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Die Erfindung betrifft eine textilbasierte Elektrode. Die Elektrode eignet sich insbesondere für Anwendungen mit direktem Hautkontakt, insbesondere in der Medizin und in der Sensortechnologie, der Telemedizin, der biologisch-magnetischen Energieregulation, der Warn- und Sicherheitstechnik für Mensch und Tier.
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Nach dem Stand der Technik sind textilbasierte Elektroden und Verfahren zu ihrer Herstellung bekannt. So beschreibt
DE 1 217 916 ein Gewebe mit einem leitenden Überzug.
DE 20 2007 017 033 U1 beschreibt einen flexiblen Elektrodensensor, der ein Elastomer mit leitfähiger Einlage aufweist. Weitere Elektroden zur Abnahme von elektrischen Signalen von der Haut, die jeweils aus einem Textil mit aufgebrachtem Elastomer bestehen, das durch die Einbringung leitfähigen Materials elektrisch leitende Eigenschaften erhält, sind
EP 1 626 657 B1 ,
EP 2 284 933 A1 und
EP 2 366 949 A1 thematisiert. In diesen Fällen ist eine Kontaktierung nur in der Weise möglich, dass an die Polymerschicht ein elektrischer Kontakt herangeführt wird. Hieraus erwächst nicht nur ein erhöhter Aufwand, sondern auch eine höhere Schadensanfälligkeit, da der Kontakt abreißen kann, insbesondere wenn das Elastomer beginnt zu verspröden.
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In
EP 1 903 140 A1 wird ein Gewebe mit einer Metallbeschichtung beschrieben, so dass das Gewebe selbst leitfähig wird und nicht auf eine leitfähige Beschichtung angewiesen ist. Hier wird jedoch das Problem erkannt, dass ein durch Metallbeschichtung leitfähiges Gewebe nicht färbbar ist, und eine Lösung angeboten. Das Problem rührt insbesondere auch daher, dass beim Weben immer größere Flächen, z. B. Streifen, aus einem Material gefertigt werden müssen. Kleinere isolierte Bereiche sind nicht herstellbar. Deshalb wird vorgeschlagen, hierbei eine Metallbeschichtung im Siebdruckverfahren auf das Gewebe aufzubringen, wobei die Metallbeschichtung ihrerseits durch ein leitfähiges Elastomer beschichtete werden kann.
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Ein solches Verfahren ist jedoch aufwändig, da es nicht auf der Textilmaschine selbst, zumindest aber nicht während der Herstellung des Gewebes ausführbar ist. Ein zusätzlicher Arbeitsschritt ist nötig. Zudem ist die Haltbarkeit einer aufgebrachten Beschichtung bei mechanischer Belastung begrenzt. Die Beschichtung kann sich ablösen oder zumindest rissig werden, sobald das darunterliegende Gewebe über die Dehnbarkeit der Beschichtung hinaus gedehnt wird.
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Ähnlich verhält es sich bei Gewirken, die aus rein textilem Faden gefertigt werden müssen und somit auch erst durch eine metallische bzw. leitfähige Beschichtung mit einem Fremdmaterial ihre Funktion als Elektroden in den beschichteten Bereichen erfüllen können.
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Die elektrische Verbindung zu dieser Elektrode muss auch separat hergestellt werden. Eine Fertigung zusammen mit der Textilunterlage kann nicht erfolgen.
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Die nach dem Stand der Technik verwendeten Elektroden werden entweder auf die Haut aufgeklebt angefeuchtet oder mit einem Gel beschichtet werden oder es muss ein befeuchtetes Kleidungsstück (z. B. T-Shirt) zusätzlich zwischen Elektrode und Haut getragen werden, um einen leitfähigen Kontakt mit der Haut zu gewährleisten. Alle diese Maßnahmen reduzieren jedoch den Tragekomfort. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte textilbasierte Elektrode anzugeben, die insbesondere den Tragekomfort erhöht. Aufgabe der Erfindung ist weiterhin ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung der textilbasierten Elektrode anzugeben.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine textilbasierte Elektrode, wobei die Elektrode als partielle Inselintarsie unter Verwendung wenigstens eines elektrisch leitenden Fadens in das textile Flächengebilde eingebracht ist. Wird die Elektrode als Inselintarsie in das textile Flächengebilde, beispielsweise eine Stoffbahn oder ein komplettes Kleidungsstück, eingebracht, so erfolgt dies mit derselben Technologie wie die Herstellung der übrigen
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Bereiche des textilen Flächengebildes. Es ist also kein zusätzlicher Fertigungsschritt mit Entnahme aus der einen und Einlegen in eine andere Maschine erforderlich. Dadurch erhöht sich die Produktivität der Erzeugung von textilbasierten Elektroden.
