Also published as: WO2019145853A1; DE102018101559B3

Abstract

Ein Bekleidungsstück (3, 3₁, 3₂) und eine Anordnung zur Stimulation von Körperbereichen (21) und ein Verfahren zur Herstellung eines Bekleidungsstücks (3, 3₁, 3₂) zur Stimulation von Muskeln und Nerven in Körperbereichen (21) sind offenbart. Das Bekleidungsstück (3, 3₁, 3₂) umfasst ein gestricktes, textiles und reversibel dehnbares Material (100), das zumindest aus einem leitenden Garn (105) und einem nicht leitenden Garn (106) gestrickt ist. Beim Strickprozess des Bekleidungsstücks (3, 3₁, 3₂) werden ein dehnbares Elektrodenpaar (5) aus Anode (52) und Kathode (51) und zwei Anschlusspads (7A, 7K) nahtlos zum übrigen textilen Material (100) aus dem nicht leitenden Garn (106) ausgebildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bekleidungsstück zur Stimulation von Körperbereichen, insbesondere umfassend ein textiles Material mit einer Außenseite und einer den zu stimulierenden Körperbereichen zugewandten Innenseite.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Bekleidungsstücks zur Stimulation von Körperbereichen.
Aus dem Stand der Technik sind diverse Bekleidungsstücke zur Elektrostimulation (EMS, electrical muscle stimulation) von Muskeln bekannt.
DE 10 2013 106 864 A1 offenbart ein Bekleidungsstück aus einem textilen Material mit wenigstens zwei an dem Bekleidungsstück angeordneten Elektroden. Die Elektroden sind am Bekleidungsstück angenäht oder eingewebt und kontaktieren beim Tragen des Bekleidungsstücks wenigstens einen Körperbereich der dieses Bekleidungsstück tragenden Person. Im Bekleidungsstück sind elektrische Leitungsverbindungen angeordnet, die die Elektroden mit elektrischer Energie versorgen. Das Bekleidungsstück weist eine Steuerungseinrichtung auf, die die Elektroden mit einer Wechselspannung ebenfalls über Leitungen ansteuert. Ebenso kann jeder Elektrode eine Steuerungseinrichtung und ein eigener Akku zugeordnet sein. Eine Datenkommunikationseinheit (Tablet PC) kann über bis zu 200m mit dem Bekleidungsstück kommunizieren und dient zum Einstellen des Ansteuerprogramms für die Elektroden.
Weitere Anordnungen und Bekleidungsstücke für die Elektrostimulation sind aus DE 10 2008 003 158 A1 , DE 10 2007 046 886 A1 , DE 20 2011 109 226 U1 , DE 20 2014 103 548 U1 , WO 2014/000736 A2 , WO 2009/138961 A2 , US 2008/0097530 A1 , KR 10 2010 0024265 A , WO 2014/123812 , DE 10 2009 013 627 A1 , DE 10 2009 013 627 A1 , DE 202 092 19 U1 , DE 202 092 19 U1 , DE 10 2005 058 850 A1 WO 2014/135636 A1 , DE 10 2013 106 864 A1 , DE 10 2015 002 565 A1 , DE 20 2014 102 735 U1 , DE 20 2014 102 737 U1 , DE 20 2015 005 645 U1 , WO 2014/000736A2 und WO 2016 / 31935 A1 bekannt.
Die DE 10 2015 113 420 A1 offenbart zudem ein Bekleidungsstück zur Elektrostimulation von Muskeln und Nerven in Körperbereichen aus einem textilen Material, mit einer Außenseite und einer den zu stimulierenden Körperbereichen zugewandten Innenseite. Das Bekleidungsstück umfasst mindestens ein Elektrodenpaar, das an der Innenseite des Bekleidungsstücks angebracht ist, so dass das mindestens eine Elektrodenpaar beim Tragen des Bekleidungsstücks wenigstens einen Körperbereich eines dieses Bekleidungsstück tragenden Benutzers kontaktiert. Jedes Elektrodenpaar ist aus einer Kathode und einer Anode aufgebaut, die mit entsprechenden elektrischen Leitungen versehen sind. Die Kathode und die Anode sind als dehnbare Silberelektroden ausgebildet.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2014 108 315 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Behandlung des Gesichts. Hierzu ist eine Gesichtsmaske mit einem gestrickten Träger und eingestrickten Elektroden mit zumindest einer dem Gesicht zugewandten Fläche vorgesehen. Mit der Gesichtsmaske kann eine Kombination verschiedener Behandlungsverfahren durchgeführt werden, die sowohl die Haut, als auch die darunter liegende Muskulatur einschließen. Der Träger und die Elektroden sind einteilig als Flachgestrick ausgeführt, wobei die Elektroden als Intarsien in den Träger unter Verwendung elektrisch leitfähiger Fäden eingestrickt sind. Die Elektroden weisen an ihrer dem Gesicht zugewandten Fläche eine elastische, elektrisch leitfähige Implantierung als Stimulationsschicht auf. Eine Bedieneinheit ist mit einem Signalaufnehmer einer Stimulationseinheit der Gesichtsmaske drahtlos verbinden. Die Stimulationseinheit ist mittels eines Bajonettverschlusses mit der Gesichtsmaske verbunden.
Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2012 112 153 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer textilbasierten Elektrode. Die Elektrode ist als partielle Inselintarsie unter Verwendung wenigstens eines elektrisch leitenden Fadens in das textile Flächengebilde eingebracht. Ferner ist die Elektrode mit wenigstens einen elektrisch leitenden Faden versehen.
