EP3259016A2 - Vorrichtung, system und verfahren zur übertragung von reizen - Google Patents
Vorrichtung, system und verfahren zur übertragung von reizenInfo
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- EP3259016A2 EP3259016A2 EP16705772.8A EP16705772A EP3259016A2 EP 3259016 A2 EP3259016 A2 EP 3259016A2 EP 16705772 A EP16705772 A EP 16705772A EP 3259016 A2 EP3259016 A2 EP 3259016A2
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Definitions
- the invention relates to a method and a device for receiving electrical signals from a body and for transmitting electrical signals to a body.
- the present invention relates to a system for controlling pacing pulses.
- Stimulation pulses are known in the art, particularly electrical muscle stimulation (EMS) for stimulating various biological tissues such as muscles and nerves.
- EMS electrical muscle stimulation
- the invention relates to a device or a system and a method for transmitting stimuli to a user.
- the stimuli may include electromuscular stimulation stimuli or haptic stimuli such as vibrations.
- the system simplifies the use of the corresponding stimuli, among other things, by the fact that parameters can be measured during use and, depending on the measured parameters, the nature and extent of the stimuli are variable.
- the systems, devices and methods are particularly suitable for use in sports.
- the electrical muscle stimulation finds particular application in special indications in the medical field, such as preferred medical rehabilitation, as well as in sports, especially high-performance sports, and in the gym.
- EMS training has its beneficial effects largely via neuronal enhancements, such as an increased activatability.
- a person trained with EMS has an increased muscle mass, e.g. in seniors the frequency of falls, or their consequences reduced.
- the document CA 2537177 A1 discloses a device for muscle stimulation to support the cardiac pumping function via muscle stimulation.
- the device comprises a pulse generating unit for generating and outputting an electrical stimulation pulse, a control unit for controlling the pulse generating unit and ensuring that the stimulation pulse reaches the muscle to be stimulated.
- a provided determination unit serves to determine an average stimulation frequency within a definable period of time, as well as pulse storage means with a computing unit.
- An arithmetic unit is used to calculate a stimulation pattern.
- the system should specifically address the specific requirements of training with EMS and provide the trainee with fun, which increases the user's endurance and results in improved results.
- the delivery of the stimulation pulses is determined by specifiable intensities. tat and duration or by predeterminable exercise programs in the prior art often complicated and an individualized adaptation to the specific circumstances of the user, especially during an application is allowed only to a limited extent.
- EMG devices electrophysiological method in neurological diagnostics, in which the electrical muscle activity is measured
- EMS devices in which electromuscular stimulation (EMS) does not have the electrical impulses from the brain but is transmitted from the outside by low stimulation current, with electrodes worn in functional clothing sending electrical impulses to muscle parts, causing the muscle (s) to contract - in most systems it is a stationary unit that only receives EMG signals EMS signals can not be sent in. Also, no individual parameters are recorded. In the existing systems, there is no individual adaptation to the physical stress.
- VR virtual world
- Today's applications make it possible, for example, to move in a virtual world using certain glasses or screen images, but there is no feedback between the user and the virtual world. In particular, there is no real exchange between avatar (e.g., virtual trainer) and users.
- avatar e.g., virtual trainer
- virtual reality and “virtual world” are used synonymously in this application.
- a pulse stimulation system that has improved usability and ease of use so that a user can use such a system unaided.
- the system should specifically address the specific requirements of training with EMS and convey a fun to the trainee, which increases the user's endurance and results in improved results.
- the delivery of stimulation pulses by specifiable intensity and duration or by predeterminable exercise programs in the prior art often complicated and an individualized adaptation to the specific circumstances of the user, especially during an application, is allowed only to a limited extent.
- the invention has for its object to provide a versatile device, which makes it possible to tune muscle activity signals and muscle stimulation signals individually to train a human.
- the procedure allows athletes to learn, train or improve optimal movement sequences.
- electromuscular stimulation stimuli also include other tactile stimuli, such as haptic stimuli and, in particular, vibratory stimuli, but preferably the embodiments described herein relate to electromuscular stimulation and transmitted stimuli are preferably electromuscular stimulation stimuli.
- the receipt of the muscle activity signals takes place via one and / or several electrodes. These can be incorporated into a textile.
- the electrodes can communicate by wire and / or wireless. They can be addressed via a control unit will send or receive signals to the control unit.
- the control unit may be a mobile terminal, such as in particular a smartphone that communicates wirelessly and / or wired with the system.
- the system can be integrated in every conceivable garment (eg suit, jacket, trousers, socks, underwear, cap, shirt).
- the system can be integrated into shoes, gloves and all materials that can be worn on a body.
- the device according to the invention is designed for carrying on the human body, with fastening means, which lay the device directly to a body part.
- the device is in touching contact with the user, in particular via sensors or electrodes.
- a device unit may consist of a reception sensor and / or transmission sensor (EMG and / or EMS). These sensors may be incorporated individually and / or into several in a textile, or be positioned by an attachment to the body.
- the sensors can also be processed in the form of a yarn, or as individual electrodes.
- the individual and / or a plurality of electrodes can be connected via incorporated conductor paths and / or be connected wirelessly.
- the EMG signals can be transmitted via radio and / or wired signals to a controller, the EMS sensors can receive signals via radio and / or wired to stimulate the muscle.
- the device according to the invention preferably has a corresponding processor and main memory, and possibly also one or more of the following sensors: BIA sensor (bioimpedance analysis), ultrasound sensor, EMG sensor, EMS sensor, motion sensor, NIRS sensor (near-infrared) , Magnetic resistance sensor, Humidity sensor, ECG sensor (especially for HRV measurement), Strain sensor (especially for measuring respiratory rate), Lactate sensor, Temperature sensor, Blood glucose sensor, Touch sensor. All sensors can be incorporated in the textile and / or in the control unit, which can be attached to clothing. The sensors can be controlled by wire and / or wireless. The control unit can work offline when in use. Alternatively, the user can choose between both modes online / offline.
- the wireless receiver is configured to receive or send instructions.
- the attachment may be any garment (suit, jacket, trousers, skirts, dresses, socks, underwear, cap, tops, leg warmers, work clothes (eg the fire brigade, the police, the military), sports clothing (eg - trainers, surfer suit), survival suit, functional clothing, or in any conceivable clothing and / or any conceivable garment be integrated.
- the system can be integrated into shoes, gloves, belts and all materials that can be worn on a body.
- the device comprises a plurality of sensors, at different spatially spaced positions within the textile or the garment, in particular so that the different position of a body part can be detected.
- the system may include electronics configured to control one or more channels to stimulate one or more muscles.
- the control is preferably via a microcontroller, which makes it possible to control the sensors via one or more channels.
- the electronics can generate different stimulus patterns, which can be controlled from the outside, comprising one and / or more of the following parameters: intensity, frequency, time duration, time interval, signal sequence.
- the intensity can be the strength of the electrical signal.
- the frequency may be the repetition of the electrical signal, or the frequency of the pulse itself.
- the duration of the time may be the length of the electrical signal.
- the interval can be the distance between the individual pulse intervals.
- the signal sequence may be a slow increase in electrical signals or certain patterns of electrical signals.
- the system can be used for thrombosis prophylaxis, especially during long flights, in which individual muscles in the lower extremities are stimulated during the flight.
- the electrodes can be incorporated in the stockings or cuffs of the user.
- the electrodes consist of a conductive yarn, which is covered by a titanium view, this is preferably a few atoms thick.
- electrodes may also be incorporated as individual zones in a textile, for example, for the upper body (or individual extremities) and / or for the lower body (or individual limbs), the zones consist of single or multiple portions, the current-carrying or are not live.
- the electrodes may be made of a material that requires moisture to transfer the pulses to the skin, these electrodes are combined and / or plied, knitted, embroidered or knitted with a hydrophilic yarn.
- the electrodes may be provided with a moisturizing layer which lies between the skin and the conductor.
- the electrodes may be made of conductive polymer, for example silicone.
- the surface of the electrode is preferably brought by a suitable extrusion / injection molding or other manufacturing process in which the polymer, in particular silicone, in the appropriate shape, so that no smooth surface is formed. It is preferred that the polymer can be provided with an uneven surface to ensure optimum adaptation to the anatomy of the body.
- These polymer electrodes, in particular silicon electrodes can be multilayered, i. H. consist of a non-conductive and a conductive layer. To avoid tearability, the electrodes may contain an integrated layer of material, which is preferably at most as extensible as the conductive silicone.
- the textile or the garment can be made of conductive material. This also ensures that the feeding current is distributed evenly in the electrode. By a pad between the electrode and outer layer additional contact pressure can be generated, especially in concave body regions, eg. Between the breasts.
- a particular shape of the electrode may consist of either two outer ring electrode and an inner ring electrode or of an outer and an inner circle (the circles are each designed as an electrode). These electrodes are suitable for use in addition to bipolar currents for unipolar current.
- the textiles in which the electrodes are incorporated preferably have a partial compression and / or different compression zones.
- the conductor tracks, which are preferably embroidered, are preferably guided flexibly and / or elastically over the textile.
- a unit connected to the stimulation unit which preferably shows the stimulation on the hand or the wrist, can be provided by cable and / or wirelessly.
- this unit may preferably signal the change between pulse and pause. This can be done by acoustic signals and / or visual signals and / or haptic signals, in particular by vibration.
- This unit can also be used to control the intensity. Or also show the signals, especially with LEDs.
- This unit is preferably attached to the user via a strap that is not a wristband but is worn around the back of the hand. Preferably, it is additionally attached by means of a loop on the thumb.
- Yet another part of the invention is a training method and / or method using a device as described above wherein training information and / or monitoring information for a user is forwarded to and / or received by the user as tactile stimuli.
- Another part of the invention is a suit in which sensors are processed, which analyzes by local EMG signal measurements local muscle activity and compared with the contralateral side. If it comes to the recognition of hyperactivity, the muscle can be stimulated on the contralateral side in order to trigger an antagonistic inhibition in the tense muscle in order to relax it.
- the invention also provides a system comprising at least one sensor, at least one data processing unit and at least one pulse unit, wherein a. the sensor is suitable for measuring a measured value, b. the data processing unit is configured to compare the measured value with a threshold value and to generate a control signal to the pulse unit if the measured value and the threshold value are in a predefinable relationship, c. the pulse unit is adapted to trigger pacing pulses and is configured to vary one or more pacing pulse parameters in response to the control signal.
- a system for controlling stimulation pulses during stimulation to a user comprising at least one data processing unit configured to generate a control signal to a pulse unit, and a pulse unit, the pulse unit being suitable, Stimulus pulses to trigger, and wherein the pulse unit comprises at least one channel, wherein the channel at least two electrodes connectable and independently controllable, the system is preferably a system described above.
- Such a method in which a pulse unit triggers one or more stimulation pulses, comprises at least the following steps: a. Measuring a measured value, b. Comparing the measured value with a threshold value, c. Generating a control signal when the measured value and the threshold value are in a predefinable relationship, d. Changing a stimulation pulse parameter depending on the control signal.
- Such a pacing pulse control system of the present invention advantageously allows pacing pulse parameters during pacing depending on the measured values measured by the sensor. This allows on the one hand to provide immediate feedback to the user depending on the measured values measured, on the other hand enables the immediate and automated adaptation of stimulation pulse parameters depending on the measured values measured by the sensor.
- a system and / or method according to the invention can compare the measured value measured by means of a sensor with a threshold value by means of suitable algorithms.
- Such an algorithm can advantageously be predefined or predefinable in the data processing unit. If it can be determined by means of the algorithm that the measured value and the threshold value are in a predefined relationship to one another, a corresponding control signal is generated and a pulse parameter is changed in dependence on the control signal. A corresponding stimulation pulse with a modified pulse parameter can then be triggered by the pulse unit.
- the stimulation pulse intensity can be increased or decreased depending on the measured value.
- the present invention in its various aspects, provides a more effective system or method for controlling stimulation pulses during stimulation to a user.
- usually existing components such as sensor, data processing unit and pulse unit for feedback and / or feedback to the user and not only for calibration can be used.
- stimulation to a user should preferably be understood to mean a single application of possibly several stimulation pulses to the user, for example a single medical treatment or session during which stimulation pulses are delivered to the user,
- a repetition of the application in particular a repetition of the method, is possible or desired, especially in the medical or athletic application of the present invention
- System or method may be such a "stimulation to a user" part of a treatment that includes the multiple application of the "stimulation to a user".
- stimulation pulse control is preferably understood to mean that the delivery of a stimulation pulse or a plurality of stimulation pulses are controlled by the system of the present invention, and such control includes, in particular, controlling a pulse unit in that said pulse unit triggers single or multiple pacing pulses that are variable in response to the control signal in one or more pacing pulse parameters.
- pacing pulse control is therefore also to be understood to include one or more pacing pulses individually or in combination, depending on the control signal in one or more pacing pulse parameters.
- a “sensor capable of measuring a reading” is preferably a sensor capable of detecting at least one physical or chemical or positional or acoustic quantity Such physical or chemical or position or acoustic quantity, a transducer or (measuring) probe for such a physical or chemical or position or acoustic size.
- a sensor can be understood as a technical component that can detect such a physical or chemical or position or acoustic quantity qualitatively or quantitatively as the measured value.
- Such a physical or chemical or positional or acoustic quantity may in particular be selected from the group comprising time, pressure, ultrasound, electrical resistance, in particular electrical resistance of a biological tissue, preferably muscle; Acceleration, position, position, movement, pulse rate, heart rate, temperature, heat radiation, humidity, pressure, sound, brightness, or the like, pH, ionic strength, electrochemical potential, material nature of its environment.
- These physical or chemical or positional or acoustic quantities are detected by the sensor as a measured value by means of their physical or chemical or positional or acoustic effects and forwarded to the data processing unit which is configured to compare the measured value with a threshold value and send a control signal to the data processing unit Generate pulse unit when the measured value and the threshold are in a predefinable relationship to each other.
- a physical or chemical or position or acoustic quantity may be a physical or chemical or positional or acoustic quantity characteristic of the user's body.
- an electrical resistance of a biological tissue preferably a muscle
- the electrical resistance of other biological tissues can be measured as a measured value by a sensor in the context of the present invention, in particular, for example, bone and / or skin, adipose tissue, in particular fatty tissue over a muscle, and other tissue reacts to the electrical impulses.
- a sensor in the context of the present invention, in particular, for example, bone and / or skin, adipose tissue, in particular fatty tissue over a muscle, and other tissue reacts to the electrical impulses.
- the definition of the sensor used herein does not exclude that the sensor can also be designed as an electrode and additionally exerts the functions intended herein for an electrode.
- the senor is selected from time sensor, in particular clock, pressure sensor, ultrasonic sensor, acoustic sensor, touch sensor, resistance sensor, in particular for body resistance measurement, electromyography sensor, acceleration sensor, position sensor, near-infrared spectroscopy (NIRS) sensor, sensor for measuring oxygen saturation, Bioelectrical Impedance Analysis (BIA) sensor; Sensor for measuring magnetoresistance; Motion sensor, touch sensor, pulse rate sensor, heart rate sensor, ECG sensor, temperature sensor, sensor for detecting fat burning, calorie consumption sensor, welding sensor, location, especially GPS, sensor, breathing sensor, in particular for measuring respiratory rate and / or depth of breath, spirometry sensor, lactate sensor , Blood glucose sensor, pH sensor and the like.
- time sensor in particular clock
- pressure sensor ultrasonic sensor
- acoustic sensor acoustic sensor
- touch sensor in particular for body resistance measurement
- electromyography sensor acceleration sensor
- position sensor near-infrared spectroscopy (NIRS) sensor
- NIRS near-inf
- the system according to the invention may in particular comprise a sensor which measures the EMG activity of the user.
- a sensor may be an electromyography device or a Be part of it.
- a stimulation pulse in particular an EMS pulse, to be triggered, which is modified as a function of the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters.
- the stimulation pulse is triggered, for example, as soon as a voluntary activation of the muscle via the brain can be detected on a corresponding musculature via the EMG sensor.
- This allows accurate temporal coordination of momentum and natural contraction, showing advantages in terms of coordination and functionality.
- Such an embodiment of the system or method according to the invention can be particularly advantageous for the sports, as well as for the rehab area.
- the system according to the invention may comprise an ultrasonic sensor.
- a stimulation pulse in particular to trigger an EMS pulse, which is changed depending on the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters.
- Ultrasound can be used to determine very well the general composition of the underlying tissue of the user. This allows on the one hand, to determine the general condition of the user, for example, a fat-muscle ratio or the like, and on the other hand can be traced during movements, whether a muscle migrates to other locations, or whether the composition of the tissue through the movement changes. For example, subcutaneous adipose tissue is pushed aside by the tension and movement, and the electrode lies almost directly on the muscle. As a result, during the contraction, the stimulation can be correspondingly increased or decreased.
- the system according to the invention may comprise a sensor for measuring body resistance.
- a sensor for measuring body resistance advantageously allows a determination of the body resistance of the user and a stimulation pulse, in particular to trigger an EMS pulse, which is changed depending on the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters.
- this allows an automatic adaptation of stimulation pulse parameters, in particular the stimulation pulse intensity, to the respective body resistance. This is particularly advantageous because only the total intensity can be adjusted.
- the general composition of underlying the sensor tissue of the user can be very well determined.
- the system according to the invention may comprise a pressure sensor.
- a pressure sensor may be arranged in or on a shoe of the user. An increase in pressure on the shoe sole can be measured as a measured value and trigger a stimulation pulse, in particular an EMS pulse, which is modified as a function of the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters. If, for example, it becomes clear from the measured value that there is ground contact with the foot at the respective time, a stimulation pulse can be generated in accordance with the system and / or method according to the invention. As soon as the measured value has fallen to a clear resting value, this indicates leaving the ground, and the stimulation pulse can be changed, in particular terminated. This again allows optimal functional stimulation.
- the system according to the invention may comprise an acceleration sensor.
- an acceleration sensor advantageously allows a determination of an acceleration of the user, in particular a movement, and to trigger a stimulation pulse, in particular an EMS pulse, which is changed as a function of the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters.
- a stimulation pulse in particular an EMS pulse
- such an acceleration sensor can measure the entry and / or exceeding of certain distances to the sensor. Ingesting and / or exceeding certain distances to the sensor can be measured as a measured value and trigger a stimulation pulse, in particular an EMS pulse, which is changed depending on the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters.
- the system of the invention may include a near-infrared spectroscopy (NIRS) sensor.
- NIRS near-infrared spectroscopy
- a stimulation pulse in particular to trigger an EMS pulse, which is modified as a function of the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters.
- NIRS near-infrared spectroscopy
- a stimulation pulse in particular an EMS pulse, which varies depending on the measurement or control signal in one or more stimulation pulse parameters, in particular the intensity - that is.
- Such an embodiment of the present invention can find particularly advantageous application in the field of senior sports.
- Such a near-infrared spectroscopy sensor may be configured to measure by oxygen light the oxygen saturation in the user's muscles during a stimulation application.
- the proportion in percent of the hemoglobin-and-myoglobin-carrying oxygen in the capillaries and cells of muscle tissue can be measured.
- the system according to the invention may comprise a sensor for bioelectrical impedance analysis.
- the determination of the body composition of the user can be measured.
- one or more of body water (TBW), fat-free mass (FFM), lean mass (LBM), fat mass (FM), body cell mass (BCM) and extracellular mass (ECM) can be measured.
- TW body water
- FFM fat-free mass
- LBM lean mass
- FM fat mass
- BCM body cell mass
- ECM extracellular mass
- Bioelectrical impedance analysis makes it possible to determine very well the general composition of the underlying tissue of the user.
- the system according to the invention may comprise a sensor for determining the magnetoresistance.
- the determination of the magnetoresistance of the user can be measured.
- a stimulation pulse in particular trigger an EMS pulse, which is changed depending on the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters.
- an increase in intensity and muscle performance diagnostics can be carried out by magnetic field between limbs.
- the system according to the invention may comprise a welding sensor.
- a weld sensor advantageously allows conclusions to be drawn about amount of liquid during and / or after a simulation application, for example, after a workout.
- the system according to the invention may comprise a GPS sensor for determining the GPS position of the user. This advantageously allows the use of a GPS position of the user, in particular a movement in total, the location of the user, the determination of the speed of the user and / or the height profile, in particular an up or rise, and a stimulation pulse, in particular an EMS - Trigger pulse, which is changed depending on the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters.
- the system according to the invention may comprise an acceleration sensor.
- an acceleration sensor advantageously allows the use of detected movements of the user's limbs to reconstruct techniques and / or coordination or general movements of the user, and to trigger a stimulation pulse, in particular an EMS pulse, which depends on the measurement or control signal in one or more Stimulation pulse parameters is changed.
- a stimulation pulse in particular an EMS pulse, which depends on the measurement or control signal in one or more Stimulation pulse parameters is changed.
- an increase in intensity and muscle performance diagnostics can be carried out by magnetic field between limbs.
- such an acceleration sensor may be arranged in or on a shoe of the user in addition to or as an alternative to a pressure sensor.
- a measurement of the acceleration sensor on the shoe sole can be measured and trigger a stimulation pulse, in particular an EMS pulse, which is changed as a function of the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters.
- a stimulation pulse in particular an EMS pulse, which is changed as a function of the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters.
- An increase in the measured value on the shoe sole can trigger a stimulation pulse, in particular an EMS pulse, which is changed depending on the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters.
- the inventive system may include an electrocardiogram (ECG) sensor.
- ECG electrocardiogram
- the heart rate and in particular the HRV can, for example, be used as a stress marker in order to reduce the overall intensity of the training via the stimulation parameters and thus serves, for example, as an "emergency stop" in order to avoid overloading.
- the method comprises a measurement independent of cardiac parameters.
- the measuring Values Heart-independent readings especially heart values, selected from heart rate, heartbeat, heart rate and HRV.
- the system according to the invention may comprise a breathing sensor, in particular strain gauges.
- a breathing sensor in particular strain gauges.
- a timing of the pulse is possible so that the stimulation possible so far only during the Ausatemphasen sets in order to bspw.
- the system according to the invention may comprise a spirometry sensor, in particular an O 2 and / or C02 sensor.
- the system according to the invention may in particular comprise a breathing mask.
- a spirometry sensor advantageously allows the measurement of the metabolism. This advantageously allows the use of measured measured values to determine training areas, monitoring of the load, and the like, as well as triggering a stimulation pulse, in particular an EMS pulse, which is changed depending on the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters. With too little stress and a correspondingly opposite objective of the training, the total burden can thus be increased by adapting the stimulation parameters.
- the training load can thus be optimally adjusted according to performed performance diagnostics, in particular in the endurance area.
- the system according to the invention may comprise a lactate sensor.
- a lactate sensor This advantageously allows the use of measured blood lactate values, and thus also the more accurate exercise control, as well as a stimulation pulse, in particular trigger an EMS pulse, which is changed depending on the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters. If the load is too low and the training objectives are correspondingly different, the total load can be increased by adapting the stimulation parameters, for example. The training load can thus be optimally adjusted according to performed performance diagnostics, in particular in the endurance area.
- the system according to the invention may comprise a temperature sensor, in particular a thermometer.
- a temperature of the user recorded as a measured value can trigger an "emergency stop" function in order to avoid overstressing the body.
- information about the effects of the training carried out can be made.
- the system according to the invention may comprise a sensor for determining blood sugar values and / or pH values of the user.
- a sensor for determining blood sugar values and / or pH values of the user advantageously permits the use of measured blood sugar values and / or pH values and thus also the analysis and documentation of physiological effects of the stimulation application and / or training, as well as a stimulation pulse, in particular to trigger an EMS pulse, which depends on the measured value or control signal is changed in one or more stimulation pulse parameters.
- the system according to the invention may comprise an acoustic sensor.
- an acoustic sensor This advantageously permits the use of measured noises of the user, for example breathing sounds, in particular snoring noises, and thus also a stimulation pulse, in particular triggering an EMS pulse which changes depending on the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters is.
- Such an acoustic sensor can be used to use the breath sounds, such as using the strain gauges to measure respiration. Additionally or alternatively, such an acoustic sensor can be used to evaluate acoustic commands.
- a spoken word eg "stop”
- the total burden can be increased by adjusting the stimulation parameters Endurance range, thus optimally adapted.
- the system according to the invention may comprise a time sensor, in particular a clock.
- a stimulation pulse in particular to trigger an EMS pulse, which is modified as a function of the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters.
- the start or the change of stimulation pulses or stimulation pulse parameters can be triggered at or after a defined time and / or depending on further sensors of detected measured values.
- the system according to the invention may comprise a touch sensor.
- Such a touch sensor may in particular comprise a capacitive element. This advantageously allows the use of measured touch, as well as a stimulation pulse, in particular to trigger an EMS pulse, which is changed depending on the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters.
- a stimulation pulse in particular an EMS pulse
- a touch in particular a stroking motion on a capacitive element, or else merely by tapping, which changes depending on the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters is.
- stimulation pulse parameters for example the stimulation pulse intensity, can advantageously be changed, or stimulation programs can also be selected by the user.
- the system comprises a plurality of sensors of different types. This advantageously allows the measurement of different types of measured values, in particular different physical or chemical quantities. In particular, this allows different vital data of the user's body to be measured, monitored and documented, and in particular to trigger different stimulation pulses which are changed in one or more stimulation pulse parameters depending on the control signal generated by the data processing unit.
- a comparison of a measured value with a threshold value can also include a comparison of a plurality of measured values with one another and / or with one or more threshold values.
- threshold value is preferably understood a value that is used as a limit for the processing of a measured value, for example, a conversion of the measured value into binary values can be achieved Measured value to an output value zero and if exceeded to a constant output value, eg 1. If the predefinable ratio of measured value and threshold value is exceeded, for example, a pulse is triggered. It is also within the scope of the invention according to the height of the measured value to perform a gradation of the stimulation parameters. For example. For example, in a system and / or method according to the invention, a plurality of threshold values may be determined which result in different stimulation pulses. As a result, the impulse can be better adapted to the particular situation.
- a data processing unit preferably comprises a comparator circuit.
- a control signal is generated by the data processing unit as a function of the comparison of the measured value with a threshold value or as a function of the binary value resulting from the comparison of the measured value with the threshold value.
- the measured value is measured at the user. It should be understood in this context that measured values are preferably measured directly at the user, for example by means of electrodes applied to the user or contacted with the user. This advantageously allows a relatively compact, in particular portable, embodiment of the system or method according to the invention and does not restrict the user in his freedom of movement.
- the stimulation pulse parameters are selected from pulse type, intensity, duration of the stimulation pulse, frequency, ramp, pulse break, single pulse width, and single pulse duration, rise time and fall time.
- a frequency may be from about 2 to about 2,500 Hz.
- a duration may be, for example, from about 2 to about 10 seconds or duration pulse.
- a break can take from about 1 to 5 seconds.
- a ramp at the beginning may be from about 0 to 0.3 seconds.
- a ramp at the end may be from about 0 to about 0.2 seconds.
- An intensity may be, for example, from about 25 to about 100 volts (peak-to-peak).
- a single pulse width can range from about 100 to about 200 ⁇ 8. be.
- the pulse unit is adapted to trigger pacing pulses and configured to vary one or more pacing pulse parameters in response to the control signal.
- stimulation pulse is preferably intended to denote a pulse unit of a plurality of individual pulses, which are triggered in a short sequence of equal or different intensity.
- single pulse as used herein preferably denotes a single event whose instantaneous values are only vary noticeably from zero within a limited period of time.
- Such stimulation pulses which are modified in their one or more stimulation pulse parameters, can be understood and characterized, in particular, by displaying voltage curves of the stimulation pulses, in particular those to which electrodes are applied.
- stimulation pulses can be present through a plurality of rectangular progression paths of the intensities, in particular voltages.
- one or more individual pulses occurring in a stimulation pulse may be of the same or different pulse type.
- a pulse type is selected in particular from a bipolar or unipolar pulse type.
- a bipolar pulse type is to be understood here as meaning an alternating pulse, that is to say a single pulse having an intensity with a changing sign change, in particular a sine or rectangular pulse.
- the "intensity" of a stimulation pulse herein refers to the maximum excursion of a stimulation pulse, in other words, the intensity of a stimulation pulse is determined by the maximum excursion of the single impulse or single impulse with the greatest deflection within a stimulation impulse.
- This intensity of a stimulation pulse can be achieved, in particular, directly at the beginning of the stimulation pulse, or after a sequence of ramp pulses increasing in their maximum deflection. Also, a stimulation pulse at the end of the stimulation pulse can be terminated immediately by the absence of pulses or can be achieved after a series of decreasing in its maximum deflection ramp pulses.
- the term “ramp” is to be understood to mean the characteristic slope which is achieved from the maximum deflections of a series of ramp pulses increasing in their excursion at the beginning of the stimulation pulse or decreasing at the end of the stimulation pulse from the duration and the maximum deflection of the ramp pulses from the beginning of the stimulation pulse to the reaching of the intensity of the stimulation pulse or depending on the duration and the maximum deflection of the ramp pulses from the last single pulse with intensity of the stimulation pulse towards the end of the stimulation pulse.
- pulse break refers to the time duration between two consecutive stimulation pulses.
- the term “frequency” is intended to understand how rapidly periodically repeated (maximum intensity) pulses of the stimulation pulse follow one another.
- pulse width refers to the duration of a single pulse.
- the pulse width is determined as the distance between the beginning and end of a single pulse.
- a pulse width is preferably about 25 to about 200 ⁇ 8.
- “Rise” or “fall time” can be used for the time sequence of the response of the Muscels additionally important.
- pulse duration is to be understood as the time span for a completely occurring stimulation pulse.
- a first stimulation pulse may be defined by the following parameters: frequency: 50Hz, duration: 5 seconds, pause; 3 seconds, pulse type: bipolar, ramp start: 0.3 seconds, ramp end: 0.2 seconds, intensity: 50 volts, single pulse width: ⁇ ⁇
- a second stimulation pulse can be applied with the following parameters: Frequency: 1. 000Hz, duration: constant, pause; 0 seconds, pulse type: bipolar, ramp start: 0 seconds, ramp end: 0 seconds, intensity: 10 volts, single pulse width: 50 s.
- This stimulation pulse is, for example, only triggered if the first stimulation pulse does not lead to stimulation at the same time. This allows n stimulation pulses to be superimposed. Preferably, 1, 2 or 3 stimulation pulses are superimposed.
- the stimulation pulses can be applied as waves. The intensity, but also the frequency and the individual pulse width vary according to a predefinable pattern. This pattern can be repeated throughout the application.
- one or more stimulation pulses may be configured as a duration pulse. It should be understood that in such a duration pulse quickly repeating single pulses are output with maximum intensity of the stimulation pulse in a continuous sequence. In particular, fast repeating single pulses with maximum intensity of the stimulation pulse in continuous sequence and pulse pause of 0 can be repeated.
- the stimulation pulse is an electronic stimulation pulse, in particular an EMS pulse.
- a stimulation pulse it is additionally or alternatively possible within the scope of the present invention for a stimulation pulse to be provided as a mechanical pulse, in particular as a haptic, in particular tactile pulse.
- the pulse can exist in a vibration.
- the stimulation is preferably an electrical stimulation, in particular an EMS stimulation.
- electrostimulation it is preferable to refer to irritation of the user's body by electrical stimulation pulses, particularly in the form of electric fields.
- the biological tissue of the user especially muscle cells, is directly excited by electrical stimulation pulses.
- stimulation pulses are preferably chosen to be significantly larger and longer than in the stimulation of nerves.
- functional electrostimulation by means of the pulse unit, in particular by means of electrodes connected to the pulse unit, preferably surface electrodes, via the skin of the user.
- the stimulation pulse parameters in particular the pulse type, intensity, duration of the stimulation pulse, frequency, ramp, pulse break, single pulse width, and / or single pulse duration, rise-time and fall-time different areas of the muscle fiber spectrum can be claimed differently.
- frequencies of the individual pulses within the stimulation pulse between 50 and 200 Hz, more the fast muscle fibers are activated, while frequencies between 5 and 10 Hz are more suitable for improving the endurance capacity for which the slow muscle fibers are responsible.
- This form of stimulation is also referred to herein as EMS training.
- the direct muscle stimulation with low-frequency stimulation current is perceived by a user as painful and, in particular, of persons in which there is still an innervation less accepted. It is therefore within the scope of the present invention for direct muscle stimulation medium-frequency current, in particular with frequencies above about 1000 Hz apply.
- the person skilled in the art will immediately recognize that this can significantly reduce the sensible load, since the electrical resistance of the skin to an electrical stimulus is inversely proportional to the frequency. In other words, if the skin has a resistance of about 3,000 ohms at 50 Hz, then at 5,000 Hz it will only be around 30 ohms. Therefore, for the inventive system and method in which the pacing pulse is an electronic pacing pulse, particularly an EMS pulse, medium frequency current waveforms are preferred.
- a system or method according to the present invention will provide stimulation pulses with frequencies of about 2,000 Hz and / or modulated currents.
- Modulated currents can be provided in particular in the form of so-called modulated center frequency (MMF).
- MMF modulated center frequency
- the system has a user interface comprising a visualization unit and / or at least one input means.
- a user interface allows the user of the system or method according to the invention, or a third party, for example a trainer or doctor, to make adjustments to the system according to the invention or to take information.
- a method according to the invention can be set, issued or modified by means of such a user interface.
- a user interface can be designed in such a way that a program stored in the data processing unit, in particular comprising methods for controlling pulses during stimulation to a user according to the present invention, can select or modify.
- a program stored in the data processing unit in particular comprising methods for controlling pulses during stimulation to a user according to the present invention, can select or modify.
- such a user interface comprises at least one input means.
- Such an input means is preferably suitable for inputting values by a user and / or for selecting or changing a program stored in the data processing unit, in particular comprising methods for controlling pulses during stimulation to a user according to the present invention.
- Such input means may be provided in particular by adjusting knobs, dials, joysticks, touch keys, or sensor fields, touchscreens, or the like.
- a camera which is preferably configured to communicate with the system, in particular of the data processing unit, may be provided as input means.
- a webcam can record the user during the stimulation.
- such adjusting means may be configured as a sensor or part of a sensor according to the present invention, in particular a touch sensor.
- the input means may be connected as an integral part to the system, in particular to electrodes, power source, sensor, data processing unit, pulse unit or visualization unit.
- such an input means may be connected as an integral part to a textile encompassed in the system, in particular a garment.
- the input means can also be designed as a separate component.
- the input means can be designed as a remote control. For example, it is not necessary for the person controlling the system and / or the method to be in the same room as the user. Alternatively or additionally, the control of the system by means of remote data transmission can take place.
- a communication of the input means with the system can by means of wire connection with mechanical effect, for example. Bowden cable, compressed air switch, tethering, or the like; by means of wire connection with electrical effect, or as wireless input means, for example by means of sound, ultrasound, radio waves, infrared radiation (IR), Internet, LAN, intranet, WLAN, or the like can be achieved.
- a system may include interfaces that enable the communication of the input device with the system, in particular with the data processing unit.
- such an adjustment means may be configured as part of a visualization unit.
- a user interface additionally or alternatively to the at least one input means comprises a visualization unit.
- a visualization unit may in particular be designed and connected to the system, in particular the data processing unit, that a feedback function of the execution of the stimulation to a user, in particular an EMS application, and / or in dependence on the measured values and / or depending on the ratios of the measured values to the threshold value by means of the visualization unit.
- Visualization unit as used herein is intended to refer to an illustration device which preferably abstracts data of the system and / or method according to the invention, in particular comprising control pulse parameters, control pulse programs, measured values, threshold values or the like, and relationships that can be detected by the user
- a visualization unit can enable the reproduction of the abstract data of a system and / or method according to the invention in a visual and / or audible and / or haptic form that can be detected by the user , Touchscreen, vibration elements and / or speakers have.
- a visualization unit can be connected as an integral component to the system, in particular to electrodes, energy source, sensor, data processing unit, pulse unit or input means.
- a visualization unit may be connected as an integral part to a textile, in particular a garment, included in the system.
- the visualization unit can also be designed as a separate component.
- the visualization unit may preferably be designed as a wireless visualization unit.
- a visualization of the abstract data of the system can be made possible separately from the user.
- the user can follow the visualization of the abstract data on a TV or screen, or on a wristwatch without being firmly connected to it, for example by means of cables or wires.
- a third party can on such a visualization unit, the data monitor independently and in particular spatially separate from the user. It is therefore not necessary for the person supervising and possibly controlling the system and / or the method to be in the same room as the user.
- the values measured by means of sensors, in particular vital values of the user can be transmitted in real time or delayed.
- the values may be transmitted to a trainer or medical attendant during an application. This allows the measured values to be recorded, saved and, in particular, the application to be monitored. From this it is possible to draw conclusions about the application carried out by the user, which in turn allows to optimize the application behavior of the user. For example. Sports movements, for example in golf, basketball, or the like can be analyzed and improved by the user himself or by third parties.
- the system according to the invention also makes it possible to store the collected data and / or to transmit, for example by means of a suitable data connection, into a storage medium, in particular also a cloud, and store it there.
- a communication of the visualization unit with the system can be achieved by means of wire connection with electrical effect, or as wireless input means, for example by means of sound, ultrasound, radio waves, infrared radiation (IR), Internet, LAN, intranet, WLAN, or the like.
- a system may include interfaces that enable the communication of the visualization unit with the system, in particular with the data processing unit.
- the visualization unit comprises a monitor, screen, touch screen or a projector. This advantageously allows a relatively complex and / or large-scale representation.
- the visualization unit comprises a clock, in particular a wristwatch, with a display. This allows particularly advantageous wearing the watch, especially in sports and the relatively compact presentation.
- the visualization unit comprises a pair of glasses, in particular SD glasses. This advantageously allows the presentation directly in front of the user's eye.