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Weiterhin wird die Elektrode auch korrekt an dem vorgesehenen Platz appliziert, Fehler werden minimiert. Zudem ist die Inselintarsie fester Bestandteil des textilen Flächengebildes, so dass ein unerwünschtes Ablösen durch Verschleiß oder Belastung nicht erfolgen kann. Ein langlebiges und sicheres Produkt entsteht im Ergebnis der Erfindung.
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Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Inselintarsie durch Flachstricken hergestellt. Mit diesem Verfahren kann ein Großteil des Endprodukts, beispielsweise eines Anzugs, komplett gefertigt werden unter Einschluss der Intarsien. Diese sind durch ein Flachstrickverfahren besonders einfach, flexibel und lokal begrenzt unter Einsatz unterschiedlicher Fadenmaterialien fertigbar. Alternativ ist jedoch auch vorgesehen, anderen Verfahren wie z. B. Weben oder Wirken zu Einsatz zu bringen, wobei dann die Elektrode beispielsweise streifenförmig ausgebildet ist.
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Es ist vorteilhaft, wenn als elektrisch leitender Faden ein metallener Faden verwendet wird. Ein metallener Faden hat eine besonders gute elektrische Leitfähigkeit und kann dennoch im Rahmen textiltechnischer Verfahren zusammen mit den textilen Fäden wie Wolle, Baumwolle oder Kunstfasern verarbeitet werden. Alternativ sind jedoch auch andere Fäden vorgesehen, die elektrische Leitungseigenschaften aufweisen. Als bevorzugte Beispiele seien elektrisch leitfähige Polymerfäden, Kohlenstofffasern und weniger bevorzugt metallisch beschichtete Kunststoffasern genannt.
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Bevorzugt wird der elektrisch leitende Faden plattiert flachgestrickt, so dass die zur Haut liegende Seite des Gestricks voll leitfähig ist, aber die (hautabgewandte) Außenseite des Gestricks keine Leitfähigkeit besitzt.
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Besondere Vorteile lassen sich erzielen, wenn die Inselintarsie mit einem leitfähigen Material beschichtet wird. In diesem Fall wird der elektrische Strom gleichmäßig in dem leitfähigen Material verteilt. Zudem lassen sich Materialien einsetzen, die besonders hautverträglich oder angenehm zu tragen sind. Bevorzugt ist dabei die Beschichtung mit einer leitfähigen Dispersion oder einem leitfähigen Polymer als leicht zu verarbeitende Materialien mit günstigen Trageeigenschaften. Es sind jedoch auch andere Materialien mit entsprechenden elektrischen Eigenschaften zur Herstellung der Beschichtung vorgesehen.
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Die Beschichtung kann prinzipiell ein organisches oder anorganisches Polymer sein. Bevorzugt wird zur Beschichtung ein Polymer auf Siliziumbasis verwendet, insbesondere ein Silikon, besonders bevorzugt Polydimethylsiloxan. Das Polymer erhält seine Leitfähigkeit bevorzugt durch darin feinverteiltem Graphit- oder Metallteilchen (Dotierung). Ebenfalls möglich ist die Verwendung von dotiertem Polyparaphenylen, dotiertem Polypyrrol oder dotiertem Polyanilin.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine weitere Intarsie als elektrische Anschlussleitung zwischen einem Stromanschluss und der Inselintarsie in das textile Flächengebilde eingebracht wird. Dadurch kann nicht nur die Elektrode selbst, sondern auch deren elektrische Verbindung mit einer Stromquelle oder einem am Rand befindlichen elektrischen Kontakt in einem Arbeitsgang zusammen mit der Herstellung des textilen Flächengebildes gefertigt werden. Daraus resultieren weitere Zuwächse an Effektivität bei der Herstellung. Zudem lässt sich die Anschlussleitung je nach Bedarf als Design- bzw. Schmuckelement deutlich sichtbar oder verdeckt herstellen. Besonders vorteilhaft ist jedoch die mechanische Stabilität, da sich die Anschlussleitung als organisch verbundener Teil des textilen Flächengebildes nicht von diesem ablösen kann. Daraus resultiert eine hohe Haltbarkeit und Verschleißfestigkeit, die auch bei dynamischer Belastung durch Dehnung und Entspannung des textilen Flächengebildes erhalten bleibt.
