DE102020132844B3 - Apparatus and method for muscle stimulation - Google Patents

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Abstract

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur Muskelstimulation der unteren Extremitäten, aufweisend drei Elektrodenpaare, welche jeweils an einer ersten, einer zweiten und einer dritten Muskelgruppe anordenbar sind, wobei die Elektrodenpaare zur transkutanen Übertragung wechselnder elektrischer Impulse ausgebildet sind, und wobei die drei Elektrodenpaare eine nacheinander kaskadierende Impulsanregung realisieren, sowie eine Steuerungseinheit, welche mit den Elektrodenpaaren verbunden ist, wobei die Elektrodenpaare ausgebildet sind, ein Elektromyografie-Signal zu erfassen und an die Steuerungseinheit weiterzuleiten und wobei die erfassten Elektromyografie-Signale durch die Steuerungseinheit auswertbar und Anregungsimpulse durch die Steuerungseinheit generierbar sind, wobei die Zeitkennwerte der Elektromyografie-Signale mit den Zeitkennwerten der Anregungsimpulse durch die Steuerungseinheit synchronisierbar sind. Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Verfahren zur Muskelstimulation der unteren Extremitäten, wobei eine erste, eine zweite und eine dritte Muskelgruppe einer unteren Extremität mit elektrischen Impulsen angeregt werden, wobei die Impulsanregung nacheinander kaskadierend erfolgt, wobei von der ersten, der zweiten und der dritten Muskelgruppe Elektromyografie-Signale erfasst werden und daraus Anregungsimpulse generiert werden, wobei die Zeitkennwerte der Elektromyografie-Signale mit den Zeitkennwerten der Anregungsimpulse synchronisiert werden.According to the invention is a device for muscle stimulation of the lower extremities, having three pairs of electrodes, each of which can be arranged on a first, a second and a third muscle group, wherein the pairs of electrodes are designed for the transcutaneous transmission of alternating electrical impulses, and wherein the three pairs of electrodes provide a successively cascading impulse excitation implement, as well as a control unit, which is connected to the pairs of electrodes, wherein the pairs of electrodes are designed to detect an electromyography signal and forward it to the control unit and wherein the detected electromyography signals can be evaluated by the control unit and excitation pulses can be generated by the control unit, wherein the time characteristics of the electromyography signals can be synchronized with the time characteristics of the excitation pulses by the control unit. According to the invention is also a method for muscle stimulation of the lower extremities, wherein a first, a second and a third muscle group of a lower extremity are stimulated with electrical impulses, wherein the impulse excitation takes place in a cascading manner, wherein the first, the second and the third muscle group is electromyographically Signals are detected and excitation pulses are generated therefrom, the time characteristics of the electromyography signals being synchronized with the time characteristics of the excitation pulses.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Muskelstimulation und findet insbesondere für die Muskelstimulation der unteren Extremitäten Anwendung.The invention relates to a device and a method for muscle stimulation and has particular application to muscle stimulation of the lower extremities.

Die Muskelpumpen stellen neben dem vom linken Ventrikel erzeugten Druckgefälle den wichtigsten Beitrag für den venösen Rückstrom dar. Diese hintereinandergeschalteten Pumpen arbeiten nur unter Bewegung. Im Rhythmus der Skelettmuskulatur wird ein venöser Strom von distal nach proximal, besonders in der Tiefe erzeugt. Die Bewegungen können aktiv wie beim Gehen oder passiv, wie bei der mechanischen Mobilisation sein.In addition to the pressure drop generated by the left ventricle, the muscle pumps represent the most important contribution to the venous return flow. These pumps connected in series only work when there is movement. In the rhythm of the skeletal muscles, a venous flow is generated from distal to proximal, especially in depth. The movements can be active, like walking, or passive, like mechanical mobilization.

In den letzten Jahren wurden von Grohmann, Krauss, Deußen und Herrmann weiterführende Versuche durchgeführt, in denen untersucht wurde, ob durch die Signalwirkungen auf die Beinmuskulatur eine Zunahme der Beindurchblutung erzielt werden kann, ohne dass es zu Schmerzen für den Probanden kommt. Die Verwendung von speziellen Signalprotokollen von Herrmann ergab, dass eine abgestufte und effektive Beinmuskelaktivierung mit begleitender Durchblutungszunahme möglich war, ohne dass es für die Probanden zu unangenehmen Empfindungen am Signalort kam. Messungen mit der Venenverschluss-Plethysmographie am Unterschenkel zeigten die Stabilität der Durchblutungszunahme über mindestens 10 Minuten. Diese Ergebnisse belegen, dass nicht nur der arterielle Einstrom kurzfristig gesteigert werden kann, sondern dass unter diesen steady state Bedingungen auch der venöse Ausstrom erhöht wird. Die hierbei dokumentierte Durchblutungszunahme (Faktor 2-3) geht mit einer nachhaltigen Steigerung des Muskelstoffwechsels einher.In recent years, Grohmann, Krauss, Deußen and Herrmann have carried out further tests in which it was investigated whether the signal effects on the leg muscles can lead to an increase in blood circulation in the legs without causing pain for the test person. The use of Herrmann's special signaling protocols showed that a graduated and effective leg muscle activation with an accompanying increase in blood flow was possible without the subjects experiencing any unpleasant sensations at the signaling site. Measurements with the vein occlusion plethysmography on the lower leg showed the stability of the increase in blood flow over at least 10 minutes. These results prove that not only the arterial inflow can be increased in the short term, but that the venous outflow is also increased under these steady-state conditions. The documented increase in blood flow (factor 2-3) is accompanied by a sustained increase in muscle metabolism.

Dies wurde in Voruntersuchungen nachgewiesen, in denen unter Aktivierung der Beinmuskulatur der Sauerstoffverbrauch der Probanden spirometrisch gemessen wurde. Dabei wurde mit Hilfe eines Plethysmografen (Compactus/ Gutmann Medizinelektronik) der arterielle Einstrom in die unteren Extremitäten bei Ruhe und unter Signalwirkung in liegender Position gemessen. Durch parallele Erfassung können nicht interveniertes (Kontrolle) und interveniertes Bein miteinander verglichen werden.This was proven in preliminary studies, in which the oxygen consumption of the subjects was measured spirometrically while activating the leg muscles. A plethysmograph (Compactus/ Gutmann Medizinelektronik) was used to measure the arterial inflow into the lower extremities while the patient was at rest and under signal in a lying position. Through parallel recording, non-intervened (control) and intervened leg can be compared with each other.