- the representation of a virtual space, in particular in SD view can be made particularly advantageous.
- the visualization unit can comprise LEDs or OLEDs.
- the system according to the invention comprises a visualization unit for displaying a virtual reality, in particular in a 3D view.
- the method according to the invention comprises a step of providing a virtual space, in particular in 3D view, and optionally a step of visualizing the user and / or a virtual environment of the user in a virtual space, in particular in 3D view.
- the system of the invention adapted for displaying a virtual reality on a visualization unit data processing unit.
- the representation of a virtual reality, in particular in 3D view preferably includes the representation and simultaneous perception of reality or a fictive environment, and their physical properties in a real-time computer-generated, interactive virtual environment.
- a sensor for example a motion sensor, can detect or measure this movement.
- the data processing unit may compare the measured value with a threshold value and generate a control signal to the pulse unit if the measured value and the threshold value are in a predefinable relationship to one another. Accordingly, the pulse unit may trigger pacing pulses which are varied in response to the control signal in one or more pacing pulse parameters. For example, the data processing unit can generate a control signal to the pulse unit and increase the pulse intensity with increasing shortening of the angle between the lower and upper arm.
- the pulse unit can stop the triggering of stimulation pulses.
- the method and / or system according to the invention can be configured particularly advantageously by providing, on the one hand, abstract data of the system and / or method according to the invention, in particular comprising control pulse parameters, control pulse programs, measured values, threshold values, or the like, and relationships on the other hand additionally or alternatively, the user himself, a real or fictitious training partner and / or a virtual space surrounding him during the stimulation can be displayed, which can be detected by the user, preferably graphically or visually detectable.
- This advantageously allows the user to be put into an artificial reality during a stimulation application. This can increase the acceptance and the well-being of the user in a medical application or a sport-related training, for example by presenting the user with a more pleasant environment.
- the system according to the invention can lead to a more effective training via such a representation, in that the user himself, a genuine and / or fictitious training partner, is represented.
- the system and / or method according to the invention can also be designed for performing games, in particular video games or computer games.
- an automatic trainer can be provided which gives instructions to the user as a function of the measured values detected by the sensor, in particular measured values during a movement, and thus the application, in particular Training behavior of the user optimized.
- the user himself is represented in a virtual reality by means of the visualization unit while undergoing training.
- the system used by the user preferably has sensors that make it possible to represent the movement of the user by means of the visualization unit. Depending on the movement of the user then the parameters of the stimulation pulses can be adjusted.
- the sensor is then preferably a motion sensor.
- the pulse is preferably an EMS pulse.
- the user can thus preferably control his avatar, that is to say his representation in the visualization unit.
- the system may trigger pulses on the user depending on the movement of the user.
- the device is set up or the method comprises that a user who uses the device, in particular wearing a garment, controls by his movement the stimulation and / or feedback (changed pulse parameters). This movement and / or the feedback are preferably visualized by the device.
- the user interface in particular the visualization unit and / or the input means, can be fastened in an embodiment of the system according to the invention to a band which can be carried by the hand.
- the band is designed so that it runs over the palm and back of the hand and is equipped with a thumb loop.
- the thumb loop fixes the band. This makes it possible to place the user interface well visible even when covered by the system textile, especially garment - as often sports clothing - has relatively long sleeves.
- the band can be provided with Velcro for individual adjustment.
- the system comprises an energy source.
- an energy source is provided which is designed to recover energy by movement.
- integrated crystals can be used to generate energy.
- thermal energy in particular by the user during the application of the system and / or the ⁇
- the system may include an energy source configured to convert solar energy into electrical energy, for example, the system may use solar energy through appropriate panels on the surface of a textile, particularly a garment, to provide useful energy to the system and / or individual To provide components.
- the yarn used may be suitable for converting solar energy into electrical energy.
- Such an energy source allows the inventive system to provide sufficient useful energy for use in accordance with the invention.
- the sensor, data processing unit and pulse unit, as well as other components of the system can have a common or different energy sources.
- the stimulation pulse is an electrical pulse
- the pulse unit in particular electrodes, if present, with a separate energy source associated with the pulse unit.
- the pulse unit and, if present, individual electrodes or electrode pairs may each have their own energy sources in the form of energy storage means, in particular accumulators.
- the one or more energy sources can gain energy wirelessly, for example by movement or induction.
- the system is a portable system.
- a system according to the present invention is preferably a portable system.
- the term "portable system” as used herein is preferably intended to denote a system whose components, in particular sensors, data processing unit, pulse unit, conductors, electrodes, if present, can be worn by the user, which advantageously permits a relatively compact, in particular portable, embodiment of the present invention
- the entire system or individual components of the system in particular the data processing unit, pulse unit, in particular with the pulse unit connected electrodes, user interface, information unit, visualization unit can be configured as a portable component.
- the energy source is a portable energy source.
- rechargeable batteries may be provided as a portable source of energy to power the system or individual components of the system.
- the electrodes, the energy source, the sensor, the data processing unit and / or the pulse unit are connected to a textile, in particular a garment.
- This advantageously provides a system in which the user can carry the system or individual components thereof with the textile, in particular a garment, without the user being restricted locally and / or in his freedom of movement.
- the system, in particular the electrodes, the energy source, the sensor, the data processing unit and / or the pulse unit are firmly connected to the textile.
- suitable connecting means for example by means of a seam connection, by means of magnetic connection, knitting or the like.
- the system, in particular the electrodes, the energy source, the sensor, the data processing unit and / or the pulse unit are releasably connected to the textile.
- suitable connecting means for example by means of Velcro straps, straps, buckles, snaps, magnets or the like.
- the power source is provided as a stretchable string-like battery.
- the battery can be incorporated into the fabric of the textile and thus be portable.
- the pulse unit in particular electrodes connected to the pulse unit, can be incorporated into the fabric of the textile and thus be portable.
- the individual components of the system can be configured flexibly.
- the individual components are waterproof, so that the entire system can be washed by hand or in the washing machine.
- a particularly preferred embodiment relates to a textile designed as a so-called wing, that is to say a garment which has two armlets connected to one another via the back.
- Each arm of the wing according to the invention preferably has a pulse unit and in particular electrodes connected to the pulse unit.
- a pulse unit may in particular comprise at least two electrodes.
- the pulse unit, in particular the electrodes can be arranged, for example, on the upper arms, biceps / thors or on the back.
- An alternative embodiment relates to a textile designed as a cuff for the extremities or the torso. In particular, such a cuff can have at least two zones, a conductive zone and a non-conductive zone which is placed over it.
- the electrodes may, for example, be designed as ring electrodes and / or as electrode surfaces. Such electrodes can be advantageously placed on the muscles.
- Another particular embodiment relates to special electrodes for the tongue or the oral cavity.
- Another particular embodiment provides for the division of a pair of electrodes to two persons.
- the stimulation is present only when these two persons come into contact.
- the electrodes can be arranged such that a stimulation pulse will be perceived above all at the contact point.
- a textile is a garment for animals, especially for camels, dogs or horses and determined adapted to the anatomical conditions of the animal.
- a textile in particular a garment
- such a textile can be adapted for the user's upper body or lower body or be determined, it may therefore be, for example, a T-shirt, a long-sleeved shirt, a cap, cheek and / or face mask, tank top, panties, brassieres, soles, stockings, shoes or pants.
- the system, in particular the pulse unit comprises at least two electrodes.
- the system according to the invention for controlling stimulation pulses during stimulation to a user may comprise at least one data processing unit configured to generate a control signal to a pulse unit and a pulse unit, the pulse unit being adapted to trigger stimulation pulses , and wherein the pulse unit comprises at least one channel, wherein at least two electrodes are connectable to the channel and independently controllable.
- such a system according to the invention in particular a textile or garment designed textile, may comprise, preferably a pulse unit, which may comprise in particular an EMS device, having one or more channels. Two or more electrodes can be connected to these channels. The assignment is flexible. Another MC or router can be used to assign changing electrodes to a channel. In the simplest form successively different pairs of electrodes are addressed, the respective pairs remain the same (monogamous solution). In a further embodiment, the assignments of the electrodes can change (polygamous solution.
- a system according to the invention in particular an EMS system, can be simplified if a stimulation channel can be applied to alternating electrode pairs with the aid of a plurality of relays.
- a single channel may have multiple relays, and so pacing pulses may be routed to each connected electrode or to each pair of electrodes connected.
- the number of relays depends on the number of muscle groups to be stimulated. For example, two relays are needed to switch between two muscle groups to be stimulated. Switching between relays after a certain period of time can stimulate all the desired muscles of the body.
- the electronics of the system according to the invention is designed so that up to 12 muscle groups can be trained.
- up to 12 channels in the electronics would have to be provided for this purpose.
- this is relatively expensive.
- a system according to the invention in particular a textile or textile designed as a garment, can only have one channel and comprise a relay and a microcontroller, via which the individual electrodes can be controlled one behind the other.
- the electrodes can be assigned as desired, for example first left abdominal right abdomen, then left abdominal right breast.
- the system in particular a textile or textile designed as a garment, at least one or more channels for driving the electrodes.
- each channel with respect to the stimulation parameters in particular pulse type, intensity, duration of the stimulation pulse, frequency, ramp, pulse interval, single pulse width, and / or single pulse duration, the rise time and fall time and polarity are controlled independently of the other channels. It is also within the scope of the present invention to provide this only prior to the beginning of a stimulation application or during a stimulation application. Moreover, it is within the scope of the present invention to provide a course of these parameters on the basis of defined values.
- a channel may be provided, which is provided with corresponding relays and microcontrollers and thereby forms electrode groups which are separately controllable at the same time, wherein electrodes of a group can also be controlled one behind the other. These can be combined as desired, so there can be more than one group.
- a system according to the invention can allow at least one channel change.
- a method according to the invention may comprise a step of channel change between two or more electrodes or electrode pairs.
- Such a channel change allows the entire body of the user to stimulate by means of only a few, preferably a single channel electronics.
- a system according to the present invention preferably comprises a single-channel system. Such a system is relatively inexpensive and relatively compact. The person skilled in the art will recognize that the brain of the user, in particular of a human user, will not process signals in the millisecond and microsecond range.
- Such a single-channel system switched fast enough between the individual electrodes, for example every millisecond, so 10 channels imperceptibly be operated with only one stimulation channel at a frequency of 100 Hz, the user will feel the stimulation of the entire body ,
- switching between individual electrodes or electrode pairs i. for example, electrodes arranged on the chest of a user, for example electrodes arranged on the abdomen, or of electrodes arranged on the right chest side for electrodes arranged on the left chest side.
- such a system may include electrodes disposed on the spine and switch from the upper spinal region to the lower spinal region or vice versa, for example to treat back pain.
- Such a single-channel system therefore advantageously allows a multi-channel system to be replaced.
- a channel change can be performed with more than one channel electronics. It should be understood that at least one channel drives at least two electrodes. The person skilled in the art will immediately understand that advantageously the number of electrodes can be increased and, as above, the number of groups. It can partly give a fixed assignment, partly a flexible.
- a channel change can therefore be used particularly advantageously in order to use stimulation pulses to control the pulse unit, in particular various electrodes.
- This makes it possible to trigger the stimulation pulses to pulse units, in particular electrodes, in different regions of the user's body and thus to apply to each muscle with a stimulation pulse.
- the components of the system according to the invention, in particular the pulse unit are not connected to the textile, in particular not to the garment of the user, ie in particular not part of the garment.
- the garment preferably has a device which ensures the components of the system according to the invention, in particular the pulse unit, against slipping.
- This device may, for example, be in a bag which has releasable connection means such as Velcro and / or Velcro.
- This device can be used for all loose items to be carried, also independent of a stimulation application.
- the components of the system according to the invention, in particular the pulse unit can be connected to the garment by means of magnetic closing and / or latching.
- the components of the system according to the invention, in particular the impulse unit can be part of the garment or merely be connected by cable to individual or all electrodes of the garment.
- the electrodes can be firmly connected to the textile, in particular garment, for example, be embroidered or gemoost directly on the textile, or be applied in advance on a substrate, which in turn connected to the textile, in particular sewn, embroidered, glued, lasered or is welded.
- the electrode comprises a conductive yarn or is formed from a conductive yarn.
- electrodes for transmitting an electronic stimulation pulse may comprise a conductive yarn or be formed from a conductive yarn.
- the conductive yarn may be, for example, a metal-containing thread, in particular metal-coated thread.
- the thread is preferably a plastic thread, in particular selected from polyamide, polyester or polypropylene.
- the metal is selected from metals having electrical conductivities of at least 1 and at most 80 S / m, more preferably at least 40 S / m.
- the metal is preferably copper, silver or gold.
- already coated yarn can still be covered by a titanium layer. This is preferably a few atoms thick.
- Textiles according to the invention can have, in particular as part of the pulse unit, conductive zones with electrodes and zones without electrodes.
- Zones with electrodes have electrodes and are therefore conductive.
- the zones without electrodes are preferably non-conductive. This means that these dry, non-conducting, electrodeless zones have a conductivity of less than 0.5 S / m.
- the zones of electrodes may preferably have up to about 75%, more preferably up to about 80%, 85%, 90%, 95%, more preferably up to 100% conductive yarn. In a preferred embodiment, the zones of electrodes have up to about 80% conductive yarn.
- a percentage indication based on the proportion of conductive yarn refers to the proportion by weight of the conductive yarn on the textile in the corresponding zone.
- a proportion of conductive yarn in the zones with electrodes which is at least 10%, more preferably at least 20% and particularly preferably at least 30%.
- the different zones can blend seamlessly to increase comfort. In particular, they can be circular knit.
- the conductive yarn in particular in the region of at least one zone with electrodes, is combined with a hydrophilic yarn.
- a hydrophilic yarn is knitted, knitted, embroidered or plied together with the hydrophilic yarn. This measure has proved to be particularly advantageous when the electrode requires moisture to overcome skin resistance.
- the hydrophilic yarn may be selected from the group consisting of viscose, cotton, wool or even a hydrophilically equipped synthetic yarn.
- the ratio of hydrophilic yarn to conductive yarn is preferably at least 1:10, more preferably at least 1: 4. If too small a proportion of hydrophilic yarn is used, the desired effect does not occur. If too high a proportion of hydrophilic yarn is used, the proportion of the conductive yarn is too low, so that the desired conductivity can not be achieved. Therefore, said ratio is preferably limited to at most 1: 1, more preferably at most 1: 2. This refers to the mass ratio in the relevant zone.
- the electrodes may alternatively or in addition to the hydrophilic yarn be provided with a moisture-storing layer.
- the layer is preferably arranged between skin and electrode.
- the additional layer may in particular be a layer which consists of a moisture-storing material, preferably in the form of a nonwoven.
- the electrodes are detachably connected to the textile according to the invention, in particular to the garment.
- the electrodes may preferably be releasably attached to the inside of the garment.
- the electrodes can be provided for this purpose on its outside with Velcro.
- the garment then preferably has at the corresponding point on its inside velcro, with the Velcro a detachable connection is received.
- the detachable connection has the advantage that the electrodes can be mounted in different places. The garment thus becomes more flexible. Furthermore, defective electrodes can be easily replaced or the type of electrode can be adapted to the desired uses, the garment can be used overall longer and more flexible.
- magnets or other detachable connections can be used.
- the electrodes can be made of a conductive polymer.
- a preferred conductive polymer is silicone, which is rendered conductive by the addition of titanium particles.
- the surface of the electrode is preferably roughened to avoid slippage in use. This is preferably achieved in the case of the conductive polymer by the use of a correspondingly rough die in the molding of the electrode.
- the conductive polymer can be equipped with a rough surface even after its preparation, in particular by mechanical post-processing.
- the electrode is preferably adapted to the body shape of the user. By this is meant that the electrode is preferably adapted to the anatomy of the body.
- the electrodes used according to the invention can be constructed in a multilayered manner, in particular in the case of a conductive polymer.
- Multilayer means in particular two, three or four layers.
- the layer structure may have one or more conductive and / or one or more non-conductive layers.
- a layer may in turn consist of a fabric layer.
- the substance is preferably selected so that its extensibility or elasticity approximately corresponds to that of the material of the electrode. This is especially important with electrodes comprising a conductive polymer, since such polymer electrodes may tend to crack and the fabric layer may reduce the tendency to tearing. More preferably, the elasticity is 10% to 30%.
- the inventively preferred fabric layer in the electrode can also serve to fix a compound that can serve to introduce the stimulation current. Independently of a possible material layer, the electrodes according to the invention preferably have a connection for introducing the stimulation current.
- the fabric layer can be made of conductive material, in particular of the conductive yarn described above.
- the current distributes uniformly or as desired in the electrode, which has proved to be advantageous, in particular, in the case of electrodes with conductive polymers.
- the fabric layer is used to fix a connection for introducing the stimulation current.
- the inventive design of the electrodes allows to make them very thin. This is especially true for electrodes comprising conductive yarn or conductive polymer.
- the electrodes according to the invention may preferably have thicknesses in a range of 0.1 mm to 3 mm.
- An optional pad between the outside of an electrode and the inside of the garment can create additional contact pressure. This is particularly preferred for concave body regions.
- a preferred embodiment of this invention relates to a garment having at least one pad between an outside of an electrode and an inside of the garment, especially in a concave body region such as between the breasts.
- the cushion can be an inflatable cushion, for example an air chamber, a balloon or the like.
- the pad is disposed between the inner electrode and the outer fabric layer of the garment and is preferably releasably connected to the garment.
- the garment comprises at least one outer ring electrode and at least one inner ring electrode, in particular two outer ring electrodes.
- These electrodes in addition to the preferred use with bipolar currents, are also suitable for use with unipolar currents.
- the entry of the stream into the body should preferably take place via the larger electrode. Stimulation units which allow only unipolar pulses allow a further reduction of system complexity.
- the garment according to the invention preferably has different compression zones or a gradual compression.
- the system comprises conductors for the electrical connection of pulse unit and electrodes.
- Such conductors permit the transmission of a stimulation pulse generated by the pulse unit from the pulse unit to the electrodes.
- Such conductors may comprise a combination of a polymer, especially silicone, and conductive thread, yarn, strands or the like.
- the conductive medium is preferably coated in a slippery or resiliently elastic silicone.
- Electrodes can either be non-detachable, for example by seam, or detachably, for example by means of a push-button, connected to the conductors.
- the ladder itself can be detachable or inseparable from the textile, in particular the clothing. be connected.
- the conductors are inextricably linked to the textile
- the conductors are embroidered on the textile, in particular on the garment.
- the insulated or non-insulated conductors may preferably be arranged on the textile in a meandering manner, in particular as a limp or jump-elastic.
- the method and / or system is suitable for rehearsing a predeterminable sequence of motions.
- the system preferably the data processing unit, comprises a sequence of stimulation pulses corresponding to a sequence of movements.
- the method comprises a step of generating stimulation pulses in a sequence corresponding to a predeterminable movement sequence. For example, with EMS pulses, the user is alerted to a deviation from a given course of motion, or the muscles are contracted by a suitable sequence of stimulation such that the user performs the predetermined movement.
- a motion sequence of a user can be predetermined or predefinable.
- the method according to the invention advantageously allows a sequence of movements to be described by the time sequence of the muscle contractions.
- a corresponding sequence of movements stored in the system, in particular the data processing unit can prompt or assist a user to execute precisely this sequence of movements.
- a movement sequence can be adaptable to the body of the user, in particular the body contour, the weight or the size.
- an optimal movement sequence can be stored as a threshold value in the system.
- the method and / or system is suitable in a computer or video game to give the user feedback about a game situation.
- the system in particular the data processing unit, comprises a game interface.
- the system is connectable to a computer or video game.
- a stimulation pulse can be used to illustrate a game situation, in particular hits, to the temporary partial immobilization of the player or players.
- the user can play the video or computer game and certain game situations can trigger one or more stimulation pulses that simulate the particular game situation, such as a hit.
- sensors may be provided which are suitable for transmitting emotions to the game or other users involved in the game.
- This application can also be transferred to laser tag or similar games.
- a video or computer game can provide a virtual space within the scope of the system and / or method according to the invention.
- a method of controlling stimulation pulses during stimulation to a user of the present invention using a system, particularly a portable system according to the present invention, wherein a pulse unit triggers one or more pacing pulses comprises the steps of: a. Measuring a measured value, b. Comparing the measured value with a threshold value, c. Generating a control signal when the measured value and the threshold value are in a predefinable relationship, d. Changing a stimulation pulse parameter depending on the control signal.
- steps a to d will be repeated at least every 10 minutes during the duration of an application.
- the step a of measuring a measured value can be regularly repeated continuously or intermittently.
- a stimulation pulse is characterized by a frequency in the range of 1 to 100 Hz.
- All embodiments of the method and / or system according to the present invention have the advantage that the mobility and handling of such a system and / or method is increased for controlling stimulation pulses, in particular EMS pulses.
- EMS can be combined with sports-specific training.
- Thrombosis prophylaxis for example, on long-haul flights becomes possible.
- the invention is suitable for specific use during or prior to sport (warm-up, activation), during (increase in effectiveness of training) or after exercise (improvement of regeneration).
- the invention is suitable.
- the method and / or system according to the invention allows in particular the feedback with the user.
- the data processing unit calculates stimulation pulses, taking into account previously defined threshold values, which are transmitted to the body via the pulse unit, in particular via electrodes connected to the pulse unit, and the corresponding body regions are activated.
- the inventive method and / or system provides a possibility that allows a mobile and easy use of the stimulation application.
- the system according to the invention is characterized by a high quality of the materials, the improved ability to document the training performance, improved training control, eg. Via a virtual online coach, sports science backgrounds, individual design of training and stimulation impulses.
- Multi-channel systems with one to 12 channels can address all muscle groups in the body. Each channel is isolated from other channels and individually controllable. The channels can be galvanically isolated from each other.
- Each channel can provide up to 50V-100mA @ 500ohms. This is the maximum power that a user can receive from a channel to meet the security criteria. However, channels of up to 100V may be provided.
- the system according to the invention overcomes these problems by providing a maximum number of channels. len in relatively small dimensions can be arranged.
- the system according to the invention allows to address as many muscle groups as prior art stationary multi-channel devices, but allows mobile portable application.
- the data processing unit can be embodied as a mobile application, in particular a mobile telephone, computer, or tablet PC, which makes it possible to select, control and set the method according to the invention, in particular a training application with the system according to the invention.
- Bluetooth, Internet, WLAN or other wireless communication methods can be used, which enable real-time communication between the data processing unit and the pulse unit.
- the system may comprise a further data processing unit, in particular further user interface and, in particular, further input means which make it possible to make at least basic settings on the system.
- a system for example a training suit, can have a further user interface in order to change the intensity of stimulation pulses or to switch off the stimulation pulses.
- current limiting units may be integrated into the system to protect the user from unwanted muscle or skin damage from excessive current pulses. Furthermore, a permanent monitoring of the stimulation pulses to the muscles by the system can be provided, which protects the user from suddenly unintentionally occurring high current intensities.
- the performance of the system of the present invention to provide higher frequencies also makes it useful for muscle recovery, recovery treatment and pain management.
- Typical devices can only provide about 1 Hz to 150 Hz.
- the system according to the invention allows frequencies of approximately 1 Hz to 2000 Hz. Higher frequencies, such as, for example, 2000 Hz, are preferably used in special programs recommended by experts. In principle, however, provision is made for a user to be able to regulate the programs which may be predetermined in the data processing unit in the range from approximately 1 Hz to approximately 150 Hz, so that the use of the system according to the invention remains secure for the average user.
- the strength capacity of older people can be advantageously improved and maintained for a longer time or rebuilt with simpler means.
- the system and / or method according to the invention in particular during EMS training, represents a very good possibility of restoring the lost fast muscle fibers, especially in the extremities.
- general stabilization could be achieved in the trunk area, which also has a positive effect on the overall physical condition. This lays the foundation for a fall-free future.
- the visualization unit may be set up to produce an image of the exercising person, such as an avatar.
- the image may be variable in size, appearance and apparel by the system or inputs to the system, e.g. alienated, his.
- the body position of the exercising person is initially detected via sensors and the image is created in dependence thereon.
- a 1: 1 image can be created. This can be varied by specified system movements.
- the image of the exercising person can be used directly for generating the avatar and enriched by symbols (for example: arrows) of a desired movement.
- a visualization unit can be set up to display a static image or a movement of a person, in particular of an avatar.
- the system is designed to motivate a person exercising to replicate the position or movement of the avatar.
- Feedback means may be provided to reward the exercising person in a successful replica or otherwise to cause negative feedback.
- an EMS in the form of a pleasant tibia can be effected.
- the device may be configured to generate electrical energy used to the EMS.
- a stepper, a bicycle, a rowing machine or other training devices may each be connected to a generator, and over this the energy production can take place.
- a capacitive energy recovery is possible, such as, for example, in shifts of appropriately equipped exercise equipment.
- all components are preferably waterproof or at least so that water can not cause any damage. This does not apply mandatory for an input and output unit, which may be, for example, a standard smartphone.
- a sensor in particular a strain gauge, may be arranged to detect a posture, such as, in particular, the angular position of a joint, a person exercising with the system, or to detect a movement of a body part or of the entire body of the exercising person and depending on the posture , in particular the angular position, or the movement, in particular its speed, to effect an electrical stimulation.
- a posture such as, in particular, the angular position of a joint, a person exercising with the system
- a movement of a body part or of the entire body of the exercising person and depending on the posture , in particular the angular position, or the movement, in particular its speed, to effect an electrical stimulation.
- a posture such as, in particular, the angular position of a joint, a person exercising with the system
- a movement of a body part or of the entire body of the exercising person and depending on the posture , in particular the angular position, or the movement, in particular its speed
- an electrical stimulation in this way, a variety of movements
- connection is possible that small movements cause small stimuli and fast movements great stimulation. This is helpful, for example, in the simulation of a swimming movement, when at a high speed of movement, the water resistance increases.
- These postures and movements can be easily detected with strain gauges. These can be incorporated in the training clothing or glued to the skin of the exercising person.
- one or more defined motion sequences are stored in the system in which the image (avatar) can move.
- the system can support or correct the movement of the exercising person by means of stimulation impulses in such a way that the deviation between a performed movement of the exercising person and the defined movement sequence is minimized.
- a learning effect of a proper exercise is trained, e.g. at the golf.
- the performed movement of the exercising person can also be displayed to represent the deviation from the performed and the defined movement.
- the avatar can be shown in color and thereby the deviations that the exercising person performs with dashed lines or as a gray shape / area or the like in the foreground or background can be shown.
- the system may be configured to display an image of a person training with the system and also at least one player.
- the player can be a real person, a virtual person, an animal or a fantasy character.
- game situations can be provided in which interactions between the images can be generated in order to generate electrostimulation depending on the interactions.
- a sword fight can be displayed and if the exercising person has received a hit, this is acknowledged with an electric stimulation, or confirmed or punished.
- a sensor in particular a plurality of sensors, can be provided to record measured values about the state of a person training with the system, and the system is set up to adapt the image of the exercising person in his movements to the state of the exercising person.
- the pulse or other performance-related states of the exercising person alone or in combination assume too great a value, then the image, ie the avatar, can slow down in its movements. Thus, an excessive burden on the body of the exercising person is avoided.
- This rule can be combined in particular with the EMS.
- the movements of the avatar can be reduced and also the EMS can be reduced accordingly.
- the exercising person moves with the intensity of movement of the avatar, their movement activity is reduced. It is also the reverse dependency possible, namely that a low intensity of movement of the exercising person increases the movement of the avatar and at the same time increases the EMS.
- a ratio for the adaptation of at least two stimulation pulse parameters can be predetermined in the data processing device. And when changing readings of one or more sensors, the adaptation of these parameters may be provided according to this ratio, wherein the pacing pulse parameters may be parameters for the same or different electrodes.
- the pulse strength e.g., voltage
- the pacing pulse parameters may be parameters for the same or different electrodes.
- the textile electrodes described herein are made of a material that does not require further moisture delivery and draws the needed moisture only from the skin moisture produced by the body and the humidity.
- a hydrophilic yarn should be used.
- An EMS garment can be equipped with at least two electrodes.
- a textile with two electrodes can be used, for example, specifically for strengthening the abdominal muscles, the neck muscles or even the pomaculature.
- Four electrodes could be used for a simultaneous training session of two body regions such as abdominal and pectoral muscles, back and abdominal muscles, leg and arm muscles or any other conceivable muscular combination.
- Any number of muscle groups can be addressed, provided that there are channels in the electronics and electrodes for the corresponding muscle groups.
- An electrode for muscle stimulation should have the largest possible contact surface in order to guide the current optimally to the muscle. The larger the contact surface, the more pleasant the power transmission.
- the size of the electrode should be adapted to the body parts and the respective muscle groups, which means that electrodes for the abdominal muscles should be larger than electrodes for the chest muscles.
- an electrode consists of conductive material and does not need any further supply of an additional substance such as gel or water.
- This may consist of a silver-coated synthetic yarn which is coated with a polyelectrolyte film. If it should be the case that an additional conductive agent is needed, the electrode can be applied to a carrier material that holds moisture and thus contributes to the conductivity. This can be for example an embroidered silver electrode on moisture-storing neoprene.
- a garment for electromuscular stimulation comprising at least a first portion (A) and at least a second portion (B), wherein the portion (A) has a proportion of conductive yarns and / or threads and / or fibers of 12 to 100%, the Section (B) has a proportion of conductive yarns and / or twines and / or fibers of 0 to 1 1%, wherein the proportion of conductive yarns and / or threads and / or fibers in section (A) is always greater than the proportion of conductive yarns and / or twines and / or fibers in section (B) and the transitions from section (A) to section (B) are at least 75% (based on the total length of all transitions) seamless.
- the transitions from section (A) to section (B) may be completely seamless and / or the entire garment may be seamless.
- the garment preferably has Example, based on its area 2 to 40% section (A) and 20 to 98% section (B).
- the garment is preferably made in a circular knitting process.
- a garment When referring to a “textile” in this specification, it may mean, depending on the context, either a garment or a fabric made of yarn or twine, such as woven, knitted, knitted, braided, stitchbonded, nonwoven, and felts.
- the present invention also relates to functional clothing with a tactile stimulus module and EMG electrode.
- the functional clothing is an embodiment of the textile or garment described above.
- the tactile stimulus module is one embodiment of a previously described electrode
- the EMG electrode is one embodiment of a previously described sensor.
- the object is also achieved of providing systems which make it possible to gather information about the carrier of the systems and to send information to the carrier of the systems, in particular a protection system for dangerous situations.
- a further object is to provide a system which enables the wearer to learn complex movement sequences, in particular with the assistance of a trainer.
- a functional clothing set up and designed to be worn on the human body comprising at least one contact unit with a contact surface, designed and set up for direct contact with the skin surface of a user, the contact unit having a tactile stimulus module and a first sensor, wherein the first sensor comprises or comprises an EMG electrode for measuring and / or detecting electrical muscle activity, further comprising an energy storage device that energizes the tactile stimulus module, and a first internal data processing device connected to the EMG electrode and / or the tactile stimulus Stimulus module is in operative connection.
- a functional clothing is particularly suitable to accommodate contact units with tactile stimulus modules and EMG electrodes.
- Functional clothing within the meaning of the present invention are materials which, as an artificial sheath, surround the human body more or less tightly, with additional functions, in this case, for example, the measurement of EMG signals, being present. These include, for example, appropriately equipped bracelets, shoes, gloves, headgear, belts, shirts, pants, socks and jackets.
- the functional clothing is a garment selected from a group consisting of bracelets, suits, shirts, jackets, blouses, T-shirts, Shirts and pants.
- the functional clothing is a suit, in particular a suit covering arms, legs and upper body.
- the contact unit includes a tactile stimulus module and a first sensor, this does not preclude the contact unit from having more than one stimulus module and / or more than one first sensor.
- the first sensor may also include more than one EMG electrode.
- the respective contact unit comprises exactly one tactile stimulus module and exactly one first sensor, so that the number of tactile stimulus modules and the first sensors per contact unit is 1 in each case.
- the first internal data processing device is designed and set up to control the tactile stimulus module and / or the energy storage device on the basis of the sensor information of the first sensor.
- the data processing device registers by means of the first sensor that a muscle is stretched and then controls the energy storage device in such a way that the energy storage device sends an energy pulse to the tactile stimulus module.
- the functional clothing comprises a first textile, wherein the contact unit is connected to the first textile, in particular sewn or glued to this.
- the first textile is the textile which predominantly comprises the functional clothing, i. H. to more than 50 wt .-%, in particular more than 75 wt .-%, is formed.
- connection between the contact unit and the first textile can be made detachable or non-detachable. If the contact unit is permanently or non-detachably connected to the first textile, in particular by stitching or gluing, it has been shown that it is easier to accommodate the contact unit without it disturbing the user during the movement. This also has the advantage that the contact unit can not accidentally come off. If the contact unit is detachably connected to the first textile, this is more difficult, but the solubility has the advantage that an exchange of contact units, in particular for maintenance, cleaning and / or repair is particularly easy. Also, the cleaning of the functional clothing is simplified to a considerable extent. In particular, under the conditions of a washing process at elevated temperature, it may be advisable to remove any existing contact units of the clothing.
- the, in particular releasable, connection between the contact unit and functional clothing is achieved in that the first textile is a fastening means, in particular a Velcro fastener or a push button, with which the contact unit is connected.
- a fastening means in particular a Velcro fastener or a push button
- the functional clothing is autonomous.
- Autonomous in the sense of the present invention means that the functional clothing, in particular the functional clothing contact unit, does not require a permanent, wired connection to external energy storage or data processing devices for their functionality, in particular with regard to stimulus transmission and EMG measurement. However, this does not exclude that the functional clothing can be temporarily connected to a cable, for example, to recharge the energy storage.
- the present functional clothing is also autonomous to the extent that a wireless communication with an external data processing device for the functionality of the tactile stimulus module and / or the EMG electrode is not required.
- it is a functional clothing, which has an offline mode and an online mode, wherein only in the latter communication with an external data processing device, in particular a smartphone takes place. It is preferably provided that activation of the stimulus modules, in particular via the first internal data processing device, is also possible in the offline mode. Activation of the stimulus modules is understood here to mean that the stimulus modules trigger a stimulus.
- the contact units are each also designed autonomously and in particular each have their own energy storage device and can communicate wirelessly, preferably with the first internal data processing device.
- External energy storage devices and external data processing devices in the sense of the present invention are devices which are not part of the functional clothing according to the invention.
- an external data processing device may, for example and preferably, be a smartphone which communicates wirelessly with the first internal data processing device.
- the functional clothing has contact units which are arranged in such a way that, when the functional clothing is worn in generic fashion, they come to rest against different body parts via their respective contact surface.
- the functional clothing on at least four, more preferably six and most preferably at least ten, spatially separated contact units. In some embodiments, it may even be provided that a multiplicity, in particular more than 20 or 40 contact units, are contained in the functional clothing.
- the functional clothing comprises a network of first sensors and / or contact units, wherein at least some, in particular the majority and / or all, are connected to each other wirelessly or by wire.
- the connection can be made directly or indirectly.
- Numerous sensors, in particular a network of first sensors, allow a more accurate monitoring and possibly controlling of muscles. It can therefore be exactly registered, which muscle is tense.
- conventional devices are not suitable for this purpose to the same extent.
- a tactile stimulus module in the sense of the present invention is a module which transmits tactile stimuli to the body part against which the module rests. This may be, for example, electrical or mechanical stimuli. It is also conceivable that the module raises its temperature in order to trigger a stimulus on the body part.
- the body part is preferably the skin surface on which the module rests, and / or a muscle located below said skin surface.
- the at least one tactile stimulus module comprises or represents an EMS electrode for electrostimulation of muscles.
- the tactile stimulus module transmits current pulses, in particular current pulses controlled by the first internal data processing device.
- the EMS electrode of the tactile stimulus module is an electrode which is in communication with or formed by the contact surface of the contact unit.
- the tactile stimulus module is a vibration module.
- a vibration module does not significantly affect the measurement of the EMG electrode, in particular if the measurement takes place while vibration does not take place. It has also been shown that users often perceive vibrations as more pleasant than current impulses. A disadvantage compared to current pulses, however, is the slower response to the vibrations. Current pulses directly affect the muscle. For this reason, the present invention comprises in In all its possible embodiments, embodiments in which instead of EMS-Im pulses other tactile stimuli such as vibrations in the user via the device or the system are generated.
- the first internal data processing device comprises a first transmission module and / or is connected by cable to a first transmission module, wherein the first transmission module is preferably designed and configured to communicate with an external data processing device, in particular a smartphone ,
- Such wireless communication capability between the first internal and external data processing devices may allow information to be provided to the first internal data processing device. These may be, for example, instructions of the external data processing device to activate the tactile stimulus module.
- the wireless connection option preferably allows to modify settings of the first internal data processing device.
- a transmission module in the sense of the present invention is preferably a module which is designed and set up to transmit and preferably also to receive data, in particular digital data, using electromagnetic radiation.
- the first internal data processing device enables wireless communication with the contact unit, the EMG electrode and / or the tactile stimulus module via the first transmission module or a second transmission module of the first internal data processing device.
- the contact unit preferably having a third transmission module for this purpose.
- the third transmission module is designed and configured to communicate with the first and / or second transmission module.
- the contact unit comprises a third transmission module.
- the first internal data processing device evaluates data received from the EMG electrode and generates instructions for the tactile stimulus module based on these data, which are transmitted wirelessly.
- the first internal data processing device is wired connected to the EMG electrode and the tactile stimulus module in operative connection.
- the EMG electrode and the tactile stimulus module can only be placed in places that allow a wired connection.