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Vorteile ergeben sich weiterhin, wenn die Anschlussleitung durch einen flachgestrickten Kanal geführt wird. In dem Fall kann die Anschlussleitung verdeckt und zudem elektrisch isoliert durch das textile Flächengebilde geführt werden.
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Die erfindungsgemäße textilbasierte Elektrode ist als partielle Inselintarsie ausgeführt und in einem textilen Flächengebilde angeordnet und weist wenigstens einen elektrisch leitenden Faden auf. Hierbei ist die Ausdehnung der Elektrode klar begrenzbar und sie ist fest mit dem sie umgebenden bzw. tragenden Textil verbunden. Die Intarsie durchsetzt bevorzugt den gesamten Querschnitt des textilen Flächengewebes. Alternativ ist sie nur an einer oder beiden Oberflächen angeordnet.
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Vorteilhafter Weise ist die Inselintarsie als Flachgestrick ausgeführt und weist somit dieselben mechanischen Eigenschaften, beispielsweise die Dehnbarkeit, wie das umgebende Textilmaterial auf. Hieraus resultiert neben angenehmen Trageeigenschaften auch eine hohe Haltbarkeit.
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Als günstig hat sich auch erweisen, wenn als elektrisch leitender Faden ein metallener Faden vorgesehen ist. Ein metallener Faden weist bei geringem Materialquerschnitt eine hohe Leitfähigkeit auf. Damit kann auch bei minimalem Materialeinsatz der Energieverlust gering gehalten werden.
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Ein besonderer Tragekomfort entsteht, wenn die Inselintarsie eine leifähige Beschichtung aufweist. Die ein weiches Kissen ausbildende Beschichtung liegt angenehm auf der Haut und verteilt durch ihre elektrischen Eigenschaften den Strom sehr gleichmäßig über die gesamte an der Haut anliegende Fläche. Dadurch kommt es nicht zu unangenehmen lokalen Stromspitzen; der Stromeintritt in die Haut bleibt für den Nutzer unbemerkt. Die leitfähige Beschichtung stellt nur ein Zusatzelement der Elektrode dar, die bereits fertig und funktionsfähig aus dem textiltechnischen Prozess hervorgeht und bereits geeignete elektrische Eigenschaften aufweist.
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Besonders günstige Trageeigenschaften werden erreicht, wenn die Beschichtung aus einer leitfähigen Dispersion oder einem leitfähigen Polymer ist, da diese Materialien weich an der Haut anliegen. Besonders bevorzugt ist die Beschichtung aus Silikon oder einem Polymer auf Silikonbasis, welches leitfähige Partikel enthält. Die leitfähigen Partikel sind bevorzugt ausgewählt aus Kohlenstoff, Metallen oder Siliziumkristallen oder anderen elektrisch leitfähigen Partikeln.
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Ganz besonders bevorzugt wird zur Beschichtung Polydimethylsiloxan mit Vinylgruppen verwendet, welches eine besonders hohe dynamische Viskosität von etwa 6.000.000 mPa·s aufweist. Die erfindungsgemäße Elektrode hat bevorzugt einen dreischichtigen Aufbau:
Die erste (körperabgewandte) Schicht, besteht bevorzugt aus nicht elektrisch leitendem Garn, das bevorzugt als Flachsgestrick ausgeführt ist. Die mittlere Schicht enthält den elektrisch leitender Faden und bevorzugt das eingepresste leitfähige Polymer oder die leitfähigen Dispersion) sowie bevorzugt die Anschlussleitungen. Die dritte (körperzugewandte) Schicht ist aus dem leitfähigen Polymer (bzw. der Dispersion). Das Polymer der zweiten und dritte Schicht werden bevorzugt in einem Guss gebildet und sind daher keine separaten Schichten sondern innig miteinander verbunden.