Die Signalgenerierung erfolgt mittels komplexer auf die Skelettmuskulatur abgestimmter Signalmuster. Untersucht wurde der Einfluss der Signalintensität auf den arteriellen Einstrom bei gleichem Signalprogramm. Dabei zeigte sich ein signalabhängiger Anstieg der Durchblutung des Unterschenkels gegenüber Ruhe, bei maximaler Signalspannung (60 V) stieg die Durchblutung auf mehr als den 5-fachen Wert der Ruhedurchblutung. Außer der Signalintensität ist das Signalprogramm von wesentlicher Bedeutung für den Kontraktionseffekt.The signal is generated by means of complex signal patterns tailored to the skeletal muscles. The influence of the signal intensity on the arterial inflow was examined with the same signal program. There was a signal-dependent increase in blood flow in the lower leg compared to rest. At maximum signal voltage (60 V), blood flow increased to more than 5 times the resting blood flow value. In addition to the signal intensity, the signal program is of essential importance for the contraction effect.

Ein neuer Denkansatz war Grundlage für die zeitliche Strukturierung der Signalfolgen zur Erzeugung von Kontraktionsprofilen an der Muskulatur unterer Extremitäten. Die elektrisch leitenden Strukturen im Inneren der Muskelfasern sind als dünne Röhren angelegt. PAERISCH vergleicht die Tubuli mit Hohlleiter, in denen sich elektromagnetische Wellen mit Perioden in den Größenordnungen von 10-16 Sekunden ausbreiten können. Während Nervensignale durch koaxialkabelartige Strukturen fortgeleitet werden, erfolgt die Weiterleitung der Signale in Form von elektromagnetischen Wellen in die Tiefe zu den Muskelfibrillen und Sarkomeren durch die Röhrengebilde der Quertubuli, der Endzisternen und des sarkoplasmatischen Retikulums. Paerisch folgert aus der konstruktiven Auslegung der elektrischen Leiterstrukturen in den Muskelfibrillen und Sarkomeren in Form von Hohlleitern, dass elektrische Stellimpulse und Periodendauern von elektrischen Impulsfolgen Dimensionen von Mikro- und Nanosekunden haben müssen und vergleicht diese Größenwerte mit den Messwerten von Rotationsbewegungen der Myosinköpfe zwischen den Kopplungssegmenten der Myosinfilamente.A new approach was the basis for the temporal structuring of the signal sequences to generate contraction profiles in the muscles of the lower extremities. The electrically conductive structures inside the muscle fibers are designed as thin tubes. PAERISCH compares the tubules to waveguides in which electromagnetic waves can propagate with periods in the order of 10-16 seconds. While nerve signals are propagated through coaxial cable-like structures, the propagation of signals in the form of electromagnetic waves occurs deep down to the muscle fibrils and sarcomeres through the tubular structures of the transverse tubules, terminal cisternae, and sarcoplasmic reticulum. Paerisch concludes from the structural design of the electrical conductor structures in the muscle fibrils and sarcomeres in the form of waveguides that electrical actuating impulses and period durations of electrical impulse trains must have dimensions of microseconds and nanoseconds and compares these values with the measured values of rotational movements of the myosin heads between the coupling segments of the myosin filaments.

Diese grundlegenden Erkenntnisse wurden in Zusammenarbeit zwischen Herrn Herrmann und Prof. Paerisch in den 90-er Jahren gewonnen und in verschiedenen Forschungsprojekten weiterentwickelt. Jetzt werden diese Erkenntnisse speziell auf die Muskulatur der unteren Extremitäten zur Stimulation des Venenrückflusses angewendet. Insbesondere die Kaskadierung der Muskelgruppen ist hierbei ein völlig neuer Ansatz zur Steigerung des Venenrückflusses. Bisher sind hierfür nur Kompressionstherapien bekannt.These fundamental findings were obtained in the 1990s in a collaboration between Mr. Herrmann and Prof. Paerisch and further developed in various research projects. Now these findings are applied specifically to the muscles of the lower extremities to stimulate venous return. In particular, the cascading of muscle groups is a completely new approach to increasing venous return. So far only compression therapies are known for this.

Für die Aufgabenstellung einer „Muskelpumpenfunktion“ müssen keine Mengen von Muskelfasern über motorische Nerven in einen Kontraktionszustand versetzt werden, die mit dem nervalen Steuerkanal eine geschlossene motorische Einheit bilden. Vielmehr besteht die Aufgabe starke, abgestimmte und zeitlich gesteuerte Kontraktionen von drei Muskelgruppen in Form einer Peristaltik („Melkbewegung“) zu provozieren. Dies kann durch transkutane Übertragungen wechselnder elektrischer Felder und Ladungen mit Hilfe von textilen oder anderen Elektrodenanordnungen erreicht werden.For the task of a "muscle pump function" no number of muscle fibers must be put into a state of contraction via motor nerves, which form a closed motor unit with the nerve control channel. Rather, the task is to provoke strong, coordinated and timed contractions of three muscle groups in the form of peristalsis ("milking movement"). This can be achieved by transcutaneous transmission of alternating electric fields and charges using textile or other electrode assemblies.

Das „Organsystem Muskulatur“ spielt hinsichtlich regelungstechnischer Vorgänge und bei therapeutischen Maßnahmen eine entscheidende Rolle. Im Rahmen von Therapiemaßnahmen gehören Elektrostimulationen von Nerven und Muskeln zu den Mitteln, die häufig für Rehabilitationszwecke eingesetzt werden. Der Stand dieser Therapietechnik ist im Hilfsmittelverzeichnis der Krankenkassen in Produktgruppe 09 unter Elektrostimulationsgeräte veröffentlicht und im Bundesanzeiger vom 28.März 1995 ersichtlich. Ausbleibende Behandlungserfolge verbunden mit Missempfindungen werden von Patienten und den behandelnden Ärzten nach Verordnung entsprechender Hilfsmittel als Limitation dieser Methode identifiziert. Obwohl es für Parameter und Frequenzspektren dieser Heimtherapiegeräte sehr umfangreiche Normen, Richtlinien und Gesetze gibt, sind die elektrischen Parameter der applizierten Impulsfolgen wie Impulsfrequenz, Impulsintervall, Impulszahl, Impulsdauer und Impulsform herstellerspezifisch, in der Dimensionierung sehr verschieden und nicht optimal an die motorische Funktion der Muskulatur und an die somatoviszerale Sensibilität angepasst. Dadurch werden die mit Nachteilen behafteten Stimulationsverfahren toleriert und gefördert.The "muscular organ system" plays a decisive role in terms of regulatory processes and therapeutic measures. As part of therapy measures, electrical stimulation of nerves and muscles is one of the means that is often used for rehabilitation purposes. The status of this therapy technology nik is published in the list of medical aids in product group 09 under electrical stimulation devices and can be seen in the Federal Gazette of March 28, 1995. A lack of treatment success combined with discomfort are identified by patients and the attending physicians as a limitation of this method after the appropriate aids have been prescribed. Although there are very extensive standards, guidelines and laws for the parameters and frequency spectra of these home therapy devices, the electrical parameters of the applied impulse sequences such as impulse frequency, impulse interval, impulse number, impulse duration and impulse shape are manufacturer-specific, very different in dimensioning and not optimally adapted to the motor function of the muscles and adapted to somatovisceral sensitivity. As a result, the stimulation methods, which are associated with disadvantages, are tolerated and promoted.