- wireline switching Possibilities have the disadvantage that the wires interfere within a functional clothing, for example by the freedom of movement is restricted and / or in that the wires pose a risk of injury. Nevertheless, it has been shown that a wired connection is advantageous in that a disruption of the data transmission occurs less frequently than with wireless connection options.
- the functional clothing is designed and arranged to be worn on the human upper body, in particular represents or comprises a body suit, a jacket and / or a vest, and / or that the functional clothing is designed and set up for this purpose, being worn on human arms or legs, in particular representing or comprising trousers or a bracelet, and / or that the functional clothing is designed and arranged to be worn on the feet or hands, in particular representing or comprising shoes, socks or gloves, and / or that the functional garment is designed and arranged to be worn on the head, in particular represents or comprises a headgear.
- Garments that have at least partially covered arms and / or legs have proved particularly suitable.
- the functional clothing is designed and arranged to enclose at least one body part.
- a body suit in the sense of the present invention is a suit which, when properly used, a human body predominantly, d. H. over 50%, in particular more than 75%.
- a body suit also covers the head, so that the human body is not only predominantly, but completely covered.
- a body suit is integrally formed.
- the functional clothing covers both arms and both legs at least partially, in particular predominantly.
- Predominantly within the meaning of the present invention means to more than 50% of the total area of the affected body parts. Preferably is called predominantly to more than 75%, in particular more than 80%.
- the functional clothing is a suit, in particular a one-piece body suit. It has been found that the functional clothing, which covers body parts predominantly, ensures a particularly secure hold of the contact unit, in particular the contact surface, on the skin of a user. Here it is even possible to perform sports activities without the contact surface slips.
- the functional clothing preferably comprises at least two contact units, the at least two contact units preferably being present in or on the functional clothing in such a way that they come into contact with the opposing body regions when the functional clothing is worn.
- these are opposing body regions of the head, neck, torso, in particular of the shoulders, and / or opposing extremities, in particular opposite arms and / or legs.
- the EMG electrode of a contact unit measures an increased muscle activity on one side and a stimulus module of a contact unit arranged on an opposing body part is then activated, in particular by an internal or external data processing device. This ensures a relaxation.
- At least one contact unit comes into concern when the functional clothing is worn in generic fashion on the spinal column of the human body. This makes it possible to measure signals of the brain on the spinal column and, if necessary, to directly influence the spine by means of current impulses. In particular, it is possible to at least partially inhibit the transmission of pain signals.
- the functional clothing has, in addition to the first sensor, at least one second sensor selected from a group consisting of IR sensor, ultrasonic sensor, magnetoresistance sensor, moisture sensor, strain sensor, temperature sensor and capacitive sensor.
- This second sensor makes it possible to gather more information about the body part on which the contact surface is applied.
- the second sensor is in, in particular wireless, operative connection with the first internal data processing device, so that the latter data of the second sensor can evaluate or transmit to the external data processing device, wherein the data of the second sensor are used to determine when and / or for what period of time the tactile stimulus module is activated.
- the functional clothing comprises at least one third sensor selected from a group consisting of pulse sensor, respiratory frequency sensor, blood oxygen sensor, blood sugar sensor, lactate sensor and heart rate sensor.
- This third sensor can be used analogously to the second sensor and, analogously to the second sensor, can communicate with the first internal data processing device.
- first, second and / or third sensors are present, so that measured values which are determined at the contact surface can be matched to one another.
- the second and third sensors allow the activity of the tactile stimulus modules to be adapted to the individual physical and physical load of the user.
- functional clothing in the form of a protective suit if this information can be determined by first, second and / or third sensors, so that appropriate countermeasures can be initiated by means of the tactile stimulus module or by transmission of warnings or emergency information to the external data processing equipment ,
- the contact surface comprises a, in particular at least partially conductive, second textile.
- the tactile stimulus module and / or the EMG electrode are part of the second textile or formed by the second textile.
- the contact surface and / or the tactile stimulus module comprises the above-mentioned, preferably conductive, second textile.
- Conductive fabrics can be used to transmit current pulses to a skin surface or to measure muscle activity using the EMG electrode. It has been shown that an effective transmission of current pulses is possible, with the conductive textiles allowing adaptation to the skin structure. Furthermore, conductive textiles in existing textiles, especially the first textile, the functional clothing better integrate.
- the conductive second textile at least partially forms an electrode or is part of an electrode, in particular the EMG electrode and / or the EMS electrode. This ensures that the supplied current is distributed evenly in the electrode.
- the conductive second textile is preferably part of the contact surface or forms it. In an expedient embodiment, it may also be provided that the EMG electrode and / or the EMS electrode comprise or are part of the contact surface.
- the electrode in particular the EMG electrode and / or EMS electrode, is backed by a pad.
- This has the advantage that an additional rather contact pressure is generated for the contact surface and / or for the electrode described above. This is expedient in particular in concave body regions.
- the EMG electrode and / or the EMS electrode is an EMG electrode pair and / or an EMS electrode pair.
- an electrode in particular the EMG electrode and / or the EMS electrode, is used, which has a first bearing surface and a second bearing surface, wherein the first bearing surface is preferably smaller than the second bearing surface.
- the circuit is designed and set up such that the entry of the stream into the body occurs via the first bearing surface and the outlet via the second bearing surface.
- a particular preferred EMG electrode comprises an outer ring electrode and an inner ring electrode.
- the outer ring electrode forms the second bearing surface and the inner ring electrode forms the first bearing surface.
- the contact unit is wirelessly and / or wired connected or connectable to the first internal and / or the external data processing device. This has the advantage that data recorded by the contact unit can be evaluated by the respective data processing device and instructions can be transmitted from the respective data processing device to the contact unit.
- the functional clothing is preferably capable of emitting signals via acoustic and / or visual signal transmitters.
- it is a band which is worn over the back of the hand and which has said signal generator, in particular LED lamps.
- the band is attached by means of a loop on the thumb.
- the data processing device comprises a microcontroller, which is designed and configured to control the at least one tactile stimulus module, in particular the signal frequency, signal intensity, signal duration and / or the signal time interval of signals which are emitted by the at least one tactile stimulus module.
- the signals are electrical impulses or vibrations.
- Electrodes refer to the EMG electrode and / or the EMS electrode as described above.
- Electrodes are particularly preferred which comprise a first yarn, in particular consist of this.
- the first yarn is conductive. It has been shown that flexible electrodes facilitate the free movement of the body part, in particular during a sporting exercise. of the user, only to a minor extent. Furthermore, the risk of injury is less with flexible electrodes than with rigid electrodes made of solid metal components.
- the electrodes comprise or consist of a first yarn, wherein the first yarn is coated or encased with a first metal or the compound of a first metal.
- the compound of the first metal is a metal oxide, preferably a first yarn coated with the metal oxide of the first metal.
- the above-mentioned compound is a chemical compound, preferably a covalent chemical compound or an alloy. Said coating or cladding is preferably less than 1 ⁇ , in particular less than 0.1 ⁇ , preferably less than 0.01 ⁇ thick.
- first yarn which is offset with a second metal or the compound of a second metal, in particular which is not identical to the first metal.
- a first yarn is used which is covered with metal threads, i. H. very thin metal wires, is offset.
- the first yarn is offset with metal threads, which consist of pure second metal and are additionally coated with a metal compound, in particular an oxide of the first metal.
- the first yarn comprises the second metal or a compound of the second metal and / or is coated with the first metal or the compound of the first metal, wherein the first and / or second metal is selected from a group consisting of silver, copper , Titanium, gold, aluminum, zinc and iron. Particularly preferred is a coating or sheathing with titanium or a titanium compound, in particular titanium oxide.
- the electrode comprises silicone, in particular multi-layered, wherein at least one layer consists of or comprises silicone. Silicone is especially gentle on the skin. It has been shown that a contact surface comprising silicone is particularly suitable as an electrode for the EMG electrode and / or the tactile stimulus module. Instead of using a smooth surface, it is preferred if the surface is textured and / or a shape conforming to the anatomy of the body is present.
- the silicon electrodes may be multilayer, in particular consist of a non-conductive and a conductive layer. To increase the tensile strength, the silicone electrodes preferably contain an integrated third textile or are connected to the second textile, wherein the textiles preferably have a coefficient of expansion corresponding to that of the silicone used.
- a conductive polymer composition preferably a conductive silicone composition.
- This may be, for example, a silicone composition which has been treated with metals and / or metallic compounds.
- metallic components in particular wires, into conventional silicone.
- an electrode pair forms the tactile stimulus module in the form of the EMS electrode and also the EMG electrode.
- the pair of electrodes fulfills a dual function, wherein the EMG measurement is carried out with the EMG electrode at a first time and electrical impulses are transmitted to another second time of the EMS electrode.
- the EMG electrode and the tactile stimulus module are spatially spaced, but preferably arranged adjacent.
- the functional clothing comprises a sheet-like energy generating element, in particular a flexible solar module.
- the functional clothing comprises an energy-producing second yarn, which preferably forms the surface-shaped energy-generating element or is a component of such, in particular forms the first, second and / or third textile or is part of this.
- the second yarn is a second yarn which gains energy during deformation by the piezoelectric effect and comprises a piezoelectric material.
- the second yarn comprises a metal oxide.
- it concerns nanowires of said metal oxide, which are preferably aligned radially to the longitudinal direction of the second yarn.
- the second yarn absorbs sunlight and converts it into electrical energy, in particular by means of solar cells, preferably by means of textile solar cells. More preferably, a clad metal wire of a third metal is used, which is clad with a fourth metal or a compound containing a fourth metal.
- the third and fourth metals are preferably selected from a group consisting of silver, copper, titanium, gold, aluminum, zinc and iron.
- third and fourth metals are not identical, and it is particularly preferred if the conductivity of the third metal is higher than the conductivity of the fourth metal or the compound with the fourth metal.
- a compound with a fifth metal is deposited thereon, this compound preferably having a perovskite crystal structure.
- the second yarn preferably comprises a semiconductor material, in particular a textile semiconductor material.
- the second yarn comprises powder-coated nanotubes.
- the use of a second yarn and / or a sheet-like energy generating element makes it possible to charge the energy store wireless or wired.
- the wireless charge can be done by induction element.
- the second yarn or a sheet-like energy generating element is less disturbing for the user of the functional clothing than a conventional box-shaped energy store.
- the functional clothing preferably comprises a third yarn which is capable of storing energy, in particular being part of or forming the energy store. It has been found that flexible capacitors are capable of storing energy and forming the third yarn.
- the third yarn comprises particles of activated carbon. It has been found that functional clothing is less likely to be powered by an external source of energy when such a third yarn is used.
- the functional clothing comprises at least one touch sensor, at least one proximity sensor and / or at least one temperature sensor, preferably at least one touch sensor.
- the functional clothing comprises a sensor surface which has at least one touch sensor, at least one proximity sensor and / or at least one temperature sensor.
- the touch sensor, proximity sensor and / or temperature sensor is connected to the internal and / or external data processing device wirelessly or by wire.
- the at least one touch sensor, at least one proximity sensor and / or at least one temperature sensor, in particular the sensor surface is provided on the outer side of the functional clothing in the case of generic wear, the outer side being the side facing away from the body. It has been shown that the user of the suit can specifically influence this by approaching or touching the sensor with his hand.
- it is preferably designed as a sensor surface and configured to convey instructions from the user to the internal first or second or to the external data processing device.
- the at least one touch sensor, at least one proximity sensor and / or at least one temperature sensor, in particular the sensor surface, is preferably included generic wearing on the forearm or hand before, especially on the top and / or bottom of a forearm enclosing segment of the functional clothing.
- the top and bottom of the enclosing element correspond to the position of the top and bottom of the forearm in the generic wearing the functional clothing. It has been shown that this arrangement allows a largely unhindered operation.
- the functional clothing comprises a display, in particular a display, which is part of or forms the sensor surface.
- a display in particular a touch-sensitive display, in particular a bendable touch-sensitive display.
- a flexible display which can be deformed.
- such a display is preferred.
- a plurality of first sensors are included in the functional clothing, which preferably communicate wirelessly or by wire, in particular wherein a plurality of contact units are included, which each have a first sensor.
- the functional clothing comprises a plurality of electrodes, which are connected via in the first and / or second textile of the functional clothing incorporated conductive paths.
- This may be the EMG electrode and / or the EMS electrode of the tactile stimulus module.
- the at least one tactile stimulus module and the at least one first sensor are in operative connection or can be brought about via the first internal data processing device, preferably by the first internal data processing device control signals for the tactile stimulus module based on the Data or measured values of the at least one first sensor can be generated or generated.
- the first data processing device is integrated in the contact unit, in particular part of the contact unit. This makes it possible to provide data processing devices decentralized to each contact unit, so that a connection over a distance between the contact units is not required. It is particularly preferred according to the present invention, when the first sensor is adjacent to the tactile stimulus module. This has the advantage that a muscle activity is determined substantially at the same place where the tactile stimulus is transmitted. For example, it is possible to transmit a motion sequence via the tactile stimulus module, wherein it is simultaneously determined via the first sensor whether the transmitted motion sequence is actually performed.
- the contact unit has a housing in which the first sensor, the tactile stimulus module, the first transmission module and / or the first internal data processing device are housed. In a preferred embodiment, at least the internal data processing device and the first transmission module are accommodated in the housing.
- the electrodes comprise a hydrophilic yarn, in particular first yarn, which is preferably part of the second textile.
- the electrodes may be provided with a moisturizing layer which lies between the skin and the conductor.
- the functional clothing represents a suit, in particular a one-piece suit, or comprises such a suit.
- This may, for example, be a tracksuit.
- a suit it is possible, depending on the information obtained by the sensors (first sensor, second sensor and / or third sensor), to provide instructions which are transmitted in the form of stimuli.
- a trainer can teach movements by transmitting stimuli, which are to initiate the movements, and then check by means of said sensors, if the movements are actually carried out correctly.
- second and / or third sensors are available so that the trainer can evaluate whether there is an overload. In this case, he may stop the training or adjust it so that the load is in a normal range.
- the functional clothing represents or comprises a diving suit or an astronaut suit.
- astronaut suits have a particular need for contact units as described above.
- Astronauts move in their usual workplace in weightlessness, ie they are not or only to a limited extent subject to the influence of gravity. This represents a significant change from the stimulus environment on the earth's surface. That can counteracted at least in part by a corresponding activation of tactile stimulus module.
- astronauts often have to perform space repairs. Here they receive instructions from the earth, which are to be executed.
- the astronaut suit according to the invention it is possible with the astronaut suit according to the invention to transmit instructions for motion sequences via stimulus modules. This is especially under the conditions of space a not to be underestimated assistance. Similar conditions as an astronaut is also subject to a diver. This also moves in a kind of weightlessness and must, for example in repair work on oil rigs, accept instructions, so that analogous to the astronaut suit assistance with a suitably modified diving suit is possible.
- the functional clothing is or comprises a protective suit, in particular a protective suit against a temperature gradient, preferably a wetsuit.
- a protective suit against a temperature gradient
- a tactile stimulus module which can cause vibrations
- this embodiment is preferred.
- the suit activates muscles to generate heat if hypothermia threatens to give the person time to eliminate the danger or to rescue.
- such a suit makes it possible to monitor vital signs which, for example, can be transmitted wirelessly in advance to rescue teams via the external data processing device.
- the functional garment comprises or constitutes at least one thrombosis stocking.
- This embodiment can be used for long thrombosis prophylaxis flights by stimulating muscles in the lower extremities during flight.
- the electrodes are preferably incorporated in the stockings or cuffs. The information from the measurements of the sensors can be used to regulate the tactile stimulus module or the tactile stimulus modules.
- the functional clothing is designed in several parts and in the process comprises spectacles, preferably with a display.
- the spectacles comprise the first internal data processing device or comprise a second internal data processing device, wherein the second internal data processing device is designed and configured to communicate with the first internal data processing device, the contact units and / or the external data processing device.
- the above embodiment allows feedback between the user and the virtual world or the avatar (eg, a virtual trainer) of the virtual world. For example, in a computer game, if you are hit by an ammunition hit, a haptic feedback can be made, for. As a vibration signal or an electrical pulse.
- the contact surface forms or comprises an electrode or is part of the same.
- these are the EMG electrode and / or the EMS electrode, particularly preferably both EMG electrode and EMS electrode.
- the contact surface comprises, is or is part of the tactile stimulus module, in particular if it is a tactile stimulus module in the form of an EMS electrode. It is also preferred that even if the tactile stimulus module is not part of the contact surface, there is at least one direct connection to the stimulus module. Immediately means preferably that the stimulus module is in direct contact with the contact surface.
- the display is an LED display, in particular an OLED display, which is controlled by the second internal data processing device, wherein the second internal data processing device is designed and set up to control the tactile stimulus modules.
- a pain suppressing system comprising a functional garment as described above is the subject of the invention.
- the stimulus module in a pain, which is detected for example by the first sensor, the stimulus module is activated. In one embodiment, this transmits electrical stimuli which relieve the pain. Electrical stimuli are thought to be sent to the spinal cord by stimulation of tissue nerves, which attenuate the signal transmission of pain and / or cause the release of chemical substances in the brain that reduce pain perception. Even a stimulus module, which exerts pressure or gives off the heat, can reduce the pain. In the end, the stimulus triggered by the stimulus module (not or less painful) superimposes the stimulus that is perceived as painful, which is to be counteracted.
- Stimulus pathways of the central nervous system for transmitting the pain stimulus from the periphery to the brain are thereby influenced so that the pain transmission to the brain is reduced or prevented.
- the system is suitable for both acute and chronic pain.
- a system is provided which is suitable, in particular by means of the first sensor, to recognize in which areas and / or at what time active pain suppression is required.
- a functional clothing is provided which can transmit stimuli to body parts.
- electrical impulses are transmitted to muscle parts, causing the muscle or muscles to contract.
- vibrations are transmitted to the skin surface, so that it experiences a stimulus and is preferably also heated.
- the functional clothing can make it possible for the user to be given instructions for a movement sequence. This allows athletes to intuitively learn specific difficult movements based on immediately perceived stimulus stimulation. A trainer can use the clothing available to transmit instructions while keeping track of whether or not they are being followed. It is also conceivable that instructions can be transmitted in dangerous situations.
- by transmitting electrical pulses it can be ensured that the muscles can be controlled according to the instruction instructions (regardless of the conscious control of body movement by the user).
- a particular concern of the present invention is also to be able to transmit stimuli in virtual environments depending on the muscle activity of the user.
- a virtual avatar in a virtual environment can simulate analogous muscle contractions as actually performed by the user.
- stimuli of the virtual world can be simulated by stimulus transmission by means of the tactile stimulus modules. For example, if a player hits a virtual edge of a table with his or her arm, a muscular contraction or vibration can be caused on his or her arm.
- a device or system is part of this invention, which is functional apparel for wearing on the human body, comprising at least one contact unit with a contact surface, designed and adapted for direct contact with the skin surface of a user, wherein the contact unit comprises a tactile stimulus module and a first sensor, wherein the first sensor represents or comprises an EMG electrode for measuring and / or detecting the electrical muscle activity, further comprising an energy storage device, which energizes the tactile stimulus module, in particular the tactile stimulus module and the first internal data processing device, and a first internal data processing device, which is in operative connection with the EMG electrode and / or the tactile stimulus module.
- the first internal data processing device can be designed and set up for this purpose, the tactile stimulus module and / or the energy storage device on the basis of data, in particular measurement signals, of the first Control sensor.
- the functional clothing may comprise a first textile, wherein the contact unit with the first textile, preferably releasably connected, in particular wherein the functional clothing consists mainly of the first textile.
- the contact unit can be sewn or glued to the first textile, and / or connected to a fastening means, in particular a hook-and-loop fastener or a push-button.
- the at least one tactile stimulus module may include or depict an EMS electrode for electrostimulation of muscles and / or the tactile stimulus module may include or represent a vibration module.
- the first internal data processing device may comprise a first transmission module or be connected by wire to a first transmission module, wherein the first transmission module is preferably designed and configured to communicate with an external data processing device, in particular a smartphone.
- the first internal data processing device may have a transmitting and receiving module, in particular the first transmitting module and / or a second transmitting module, which enables the wireless communication with the contact unit, the EMG electrode and / or the tactile stimulus module, in particular such that the first internal data processing device is wirelessly in operative connection with the EMG electrode and / or the tactile stimulus module.
- the contact unit may have a third transmission module, which is preferably designed and configured to communicate with the first and / or second transmission module.
- Functional clothing which comprises at least two contact units is also provided according to the invention, the at least two contact units preferably being present in or on the functional clothing in such a way that they come into contact with opposite body regions when the functional clothing is worn.
- the at least two contact units may be applied to the human body on opposite body regions of the head, neck, torso, in particular the shoulders, and / or on opposite extremities, in particular arms and / or legs.
- the at least two contact units may be applied to the human body on opposite shoulders, arms and / or legs.
- At least one contact unit may come into consideration in generic wearing of the functional clothing on the spine of the human body.
- the contact unit may have a housing which preferably comprises the first sensor, the tactile stimulus module, the first data processing device, the first transmission module, the second transmission module and / or the third transmission module.
- Yet another part of the invention is a suit (and method) having one and / or a plurality of sensors that can be virtual world over an interface (goggles, helmet, visor, contact lens, display, or any of them) Execution and combination).
- the data can be transmitted offline and / or online, the user gets over the suit in particular haptic signals. He can averages through the glasses, the helmet, the visor (Visual Instrument and Sensory Organ Repositioning), the contact lens or the display in front of the eyes in a virtual training studio online and / or offline to choose a course.
- the helmet the visor (Visual Instrument and Sensory Organ Repositioning)
- the contact lens or the display in front of the eyes in a virtual training studio online and / or offline to choose a course.
- When he has chosen a course he enters a virtual course where an avatar greets him.
- the avatar / trainer (virtual trainer) gives an exercise and the user simulates it.
- the system detects which extremity, how fast, where and if it moves correctly in the room.
- the body is preferably subdivided in this method into a vertical main body axis, and two horizontal axes, once the shoulder axis and once the pelvic axis. At the shoulder axis are the upper extremities and at the pelvic axis are the lower extremities.
- the virtual model can be compared with the user via sensors in the suit, and trained individually by the avatar (virtual trainer), in particular via a haptic feedback, but also acoustically or visually.
- training can be done via EMS (electro-stimulation training), the avatar does the exercises, and a program then triggers a muscle-stimulating stimulus. If the exercises were taken correctly, the user gets a stimulation stimulus (training stimulus).
- EMS electro-stimulation training
- Another embodiment is to simulate a form of exercise (e.g., golf swing and all imaginable sports exercises and movements) that the user then simulates.
- a form of exercise e.g., golf swing and all imaginable sports exercises and movements
- Through the sensors in the suit recognizes the program that runs in the background, which muscles are active and which are not. It can then activate individual muscles during the exercises to allow the user to learn or improve movement.
- Another embodiment is to wear a suit in space (space station) to stimulate the nerves by a pulsating rising signal, from bottom to top, to simulate the Innerv réelles on the earth. Also, an astronaut can wear this special underwear to monitor and / or stimulate the body.
- one or more defined movement sequences are stored for the image of the exercising person, in particular a golf swing movement. And the system is set up to assist or correct the exercising person's movement by electrostimulation so as to minimize the discrepancy between a performed exercise of the exercising person and the defined course of motion.
- a range or corridor of the permissibility of the movements is defined and the system is set up to generate stimulation pulses only when the movement of the exercising person has left the range or corridor of the permissible movements.
- Yet another part of the invention is a method that can be used for the PMR method (progressive muscle relaxation) according to Edmond Jacobsen.
- the procedure is used for voluntary and conscious tension and / or relaxation of certain muscle groups, whereby a state of deep relaxation of the whole body should be achieved.
- the individual muscle parts are first tensed in a certain order, the muscle tension is kept short, and then the tension is released.
- the concentration of the person is directed to the alternation between tension and relaxation and to the sensations associated with these different states.
- the aim of the procedure is to lower the muscle tension below the normal level due to improved body awareness. Over time, the person should learn to induce muscular relaxation whenever they want to.
- the relaxation of the muscles and other signs of physical restlessness or excitement can be reduced, such as palpitations, sweating or tremors.
- muscle tensions can be detected and loosened and pain can be reduced.
- This method is preferably coupled with special software and a suit.
- the user preferably plays music through the headphone or other acoustic output device, and the sensors in the suit perform one and / or more muscle contraction to relax the user. Also, a body journey can be pretended auditory, and the user gets at the corresponding extremities, haptic signals to relax him, or to train his body perception.
- sensors detect the current state of the body, and send determined information to a unit.
- Suitable sensors may be selected from the following: BIA sensor, ultrasonic sensor, EMG sensor, EMS sensor, motion sensor, NIRS sensor, magnetic resistance sensor, humidity sensor, ECG sensor (especially with HRV measurement), strain sensor (for measuring respiratory rate ), Lactate sensor, temperature sensor, blood glucose sensor and touch sensor.
- the data is transmitted to a computing unit via wired and / or wireless, and the feedback is sent to the muscle via EMS in order to train it.
- the suit incorporates haptic sensors that perform a massage function.
- a professional footballer has increased muscle tension after a game.
- the system according to the invention in the form of a garment on the leg can, for example, loosen the thigh and improve drainage of the blood in the leg.
- the thighs are loosened using a special algorithm, in particular via vibrations or also mechanically. Then the whole leg is massaged foot up.
- the system may also be used for full body and / or partial body massage where infrared sensors may be incorporated in the suit that locally and / or globally heat a single and / or multiple muscle parts.
- the suit-like system can activate one or more muscles to generate heat. Alternatively or additionally, the system can monitor the vital signs to give the person time to rescue.
- Another embodiment relates to the use of the system on a user who is an astronaut.
- the user can be specifically trained by the EMS training, or it can be simulated motion sequences. For example, if the astronaut has back pain, certain muscles can be trained.
- the training can be carried out according to specifications and individual training programs, whereby a control unit is connected with sensors on the astronaut. It could also be provided a GPS transmitter that transmits the astronaut its height and position haptically.
- a further application according to the invention is that in the virtual space a user can be instructed haptically to jump to the left, to the right, up or down in order to carry out all imaginable movements.
- the user is guided by haptic feedback and / or his position is detected by a GPS transmitter to locate it.
- the electrodes to be ironed may be in the form of prefabricated ironable PADs.
- the control unit may be mobile and / or wired attached to the textile and is not ironable.
- the control unit is used to control the sensors.
- the system may preferably be connected to a power supply in any conceivable manner to power the system.
- the system can be controlled via a mobile terminal (smartphone) and / or wired.
- the electrodes may be incorporated as individual zones in a textile, either for the upper body or individual extremities and / or the lower body or individual extremities.
- the electrodes may consist of individual and / or multiple zones which are current-carrying or non-current-carrying.
- a device may be characterized in that motion sequences can be trained by a haptic feedback in conjunction with a special software.
- the user is presented with a movement, and while he is simulating, he is wearing a suit that recognizes which muscles are active and which are not, to compare them with the exercise (software).
- the user receives support via EMS signals to the muscle groups that are important for the exercise.
- it is constantly measured, which muscles are active.
- the user can learn any movement through this system, in a virtual world, and constantly receives feedback.
- a device may further be characterized in that the electrodes are made of a material which transmits pulses to the skin, these electrodes are combined and / or plied, knitted, embroidered or knitted with a hydrophilic yarn.
- the electrodes may be provided with a moisturizing view which lies between the skin and the conductor.
- the device may be characterized in that the electrodes are made of a conductive polymer, these silicon electrodes may be transparent, d. H. consist of a conductive and / or a non-conductive view, this is preferably at most as stretchable as the conductive silicone.
- the device may be characterized in that the electrode consists of two outer ring electrodes and an inner ring electrode, or of an outer and an inner circle (the circles are each configured as an electrode), these electrodes and / or electrodes are suitable for bipolar and / or unipolar streams.
- the device may be characterized in that a ratio for the adaptation of at least two stimulation pulse parameters is predetermined in the data processing device, and when changing measured values of one or more sensors, the adaptation of these parameters according to this ratio is provided, wherein the stimulation pulse parameters Parameters for the same or different electrodes can be.
- the device may also be characterized in that one or more sensors are set up to record different measured values, wherein in particular the measuring principle of these sensors is based on different physical principles and the data processing unit (4) is set up to weight these measured values in a comparison and to trigger pacing pulses thereby changing pacing pulse parameters.
- Figure 1 is a schematic diagram of clothing with essential functional elements involved in the inventive method.
- Fig. 2 shows a selection of possible clothing parts and mounting possibilities of sensors and a sensor
- Fig. 3 shows an electrode which is concave-shaped
- Fig. 4 shows a suit and / or various clothing parts with massage function
- Fig. 5 shows a suit and its possible therapy function
- Fig. 6 shows a feedback method in a virtual world (glasses as an interface);
- Fig. 7 shows a virtual gym method
- Fig. 8 shows a technical gym procedure
- Fig. 9 shows a pair of pants with a haptic application
- Fig. 10 shows a haptic process (PMR);
- Fig. 1 1 shows a suit with air and / or water channels
- Fig. 13 shows a screen with sensors attached to different parts of the suit
- Fig. 15 shows a screen with various adjustment modifications
- Fig. 17 shows a screen with a sport-specific exercise
- Fig. 18 shows an access screen to a virtual gym course offer
- 1 shows a possible suit by a schematic diagram of the essential functional elements involved in the inventive method and the device.
- 100 shows a suit to which a plurality of sensors 101 are attached, which both measure EMG signals of a body and transmit EMS signals to a body.
- the dual function of the electrodes / sensors is illustrated by the two-color representation.
- a mobile terminal which may receive and / or transmit signals 103, preferably. It can be a mobile smartphone and / or a stationary unit.
- 104 is a schematic diagram of a sensor / electrode detecting sensor data of a body (EMG signal) or transmitting a signal (EMS signal) to a body. It can also be any other conceivable sensors that detect human biological and / or physical data. By other design, material selection, type and location of the sensors and processing many more designs are conceivable.
- a user is interacting with the system. The system is designed in Fig.1 as a suit in which the sensors are sewn in the form of a yarn.
- this sewn-in design is possible in a suit and in any other garment by electroactive and / or electrosensitive yarn.
- the system is powered by a power cable (not shown).
- a current generator that generates current through kinetic energy, which is then stored in a battery.
- One possible implementation could be a wireless inductive charging.
- Another conceivable embodiment could be piezoelectric plastic (nanogenerator).
- the garments shown in Figures 2, 200, 201, 202, 203 and 204 represent only a selection of many other conceivable garments.
- One or more of the following sensors may be integrated into the system: BIA sensor, ultrasonic sensor, EMG sensor. Sensor, EMS sensor, motion sensor, NIRS sensor, magnetic resistance sensor, humidity sensor, ECG sensor (including HRV measurement), strain sensor (respiratory rate), lactate sensor, temperature sensor, blood glucose sensor, pulse sensor and touch sensor. All sensors can be incorporated into the textile or garment and / or in a control unit that can be attached to clothing.
- FIG. 301 shows a schematic diagram in which a textile with a hydrophilic silicone yarn can be seen.
- 302 shows that the shape results in better contact with the body.
- the electrode can preferably be used in concave body regions, such as between the breasts or in the region of the armpits.
- FIG. 4 illustrates the possibility of a haptic massage method, which is integrated in a suit and transmits by haptic sensors (electrotactile, mechanotactile or vibrotactile stimuli).
- haptic sensors electronic, electroactive polymer, electrospray sensors, electrospray sensors, electrospray sensors, and electrospray sensors.
- Any irritation is conceivable, e.g. rising, descending, pulsating, vibrating, tapping, and wavy signals (partially symbolized by arrows).
- the method can be integrated into any garment that has contact with the body. Long or short socks are conceivable, which can be worn during a flight and can transmit a pulsating vibration signal from bottom to top over the entire surface and / or also an EMS signal to activate the muscles of the lower extremities.
- Haptic stimulation may preferably be mechanical stimulation, e.g. through vibrators. It can also be a thermal stimulation. With electrical stimulation, short pulses can be used.
- the schematic diagram shown in FIG. 5 shows a therapy or training method according to the invention.
- 500 shows a suit with sensors 501 that can receive and / or transmit signals (symbolized by arrows). With tension and / or increased muscle activity, the sensors can measure and evaluate the activity via analysis software. If the analysis reveals that a muscle is too active, it activates the muscle on the contralateral side to induce inhibition, causing the muscle to lose its tone and / or relax.
- the method works on the principle of afferent collateral inhibition. The principle of afferent collateral inhibition is described below: muscle work (muscle contraction) is only possible if activation of the agonist results in simultaneous inactivation of the antagonist and vice versa.
- FIG. 5 shows the reception of the sensor data, which receives the activity signals of the musculature, and sends them to a controller, such as a mobile terminal (smartphone, tablet PC).
- the mobile device 502 is running an analysis software procedure.
- the data is transmitted via mobile and / or wired.
- the sensors are seen, which capture the muscle activity and send to the mobile terminal.
- the transmission of the measured data is not necessarily done directly by the sensors, but the sensors may be connected to a data transmission unit that performs the transmission.
- the sensors / electrodes are closed see who transmit the muscle-stimulating stimuli to the skin. These are transmitted by the mobile terminal 502 and / or wired.
- the software is shown as a trainer method.
- FIG. 6 shows a user with a system according to the invention in the form of a garment worn on the upper body and a visualization unit in the form of a screen 604 (eg a pair of glasses, in particular 3D glasses, is also conceivable).
- the user interacts with a virtual world (environment).
- a virtual trainer 603 who prays an exercise and gives instructions.
- the practicing person repeats this exercise.
- the trainer gives a training instruction that the user should simulate. If he does not complete the exercise correctly, it will be detected by a sensor and the software processes the signal and sends a haptic signal to the user (electrotactile, vibrotactile or mechanotactile).
- This signal may be an EMS signal which is arranged to directly effect muscle activation. Alternatively, a signal may be provided at a frequency that is not suitable for muscle activation. This signal is sensitively detected by the body and the user can then consciously perform a corrected movement.
- a portion of the visualization unit 603 which gives the user an instruction to properly execute the movement while the system regulates the execution of the movement via the sensors 601.
- the system detects via the sensors 601 (eg strain gauges) in the textile whether the movement has been completed correctly. If the movement was not done properly, an avatar will show the exercise correctly in real time. Thus, a realistic recognition of the exercise is possible.
- FIG. 6 shows a garment in which one or more sensors 601 are processed to send and / or receive signals.
- the transmission of measured values can be done via a transmitter module connected to the sensor (eg radio, Bluetooth).
- This also allows the reception of data, such as activation information for the individual electrodes.
- Vital signs can also be recorded as described above.
- 603 EMS signals can be transmitted by the virtual trainer.
- There are several technical possibilities for measuring movement eg acceleration sensor, sports biomechanics). Frequently, miniaturized piezoelectric acceleration sensors made of silicon are used, which convert the pressure fluctuations caused by an acceleration into electrical signals.
- Recent piezoresistive and piezocapacitive sensors provide a signal that shows not only the acceleration, but also the inclination of the sensor (position relative to gravity). at In the horizontal or vertical position, the DC (DC) components of the signal differ; consequently, the position of the body in space can also be determined. Gyrosensors can also measure the angular acceleration.
- An accelerometer only responds in one dimension with maximum sensitivity, so two or three sensors must be combined to capture motion in the plane or three-dimensional space. For many purposes, measurements in one or two dimensions (axes) are sufficient, while human motion behavior is measured in the three spatial dimensions (planes). The enclosed sketch is only for illustration, it represents only one of many possible variants.
- a sensor in particular a strain gauge, may be configured to detect a posture, such as, in particular, the angular position of a joint, a person exercising with the system, or to detect a movement of a body part or the entire body of the exercising person and in response to the attitude, in particular the angular position, or the movement, in particular their speed, to effect an electrical stimulation.
- a posture such as, in particular, the angular position of a joint, a person exercising with the system, or to detect a movement of a body part or the entire body of the exercising person and in response to the attitude, in particular the angular position, or the movement, in particular their speed, to effect an electrical stimulation.
- a preferred method involves selecting a training course in a virtual gym.
- a suit as described above, which makes it possible to receive haptic signals.
- the user is preferably offered the option of opting for a virtual course by means of a visualization unit.
- the selection process can be seen via a gesture of the user or through a specific movement to the respective course.
- the gestures are recognized by the garment in particular the suit and passed to the controller.
- the control activates the desired function or program.
- the system may include a user interface with a sensor, which may be, in particular, a camera, an ultrasonic sensor, or a radar sensor, and / or the user interface may be adapted to control the EMS system and / or individual pulse parameters by gestures.
- the visualization unit can show the user a direction. It is possible to navigate the user and allow him to jump to the right, left, front, back or up.
- the virtual trainer gives him the instructions to move.
- the system can also be used for learning or for online training.
- the virtual trainer When a user makes a movement that has not been performed correctly, the virtual trainer recognizes it and gives him the exact exercise and instructions to optimize his movements. The virtual trainer also simulates the movements and gives optimization instructions to movement executions. Thus, the coach can also teach him a sport-specific exercise such as the golf swing and all conceivable movement executions. It is also possible to use a special online supported EMS Training with a virtual trainer to complete. It is also according to the invention to provide the user with a mirror function on the visualization unit in order to orientate himself visually. The procedure recognizes the execution of the movement, compares it in the software and gives a correction instruction via the virtual trainer.
- the schematic diagram shown in Figure 7 shows a massage application for use, for example, in professional sports.
- the example described here is about presenting a massage procedure for professional sports.
- An example of the lower extremities 900 is shown. These pants are exemplary of every imaginable garment.
- the thigh is treated only on the thigh with a pulsating function (haptic). This is followed by a continuation of the massage from bottom to top 901. After the thigh, it is possible to improve the return current and to massage from below (caudal to cranial) and / or to treat.