Aufgabe der Erfindung ist, ein Bekleidungsstück zu schaffen, mit dem Muskeln und Nerven in Körperbereichen eines Benutzers stimuliert werden können, wobei das Bekleidungsstück einen hohen Tragekomfort bietet und in jeder Tragesituation den Flächenkontakt mit den zu stimulierenden Körperbereichen des Benutzers hält.
Die obige Aufgabe wird durch eine Bekleidungsstück zur Stimulation von Muskeln und Nerven in Körperbereichen eines Benutzers gelöst, welches Bekleidungsstück die Merkmale des Patentanspruchs 1 umfasst.
Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Bekleidungsstücks zu schaffen, mit dem Muskeln und Nerven in Körperbereichen eines Benutzers stimuliert werden können, wobei das Bekleidungsstück einen hohen Tragekomfort bietet und in jeder Tragesituation den Flächenkontakt mit den zu stimulierenden Körperbereichen des Benutzers hält.
Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bekleidungsstücks zur Stimulation von Muskeln und Nerven in Körperbereichen gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 8 umfasst.
Bezüglich des Begriffes „Benutzer“ ist anzumerken, dass im Sinne der Erfindung generell bei allen Ausführungsformen sowohl ein Mensch als auch ein Tier, beispielsweise ein Pferd, Kamel, Hund oder ein anderes beliebiges Tier mit einer ähnlichen Anatomie, gemeint sein kann. Entsprechend ist unter dem Begriff „Bekleidungsstück“ generell ein Bekleidungsstück für einen Menschen beziehungsweise ein Bekleidungsstück oder ein Textilelement für ein Tier zu verstehen.
Bezüglich des Begriffes „Stimulation“ ist anzumerken, dass im Sinne der Erfindung die Stimulation eine Elektrostimulation, eine Elektromagnetstimulation oder eine Wärme-/Kältestimulation umfassen kann. Eine Kombination aus den vorgenannten Stimulationen ist ebenso denkbar.
Bezüglich des Begriffes „Datenerfassung“ ist anzumerken, dass im Sinne der Erfindung die Datenerfassung eine Körperdatenmessung, wie z.B. die Herzfrequenzvariabilität (HRV), Elektroenzephalografie (EEG), die Atemfrequenz, die Temperatur, die Bewegungsanalyse, die Muskelaktivität, die Muskelermüdung, die Leistungsfähigkeit oder die Schweißanalyse umfasst. Zur Schweißanalyse kann ein Sensor des Fraunhofer Instituts mit dem Sensornamen „ELECSA“ zu Einsatz kommen. Dieser Sensor kann gemäß der Erfindung in das textile Material für das Bekleidungsstück integriert werden, weil die Elektronik auch vor Ort platziert werden kann.
Der Begriff „gestrickt“ ist dahingehend weit auszulegen, dass allgemein das Verarbeiten von einem oder mehreren Garnen zu einem textilen Material gemeint ist.
Erfindungsgemäß definiert jedes Bekleidungsstück zur Stimulation und Datenerfassung von Körperbereichen eines Benutzers eine Außenseite und eine Innenseite. Das Bekleidungsstück besteht im Wesentlichen aus einem gestrickten, textilen und reversibel dehnbaren Material, das zumindest aus einem leitenden Garn und einem nicht leitenden Garn in einem Strickprozess hergestellt wird. Das Bekleidungsstück ist dehnbar und hat somit den Vorteil, dass es zuverlässig und bei allen Bewegungssituationen an den Körperteilen des Benutzers anliegt.
Das erfindungsgemäße Bekleidungsstück zur Stimulation und Datenerfassung von Körperbereichen eines Benutzers besteht zudem im Wesentlichen aus einem elektrisch leitenden und dehnbaren Garn und einem elektrisch nicht leitenden und dehnbaren Garn. Das textile und reversibel dehnbare Material ist zumindest aus dem elektrisch leitenden und dehnbaren Garn und dem elektrisch nicht leitenden und dehnbaren Garn gestrickt. Das daraus resultierende textile und reversibel dehnbare Material umfasst mindestens ein Elektrodenpaar, das eine flächige Kathode und eine flächige Anode ausgebildet hat. Die Kathode und die Anode sind ein integraler Bestandteil des textilen und reversibel dehnbaren Materials, wobei die flächige Kathode und die flächige Anode von Flächenbereichen des textilen und reversibel dehnbaren Materials aus elektrisch nicht leitendem und dehnbarem Garn räumlich getrennt sind. Zur Kontaktierung der Körperbereiche sind die flächige Kathode und die flächigen Anode im Wesentlichen zur Innenseite des Bekleidungsstücks hin ausgerichtet. Dies bedeutet, dass das dehnbare Elektrodenpaar mit den entsprechenden Körperbereichen des Benutzers in elektrisch leitendem Kontakt ist.
In einer Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Bekleidungsstück ein gestricktes Anschlusspad für die Kathode, ein gestricktes Anschlusspad für die Anode, eine gestrickte erste elektrische Leitung, die die Kathode und das Anschlusspad für die Kathode verbindet, und eine gestrickte zweite elektrische Leitung, die die Anode und das Anschlusspad für die Anode verbindet. Die vorstehend aufgezählten Elemente des Bekleidungsstücks sind im textilen Material integriert. Das Anschlusspad für die Anode und das Anschlusspad für die Kathode sind im Wesentlichen zu der Außenseite des textilen Materials hin ausgerichtet.