Venenerkrankungen stellen ein häufiges Krankheitsbild dar und verursachen auch hohe soziale Kosten, so dass es zunehmend wichtig erscheint, wirkungsvolle Behandlungsformen zu finden, die auch von den Patienten angenommen werden. Das spricht für eine konsequente Weiterentwicklung medizinischer Hilfsmittel für diese Therapiemöglichkeiten.Venous diseases are a common clinical picture and also cause high social costs, so that it seems increasingly important to find effective forms of treatment that are also accepted by the patients. This speaks for a consistent further development of medical aids for these therapy options.

Aus der Druckschrift DE 10 2018 103 134 A1 ist ein System zur Stimulation der Durchblutung von Beinen und/oder Füßen bekannt, umfassend wenigstens einen Schuh mit einer Sohle, einer Steuerungs- und Stromversorgungseinheit und einem von dem Schuh trennbaren inneren Fußbekleidungsstück mit wenigstens einer Stimulationselektrode, die dazu ausgelegt ist, an die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit angeschlossen zu sein. Es wird vorgeschlagen, dass die Steuerungs- und Stromversorgungseinheit in der Sohle des Schuhs angeordnet ist. Eine kaskadierende Anregung der Muskelgruppen wird nicht offenbart.From the pamphlet DE 10 2018 103 134 A1 a system for stimulating blood circulation in legs and/or feet is known, comprising at least one shoe with a sole, a control and power supply unit and an inner piece of footwear that can be separated from the shoe and has at least one stimulation electrode that is designed to be connected to the control and power supply unit to be connected. It is proposed that the control and power supply unit is located in the sole of the shoe. A cascading stimulation of the muscle groups is not disclosed.

Die Druckschrift DE 10 2008 003158 A1 betrifft einen Kompressionsstrumpf oder eine Kompressionsmanschette zum Anlegen an eine Körperextremität, mit einem an die Körperextremität angepassten Kompressionskörper. Zur wirksamen Thrombosenprophylaxe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass dem Kompressionskörper eine Muskelstimulationseinrichtung zur Muskelstimulation der Körperextremität zugeordnet ist. Zwar sind Elektroden am körperfernen und körpernahen Ende eines Muskels angeordnet, jedoch erfolgt auch hier keine kaskadierende Beaufschlagung des Muskels.The pamphlet DE 10 2008 003158 A1 relates to a compression stocking or a compression cuff for application to a body extremity, with a compression body adapted to the body extremity. For effective thrombosis prophylaxis, it is provided according to the invention that a muscle stimulation device for muscle stimulation of the body extremities is assigned to the compression body. Although electrodes are arranged at the end of a muscle that is remote from and near to the body, the muscle is not acted upon in a cascading manner here either.

Aus der Druckschrift DE 3 916 994 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung des venösen Blutrückflusses im Beinvenensystem durch Elektrostimulation der Beinmuskulatur bekannt, wobei über die Länge des Beines verteilt Elektrodenpaare angeordnet werden, die von dem untersten Elektrodenpaar aufsteigend in kurzen Abständen nacheinander mit Elektroanregungsimpulsen beschickt werden, wodurch die Beinmuskulatur zur Kontraktion gebracht wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dauert die Länge der nacheinander auf die Elektrodenpaare einwirkenden Anregungsimpulse, bis auch das oberste Elektrodenpaar angeregt worden ist. Es erfolgt dabei allerdings keine spezifische, auf den Patienten zugeschnittene Anregung durch variierbare Anregungsimpulse.From the pamphlet DE 3 916 994 A1 a method and a device for improving the venous blood return in the leg vein system by electrostimulation of the leg muscles are known, with pairs of electrodes being distributed over the length of the leg, which are successively supplied with electrical excitation pulses at short intervals from the bottom pair of electrodes, causing the leg muscles to contract is brought. According to a preferred embodiment, the duration of the excitation pulses acting successively on the pairs of electrodes lasts until the uppermost pair of electrodes has also been excited. However, there is no specific excitation tailored to the patient by variable excitation impulses.

Die Druckschrift DE 20 2009 016 462 U1 offenbart ein Fußbekleidungsstück, wobei ein in das Fußbekleidungsstück passendes und zumindest bei dessen Benutzung zu ihm gehörendes, darin angeordnetes Elektrostimulationsgerät mit wenigstens zwei mit ihm verbundenen oder verbindbaren Elektroden vorgesehen ist, die an beabstandeten Stellen des Fußes und/oder des Beines zur Stimulation von Muskelkontraktionen anbringbar sind. Auch hier wird ein Muskel bzw. eine Muskelgruppe nicht kaskadierend von unten nach oben angeregt.The pamphlet DE 20 2009 016 462 U1 discloses an item of footwear, wherein an electrostimulation device that fits into the item of footwear and belongs to it at least when it is in use, is arranged therein and has at least two electrodes connected or connectable to it, which can be attached to spaced-apart locations of the foot and/or leg to stimulate muscle contractions are. Here, too, a muscle or a muscle group is not stimulated in a cascading fashion from bottom to top.

In der Druckschrift WO 2011 087 539 A1 wird ein System, Gerät und Verfahren zur neuromuskulären elektrischen Stimulation (NMES) der Fußmuskeln beschrieben. Das Gerät enthält einen elektrischen Signalgenerator zur Erzeugung eines Wellenmusters mit variabler Frequenz, Dauer, Intensität, Rampenzeit und Ein-Aus-Zyklus. Das Gerät enthält ferner Oberflächenelektroden, die über den Fußmuskeln oder um die Knöchel herum positioniert und am Signalgenerator angebracht werden können. Der Signalgenerator ist so programmiert, dass er die Fußmuskeln und Nerven stimuliert. Die Platzierung der Elektroden und die Programmierung werden so angepasst, dass die Ansammlung des Blutes in den Sohlenvenen der Wade reduziert und der venöse Blutfluss verbessert wird, um eine tiefe Venenthrombose (DVT) zu verhindern, den venösen Blutfluss für den Patienten mit postthrombotischem Syndrom zu verbessern, die Wundheilung zu beschleunigen, neuropathische Schmerzen des Fußes und des Sprunggelenks, chronische muskuloskelettale Schmerzen des Sprunggelenks und des Fußes sowie akute postoperative Schmerzen des Fußes und des Sprunggelenks zu reduzieren und einer Muskelatrophie der Fußmuskeln vorzubeugen. Zwar kann die elektrische Stimulation periodisch oder kontinuierlich angepasst werden, jedoch werden hier ausschließlich Bereiche des Fußes angeregt.In the pamphlet WO 2011 087 539 A1 describes a system, device and method for neuromuscular electrical stimulation (NMES) of the foot muscles. The device contains an electrical signal generator for generating a wave pattern with variable frequency, duration, intensity, ramp time and on-off cycle. The device also contains surface electrodes that can be positioned over the foot muscles or around the ankles and attached to the signal generator. The signal generator is programmed to stimulate the foot muscles and nerves. Electrode placement and programming are adjusted to reduce blood pooling in the sole veins of the calf and improve venous blood flow to prevent deep vein thrombosis (DVT), improve venous blood flow for the patient with postthrombotic syndrome to accelerate wound healing, reduce neuropathic foot and ankle pain, chronic musculoskeletal ankle and foot pain, acute postoperative foot and ankle pain, and prevent muscular atrophy of foot muscles. Although the electrical stimulation can be adjusted periodically or continuously, only areas of the foot are stimulated here.