- the forms of massage can be preparatory massages, relaxing massages or activating massages.
- a PMR method progressive muscle relaxation
- haptic sensors that is in particular actuators such as electrodes
- the progressive muscle relaxation according to Edmund Jacobson is a procedure in which the conscious and conscious on and relaxation of certain muscle groups a state of deep relaxation of the whole body is to be achieved. The individual muscle parts are first tensed in a certain order, the muscle tension is kept short and then the tension is released. The concentration of the person is directed to the alternation between tension and relaxation and to the sensations associated with these different states. The aim of the procedure is to lower the muscle tension below the normal level due to improved body awareness. Over time, the person should learn to induce muscular relaxation whenever they want to.
- the relaxation of the muscles and other signs of physical restlessness or excitement can be reduced, such as palpitations, sweating or tremors.
- muscle tensions can be detected and loosened and pain can be reduced. It is possible, for example, to trigger a haptic signal on the foot which signals to the user which muscle he should tense on the body and when he should relax the muscle again.
- This procedure is possible with a suit that transmits vibrotactile, electrotactile or mechanotactic stimuli with haptic sensors.
- this signal may be other than an EMS signal.
- the difference is in the frequencies of activation.
- Single and / or multiple sensors / electrodes can be activated, all applications can be wireless and / or ⁇ wired to a controller such as a mobile device (smartphone) transmitted and / or received from there.
- relaxation music can be transmitted.
- a suit in which the sensors / electrodes or actuators also transmit haptic signals.
- the transmission can be done by a closed water circulation system and / or a closed air system.
- a suit can consist of two different zones. A zone is attached to the body, and the outer is used to delineate the environment. Between the two zones are nozzles which transmit a haptic signal to the skin via air pressure or water pressure in order to perform one of the previously described methods.
- the schematic diagram shown in Figure 12 shows a suit with a diagnostic function that works online and / or offline. This also applies to all previously described methods.
- the invention is also a suit that has one or more vital sensors. Any biodata can be measured and transmitted to the controller or the controller mobile and / or via a cable connection. It can be provided sensors that detect the temperature and all conceivable vital parameters and transmit them wired and / or wireless to the controller or the mobile device (smartphone). The data may be evaluated by an online medical professional or diagnostic software to provide health advice to the user. For example, if the temperature is too high, a recommendation for a doctor's visit will be made.
- a screen of the controller which displays the user's health via a 3D glasses, a screen or any conceivable display device.
- This can be physiological or anatomical and include every imaginable visualization.
- the attached sketch is only for a better overview, it represents only one of many possible variants.
- the screen shown in Figure 8 shows the suit, which can activate individual sensors by touching the screens.
- the suit can make it possible to use electrodes locally or globally for any of the methods described above.
- This controller can be mobile or wired.
- the feature can be online and / or offline.
- the screen shown in Fig. 9 shows a function screen which allows one to select individual programs as described above.
- the screen shown in Fig. 10 shows the control of the therapy method and / or training method that can detect each body region and can be adjusted individually.
- the screen shown in Fig. 1 shows various setting modes.
- the screen shown in Fig.12 shows a sport-specific exercise that can be learned as described above.
- the athlete is given an exercise and then has to simulate it. If it is not done correctly, it will get support from the system and an EMS signal to stimulate the muscles it should use.
- the stimulus can be transmitted via any haptic sense (vibrotactile, electrotactile or mechanotactile stimuli).
- the system also recognizes which muscles are active. Thus, the athlete is able to learn every movement or to optimize it. Any sport and / or exercise is possible.
- the user can learn, for example, the golf swing.
- any haptic signal is possible to tell him a stimulus.
- it is possible to detect movement and / or transmit movement data.
- the procedure uses a control software that balances the movement with the given movement and optimizes the movement via muscle activity measurements and / or muscle activations.
- the screen shown in FIG. 13 shows access to an online sports studio that can be used offline and / or online. By tapping on one of the buttons in the upper area of the screen, the user can enter a course or make individual settings.
- FIG. 14 shows a schematic representation of a control of stimulation pulses.
- the system 1 for controlling stimulation pulses during a stimulation on a user 2 comprises at least one sensor 3, a data processing unit 4 and a pulse unit 5.
- the electrodes 8 and the sensors 3 are provided with a textile , here a tracksuit 10, connected and firmly attached respectively in a lower leg portion of the tracksuit 10.
- a portable system 1 is provided, which allows the user to perform locally and / or in his freedom of movement unrestricted the stimulation application.
- the sensor 3 is, for example, suitable for measuring a measured value, in particular the EMG activity of the user 2.
- an EMG activity of the user 2 to be measured and a stimulation pulse, in particular an EMS pulse, to be triggered, which is modified as a function of the measured value or control signal in one or more stimulation pulse parameters.
- a stimulation pulse in particular an EMS pulse
- one or more sensors 3 of the same or different type can be arranged in the system 1.
- the data processing unit 4 is configured to compare the measured value with a threshold value and to generate a control signal to the pulse unit 5 if the measured value and the threshold value are in a predefinable relationship to one another.
- lying pulse unit 5 and data processing unit 4 are mounted in a common housing that can be carried by the user 2 in one hand or optionally inserted into a pocket or detachably connected to the tracksuit 10.
- the pulse unit 5 is suitable for triggering stimulation pulses and configured to change one or more stimulation pulse parameters depending on the control signal.
- a method according to the invention in which a pulse unit triggers one or more stimulation pulses, comprises at least the following steps: a) measuring a measured value, b) comparing the measured value with a threshold value, c) generating a control signal if the measured value and the threshold value are in a predefinable relationship, and d) changing a pacing pulse parameter in response to the control signal.
- the measured value measured by means of a sensor is compared to a threshold value by means of suitable algorithms.
- a threshold value can advantageously be predefined or adjustable or predefinable in the data processing unit. If it is determined that the measured value and the threshold value are in a predefined relationship to one another, a corresponding control signal is generated and a pulse parameter is changed as a function of the control signal. A corresponding stimulation pulse with a modified pulse parameter can then be triggered by the pulse unit.
- the stimulation pulse intensity can be increased or decreased depending on the measured value.
- further stimulation pulse parameters such as pulse type, intensity, duration of the stimulation pulse, frequency, ramp, pulse break, single pulse width, and / or single pulse duration can be changed.
- the system 1 shown in FIG. 14 also comprises a user interface 6, with an input means 62, for example keys.
- the user interface 6 is arranged in a housing separate from the data processing unit 4 and pulse unit 5 and configured as a remote control. In this way, the data processing unit 4 and the pulse unit 5 can be controlled and adjusted by means of the remote control comprising the user interface 6, without the user 2 having to carry the remote control during the stimulation application.
- the portable housing comprising the data processing unit 4 and the pulse unit 5 further comprises an energy source 7.
- Feedback means may be provided to inform about the next EMS pulse.
- an EMS pulse may be 3 seconds and then a pause of, for example, 3 seconds. So that the next impulse is not surprising for the user, it is possible, for example, to output an optical signal. This can happen for example on a back of the hand unit. At the back of the hand can be fastened with fastening means an electronic component, in particular a communication module. Alternatively, this can also be used a bracelet.
- an LED may light or flash one second or one-half second before the start of an EMS pulse.
- a haptic feedback is possible.
- a vibration can be exercised by a corresponding communication module.
- the hand is very sensitive and so such vibrations can be well perceived.
- input means may be provided.
- stimulation parameters such as pulse intensity, frequency, type of signal (rectangular or sinusoidal) can be selected.
- individual electrodes (or groups of electrodes) of the EMS can be selected and activated.
- the communication module is preferably attached to the hand or wrist, in particular the back of the hand.
- a communication module may be attached to another location of the garment used in EMS training.
- a communication module may be attached to the neck.
- a feedback module arranged there will preferably output haptic signals or acoustic signals, since they are clearly perceptible on the neck.
- electrical signals can be used as feedback to restart the stimulation.
- a frequency range which is not suitable for stimulation For the EMS, frequencies of 20 to 300 Hz are preferably used in some applications.
- the feedback signal may be a DC signal or a low-frequency signal ⁇ 20 Hz or greater than 1 kHz.
- An electrostimulation device comprising at least one item of clothing which comprises a plurality of electrodes for electrostimulation, an energy source for the electrical stimulation, in particular a battery or a rechargeable battery, which is connected to the item of clothing; the EMS device further comprising a feedback device configured to be worn on the body of a person training with the EMS device, and a controller configured to initiate and / or provide electrical stimulation signals ⁇ send a signal to the feedback device in a defined period of time before an electrical stimulation signal.
- An electrostimulation device adapted to receive EMG signals and / or to transmit EMS signals to a human body to train it.
- the feedback device is adapted to emit an optical signal and attachable to the wrist or the hand of a person exercising and in particular the feedback device on the back of the hand of the exercising person can be attached.
- the feedback device is adapted to emit an optical signal and in a pair of glasses, a helmet, a visor, a contact lens, located in front of the eyes display.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung beziehungsweise ein System und ein Verfahren zur Übermittlung von Reizen an einen Nutzer. Die Reize können Elektromuskelstimulationsreize oder auch haptische Reize wie Vibrationen umfassen. Das System vereinfacht die Nutzung der entsprechenden Reize unter anderem dadurch, dass Parameter während der Nutzung gemessen werden können und abhängig von den gemessenen Parametern die Art und Ausprägung der Reize veränderlich sind. Die Systeme, Vorrichtungen und Verfahren eignen sich besonders für die Verwendung im Sport.
Description
Vorrichtung, System und Verfahren zur Übertragung von Reizen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Empfangen von elektrischen Signalen von einem Körper und zum Übertragen elektrischer Signale an einen Körper. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein System zur Steuerung von Stimulations- Impulsen. Aus dem Stand der Technik sind Stimulations-Impulse bekannt, insbesondere eine elektrische Muskelstimulation (EMS) zur Stimulation von verschiedenen biologischen Geweben wie Muskeln und Nerven.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung beziehungsweise ein System und ein Verfahren zur Übermittlung von Reizen an einen Nutzer. Die Reize können Elektromuskel- stimulationsreize oder auch haptische Reize wie Vibrationen umfassen. Das System vereinfacht die Nutzung der entsprechenden Reize unter anderem dadurch, dass Parameter während der Nutzung gemessen werden können und abhängig von den gemessenen Parametern die Art und Ausprägung der Reize veränderlich sind. Die Systeme, Vorrichtungen und Verfahren eignen sich besonders für die Verwendung im Sport.
Die elektrische Muskelstimulation, findet insbesondere Anwendung bei speziellen Indikationen im medizinischen Bereich, wie bevorzugt der medizinischen Rehabilitation, sowie im Sport, insbesondere Hochleistungssport, und im Fitnessbereich. Ein EMS-Training bewirkt seine positiven Auswirkungen größtenteils über neuronale Verbesserungen, wie z.B. eine gesteigerte Aktivierbarkeit. Eine mit EMS trainierte Person hat eine vergrößerte Muskelmasse, was z.B. bei Senioren die Häufigkeit von Stürzen, bzw. deren Folgen reduziert.
Das Dokument CA 2537177 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Muskelstimulation, um die Herzpumpfunktion über eine Muskelstimulation zu unterstützen. Die Vorrichtung umfasst eine Impuls-erzeugende Einheit zur Erzeugung und Ausgabe eines elektrischen Stimulationsimpulses, eine Kontrolleinheit zur Steuerung der Impuls-erzeugenden Einheit und zur Gewährleistung, dass der Stimulationsimpuls den zu stimulierenden Muskel erreicht. Eine bereitgestellte Determinationseinheit dient der Bestimmung einer durchschnittlichen Stimulationsfrequenz innerhalb einer definierbaren Zeitspanne, sowie Impulsspeichermittel mit einer Recheneinheit. Eine Recheneinheit dient dem Berechnen eines Stimulationsmusters.
Es besteht ein Bedarf an einem System zur Impuls-Stimulation, die eine verbesserte Nutzerfreundlichkeit und verbesserte Bedienfreundlichkeit aufweisen, so dass ein Nutzer ein derartiges System ohne fremde Hilfe nutzen kann. Dabei soll das System spezifisch auf die konkreten Anforderungen des Training mit EMS eingehen und dem Trainierenden einen Spaß vermitteln, wodurch der Trainierende die Nutzungsdauer erhöht und so zu verbesserten Ergebnissen kommt. Zudem ist die Abgabe der Stimulationsimpulse durch vorgebbare Intensi-
tat und Dauer oder durch vorgebbaren Übungsprogramme beim Stand der Technik häufig kompliziert und eine individualisierte Anpassung an die spezifischen Gegebenheiten des Nutzers, insbesondere während einer Anwendung, wird nur in geringem Umfang erlaubt.
Grundlegende Problemstellung waren Klagen von Sportlern und Rehabilitanden über die Nutzung von EMG-Geräten (Elektromyografie: elektrophysiologische Methode in der neurologischen Diagnostik, bei der die elektrische Muskelaktivität gemessen wird, und EMS- Geräten bei denen Elektromuskelstimulation (EMS) nicht über die elektrischen Impulse vom Gehirn, sondern von außen durch niedrigen Reizstrom übertragen wird. Dabei werden durch in Funktionskleidung eingearbeitete Elektroden elektrische Impulse an Muskelpartien gesendet, wodurch der oder die Muskeln eine Kontraktion vollziehen. Bei den meisten Systemen ist es eine stationäre Einheit, die nur EMG-Signale empfangen oder nur EMS-Signale senden kann. Auch werden keine individuellen Parameter erfasst. Bei den bestehenden Systemen, findet keine individuelle Anpassung an die körperliche Belastung statt.
Durch die bestehenden Geräte ist es nicht möglich eine Anpassung gesendeter Signale aufgrund empfangener Signale durchzuführen.
Weitere Aspekte ergeben sich bei der Anwendung von elektrischen Signalen im Rahmen einer virtuellen Welt (Virtual reality, VR). Heutige Anwendungen ermöglichen es, sich beispielsweise unter Verwendung von bestimmten Brillen oder Bildschirmdarstellungen in einer virtuellen Welt zu bewegen, doch es findet keine Rückkopplung zwischen Nutzer und virtueller Welt statt. Es findet insbesondere kein wirklicher Austausche zwischen Avatar (z.B. virtuellem Trainer) und Nutzer statt. Die Begriffe„virtuelle Realität" und„virtuelle Welt" werden in dieser Anmeldung synonym verwendet.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System bereitzustellen, das die oben genannten Nachteile überwindet. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein zur Steuerung von Stimulations-Impulsen für den Freizeitbereich, insbesondere den nicht- sportbezogenen Freizeitbereich, insbesondere den Bereich von Computerspielen bereitzustellen.
Es besteht ein Bedarf an einem Systemen zur Impuls-Stimulation, die eine verbesserte Nutzerfreundlichkeit und verbesserte Bedienfreundlichkeit aufweisen, so dass ein Nutzer ein derartiges System ohne fremde Hilfe nutzen kann. Dabei soll das System spezifisch auf die konkreten Anforderungen des Trainings mit EMS eingehen und dem Trainierenden einen Spaß vermitteln, wodurch der Trainierende die Nutzungsdauer erhöht und so zu verbesserten Ergebnissen kommt. Zudem ist die Abgabe der Stimulationsimpulse durch vorgebbare Intensität und Dauer oder durch vorgebbare Übungsprogramme beim Stand der Technik
häufig kompliziert und eine individualisierte Anpassung an die spezifischen Gegebenheiten des Nutzers, insbesondere während einer Anwendung, wird nur in geringem Umfang erlaubt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System bereitzustellen, das die oben genannten Nachteile überwindet. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein zur Steuerung von Stimulations-Impulsen für den Freizeitbereich, insbesondere den nicht-sportbezogenen Freizeitbereich, insbesondere den Bereich von Computerspielen bereitzustellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vielfältig einsetzbare Vorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, Muskelaktivitätssignale und Muskelstimulationssignale individuell abzustimmen, um einen Menschen zu trainieren. Das Verfahren ermöglicht es Sportlern, optimale Bewegungsabläufe zu erlernen, zu trainieren oder zu verbessern.
Diese Aufgaben der Erfindung werden durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ferner ist in dieser Beschreibung eine Vielzahl von weiteren Ausführungsformen offenbart, die für sich genommen oder in Kombination mit den hierin beschriebenen Varianten zur Problemlösung beitragen oder weitere Teilprobleme lösen.
Die Begriffe„System" und„Vorrichtung" werden in dieser Beschreibung synonym verwendet. Der Begriff„Sensor" ist im Umfang dieser Schrift weit zu verstehen. So ist auch eine Elektrode, die zur EMS-Übertragung geeignet ist, in diesem Sinne ein Sensor, da abhängig von der Schaltung auch Daten gemessen werden können. Beispielsweise kann der Hautübergangswiderstand oder Kapazitäten über die Elektrode gemessen werden. In dieser Beschreibung umfassen alle Ausführungsformen, die Elektromuskelstimulationsreize zum Gegenstand haben auch andere taktile Reize, wie haptische Reize und insbesondere auch Vibrationsreize. Bevorzugt betreffen die hierin beschriebenen Ausführungsformen allerdings die Elektromus- kelstimulation und übertragene Reize sind bevorzugt Elektromuskelstimulationsreize, auch wenn in einzelnen Ausführungsformen von haptischen oder taktilen Reizen die Rede ist. Alle hierin beschriebenen Aspekte, die eine Ausgestaltung der Vorrichtung oder des Systems betreffen und zum Ausdruck bringen, dass Vorrichtung oder System zur Durchführung eines bestimmten Verfahrensschrittes eingerichtet, konfiguriert oder anderweitig geeignet sind, sollen so verstanden werden, dass diese Verfahrensschritte auch mögliche und gleichermaßen bevorzugte Schritte des hierin erfindungsgemäßen Verfahrens darstellen.
Der Empfang der Muskelaktivitätssignale (EMG) findet über eine und/oder mehrere Elektroden statt. Diese können in ein Textil eingearbeitet sein. Die Elektroden können drahtgebunden und/oder drahtlos kommunizieren. Sie können über eine Steuereinheit angesprochen
werden, Signale an die Steuereinheit senden oder empfangen. Die Steuereinheit kann ein mobiles Endgerät sein, wie insbesondere ein Smartphone, das drahtlos und/oder auch drahtgebunden mit dem System kommuniziert. Darüber hinaus kann durch geeignete Formgebung das System in jedem denkbaren Kleidungsstück integriert sein (z.B. Anzug, Jacke, Hose, Socken, Unterwäsche, Mütze, Hemd). Des Weiteren kann das System in Schuhe, Handschuhe und alle Materialien, die an einem Körper getragen werden können, integriert sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ausgebildet zum Tragen am menschlichen Körper, mit Befestigungsmitteln, die die Vorrichtung unmittelbar an ein Köperteil legen. Die Vorrichtung steht in Berührungskontakt mit dem Benutzer, insbesondere über Sensoren bzw. Elektroden. Eine Vorrichtungseinheit kann aus Empfangssensor und/oder Sendesensor (EMG und/oder EMS) bestehen. Diese Sensoren können einzeln und/oder zu mehreren in ein Textil eingearbeitet sein, oder auch durch eine Befestigung am Körper positioniert werden. Die Sensoren können auch in Form von einem Garn verarbeitet sein, oder auch als einzelne Elektroden. Die einzelnen und/oder mehrere Elektroden können über eingearbeitete Leitungsbahnen verbunden sein und/oder drahtlos verbunden sein. Die EMG-Signale können über Funk und/oder drahtgebundene Signale an ein Steuergerät übermittelt werden, die EMS-Sensoren können über Funk und/oder drahtgebunden Signale empfangen, um den Muskel zu stimulieren.
Hierbei werden vorzugsweise bestimmte Informationen auf einem mobilen Endgerät (z.B. einem Smartphone) oder auch auf einem stationären Endgerät (z.B. einem PC) vorbereitet, die dann an die erfindungsgemäße Vorrichtung übertragen werden. In diesem Fall weist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzugsweise einen entsprechenden Prozessor und Arbeitsspeicher auf, und gegebenenfalls auch einen oder mehrere der folgenden Sensoren: BIA- Sensor (Bioimpedanzanalyse), Ultraschallsensor, EMG-Sensor, EMS-Sensor, Bewegungssensor, NIRS-Sensor (Nahinfrarot), Magnetwiderstandssensor, Feuchtigkeitssensor, EKG- Sensor (insbesondere zur HRV-Messung), Dehnungssensor (insbesondere zur Messung der Atemfrequenz), Laktatsensor, Temperatursensor, Blutzuckersensor, Berührungssensor. Alle Sensoren können in das Textil eingearbeitet sein und/oder im Steuergerät, das an der Kleidung befestigt sein kann. Die Sensoren können drahtgebunden und/oder drahtlos angesteuert werden. Die Steuereinheit kann offline arbeiten, wenn sie in Benutzung ist. Alternativ kann der Benutzer zwischen beiden Modi online/offline wählen. Der drahtlose Empfänger ist ausgebildet, um Instruktionen zu empfangen oder zu senden.
Wie bereits oben aufgeführt wurde, kann das Befestigungsmittei jedes Kleidungsstück sein (Anzug, Jacke, Hose, Röcke, Kleider, Socken, Unterwäsche, Mütze, Oberteile, Stulpen, Berufskleidung (z.B. der Feuerwehr, der Polizei, des Militärs), Sportkleidung (z.B. Taucheran-
zug, Surfer-Anzug), Überlebensanzug, Funktionskleidung, bzw. in jeder denkbaren Kleidung und/oder jedem denkbaren Kleidungstück integriert sein. Des Weiteren kann das System in Schuhe, Handschuhe, Gürtel und alle Materialien, die an einem Körper getragen werden können, integriert sein.
In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung mehrere Sensoren, an unterschiedlichen räumlich beabstandeten Positionen innerhalb der Textilie bzw. des Kleidungsstückes, insbesondere so dass die unterschiedliche Position eines Körperteils erfassbar ist.
In einer weiteren Ausführungsform kann das System eine Elektronik aufweisen, die eingerichtet ist, einen oder mehrere Kanäle zu steuern, um einen oder mehrere Muskeln zu stimulieren. Die Steuerung erfolgt vorzugsweise über einen Microcontroller, der es ermöglicht, über einen oder mehrere Kanäle die Sensoren zu steuern. Zur Bereitstellung von weiteren Informationen zur Unterscheidung der Informationen kann die Elektronik unterschiedliche Reizmuster erzeugen, die von außen ansteuerbar sind, umfassend einen und/oder mehrere der folgenden Parameter: Intensität, Frequenz, Zeitdauer, Zeitabstand, Signalfolge.
Bei der Intensität kann es sich um die Stärke des elektrischen Signals handeln. Bei der Frequenz kann es sich um das Wiederholen des elektrischen Signals handeln, oder um die Frequenz des Impulses selbst. Bei der Zeitdauer kann es sich um die Länge des elektrischen Signals handeln. Beim Zeitabstand kann es sich um den Abstand zwischen den einzelnen Impulsintervallen handeln. Bei der Signalfolge kann es sich um ein langsames Ansteigen des elektrischen Signale handeln oder um bestimmte Muster von elektrischen Signalen.
In einer weiteren Ausführung, kann das System, insbesondere bei langen Flügen, zur Thromboseprophylaxe verwendet werden, in dem während des Fluges einzelne Muskeln in den unteren Extremitäten stimuliert werden. Dazu können die Elektroden in den Strümpfen oder Stulpen des Nutzers eingearbeitet sein.
In einer weiteren Ausführungsform, bestehen die Elektroden aus einem leitfähigen Garn, das von einer Titansicht ummantelt ist, diese ist vorzugsweise wenige Atome dick.
In einer anderen Ausführung, können Elektroden auch als einzelne Zonen in ein Textil eingearbeitet sein, beispielsweise für den Oberkörper (oder einzelne Extremitäten) und/oder für den Unterkörper (oder einzelne Extremitäten), wobei die Zonen aus einzelnen oder mehreren Anteilen bestehen, die stromführende oder nicht stromführend sind.
In einer weiteren Ausführungsform, können die Elektroden aus einem Material bestehen, das Feuchtigkeit benötigt, um die Impulse auf die Haut zu übertragen, diese Elektroden werden mit einem hydrophilen Garn kombiniert und/oder gefacht, gestrickt, gestickt oder gewirkt.
Alternativ können die Elektroden mit einer feuchtigkeitsspendenden Schicht versehen werden, die zwischen Haut und Leiter liegt.
In einer weiteren Ausführungsform, können die Elektroden aus leitfähigem Polymer gefertigt werden, beispielweise Silikon. Die Oberfläche der Elektrode wird vorzugsweise durch eine geeignete Form beim Extrudieren/Spritzen oder einem anderen Herstellungsverfahren bei dem das Polymer, insbesondere Silikon, in die entsprechende Form gebracht wird, so dass keine glatte Oberfläche entsteht. Es ist bevorzugt, dass das Polymer mit einer unebenen Oberfläche versehen werden kann, um eine optimale Anpassung an die Anatomie des Körpers zu gewährleisten. Diese Polymerelektroden, insbesondere Silikonelektroden, können mehrschichtig sein, d. h. aus einer nichtleitenden und einer leitenden Schicht bestehen. Zur Vermeidung der Weiterreißbarkeit können die Elektroden eine integrierte Stofflage enthalten, diese ist vorzugsweise höchstens genauso dehnbar, wie das leitende Silikon.
In einer weiteren Ausführungsform, kann die Textilie bzw. das Kleidungsstück aus leitfähigem Material gefertigt sein. So wird zusätzlich dafür gesorgt, dass der zuführende Strom gleichmäßig in der Elektrode verteilt wird. Durch ein Polster zwischen Elektrode und äußerer Schicht kann zusätzlicher Anpressdruck erzeugt werden, insbesondere bei konkaven Körperregionen, bspw. zwischen den Brüsten. Eine besondere Form der Elektrode kann entweder aus zwei äußeren Ringelektrode und einer inneren Ringelektrode bestehen oder aus einem äußeren und einem inneren Kreis (die Kreise sind jeweils als Elektrode ausgestaltet). Diese Elektroden eigenen sich neben der Verwendung mit bipolaren Strömen für unipolaren Strom.
Hierbei sollte der Eintritt des Stroms in den Körper jeweils über die größere Elektrode erfolgen. Die Textilien in denen die Elektroden eingearbeitet sind, weisen vorzugsweise ein partielle Kompression und/oder unterschiedliche Kompressionszonen auf. Die Leiterbahnen, die vorzugsweise aufgestickt werden, werden vorzugsweise biegsam und/oder elastisch über das Textil geführt.
In einer anderen Ausführung, kann per Kabel und/oder drahtlos eine mit der Stimulationseinheit verbundene Einheit, die vorzugsweise an der Hand bzw. dem Handgelenk die Stimulation verdeutlicht, vorgesehen sein. Insbesondere kann diese Einheit vorzugsweise den Wechsel zwischen Impuls und Pause signalisieren. Dies kann per akustischen Signalen und/oder visuellen Signalen und/oder haptischen Signalen, insbesondere durch Vibrieren, geschehen. Diese Einheit kann auch zur Steuerung der Intensität verwendet werden. Oder auch die Signale insbesondere mit LEDs anzeigen. Diese Einheit wird vorzugsweise über ein Band, das kein Armband ist, sondern um den Handrücken getragen wird, an dem Nutzer befestigt. Vorzugsweise wird es zusätzlich mittels einer Schlaufe am Daumen befestigt.
Noch ein weiterer Teil der Erfindung ist ein Trainingsverfahren und/oder Überwachungsverfahren unter Verwendung einer Vorrichtung, wie sie oben beschrieben wurde, wobei Trainingsinformationen und/oder Überwachungsinformationen für einen Benutzer als taktile Reize an den Benutzer weitergeleitet werden und/oder von ihm empfangen werden.
Ein weiterer Teil der Erfindung ist ein Anzug, in dem Sensoren verarbeitet sind, der durch EMG-Signalmessungen lokale Muskelaktivität analysiert und mit der kontralateralen Seite vergleicht. Kommt es zum Erkennen einer Hyperaktivität, kann auf der kontralateralen Seite der Muskel stimuliert werden, um bei dem verspannten Muskel eine antagonistische Hemmung auszulösen, um ihn zu entspannen.
Nachfolgend sollen weitere denkbare und bevorzugte Ausgestaltungen dieser Erfindung beschrieben werden, die als alternative Ausgestaltungen oder kombiniert mit den hierin beschriebenen weiteren Merkmalen bevorzugte Systeme und Verfahren dieser Erfindung darstellen.
Erfindungsgemäß ist auch ein System umfassend wenigstens einen Sensor, wenigstens eine Datenverarbeitungseinheit und wenigstens eine Impulseinheit, wobei a. der Sensor geeignet ist, einen Messwert zu messen, b. die Datenverarbeitungseinheit konfiguriert ist, den Messwert mit einem Schwellenwert zu vergleichen, und ein Steuersignal an die Impulseinheit zu generieren, wenn der Messwert und der Schwellenwert in einem vordefinierbaren Verhältnis zueinander stehen, c. die Impulseinheit geeignet ist, Stimulations-Impulse auszulösen, und konfiguriert ist, abhängig von dem Steuersignal einen oder mehrere Stimulations-Impulsparameter zu verändern.
Die hierin beschriebenen Aufgaben werden auch gelöst durch ein System zur Steuerung von Stimulations-Impulsen während einer Stimulation an einem Nutzer, umfassend wenigstens eine Datenverarbeitungseinheit, die konfiguriert ist, ein Steuersignal an eine Impulseinheit zu generieren, und eine Impulseinheit, wobei die Impulseinheit geeignet ist, Stimulations- Impulse auszulösen, und wobei die Impulseinheit wenigstens einen Kanal umfasst, wobei an den Kanal wenigstens zwei Elektroden anschließbar und unabhängig voneinander steuerbar sind, wobei das System bevorzugt ein zuvor beschriebenes System ist.
Die hierin beschriebenen Aufgaben werden auch durch ein Verfahren zur Steuerung von Stimulations-Impulsen während einer Stimulation an einem Nutzer unter Verwendung eines
Systems, insbesondere tragbaren Systems, nach der vorliegenden Erfindung gelöst. Ein derartiges Verfahren, bei dem eine Impulseinheit einen oder mehrere Stimulations-Impulse auslöst, umfasst wenigstens die folgenden Schritte: a. Messen eines Messwertes, b. Vergleichen des Messwertes mit einem Schwellenwert, c. Generieren eines Steuersignals, wenn der Messwert und der Schwellenwert in einem vordefinierbaren Verhältnis zueinander stehen, d. Verändern eines Stimulations-Impulsparameters abhängig von dem Steuersignal.
Es soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass ein jedes Merkmal, das hierin im Zusammenhang mit einem System nach der vorliegenden Erfindung beschrieben ist, auch ein Merkmal eines erfindungsgemäßen Verfahrens sein kann und umgekehrt.
Ein solches erfindungsgemäßes System zur Steuerung von Stimulations-Impulsen sowie ein Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zur Steuerung von Stimulations-Impulsen während einer Stimulation an einem Nutzer, unter Verwendung eines solchen erfindungsgemäßen Systems erlaubt vorteilhaft, während einer Stimulation bzw. während einer Stimulationsanwendung Stimulations-Impulsparameter abhängig von den vom Sensor gemessenen Messwerten zu verändern. Dies erlaubt zum einen ein unmittelbares Feedback an den Nutzer abhängig von den gemessenen Messwerten bereitzustellen, zum anderen wird die unmittelbare und automatisierte Anpassung von Stimulations-Impulsparametern abhängig von den durch den Sensor gemessenen Messwerten ermöglicht.
Insbesondere kann ein erfindungsgemäßes System und/oder Verfahren den mittels Sensor gemessenen Messwert mittels geeigneter Algorithmen mit einem Schwellenwert vergleichen. Ein derartiger Algorithmus kann vorteilhaft in der Datenverarbeitungseinheit vorgegeben oder vorgebbar sein. Wenn anhand des Algorithmus festgestellt werden kann, dass der Messwert und der Schwellenwert in einem vordefinierten Verhältnis zueinander stehen, wird ein entsprechendes Steuersignal generiert und abhängig von dem Steuersignal ein Impulsparameter verändert. Ein entsprechender Stimulationsimpuls mit geändertem Impulsparameter kann dann von der Impulseinheit ausgelöst werden. Somit kann bspw. die Stimulationsimpulsintensität in Abhängigkeit von dem Messwert erhöht oder erniedrigt werden.
Ein derartiges System und/oder Verfahren nach der vorliegenden Erfindung, sowie ein mittels dem Verfahrens und/oder dem System durchführbares Stimulationstraining, insbesondere ein EMS-Training, stellt somit ein verbessertes System bzw. Verfahren bereit, dass ge-
genüber den im Stand der Technik bekannten Systemen oder Verfahren hinsichtlich seiner Wirkung, Anwendbarkeit und Akzeptanz durch den Nutzer verbessert ist. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung in ihren verschiedenen Aspekten ein effektiveres System - bzw. Verfahren zur Steuerung von Stimulations-Impulsen während einer Stimulation an einem Nutzer bereit. Dabei können insbesondere üblicherweise vorhandene Komponenten, wie Sensor, Datenverarbeitungseinheit und Impulseinheit zur Rückkoppelung und/oder Feedback an den Nutzer und nicht nur zur Kalibrierung verwendet werden.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung soll unter dem Begriff„Stimulation an einem Nutzer" bevorzugt eine einzelne Anwendung von ggf. mehreren Stimulationsimpulsen an dem Nutzer verstanden werden, bspw. eine einzelne medizinische Behandlung oder Sitzung währen der Stimulations-Impulse an den Nutzer abgegeben werden, eine Trainingseinheit, oder dergleichen. Es wird jedoch unmittelbar verstanden werden, dass je nach spezifischer Anwendung des Verfahrens oder Systems nach der vorliegenden Erfindung eine Wiederholung der Anwendung, insbesondere eine Wiederholung des Verfahrens möglich oder gewollt ist. Insbesondere bei der medizinischen oder sportlichen Anwendung des erfindungsgemäßen Systems oder Verfahrens kann eine solche„Stimulation an einem Nutzer" Teil einer Behandlung bzw. Trainings sein, das die mehrfache Anwendung der„Stimulation an einem Nutzer" umfasst.
Unter dem Begriff„Steuerung von Stimulations-Impulsen", wie hierin verwendet, soll bevorzugt verstanden werden, dass die Abgabe eines Stimulationsimpulses oder einer Mehrzahl von Stimulationsimpulsen von dem erfindungsgemäßen System gesteuert werden. Dabei umfasst eine derartige Steuerung insbesondere, dass eine Impulseinheit derart gesteuert wird, dass diese Impulseinheit einzelne oder mehrere Stimulations-Impulse auslöst, die abhängig von dem Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparameter veränderlich sind. Der Begriff„Steuerung von Stimulations-Impulsen" soll deshalb bevorzugt auch umfassen, dass ein oder mehrere Stimulations-Impulse einzeln oder in Kombination, abhängig von dem Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparameter verändert werden. Ein„Sensor, der geeignet ist, einen Messwert zu messen" soll bevorzugt ein Sensor sein, der geeignet ist wenigstens eine physikalische oder chemische oder Positions- oder akustische Größe zu erfassen. Ein„Sensor" wie hierin verwendet, bezeichnet bevorzugt einen Detektor für eine derartige physikalische oder chemische oder Positions- oder akustische Größe, einen Aufnehmer oder (Mess-)Fühler für eine derartige physikalische oder chemische oder Positions- oder akustische Größe. Ein Sensor kann dabei als ein technisches Bauteil verstanden werden, das eine derartige physikalische oder chemische oder Positions- oder akustische Größe qualitativ oder als den Messwert quantitativ erfassen kann. Eine derartige physikalische oder chemische oder Positions- oder akustische Größe kann
insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend Zeit, Druck, Ultraschall, elektrischen Widerstand, insbesondere elektrischer Widerstand eines biologischen Gewebes, bevorzugt Muskel; Beschleunigung, Lage, Position, Bewegung, Pulsfrequenz, Herzfrequenz, Temperatur, Wärmestrahlung, Feuchtigkeit, Druck, Schall, Helligkeit, oder dergleichen, pH- Wert, lonenstärke, elektrochemisches Potential, stoffliche Beschaffenheit seiner Umgebung. Diese physikalische oder chemische oder Positions- oder akustische Größen werden mittels ihrer physikalischen oder chemischen oder Positions- oder akustischen Effekte von dem Sensor als Messwert erfasst und an die Datenverarbeitungseinheit weitergeleitet, die konfiguriert ist, den Messwert mit einem Schwellenwert zu vergleichen und ein Steuersignal an die Impulseinheit zu generieren, wenn der Messwert und der Schwellenwert in einem vorde- finierbaren Verhältnis zueinander stehen. Insbesondere kann eine derartige physikalische oder chemische oder Positions- oder akustische Größe eine für den Körper des Nutzers charakteristische physikalische oder chemische oder Positions- oder akustische Größe sein. Im Zusammenhang mit einem Sensor, der geeignet ist einen elektrischen Widerstand als Messwert zu erfassen, soll verstanden werden, dass insbesondere ein elektrischer Widerstand eines biologischen Gewebes, bevorzugt eines Muskels, gemeint ist. Es soll jedoch auch verstanden werden, dass zusätzlich oder alternativ auch der elektrische Widerstand anderer biologischer Gewebe als Messwert von einem Sensor im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemessen werden kann, insbesondere bspw. Knochen und/oder Haut, Fettgewebe, insbesondere Fettgewebe über einem Muskel, sowie anderes Gewebe auf die elektrischen Impulse reagiert. Die hierin verwendete Definition des Sensors schließt nicht aus, dass der Sensor auch als Elektrode ausgestaltet sein kann und die hierin einer Elektrode zugedachten Funktionen zusätzlich ausübt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems oder Verfahrens ist der Sensor ausgewählt aus Zeitsensor, insbesondere Uhr, Drucksensor, Ultraschallsensor, Akustik-Sensor, Berührungssensor, Widerstandssensor, insbesondere zur Körperwiderstandsmessung, Elektromyographiesensor, Beschleunigungssensor, Lagesensor, Nahinfrarotspektroskopie (NIRS)-Sensor, Sensor zur Messung der Sauerstoffsättigung, Sensor zur bioelektrischen Impedanzanalyse (BIA); Sensor zur Messung von Magnetwiderstand; Bewegungssensor, Berührungssensor, Pulsfrequenzsensor, Herzfrequenzsensor, EKG-Sensor, Temperatursensor, Sensor zur Erfassung einer Fettverbrennung, Kalorienverbrauchssensor, Schweißsensor, Standort-, insbesondere GPS-, Sensor, Atemsensor, insbesondere zur Messung von Atemfrequenz und/oder Atemtiefe, Spirometrie-Sensor, Laktatsensor, Blutzuckersensor, pH-Sensor und dergleichen.