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Besonders bevorzugt wird das Polymer auf der textilbasierten Elektrode auspolymerisiert und weiter bevorzugt mit der textilbasierten Elektrode verpresst, so dass das Polymer in die Maschen eindringt. Bevorzugt ist das Polymer ein 2-Komponenten-Silokonkautschuk, der direkt nach dem Zusammenmischen der beiden Komponenten auf dem Textil unter Druck (bevorzugt 1,5 bis 2,5 bar) auspolymerisiert wird. Dabei erwärmt sich das Polymermix auf 140 bis ca. 180°C. Das Polymer ist vorteilhaft abriebfest, bleibt jedoch hoch elastisch. Die Elektroden befinden sich bevorzugt auf der Innenseite (Körper zugewandten Seite) des Textils wobei das Polymer jedoch bevorzugt nicht auf die Außenseite des Textil durchdringt.
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Durch diese Beschichtung, Polymerisierung auf dem Textil (bevorzugt ein Flachgestrick) und Verpressung werden folgende besonders vorteilhaften Eigenschaften erreicht:
- 1. Schutz des elektrisch leitenden, bevorzugt metallischen, Fadens vor mechanischer Beanspruchung und Feuchtigkeit (z. B. durch Schweiß und Waschen) und damit verbundenerer Korrosion und Auswaschung.
- 2. Elektrolytwirkung durch Feuchtigkeitsstau auf der Haut. Mit Auflage und dem Körperkontakt der Elektroden auf die Haut kann die durch den Körper abgegebene Feuchtigkeit aufgrund der Polymerbeschichtung nicht verdunsten. Durch den Salzwasserfilms zwischen der leitfähigen Polymerelektrode und der Haut erhöht sich die Stromübertragung auf den Körper wesentlich. Der Stromverbrauch wird stark reduziert und damit die Leistungsdauer des Akkus wird wesentlich erhöht.
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Vorteilhaft muss die so beschichtete erfindungsgemäße Elektrode nicht zusätzlich durch externe Feuchtigkeitszuführung angefeuchtet, nicht mit einem Gel beschichtet oder aufgeklebt werden, um eine leitfähige Verbindung zwischen Haut und Polymer zu bewerkstelligen. Die Erfindungsgemäße Elektrode kommt bevorzugt als extrakorporale Elektrode zur Anwendung, sie liegt bei der Anwendung bevorzugt direkt der Körperoberfläche auf ohne das zuvor etwas anderes auf die Körperoberfläche aufgetragen wird.
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Es hat sich weiter als vorteilhaft erwiesen, wenn eine weitere Intarsie als elektrische Anschlussleitung zwischen einem Stromanschluss und der Inselintarsie vorgesehen ist.
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Diese Anschlussleitung führt den Strom von einer Stromquelle oder einem elektrischen Kontakt durch das textile Flächengebilde hindurch bis zu der Elektrode. Dabei ist die Anschlussleitung organisch mit dem textilen Flächengebilde verbunden, so dass sie sich nicht ablösen kann und dieselben Dehneigenschaften ausbildet. Das erhöht den Tragekomfort ebenso wie die Haltbarkeit des Produkts.
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Besonders günstig ist es hierbei, wenn die Anschlussleitung in einem flachgestrickten Kanal angeordnet ist. Eine in einem Kanal untergebrachte Anschlussleitung ist unsichtbar und zudem durch das darüber liegende Textilmaterial elektrisch isoliert.
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Die erfindungsgemäße textilbasierten Elektrode eignet sich zur Verwendung in einer Vorrichtung zur komplexen Elektromyostimulation oder zur Übertragung von Reizstrom. Eine Vorrichtung zur komplexen Elektromyostimulation benötigt Elektroden, über die elektrische Stimulationsströme auf den Körper des Nutzers lokal übertragen werden. Werden diese Elektroden als partielle Inselintarsien ausgeführt, in einem textilen Flächengebilde angeordnet und weisen sie wenigstens einen elektrisch leitenden Faden auf, sind eine lange Lebensdauer, ein hoher Tragekomfort und eine dauerhaft gute Funktionalität der Vorrichtung zur komplexen Elektromyostimulation gewährleistet.