Schließlich wird in der Druckschrift US 6 282 448 B1 eine Langgestreckte rechteckige Manschette mit Elektroden offenbart, die mit einem Bewegungsdetektor kombiniert sind, um eine Muskelkontraktion mit einer angeschlossenen Steuereinheit zur Bereitstellung eines vorbestimmten elektrischen Signals an die Elektroden zu erfassen. Das vorbestimmte elektrische Signal ist im Wesentlichen eine Rechteckwelle mit einer Dauer zwischen 0,1 und 0,3 Millisekunden, einer Frequenz zwischen 0,1 und 0,5 Hertz, mit 5 bis 15 Wiederholungen, die alle 5 bis 15 Minuten Intervalle abgegeben werden. Die Steuereinheit liefert eine steuerbare Intensität zwischen 0,20 und 4 Milliampere und eine Spannung zwischen 1 und 200 Volt bei einem Ausgangswiderstand von im Wesentlichen 50 Kiloohm. Wenn die Manschette oder Manschette um das Bein des Benutzers gewickelt und unterhalb des Knies so positioniert wird, dass die Elektroden die Wadenmuskeln berühren, bewirkt sie eine Muskel- und Nervenstimulation, die zur Kontraktion des Wadenmuskels führt. Ein Bewegungsmelder überwacht die Kontraktion und gibt eine Rückmeldung an die Steuereinheit, um das Signal anzupassen. Der Blutfluss wird daher unabhängig von der Körperposition oder -bewegung erhöht, wodurch die Möglichkeit der Entwicklung einer tiefen Venenthrombose oder einer Lungenembolie, die tödlich verlaufen kann, stark verringert wird. Darüber hinaus werden Knöchelödeme und Beschwerden in den Beinen, die bei längerem Sitzen auftreten können, reduziert. Darüber hinaus verhindert sie eine orthostatische Hypotonie. Ein angelegtes Signal wird kontinuierlich angepasst, so dass ein geringes Verletzungsrisiko für den Anwender besteht.Finally, in the pamphlet U.S. 6,282,448 B1 discloses an elongate rectangular cuff with electrodes combined with a motion detector to induce muscle contraction with an attached controller unit to provide a predetermined electrical signal to the electrodes. The predetermined electrical signal is essentially a square wave having a duration between 0.1 and 0.3 milliseconds, a frequency between 0.1 and 0.5 hertz, with 5 to 15 repetitions delivered at 5 to 15 minute intervals. The controller provides a controllable intensity between 0.20 and 4 milliamps and a voltage between 1 and 200 volts with an output resistance of essentially 50 kilohms. When the cuff or cuff is wrapped around the user's leg and positioned below the knee so that the electrodes touch the calf muscles, it provides muscle and nerve stimulation, resulting in contraction of the calf muscle. A motion detector monitors the contraction and provides feedback to the control unit to adjust the signal. Blood flow is therefore increased regardless of body position or movement, greatly reducing the possibility of developing deep vein thrombosis or pulmonary embolism, which can be fatal. In addition, ankle edema and discomfort in the legs that can occur with prolonged sitting are reduced. In addition, it prevents orthostatic hypotension. An applied signal is continuously adjusted so that there is a low risk of injury for the user.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Muskelstimulation zu entwickeln, welches einen einfachen konstruktiven Aufbau aufweist und eine Möglichkeit der individuellen Anpassung der Anregungsimpulse auf den jeweiligen angeregten Muskel bietet. Zudem sollen eine Kaskadierung von ausgewählten Muskelpumpem und eine Optimierung der Signalparameter für jede einzelne Muskelpumpe erreicht werden.The object of the invention is to develop a device and a method for muscle stimulation which has a simple structural design and offers the possibility of individually adapting the excitation impulses to the respective stimulated muscle. In addition, a cascading of selected muscle pumps and an optimization of the signal parameters for each individual muscle pump should be achieved.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des ersten Patentanspruchs gelöst.This object is achieved with the features of the first claim.

Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous configurations emerge from the dependent claims.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Muskelstimulation der unteren Extremitäten, aufweisend drei Elektrodenpaare, welche jeweils an einer ersten, einer zweiten und einer dritten Muskelgruppe anordenbar sind, wobei die Elektrodenpaare zur transkutanen Übertragung wechselnder elektrischer Impulse ausgebildet sind, und wobei die drei Elektrodenpaare eine nacheinander kaskadierende Impulsanregung realisieren, sowie eine Steuerungseinheit, welche mit den Elektrodenpaaren verbunden ist, wobei die Elektrodenpaare ausgebildet sind, ein Elektromyografie-Signal zu erfassen und an die Steuerungseinheit weiterzuleiten und wobei die erfassten Elektromyografie-Signale durch die Steuerungseinheit auswertbar und Anregungsimpulse durch die Steuerungseinheit generierbar sind, wobei die Zeitkennwerte der Elektromyografie-Signale mit den Zeitkennwerten der Anregungsimpulse durch die Steuerungseinheit synchronisierbar sind.The object is achieved by a device for muscle stimulation of the lower extremities, having three pairs of electrodes, which can each be arranged on a first, a second and a third muscle group, the pairs of electrodes being designed for the transcutaneous transmission of alternating electrical impulses, and the three pairs of electrodes having a successively cascading pulse excitation, and a control unit, which is connected to the electrode pairs, the electrode pairs being designed to detect an electromyography signal and forward it to the control unit, and the detected electromyography signals can be evaluated by the control unit and excitation pulses can be generated by the control unit are, it being possible for the time characteristics of the electromyography signals to be synchronized with the time characteristics of the excitation pulses by the control unit.

Die Synchronisierung wird dabei durch millisekundengenaue Programmierung erzielt. Den ermittelten Zeitkennwerten aus den OEMG-Messungen werden diskrete Zeitintervalle zugeordnet so, dass die Anregung aus einzelnen abgegrenzten Elementen besteht und nicht ein fortlaufendes Kontinuum ist. Der Flächeninhalt einer OEMG-Kurve bestimmt die Anzahl der einzelnen Stimulationsimpulse innerhalb der Taktzeiten motorischer Einheiten (Muskel).The synchronization is achieved through millisecond-precise programming. Discrete time intervals are assigned to the determined time characteristic values from the OEMG measurements in such a way that the excitation consists of individual, delimited elements and is not a continuous continuum. The area of an OEMG curve determines the number of individual stimulation pulses within motor unit (muscle) cycle times.