Das erfindungsgemäße System kann insbesondere einen Sensor umfassen, der die EMG- Aktivität des Nutzers misst. Ein derartiger Sensor kann ein Elektromyographiegerät oder ein
Teil davon sein. Dies erlaubt vorteilhaft eine E MG-Aktivität des Nutzers zu messen und einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparametern verändert ist. Der Stimulationsimpuls wird bspw. ausgelöst, sobald an einer entsprechenden Muskulatur über den EMG-Sensor eine willentliche Aktivierung des Muskels über das Gehirn nachgewiesen werden kann. Dies ermöglicht eine genaue zeitliche Koordination aus Impuls und natürlicher Kontraktion, was Vorteile bzgl. Koordination und Funktionalität zeigt. Eine derartige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems oder Verfahrens kann insbesondere vorteilhaft für den Sport-, als auch für den Reha-Bereich sein.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen Ultraschallsensor umfassen. Dies erlaubt vorteilhaft eine Bestimmung der Körperzusammensetzung des Nutzers und einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations- Impulsparametern verändert ist. Über Ultraschall lässt sich die allgemeine Zusammensetzung des unter dem Sensor liegenden Gewebes des Nutzers sehr gut ermitteln. Dies erlaubt es zum einen, den generellen Zustand des Nutzers zu ermitteln, bspw. ein Fett-Muskel- Verhältnis oder dergleichen, und zum anderen kann während Bewegungen nachvollzogen werden, ob ein Muskel an andere Stellen wandert, oder ob sich die Zusammensetzung des Gewebes durch die Bewegung verändert. Beispielsweise wird durch die Anspannung und Bewegung subkutanes Fettgewebe beiseite gedrückt werden und die Elektrode liegt fast direkt auf dem Muskel. Dadurch kann während der Kontraktion die Stimulation entsprechend verstärkt oder verringert werden.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen Sensor zur Körperwiderstandsmessung umfassen. Dies erlaubt vorteilhaft eine Bestimmung des Körperwiderstands des Nutzers und einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparametern verändert ist. Beispielsweise kann hierdurch eine automatische Anpassung von Stimulations-Impulsparametern, insbesondere der Stimulationsimpulsintensität, an den jeweiligen Körperwiderstand ermöglicht werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da nur noch die Gesamtintensität angepasst werden kann. Über Körperwiderstandsmessung lässt sich die allgemeine Zusammensetzung des unter dem Sensor liegenden Gewebes des Nutzers sehr gut ermitteln. Dies erlaubt es zum einen, den generellen Zustand des Nutzers zu ermitteln, bspw. ein Fett-Muskel-Verhältnis, oder dergleichen, und zum anderen kann während Bewegungen nachvollzogen werden, ob ein Muskel an andere Stellen wandert, oder ob sich die Zusammensetzung des Gewebes durch die Bewegung verändert. Beispielsweise wird durch die Anspannung und Bewegung subkutanes Fettgewe-
be beiseite gedrückt werden und die Elektrode liegt fast direkt auf dem Muskel. Dadurch kann während der Kontraktion die Stimulation entsprechend verstärkt oder verringert werden.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen Drucksensor umfassen. Dies erlaubt vorteilhaft eine Bestimmung eines Druckes des Nutzers und einen Stimulations- Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparametern verändert ist. Beispielsweise kann ein derartiger Drucksensor in oder an einem Schuh des Nutzers angeordnet sein. Ein Druckanstieg auf der Schuhsohle kann als Messwert gemessen werden und einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls, auslösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparametern verändert ist. Wenn bspw. durch den Messwert deutlich wird, dass zu dem jeweiligen Zeitpunkt ein Bodenkontakt mit dem Fuß besteht, kann gemäß dem erfindungsgemäßen System und/oder Verfahren ein Stimulationsimpuls erzeugt werden. Sobald der Messwert auf einen deutlichen Ruhewert abgesunken ist, zeigt dies das Verlassen des Bodens an, und der Stimulationsimpuls kann verändert, insbesondere beendet werden. Dies ermöglicht erneut eine optimale funktionelle Stimulation.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen Beschleunigungssensor umfassen. Dies erlaubt vorteilhaft eine Bestimmung einer Beschleunigung des Nutzers, insbesondere einer Bewegung, und einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparametern verändert ist. Beispielsweise kann ein derartiger Beschleunigungssensor das Einnehmen und/oder Überschreiten bestimmter Abstände zu dem Sensor messen. Ein Einnehmen und/oder Überschreiten bestimmter Abstände zu dem Sensor kann als Messwert gemessen werden und einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls, auslösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparametern verändert ist.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen Nahinfrarotspektroskopie (NIRS)-Sensor umfassen. Dies erlaubt vorteilhaft eine Bestimmung einer Sauerstoffsättigung von biologischem Gewebe, insbesondere der Muskulatur, des Nutzers, und einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparametern verändert ist. Beispielsweise kann ein derartiger Nahinfrarotspektroskopie-(NIRS)-Sensor die Sauerstoffsättigung von biologischem Gewebe messen und einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls, auslösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparametern, insbesondere der Intensität verän-
dert ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann insbesondere vorteilhaft Anwendung im Bereich des Seniorensports finden. Ein derartiger Nahinfrarotspektroskopie-Sensor kann derart ausgestaltet sein, dass dieser mittels Infrarotlicht die Sauerstoffsättigung in Muskeln des Nutzers während einer Stimulations-Anwendung misst. Dabei kann insbesondere der Anteil in Prozent des Hämoglobin-und-Myoglobin-tragendenden Sauerstoffs in den Kapillaren und Zellen von Muskelgewebe gemessen werden.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen Sensor zur bioelektrischen Impedanzanalyse umfassen. Dabei kann die Bestimmung der Körperzusammensetzung des Nutzers gemessen werden. Dabei können als Messwerte insbesondere eines oder mehrere von Körperwasser (TBW), fettfreie Masse (FFM), Magermasse (LBM), Fettmasse (FM), Körperzellmasse (BCM) und extrazelluläre Masse (ECM) gemessen werden. Dies erlaubt vorteilhaft die Nutzung einer derartigen Ganzkörpermessung des Nutzers und einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Stimulations-Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulationsimpulsparametern verändert ist. Über bioelektrische Impedanzanalyse lässt sich die allgemeine Zusammensetzung des unter dem Sensor liegenden Gewebes des Nutzers sehr gut ermitteln. Dies erlaubt es zum einen den generellen Zustand des Nutzers zu ermitteln, bspw. ein Fett-Muskel-Verhältnis, oder dergleichen, und zum anderen kann während Bewegungen nachvollzogen werden, ob ein Muskel an andere Stellen wandert, oder ob sich die Zusammensetzung des Gewebes durch die Bewegung verändert. Beispielsweise wird durch die Anspannung und Bewegung subkutanes Fettgewebe beiseite gedrückt werden und die Elektrode liegt fast direkt auf dem Muskel. Dadurch kann während der Kontraktion die Stimulation entsprechend verstärkt oder verringert werden.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen Sensor zur Bestimmung des Magnetwiderstands umfassen. Dabei kann die Bestimmung des Magnetwiderstands des Nutzers gemessen werden. Dies erlaubt vorteilhaft die Nutzung eines derartigen Magnetwiderstands des Nutzers, und einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS- Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparametern verändert ist. Hierdurch kann vorteilhaft insbesondere eine Intensitätssteigerung und Muskel-Leistungsdiagnostik durch magnetisches Feld zwischen Gliedmaßen erfolgen.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen Schweißsensor umfassen. Dabei erlaubt ein derartiger Schweißsensor vorteilhaft Rückschlüsse auf zu trinkende Menge Flüssigkeit während und/oder nach einer Simulationsanwendung bspw. nach einem Training.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen GPS-Sensor zur Bestimmung der GPS-Position des Nutzers umfassen. Dies erlaubt vorteilhaft die Nutzung einer GPS-Position des Nutzers, insbesondere einer Bewegung insgesamt, der Ortung des Nutzers, der Bestimmung der Geschwindigkeit des Nutzers und/oder des Höhenprofils, insbesondere eines Auf- oder Anstiegs, und einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS- Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparametern verändert ist.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen Beschleunigungs- Sensor umfassen. Dies erlaubt vorteilhaft die Nutzung von detektierten Bewegungen der Gliedmaßen des Nutzers zur Nachvollziehung von Techniken und/oder Koordination oder allgemeiner Bewegungen des Nutzers, und einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparametern verändert ist. Hierdurch kann vorteilhaft insbesondere eine Intensitätssteigerung und Muskel-Leistungsdiagnostik durch magnetisches Feld zwischen Gliedmaßen erfolgen. Beispielsweise kann ein derartiger Beschleunigungs-Sensor zusätzlich oder alternativ zu einem Drucksensor in oder an einem Schuh des Nutzers angeordnet sein. Ein Messwert des Beschleunigungssensors auf der Schuhsohle kann gemessen werden und einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls auslösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations- Impulsparametern verändert ist. Ein Anstieg des Messwerts auf der Schuhsohle kann einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls, auslösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparametern verändert ist.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen Elektrokardiogramm- (EKG)-Sensor umfassen. Dies erlaubt vorteilhaft die Nutzung von gemessenen Herzwerten, insbesondere des Herzschlages, umfassend HRV, und damit die Analyse von Fehlfunktionen bzw. Unregelmäßigkeiten bei dem Nutzer, und einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparametern verändert ist. Die Herzfrequenz und insbesondere die HRV kann bspw. als Stressmarker genutzt werden, um die Gesamtintensität des Trainings über die Stimulationsparameter herunterzufahren und dient somit bspw. als "Not- Stopp", um Überlastungen zu vermeiden. Andererseits kann auch bei einer zu geringen Belastung und einer entsprechend gegensätzlichen Zielsetzung des Trainings die Gesamtbelastung über eine Anpassung der Stimulationsparameter erhört werden. In einer alternativ bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren eine von Herzparametern unabhängige Messung. Insbesondere sind in einer alternativ bevorzugten Ausführungsform die Mess-
werte Herz-unabhängige Messwerte, insbesondere nicht Herzwerte, ausgewählt aus Herzfrequenz, Herzschlag, Puls und HRV.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen Atemsensor, insbesondere Dehnmessstreifen, umfassen. Dies erlaubt vorteilhaft die Nutzung von gemessener Atemfrequenz und/oder Atemtiefe, und damit auch die Analyse, Dokumentation und Leistungsdiagnostik, sowie einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulati- ons-lmpulsparametern verändert ist. Neben einer möglichen Leistungsdiagnostik und Einschätzung des Trainingsintensität (bei einer zu geringen Belastung und einer entsprechend gegensätzlichen Zielsetzung des Trainings kann die Gesamtbelastung über eine Anpassung der Stimulationsparameter erhöht werden), ist auch eine zeitliche Abstimmung des Impulses möglich, sodass die Stimulation insoweit möglich nur während der Ausatemphasen einsetzt, um die Atmung bspw. über eine gleichzeitige Stimulation der Atemhilfsmuskulatur, z.B. der Brust, nicht einzuschränken.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen Spirometrie-Sensor, insbesondere einen 02-und/oder C02-Sensor, umfassen. Hierzu kann das erfindungsgemäße System insbesondere eine Atemmaske umfassen. Ein derartiger Spirometrie-Sensor erlaubt vorteilhaft die Messung des Metabolismus. Dies erlaubt vorteilhaft die Nutzung gemessener Messwerte zur Festlegung von Trainingsbereichen, Überwachung der Belastung, und dergleichen, sowie einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulationsimpulsparametern verändert ist. Bei einer zu geringen Belastung und einer entsprechend gegensätzlichen Zielsetzung des Trainings kann somit die Gesamtbelastung über eine Anpassung der Stimulationsparameter erhöht werden. Die Trainingsbelastung kann entsprechend durchgeführter Leistungsdiagnostiken, insbesondere im Ausdauerbereich, somit optimal angepasst werden.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen Laktatsensor umfassen. Dies erlaubt vorteilhaft die Nutzung von gemessener Blutlaktatwerte, und damit auch die genauere Trainingssteuerung, sowie einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparametern verändert ist. Bei einer zu geringen Belastung und einer entsprechend gegensätzlichen Zielsetzung des Trainings kann bspw. die Gesamtbelastung über eine Anpassung der Stimulationsparameter erhöht werden. Die Trainingsbelastung kann entsprechend durchgeführter Leistungsdiagnostiken, insbesondere im Ausdauerbereich, somit optimal angepasst werden.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen Temperatursensor, insbesondere einen Thermometer, umfassen. Dies erlaubt vorteilhaft die Nutzung von gemessener Körperkerntemperatur und Außentemperatur, und damit auch eine Berechnung des Kalorienverbrauchs, sowie einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-lmpulsparametern verändert ist. Beispielsweise, kann eine als Messwert erfass- te Temperatur des Nutzers eine "Not-Stopp"-Funktion auslösen, um Überlastung des Körpers zu vermeiden. Außerdem können Angaben über die Effekte des durchgeführten Trainings gemacht werden.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen Sensor zur Bestimmung von Blutzuckerwerten und/oder pH-Werten des Nutzers umfassen. Dies erlaubt vorteilhaft die Nutzung gemessener Blutzuckerwerte und/oder pH-Werte und damit auch die Analyse und Dokumentation physiologischer Auswirkungen der Stimulationsanwendung und/oder des Trainings, sowie einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-lmpulsparametern verändert ist.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen Akustiksensor umfassen. Dies erlaubt vorteilhaft die Nutzung gemessener Geräusche des Nutzers, bspw. von Atemgeräuschen, insbesondere Schnarch-Geräuschen, und damit auch einen Stimulations- Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-lmpulsparametern verändert ist. Ein solcher Akustiksensor kann zur Nutzung der Atemgeräusche wie Verwendung der Dehnmessstreifen zur Messung der Atmung verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein derartiger Akustiksensor zur Auswertung akustischer Kommandos verwendet werden. Beispielsweise kann ein gesprochenes Wort, z.B.„Stopp", zum Pausieren der Stimulationsimpulse führen. Bei einer zu geringen Belastung und einer entsprechend gegensätzlichen Zielsetzung des Trainings kann somit die Gesamtbelastung über eine Anpassung der Stimulationsparameter erhöht werden. Die Trainingsbelastung kann entsprechend durchgeführter Leistungsdiagnostiken, insbesondere im Ausdauerbereich, somit optimal angepasst werden.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen Zeitsensor, insbesondere eine Uhr, umfassen. Dies erlaubt vorteilhaft einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-lmpulsparametern verändert ist. Beispielsweise kann bei oder nach einer festgelegten Zeit und/ oder abhängig von weiteren Sensoren detektierter Messwerte, der Beginn oder die Veränderung von Stimulationsimpulsen oder Stimulationsimpulsparameter ausgelöst werden.
Zusätzlich oder alternativ kann das erfindungsgemäße System einen Berührungssensor umfassen. Ein derartiger Berührungssensor kann insbesondere ein kapazitives Element umfassen. Dies erlaubt vorteilhaft die Nutzung von gemessener Berührung, sowie einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparametern verändert ist. Beispielsweise, kann durch eine Berührung, insbesondere eine streichende Bewegungen auf einem kapazitiven Element, oder auch lediglich durch Klopfen ein Stimulations-Impuls, insbesondere ein EMS-Impuls, ausgelöst werden, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparametern verändert ist. So können vorteilhaft Stimulations-Impulsparameter, bspw. die Stimulations-Impulsintensität verändert werden oder auch Stimulations-Programme durch den Nutzer ausgewählt werden.
Es soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden werden, dass vorteilhaft in einem erfindungsgemäßen System ein oder mehrere Sensoren des gleichen oder unterschiedlichen Typs angeordnet werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems oder Verfahrens umfasst das System mehrere Sensoren unterschiedlichen Typs. Dies erlaubt vorteilhaft das Messen unterschiedlicher Messwerttypen, insbesondere unterschiedlicher physikalischer oder chemischer Größen. Dies erlaubt insbesondere unterschiedliche Vitaldaten des Körpers des Nutzers zu messen, zu überwachen und zu dokumentieren, und insbesondere unterschiedliche Stimulations-Impulse auszulösen, die abhängig von dem von der Datenverarbeitungseinheit generierten Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations- Impulsparametern verändert sind.
In diesem Zusammenhang wird der Fachmann unmittelbar verstehen, dass bevorzugt ein Vergleichen eines Messwerts mit einem Schwellenwert auch ein Vergleichen mehrerer Messwerte untereinander und/oder mit einem oder mehreren Schwellenwerte umfassen kann.
Als„Schwellenwert" wie hierin verwendet, wird bevorzugt ein Wert verstanden, der als Grenze für die Verarbeitung eines Messwertes verwendet wird. Beispielsweise kann hierdurch eine Umwandlung des Messwertes in binäre Werte erreicht werden. Bei Unterschreitung des vordefinierbaren Verhältnisses von Messwert und Schwellwert wird beispielsweise der Messwert auf einen Ausgabewert Null und bei Überschreiten auf einen konstanten Ausgabewert, z.B. 1 , abgebildet. Bei Überschreitung des vordefinierbaren Verhältnisses von Messwert und Schwellenwert wird bspw. ein Impuls ausgelöst.
Es ist auch im Rahmen der Erfindung entsprechend der Höhe des Messwertes eine Abstufung der Stimulationsparameter durchzuführen. Bspw. können in einem erfindungsgemäßen System und/oder Verfahren mehrere Schwellenwerte festgelegt sein, die verschiedene Stimulations-Impulse zur Folge haben. Hierdurch kann der Impuls noch besser an die jeweilige Situation angepasst werden. Bevorzugt umfasst eine Datenverarbeitungseinheit eine Kom- parator-Schaltung. Ein Steuersignal wird dabei von der Datenverarbeitungseinheit abhängig von dem Vergleich des Messwerts mit einem Schwellenwert bzw. in Abhängigkeit des aus dem Vergleich des Messwertes mit dem Schwellenwert resultierenden binären Wertes generiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Messwert am Nutzer gemessen. Es soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass Messwerte bevorzugt direkt am Nutzer, bspw. mittels am Nutzer angelegter oder mit dem Nutzer kontak- tierter Elektroden, gemessen werden. Dies erlaubt vorteilhaft eine relativ kompakte, insbesondere tragbare, Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems oder Verfahrens und schränkt den Nutzer nicht in seiner Bewegungsfreiheit ein.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems und/oder Verfahrens sind die Stimulations-Impulsparameter ausgewählt aus Impulstyp, Intensität, Dauer des Stimulationsimpulses, Frequenz, Rampe, Impulspause, Einzelimpulsweite, und Einzelimpulsdauer, Rise- Time und Fall-Time. Eine Frequenz kann beispielsweise von etwa 2 bis etwa 2.500 Hz betragen. Eine Dauer kann beispielsweise von etwa 2 bis etwa 10 Sekunden oder Dauerimpuls betragen. Eine Pause kann beispielsweise von etwa 1 bis 5 Sekunden betragen. Eine Rampe am Anfang kann beispielsweise von etwa 0 bis 0,3 Sekunden betragen. Eine Rampe am Ende kann beispielsweise von etwa 0 bis etwa 0,2 Sekunden betragen. Eine Intensität kann beispielsweise von etwa 25 bis etwa 100 Volt (Peak-to-Peak) betragen. Eine Einzelimpulsweite kann beispielsweise von etwa 100 bis etwa 200μ8. betragen.
In einem System oder Verfahren nach der vorliegenden Erfindung ist die Impulseinheit geeignet, Stimulations-Impulse auszulösen, und konfiguriert, abhängig von dem Steuersignal einen oder mehrere Stimulations-Impulsparameter zu verändern.
Der Begriff„Stimulations-Impuls" wie hierin verwendet soll bevorzugt eine Puls-Einheit aus mehreren Einzelimpulsen bezeichnen, die in kurzer Abfolge mit gleicher oder unterschiedlicher Intensität ausgelöst werden. Der Begriff„Einzelimpuls" wie hierin verwendet bezeichnet bevorzugt einen einmaligen Vorgang, dessen Augenblickswerte nur innerhalb einer beschränkten Zeitspanne merklich von null abweichen.
Derartige in ihrem einen oder mehreren Stimulations-Impulsparameter veränderte Stimulations-Impulse können insbesondere mittels Darstellung von Spannungsverläufen der Stimulations-Impulse, insbesondere solche mit denen Elektroden beaufschlagt werden, verstanden und charakterisiert werden. Insbesondere können Stimulations-Impulse durch eine Mehrzahl von Rechtecksverläufen der Intensitäten, insbesondere Spannungen, vorliegen.
Bevorzugt können ein oder mehrere in einem Stimulationsimpuls auftretende Einzelimpulse von gleichem oder unterschiedlichem Impulstyp sein. Ein Impulstyp ist dabei insbesondere ausgewählt aus bipolarem oder unipolarem Impulstyp. Unter bipolarem Impulstyp soll hierin ein Wechselimpuls, also ein Einzelimpuls mit einer Intensität mit wechselndem Vorzeichenwechsel, insbesondere ein Sinus- oder Rechtecksimpuls, verstanden werden.
Die„Intensität" eines Stimulations-Impulses bezeichnet hierin die maximale Auslenkung eines Stimulations-Impulses. Mit anderen Worten wird die Intensität eines Stimulations- Impulses durch die maximale Auslenkung des Einzelimpulses oder der Einzelimpulse mit der größten Auslenkung innerhalb eines Stimulations-Impulses bestimmt.
Diese Intensität eines Stimulations-Impulses kann insbesondere unmittelbar zu Beginn des Stimulations-Impulses, oder nach einer Folge von in ihrer maximalen Auslenkung zunehmenden Rampenimpulse erreicht werden. Ebenfalls kann ein Stimulationsimpuls am Ende des Stimulationsimpulses unmittelbar durch Ausbleiben von Impulsen beendet werden oder nach einer Folge von in ihrer maximalen Auslenkung abnehmender Rampenimpulse erreicht werden. Als„Rampe" wie hierin verwendet, soll dabei die charakteristische Steigung verstanden werden, die aus den maximalen Auslenkungen einer Folge von solchen in ihrer Auslenkung zu Beginn des Stimulations-Impulses zunehmender oder am Ende des Stimulationsimpulses abnehmender Rampenimpulse erreicht wird. Dabei ist die Rampe abhängig von der Dauer und der maximalen Auslenkung der Rampenimpulse von Beginn des Stimulationsimpulses bis zum Erreichen der Intensität des Stimulations-Impulses bzw. abhängig von der Dauer und der maximalen Auslenkung der Rampenimpulse von dem letzten Einzelimpuls mit Intensität des Stimulations-Impulses hin zum Ende des Stimulationsimpulses. Der Begriff „Impulspause", wie hierin verwendet bezeichnet die zeitliche Dauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stimulationsimpulsen. Unter dem Begriff„Frequenz" wie hierin verwendet, soll verstanden werden, wie schnell periodisch wiederholte Einzelimpulse (mit maximaler Intensität) des Stimulations-Impulses aufeinander folgen. Der Begriff„Impulsweite" wie hierin verwendet, bezeichnet die Zeitspanne eines Einzelimpulses. Bevorzugt wird die Impulsweite als Abstand zwischen Beginn und Ende eines Einzelimpulses bestimmt. Bevorzugt beträgt bei einem Stimulationsimpuls nach der vorliegenden Erfindung eine Impulsweite etwa 25 bis etwa 200μ8.„Rise-" bzw.„Fall-Time" können für die zeitliche Abfolge der Ansprache des
Muskels zusätzlich wichtig sein. Unter dem Begriff„Impulsdauer" soll die Zeitspanne für einen vollständig ablaufenden Stimulations-Impuls verstanden werden.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können mehrere Stimulationsimpulse übereinandergelegt ablaufen. Beispielsweise kann ein erster Stimulationsimpuls durch die folgenden Parameter definiert werden: Frequenz: 50Hz, Dauer: 5 Sekunden, Pause; 3 Sekunden, Impulstyp: bipolar, Rampe Anfang: 0,3 Sekunden, Rampe Ende: 0,2 Sekunden, Intensität: 50 Volt, Einzelimpulsweite: Ι ΟΟμβ, und ein zweiter Stimulationsimpuls kann mit folgenden Parametern kann zusätzlich aufgebracht werden: Frequenz: 1 .000Hz, Dauer: konstant, Pause; 0 Sekunden, Impulstyp: bipolar, Rampe Anfang: 0 Sekunden, Rampe Ende: 0 Sekunden, Intensität: 10 Volt, Einzelimpulsweite: 50 s. Dieser Stimulationsimpuls wird bspw. nur ausgelöst, wenn nicht der erste Stimulationsimpuls zeitgleich zu einer Stimulation führt. So lassen sich n Stimulationsimpulse übereinander legen. Bevorzugt werden 1 , 2 oder 3 Stimulationsimpulse übereinander gelegt. Darüber hinaus lassen sich die Stimulationsimpulse als Wellen aufbringen. Dabei variiert die Intensität, aber auch Frequenz und Einzelimpulsweite nach einem vorgebbaren Muster. Dieses Muster kann sich während der gesamten Anwendung wiederholen.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können ein oder mehrere Stimulationsimpulse als Dauerimpuls ausgestaltet sein. Dabei soll verstanden werden, dass in einem derartigen Dauerimpuls sich schnell periodisch wiederholende Einzelimpulsen mit maximaler Intensität des Stimulations-Impulses in andauernder Abfolge ausgegeben werden. Insbesondere können sich schnell periodisch wiederholende Einzelimpulsen mit maximaler Intensität des Stimulations-Impulses in andauernder Abfolge und Impulspause von 0 wiederholen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder Systems ist der Stimulations-Impuls ein elektronischer Stimulations-Impuls, insbesondere ein EMS-Impuls. Es ist jedoch zusätzlich oder alternativ im Rahmen der vorliegenden Erfindung möglich, dass ein Stimulations-Impuls als ein mechanischer Impuls, insbesondere als haptischer insbesondere taktiler Impuls, bereitgestellt wird. Der Impuls kann in einer Vibration bestehen. Bevorzugt ist die Stimulation eine Elektrostimulation, insbesondere eine EMS-Stimulation. Unter Elektrostimulation wie hierin verwendet, soll bevorzugt die Reizung des Körpers des Nutzers, durch elektrische Stimulations-Impulse, insbesondere in Form von elektrischen Feldern, bezeichnet werden. Bei einem derartigen EMS-Impuls oder einer derartigen EMS-Stimulation wird das biologische Gewebe des Nutzers, insbesondere Muskelzellen, direkt durch elektrische Stimulations-Impulse erregt. Diese Stimulations- Impulse sind bevorzugt bedeutend größer und länger gewählt als bei der Stimulation von Nerven. In beiden Fällen kann die funktionelle Elektrostimulation mittels der Impulseinheit,
insbesondere mittels mit der Impulseinheit verbundener Elektroden, bevorzugt Oberflächenelektroden, über die Haut des Nutzers erfolgen.
Durch Änderung der Stimulations-Impulsparameter, insbesondere der Impulstyp, Intensität, Dauer des Stimulationsimpulses, Frequenz, Rampe, Impulspause, Einzelimpulsweite, und/oder Einzelimpulsdauer, Rise-Time und Fall-Time können verschiedene Bereiche des Muskelfaserspektrums unterschiedlich stark beansprucht werden. Bei Frequenzen der Einzelimpulse innerhalb des Stimulationsimpulses zwischen 50 und 200 Hz werden mehr die schnellen Muskelfasern aktiviert, während Frequenzen zwischen 5 und 10 Hz eher zur Verbesserung der Ausdauerfähigkeit geeignet sind für die die langsamen Muskelfasern zuständig sind. Diese Form der Stimulation wird hierin auch als EMS-Training bezeichnet.
Da die Stimulation nicht über den physiologischen Weg, also Nervensystem zu Muskel, abläuft, sondern auf direkte Art erfolgt, ist die im Stand der Technik bekannte Anwendung von EMS nur begrenzt sinnvoll einsetzbar, da sie üblicherweise in Ruhe oder nur mit einfachen Bewegungen kombiniert erfolgt, wird die Koordinationsfähigkeit nicht entsprechend verbessert. Durch die vorliegende Erfindung, insbesondere durch ein als tragbares System ausgestaltetes System nach der vorliegenden Erfindung kann dieser Nachteil überwunden werden und das erfindungsgemäße Verfahren und System auch in freier Bewegung und insbesondere im Zusammenhang mit vorteilhaft gestalteten Visualisierungseinheiten angewendet werden und so auch die Koordinationsfähigkeit entsprechend verbessern.
Gegebenenfalls wird die direkte Muskelstimulation mit niederfrequentem Reizstrom von einem Nutzer als schmerzhaft empfunden und insbesondere von Personen bei denen noch eine Innervation vorliegt weniger akzeptiert werden. Es liegt daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung für eine direkte Muskelstimulation mittelfrequenten Strom, insbesondere mit Frequenzen über etwa 1000 Hz anzuwenden. Der Fachmann wird unmittelbar erkennen, dass hierdurch die sensible Belastung deutlich herabgesetzt werden kann, da der elektrische Widerstand der Haut gegenüber einem elektrischen Reiz umgekehrt proportional frequenzabhängig ist. Mit anderen Worten, hat die Haut bei 50 Hz einen Widerstand von ca. 3.000 Ohm, so liegt dieser bei 5.000 Hz nur noch bei rund 30 Ohm. Daher sind für das erfindungsgemäße System und Verfahren, bei denen der Stimulations-Impuls ein elektronischer Stimulations-Impuls insbesondere ein EMS-Impuls ist, mittelfrequente Stromformen bevorzugt. Bevorzugt wird daher ein System oder ein Verfahren nach der vorliegenden Erfindung Stimulations-Impulse mit Frequenzen von etwa 2.000 Hz und/oder modulierte Ströme bereitstellen. Modulierte Ströme können insbesondere in Form sog. Modulierter Mittelfrequenz (MMF), bereitgesellt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems oder Verfahrens weist das System eine Benutzerschnittstelle umfassend eine Visualisierungseinheit und/oder wenigstens ein Eingabemittel auf. Eine solche Benutzerschnittstelle erlaubt dem Nutzer des erfindungsgemäßen Systems oder Verfahrens, oder einem Dritten, bspw. einem Trainer oder Arzt, Einstellungen an dem erfindungsgemäßen System vorzunehmen oder Informationen zu entnehmen. Insbesondere kann mittels einer derartigen Benutzerschnittstelle ein erfindungsgemäßes Verfahren eingestellt, ausgestellt oder modifiziert werden. Insbesondere kann eine Benutzerschnittstelle derart ausgestaltet sein, dass ein in der Datenverarbeitungseinheit hinterlegtes Programm, insbesondere umfassend Verfahren zur Steuerung von Impulsen während einer Stimulation an einem Nutzer nach der vorliegenden Erfindung, auswählen oder modifizieren kann. So kann das erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße Verfahren, an die individuellen Bedürfnisse des Nutzers angepasst werden.
Bevorzugt umfasst eine derartige Benutzerschnittstelle wenigstens ein Eingabemittel. Ein derartiges Eingabemittel ist bevorzugt geeignet zur Eingabe von Werten durch einen Nutzer und/oder zur Auswahl oder Änderung eines in der Datenverarbeitungseinheit hinterlegten Programms, insbesondere umfassend Verfahren zur Steuerung von Impulsen während einer Stimulation an einem Nutzer nach der vorliegenden Erfindung. Derartige Eingabemittel können insbesondere durch Einstellknöpfe, Einstellräder, Joysticks, Sensortasten, oder Sensorfelder, Touchscreens, oder dergleichen bereitgestellt sein. Insbesondere kann eine Kamera, die vorzugsweise konfiguriert ist mit dem System insbesondere der Datenverarbeitungseinheit zu kommunizieren als Eingabemittel bereitgestellt sein. So kann bspw. eine Webcam den Nutzer während der Stimulation aufnehmen. Auch kann ein derartiges Einstellmittel als Sensor oder Teil eines Sensors nach der vorliegenden Erfindung, insbesondere eines Berührungssensors ausgestaltet sein. Das Eingabemittel kann als integraler Bestandteil mit dem System, insbesondere mit Elektroden, Energiequelle, Sensor, Datenverarbeitungseinheit, Impulseinheit oder Visualisierungseinheit verbunden sein. Insbesondere kann ein derartiges Eingabemittel als integraler Bestandteil mit einem in dem System um- fassten Textils, insbesondere einem Kleidungsstück, verbunden sein. Alternativ kann das Eingabemittel auch als separates Bauteil ausgestaltet sein. Bevorzugt kann dabei das Eingabemittel als Fernbedienung ausgestaltet sein. So ist es beispielsweise nicht erforderlich, dass die die das System und/oder das Verfahren steuernde Person sich im gleichen Raum wie der Nutzer befindet. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerung des Systems mittels Datenfernübertragung erfolgen.
Eine Kommunikation des Eingabemittels mit dem System kann mittels Drahtverbindung mit mechanischer Wirkung, bspw. Bowdenzug, Druckluftschalter, Fesselflug, oder dergleichen;
mittels Drahtverbindung mit elektrischer Wirkung, oder als Drahtloses Eingabemittel, bspw. mittels Schall, Ultraschall, Funkwellen, Infrarotstrahlung (IR), Internet, LAN, Intranet, WLAN, oder dergleichen erreicht werden. Insbesondere kann ein derartiges System Schnittstellen umfassen, die die Kommunikation des Eingabemittels mit dem System, insbesondere mit der Datenverarbeitungseinheit, ermöglichen.
Auch kann ein derartiges Einstellmittel als Teil einer Visualisierungseinheit ausgestaltet sein. Bevorzugt umfasst eine derartige Benutzerschnittstelle zusätzlich oder alternativ zu dem wenigstens einen Eingabemittel eine Visualisierungseinheit. Eine derartige Visualisierungseinheit kann insbesondere derart ausgestaltet und mit dem System, insbesondere der Datenverarbeitungseinheit, verbunden sein, dass ein Feedback in Abhängigkeit von der Ausführung der Stimulation an einem Nutzer, insbesondere einer EMS Anwendung, und/oder in Abhängigkeit von den gemessenen Werten und/oder in Abhängigkeit von den Verhältnissen der gemessenen Werte zu den Schwellenwert mittels der Visualisierungseinheit dargestellt wird.
Der Begriff„Visualisierungseinheit" wie hierin verwendet, soll bevorzug eine Veranschauli- chungseinrichtung bezeichnen, die abstrakte Daten des erfindungsgemäßen Systems und/oder Verfahrens, insbesondere umfassend Steuerimpulsparameter, Steuerimpulsprogramme, Messwerte, Schwellenwerte, oder dergleichen und Zusammenhänge in eine für den Nutzer erfassbare, bevorzugt graphische bzw. visuell erfassbare Form bringt. Insbesondere kann eine Visualisierungseinheit die Wiedergabe der abstrakten Daten eines erfindungsgemäßen Systems und/oder Verfahrens in einer für den Nutzer erfassbaren visuellen und/oder akustischen und/oder haptischen Form ermöglichen. Eine derartige Visualisierungseinheit kann hierzu insbesondere einen Bildschirm, Touchscreen, Vibrationselemente und/oder Lautsprecher aufweisen.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder Systems kann eine Visualisierungseinheit als integraler Bestandteil mit dem System, insbesondere mit Elektroden, Energiequelle, Sensor, Datenverarbeitungseinheit, Impulseinheit oder Eingabemitteln verbunden sein. Insbesondere kann eine derartige Visualisierungseinheit als integraler Bestandteil mit einem in dem System umfassten Textil, insbesondere einem Kleidungsstücks, verbunden sein. Alternativ kann die Visualisierungseinheit auch als separates Bauteil ausgestaltet sein. Bevorzugt kann dabei die Visualisierungseinheit als drahtlose Visualisierungseinheit ausgestaltet sein. So kann beispielsweise eine Visualisierung der abstrakten Daten des Systems getrennt von dem Nutzer ermöglicht werden. Beispielsweise, kann der Nutzer die Visualisierung der abstrakten Daten auf einem Fernsehgerät oder Bildschirm, oder auf einer Armbanduhr verfolgen, ohne mit diesem fest, bspw. mittels Kabeln oder Drähten verbunden zu sein. Oder ein Dritter kann auf einer derartigen Visualisierungseinheit die Daten
unabhängig und insbesondere räumlich getrennt von dem Nutzer überwachen. Es ist damit nicht erforderlich, dass die das System und/oder das Verfahren überwachende und ggf. steuernde Person im gleichen Raum wie der Nutzer ist. Insbesondere können die mittels Sensoren gemessenen Werte, insbesondere Vitalwerte des Nutzers, in Echtzeit oder verzögert übermittelt werden. Bspw. können die Werte an einen Trainer oder medizinischen Betreuer während einer Anwendung übermittelt werden. Dies erlaubt es die Messwerte zu erfassen, zu speichern und insbesondere die Anwendung zu überwachen. Hieraus können Rückschlüsse über die vom Nutzer durchgeführte Anwendung gezogen werden, die wiederum erlauben das Anwendungsverhalten des Nutzers zu optimieren. Bspw. können Sportbewegungen, bspw. beim Golf, Basketball, oder dergleichen durch den Nutzer selbst oder durch Dritte analysiert und verbessert werden. Auch erlaubt es das erfindungsgemäße System die gesammelten Daten zu speichern und/oder mittels geeigneter Datenverbindung bspw. in ein Speichermedium, insbesondere auch eine Cloud zu übermitteln und dort zu speichern.