In einer Ausführungsform sind die flächige Kathode, die flächige Anode, das Anschlusspad für die Anode und das Anschlusspad für die Kathode, die gestrickte erste elektrische Leitung, die die Kathode und das Anschlusspad für die Kathode verbindet, und die gestrickte zweite elektrische Leitung, die die Anode und das Anschlusspad für die Anode verbindet, nahtlos mit dem textilen Material verstrickt. Dies hat den Vorteil, dass beim Tragen des Bekleidungsstücks keine Naht stört und immer eine ausreichende flächige Anlage zumindest der Anoden und der Kathoden des Bekleidungsstücks an den Körperbereichen gewährleistet ist.
Das Anschlusspad für die Anode und das Anschlusspad für die Kathode sind zu der Außenseite des textilen Materials hin ausgerichtet. Somit können die Anschlusspads mit einer lokalen Steuereinrichtung, die an der Außenseite des textilen Materials angebracht werden kann, mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss einer lokalen Steuereinrichtung in elektrischen Kontakt treten. Eine gestrickte erste elektrische Leitung verbindet die Kathode und das Anschlusspad für die Kathode. Eine gestrickte zweite elektrische Leitung verbindet die Anode und das Anschlusspad für die Anode. Generell kann die Form und Größe der flächigen Kathode und der flächigen Anode beim Strickprozess gemäß den Anforderungen gestaltbar sein.
An der Außenseite des Bekleidungsstücks kann zur Aufnahme einer lokalen Steuerungseinrichtung mindestens eine gestrickte Tasche ausgebildet sein. Die Tasche besteht im Wesentlichen ebenfalls aus dem textilen Material. Im Strickbeziehungsweise Verarbeitungsprozess wird die Tasche derart gestaltet, dass die Tasche ein integraler Bestandteil des Bekleidungsstücks ist. Die lokale Steuerungseinrichtung wird in Bezug auf das Anschlusspad für die Anode und das Anschlusspad für die Kathode derart positioniert, dass die lokale Steuerungseinrichtung elektrisch mit dem mindestens einen Elektrodenpaar verbunden ist. Die Tasche ist insbesondere über den Anschlusspads der jeweiligen Steuerungseinrichtung angeordnet.
In einer Ausführungsform ist das gestrickte, textile Material des mindestens einen Bekleidungsstücks, das aus dem nicht leitenden Garn und dem leitenden Garn gebildet ist, reversibel und elastisch deformierbar. Die mindestens eine Tasche kann in vorteilhafter Weise derart hinsichtlich Form und elastischer Deformation gestaltet sein, dass die mindestens eine lokale Steuerungseinrichtung in der entsprechenden Tasche durch elastische Deformation des Materials des Bekleidungsstücks in der Tasche sicher gehaltert ist. Die elastische Deformation der Tasche stellt sicher, dass ein elektrisch leitender Kontakt mit dem Anschlusspad für die Anode und dem Anschlusspad für die Kathode in allen Situationen, insbesondere beispielsweise bei Bewegung, Trainingsstellungen, etc., gegeben ist.
Die Dehnbarkeit des Bekleidungsstücks hat den Vorteil, dass somit auch die Elektrodenpaare immer flächig und an den zu stimulierenden Körperbereichen anliegen. Hinzu kommt, dass dadurch die lokale Steuerungseinrichtung sicher in der Tasche gehaltert ist. Um die lokale Steuerungseinrichtung beziehungsweise deren elektrische Anschlüsse perfekt zu platzieren, um die Signale von der lokalen Steuerungseinrichtung entsprechend genau an die Elektrodenpaare zu übertragen, ist die Dehnbarkeit des textilen Materials von Vorteil. Die Dehnbarkeit kann insbesondere gleichmäßig sein. Wenn das textile Material maximal gedehnt wird, ist die Fläche beispielsweise doppelt so groß gegenüber der Ausgangsfläche ohne Dehnung. Gemäß der Erfindung funktioniert die Übertragung der Signale und somit die elektrische Leitfähigkeit weiterhin problemlos. Alle Elemente des textilen Materials, wie beispielsweise Basistextilie, Elektrodenpaare (Anode, Kathode), Aufnahmetaschen für die lokalen Steuereinrichtungen, Anschlusspads, elektrische Leitungen, dehnen sich im Wesentlichen gleichmäßig.
Zur Verbesserung oder Sicherstellung der elektrischen Leitfähigkeit kann beim textilen Material im Bereich des mindestens einen Elektrodenpaars ein Feuchtigkeit spendendes Garn vorgesehen sein. Das Feuchtigkeit spendende Garn kann zwischen dem leitenden Garn und dem nicht leitenden Garn eingearbeitet sein. Das Feuchtigkeit spendende Garn kann die Feuchtigkeit an das mindestens eine Elektrodenpaar abgeben. In einer Ausführungsform ist das Feuchtigkeit spendende Garn eine Hohlfaser, die eine Außenwand und mindestens einen sich in axialer Länge des Garns erstreckenden Hohlraum definiert. Die Außenwand weist eine hydrophile Außenseite auf. Der mindestens eine Hohlraum weist eine hydrophobe Innenseite auf, die mit der Feuchtigkeit in Kontakt ist.
In einer Ausführungsform ist das Feuchtigkeit spendende Garn dehnbar, so dass eine durch die Deformation beim Tragen entstehende Druckkraft zumindest einen Teil der Feuchtigkeit aus dem mindestens einen Hohlraum des Feuchtigkeit spendenden Garns durch Öffnungen in der Außenwand an das mindestens eine Elektrodenpaar abgibt. Beim Eintauchen des ungetragenen Bekleidungsstücks in Feuchtigkeit wird zumindest ein Teil der Feuchtigkeit durch die Öffnungen in den mindestens einen Hohlraum des Feuchtigkeit spendenden Garns transportiert. Für eine optimale Übertragung ist es erforderlich, den Hautwiderstand (500 Ohm) durch Feuchtigkeit zu überwinden. Die Hautfeuchtigkeit reicht bei den meisten Menschen dafür jedoch nicht aus, da sie „zu ausgetrocknet“ sind. In einer weiteren Ausführungsform ist das textile Material an Anode und Kathode auf Nano-Ebene mit kleinen Wasserkügelchen besetzt, die mit verschieden starken Ummantelungen mit fortschreitender Tragezeit (circa 100-mal tragen und gewaschen) nach und nach platzen und so immer für eine Grundfeuchtigkeit auf dem textilen Material sorgen.