Bei der Erfassung der Elektromyografie-Signale werden durch die Elektrodenpaare durch OEMG-Messungen Aktivitätszeitpunkte ermittelt. Dieser folgt bevorzugt im Vorfeld zur Muskelstimulation für einen vorab bestimmten Zeitraum von beispielsweise 20 bis 40 Minuten, bevorzugt von etwa 30 Minuten.When recording the electromyography signals, activity times are determined by the electrode pairs using OEMG measurements. This preferably follows in advance of the muscle stimulation for a predetermined period of time of, for example, 20 to 40 minutes, preferably about 30 minutes.

Die drei Elektrodenpaare sind dabei bevorzugt an Muskelpumpen der unteren Extremitäten einer Person angeordnet, insbesondere ist jedes Elektrodenpaar an einer anderen Muskelpumpe angeordnet. Bei den Muskelpumpen handelt es sich um die Fußmuskelpumpe, die Sprunggelenkspumpe, die Wadenmuskelpumpe, die Kniekehlenpumpe, die Oberschenkelmuskelpumpe und die inguinale Saugpumpe.The three pairs of electrodes are preferably arranged on the muscle pumps of the lower extremities of a person, in particular each pair of electrodes is arranged on a different muscle pump. The muscle pumps are the foot muscle pump, the ankle pump, the calf muscle pump, the popliteal pump, the thigh muscle pump and the inguinal suction pump.

Eine nacheinander kaskadierende Impulsanregung im Sinne der Anmeldung bedeutet, dass die drei Muskelgruppen, welche mit jeweils einem Elektrodenpaar versehen sind, nacheinander von distal nach proximal angeregt werden. Zunächst wird dabei die am meisten distale Muskelgruppe angeregt, im Anschluss daran, bevorzugt noch während die erste Muskelgruppe angeregt wird, wird die zweite, also mittlere Muskelgruppe angeregt. Daraufhin wird die Anregung der ersten, distalen Muskelgruppe beendet, und die dritte proximale Muskelgruppe angeregt, während gleichzeitig noch immer die mittlere Muskelgruppe angeregt wird. Die Anregung beginnt sodann von neuem, und zwar erneut von distal nach proximal. Auf diese Weise wird eine wiederholte wellenartige Anregung der drei ausgewählten Muskelpumpen von distal nach proximal realisiert, wodurch vorteilhafterweise die Muskelpumpen aktiviert werden und der Blutrückfluss der unteren Extremitäten verbessert wird. Zudem kommt es zu einer Verbesserung des Lymphabflusses.A successively cascading impulse excitation within the meaning of the application means that the three muscle groups, which are each provided with a pair of electrodes, are successively stimulated from distal to proximal. First, the most distal muscle group is stimulated, then, preferably while the first muscle group is being stimulated, the second, i.e. middle, muscle group is stimulated. The stimulation of the first, distal muscle group is then stopped and the third, proximal muscle group is stimulated, while at the same time the middle muscle group is still being stimulated. The excitation then begins again, again from distal to proximal. In this way, a repeated wave-like excitation of the three selected muscle pumps from distal to proximal is realized, which advantageously activates the muscle pumps and improves blood flow to the lower extremities. In addition, there is an improvement in lymphatic drainage.

Die Anregungsimpulse der Elektrodenpaare werden dabei von einer mit den Elektrodenpaaren verbundenen Steuerungseinheit generiert. Dazu wertet die Steuerungseinheit die von den Elektroden erfassten und an die Steuerungseinheit übermittelten Elektromyografie-Signale aus und synchronisiert die Zeitkennwerte der Elektromyografie-Signale mit den Zeitkennwerten der Anregungsimpulse. Dabei werden natürliche Zeitkennwerte aus den OEMG-Messungen ermittelt und durch Programmierung auf die Steuereinheit übertragen. Dadurch entsprechen natürliche Zeitkennwerte der Muskulatur den künstlichen Zeitkennwerten der aktivierten Muskulatur.The excitation pulses of the pairs of electrodes are generated by a control unit connected to the pairs of electrodes. For this purpose, the control unit evaluates the electromyography signals detected by the electrodes and transmitted to the control unit and synchronizes the time characteristics of the electromyography signals with the time characteristics of the excitation pulses. Natural time characteristic values are determined from the OEMG measurements and transferred to the control unit by programming. As a result, the natural time characteristics of the musculature correspond to the artificial time characteristics of the activated musculature.

In einer Ausführungsform begrenzt die Steuerungseinheit die Amplituden der Anregungsimpulse auf maximal 500 V, den Ausgangsstrom auf maximal 100 mA und die Impulsenergie eines jeden Anregungsimpulses auf maximal 300 mJ.In one embodiment, the control unit limits the amplitudes of the excitation pulses to a maximum of 500 V, the output current to a maximum of 100 mA and the pulse energy of each excitation pulse to a maximum of 300 mJ.

Vorteilhafterweise erfolgt die Impulsanregung in Impulsgruppen aus mehreren von den Elektroden abgegebenen Rechteckimpulsen.Advantageously, the pulse excitation takes place in pulse groups consisting of several rectangular pulses emitted by the electrodes.

In einer Ausführungsform erfolgt die Impulsanregung in Impulsgruppen aus 15 bis 30, bevorzugt 20 Rechteckimpulsen mit einer Pause von 0,15 ms bis 0,3 ms zwischen den einzelnen Impulsgruppen, wobei die Längen der Pausen zwischen jeweils zwei Impulsgruppen abhängig von den ermittelten Elektromyografie-Signalen variieren.In one embodiment, the impulse excitation takes place in impulse groups of 15 to 30, preferably 20 square-wave impulses with a pause of 0.15 ms to 0.3 ms between the individual impulse groups, the length of the pauses between each two impulse groups depending on the determined electromyography signals vary.

Dabei wird bevorzugt von den Elektroden jeweils eine Impulsgruppe unmittelbar nach dem Zeitregime der ermittelten Aktivitätszeitpunkte eines erfassten Elektromyografie-Signales folgend abgegeben.In this case, a pulse group is preferably emitted by the electrodes in each case immediately following the time regime of the determined activity times of a detected electromyography signal.

Insbesondere erfolgt die Impulsanregung mit einer Impulsdauer der von den Elektroden abgegebenen Rechteckimpulse von 2 µs bis 7 µs, bevorzugt von 4 µs.In particular, the pulse excitation takes place with a pulse duration of the rectangular pulses emitted by the electrodes of 2 μs to 7 μs, preferably 4 μs.

Bevorzugt weisen jeweils zwei der von den Elektroden abgegebenen Rechteckimpulse einer Impulsgruppe einen Abstand von 4 µs bis 16 µs zueinander auf.In each case, two of the square-wave pulses of a pulse group emitted by the electrodes are preferably at a distance of 4 μs to 16 μs from one another.

Vorteilhafterweise erfolgt die Impulsanregung mit einer Impulsfrequenz der von den Elektroden abgegebenen Rechteckimpulse von 4 Hz bis 8 Hz.The pulse excitation is advantageously carried out with a pulse frequency of the square-wave pulses emitted by the electrodes of 4 Hz to 8 Hz.