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Die erfindungsgemäße textilbasierte Elektrode eignet sich auch zur Verwendung im Bereich der Medizin, insbesondere als Elektroden für die medizinische Diagnostik, wie z. B. die Elektrokardiografie (EKG), die Elektroenzephalografie (EEG), die Elektromyografie (EMG), die Elektroneurografie (ENG) oder als Überwachungselektroden.
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Besonders hervorzuheben ist der Einsatz und die Anwendung der Elektrode neben der humanen und veterinären Medizin in der Telemedizin, in der Sicherheits- und Warntechnik für Mensch und Tier, in der neurologischen – orthopädischen Behandlung, sowie in der biologisch-magnetischen Energieregulation.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Medizinprodukt, wie z. B. in ein Defibrillation-Pad, enthaltend eine erfindungsgemäße textilbasierten Elektrode
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Sensor mit einer erfindungsgemäßen textilbasierten Elektrode, speziell ein Körpersensor, insbesondere zur Messung elektrophysiologischer Parameter, besonders bevorzugt der elektrischen Leitfähigkeit der Haut bzw. der elektrodermalen Aktivität, welche zur Zeit zu den genauesten Methoden gehört, um menschliche Reaktionen objektiv zu messen und daher Anwendung in sogenannten Lügendetektoren findet.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
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1: eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen textilbasierten Elektrode mit durchgehender Inselintarsie;
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2: eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen textilbasierten Elektrode mit einseitiger Inselintarsie;
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3: eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen textilbasierten Elektrode mit zweiseitiger Inselintarsie;
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4: eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen textilbasierten Elektrode mit durchgehender Inselintarsie und Beschichtung;
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5: eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen textilbasierten Elektrode mit durchgehender Inselintarsie, Beschichtung und Anschlussleitung; und
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6: eine schematische maschenbildliche Darstellung der Verkabelung einer erfindungsgemäßen Elektrode (Anschluss Tunnelleitung)
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7 eine schematische maschenbildliche Darstellung der Strickbindung mit Polymer einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Elektrode.
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8 und 9 jeweils schematische Darstellungen des Aufbaus von Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Elektrode mit eingepresstem Polymer.
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10 eine schematische Schnittdarstellung einer Vorrichtung zur komplexen Elektromyostimulation enthaltend die erfindungsgemäßen textilen Elektroden.
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11 und 12 eine schematische Schnittdarstellung eines Bodys enthaltend Intarsien mäßig eingearbeitete erfindungsgemäße textile Elektroden und als Tunnel eingestrickten Kabelführungen zum Anschluss der Stimulations- und Bedieneinheit.
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1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen textilbasierten Elektrode 1 mit durchgehender partieller Inselintarsie 3. Sowohl das textile Flächengebilde 2 als auch die partielle Inselintarsie 3 sind in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform gleichermaßen flachgestrickt. Dadurch ist die partielle Inselintarsie 3 optimal in die Struktur des textilen Flächengebildes eingebettet. Sie unterscheidet sich jedoch vom umgebenden textilen Flächengebilde 2 dadurch, dass das sie bildende Flachgestrick Metallfäden aufweist, die ebenfalls mit verstrickt wurden. Hieraus resultiert die elektrische Leitfähigkeit der textilbasierten Elektrode 1.
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Die dargestellte Ausführungsform der textilbasierten Elektrode 1 zeigt eine partielle Inselintarsie 3, die sich über den kompletten Querschnitt des textilen Flächengebildes 2 erstreckt.
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Demgegenüber zeigt 2 eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen textilbasierten Elektrode 1 mit einseitiger Inselintarsie 3. Dabei ist das die partielle Inselintarsie 3 ausbildende, mit Metallfäden durchsetzte Flachgestrick nur an einer Seite des textilen Flächengebildes 2 angeordnet. Dadurch werden weniger Metallfäden benötigt als bei der partiellen Inselintarsie 3 gemäß 1, die den gesamten Querschnitt des textilen Flächengebildes 2 durchsetzt.
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3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen textilbasierten Elektrode 1 mit zweiseitiger Inselintarsie 3. Hierbei sind auf beiden Oberflächen des textilen Flächengebildes 2 jeweils Inselintarsien 3 angeordnet. Trotz Materialeinsparung, ähnlich wie bei der in 2 dargestellten Ausführungsform, kann das textile Flächengebilde, beispielsweise ein Anzug, beidseitig genutzt, also gewendet und dennoch verwendet werden. Das kann beispielsweise dann erforderlich sein, wenn der Anzug verschmutzt ist.