In einer Ausführungsform ist eine Bedieneinheit mit der in der elastisch deformierbaren Tasche lösbar gehalterten lokalen Steuerungseinrichtung drahtlos verbunden. Mit der Bedieneinheit kann ein Einstellen einer der lokalen Steuerungseinrichtungen durchgeführt werden. Diejenige lokale Steuerungseinrichtung, die mit der Bedieneinheit zuerst kommuniziert, ist die zentrale Steuerungseinrichtung für die anderen lokalen Steuereinrichtungen des mindestens einen Bekleidungsstücks.
Die Bedieneinheit kann verschiedenartig gestaltet sein. Die Bedieneinheit kann beispielsweise sein, ohne Beschränkung der Erfindung: eine smarte Brille, ein Spracheingabemodul, ein Smartphone, eine Smartwatch, ein in dem mindestens einen Bekleidungsstück integriertes Detektorsystem zur Auswertung der Handbewegungen des Benutzers oder mindestens ein drucksensitives Detektorsystem, das in dem mindestens einen Bekleidungsstück integriert ist.
In einer Ausführungsform sind die lokalen Steuereinheiten jeweils in einem hermetisch geschlossenen Gehäuse anordenbar. Das Gehäuse ist beispielsweise wasserdicht. In einer weiteren Ausführungsform ist im Gehäuse ein induktiv aufladbarer Energiespeicher vorgesehen. Das Bekleidungsstück inklusive den lokalen Steuereinheiten beziehungsweise das textile Material ohne oder mit den lokalen Steuereinheiten ist bei bis zu 90°C waschbar. Von dem Bekleidungsstück kann es zwei Varianten geben, wobei die lokalen Steuereinheiten voll integriert oder die lokalen Steuereinheiten vom Bekleidungsstück abnehmbar sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Bekleidungsstücks zur Stimulation und Datenerfassung von Muskeln und Nerven in Körperbereichen umfasst zunächst das Stricken eines textilen und reversibel dehnbaren Materials unter Verwendung eines elektrisch leitenden und dehnbaren Garns und eines elektrisch nicht leitenden und dehnbaren Garns. Der Strickprozesses kann derart gesteuert werden, dass mindestens ein Elektrodenpaar aus einer flächigen Kathode und einer flächigen Anode, ein Anschlusspad für die Anode, eine zweite elektrische Leitung, die die Anode und das Anschlusspad für die Anode verbindet, ein Anschlusspad für die Kathode und eine gestrickte erste elektrische Leitung, die die Kathode und das Anschlusspad für die Kathode verbindet, nahtlos zum übrigen textilen Material ausgebildet werden. Ebenso kann eine gestrickte Tasche derart ausgebildet werden, dass das Anschlusspad für die Anode und das Anschlusspad für die Kathode von der Tasche überdeckt werden.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die flächige Kathode, die flächige Anode, das Anschlusspad für die Anode und das Anschlusspad für die Kathode aus mehreren Strängen des leitenden Garns aufgebaut. Die einzelnen Stränge werden beim Strickprozess über jeweils eine Verbindung aus dem leitenden Garn miteinander verbunden.
Generell ist bei allen Ausführungsformen unter dem Begriff „Körperbereich“ im Sinne der Erfindung entweder ausschließlich ein Muskelbereich (für Elektromyostimulation (EMS)) oder ausschließlich ein Nervenbereich (für Nervenstimulation) oder eine Kombination eines Muskel- und Nervenbereichs zu verstehen, abhängig vom gewählten Trainingsprogramm. Die Körperbereiche sind beispielsweise, jedoch ohne Einschränkung der Erfindung, Nackenbereiche, Schulterbereiche, Schulterblätter, Brustbereiche, Rückenbereiche, Bizepsbereiche, Trizepsbereiche, vordere Bauchmuskelbereiche, seitliche Bauchmuskelbereiche, vordere Oberschenkelbereiche, hintere Oberschenkelbereiche, Wadenmuskelbereiche und Schienbeinbereiche und/oder einzelne Muskeln, Muskelpartien, einzelne Nerven oder Gruppen von Muskeln und/oder Nerven des Benutzers. Letztendlich kann mit der erfindungsgemäßen Anordnung jeder Muskel und jeder Nerv, auch ein beschädigter Nerv, separat stimuliert werden, wenn das mindestens eine Elektrodenpaar entsprechend angeordnet ist. Weiterhin eignet sich das erfindungsgemäße Bekleidungsstück zur Bewegungsunterstützung von alten Menschen oder Tieren.
In einer weiteren Ausführungsform ist das textile Material des Bekleidungsstücks atmungsaktiv.