In einer Ausführungsform ist die Steuerungseinheit ausgebildet, zwischen jeweils zwei Impulsgruppen einen bis fünf, bevorzugt zwei Vorspannungsimpulse zur Erzeugung einer Vorspannung der angeregten Muskelgruppe zu generieren. Dadurch wird vorteilhafterweise die mechanische Trägheit des Muskels überwunden und der kontraktive Spannungszustand besser erreicht.In one embodiment, the control unit is designed to generate one to five, preferably two, prestressing pulses between each two pulse groups in order to generate a prestressing of the excited muscle group. This advantageously overcomes the mechanical inertia of the muscle and better achieves the state of contractive tension.

Insbesondere weisen die Vorspannungsimpulse eine Energiedichte von 10 mJ bis 300 mJ auf. Bevorzugt werden die Vorspannungsimpulse in Form von Impulsdupletten mit einem Abstand von 4 µs zwischen den Einzelimpulsen abgegeben.In particular, the bias pulses have an energy density of 10 mJ to 300 mJ. The bias pulses are preferably delivered in the form of pulse doublets with a spacing of 4 μs between the individual pulses.

Ein Vorspannungsimpuls hat zur jeweils nachfolgenden Impulsgruppe einen Abstand von maximal 10 µs.A bias pulse has a maximum spacing of 10 µs from the subsequent pulse group.

Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Muskelstimulation der unteren Extremitäten, wobei eine erste, eine zweite und eine dritte Muskelgruppe einer unteren Extremität mit elektrischen Impulsen angeregt werden, wobei die Impulsanregung nacheinander kaskadierend erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass von der ersten, der zweiten und der dritten Muskelgruppe Elektromyografie-Signale erfasst werden und daraus Anregungsimpulse generiert werden, wobei die Zeitkennwerte der Elektromyografie-Signale mit den Zeitkennwerten der Anregungsimpulse synchronisiert werden.The object is also achieved by a method for muscle stimulation of the lower extremities, in which a first, a second and a third muscle group of a lower extremity are stimulated with electrical impulses, the impulse excitation being carried out in a cascading manner, characterized in that the first, the second and the third muscle group, electromyography signals are detected and excitation pulses are generated therefrom, the time characteristics of the electromyography signals being synchronized with the time characteristics of the excitation pulses.

Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die drei Elektrodenpaare bevorzugt an Muskelpumpen der unteren Extremitäten einer Person angeordnet, insbesondere wird jedes Elektrodenpaar an einer anderen Muskelpumpe angeordnet. Bei den Muskelpumpen handelt es sich um die Fußmuskelpumpe, die Sprunggelenkspumpe, die Wadenmuskelpumpe, die Kniekehlenpumpe, die Oberschenkelmuskelpumpe und die inguinale Saugpumpe.In the method according to the invention, too, the three pairs of electrodes are preferably arranged on the muscle pumps of the lower extremities of a person, in particular each pair of electrodes is arranged on a different muscle pump. The muscle pumps are the foot muscle pump, the ankle pump, the calf muscle pump, the popliteal pump, the thigh muscle pump and the inguinal suction pump.

Die Anregungsimpulse der Elektrodenpaare werden dabei bevorzugt von einer mit den Elektrodenpaaren verbundenen Steuerungseinheit generiert. Dazu wertet die Steuerungseinheit die von den Elektroden erfassten und an die Steuerungseinheit übermittelten Elektromyografie-Signale aus und synchronisiert die Zeitkennwerte der Elektromyografie-Signale mit den Zeitkennwerten der Anregungsimpulse. Dabei werden natürliche Zeitkennwerte aus den OEMG-Messungen ermittelt und durch Programmierung auf die Steuereinheit übertragen. Dadurch entsprechen natürliche Zeitkennwerte der Muskulatur den künstlichen Zeitkennwerten der aktivierten Muskulatur.The excitation pulses of the pairs of electrodes are preferably generated by a control unit connected to the pairs of electrodes. For this purpose, the control unit evaluates the electromyography signals detected by the electrodes and transmitted to the control unit and synchronizes the time characteristics of the electromyography signals with the time characteristics of the excitation pulses. Natural time characteristic values are determined from the OEMG measurements and transferred to the control unit by programming. As a result, the natural time characteristics of the musculature correspond to the artificial time characteristics of the activated musculature.

Die Synchronisierung wird dabei durch millisekundengenaue Programmierung erzielt. Den ermittelten Zeitkennwerten aus den OEMG-Messungen werden diskrete Zeitintervalle zugeordnet so, dass die Anregung aus einzelnen abgegrenzten Elementen besteht und nicht ein fortlaufendes Kontinuum ist. Der Flächeninhalt einer OEMG-Kurve bestimmt die Anzahl der einzelnen Stimulationsimpulse innerhalb der Taktzeiten motorischer Einheiten (Muskel).The synchronization is achieved through millisecond-precise programming. Discrete time intervals are assigned to the determined time characteristic values from the OEMG measurements in such a way that the excitation consists of individual, delimited elements and is not a continuous continuum. The area of an OEMG curve Determines the number of individual stimulation pulses within the cycle times of motor units (muscles).

In einer Ausführungsform werden durch die Steuerungseinheit die Amplituden der Anregungsimpulse auf maximal 500 V, den Ausgangsstrom auf maximal 100 mA und die Impulsenergie eines jeden Anregungsimpulses auf maximal 300 mJ begrenzt.In one embodiment, the control unit limits the amplitudes of the excitation pulses to a maximum of 500 V, the output current to a maximum of 100 mA and the pulse energy of each excitation pulse to a maximum of 300 mJ.

Vorteilhafterweise erfolgt die Impulsanregung in Impulsgruppen aus mehreren Rechteckimpulsen.Advantageously, the impulse excitation takes place in impulse groups consisting of several square-wave impulses.

Insbesondere erfolgt die Impulsanregung in Impulsgruppen aus 15 bis 30, bevorzugt 20 Rechteckimpulsen mit einer Pause von 0,15 ms bis 0,3 ms zwischen den einzelnen Impulsgruppen, wobei die Längen der Pausen zwischen jeweils zwei Impulsgruppen abhängig von den ermittelten Elektromyografie-Signalen variieren.In particular, the impulse excitation takes place in impulse groups of 15 to 30, preferably 20 square-wave impulses with a pause of 0.15 ms to 0.3 ms between the individual impulse groups, the length of the pauses between each two impulse groups varying depending on the determined electromyography signals.

Dabei wird bevorzugt von den Elektroden jeweils eine Impulsgruppe unmittelbar nach dem Zeitregime der ermittelten Aktivitätszeitpunkte eines erfassten Elektromyografie-Signales folgend abgegeben.In this case, a pulse group is preferably emitted by the electrodes in each case immediately following the time regime of the determined activity times of a detected electromyography signal.

Vorteilhafterweise erfolgt die Impulsanregung mit einer Impulsdauer der Rechteckimpulse von 2 µs bis 7 µs, bevorzugt von 4 µs.The pulse excitation advantageously takes place with a pulse duration of the rectangular pulses of 2 μs to 7 μs, preferably 4 μs.