Eine Kommunikation der Visualisierungseinheit mit dem System kann mittels Drahtverbindung mit elektrischer Wirkung, oder als drahtloses Eingabemittel, bspw. mittels Schall, Ultraschall, Funkwellen, Infrarotstrahlung (IR), Internet, LAN, Intranet, WLAN, oder dergleichen erreicht werden. Insbesondere kann ein derartiges System Schnittstellen umfassen, die die Kommunikation der Visualisierungseinheit mit dem System, insbesondere mit der Datenverarbeitungseinheit, ermöglichen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Visualisierungseinheit einen Monitor, Bildschirm, Touchscreen oder einen Projektor. Dies erlaubt vorteilhaft eine relativ komplexe und/oder großflächige Darstellung. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform umfasst die Visualisierungseinheit eine Uhr, insbesondere Armbanduhr, mit einem Display. Dies erlaubt besonders vorteilhaft das Tragen der Uhr, insbesondere beim Sport und die relativ kompakte Darstellung. In einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform umfasst die Visualisierungseinheit eine Brille, insbesondere SD- Brille. Dies erlaubt vorteilhaft, die Darstellung direkt vor dem Auge des Nutzers. Dabei kann besonders vorteilhaft auch die Darstellung eines virtuellen Raumes, insbesondere in SD- Ansicht, ermöglicht werden. Weiter alternativ kann die Visualisierungseinheit LEDs oder OLEDs umfassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße System eine Visualisierungseinheit zur Darstellung einer virtuellen Realität, insbesondere in 3D-Ansicht. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst in einer Ausführungsform einen Schritt des Bereitstellens eines virtuellen Raumes, insbesondere in 3D-Ansicht, sowie wahlweise einen Schritt des Visualisierens des Nutzers und/oder einer virtuellen Umgebung des Nutzers in einem virtuellen Raum insbesondere in 3D-Ansicht. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst
das erfindungsgemäße System eine zur Darstellung einer virtuellen Realität auf einer Visualisierungseinheit angepasste Datenverarbeitungseinheit. Dabei umfasst die Darstellung einer virtuellen Realität, insbesondere in 3D-Ansicht, bevorzugt die Darstellung und gleichzeitige Wahrnehmung der Wirklichkeit oder einer fiktiven Umgebung, und ihrer physikalischen Eigenschaften in einer in Echtzeit computergenerierten, interaktiven virtuellen Umgebung. Mit anderen Worten, kann beispielsweise bei einem Nutzer, der wie bei einer Bizepscurlbewe- gung die Hand durch Abknicken im Ellbogengelenk zur Schulter führt, ein Sensor, z.B. ein Bewegungssensor, diese Bewegung erkennen bzw. messen. Die Datenverarbeitungseinheit kann den Messwert mit einem Schwellenwert vergleichen, und ein Steuersignal an die Impulseinheit generieren, wenn der Messwert und der Schwellenwert in einem vordefinierbaren Verhältnis zueinander stehen. Entsprechend kann die Impulseinheit Stimulations-Impulse auslösen, die abhängig von dem Steuersignal in einem oder mehreren Stimulationsimpulsparametern verändert sind. Beispielsweise kann die Datenverarbeitungseinheit ein Steuersignal an die Impulseinheit generieren und die Impulsintensität mit zunehmender Verkürzung des Winkels zwischen Unter- und Oberarm erhöhen. Gleichzeitig wird dem Nutzer eine virtuelle Realität bereitgestellt, bei der der Nutzer sich selbst sieht, bspw. auf einer Datenbrille, wie er die Bewegung mit einer Hantel ausführt, obwohl er tatsächlich keine Hantel in der Hand hält. Sobald der Nutzer den Arm wieder gestreckt hat, kann die Impulseinheit die Auslösung von Stimulations-Impulsen beenden.
Es soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass das erfindungsgemäße Verfahren und/oder System besonders vorteilhaft ausgestaltet sein kann, indem zum einen abstrakte Daten des erfindungsgemäßen Systems und/oder Verfahrens, insbesondere umfassend Steuerimpulsparameter, Steuerimpulsprogramme, Messwerte, Schwellenwerte, oder dergleichen und Zusammenhänge in eine für den Nutzer erfassbare, bevorzugt graphische bzw. visuell erfassbare Form dargestellt werden können, zum anderen zusätzlich oder alternativ, dem Nutzer er selbst, ein echter oder fiktiver Trainingspartner und/oder ein ihn umgebenden virtuellen Raum während der Stimulation dargestellt werden kann. Dies erlaubt es vorteilhaft den Nutzer während einer Stimulationsanwendung in eine künstliche Realität zu versetzen. Dies kann die Akzeptanz und das Wohlbefinden des Nutzers in einer medizinischen Anwendung oder einem sportbezogenen Training erhöhen, indem dem Nutzer bspw. ein angenehmeres Umfeld dargestellt wird. Zum anderen kann über eine derartige Darstellung das erfindungsgemäße System zu einem effektiveren Training führen, indem dem Nutzer er selbst, ein echter und/oder fiktiver Trainingspartner dargestellt wird. Schließlich kann das erfindungsgemäße System und/oder Verfahren auch zur Durchführung von Spielen, insbesondere Video- oder Computerspielen ausgestaltet sein.
Insbesondere kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder Systems, und insbesondere mittels virtueller Realität, ein automatischer Trainer bereitgestellt werden, der dem Nutzer in Abhängigkeit von den mittels Sensor detektieren Messwerten, insbesondere Messwerten während einer Bewegung, Anweisungen gibt und somit das Anwendungs-, insbesondere Trainingsverhalten des Nutzers optimiert.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Nutzer selbst mittels der Visualisierungseinheit in einer virtuellen Realität dargestellt, während er ein Training absolviert. Das von dem Nutzer dabei verwendete System weist vorzugsweise Sensoren auf, die es ermöglichen, die Bewegung des Nutzers mittels der Visualisierungseinheit darzustellen. Abhängig von der Bewegung des Nutzers können dann die Parameter der Stimulationsimpulse angepasst werden. Der Sensor ist dann vorzugsweise ein Bewegungssensor. Der Impuls ist vorzugsweise ein EMS-Impuls. Der Nutzer kann somit vorzugsweise seinen Avatar, also seine Darstellung in der Visualisierungseinheit, steuern. Das System kann abhängig von der Bewegung des Nutzers Impulse an dem Nutzer auslösen.
Insbesondere ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Vorrichtung eingerichtet ist bzw. das Verfahren es umfasst, dass ein Nutzer, der die Vorrichtung benutzt, insbesondere ein Kleidungsstück trägt, durch seine Bewegung die Stimulation und/oder ein Feedback (veränderte Impulsparameter) steuert. Diese Bewegung und/oder das Feedback werden durch die Vorrichtung vorzugsweise visualisiert.
Die Benutzerschnittstelle, insbesondere die Visualisierungseinheit und/oder das Eingabemittel, kann in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems an einem Band befestigt werden, welches an der Hand getragen werden kann. Dabei ist es bevorzugt, dass das Band so ausgestaltet ist, dass es über Handfläche und Handrücken verläuft und mit einer Daumenschlaufe ausgestattet ist. Die Daumenschlaufe fixiert das Band. Dadurch ist es möglich, die Benutzerschnittstelle auch dann gut sichtbar zu platzieren, wenn ein von dem System umfasstes Textil, insbesondere Kleidungsstück - wie bei Sportkleidung häufig - vergleichsweise lange Ärmel aufweist. Das Band kann zur individuellen Anpassung mit Klettver- schluss versehen sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems oder Verfahrens umfasst das System eine Energiequelle. Insbesondere ist in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems und/oder Verfahrens eine Energiequelle bereitgestellt, die ausgerichtet ist, Energie durch Bewegung zurückzugewinnen. Zusätzlich oder alternativ können in einem von dem System umfassten Textil, insbesondere einem Kleidungsstück, integrierte Kristalle zur Energieerzeugung dienen. Zusätzlich oder alternativ kann Wärmeenergie, insbesondere vom Nutzer während der Anwendung des Systems und/oder der
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Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugter Wärmeenergie, bspw. durch die Erhöhung der Körpertemperatur, als Energiequelle dienen. Zusätzlich oder alternativ, kann das System eine Energiequelle enthalten, die ausgerichtet ist, Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln, bspw. kann das System Solarenergie durch entsprechende Panels auf der Oberfläche eines Textils, insbesondere eines Kleidungsstückes, verwenden, um Nutzenergie dem System und/oder einzelnen Komponenten bereitzustellen. Auch kann das verwendete Garn geeignet sein, Sonnenenergie in elektrische Energie zu wandeln.
Eine derartige Energiequelle erlaubt es dem erfindungsgemäßen System zur erfindungsgemäßen Verwendung ausreichend Nutzenergie bereitzustellen. Insbesondere können Sensor, Datenverarbeitungseinheit und Impulseinheit, sowie weitere Komponenten des Systems über eine gemeinsame oder verschiedene Energiequellen verfügen.
Besonders bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Systems und/oder Verfahrens, bei denen der Stimulationsimpuls ein elektrischer Impuls ist, kann es vorteilhaft sein, die Impulseinheit, insbesondere Elektroden, soweit vorhanden, mit einer separaten der Impulseinheit zugeordneten Energiequelle zu versehen. Insbesondere können der Impulseinheit und ggf. vorhandenen einzelnen Elektroden oder Elektrodenpaaren jeweils eigene Energiequellen in Form von Energiespeichermitteln, insbesondere Akkus zugeordnet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die eine oder mehrere Energiequellen Energie kabellos gewinnen, beispielsweise durch Bewegung oder Induktion.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems oder Verfahrens ist das System ein tragbares System.
Ein System nach der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt ein tragbares System. Der Begriff „tragbares System" wie hierin verwendet, soll bevorzugt ein System bezeichnen, dessen Komponenten, insbesondere Sensoren, Datenverarbeitungseinheit, Impulseinheit, Leiter, Elektroden, soweit vorhanden vom Nutzer getragen werden können. Dies erlaubt vorteilhaft eine relativ kompakte, insbesondere tragbare, Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems oder Verfahrens und schränkt den Nutzer nicht in seiner Bewegungsfreiheit ein. Insbesondere können das gesamte System oder einzelne Komponenten des Systems, insbesondere die Datenverarbeitungseinheit, Impulseinheit, insbesondere mit der Impulseinheit verbundene Elektroden, Benutzerschnittstelle, Informationseinheit, Visualisierungseinheit als tragbare Komponente ausgestaltet sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems oder Verfahrens ist die Energiequelle eine tragbare Energiequelle. Insbesondere können als tragbare Energiequelle Akkus vorgesehen sein, um das System oder einzelne Komponenten des Sys-
tems, insbesondere die Impulseinheit, insbesondere mit der Impulseinheit verbundene Elektroden, mit Nutzenergie zu versorgen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems oder Verfahrens sind die Elektroden, die Energiequelle, der Sensor, die Datenverarbeitungseinheit und/oder die Impulseinheit mit einem Textil, insbesondere einem Kleidungsstück, verbunden.
Dies stellt vorteilhaft ein System bereit, bei dem der Nutzer das System oder einzelne Komponenten davon mit dem Textil, insbesondere einem Kleidungsstück, tragen kann, ohne dass der Nutzer örtlich und/oder in seiner Bewegungsfreiheit eingeschränkt wäre.
Es ist dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass das System, insbesondere die Elektroden, die Energiequelle, der Sensor, die Datenverarbeitungseinheit und/oder die Impulseinheit mit dem Textil fest verbunden sind. Dies kann mittels geeigneter Verbindungsmittel, bspw. mittels Nähverbindung, mittels Magnetverbindung, Einstricken oder dergleichen erreicht werden. Alternativ ist es auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass das System, insbesondere die Elektroden, die Energiequelle, der Sensor, die Datenverarbeitungseinheit und/oder die Impulseinheit mit dem Textil lösbar verbunden sind. Dies kann mittels geeigneter Verbindungsmittel, bspw. mittels Klettverschlüssen, Gurten, Schnallen, Druckknöpfen, Magneten oder dergleichen erreicht werden.
Beispielsweise ist in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Energiequelle als dehnbare, fadenähnliche Batterie bereitgestellt. Dabei kann die Batterie in das Gewebe des Textils eingearbeitet und somit tragbar sein.
Ebenfalls kann bspw. die Impulseinheit, insbesondere mit der Impulseinheit verbundene Elektroden, in das Gewebe des Textils eingearbeitet und somit tragbar sein.
Alternativ oder zusätzlich können die einzelnen Komponenten des Systems flexibel ausgestaltet sein. Alternativ oder zusätzlich sind die einzelnen Komponenten wasserdicht ausgeführt, so dass das gesamte System mit der Hand oder in der Waschmaschine gewaschen werden kann.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform betrifft einen als sog. Wing ausgestaltetes Textil, also ein Kleidungsstück, welches zwei über den Rücken miteinander verbundene Armlinge aufweist. Jeder Armling des erfindungsgemäßen Wings weist dabei bevorzugt eine Impulseinheit und insbesondere mit der Impulseinheit verbundener Elektroden, auf. Eine derartige Impulseinheit kann insbesondere wenigstens zwei Elektroden umfassen. Die Impulseinheit, insbesondere die Elektroden können beispielsweise an den Oberarmen, Bizeps/T rizeps oder am Rücken angeordnet sein.
Eine alternative Ausführungsform betrifft eine als Stulpe für die Extremitäten oder den Rumpf ausgestaltetes Textil. Eine derartige Stulpe kann insbesondere wenigstens zwei Zonen aufweisen, eine leitende und eine drüber gestülpte nicht leitenden Zone. Die Elektroden können bspw. als Ringelektroden und/oder als Elektrodenflächen ausgeführt sein. Derartige Elektroden lassen sich vorteilhaft auf den Muskeln platzieren. Eine weitere besondere Ausführungsform betrifft spezielle Elektroden für die Zunge bzw. den Mundinnenraum.
Eine weitere besondere Ausführungsform sieht die Aufteilung eines Elektrodenpaares auf zwei Personen vor. In diesem Fall ist die Stimulation nur bei einem Kontakt dieser beiden Personen vorhanden. Insbesondere können die Elektroden derart angeordnet sein, dass ein Stimulationsimpuls vor Allem an der Kontaktstelle wahrgenommen werden wird.
In einer besonderen Ausführungsform ist ein Textil ein Kleidungsstück für Tiere, insbesondere für Kamele, Hunde oder Pferde bestimmt und an die anatomischen Gegebenheiten des Tieres angepasst.
Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems oder Verfahrens bei dem die Elektroden, die Energiequelle, der Sensor, die Datenverarbeitungseinheit und/oder die Impulseinheit mit einem Textil, insbesondere einem Kleidungsstück, verbunden sind, kann ein solches Textil für den Oberkörper oder den Unterkörper des Nutzers angepasst bzw. bestimmt sein, es kann sich mithin beispielsweise um ein T-Shirt, ein Langarmshirt, eine Mütze, Wangen- und/oder Gesichtsmaske, Tanktop, Slip, Büstenhalter, Sohlen, Strümpfe, Schuhe oder eine Hose handeln. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems oder Verfahrens, umfasst das System, insbesondere die Impulseinheit, wenigstens zwei Elektroden.
Insbesondere kann das erfindungsgemäße System zur Steuerung von Stimulations-Impulsen während einer Stimulation an einem Nutzer, wenigstens eine Datenverarbeitungseinheit aufweisen, die konfiguriert ist, ein Steuersignal an eine Impulseinheit zu generieren, und eine Impulseinheit umfassen, wobei die Impulseinheit geeignet ist, Stimulations-Impulse auszulösen, und wobei die Impulseinheit wenigstens einen Kanal umfasst, wobei an den Kanal wenigstens zwei Elektroden anschließbar und unabhängig voneinander steuerbar sind.
Es soll in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass ein solches erfindungsgemäßes System, insbesondere ein Textil oder als Kleidungsstück ausgeführtes Textil, umfassen kann, vorzugsweise eine Impulseinheit, die insbesondere ein EMS-Gerät umfassen kann, mit einem oder mehreren Kanälen aufweist. An diese Kanäle können zwei oder mehr Elektroden angeschlossen werden. Die Zuordnung ist flexibel. Durch einen weiteren MC oder Router können einem Kanal wechselnde Elektroden zugewiesen werden. In der einfachsten Form
werden nacheinander unterschiedliche Elektrodenpaare angesprochen, wobei die jeweiligen Paare gleich bleiben (monogame Lösung). In einer weiteren Ausführung können die Zuordnungen der Elektroden wechseln (polygame Lösung.
Ein erfindungsgemäßes System, insbesondere ein EMS System, kann vereinfacht werden, wenn ein Stimulationskanal mit Hilfe mehrerer Relais auf wechselnde Elektrodenpaare aufgebracht werden kann.
Dies erlaubt vorteilhaft eine relativ kostenggünstige Ausführung des Systems. Besonders kann ein einzelner Kanal mehrere Relais aufweisen, und so können Stimulationsimpulse zu einer jeden angeschlossenen Elektrode, oder zu einem jeden angeschlossenen Elektrodenpaar geleitet werden. Dabei hängt die Anzahl an Relais von der Anzahl der zu stimulierenden Muskelgruppen ab. Beispielsweise werden zwei Relais benötigt, um zwischen zwei zu stimulierenden Muskelgruppen umzuschalten. Ein Umschalten zwischen Relais nach einer bestimmten Zeitspanne kann alle gewünschten Muskeln des Körpers stimulieren.
Vorzugsweise ist die Elektronik des erfindungsgemäßen Systems so ausgestaltet, dass bis zu 12 Muskelgruppen trainiert werden können. Um die Elektroden der jeweiligen Muskelgruppen unabhängig voneinander ansteuern zu können, müssten hierfür gemäß dem Stand der Technik bis zu 12 Kanäle in der Elektronik vorgesehen sein. Dies ist jedoch vergleichsweise teuer.
Um die Elektronik bzw. die Steuerung des erfindungsgemäßen Systems für den Nutzer relativ kostengünstig gestalten zu können, kann ein erfindungsgemäßes System, insbesondere ein Textil oder als Kleidungsstück ausgeführtes Textil, nur einen Kanal aufweisen und ein Relais sowie einen Mikrocontroller umfassen, über welche die einzelnen Elektroden hintereinander ansteuerbar sind. Alternativ oder zusätzlich können die Elektroden beliebig zugeordnet werden, beispielsweise erst linker Bauch-rechter Bauch, dann linker Bauch-rechte Brust.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßes Systems und/oder Verfahrens, umfasst das System, insbesondere ein Textil oder als Kleidungsstück ausgeführtes Textil, mindestens einen oder mehr Kanäle zum Ansteuern der Elektroden. Dabei kann jeder Kanal hinsichtlich der Stimulations-Parameter, insbesondere Impulstyp, Intensität, Dauer des Stimulationsimpulses, Frequenz, Rampe, Impulspause, Einzelimpulsweite, und/oder Einzelimpulsdauer, die Rise-Time und Fall-Time sowie Polarität unabhängig von den anderen Kanälen gesteuert werden. Es liegt auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung dies nur vor Beginn einer Stimulationsanwendung oder während einer Stimulationsanwendung vorzusehen. Darüber hinaus liegt es im Rahmen der vorliegenden Erfindung einen Verlauf dieser Parameter anhand definierter Werte vorzusehen.
Zusätzlich oder alternativ kann ein Kanal vorgesehen sein, der mit entsprechenden Relais und Mikrocontrollern vorgesehen ist und dadurch Elektroden-Gruppen bildet, die separat gleichzeitig ansteuerbar sind, wobei Elektroden einer Gruppe ebenso hintereinander angesteuert werden können. Diese lassen sich beliebig kombinieren, es kann also mehr als eine Gruppe geben.
Insbesondere kann ein erfindungsgemäßes System wenigstens einen Kanalwechsel erlauben. Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann einen Schritt des Kanalwechsels zwischen zwei oder mehreren Elektroden oder Elektrodenpaaren umfassen. Ein derartiger Kanalwechsel erlaubt den gesamten Körper des Nutzers mittels nur weniger, bevorzugt einer einzigen Kanalelektronik zu stimulieren. Ein System gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst bevorzugt ein Einkanalsystem. Ein derartiges System ist relativ kostengünstig und relativ kompakt. Dabei wird der Fachmann anerkennen, dass das Gehirn des Nutzers, insbesondere eines menschlichen Nutzers, Signale nicht im Millisekunden und Mikrosekundenbereich verarbeiten wird. Wird in einem derartigen Einkanalsystem schnell genug zwischen den einzelnen Elektroden geschaltet, beispielsweise jede Millisekunde, so können bei einer Frequenz von 100 Hz, 10 Kanäle unmerklich mit nur einem Stimulationskanal betrieben werden, so wird bei dem Nutzer der Eindruck einer den gesamten Körper betreffenden Stimulation entstehen. Beispielsweise kann ein derartiges Umschalten zwischen einzelnen Elektroden oder Elektrodenpaaren, d.h. bspw. von an der Brust eines Nutzers angeordneten Elektroden zu bspw. am Bauch angeordneten Elektroden oder von an der rechten Brustseite angeordneten Elektroden zu an der linken Brustseite angeordneten Elektroden, erfolgen. Auch kann ein derartiges System an der Wirbelsäule angeordnete Elektroden aufweisen und von der oberen Wirbelsäulenregion zu der unteren Wirbelsäulenregion umschalten oder umgekehrt, um bspw. Rückenschmerzen zu behandeln. Ein solches Einkanalsystem erlaubt daher vorteilhaft ein Mehrkanalsystem zu ersetzen.
Auch kann ein Kanalwechsel mit mehr als einer Kanalelektronik durchgeführt werden. Dabei soll verstanden werden, dass wenigstens ein Kanal wenigstens zwei Elektroden ansteuert. Der Fachmann wird unmittelbar verstehen, dass vorteilhafterweise die Anzahl der Elektroden erhöht werden kann und wie oben die Anzahl der Gruppen. Dabei kann es teils eine feste Zuordnung geben, teils eine flexible.
Ein Kanalwechsel kann daher besonders vorteilhaft eingesetzt werden, um mit Stimulationsimpulsen die Impulseinheit, insbesondere verschiedene Elektroden, anzusteuern. Dies erlaubt es, die Stimulationsimpulse an Impulseinheiten, insbesondere Elektroden, in unterschiedlichen Regionen des Körpers des Nutzers auszulösen und somit jeden beliebigen Muskel mit einem Stimulationsimpuls zu beaufschlagen.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Komponenten des erfindungsgemäßen Systems, insbesondere die Impulseinheit, nicht mit dem Textil, insbesondere nicht mit dem Kleidungsstück des Nutzers, verbunden, also insbesondere nicht Teil des Kleidungsstückes. In einer solchen Ausführungsform weist das Kleidungsstück vorzugsweise eine Vorrichtung auf, welche die Komponenten des erfindungsgemäßen Systems, insbesondere die Impulseinheit, gegen Verrutschen sichert. Diese Vorrichtung kann beispielsweise in einer Tasche bestehen, die lösbare Verbindungsmittel wie Klett und/oder Flausch aufweist. Diese Vorrichtung kann für alle lose mitzuführenden Gegenstände verwendet werden, auch unabhängig von einer Stimulations-Anwendung. In einer alternativen Ausführungsform können die Komponenten des erfindungsgemäßen Systems, insbesondere die Impulseinheit, mittels magnetischer Schließen und/oder Rastung mit dem Kleidungsstück verbunden werden. Generell können die Komponenten des erfindungsgemäßen Systems, insbesondere die Impulseinheit Teil des Kleidungsstückes sein oder lediglich per Kabel mit einzelnen oder allen Elektroden des Kleidungsstückes verbunden werden.
Die Elektroden können dabei mit dem Textil, insbesondere Kleidungsstück, fest verbunden sein, bspw. direkt auf das Textil gestickt oder gemoost werden, oder vorab auf ein Trägermaterial aufgebracht werden, welches wiederum mit dem Textil verbunden, insbesondere genäht, gestickt, geklebt, gelasert oder verschweißt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems und/oder Verfahrens umfasst die Elektrode ein leitendes Garn oder ist aus einem leitenden Garn gebildet. Insbesondere Elektroden zur Übertragung eines elektronischen Stimulations-Impulses, insbesondere eines EMS-Impulses, ausgebildet sind, können ein leitendes Garn umfassen oder aus einem leitenden Garn gebildet sein. Das leitende Garn kann beispielsweise ein metallhaltiger Faden, insbesondere metallbeschichteter Faden sein. Der Faden ist vorzugsweise ein Kunststofffaden, insbesondere ausgewählt aus Polyamid, Polyester oder auch Polypropylen. Das Metall ist ausgewählt aus Metallen mit elektrischen Leitfähigkeiten von wenigstens 1 und höchstens 80 S/m, weiter bevorzugt wenigstens 40 S/m. Das Metall ist vorzugsweise Kupfer, Silber oder Gold. Alternativ kann bereits beschichtete Garn noch von einer Titanschicht ummantelt sein. Diese ist vorzugsweise wenige Atome dick.
Erfindungsgemäße Textile, insbesondere Kleidungsstücke, können, insbesondere als Teil der Impulseinheit, leitfähige Zonen mit Elektroden und Zonen ohne Elektroden aufweisen. Zonen mit Elektroden weisen dabei Elektroden auf und sind somit leitfähig. Die Zonen ohne Elektroden sind vorzugsweise nicht leitfähig. Das bedeutet, dass diese elektrodenfreien, nichtleitenden Zonen im trockenen Zustand eine Leitfähigkeit von weniger als 0,5 S/m aufweisen.
Die Zonen mit Elektroden können vorzugsweise bis zu etwa 75%, mehr bevorzugt bis zu etwa 80%, 85%, 90%, 95%, mehr bevorzugt bis zu 100% leitendes Garn aufweisen. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Zonen mit Elektroden bis zu etwa 80% leitfähiges Garn auf. Dabei soll verstanden werden, dass eine prozentuale Angabe bezogen auf den Anteil an leitendem Garn sich auf den Gewichtsanteil des leitenden Garns am Textil in der entsprechenden Zone bezieht. Um eine optimale Leitfähigkeit zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, in den Zonen mit Elektroden einen Anteil leitenden Garns vorzusehen, der wenigstens 10%, weiter bevorzugt wenigstens 20% und besonders bevorzugt wenigstens 30% beträgt. Die verschiedenen Zonen können nahtlos ineinander übergehen, um den Tragekomfort zu erhöhen. Insbesondere können sie rundgestrickt sein.
In einer Ausgestaltung dieser Erfindung wird das leitende Garn, insbesondere im Bereich wenigstens einer Zone mit Elektroden, mit einem hydrophilen Garn kombiniert. Das bedeutet vorzugsweise, dass das leitende Garn mit dem hydrophilen Garn zusammen gestrickt, gewirkt, gestickt oder gefacht wird. Diese Maßnahme hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Elektrode Feuchtigkeit benötigt, um den Hautwiderstand zu überwinden. Das hydrophile Garn kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Viskose, Baumwolle, Wolle oder auch einem hydrophil ausgestatteten Synthetikgarn.
Das Verhältnis von hydrophilem Garn zu leitendem Garn beträgt vorzugsweise wenigstens 1 :10, weiter bevorzugt wenigstens 1 :4. Wird ein zu geringer Anteil hydrophilen Garns eingesetzt, tritt der gewünschte Effekt nicht ein. Wird ein zu hoher Anteil hydrophilen Garns verwendet, ist der Anteil des leitenden Garns im Verhältnis zu gering, so dass die gewünschte Leitfähigkeit nicht erzielt werden kann. Daher ist das genannte Verhältnis vorzugsweise auf höchstens 1 :1 , weiter bevorzugt höchstens 1 :2 beschränkt. Gemeint ist das Masseverhältnis in der betreffenden Zone.
In einer bevorzugten Ausführungsform können die Elektroden alternativ oder zusätzlich zum hydrophilen Garn mit einer feuchtigkeitsspeichernden Schicht versehen sein. Die Schicht ist vorzugsweise zwischen Haut und Elektrode angeordnet. Beim erfindungsgemäßen Kleidungsstück also vorzugsweise auf der dem Körper zugewandten Innenseite. Die zusätzliche Schicht kann insbesondere eine Schicht sein, die aus einem feuchtigkeitsspeichernden Material besteht, vorzugsweise in Form eines Vlieses.
Es ist bevorzugt, dass die Elektroden mit dem erfindungsgemäßen Textil, insbesondere mit dem Kleidungsstück, lösbar verbunden sind. Die Elektroden können vorzugsweise an der Innenseite des Kleidungsstückes lösbar befestigt sein. Die Elektroden können zu diesem Zweck auf ihrer Außenseite mit Klett versehen werden. Das Kleidungsstück weist dann vorzugsweise an der entsprechenden Stelle seiner Innenseite Flausch auf, der mit dem Klett
eine lösbare Verbindung eingeht. Es sind auch entsprechende Ausführungsformen erfindungsgemäß, die Flausch an der Elektrode und Klett am Kleidungsstück aufweisen. Die lösbare Verbindung bietet den Vorteil, dass die Elektroden an verschiedenen Stellen angebracht werden können. Das Kleidungsstück wird dadurch flexibler. Ferner können defekte Elektroden leicht ausgetauscht werden oder die Art der Elektrode den gewünschten Verwendungen angepasst werden, das Kleidungsstück kann insgesamt länger und flexibler verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich zur Klettverbindung können Magnete oder andere lösbare Verbindungen eingesetzt werden.
Die Elektroden können aus einem leitfähigen Polymer gefertigt werden. Ein bevorzugtes leitfähiges Polymer ist Silikon, das durch Zusatz von Titanpartikeln leitfähig gestaltet wird. Anstatt einer glatten Oberfläche wird die Oberfläche der Elektrode vorzugsweise aufgeraut, um ein Verrutschen bei der Verwendung zu vermeiden. Dies wird im Falle des leitfähigen Polymers vorzugsweise durch die Verwendung einer entsprechend rauen Matrize beim Formen der Elektrode erzielt. Alternativ kann das leitfähige Polymer auch nach seiner Herstellung insbesondere durch mechanische Nachbearbeitung mit einer rauen Oberfläche ausgestattet werden. Die Elektrode wird vorzugsweise der Körperform des Verwenders angepasst. Damit ist gemeint, dass die Elektrode vorzugsweise die Anatomie des Körpers angepasst wird.
Die erfindungsgemäß verwendeten Elektroden können, insbesondere im Falle eines leitfähigen Polymers, mehrschichtig aufgebaut sein. Mehrschichtig meint insbesondere zwei, drei oder vierschichtig. Der Schichtaufbau kann dabei eine oder mehrere leitfähige und/oder eine oder mehrere nicht-leitfähige Schichten aufweisen.
Im Falle eines mehrschichtigen Aufbaus der Elektrode kann eine Schicht wiederum aus einer Stofflage bestehen. Dabei ist der Stoff vorzugsweise so ausgewählt, dass seine Dehnbarkeit bzw. Elastizität in etwa derjenigen des Materials der Elektrode entspricht. Dies ist besonders bei Elektroden von Bedeutung, die ein leitfähiges Polymer umfassen, da solche Polymerelektroden zum Reißen neigen können und die Stofflage die Reißneigung vermindern kann. Bevorzugter beträgt die Elastizität 10% bis 30%. Die erfindungsgemäß bevorzugte Stofflage in der Elektrode kann auch dazu dienen, eine Verbindung zu fixieren, die zum Einbringen des Stimulationsstromes dienen kann. Unabhängig von einer eventuellen Stofflage weisen die erfindungs-gemäßen Elektroden vorzugsweise eine Verbindung zum Einbringen des Stimulationsstromes auf. Die Stofflage kann aus leitfähigem Material gefertigt sein, insbesondere aus dem zuvor beschriebenen leitfähigen Garn. So wird zusätzlich dafür gesorgt, dass sich der Strom gleichmäßig bzw. wie gewünscht in der Elektrode verteilt, was sich besonders bei Elektroden mit leitfähigen Polymeren als vorteilhaft erwiesen hat. Dies gilt insbesondere wenn die Stofflage zur Fixierung einer Verbindung zum Einbringen des Stimulationsstromes genutzt wird.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Elektroden erlaubt, diese besonders dünn zu gestalten. Dies trifft insbesondere auf Elektroden zu, die leitendes Garn oder leitfähiges Polymer umfassen. Die erfindungsgemäßen Elektroden können bevorzugt Dicken in einem Bereich von 0,1 mm bis 3 mm. Durch ein optionales Polster zwischen der Außenseite einer Elektrode und Innenseite des Kleidungsstückes kann zusätzlicher Anpressdruck erzeugt werden. Dies ist insbesondere bei konkaven Körperregionen bevorzugt. Folglich betrifft eine bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung ein Kleidungsstück, welches wenigstens ein Polster zwischen einer Außenseite einer Elektrode und einer Innenseite des Kleidungsstückes aufweist, insbesondere in einer konkaven Körperregion wie beispielsweise zwischen den Brüsten. Bei dem Polster kann es sich um ein aufblasbares Polster, beispielsweise um eine Luftkammer, einen Ballon oder dergleichen handeln. Das Polster ist zwischen der innenliegenden Elektrode und der außenliegenden Textilschicht des Kleidungsstückes angeordnet und vorzugsweise lösbar mit dem Kleidungsstück verbunden.
Wenn in diesem Dokument auf eine„Innenseite" Bezug genommen wird, so ist damit im Zweifel diejenige Seite gemeint, die dem Körper des Nutzers zugewandt ist. Wird auf die „Außenseite" Bezug genommen, so ist damit die dem Körper des Nutzers abgewandte Seite gemeint.
In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung umfasst das Kleidungsstück wenigstens eine äußere Ringelektrode und wenigstens eine innere Ringelektrode, insbesondere zwei äußere Ringelektroden. Diese Elektroden eignen sich neben der bevorzugten Verwendung mit bipolaren Strömen auch für die Verwendung mit unipolaren Strömen. Der Eintritt des Stroms in den Körper soll vorzugsweise über die größere Elektrode erfolgen. Stimulationseinheiten die ausschließlich unipolare Impulse ermöglichen erlauben eine weitere Reduktion der Systemkomplexität.
Das erfindungsgemäße Kleidungsstück weist vorzugsweise unterschiedliche Kompressionszonen bzw. eine graduelle Kompression auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems oder Verfahrens, umfasst das System Leiter zur elektrischen Verbindung von Impulseinheit und Elektroden. Derartige Leiter erlauben die Übertragung eines von der Impulseinheit erzeugten Stimulationsimpulses von der Impulseinheit an die Elektroden. Derartige Leiter können eine Kombination aus einem Polymer, insbesondere Silikon, und leitfähigem Zwirn, Garn, Litzen oder dergleichen umfassen. Das leitende Medium wird vorzugsweise biegeschlaff oder sprungelastisch von Silikon ummantelt. Elektroden können entweder unlösbar, beispielsweise per Naht, oder lösbar, beispielsweise mittels Druckknopf, mit den Leitern verbunden sein. Auch die Leiter selbst können lösbar oder unlösbar mit dem Textil, insbesondere dem Klei-
dungsstück verbunden sein. In einer Ausführungsform, bei der die Leiter unlösbar mit dem Textil verbunden sind, werden die Leiter auf das Textil, insbesondere auf das Kleidungsstück, aufgestickt. Dabei können die isolierten oder nichtisolierten Leiter vorzugsweise mä- andernd, insbesondere biegeschlaff oder sprungelastisch, auf dem Textil angeordnet sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder Systems ist das Verfahren und/oder System geeignet zum Einstudieren eines vorgebbaren Bewegungsablaufs. In einer Ausführungsform umfasst das System, bevorzugt die Datenverarbeitungseinheit, ein einem Bewegungsablauf entsprechende Abfolge an Stimulationsimpulsen. In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt des Generierens von Stimulationsimpulsen in einer einem vorgebbaren Bewegungsablauf entsprechenden Abfolge. Beispielsweise wird der Nutzer mit EMS-Impulsen auf ein Abweichen von einem vorgegebenen Bewegungsablauf hingewiesen oder die Muskeln werden durch eine geeignete Stimulationsabfolge dergestalt kontrahiert, dass der Nutzer die vorgegebene Bewegung ausführt. Besonders vorteilhaft ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung dabei daran gedacht, dass sich das erfindungsgemäße System und/oder Verfahren zur Behandlung von Querschnittgelähmten eignet, die hierdurch wieder aus eigener Kraft Bewegungsabläufe erlernen oder durchführen können.