Nachfolgend werden die Erfindung und ihre Vorteile unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Es zeigen:

1 eine Vorderansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bekleidungsstücks (T-Shirt) mit einer möglichen Ausführungsform der Anordnung des Elektrodenpaars im Brust- und Bauchbereich eines Benutzers des Bekleidungsstücks;
2 eine Rückansicht des erfindungsgemäßen Bekleidungsstücks (T-Shirt) aus 1 mit einer möglichen Ausführungsform der Anordnung des Elektrodenpaars im Rückenbereich eines Benutzers des Bekleidungsstücks;
3 eine vergrößerte Ansicht des in 1 mit C gekennzeichneten Bereichs;
4 eine vergrößerte Ansicht des in 2 mit E gekennzeichneten Bereichs;
5 eine Schnittansicht durch das erfindungsgemäße Bekleidungsstück entlang der in 1 gezeigten Schnittlinie A-A;
6 eine Schnittansicht durch das erfindungsgemäße Bekleidungsstück entlang der in 1 gezeigten Schnittlinie B-B;
7 eine schematische Draufsicht einer Ausführungsform einer Tasche des Bekleidungsstücks 3 mit einer eingesetzten lokalen Steuereinrichtung;
8 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Textils, wobei zumindest in den Bereichen der Elektroden Fasern eingearbeitet sind, die Feuchtigkeit aufnehmen und abgeben können; und
9 eine schematische Darstellung des Vorgangs der Abgabe der Feuchtigkeit aus der Faser.

In den Figuren sind für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung identische Bezugszeichen verwendet. Ferner sind der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Anordnung und das erfindungsgemäße Bekleidungsstück ausgestaltet sein können und sind nicht als abschließende Begrenzung zu verstehen. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
In der nachstehenden Beschreibung ist lediglich eine mögliche Ausführungsform der Elektrodenpaare dargestellt. Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass die Form in Größe der Elektrodenpaare frei gewählt werden kann. Ebenso erlaubt es das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren für das Bekleidungsstück, dass das Bekleidungsstück individuell an einen Benutzer angepasst werden kann.
1 zeigt eine Vorderansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bekleidungsstücks 3 (T-Shirt) mit einer möglichen Ausführungsform der Anordnung des Elektrodenpaars 5 im Brust- und Bauchbereich eines Benutzers des Bekleidungsstücks 3. Das Bekleidungsstück 3 besteht im Wesentlichen aus einem gestrickten textilen Material 100. Dies bedeutet, dass die stromführende Komponenten, wie beispielsweise das Elektrodenpaar 5 (Anode 52 und Kathode 51), das Anschlusspad 7K für die Kathode 51, das Anschlusspad 7A für die Anode 52, die erste elektrische Leitung 23 vom Anschlusspad 7K zur Kathode 51 und die zweite elektrische Leitung 24 vom Anschlusspad 7A zur Anode 53 ebenfalls gestrickt sind und beim Strickprozess für das Bekleidungsstück 3 erzeugt werden. Für das Bekleidungsstück 3 werden elektrisch leitende und elastische Garne 105 (hier nicht dargestellt; siehe 3, 4, 8, 9) und elektrisch nicht leitende und elastische Garne 106 (hier nicht dargestellt; siehe 3, 4, 8, 9) verstickt. Daraus resultiert ein elastisch dehnbares Bekleidungsstück 3 mit ebenfalls elastisch dehnbaren Anoden 52, Kathoden 51, Anschlusspads 7A, Anschlusspads 7K, ersten elektrischen Leitungen 23 und zweiten elektrischen Leitungen 24.
Mit der elastischen Dehnbarkeit des Bekleidungsstücks 3 ist sichergestellt, dass die Anoden 52 und Kathoden 51 der Elektrodenpaare 5 des Bekleidungsstücks 3 eng und flächenbündig an den Körperbereichen (hier nicht dargestellt) eines Benutzers (nicht dargestellt) anliegen. Dadurch ist eine optimale und effektive Stimulation der Körperbereiche gewährleistet. Hinzu kommt, dass beim Strickprozesses bevorzugt das mindestens eine Elektrodenpaar 5, aus der flächigen Kathode 51 und der flächigen Anode 52, das Anschlusspad 7A für die Anode 52, die zweite elektrische Leitung 24, die die Anode 52 und das Anschlusspad 7A für die Anode 52, verbindet, das Anschlusspad 7K für die Kathode 51 und die gestrickte erste elektrische Leitung 23, die die Kathode 51 und das Anschlusspad 7K für die Kathode 52 verbindet, nahtlos mit den übrigen flächigen Bereichen 40 des textilen Materials 100 aus dem nicht leitenden Garn 106 ausgebildet werden. Durch die Dehnbarkeit des textilen Materials 100 und das nahtlose Verstricken der stromführenden Komponenten (Anode 52, Kathode 51, Anschlusspads 7A und 7K, etc.) kann eine optimale Übertragung der Signale auf die Körperbereiche 21 (hier nicht dargestellt) stets gegeben sein.
2 zeigt eine Rückansicht des erfindungsgemäßen Bekleidungsstücks 3 (T-Shirt) aus 1 mit einer möglichen Ausführungsform der Anordnung eines Elektrodenpaars 5 im Rückenbereich des Bekleidungsstücks 3. Wie aus 1 und auch aus 2 zu erkennen ist, können die Anoden 52 und die Kathoden 51 in jeder beliebigen Form hergestellt beziehungsweise gestrickt werden. Obwohl sich die Beschreibung der 1 und 2 auf ein T-Shirt als Bekleidungsstück 3 beschränkt, soll dies nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden. Mit dem Strickprozess für das textile Material 100 kann jedes beliebige Bekleidungsstück 3 in Größe und Form hergestellt werden.