Bevorzugt weisen jeweils zwei der Rechteckimpulse einer Impulsgruppe einen Abstand von 4 µs bis 16 µs zueinander auf.In each case, two of the square-wave pulses of a pulse group are preferably at a distance of 4 μs to 16 μs from one another.

Vorteilhafterweise erfolgt die Impulsanregung mit einer Impulsfrequenz der Rechteckimpulse von 4 Hz bis 8 Hz.The pulse excitation is advantageously carried out with a pulse frequency of the square-wave pulses of 4 Hz to 8 Hz.

In einer Ausführungsform werden zwischen jeweils zwei Impulsgruppen ein bis fünf, bevorzugt zwei Vorspannungsimpulse zur Erzeugung einer Vorspannung der angeregten Muskelgruppe generiert. Dadurch wird vorteilhafterweise die mechanische Trägheit des Muskels überwunden und der kontraktive Spannungszustand besser erreicht.In one embodiment, one to five, preferably two, prestressing pulses are generated between each two pulse groups in order to generate a prestressing of the excited muscle group. This advantageously overcomes the mechanical inertia of the muscle and better achieves the state of contractive tension.

Insbesondere weisen die Vorspannungsimpulse eine Energiedichte von 10 mJ bis 300 mJ und eine Impulsdauer von 2 µs bis 7 µs, bevorzugt von 4 µs auf. Bevorzugt werden die Vorspannungsimpulse in Form von Impulsdupletten mit einem Abstand von 4 µs zwischen den Einzelimpulsen abgegeben.In particular, the bias pulses have an energy density of 10 mJ to 300 mJ and a pulse duration of 2 μs to 7 μs, preferably 4 μs. The bias pulses are preferably delivered in the form of pulse doublets with a spacing of 4 μs between the individual pulses.

Ein Vorspannungsimpuls hat zur jeweils nachfolgenden Impulsgruppe einen Abstand von maximal 10 µs.A bias pulse has a maximum spacing of 10 µs from the subsequent pulse group.

Die Innovation besteht in der Applikation einer intelligenten nach einem Zeitregime arbeitenden Signalstruktur, welche bis zu 6 Muskelpumpen über eine Bandage mit Funktion ansteuern. Die wirksamen Signaleffekte, z. B. auf die Intensität des venösen Rückflusses und weitere systemische Effekte, sind im Vergleich mit den bekannten Verfahren und Methoden der Elektromedizin größer. Diese angestrebte kaskadierte Muskelpumpensteuerung mit einer Peristaltikfunktion ist neu, einfach in der Bedienung und sehr gut handhabbar.The innovation consists in the application of an intelligent signal structure working according to a time regime, which controls up to 6 muscle pumps via a bandage with a function. The effective signal effects, e.g. B. on the intensity of the venous return and other systemic effects are greater in comparison with the known procedures and methods of electromedicine. This desired cascaded muscle pump control with a peristaltic function is new, easy to use and very easy to handle.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment and an associated drawing.

Es zeigt:

  • 1 die schematische Darstellung einer unteren Extremität mit einer daran angebrachten erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
It shows:
  • 1 the schematic representation of a lower extremity with a device according to the invention attached thereto for carrying out a method according to the invention.

In 1 ist schematisch eine untere Extremität mit einer daran angebrachten erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.In 1 a lower extremity is shown schematically with a device according to the invention attached thereto for carrying out a method according to the invention.

Ein erstes Elektrodenpaar 1 ist an einer ersten Muskelgruppe 5, ein zweites Elektrodenpaar 2 an einer zweiten Muskelgruppe 6 und ein drittes Elektrodenpaar 3 an einer dritten Muskelgruppe 7 angeordnet. In der 1 ist dabei jeweils nur eine Elektrode jedes Elektrodenpaares erkennbar. Als eine mögliche (lediglich beispielhafte) Ausführungsform ist die erste Muskelpumpe die Sprunggelenkspumpe 5', die zweite Muskelpumpe die Wadenmuskelpumpe 6' und die dritte Muskelpumpe die Oberschenkelmuskelpumpe 7'. Alternativ können einzelne Elektrodenpaare auch an anderen Muskelpumpen, wie beispielsweise der inguinalen Saugpumpe 8, der Kniekehlenpumpe 9 oder der Fußmuskelpumpe 10 angeordnet sein. Relevant ist lediglich, dass das erste Elektrodenpaar 1 an der am weitesten distal angeordneten Muskelpumpe der drei ausgewählten Muskelpumpen, das zweite Elektrodenpaar 2 an der mittleren der drei ausgewählten Muskelpumpen und das dritte Elektrodenpaar 3 an der am weitesten proximal angeordneten Muskelpumpe der drei ausgewählten Muskelpumpen angeordnet ist.A first pair of electrodes 1 is arranged on a first muscle group 5 , a second pair of electrodes 2 on a second muscle group 6 and a third pair of electrodes 3 on a third muscle group 7 . In the 1 only one electrode of each pair of electrodes can be seen. As a possible (only exemplary) embodiment, the first muscle pump is the ankle pump 5', the second muscle pump is the calf muscle pump 6' and the third muscle pump is the thigh muscle pump 7'. Alternatively, individual pairs of electrodes can also be arranged on other muscle pumps, such as the inguinal suction pump 8 , the popliteal pump 9 or the foot muscle pump 10 . It is only relevant that the first pair of electrodes 1 is arranged on the most distally arranged muscle pump of the three selected muscle pumps, the second pair of electrodes 2 is arranged on the middle one of the three selected muscle pumps and the third pair of electrodes 3 is arranged on the muscle pump arranged furthest proximally of the three selected muscle pumps .

Die drei Elektrodenpaare 1, 2, 3 sind dazu ausgebildet, ein Elektromyografie-Signal der jeweiligen Muskelgruppe zu erfassen. Die drei Elektrodenpaare 1, 2, 3 sind mit einer Steuerungseinheit 4 verbunden, an welche sie das jeweils erfasste Elektromyografie-Signal übermitteln. Die Steuerungseinheit 4 wertet die übermittelten Elektromyografie-Signale aus und generiert für jedes Elektrodenpaar 1, 2, 3 Anregungsimpulse, welche durch die Elektrodenpaare 1, 2, 3 transkutan auf die jeweilige Muskelgruppe übertragen werden.The three pairs of electrodes 1, 2, 3 are designed to detect an electromyography signal of the respective muscle group. The three pairs of electrodes 1, 2, 3 are connected to a control unit 4, to which they transmit the respectively detected electromyography signal. The control unit 4 evaluates the transmitted electromyography signals and generates excitation pulses for each pair of electrodes 1, 2, 3, which are transmitted through the electrodes pairs 1, 2, 3 are transferred transcutaneously to the respective muscle group.