Hierzu kann in dem System insbesondere der Datenverarbeitungseinheit ein Bewegungsablauf eines Nutzers vorgegeben oder vorgebbar sein. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt dabei vorteilhaft einen Bewegungsablauf durch die zeitliche Reihenfolge der Muskelkontraktionen zu beschreiben. Hierzu kann ein entsprechendes in dem System, insbesondere der Datenverarbeitungseinheit hinterlegter Bewegungsablauf einen Nutzer zur Ausführung genau dieses Bewegungsablaufs veranlassen bzw. diese unterstützen. Bspw. kann der runde Tritt beim Fahrradfahren, Golfschwung, eine Vorkontraktion beim Laufen, kurz bevor der Nutzer den Boden berührt, oder ähnliches als Bewegungsablauf in dem System, insbesondere der Datenverarbeitungseinheit vorgebbar sein. Dies erlaubt vorteilhaft ein Einstudieren vorher unbekannter Bewegungsabläufe. Insbesondere kann ein derartiger Bewegungsablauf an den Körper des Nutzers, insbesondere die Körperkontur, das Gewicht oder die Größe, anpassbar sein.
Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung die korrekte Ausführung des Bewegungsablaufs durch den Nutzer mittels Sensoren zu messen und/oder zu dokumentieren. Dadurch kann der Nutzer die zu erlernende Bewegung und seinen gemachten Fortschritt kontrollieren. Insbesondere kann mittels dem erfindungsgemäßen System und/oder Verfahren, bei einer nicht-korrekten Ausführung des Bewegungsablaufs der Nutzer ein entsprechendes Feedback erhalten und/oder korrigiert werden. Dazu kann insbesondere ein optimaler Bewegungsablauf als Schwellenwert in dem System hinterlegt sein. Hierdurch kann mittels einem
Vergleiche des mittels Sensor aufgenommenen tatsächlichen Bewegungsablaufs mit einem als Schwellenwert vorgegebenen Bewegungsablauf ein Steuersignal generiert werden, wenn der als Messwert gemessene tatsächliche Bewegungsablauf des Nutzers und als Schwellenwert vorgegebenen Bewegungsablauf in einem vordefinierten Verhältnis zueinander stehen, bspw. der Nutzer zu weit von dem vorgegebenen Bewegungsablauf abweicht. In Folge kann ein oder können mehrere Steuerimpuls-Parameter abhängig von dem Steuersignal verändert werden, um so den Nutzer auf den nicht-korrekten Bewegungsablauf hinzuweisen und/oder diesen zu korrigieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder Systems ist das Verfahren und/oder System geeignet in einem Computer oder Videospiel dem Nutzer ein Feedback über eine Spielsituation zu geben. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems umfasst das System, insbesondere die Datenverarbeitungseinheit, eine Spiel-Schnittstelle. Mittels einer derartigen Spielschnittstelle ist das System mit einem Computer- oder Videospiel verbindbar. Beispielsweise kann in einem Computerspiel ein Stimulationsimpuls dazu genutzt werden, um eine Spielsituation, insbesondere Treffer zu veranschaulichen, bis hin zur zeitweisen teilweisen Immobilisation des oder der Spieler. Beispielsweise kann der Nutzer das Video- oder Computerspiel spielen und bestimmte Spielsituationen können einen oder mehrere Stimulationsimpulse auslösen, die die bestimmte Spielsituation, bspw. einen Treffer, simulieren. Hierzu können weiter Sensoren vorgesehen sein, die geeignet sind Emotionen an das Spiel oder weitere an dem Spiel beteiligte Nutzer zu übertragen. Diese Anwendung kann auch auf Lasertag oder ähnliche Spiele übertragen werden. Insbesondere kann ein solches Video- oder Computerspiel im Rahmen des erfindungsgemäßen Systems und/oder Verfahrens einen virtuellen Raum bereitstellen.
Ein Verfahren zur Steuerung von Stimulations-Impulsen während einer Stimulation an einem Nutzer nach der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Systems, insbesondere tragbaren Systems nach der vorliegenden Erfindung, wobei eine Impulseinheit einen oder mehrere Stimulations-Impulse auslöst, umfasst die Schritte: a. Messen eines Messwertes, b. Vergleichen des Messwertes mit einem Schwellenwert, c. Generieren eines Steuersignals, wenn der Messwert und der Schwellenwert in einem vordefinierbaren Verhältnis zueinander stehen, d. Verändern eines Stimulations-Impulsparameters abhängig von dem Steuersignal.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, werden die Schritte a bis d wenigstens alle 10 Minuten während der Dauer einer Anwendung wiederholt werden. Insbesondere kann der Schritt a des Messens eines Messwertes regelmäßig kontinuierlich oder diskontinuierlich weiderholt werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Stimulations-Impuls gekennzeichnet durch eine Frequenz im Bereich von 1 bis 100 Hz.
Alle Ausführungsformen des Verfahrens und/oder Systems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen den Vorteil, dass zur Steuerung von Stimulations-Impulsen, insbesondere EMS- Impulsen, die Mobilität und Handling eines solchen Systems und/oder Verfahrens erhöht wird. So lässt sich bspw. EMS mit sportartspezifischem Training kombinieren. Thromboseprophylaxe bspw. auf Langstreckenflügen wird möglich. Zur speziellen Verwendung beim bzw. während des Sports vor (Aufwärmung, Aktivierung), während (Steigerung der Wirksamkeit des Trainings) oder nach dem Sport (Verbesserung der Regeneration) ist die Erfindung geeignet. Darüber hinaus erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren und/oder System insbesondere die Rückkoppelung mit dem Nutzer. Anhand der über Sensoren ermittelten Messwerte berechnet die Datenverarbeitungseinheit unter Berücksichtigung vorher definierter Schwellenwerte Stimulations-Impulse, die über die Impulseinheit insbesondere über mit der Impulseinheit verbundene Elektroden auf den Körper übertragen und die entsprechenden Körperregionen aktiviert werden. Besonders vorteilhaft stellt das erfindungsgemäße Verfahren und/oder System eine Möglichkeit bereit, die eine mobile und einfache Nutzung der Stimulationsanwendung erlaubt. Insbesondere, zeichnet sich das erfindungsgemäße System durch eine hohe Qualität der Materialien, die verbesserte Möglichkeit zur Dokumentation der Trainingsleistungen, verbesserte Trainingssteuerung, bspw. über einen virtuellen online-Coach, sportwissenschaftliche Hintergründe, individuelle Gestaltung des Trainings und der Stimulations-Impulse aus.
Mehrkanalsysteme mit ein bis 12 Kanälen können sämtliche Muskelgruppen des Körpers ansprechen. Jeder Kanal ist dabei von anderen Kanälen isoliert und einzeln ansteuerbar. Die Kanäle können galvanisch voneinander isoliert sein.
Jeder Kanal kann bis zu 50V-100 mA @ 500ohm leisten. Dies ist die maximale Leistung, die ein Nutzer von einem Kanal erhalten kann, um noch die Kriterien hinsichtlich Sicherheit zu erfüllen. Es können jedoch auch Kanäle mit bis zu 100 V vorgesehen sein.
In stationären Systemen, insbesondere EMS-Systemen spielt Größe eine untergeordnete Rolle. Sollen jedoch bei mobiler Anwendung bspw. während des Laufens, sämtliche Muskeln angesprochen werden, sind Größe und Gewicht des Systems ein wichtiger Faktor. Das erfindungsgemäße System überwindet diese Probleme indem eine maximale Anzahl an Kanä-
len in relative kleiner Dimensionierung angeordnet werden können. Damit erlaubt das erfindungsgemäße System genauso viele Muskelgruppen anzusprechen wie stationäre Multika- nalvorrichtungen des Standes der Technik, erlaubt jedoch die mobile tragbare Anwendung.
Weiterhin kann die Datenverarbeitungseinheit als mobile Applikation, insbesondere eines Mobiltelefons, Computers, oder Tablet-PCs ausgeführt sein, die es erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere eine Trainingsanwendung mit dem erfindungsgemäßen System, auszuwählen, zu kontrollieren und einzustellen. Dabei können insbesondere Bluetooth, Internet, WLAN oder andere kabellose Kommunikationsmethoden zum Einsatz kommen, die eine Echtzeitkommunikation zwischen Datenverarbeitungseinheit und Impulseinheit ermöglichen. Insbesondere kann, für den Fall von Kommunikationsübertragungsproblemen, das System eine weitere Datenverarbeitungseinheit, insbesondere weitere Benutzerschnittstelle und, besonders weitere Eingabemittel aufweisen, die es erlauben, wenigstens grundlegende Einstellungen an dem System vorzunehmen. Beispielsweise kann bei einem Ausfall der als Mobiltelefon ausgestalteten Datenverarbeitungseinheit, ein System, bspw. ein Trainingsanzug eine weitere Benutzerschnittstelle aufweisen, um die Intensität von Stimulationsimpulsen zu verändern oder die Stimulationsimpulse abzuschalten.
Zusätzlich oder alternativ können Strombegrenzungseinheiten in das System integriert werden, um den Nutzer vor ungewünschten Muskel- oder Hautschädigungen durch zu starke Stromimpulse zu bewahren. Weiterhin kann ein dauerhaftes Überwachen der Stimulationsimpulse an den Muskeln durch das System vorgesehen sein, das den Nutzer vor plötzlich ungewollt auftretenden hohen Stromintensitäten schützt.
Die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Systems, auch höhere Frequenzen bereit zu stellen, macht es darüber hinaus anwendbar zur Muskelregeneration, Erholungsbehandlung und Schmerzbehandlung. Übliche Geräte können nur etwa 1 Hz bis 150 Hz bereitstellen. Das erfindungsgemäße System erlaubt Frequenzen von etwa 1 Hz bis 2000 Hz. Höhere Frequenzen wie bspw. 2000 Hz finden dabei vorzugsweise Verwendung in Spezialprogram- men, die von Experten empfohlen werden. Grundsätzlich ist jedoch vorgesehen, dass ein Nutzer die ggf. in der Datenverarbeitungseinheit vorgegebenen Programme im Bereich von etwa 1 Hz bis etwa 150 Hz regulieren kann, so dass die Verwendung des erfindungsgemäßen Systems für den durchschnittlichen Nutzer sicher bleibt.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder Systems kann insbesondere bei Verwendung von EMS vorteilhaft mit einfacheren Mitteln die Kraftfähigkeit von älteren Menschen verbessert und länger erhalten werden bzw. wieder aufgebaut werden.
Für diese Fälle stellt das erfindungsgemäße System und/oder Verfahren, insbesondere beim EMS-Training, eine sehr gute Möglichkeit dar, die verloren gegangenen schnellen Muskelfasern vor allem in den Extremitäten wiederherzustellen. Im Rumpfbereich könnte zudem eine allgemeine Stabilisierung erreicht werden, was sich ebenfalls positiv auf die gesamte körperliche Verfassung auswirkt. Dies legt den Grundstein für eine sturzfreie Zukunft.
Es kann die Visualisierungseinheit eingerichtet sein, ein Abbild der trainierenden Person, wie bspw. einen Avatar, zu erzeugen. Dabei können das Abbild in Größe, Aussehen und Bekleidung durch das System oder Eingaben in das System veränderbar, wie z.B. verfremdet, sein. Bei dieser Ausführungsform wird zunächst über Sensoren die Körperposition der trainierenden Person erkannt und in Abhängigkeit hiervon das Abbild geschaffen. Dabei kann ein 1 :1 Abbild geschaffen werden. Dieses kann um vom System vorgegebene Sollbewegungen variiert werden. Alternativ kann auch das Abbild der trainierenden Person unmittelbar zur Erzeugung des Avatars verwendet werden und um Symbole (z.B.: Pfeile) einer Sollbewegung angereichert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Visualisierungseinheit eingerichtet sein, ein statisches Bild oder eine Bewegung einer Person, insbesondere eines Avatars, zu zeigen. Das System soll so eine trainierende Person motivieren, die Position oder die Bewegung des Avatars nachzubilden. Es können Feedbackmittel vorgesehen sein, die trainierende Person bei einer erfolgreichen Nachbildung zu belohnen oder andernfalls ein negatives Feedback zu bewirken. Beispielsweise kann als Belohnung eine EMS in Form eines angenehmen Kribbeins bewirkt werden. Als ein negatives Feedback kann ein leichter„Elektroschock" bewirkt werden. Auf diese Weise wird eine Spielsituation ermöglicht, die trainierende Person motiviert sich verstärkt anzustrengen. Es wird dem Trainierenden ein Vorbild gezeigt, dem er nacheifern kann. Dies kann in der Verbindung mit einem Videospiel geschehen, bei dem es möglich ist, gezielt Szenen zu erzeugen, in denen der Nutzer gewisse Bewegungen, wie Schwertkampf, Holz hacken, laufen, Golf-Abschlag, Tennisschlag usw. durchführen muss.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Vorrichtung eingerichtet sein, elektrische Energie zu generieren, die zu der EMS verwendet wird. So kann bspw. ein Stepper, ein Fahrrad, eine Rudermaschine oder sonstige Trainingsgeräte jeweils mit einem Generator verbunden sein, und hierüber kann die Energiegewinnung stattfinden. Auch ist eine kapazitive Energiegewinnung möglich, wie bspw. bei Verschiebungen von entsprechend ausgestatteten Trainingsgeräten.
Für die mobile Verwendung sind sämtliche Komponenten bevorzugt wasserdicht ausgestaltet oder zumindest so, dass Wasser keinen Schaden verursachen kann. Diese gilt aber nicht
zwingend für eine Ein- und Ausgabeeinheit, die bspw. ein handelsübliches Smartphone sein kann.
Es kann ein Sensor, insbesondere ein Dehnungsmessstreifen, eingerichtet sein, eine Haltung, wie insbesondere die Winkelstellung eines Gelenks, einer mit dem System trainierenden Person zu erkennen oder eine Bewegung eines Körperteils oder des gesamten Körpers der trainierenden Person zu erkennen und in Abhängigkeit von der Haltung, insbesondere der Winkelstellung, oder der Bewegung, insbesondere deren Geschwindigkeit, eine Elektrostimulation zu bewirken. Auf diese Weise lässt sich eine Vielzahl an Bewegungen durchführen. Beispielsweise ist eine Armbeugebewegung möglich, wie dies in der Reha häufig gefordert ist. Abhängig vom und insbesondere proportional zu dem Öffnungswinkel des Ellenbogens kann die Elektrostimulierung aktiviert werden, was hilfreich ist, wenn eine Person Schwierigkeiten mit kleinen Öffnungswinkeln hat. Auch ist eine Stimulierung abhängig von der Geschwindigkeit möglich, mit der die Bewegung durchgeführt wird. Dabei ist der Zusammenhang möglich, dass kleine Bewegungen kleine Stimulierungen bewirken und schnelle Bewegungen große Stimulierungen. Dies ist beispielsweise bei der Simulation von einer Schwimmbewegung hilfreich, wenn bei einer hohen Bewegungsgeschwindigkeit der Wasserwiderstand ansteigt. Diese Haltungen und Bewegungen können gut mit Dehnungsmessstreifen erkannt werden. Diese können in der Trainingsbekleidung eingearbeitet sein oder auf die Haut der trainierenden Person aufgeklebt werden.
Insbesondere sind dabei im System ein oder mehrere definierte Bewegungsabläufe gespeichert, in denen das Abbild (Avatar) sich bewegen kann. Das System kann die Bewegung der trainierenden Person durch Stimulations-Impulse so unterstützen oder korrigieren, dass die Abweichung zwischen einer durchgeführten Bewegung der trainierenden Person und dem definierten Bewegungsablauf minimiert wird. So wird ein Lerneffekt einer richtigen Bewegung trainiert, wie z.B. beim Golf. Die durchgeführte Bewegung der trainierenden Person kann zudem zur Darstellung der Abweichung von der durchgeführten und dem definierten Bewegungsablauf angezeigt werden. So kann bspw. der Avatar farbig gezeigt sein und dabei können die Abweichungen, die die trainierende Person vollführt mit gestrichelten Linien oder als graue Form/Fläche oder dergleichen im Vordergrund oder Hintergrund gezeigt werden.
Ferner kann das System eingerichtet sein, ein Abbild einer mit dem System trainierenden Person und zudem mindestens einen Mitspieler darzustellen. Dabei kann der Mitspieler eine real trainierende Person, eine virtuelle Person, ein Tier oder eine Phantasiefigur sein. Zudem sind Spielsituationen bereitstellbar, bei denen Interaktionen zwischen den Abbildern erzeugbar sind, um abhängig von den Interaktionen eine Elektrostimulierung zu erzeugen. So kann bspw. ein Schwertkampf dargestellt werden und wenn die trainierende Person einen Treffer erhalten hat, so wird dies mit einer Elektrostimulierung quittiert, bzw. bestätigt oder bestraft.
Ferner können ein Sensor, insbesondere mehrere Sensoren vorgesehen sein, Messwerte über den Zustand einer mit dem System trainierenden Person aufzunehmen, und das System ist dabei eingerichtet, das Abbild der trainierenden Person in seinen Bewegungen an den Zustand der trainierenden Person anzupassen. Wenn bspw. der Puls oder andere leis- tungsbezogene Zustände der trainierenden Person alleine oder in Kombination, einen zu großen Wert annehmen, so kann das Abbild, also der Avatar, sich in seinen Bewegungen verlangsamen. So wird eine zu große Belastung für den Körper der trainierenden Person vermieden. Diese Regelung kann insbesondere in Verbindung mit der EMS kombiniert werden. In einem vorgegebenen oder variablen Verhältnis können die Bewegungen des Avatars reduziert und ebenso die EMS entsprechend reduziert werden. Da die trainierende Person sich mit der Bewegungsintensität des Avatars bewegt, wird deren Bewegungsaktivität reduziert. Es ist auch die umgekehrte Abhängigkeit möglich, dass nämlich eine geringe Bewegungsintensität der trainierenden Person die Bewegung des Avatars erhöht und zeitgleich die EMS erhöht.
Insbesondere kann in der Datenverarbeitungseinrichtung ein Verhältnis für die Anpassung von zumindest zwei Stimulations-Impulsparameter vorgegeben sein. Und bei der Veränderung von Messwerten eines oder mehrerer Sensoren kann die Anpassung dieser Parameter gemäß diesem Verhältnis vorgesehen sein, wobei die Stimulations-Impulsparameter Parameter für die gleiche oder unterschiedliche Elektroden sein können. Dies soll an folgendem Beispiel erläutert werden: Beispielsweise besteht zwischen der Impulsstärke (z.B Voltzahl) von den Bizepsmuskeln zu den Oberschenkelmuskeln ein Verhältnis von 2:1 , so dass die Oberschenkelmuskeln stärker aktiviert werden. Wenn bspw. ein Messwert, der für die Aktivität der trainierenden Person steht, wie z.B. Puls, Atemfrequenz oder Blutzuckerwert zu stark zurückgeht, so kann die Aktivität dieser Muskelgruppen über EMS in dem bezeichneten Verhältnis angepasst werden. Es ist möglich, für jeweils unterschiedliche Parameterpaarungen unterschiedliche Verhältnisse fest vorzugeben, oder diese Verhältnisse können durch den Anwender und/oder einen Trainer einstellbar sind.
Zudem können mehrere Sensoren eingerichtet sind, unterschiedliche Messwerte aufzunehmen. Dabei können unterschiedliche Messprinzip bei den Sensoren verwendet werden. Die Steuerung, bzw. das System ist eingerichtet diese Messwerte in einem Vergleich zu gewichten und hieraus Stimulations-Impulse auszulösen und dabei Stimulations-Impulsparameter zu verändern. So kann bspw. ein Sensor, wie eine Kamera, die Bewegung der Person erkennen und zudem wird der Puls der Person gemessen. Wenn somit unterschiedliche Sensoren jeweils Messwerte aufnehmen, die in einer kombinierten Gewichtung darauf hinweisen, dass eine Anpassung der Elektrostimulierung durchzuführen ist, so wird diese vorgenommen.
Vorzugsweise bestehen die hierin beschriebenen textilen Elektroden aus einem Material, das keine weitere Feuchtigkeitszufuhr benötigt und die benötigte Feuchtigkeit nur aus der durch den Körper produzierte Hautfeuchtigkeit und der Luftfeuchtigkeit zieht. Hierzu soll ein hydrophiles Garn verwendet werden. Auch ist eine Mischung zwischen einem hydrophilen Garn und einem leitfähigen beschichteten Synthetikgarn möglich, wodurch die zusätzliche Feuchtigkeitszufuhr überflüssig werden soll. Eine EMS-Bekleidung kann mindestens mit zwei Elektroden ausgestattet werden. Eine Textilie mit zwei Elektroden kann z.B. gezielt für die Stärkung der Bauchmuskulatur, der Nackenmuskulatur oder aber auch der Pomuskulatur verwendet werden. Vier Elektroden könnten zu einer gleichzeitigen Trainingseinheit von zwei Körperregionen wie Bauch- und Pomuskulatur, Rücken- und Bauchmuskulatur, Bein- und Armmuskulatur oder auch jeder anderen denkbaren Muskulaturkombination verwendet werden. Es können beliebig viele Muskelgruppen angesprochen werden, sofern es Kanäle in der Elektronik und Elektroden für die entsprechenden Muskelgruppen vorgesehen sind. Eine Elektrode zur Muskelstimulation sollte eine möglichst große Auflagefläche haben, um den Strom optimal bis hin zum Muskel zu leiten. Je größer die Auflagefläche, desto angenehmer ist auch die Stromübertragung. Die Größe der Elektrode sollte den Körperpartien und den betreffenden Muskelgruppen angepasst sein, was bedeutet, dass Elektroden für die Bauchmuskulatur größer sein sollten als Elektroden für die Brustmuskulatur.
Im Bestfall besteht eine Elektrode aus leitfähigem Material und braucht keine weitere Zufuhr einer zusätzlichen Substanz wie Gel oder Wasser. Diese kann aus einem silberbeschichteten Synthetikgarn bestehen, welches mit einem Polyelektrolytfilm beschichtet ist. Falls es doch der Fall sein sollte, dass ein zusätzliches Leitmittel benötigt wird, kann die Elektrode auf ein Trägermaterial aufgebracht werden, das Feuchtigkeit hält und somit zur Leitfähigkeit beiträgt. Dies kann beispielsweise eine gestickte Silberelektrode auf feuchtigkeitsspeichern- dem Neopren sein.
Erfindungsgemäß ist auch ein Kleidungsstück zur Elektromuskelstimulation umfassend mindestens einen ersten Abschnitt (A) und mindestens einen zweiten Abschnitt (B), wobei der Abschnitt (A) einen Anteil leitender Garne und/oder Zwirne und/oder Fasern von 12 bis 100% aufweist, der Abschnitt (B) einen Anteil leitender Garne und/oder Zwirne und/oder Fasern von 0 bis 1 1 % aufweist, wobei der Anteil leitender Garne und/oder Zwirne und/oder Fasern in Abschnitt (A) immer größer ist als der Anteil leitender Garne und/oder Zwirne und/oder Fasern in Abschnitt (B) und die Übergänge von Abschnitt (A) nach Abschnitt (B) zu mindestens 75 % (bezogen auf die Gesamtlänge aller Übergänge) nahtlos sind. In dem Kleidungsstück können die Übergänge von Abschnitt (A) nach Abschnitt (B) vollständig nahtlos sein und/oder das gesamte Kleidungsstück kann nahtlos sein. Das Kleidungsstück weist vorzug-
weise bezogen auf seine Fläche 2 bis 40% Abschnitt (A) und 20 bis 98% Abschnitt (B) auf. Das Kleidungsstück wird vorzugsweise in einem Rundstrickverfahren hergestellt.
Wenn in dieser Beschreibung von einem„Textil" die Rede ist, so kann damit je nach Kontext entweder ein Kleidungsstück oder ein aus Garn oder Zwirn hergestelltes Textiles Gebilde wie Gewebe, Gewirke, Gestricke, Geflechte, Nähgewirke, Vliesstoffe und Filze gemeint sein.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Funktionsbekleidung mit taktilem Reizmodul und EMG-Elektrode. Die Funktionsbekleidung ist eine Ausgestaltung des zuvor beschriebenen Textils bzw. Kleidungsstücks. Das taktile Reizmodul ist eine Ausgestaltung einer zuvor beschriebenen Elektrode und die EMG-Elektrode ist eine Ausgestaltung eines zuvor beschriebenen Sensors.
Von den nachfolgend beschriebenen Vorrichtungen wird zusätzlich zu den vorgenannten Aufgaben auch die Aufgabe gelöst, Systeme bereitzustellen, welche es ermöglichen, Informationen über den Träger der Systeme zu sammeln und Informationen an den Träger der Systeme zu senden, insbesondere betrifft dies ein Schutzsystem für Gefahrensituationen. Eine weitere Aufgabe ist es, ein System bereitzustellen, welches es dem Träger ermöglicht, komplexe Bewegungsabläufe zu erlernen, insbesondere unter Mitwirkung eines Trainers.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Funktionsbekleidung eingerichtet und ausgebildet zum Tragen am menschlichen Körper, umfassend mindestens eine Kontakteinheit mit einer Kontaktfläche, ausgelegt und eingerichtet für den unmittelbaren Kontakt mit der Hautoberfläche eines Nutzers, wobei die Kontakteinheit ein taktiles Reizmodul und einen ersten Sensor aufweist, wobei der erste Sensor eine EMG-Elektrode zur Messung und/oder Detektion der elektrischen Muskelaktivität darstellt oder umfasst, ferner umfassend eine Energiespeichervorrichtung, welche das taktile Reizmodul mit Energie versorgt, und eine erste interne Datenverarbeitungseinrichtung, welche mit der EMG-Elektrode und/oder dem taktilen Reizmodul in Wirkverbindung steht.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass eine Funktionsbekleidung in besonderem Maße geeignet ist, Kontakteinheiten mit taktilen Reizmodulen und EMG-Elektroden unterzubringen. Funktionsbekleidungen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind Materialien, die als künstliche Hülle den Körper des Menschen mehr oder weniger eng anliegend umgeben, wobei Zusatzfunktionen, vorliegend beispielsweise das Messen von EMG-Signalen, vorhanden sind. Hierzu gehören beispielsweise entsprechend ausgestattete Armbänder, Schuhe, Handschuhe, Kopfbedeckungen, Gürtel, Hemden, Hosen, Socken und Jacken. Vorzugsweise handelt es sich bei der Funktionsbekleidung um ein Kleidungsstück, welches ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Armbändern, Anzügen, Hemden, Jacken, Blusen, T-
Shirts und Hosen. In besonders geeigneten Ausgestaltungen handelt es sich bei der Funktionsbekleidung um einen Anzug, insbesondere einen Anzug, der Arme, Beine sowie den Oberkörper bedeckt.
Es sei klargestellt, dass wenn die Kontakteinheit ein taktiles Reizmodul und einen ersten Sensor aufweist, dies nicht ausschließt, dass die Kontakteinheit mehr als ein Reizmodul und/oder mehr als einen ersten Sensor aufweist. Analog kann der erste Sensor auch mehr als eine EMG- Elektrode umfassen. In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die jeweilige Kontakteinheit genau ein taktiles Reizmodul und genau einen ersten Sensor, so dass die Anzahl der taktilen Reizmodule und der ersten Sensoren pro Kontakteinheit jeweils 1 ist.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die erste interne Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgelegt und eingerichtet ist, das taktile Reizmodul und/oder die Energiespeichervorrichtung auf Basis der Sensor-Informationen des ersten Sensors zu steuern. Hierbei kann es in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Datenverarbeitungseinrichtung mittels des ersten Sensors registriert, dass ein Muskel gedehnt wird und daraufhin die Energiespeichervorrichtung dahingehend steuert, dass die Energiespeichervorrichtung einen Energieimpuls an das taktile Reizmodul sendet.
In einer geeigneten Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Funktionsbekleidung ein erstes Textil umfasst, wobei die Kontakteinheit mit dem ersten Textil verbunden ist, insbesondere mit diesem vernäht oder verklebt ist. In einer bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei dem ersten Textil um das Textil, welches die Funktionsbekleidung überwiegend, d. h. zu mehr als 50 Gew.-%, insbesondere zu mehr als 75 Gew.-%, ausbildet.
Die Verbindung zwischen Kontakteinheit und erstem Textil kann lösbar oder unlösbar ausgestaltet sein. Falls die Kontakteinheit fest bzw. unlösbar mit dem ersten Textil verbunden ist, insbesondere durch ein Vernähen oder ein Verkleben, hat sich gezeigt, dass es einfacher ist, die Kontakteinheit unterzubringen, ohne dass diese den Nutzer bei der Bewegung stört. Auch hat dies den Vorteil, dass sich die Kontakteinheit nicht versehentlich lösen kann. Falls die Kontakteinheit lösbar mit dem ersten Textil verbunden ist, gestaltet sich dies schwieriger, jedoch hat die Lösbarkeit den Vorteil, dass ein Austausch von Kontakteinheiten, insbesondere zur Wartung, Reinigung und/oder Reparatur besonders einfach möglich ist. Auch wird die Reinigung der Funktionsbekleidung in erheblichem Maße vereinfacht. Insbesondere unter den Bedingungen eines Waschvorgangs bei erhöhter Temperatur, kann es ratsam sein, gegebenenfalls vorhandene Kontakteinheiten von der Kleidung zu entfernen. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird die, insbesondere lösbare, Verbindung zwischen Kontakteinheit und Funktionsbekleidung dadurch erreicht, dass das erste Textil ein Befesti-
gungsmittel, insbesondere einen Klettverschluss oder einen Druckknopf, aufweist, mit welchem die Kontakteinheit verbunden ist.
[0023] Erfindungsgemäß sind Ausgestaltungen besonders bevorzugt, wenn die Funktionsbekleidung autonom ist. Autonom im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass die Funktionsbekleidung, insbesondere die Kontakteinheit der Funktionsbekleidung, keine dauerhafte drahtgebundene Verbindung zu externen Energiespeichervor- oder Datenverarbeitungseinrichtungen für ihre Funktionsfähigkeit, insbesondere hinsichtlich der Reizübertragung und der EMG-Messung, benötigt. Dies schließt allerdings nicht aus, dass die Funktionsbekleidung temporär mit einem Kabel verbunden werden kann, beispielsweise um den Energiespeicher wieder aufzuladen. In bevorzugten Ausgestaltungen ist die vorliegende Funktionsbekleidung auch dahingehend autonom, dass eine kabellose Kommunikation mit einer externen Datenverarbeitungseinrichtung zur Funktionsfähigkeit des taktilen Reizmoduls und/oder der EMG-Elektrode nicht vonnöten ist. Vorzugsweise handelt es sich um eine Funktionsbekleidung, welche einen Offline-Modus und einen Online-Modus aufweist, wobei nur in letzterem eine Kommunikation mit einer externen Datenverarbeitungseinrichtung, insbesondere einem Smartphone, stattfindet. Es ist vorzugsweise vorgesehen, dass auch im Offline-Modus eine Aktivierung der Reizmodule, insbesondere über die erste interne Datenverarbeitungseinrichtung, möglich ist. Unter einer Aktivierung der Reizmodule wird vorliegend verstanden, dass die Reizmodule einen Reiz auslösen.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung sind auch die Kontakteinheiten jeweils autonom ausgestaltet und weisen insbesondere jeweils eine eigene Energiespeichervorrichtung auf und können dabei drahtlos kommunizieren, vorzugsweise mit der ersten internen Datenverarbeitungseinrichtung.
Es sei darauf hingewiesen, dass wenn über eine Einheit, beispielsweise„einen" Sensor,„eine" Energiespeichervorrichtung,„eine" Datenverarbeitungsvorrichtung,„eine" ersten Kontakteinheit Aussagen getroffen werden, dies nicht ausschließt, dass mehr als eine Einheit, beispielsweise mehrere erste Kontakteinheiten, vorhanden ist. In zahlreichen Ausführungsformen ist dies sogar vorzugsweise der Fall.
Externe Energiespeichervorrichtungen und externe Datenverarbeitungseinrichtungen im Sinne der vorliegenden Erfindung, sind Vorrichtungen bzw. Einrichtungen, welche nicht Bestandteil der erfindungsgemäßen Funktionsbekleidung sind. Bei einer externen Datenverarbeitungseinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung kann es sich beispielsweise und bevorzugt um ein Smartphone handeln, welches mit der ersten internen Datenverarbeitungseinrichtung drahtlos kommuniziert.
Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Funktionsbekleidung Kontakteinheiten aufweist, welche dergestalt angeordnet sind, dass diese bei gattungsgemäßem Tragen der Funktionsbekleidung an unterschiedlichen Körperpartien über ihre jeweilige Kontaktfläche zur Anlage kommen. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Funktionsbekleidung mindestens vier, insbesondere bevorzugt sechs und ganz besonders bevorzugt mindestens zehn, räumlich getrennte Kontakteinheiten auf. In einigen Ausgestaltungen kann es sogar vorgesehen sein, dass eine Vielzahl, insbesondere mehr als 20 oder 40 Kontakteinheiten, in der Funktionsbekleidung enthalten sind. In einer Ausgestaltung umfasst die Funktionsbekleidung ein Netzwerk von ersten Sensoren und/oder Kontakteinheiten, wobei zumindest einige, insbesondere die Mehrzahl und/oder alle, untereinander drahtlos oder drahtgebunden verbunden sind. Die Verbindung kann dabei mittelbar oder unmittelbar erfolgen. Zahlreiche Sensoren, insbesondere ein Netzwerk von ersten Sensoren, ermöglichen ein genaueres Überwachen und ggf. Steuern von Muskeln. Es kann mithin exakt registriert werden, welcher Muskel angespannt wird. Insbesondere bei der Übertragung von komplexen Bewegungsabläufen hat es sich erwiesen, dass herkömmliche Vorrichtungen hierfür nicht in gleichem Maße geeignet sind.
Ein taktiles Reizmodul im Sinne der vorliegenden Erfindung, ist ein Modul, welches taktile Reize an den Körperteil, an dem das Modul anliegt, übermittelt. Hierbei kann es sich beispielsweise um elektrische oder mechanische Reize handeln. Ebenso ist es denkbar, dass das Modul seine Temperatur erhöht, um einen Reiz an dem Körperteil auszulösen. Bei dem Körperteil handelt es sich vorzugsweise um die Hautoberfläche, an welchem das Modul anliegt, und/oder um einen Muskel, welcher sich unterhalb besagter Hautoberfläche befindet.
Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das mindestens eine taktile Reizmodul eine EMS-Elektrode zur Elektrostimulation von Muskeln umfasst oder darstellt. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass das taktile Reizmodul Stromimpulse überträgt, insbesondere von der ersten internen Datenverarbeitungseinrichtung gesteuerte Stromimpulse. Vorzugsweise handelt es sich bei der EMS-Elektrode des taktilen Reizmoduls um eine Elektrode, welche mit der Kontaktfläche der Kontakteinheit in Verbindung steht oder durch diese ausgebildet wird.
In einer weiteren Ausgestaltung handelt es sich bei dem taktilen Reizmodul um ein Vibrationsmodul. Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass ein Vibrationsmodul die Messung der EMG-Elektrode nicht erheblich beeinträchtigt, insbesondere wenn die Messung erfolgt, während eine Vibration nicht stattfindet. Auch hat sich gezeigt, dass Nutzer Vibrationen oftmals als angenehmer empfinden als Stromimpulse. Ein Nachteil gegenüber Stromimpulsen besteht hingegen in der langsameren Reaktion auf die Vibrationen. Bei Stromimpulsen wird der Muskel unmittelbar beeinflusst. Aus diesem Grund umfasst die vorliegende Erfindung in
allen ihren möglichen Ausgestaltungen auch Ausführungsformen, bei denen anstatt von EMS-Im pulsen andere taktile Reize wie Vibrationen bei dem Nutzer über die Vorrichtung bzw. das System erzeugt werden.
In einer geeigneten Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die erste interne Datenverarbeitungseinrichtung ein erstes Sendemodul umfasst und/oder kabelgebunden mit einem ersten Sendemodul verbunden ist, wobei das erste Sendemodul vorzugsweise dazu ausgelegt und eingerichtet ist, mit einer externen Datenverarbeitungseinrichtung, insbesondere einem Smartphone, zu kommunizieren. Eine solche drahtlose Kommunikationsmöglichkeit zwischen der ersten internen und der externen Datenverarbeitungseinrichtung kann es ermöglichen, der ersten internen Datenverarbeitungseinrichtung Informationen zukommen zu lassen. Dies können beispielsweise Anweisungen der externen Datenverarbeitungseinrichtung sein, das taktile Reizmodul zu aktivieren. Alternativ oder zusätzlich erlaubt es die drahtlose Verbindungsmöglichkeit vorzugsweise, Einstellungen der ersten internen Datenverarbeitungseinrichtung zu modifizieren. Ein Sendemodul im Sinne der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein Modul, welches ausgelegt und eingerichtet ist, Daten, insbesondere digitale Daten, unter Verwendung von elektromagnetischer Strahlung zu senden und vorzugsweise auch zu empfangen.
In einer weiteren Ausgestaltung ermöglicht die erste interne Datenverarbeitungseinrichtung eine drahtlose Kommunikation mit der Kontakteinheit, der EMG-Elektrode und/oder dem tak- tilen Reizmodul über das erste Sendemodul oder ein zweites Sendemodul der ersten internen Datenverarbeitungseinrichtung. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die erste interne Datenverarbeitungseinrichtung drahtlos mit der EMG-Elektrode und/oder dem taktilen Reizmodul in Wirkverbindung steht, wobei die Kontakteinheit vorzugsweise zu diesem Zweck ein drittes Sendemodul aufweist.
Vorzugsweise ist das dritte Sendemodul ausgelegt und eingerichtet, um mit dem ersten und/oder zweiten Sendemodul zu kommunizieren. Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn die Kontakteinheit ein drittes Sendemodul umfasst. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass die erste interne Datenverarbeitungseinrichtung Daten, welche von der EMG-Elektrode empfangen werden, auswertet und basierend auf diesen Daten Instruktionen für das taktile Reizmodul erzeugt, welche jeweils drahtlos übermittelt werden.