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4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen textilbasierten Elektrode 1 mit durchgehender Inselintarsie 3 und Beschichtung 4. Hierbei ist beispielhaft eine durchgehende partielle Inselintarsie 3 eingesetzt, gleichermaßen könnten aber auch in die Oberfläche eingesetzte Inselintarsien 3 verwendet werden, wie in den 2 und 3 dargestellt. Die partielle Inselintarsie 3, die mit elektrisch leitfähigen Metallfäden durchsetzt ist, ist an einer oder beiden Oberflächen mit einer Beschichtung 4 versehen. Diese weist ebenfalls elektrisch leitende Eigenschaften auf, so dass der elektrische Strom von der partiellen Inselintarsie 3 in die Beschichtung eingeleitet und von deren Oberfläche auf die Haut des Nutzers übertragen wird.
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Die für die Beschichtung eingesetzten Materialien, bevorzugt Polymermaterialien, weisen besonders angenehme Trageeigenschaften und einen guten Hautkontakt auf.
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Dadurch ist eine weitgehend vollflächige und damit gleichmäßige Übertragung der Ströme auf die Haut möglich, was den Komfort für den Nutzer erhöht.
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5 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen textilbasierten Elektrode 1 mit durchgehender Inselintarsie 3, Beschichtung 4 und Anschlussleitung 5. Beispielhaft ist wiederum eine durchgehende partielle Inselintarsien 3 dargestellt, die durch eine Beschichtung 4 abgedeckt wird.
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Um die partielle Inselintarsie 3, speziell die leitenden Fäden darin, sowie die elektrisch leitende Beschichtung 4 mit Elektroenergie zu versorgen, ist eine Anschlussleitung 5 erforderlich. Diese ist mit einer externen Stromquelle, beispielsweise aus einer Stimulationseinheit, oder einen Kontakt in einem Bereich des Anzuges, bevorzugt der Vorrichtung zur komplexen Elektromyostimulation, verbunden. In der dargestellten Ausführungsform wird die Anschlussleitung 5 durch einen Kanal 6 geführt. Damit ist die Anschlussleitung verdeckt und zugleich elektrisch isoliert, wodurch Energieverluste oder Fehlstimulation vermieden werden.
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Besonders bevorzugt werden sowohl die Anschlussleitung 5 als auch der Kanal 6 flachgestrickt ausgeführt. Dabei kommen zur Fertigung der Anschlussleitung 5 elektrisch leitende Fäden zum Einsatz, während der Kanal 6 aus isolierendem Material gefertigt wird.
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Durch die Herstellung aller Komponenten der textilbasierten Elektrode 1 im Flachstrickverfahren ist eine besonders hohe Produktivität erreichbar, da das gesamte textile Flächengebilde 2 bzw. der hiervon ausgebildete Anzug im Wesentlichen in einem Arbeitsgang und auf einer Maschine hergestellt werden kann. Zudem ist ein hoher Tragekomfort erreichbar, da alle Elemente in etwa dieselben haptischen Eigenschaften aufweisen. Beispielsweise ist die Dehnung des flachgestrickten textilen Flächengebildes 2 gleich der der textilbasierten Elektrode 1 oder der Anschlussleitung 5. Zudem wird eine hohe Haltbarkeit erreicht, da alle Komponenten ineinander verstrickt sind und sich nicht voneinander ablösen, so wie dies bei nachträglich aufgebrachten Elektroden oder Zuleitungen der Fall sein könnte.
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6 zeigt eine schematische, maschenbildliche Darstellung des Anschluss der Elektrode (rechts) an die Anschlussleitung 5 inklusive eingestrickte Tunnelleitung 13 (links). Im linken hautabgewandten Bereich (Tunnelleitung) ist das Textil 9 nicht leitend. Im rechten Bereich der Elektrode ist das Textil 10 leitend. In das leitende Textil wird das leitende Polymer (nicht dargestellt) eingepresst bis es in Kontakt mit der Anschlussleitung 5 kommt.
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7 bis 9 zeigen schematische Darstellungen von Ausführungsformen der Elektrode und den dreischichtigen Aufbau mit 1. Schicht: nicht elektrisch leitendem Garn 9, 2. Schicht: elektrisch leitender Faden 10 und eingepresstem Polymer 11, 3. Schicht Polymerschicht für Hautkontakt 12.