3 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 1 mit C gekennzeichneten Bereichs. Hier ist ein Ausschnitt der flächigen Kathode 51 mit einem Ausschnitt des an die flächige Kathode 51 angrenzenden flächigen Bereichs 40 des aus dem nicht leitenden Garn 106 hergestellten textilen Materials 100 dargestellt. Die Kathode 51 ist aus mehreren verstrickten Strängen 6 des leitenden Garns 105 aufgebaut. Der an die flächige Kathode 51 angrenzende flächige Bereich 40 des textilen Materials 100 ist ebenfalls aus mehreren verstricken Strängen 6 des nicht leitenden Garns 106 aufgebaut. Die Stränge 6 der flächigen Kathode 51 aus dem leitenden Garn 105 sind über Verbindungen 8 untereinander elektrisch leitend verbunden. Die Verbindungen 8 sind ebenfalls aus dem leitenden Garn 105 hegestellt und damit dehnbar.
4 zeigt eine vergrößerte Ansicht des in 2 mit E gekennzeichneten Bereichs. Hier ist ein Teil der flächigen Anode 52, ein Teil des Anschlusspads 7A für die Anode 52 und die zweite elektrische Leitung 24 zwischen dem Anschlusspad 7A für die Anode 52 und die Anode 52 selbst dargestellt. Die flächige Anode 52, das Anschlusspad 7A für die Anode 52 und die zweite elektrische Leitung 24 sind aus mehreren Strängen 6 des leitenden Garns 105 aufgebaut sind, die jeweils über eine Verbindung 8 aus dem leitenden Garn 105 miteinander verbunden sind. Analog zu der Beschreibung aus 3 sind hier ebenfalls Verbindungen 8 aus dem leitenden Garn 105 vorgesehen, die die Stränge 6 der flächigen Anode 52 und die Stränge 6 des Anschlusspads 7A für die Anode 52 elektrisch leitend verbinden.
5 zeigt einen Teil einer Schnittansicht durch das erfindungsgemäße Bekleidungsstück 3 entlang der in 1 gezeigten Schnittlinie A-A. Das textile Material 100 liegt flächenbündig mit seiner Innenseite 102 an den entsprechenden Körperbereichen 21 an. Beim Strickprozess für das Bekleidungsstück 3 wird ebenfalls eine Tasche 11 für eine lokale Steuerungseinrichtung 10 (siehe 5 und 7) gestrickt. Die Taschen 11 sind in den 1 und 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Durch die ebenfalls ausgebildete Elastizität und Dehnbarkeit der Taschen 11 ist sichergestellt, dass die lokalen Steuerungseinrichtungen 10 jeweils sicher in den Taschen 11 gehaltert sind und dabei zuverlässig das Anschlusspad 7K für die Kathode 51 und das Anschlusspad 7A für die Anode 52 elektrisch kontaktieren. Die lokale Steuerungseinrichtung 10 hat an einer planen Außenwand 27 des Gehäuses 26 einen ersten, elektrischen Anschluss 53 und einen zweiten elektrischen Anschluss 54 ausgebildet. Wenn die lokale Steuerungseinrichtung 10 in die dafür vorgesehene Tasche 11 eingesetzt ist, kontaktiert der erste Anschluss 53 das Anschlusspad 7K für die Kathode 51 und der zweite Anschluss 54 kontaktiert das Anschlusspad 7A für die Anode 52. Wie aus der Darstellung der 5 ersichtlich ist, erstrecken sich das Anschlusspad 7K für die Kathode 51 und das Anschlusspad 7A für die Anode 52 im Wesentlichen über die gesamte Dicke D des textilen Materials 100.
6 zeigt einen Teil einer Schnittansicht durch das erfindungsgemäße Bekleidungsstück 3 entlang der in 1 gezeigten Schnittlinie B-B. Anhand dieser Schnittdarstellung ist zu erkennen, dass das Anschlusspad 7A für die Anode 52 über eine zweite elektrische Leitung 24 mit der Anode 52 verbunden ist. In ähnlicher Weise (hier nicht dargestellt) ist auch das Anschlusspad 7K für die Kathode 51 über eine erste elektrische Leitung 23 mit der Kathode 51 verbunden. Das Bekleidungsstück 3 liegt flächig am Körperbereich 21 an, so dass über die Innenseite 102 des Bekleidungsstücks 3 die Anode 52 mit dem Körperbereich 21 in Kontakt ist. Ebenso entsprechend liegt das Bekleidungsstück 3 flächig am Körperbereich 21 an, so dass über die Innenseite 102 des Bekleidungsstücks 3 die Kathode 52 mit dem Körperbereich 21 in Kontakt ist (in 6 nicht dargestellt).
7 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Tasche 11 des Bekleidungsstücks 3 beziehungsweise des textilen Materials 100. Mehrere Tasten 34, 35, 36 und 37 sind zur Bedienung der lokalen Steuerungseinrichtung 10 im gestrickten, textilen Material 100 des Bekleidungsstücks 2 beziehungsweise der Tasche 11 integriert. Eine Bedieneinheit 70 (beispielsweise wie in 7 dargestellt) verbindet sich per Nahfunk (wie beispielsweise Bluetooth) mit der in die Tasche 11 eingesteckten und dort durch die Elastizität des textilen Materials 100 gehalterten lokalen Steuerungseinrichtung 10. Die Tasten 34, 35, 36 und 37 können als textile Druck-Taster ausgebildet sein. Die Tasten 34, 35, 36 und 37 können mit dem leitenden Garn 105 bei der Herstellung des textilen Materials 100 gestrickt werden. Eine der Tasten ist beispielsweise eine Sprachsteuerungs-Taste 34, mit der eine Sprachsteuerung der lokalen Steuerungseinrichtung 10 möglich ist. Eine andere Taste ist beispielsweise eine Ein/Aus-Taste 37, mit der die lokale Steuerungseinrichtung 10 einbeziehungsweise ausgeschaltet werden kann. Eine geringere-Intensitäts-Taste 35 ermöglicht beispielsweise eine Verringerung der Intensität einer Größe. Eine höhere-Intensitäts-Taste 36 ermöglicht beispielsweise eine Erhöhung der Intensität einer Größe.