Zeitlich erfolgt dabei zunächst eine Impulsaussendung durch das erste Elektrodenpaar 1. Es folgt zeitlich versetzt eine Impulsaussendung durch das zweite Elektrodenpaar 2, während das erste Elektrodenpaar 1 noch Impulse aussendet. Schließlich wird die Impulsaussendung des ersten Elektrodenpaares 1 unterbrochen und das dritte Elektrodenpaar 3 beginnt Impulse auszusenden, während das zweite Elektrodenpaar 2 noch Impulse aussendet. Schließlich wird die Impulsaussendung des zweiten Elektrodenpaares 2 unterbrochen und das erste Elektrodenpaar 1 beginnt erneut Impulse auszusenden. Auf diese Weise wird eine sich wiederholende kaskadierende Anregung der drei ausgewählten Muskelpumpen von distal nach proximal realisiert. Vorteilhafterweise werden die Muskelpumpen dadurch aktiviert und der Blutrückfluss verbessert.The first pair of electrodes 1 emits pulses in time. This is followed by the second pair of electrodes 2 , offset in time, when the first pair of electrodes 1 still emits pulses. Finally, the pulse emission of the first pair of electrodes 1 is interrupted and the third pair of electrodes 3 begins to emit pulses, while the second pair of electrodes 2 is still emitting pulses. Finally, the pulse emission of the second pair of electrodes 2 is interrupted and the first pair of electrodes 1 begins to emit pulses again. In this way, a repeated cascading excitation of the three selected muscle pumps from distal to proximal is realized. Advantageously, this activates the muscle pumps and improves blood flow.

BezugszeichenlisteReference List

11
Erstes ElektrodenpaarFirst pair of electrodes
22
Zweites ElektrodenpaarSecond pair of electrodes
33
Drittes ElektrodenpaarThird pair of electrodes
44
Steuerungseinheitcontrol unit
55
erste Muskelgruppefirst muscle group
5'5'
Sprunggelenkspumpeankle pump
66
zweite Muskelgruppesecond muscle group
6'6'
Wadenmuskelpumpecalf muscle pump
77
dritte Muskelgruppethird muscle group
7'7'
Oberschenkelmuskelpumpethigh muscle pump
88th
inguinale Saugpumpeinguinal suction pump
99
Kniekehlenpumpepopliteal pump
1010
Fußmuskelpumpefoot muscle pump

Claims (6)

Vorrichtung zur Muskelstimulation der unteren Extremitäten, aufweisend drei Elektrodenpaare (1, 2, 3), welche jeweils an einer ersten (5), einer zweiten (6) und einer dritten (7) Muskelgruppe anordenbar sind, wobei die Elektrodenpaare (1, 2, 3) zur transkutanen Übertragung wechselnder elektrischer Impulse ausgebildet sind, und wobei die drei Elektrodenpaare (1, 2, 3) eine nacheinander kaskadierende Impulsanregung realisieren, sowie eine Steuerungseinheit (4), welche mit den Elektrodenpaaren (1, 2, 3) verbunden ist, - wobei die Elektrodenpaare (1, 2, 3) ausgebildet sind, ein Elektromyografie-Signal zu erfassen und an die Steuerungseinheit (4) weiterzuleiten und wobei die erfassten Elektromyografie-Signale durch die Steuerungseinheit (4) auswertbar und Anregungsimpulse durch die Steuerungseinheit (4) generierbar sind, - wobei die Zeitkennwerte der Elektromyografie-Signale mit den Zeitkennwerten der Anregungsimpulse durch die Steuerungseinheit (4) synchronisierbar sind, - eine Impulsanregung in Impulsgruppen aus mehreren Rechteckimpulsen erfolgt, - die Steuerungseinheit (4) ausgebildet ist zwischen jeweils zwei Impulsgruppen einen bis fünf, bevorzugt zwei, Vorspannungsimpulse zur Erzeugung einer Vorspannung der angeregten Muskelgruppe zu generieren und die Vorspannungsimpulse eine Energiedichte von 10 mJ bis 300 mJ und eine Impulsdauer von 2 µs bis 7 µs, bevorzugt von 4 µs, aufweisen.Device for muscle stimulation of the lower extremities, having three pairs of electrodes (1, 2, 3) which can each be arranged on a first (5), a second (6) and a third (7) muscle group, the pairs of electrodes (1, 2, 3) designed for the transcutaneous transmission of alternating electrical impulses, and with the three pairs of electrodes (1, 2, 3) realizing successively cascading impulse excitation, and a control unit (4) which is connected to the pairs of electrodes (1, 2, 3), - wherein the pairs of electrodes (1, 2, 3) are designed to capture an electromyography signal and forward it to the control unit (4), and wherein the captured electromyography signals can be evaluated by the control unit (4) and excitation pulses by the control unit (4) can be generated - the time characteristic values of the electromyography signals being able to be synchronized with the time characteristic values of the excitation pulses by the control unit (4), - an impulse excitation takes place in impulse groups of several rectangular impulses, - the control unit (4) is designed to generate one to five, preferably two, preload pulses between two groups of pulses to generate a preload of the excited muscle group and the preload pulses have an energy density of 10 mJ to 300 mJ and a pulse duration of 2 µs to 7 µs, preferably of 4 μs. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (4) die Amplituden der Anregungsimpulse auf maximal 500 V, den Ausgangsstrom auf maximal 100 mA und die Impulsenergie eines jeden Anregungsimpulses auf maximal 300 mJ begrenzt.device after claim 1 , characterized in that the control unit (4) limits the amplitudes of the excitation pulses to a maximum of 500 V, the output current to a maximum of 100 mA and the pulse energy of each excitation pulse to a maximum of 300 mJ. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsanregung in Impulsgruppen aus 15 bis 30, bevorzugt 20, Rechteckimpulsen mit einer Pause von 0,15 ms bis 0,3 ms zwischen den einzelnen Impulsgruppen erfolgt, wobei die Längen der Pausen zwischen jeweils zwei Impulsgruppen abhängig von den ermittelten Elektromyografie-Signalen variieren.device after claim 1 , characterized in that the impulse excitation takes place in impulse groups of 15 to 30, preferably 20, rectangular impulses with a pause of 0.15 ms to 0.3 ms between the individual impulse groups, the lengths of the pauses between each two impulse groups depending on the determined Electromyography signals vary. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsanregung mit einer Impulsdauer der Rechteckimpulse von 2 µs bis 7 µs, bevorzugt von 4 µs, erfolgt.device after claim 1 or 3 , characterized in that the pulse excitation takes place with a pulse duration of the rectangular pulses of 2 µs to 7 µs, preferably 4 µs. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Rechteckimpulse einer Impulsgruppe einen Abstand von 4 µs bis 16 µs zueinander aufweisen.Device according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that in each case two square-wave pulses of a pulse group have a distance of 4 µs to 16 µs from one another. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsanregung mit einer Impulsfrequenz der Rechteckimpulse von 4 Hz bis 8 Hz erfolgt.Device according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the pulse excitation takes place with a pulse frequency of the rectangular pulses of 4 Hz to 8 Hz.
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