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10 zeigt eine schematische Schnittdarstellung Vorrichtung zur Elektromyostimulation, in welcher die erfindungsgemäßen Elektroden zur Anwendung kommen. Die Stimulationseinheit 8 ist über elektrische Anschlussleitungen 5 mit den textilbasierten Elektroden 1, die an dem oder in dem textilen Flächengebilde 2 einer Vorrichtung zur komplexen Elektromyostimulation 7 angeordnet sind, verbunden. Die Vorrichtung zur komplexen Elektromyostimulation 7 ist dabei bevorzugt als Anzug ausgebildet. Über die elektrischen Anschlussleitungen 5 werden die Modulationsimpulse, elektrische Ströme, zu den textilbasierten Elektroden 1 übertragen und dort, bedingt durch den Hautkontakt, in den Körper des Nutzers zu den Nerven der Muskeln übertragen. Hierzu sind die textilbasierten Elektroden 1 so ausgebildet, dass ein geringer Übergangswiderstand zur Haut auf der Gesamtfläche der Kontaktelektroden 1 gewährleistet ist. Damit wird die vorgesehene Stimulationsdosis übertragen, ohne jedoch die Nerven der Haut zu reizen und ein als unangenehm empfundenes Stechen hervorzurufen. Dieses wird in der bevorzugten Ausführungsform insbesondere dadurch erreicht bzw. verbessert, dass eine Beschichtung 4, bevorzugt ein elektrisch leitender Kautschuk, vorgesehen ist, der auf der in dem textilen Flächengebilde 2 eingebrachten partiellen Inselintarsie 3 angeordnet ist und eine elektrisch konnektierte textilbasierte Kautschukelektrode ausbildet. Die Kautschukelektrode ist dabei besonders bevorzugt auf einem als Rundgestrick ausgeführten textilen Flächengebilde 2 angeordnet. Die Verbindung zwischen Beschichtung 4 und partieller Inselintarsie 3 erfolgt dabei durch Nähen, besonders bevorzugt jedoch durch Vulkanisieren. Daraus resultieren eine sichere, strapazierbare mechanische Verbindung sowie ein niedriger Übergangswiderstand zur Haut des Nutzers.
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Die Stimulationseinheit 8 ist mit einer Bedieneinheit elektrisch oder signaltechnisch verbunden, die bevorzugt einen berührungsempfindlichen Bildschirm aufweist. Auf diesem ist eine bevorzugt auf den Nutzer bezogene, optimierte Bedienoberfläche darstellbar. Gleichfalls ist eine kontextabhängige Veränderung möglich. Die von Anzug und Stimulationseinheit 8 in einer vorteilhaften Ausführungsform entfernt angeordnete Bedieneinheit ermöglicht im Vergleich zu einer tragbaren Bedieneinheit diesbezüglich weitaus größere Möglichkeiten, ganz abgesehen von den programmtechnischen Möglichkeiten, die beispielsweise ein in die Bedieneinheit integrierter Computer hinsichtlich Rechnerleistung oder Anbindung an ein Netzwerk mit sich bringt.
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11 (Vorderseite) und 12 (Rückseite) zeigen eine entsprechende als Body ausgebildete Vorrichtung zur komplexen Elektromyostimulation mit Intarsien förmigen Einarbeitungen der erfindungsgemäßen Elektroden 1 in das Textil einschließlich eingestrickter Tunnelleitungen 13 für die Anschlussleitungen 5.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- textilbasierte Elektrode
- 2
- textiles Flächengebilde
- 3
- partielle Inselintarsie
- 4
- Beschichtung
- 5
- Anschlussleitung
- 6
- Kanal
- 7
- Vorrichtung zur komplexen Elektromyostimulation
- 8
- Stimulationseinheit
- 9
- nicht elektrisch leitendes Garn
- 10
- elektrisch leitender Faden
- 11
- eingepresstes Polymer
- 12
- Polymerschicht für Hautkontakt
- 13
- eingestrickte Tunnelleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1217916 [0002]
- DE 202007017033 U1 [0002]
- EP 1626657 B1 [0002]
- EP 2284933 A1 [0002]
- EP 2366949 A1 [0002]
- EP 1903140 A1 [0003]