8 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus eines textilen Materials 100, wobei zumindest in den Bereichen der Elektroden (Anode 52 und Kathode 51) Feuchtigkeit spendende Fasern 107 eingestrickt sind. Diese Feuchtigkeit spendenden Fasern 107 können Feuchtigkeit 300 aufnehmen und abgeben. Die Faser 107 kann die Feuchtigkeit 300 an das mindestens eine Elektrodenpaar 5 abgeben, um somit die Leitfähigkeit in den Körperbereichen 21 zu erhöhen. Die Feuchtigkeit spendenden Fasern 107 sind mit leitenden Fasern 105 und nicht leitenden Fasern 106 verstrickt. Die Außenwand 1071 der Feuchtigkeit spendenden Faser 107 umschließt die Feuchtigkeit 300. Alle der verwendeten Fasern 105, 106 und 107 sind dehnbar und sorgen für einen optimalen Halt des gestrickten textilen Materials 100 an Körperbereichen 21 des Benutzers.
9 zeigt eine schematische Darstellung des Vorgangs der Abgabe der Feuchtigkeit 300 aus der Feuchtigkeit spendenden Faser 107. Die Feuchtigkeit 300 spendende Faser 107 ist beispielsweise eine Hohlfaser, die die Außenwand 1071 und mindestens einen sich in axialer Länge der Faser 107 erstreckenden Hohlraum 1075 definiert. Die Außenwand 1071 der Faser 107 ist hydrophil. Der mindestens eine Hohlraum 1075 definiert eine hydrophobe Innenseite 1073. Die Feuchtigkeit 300 spendende Faser 107 ist, wie bereits oben erwähnt, dehnbar, so dass durch eine auf die Faser 107 wirkende Druckkraft F einen Teil der Feuchtigkeit 300 aus dem mindestens einen Hohlraum 1075 des Feuchtigkeit 300 spendenden Garns 107 durch Öffnungen 1074 in der Außenwand 1071 an das mindestens eine Elektrodenpaar 5 abgebbar ist. Beim Eintauchen des ungetragenen Bekleidungsstücks 3, 31, 32 in Feuchtigkeit 300 wird zumindest ein Teil der Feuchtigkeit 300 durch die Öffnungen 1074 in den mindestens einen Hohlraum 1075 der die Feuchtigkeit 300 spendende Faser 107 transportiert.
Die Anmeldung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Für einen Fachmann ist es jedoch vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Alle zuvor beschriebenen Ausführungsformen des Bekleidungsstücks und des Verfahrens können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination Verwendung finden. Insbesondere sind alle beschriebenen Merkmale und Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bekleidungsstücks auch als Merkmale und Ausführungsformen des mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellten Bekleidungsstücks zu verstehen, selbst wenn dies nicht an jeder Stelle explizit erwähnt wird.
Bezugszeichenliste

3, 3₁, 3₂: Bekleidungsstück
5: Elektrodenpaar
6: Strang
7A: Anschlusspad für Anode
7K: Anschlusspad für Kathode
8: Verbindung
10: lokale Steuerungseinrichtung
11: Tasche
21: Körperbereich
23: erste elektrische Leitung
24: zweite elektrische Leitung
26: Gehäuse
27: plane Außenwand
34: Sprachsteuerungs-Taste, textiler Druck-Taster
35: geringere-Intensitäts-Taste, textiler Druck-Taster
36: höhere-Intensitäts-Taste, textiler Druck-Taster
40: flächiger Bereich
51: Kathode
52: Anode
53: erster Anschluss
54: zweiter Anschluss
70: Bedieneinheit
100: textiles Material
101: Außenseite
102: Innenseite
105: leitendes Garn
106: nicht leitendes Garn
107: Feuchtigkeit spendendes Garn
1071: Außenwand des Feuchtigkeit spendenden Garns
1073: Innenseite der Außenwand des Feuchtigkeit spendenden Garns
1074: Öffnung in der der Außenwand des Feuchtigkeit spendenden Garns
1075: Hohlraum des Feuchtigkeit spendenden Garns
300: Feuchtigkeit
A-A: Schnittlinie
B-B: Schnittlinie
C: Bereich
D: Dicke
E: Bereich
F: Druckkraft

Claims

Bekleidungsstück (3, 31, 32) zur Stimulation und Datenerfassung von Körperbereichen (21) eines Benutzers, das eine Außenseite (101) und eine Innenseite (102) definiert, wobei das Bekleidungsstück (3, 31, 32) ein textiles und reversibel dehnbares Material (100) umfasst, das zumindest aus einem elektrisch leitenden und dehnbaren Garn (105) und einem elektrisch nicht leitenden und dehnbaren Garn (106) gestrickt ist, wobei das textile und reversibel dehnbare Material (100) mindestens ein Elektrodenpaar (5) aus einer flächigen Kathode (51) und einer flächigen Anode (52) ausgebildet hat, welches Elektrodenpaar (5) ein integraler Bestandteil des textilen und reversibel dehnbaren Materials (100) ist, wobei die flächige Kathode (51) und die flächige Anode (52) von Flächenbereichen (40) des textilen und reversibel dehnbaren Materials (100) aus elektrisch nicht leitendem und dehnbarem Garn (106) räumlich getrennt sind, und wobei die flächige Kathode (51) und die flächige Anode (52) zur Kontaktierung von Körperbereichen (21) zu der Innenseite (102) des Bekleidungsstücks (3, 31, 32) ausgerichtet sind. dadurch gekennzeichnet, dass ein gestricktes Anschlusspad (7K) für die Kathode (51), ein gestricktes Anschlusspad (7A) für die Anode (52), eine gestrickte erste elektrische Leitung (23), die die Kathode (51) und das Anschlusspad (7K) für die Kathode (51) verbindet, und eine gestrickte zweite elektrische Leitung (24), die die Anode (52) und das Anschlusspad (7A) für die Anode (52) verbindet, in dem textilen Material (100) integriert sind; wobei das Anschlusspad (7A) für die Anode (52) und das Anschlusspad (7K) für die Kathode (51) zu der Außenseite (101) des textilen Materials (100) ausgerichtet sind; und wobei das textile und reversibel dehnbare Material (100) mindestens eine gestrickte Tasche (11) umfasst, in der eine lokale Steuerungseinrichtung (10) positioniert ist, so dass die lokale Steuerungseinrichtung (10) sicher in der Tasche (11) gehaltert ist und dabei zuverlässig mit einem ersten Anschluss (53) das Anschlusspad (7K) für die Kathode (51) und mit einem zweiten Anschluss (54) das Anschlusspad (7A) für die Anode (52) elektrisch kontaktiert.
Bekleidungsstück (3, 31, 32) nach Anspruch 1, wobei die flächige Kathode (51), die flächige Anode (52), das Anschlusspad (7A) für die Anode (52) und das Anschlusspad (7K) für die Kathode (51), die gestrickte erste elektrische Leitung (23), die die Kathode (51) und das Anschlusspad (7K) für die Kathode (51) verbindet, und die gestrickte zweite elektrische Leitung (24), die die Anode (52) und das Anschlusspad (7A) für die Anode (52) verbindet, nahtlos mit dem textilen Material (100) verstrickt sind.
Bekleidungsstück (3, 31, 32) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die gestrickte und elastisch deformierbare Tasche (11) im textilen Material derart ausgebildet und positioniert ist, dass das Anschlusspad (7A) für die Anode (52) und das Anschlusspad (7K) für die Kathode (51) unter der Tasche (11) positioniert sind.
Bekleidungsstück (3, 31, 32) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die flächige Kathode (51), die flächige Anode, das Anschlusspad (7A) für die Anode (52) und das Anschlusspad (7K) für die Kathode (51) aus mehreren verstrickten Strängen (6) des leitenden Garns (105) aufgebaut sind, die jeweils über eine Verbindung (8) aus dem leitenden Garn (105) miteinander verbunden sind.
Bekleidungsstück (3, 31, 32) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Bereich des mindestens einen Elektrodenpaars (5) des Anschlusspads (7A) für die Anode (52) und des Anschlusspads (7K) für die Kathode (51) ein Feuchtigkeit (300) spendendes Garn (107) zumindest mit dem leitenden Garn (105) verstrickt ist.
Bekleidungsstück (3, 31, 32) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die flächige Kathode (51), die flächige Anode (52), das Anschlusspad (7A) für die Anode (52), das Anschlusspad (7K) für die Kathode (51), die erste elektrische Leitung (23), die zweite elektrische Leitung (52), die Stränge (6) und die Flächenbereiche (40) des textilen und reversibel dehnbaren Materials (100) aus elektrisch nicht leitendem und dehnbarem Garn (106) gleichmäßig dehnbar sind.
Bekleidungsstück (3, 31, 32) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Form und Größe der flächigen Kathode (51) und der flächigen Anode (52) beim Strickprozess, gemäß den Anforderungen, gestaltbar sind.
Verfahren zur Herstellung eines Bekleidungsstücks (3, 31, 32) zur Stimulation und Datenerfassung von Muskeln und Nerven in Körperbereichen (21) umfassend die folgenden Schritte: a) Stricken eines textilen und reversibel dehnbaren Materials (100) unter Verwendung eines elektrisch leitenden und dehnbaren Garns (105) und eines elektrisch nicht leitenden und dehnbaren Garns (106); b) Steuern des Strickprozesses, derart, dass mindestens ein Elektrodenpaar (5) aus einer flächigen Kathode (51) und einer flächigen Anode (52), ein Anschlusspad (7A) für die Anode (52), eine zweite elektrische Leitung (24), die die Anode (52) und das Anschlusspad (7A) für die Anode (52), verbindet, ein Anschlusspad (7K) für die Kathode (51) und eine gestrickte erste elektrische Leitung (23), die die Kathode (51) und das Anschlusspad (7K) für die Kathode (52) verbindet, nahtlos zum übrigen textilen Material (100) ausgebildet werden; und c) Ausbilden einer gestrickten elastischen Tasche (11), derart, dass das Anschlusspad (7A) für die Anode (52) und das Anschlusspad (7K) für die Kathode (51) von der Tasche (11) überdeckt werden und d) Positionieren einer lokalen Steuerungseinrichtung (10) in der Tasche, derart, dass die lokale Steuerungseinrichtung (10) zuverlässig mit einem ersten Anschluss (53) das Anschlusspad (7K) für die Kathode (51) und mit einem zweiten Anschluss (54) das Anschlusspad (7A) für die Anode (52) elektrisch kontaktiert.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei zumindest die flächige Kathode (51), die flächige Anode (52), das Anschlusspad (7A) für die Anode (52) und das Anschlusspad (7K) für die Kathode (51) aus mehreren Strängen (6) des leitenden Garns (105) aufgebaut werden und die einzelnen Stränge (6) über jeweils eine Verbindung (8) aus dem leitenden Garn (105) beim Strickprozess miteinander verbunden werden.