In einer alternativen Ausgestaltung ist es angedacht, dass die erste interne Datenverarbeitungseinrichtung drahtgebunden mit der EMG-Elektrode und dem taktilen Reizmodul in Wirkverbindung steht. Im Gegensatz zur vorstehend beschriebenen drahtlosen Variante, können die EMG-Elektrode und das taktile Reizmodul nur an Stellen platziert werden, welche eine drahtgebundene Verbindung zulassen. Ferner haben drahtgebundene Vermittlungs-
möglichkeiten den Nachteil, dass die Drähte sich innerhalb einer Funktionsbekleidung störend auswirken, beispielsweise indem die Bewegungsfreiheit eingeschränkt wird und/oder indem die Drähte ein Verletzungsrisiko darstellen. Gleichwohl hat sich gezeigt, dass eine drahtgebundene Verbindung insofern vorteilhaft ist, als dass eine Störung der Datenübertragung seltener auftritt als bei drahtlosen Verbindungsmöglichkeiten.
In weiteren Ausgestaltungen ist es vorgesehen, dass die Funktionsbekleidung dafür ausgelegt und eingerichtet ist, am menschlichen Oberkörper getragen zu werden, insbesondere ein Ganzkörperanzug, eine Jacke und/oder eine Weste darstellt oder umfasst, und/oder dass die Funktionsbekleidung dafür ausgelegt und eingerichtet ist, an menschlichen Armen oder Beinen getragen zu werden, insbesondere eine Hose oder ein Armband darstellt oder umfasst, und/oder dass die Funktionsbekleidung dafür ausgelegt und eingerichtet ist, an den Füßen oder Händen getragen zu werden, insbesondere Schuhe, Socken oder Handschuhe darstellt oder umfasst, und/oder dass die Funktionsbekleidung dafür ausgelegt und eingerichtet ist, am Kopf getragen zu werden, insbesondere eine Kopfbedeckung darstellt oder umfasst. Als besonders geeignet haben sich Kleidungsstücke erwiesen, welche Arme und/oder Beine zumindest teilweise bedecken. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Funktionsbekleidung dazu ausgelegt und eingerichtet ist, mindestens ein Körperteil zu umschließen.
Ein Ganzkörperanzug im Sinne der vorliegenden Erfindung, ist ein Anzug, welcher bei ordnungsgemäßer Verwendung einen menschlichen Körper überwiegend, d. h. zu mehr als 50%, insbesondere zu mehr als 75%, bedeckt. Hierbei sind insbesondere die Arme und Beine sowie der Torso im Wesentlichen vollständig bedeckt. Es ist bevorzugt, wenn auch die Füße und die Hände durch den Ganzkörperanzug bedeckt werden. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass ein Ganzkörperanzug auch den Kopf bedeckt, so dass der menschliche Körper nicht nur überwiegend, sondern vollständig bedeckt ist. Vorzugsweise ist ein Ganzkörperanzug einstückig ausgebildet.
In einer besonders geeigneten Ausgestaltung bedeckt die Funktionsbekleidung beide Arme und beide Beine zumindest teilweise, insbesondere überwiegend. Überwiegend im Sinne der vorliegenden Erfindung heißt zu mehr als 50% der Gesamtfläche der betroffenen Körperteile. Vorzugsweise heißt überwiegend zu mehr als 75%, insbesondere mehr als 80%. In einer ganz besonders bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei der Funktionsbekleidung um einen Anzug, insbesondere einen einstückigen Ganzkörperanzug. Es hat sich gezeigt, dass die Funktionsbekleidung, welche Körperteile überwiegend bedeckt, einen besonders sicheren Halt der Kontakteinheit, insbesondere der Kontaktfläche, an der Haut eines Nutzers gewährleistet. Hierbei ist es sogar möglich, sportliche Tätigkeiten auszuführen, ohne dass die Kontaktfläche verrutscht.
Vorzugsweise umfasst die Funktionsbekleidung mindestens zwei Kontakteinheiten, wobei die mindestens zwei Kontakteinheiten vorzugsweise in oder an der Funktionsbekleidung so vorliegen, dass diese beim Tragen der Funktionsbekleidung an gegenüberliegenden Körperbereichen zum Anliegen kommen. In einer geeigneten Ausgestaltung handelt es sich dabei um gegenüberliegende Körperbereiche des Kopfes, des Halses, des Torsos, insbesondere der Schultern, und/oder gegenüberliegende Extremitäten, insbesondere gegenüberliegende Arme und/oder Beine. Hierbei ist es besonders zweckmäßig, wenn die mindestens zwei Kontakteinheiten am menschlichen Körper auf gegenüberliegenden Schultern, Armen und/oder Beinen zum Anliegen kommen.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass Verspannungen, welche im Büroalltag auftreten, durch einen Reiz auf der kontralateralen bzw. gegenüberliegenden Seite vermindert werden können. Die EMG-Elektrode einer Kontakteinheit misst dabei auf einer Seite eine erhöhte Muskelaktivität und ein Reizmodul einer auf einem gegenüberliegenden Körperteil angeordneten Kontakteinheit wird daraufhin, insbesondere durch eine interne oder externe Datenverarbeitungseinrichtung, aktiviert. Dies sorgt für eine Entspannung.
In einer weiteren Ausgestaltung kommt mindestens eine Kontakteinheit bei gattungsgemäßem Tragen der Funktionsbekleidung an der Wirbelsäule des menschlichen Körpers zum Anliegen. Dies ermöglicht es, Signale des Gehirns an der Wirbelsäule zu messen und die Wirbelsäule ggf. direkt durch Stromimpulse zu beeinflussen. Insbesondere ist es möglich, die Übertragung von Schmerzsignalen zumindest anteilig zu hemmen.
Es hat sich gezeigt, dass zwei Kontakteinheiten bzw. die symmetrische Anordnung der Kontakteinheiten mit einer deutlich verbesserten Reizübertragung auf den menschlichen Körper verbunden ist.
Ferner ist es in einigen Ausgestaltungen vorgesehen, dass die Funktionsbekleidung neben dem ersten Sensor mindestens einen zweiten Sensor aufweist, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus IR-Sensor, Ultraschallsensor, Magnetwiderstandssensor, Feuchtigkeitssensor, Dehnungssensor, Temperatursensor und kapazitiver Sensor. Dieser zweite Sensor ermöglicht es, weitere Informationen über den Körperteil, an welchem die Kontaktfläche anliegt, zu sammeln. Vorzugsweise steht der zweite Sensor in, insbesondere drahtloser, Wirkverbindung mit der ersten internen Datenverarbeitungseinrichtung, so dass letztere Daten des zweiten Sensors auswerten kann oder an die externe Datenverarbeitungseinrichtung übertragen kann, wobei die Daten des zweiten Sensors genutzt werden, um zu bestimmen, wann und/oder für welche Zeitdauer das taktile Reizmodul aktiviert wird.
Alternativ oder zusätzlich kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Funktionsbekleidung mindestens einen dritten Sensor ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Pulssensor, Atemfrequenzsensor, Blutsauerstoffsensor, Blutzuckersensor, Laktatsensor und Herzfrequenzsensor umfasst. Dieser dritte Sensor kann analog zum zweiten Sensor eingesetzt werden und kann analog zum zweiten Sensor mit der ersten internen Datenverarbeitungseinrichtung kommunizieren.
Insbesondere ist es bevorzugt, wenn mehrere erste, zweite und/oder dritte Sensoren vorhanden sind, so dass Messwerte, welche an der Kontaktfläche bestimmt werden, gegeneinander abgeglichen werden können. Ferner ermöglichen es die zweiten und dritten Sensoren, die Aktivität der taktilen Reizmodule an die individuelle physische und körperliche Belastung des Nutzers anzupassen. Auch ist es insbesondere bei einer Funktionsbekleidung in Form eines Schutzanzugs vorteilhaft, wenn diese Informationen durch erste, zweite und/oder dritte Sensoren bestimmbar sind, so dass geeignete Gegenmaßnahmen mittels des taktilen Reizmoduls oder durch Übermittlung von Warnhinweisen oder Notfallinformationen an die externe Datenverarbeitungseinrichtungen eingeleitet werden können.
Vorzugsweise umfasst die Kontaktfläche ein, insbesondere zumindest abschnittsweise leitfähiges, zweites Textil. Insbesondere ist es in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen, dass das taktile Reizmodul und/oder die EMG-Elektrode Bestandteil des zweiten Textil sind oder durch das zweite Textil ausgebildet werden. In einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Kontaktfläche und/oder das taktile Reizmodul das vorstehend genannte, vorzugsweise leitfähige, zweite Textil umfasst. Leitfähige Textilien können genutzt werden, um Stromimpulse auf eine Hautfläche zu übertragen oder die Muskelaktivität mittels der EMG-Elektrode zu messen. Es hat sich gezeigt, dass eine effektive Übertragung von Stromimpulsen möglich ist, wobei die leitfähigen Textilien eine Anpassung an die Hautstruktur ermöglichen. Ferner lassen sich leitfähige Textilien in bestehende Textilien, insbesondere das erste Textil, der Funktionsbekleidung besser einbinden.
Es ist bevorzugt, wenn das leitfähige zweite Textil eine Elektrode zumindest teilweise ausbildet oder Bestandteil einer Elektrode ist, insbesondere der EMG-Elektrode und/oder der EMS-Elektrode. So wird dafür gesorgt, dass der zugeführte Strom gleichmäßig in der Elektrode verteilt wird. Vorzugsweise ist das leitfähige zweite Textil Bestandteil der Kontaktfläche oder bildet diese aus. In einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann es auch vorgesehen sein, dass die EMG-Elektrode und/oder die EMS-Elektrode die Kontaktfläche umfassen oder Bestandteil davon sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung, wird die Elektrode, insbesondere die EMG-Elektrode und/oder EMS-Elektrode, durch ein Polster unterlegt. Dies hat den Vorteil, dass ein zusätzli-
eher Anpressdruck für die Kontaktfläche und/oder für die vorstehend beschriebene Elektrode erzeugt wird. Dies ist insbesondere bei konkaven Körperregionen zweckmäßig.
Vorzugsweise handelt es sich bei der EMG-Elektrode und/oder die EMS-Elektrode um ein EMG-Elektrodenpaar und/oder ein EMS- Elektrodenpaar. Vorzugsweise wird eine Elektrode, insbesondere die EMG-Elektrode und/oder die EMS-Elektrode, verwendet, welche eine erste Auflagefläche und eine zweite Auflagefläche aufweist, wobei die erste Auflagefläche vorzugsweise kleiner ist als die zweite Auflagefläche. Hierbei ist es bevorzugt, wenn die Schaltung so ausgelegt und eingerichtet ist, dass der Eintritt des Stroms in den Körper jeweils über die erste Auflagefläche und der Austritt über die zweite Auflagefläche erfolgt.
Eine besondere bevorzugte EMG-Elektrode umfasst eine äußere Ringelektrode und eine innere Ringelektrode. Hierbei bildet vorzugsweise die äußere Ringelektrode die zweite Auflagefläche und die innere Ringelektrode die erste Auflagefläche.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die Kontakteinheit drahtlos und/oder drahtgebunden mit der ersten internen und/oder der externen Datenverarbeitungseinrichtung verbunden oder verbindbar ist. Dies hat den Vorteil, dass von der Kontakteinheit aufgenommene Daten durch die jeweilige Datenverarbeitungseinrichtung ausgewertet werden können und Instruktionen von der jeweiligen Datenverarbeitungseinrichtung an die Kontakteinheit übermittelt werden können.
Vorzugsweise ist die Funktionsbekleidung in der Lage, Signale über akustische und/oder visuelle Signalgeber abzugeben. In einer besonders geeigneten Ausgestaltung handelt es sich um ein Band, welches über den Handrücken getragen wird und welches besagte Signalgeber, insbesondere LED-Lampen, aufweist. Vorzugsweise wird das Band mittels einer Schlaufe am Daumen befestigt.
Vorzugsweise umfasst die Datenverarbeitungseinrichtung einen Mikrocontroller, welcher ausgelegt und eingerichtet ist, das mindestens eine taktile Reizmodul zu steuern, insbesondere die Signalfrequenz, Signalintensität, Signaldauer und/oder den Signalzeitabstand von Signalen, welche von dem mindestens einen taktilen Reizmodul abgegeben werden. Vorzugsweise handelt es sich bei den Signalen um elektrische Impulse oder Vibrationen.
Die nachstehenden Ausführung zu Elektroden beziehen sich, sofern nicht anders vermerkt, auf die EMG-Elektrode und/oder die EMS- Elektrode, wie vorstehend beschrieben.
Elektroden sind besonders bevorzugt, welche ein erstes Garn umfassen, insbesondere aus diesem bestehen. Vorzugsweise ist das erste Garn leitfähig. Es hat sich gezeigt, dass flexible Elektroden die freie Bewegung des Körperteils, insbesondere bei einer sportlichen Betäti-
gung des Nutzers, nur in geringem Maße beeinträchtigen. Ferner ist die Verletzungsgefahr bei flexiblen Elektroden geringer als bei starren Elektroden aus massiven Metallbauteilen.
Vorzugsweise umfassen die Elektroden ein erstes Garn oder bestehen aus einem solchen, wobei das erste Garn mit einem ersten Metall oder der Verbindung eines ersten Metalls beschichtet oder ummantelt ist. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Verbindung des ersten Metalls ein Metalloxid ist, vorzugweise ein erstes Garn welches mit dem Metalloxid des ersten Metalls beschichtet ist. Bei der vorstehend genannten Verbindung handelt es sich um eine chemische Verbindung, vorzugsweise um eine kovalente chemische Verbindung oder um eine Legierung. Besagte Beschichtung oder Ummantelung ist vorzugsweise weniger als 1 μηη, insbesondere weniger als 0.1 μηη, vorzugsweise weniger als 0.01 μηη dick.
In einer Ausführungsform kann es sich auch um ein erstes Garn handeln, welches mit einem zweiten Metall oder der Verbindung eines zweiten Metalls versetzt ist, insbesondere welches nicht identisch mit dem ersten Metall ist. In einer weiteren Ausgestaltung ist es auch bevorzugt, wenn ein erstes Garn verwendet wird, das mit Metallfäden, d. h. sehr dünnen Metalldrähten, versetzt ist. Vorzugsweise ist das erste Garn mit Metallfäden versetzt, welche aus reinem zweitem Metall bestehen und zusätzlich mit einer Metallverbindung, insbesondere einem Oxid des ersten Metalls, beschichtet sind.
In einer Ausgestaltung umfasst das erste Garn das zweite Metall oder eine Verbindung des zweiten Metalls und/oder ist mit dem ersten Metall oder der Verbindung des ersten Metalls beschichtet, wobei das erste und/oder zweite Metall ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Silber, Kupfer, Titan, Gold, Aluminium, Zink und Eisen. Insbesondere bevorzugt ist eine Beschichtung oder Ummantelung mit Titan oder einer Titanverbindung, insbesondere Titanoxid.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die Elektrode Silikon umfasst, insbesondere mehrschichtig ist, wobei mindestens eine Schicht aus Silikon besteht oder dieses umfasst. Silikon ist in besonderem Maße hautverträglich. Es hat sich dabei gezeigt, dass eine Kontaktfläche, welche Silikon umfasst, als Elektrode für die EMG-Elektrode und/oder das taktile Reizmodul besonders geeignet ist. Statt eine glatten Oberfläche zu verwenden, ist es bevorzugt, wenn die Oberfläche strukturiert ist und/oder eine Formgebung in Anpassung an die Anatomie des Körpers vorliegt. Die Silikonelektroden können mehrschichtig sein, insbesondere aus einer nichtleitenden und einer leitenden Schicht bestehen. Zur Erhöhung der Zugfestigkeit enthalten die Silikonelektroden vorzugsweise ein integriertes drittes Textil oder sind mit dem zweiten Textil verbunden, wobei die Textilien vorzugsweise einen Dehnungskoeffizienten aufweisen, der dem des verwendeten Silikons entspricht.
Insbesondere ist es bevorzugt, wenn eine leitfähige Polymerzusammensetzung, vorzugsweise eine leitfähige Silikonzusammensetzung, verwendet wird. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Silikonzusammensetzung handeln, welche mit Metallen und/oder metallischen Verbindungen versetzt wurde. Statt die Silikonzusammensetzung selbst zu modifizieren, kann es auch vorgesehen sein, metallischen Bauteile, insbesondere Drähte, in herkömmliches Silikon einzubringen.
In besonders geeigneten Ausgestaltungen bildet ein Elektrodenpaar das taktile Reizmodul in Form der EMS-Elektrode und auch die EMG- Elektrode aus. Hierbei erfüllt das Elektrodenpaar eine Doppelfunktion, wobei zu einem ersten Zeitpunkt die EMG-Messung mit der EMG- Elektrode erfolgt und zu einem anderen zweiten Zeitpunkt der EMS-Elektrode elektrische Impulse übermittelt werden. In einer weiteren Ausführungsform sind die EMG-Elektrode und das taktile Reizmodul räumlich beabstandet, jedoch vorzugsweise benachbart angeordnet.
Vorzugsweise umfasst die Funktionsbekleidung ein flächenförmiges Energieerzeugungselement, insbesondere ein flexibles Solarmodul. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Funktionsbekleidung ein energieerzeugendes zweites Garn, welches vorzugsweise das flächenförmige Energieerzeugungselement ausbildet oder Bestandteil von einem solchen ist, insbesondere das erste, zweite und/oder ein dritte Textil ausbildet oder Bestandteil von diesem ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um ein zweites Garn, welches beim Verformen durch den piezoelektrischen Effekt Energie gewinnt und ein piezoelektrisches Material umfasst. Vorzugsweise umfasst das zweite Garn ein Metalloxid. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich um Nanodrähte aus besagtem Metalloxid, welche vorzugsweise radial zur Längsrichtung des zweiten Garns ausgerichtet sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform absorbiert das zweite Garn Sonnenlicht und wandelt dieses in elektrische Energie um, insbesondere mittels Solarzellen, vorzugsweise mittels textiler Solarzellen. Insbesondere bevorzugt, wird ein ummantelter Metalldraht aus einem dritten Metall verwendet, welcher mit einem vierten Metall oder einer Verbindung, welche ein viertes Metall enthält, ummantelt ist. Das dritte und vierte Metall ist vorzugsweise ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Silber, Kupfer, Titan, Gold, Aluminium, Zink und Eisen. Vorzugsweise sind drittes und viertes Metall nicht identisch, wobei es besonders bevorzugt ist, wenn die Leitfähigkeit des dritten Metalls höher ist als die Leitfähigkeit des vierten Metalls bzw. der Verbindung mit dem vierten Metall. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn auf dieser eine Verbindung mit einem fünften Metall abgeschieden wird, wobei diese Verbindung vorzugsweise eine Perowskit-Kristallstruktur aufweist.
Vorzugsweise umfasst das zweite Garn ein Halbleitermaterial, insbesondere ein textiles Halbleitermaterial. In einer zweckmäßigen weiteren Ausgestaltung umfasst das zweite Garn pulverbeschichtete Nanoröhren.
Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung eines zweiten Garns und/oder eines flächenförmi- gen Energieerzeugungselements es ermöglicht, den Energiespeicher drahtlos oder drahtgebunden zu laden. Die drahtlose Ladung kann durch Induktionselement erfolgen. Insbesondere hat sich gezeigt, dass das zweite Garn bzw. ein flächenförmiges Energieerzeugungselement für den Nutzer der Funktionsbekleidung weniger störend ist als ein herkömmlicher kastenförmiger Energiespeicher.
Vorzugsweise umfasst die Funktionsbekleidung ein drittes Garn, welches in der Lage ist, Energie zu speichern, insbesondere Bestandteil des Energiespeichers ist oder diesen ausbildet. Es hat sich gezeigt, dass flexible Kondensatoren geeignet sind, Energie zu speichern und das dritte Garn auszubilden. In einer Ausführungsform umfasst das dritte Garn Partikel aus Aktivkohle. Es hat sich gezeigt, dass die Funktionsbekleidung seltener von einer externen Energiequelle mit Energie versorgt werden muss, wenn ein solches drittes Garn verwendet wird.
Vorzugsweise umfasst die Funktionsbekleidung mindestens einen Berührungssensor, mindestens einen Näherungssensor und/ oder mindestens einen Temperatursensor, vorzugsweise mindestens einen Berührungssensor. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Funktionsbekleidung eine Sensorfläche umfasst, welche mindestens einen Berührungssensor, mindestens einen Näherungssensor und/oder mindestens einen Temperatursensor aufweist. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn der Berührungssensor, Näherungssensor und/oder Temperatursensor mit der internen und/oder externen Datenverarbeitungsvorrichtung drahtlos oder drahtgebunden verbunden ist.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung liegt der mindestens eine Berührungssensor, mindestens eine Näherungssensor und/oder mindestens eine Temperatursensor, insbesondere die Sensorfläche, bei gattungsgemäßem Tragen auf der Außenseite der Funktionsbekleidung vor, wobei die Außenseite die korperabgewandte Seite ist. Es hat sich gezeigt, dass der Nutzer des Anzugs diesen gezielt beeinflussen kann, indem er sich dem Sensor mit der Hand nähert oder diesen berührt. Insbesondere bevorzugt handelt es sich um eine Sensorfläche ausgelegt und eingerichtet zu Übermittelung von Instruktionen des Nutzers an die interne erste oder zweite oder an die externe Datenverarbeitungseinrichtung.
Vorzugsweise liegt der mindestens eine Berührungssensor, mindestens eine Näherungssensor und/oder mindestens eine Temperatursensor, insbesondere die Sensorfläche, bei
gattungsgemäßem Tragen auf dem Unterarm oder der Hand vor, insbesondere auf der Ober- und/oder Unterseite eines den Unterarm umschließenden Segments der Funktionsbekleidung. Die Ober- und Unterseite des umschließenden Elements entsprechen der Lage der Ober- bzw. Unterseite des Unterarms beim gattungsgemäßen Tragen der Funktionsbekleidung. Es hat sich gezeigt, dass diese Anordnung ein weitgehend ungehindertes Bedienen ermöglicht.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung umfasst die Funktionsbekleidung ein Display, insbesondere eine Display, welches Bestandteil der Sensorfläche ist oder diese ausbildet. Vorzugsweise handelt es sich dabei um ein berührungssensitives Display, insbesondere ein biegbares berührungssensitives Display. Insbesondere bevorzugt ist ein flexibles Display, welches sich verformen lässt. Insbesondere bei Schutzanzügen ist ein solches Display bevorzugt.
In eine weiteren Ausführungsform sind mehrere erste Sensoren in der Funktionsbekleidung umfasst, welche vorzugsweise drahtlos oder drahtgebunden kommunizieren, insbesondere wobei mehrere Kontakteinheiten umfasst sind, welche jeweils einen ersten Sensor aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass sich über das Netzwerk an ersten Sensoren umfassende Informationen über die Aktivität verschiedener Muskeln sammeln lassen und sich auch Reize hoch selektiv an bestimmte Körperregionen übertragen lassen.
In einer weiteren Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Funktionsbekleidung mehrere Elektroden umfasst, welche über in das erste und/ oder zweite Textil der Funktionsbekleidung eingearbeitete Leitungsbahnen verbunden sind. Hierbei kann es sich um die EMG- Elektrode und/oder die EMS-Elektrode des taktilen Reizmoduls handeln.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Funktionsbekleidung, ist vorgesehen, dass das mindestens eine taktile Reizmodul und der mindestens eine erste Sensor über die erste interne Datenverarbeitungseinrichtung in Wirkverbindung stehen oder bringbar sind, wobei durch die erste interne Datenverarbeitungseinrichtung vorzugsweise Steuerungssignale für das taktile Reizmodul basierend auf den Daten oder Messwerten des mindestens einen ersten Sensors erzeugbar sind oder erzeugt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die erste Datenverarbeitungseinrichtung in die Kontakteinheit integriert ist, insbesondere Bestandteil der Kontakteinheit ist. Dies ermöglicht es, dezentral zu jeder Kontakteinheit Datenverarbeitungseinrichtungen bereitzustellen, so dass eine Verbindung über eine Distanz zwischen den Kontakteinheiten nicht erforderlich ist.
Besonders bevorzugt ist es gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn der erste Sensor benachbart zu dem taktilen Reizmodul vorliegt. Dies hat den Vorteil, dass eine Muskelaktivität im Wesentlichen am selben Ort bestimmt wird, an dem auch der taktile Reiz übertragen wird. So ist es beispielsweise möglich, über das taktile Reizmodul einen Bewegungsablauf zu übermitteln, wobei gleichzeitig über den ersten Sensor festgestellt wird, ob der übermittelte Bewegungsablauf auch tatsächlich durchgeführt wird.
In einer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Kontakteinheit ein Gehäuse aufweist, in welchem der erste Sensor, das taktile Reizmodul, das erste Sendemodul und/oder die erste interne Datenverarbeitungseinrichtung untergebracht sind. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind zumindest die interne Datenverarbeitungseinrichtung und das erste Sendemodul in dem Gehäuse untergebracht.
In einer weiteren Ausführungsform, umfassen die Elektroden ein hydrophiles Garn, insbesondere erstes Garn, welches vorzugsweise Bestandteil des zweiten Textil ist. Alternativ oder zusätzlich können die Elektroden mit einer feuchtigkeitsspenden Schicht versehen werden, die zwischen Haut und Leiter liegt. Die vorstehend genannten Maßnahmen verbessern die Leitfähigkeit zwischen Elektrode und Haut. Es hat sich gezeigt, dass die Zuverlässigkeit der EMG-Messung und der Übertragung von EMS-Impulsen erheblich verbessert wird.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die Funktionsbekleidung einen, insbesondere einstückigen, Anzug darstellt oder einen solchen umfasst. Hierbei kann es sich beispielsweis um einen Trainingsanzug handeln. Mit einem Anzug ist es möglich in Abhängigkeit von den durch die Sensoren (erster Sensor, zweiter Sensor und/oder dritter Sensor) erhaltenen Informationen, Instruktionen bereitzustellen, welche in Form von Reizen übermittelt werden. Somit kann ein Trainer Bewegungsabläufe lehren, indem er Reize übermittelt, welche die Bewegungsabläufe einleiten sollen, und anschließend mittels besagter Sensoren kontrollieren, ob die Bewegungsabläufe auch tatsächlich korrekt durchgeführt werden. Wichtig kann es hierbei sein, dass zweite und/oder dritte Sensoren, wie sie vorstehend beschrieben wurden, zur Verfügung stehen, damit der Trainer evaluieren kann, ob eine Überbelastung besteht. In diesem Fall kann er das Training abbrechen oder so anpassen, dass die Belastung in einem Normalbereich liegt.
Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Funktionsbekleidung einen Taucheranzug oder einen Astronautenanzug darstellt oder umfasst. Es wurde erkannt, dass bei Astronautenanzügen ein besonderer Bedarf für Kontakteinheiten wie sie vorstehend beschrieben wurden besteht. Astronauten bewegen sich an ihrem üblichen Arbeitsplatz in Schwerelosigkeit, d.h. sie unterliegen nicht oder nur in geringem Maße dem Einfluss der Gravitation. Dies stellt eine erhebliche Umstellung gegenüber der Reizumgebung auf der Erdoberfläche dar. Dem kann
zumindest teilweise durch eine entsprechende Aktivierung von taktilen Reizmodul entgegen gewirkt werden. Ferner müssen Astronauten oftmals Reparaturarbeiten im Weltraum durchführen. Hierbei erhalten sie Instruktionen von der Erde, welche auszuführen sind. Diesbezüglich ist es mit dem erfindungsgemäßen Astronautenanzug möglich, über Reizmodule Instruktionen für Bewegungsabläufe zu übertragen. Dies stellt insbesondere unter den Bedingungen des Weltraums eine nicht zu unterschätzende Hilfeleistung dar. Ähnlichen Bedingungen wie ein Astronaut unterliegt auch ein Taucher. Auch dieser bewegt sich in einer Art Schwerelosigkeit und muss, beispielsweise bei Reparaturarbeiten an Bohrinseln, Instruktionen entgegennehmen, so dass analog zum Astronautenanzug eine Hilfeleistung mit einem entsprechend modifizierten Taucheranzug möglich ist.
Auch kann es vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Funktionsbekleidung ein Schutzanzug ist oder umfasst, insbesondere ein Schutzanzug gegenüber einem Temperaturgefälle, vorzugsweise ein Neoprenanzug. Insbesondere in Kombination mit einem taktilen Reizmodul, welches Vibrationen auslösen kann, ist diese Ausführungsform bevorzugt. Beispielsweise ist es denkbar, dass der Anzug Muskeln aktiviert, um Wärme zu erzeugen, falls eine Unterkühlung droht, um der Person Zeit bis zu einer Beseitigung der Gefahr bzw. bis zur Rettung zu verschaffen. Zudem ermöglicht es ein solcher Anzug, Vitalfunktionen zu überwachen, welche beispielsweise schon vorab an Rettungskräfte über die externe Datenverarbeitungseinrichtung drahtlos übertragen werden können.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Funktionsbekleidung mindestens einen Thrombosestrumpf oder stellt einen solchen dar. Diese Ausführungsform kann bei langen Flügen zur Thromboseprophylaxe verwendet werden, indem während des Fluges Muskeln in den unteren Extremitäten stimuliert werden. Dazu sind die Elektroden vorzugsweise in den Strümpfen oder Stulpen eingearbeitet. Die Informationen aus den Messungen der Sensoren können dabei zur Regulierung des taktilen Reizmoduls bzw. der taktilen Reizmodule genutzt werden.
Ferner ist es bevorzugt, wenn die Funktionsbekleidung mehrteilig ausgestaltet ist und dabei eine Brille, vorzugsweise mit einem Display, umfasst. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn es sich um eine Virtual-Reality-Brille mit einem Display handelt. Hierbei kann es vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Brille die erste interne Datenverarbeitungseinrichtung aufweist oder eine zweite interne Datenverarbeitungseinrichtung umfasst, wobei die zweite interne Datenverarbeitungseinrichtung dazu ausgelegt und eingerichtet ist, mit der ersten internen Datenverarbeitungseinrichtung, den Kontakteinheiten und/oder der externen Datenverarbeitungseinrichtung zu kommunizieren. Die vorstehende Ausführung ermöglicht eine Rückkopplung zwischen Nutzer und virtueller Welt bzw. dem Avatar (z. B. einem virtuellen Trainer) der virtuellen Welt. Falls man beispielsweise in einem Computerspiel durch ein Munitionsge-
schoss getroffen wird, kann ein haptisches Feedback erfolgen, z. B. ein Vibrationssignal oder ein elektrische Impuls.
In einer weiteren Ausgestaltung ist es bevorzugt, wenn die Kontaktfläche eine Elektrode ausbildet oder umfasst oder Bestandteil derselben ist. Vorzugsweise handelt es sich dabei um die EMG-Elektrode und/oder die EMS-Elektrode, insbesondere bevorzugt sowohl EMG- Elektrode als auch EMS-Elektrode. Ferner ist es bevorzugt, wenn die Kontaktfläche das taktile Reizmodul umfasst, darstellt oder Bestandteil davon ist, insbesondere, wenn es sich um ein taktiles Reizmodul in Form einer EMS-Elektrode handelt. Auch ist es bevorzugt, dass selbst wenn das taktile Reizmodul nicht Teil der Kontaktfläche ist, zumindest eine unmittelbare Verbindung zum Reizmodul besteht. Unmittelbar bedeutet vorzugsweise, dass das Reizmodul in direktem Kontakt zur Kontaktfläche steht.
Es ist besonders bevorzugt, wenn das Display ein LED-Display, insbesondere ein OLED- Display, ist, welches durch die zweite interne Datenverarbeitungseinrichtung gesteuert wird, wobei die zweite interne Datenverarbeitungseinrichtung ausgelegt und eingerichtet ist, die taktilen Reizmodule zu steuern.
Ferner ist ein System zur Schmerzunterdrückung, umfassend eine Funktionsbekleidung wie sie vorstehend beschrieben wurde, Gegenstand der Erfindung. Hierbei wird bei einem Schmerz, welcher beispielsweise durch den ersten Sensor festgestellt wird, das Reizmodul aktiviert. In einer Ausführungsform überträgt dieses elektrische Reize, welche die Schmerzen lindern. Es wird angenommen, dass durch die Reizung vom im Gewebe liegenden Nerven elektrische Signale zum Rückenmark gesendet werden, welche die Signalweiterleitung der Schmerzen dämpfen und/oder die Freisetzung von chemischen Substanzen im Gehirn hervorrufen, welche die Schmerzwahrnehmung vermindern. Auch ein Reizmodul, welches Druck ausübt oder die Wärme abgibt, kann den Schmerz vermindern. Im Endeffekt überlagert der durch das Reizmodul ausgelöste (nicht oder weniger schmerzvolle) Reiz den als schmerzvoll empfunden Reiz, dem entgegengewirkt werden soll. Reizbahnen des zentralen Nervensystems zur Weiterleitung des Schmerzreizes von der Peripherie zum Gehirn werden dabei so beeinflusst, dass die Schmerzweiterleitung zum Gehirn verringert oder verhindert wird. Das System ist sowohl für akute als auch für chronische Schmerzen geeignet. Vorliegend wird allerdings insbesondere in Verbindung mit muskuloskelettalen Schmerzen, beispielsweise Rückenschmerzen, ein System bereitgestellt, welches geeignet ist, insbesondere mittels des ersten Sensors, zu erkennen, in welchen Bereichen und/oder zu welchem Zeitpunkt eine aktive Schmerzunterdrückung erforderlich ist. Insbesondere bei Patienten, welche sich nicht äußern können und/oder welche nicht der ständigen Betreuung unterliegen, kann dies vorteilhaft sein.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Funktionskleidung bereitgestellt, welche Reize an Körperpartien übertragen kann. In einer Ausführungsform werden elektrische Impulse an Muskelpartien übertragen, wodurch der Muskel bzw. die Muskeln eine Kontraktion vollziehen. Hierbei ist eine individuelle Anpassung der elektrischen Impulse bzw. der Vibrationen an die lokal vorliegende muskuläre Belastung möglich. In einer weiteren Ausführungsform werden Vibrationen auf die Hautoberfläche übertragen, so dass diese einen Reiz erfährt und vorzugsweise zudem erwärmt wird. Zahlreiche Anwendungsgebiete sind hierbei denkbar. Beispielsweise kann die Funktionsbekleidung es ermöglichen, dass dem Nutzer Instruktionen zu einem Bewegungsablauf übertragen werden. Dies ermöglicht es Sportlern, spezielle schwierige Bewegungsabläufe intuitiv anhand von unmittelbar wahrgenommenen Reizstimulationen zu erlernen. Ein Trainer kann dabei mithilfe der vorliegenden Bekleidung Anweisungen übertragen und gleichzeitig verfolgen, ob diesen auch Folge geleistet wird. Auch ist es denkbar, dass Instruktionen in Gefahrensituationen übertragen werden können. Dabei kann in einigen Ausgestaltungen durch Übertragung von elektrischen Impulsen sichergestellt werden, dass die Muskeln sich gemäß der Instruktionsanweisungen kontrollieren lassen (unabhängig von der bewussten Steuerung einer Körperbewegung durch den Nutzer). Dies kann insbesondere in Gefahrensituationen, welche eine besonders schnelle Reaktion erfordern, von Vorteil sein. Ein besonderes Anliegen der vorliegenden Erfindung ist es außerdem, in virtuellen Umgebungen Reize in Abhängigkeit von der Muskelaktivität des Nutzers übertragen zu können. Hierbei ist es beispielsweise möglich, dass ein virtueller Avatar in einer virtuellen Umgebung analoge Muskelkontraktionen simuliert, wie sie von dem Nutzer tatsächlich vollzogen werden. Auch können durch eine Reizübertragung mittels der taktilen Reizmodule Reize der virtuellen Welt simuliert werden. Schlägt ein Spieler beispielsweise auf eine virtuelle Tischkante mit seinem Arm, kann an seinem Arm eine muskuläre Kontraktion oder eine Vibration verursacht werden.
Folglich ist eine Vorrichtung bzw. ein System Teil dieser Erfindung, welches Funktionsbekleidung zum Tragen am menschlichen Körper darstellt, umfassend mindestens eine Kontakteinheit mit einer Kontaktfläche, ausgelegt und eingerichtet für den unmittelbaren Kontakt zu der Hautoberfläche eines Nutzers, wobei die Kontakteinheit ein taktiles Reizmodul und einen ersten Sensor aufweist, wobei der erste Sensor eine EMG-Elektrode zur Messung und/oder Detektion der elektrischen Muskelaktivität darstellt oder umfasst, ferner umfassend eine Energiespeichervorrichtung, welche das taktile Reizmodul, insbesondere das taktile Reizmodul und die erste interne Datenverarbeitungseinrichtung, mit Energie versorgt, und eine erste interne Datenverarbeitungseinrichtung, welche mit der EMG-Elektrode und/oder dem taktilen Reizmodul in Wirkverbindung steht. Die erste interne Datenverarbeitungseinrichtung kann dazu ausgelegt und eingerichtet sein, das taktile Reizmodul und/oder die Energiespeichervorrichtung auf Basis von Daten, insbesondere Messsignalen, der ersten
Sensor zu steuern. Die Funktionsbekleidung kann ein erstes Textil umfassen, wobei die Kontakteinheit mit dem ersten Textil, vorzugsweise lösbar, verbunden ist, insbesondere wobei die Funktionsbekleidung überwiegend aus dem ersten Textil besteht. Die Kontakteinheit kann mit dem ersten Textil vernäht oder verklebt sein, und/oder mit einem Befestigungsmittel, insbesondere einem Klettverschluss oder einem Druckknopf, verbunden sein. Das mindestens eine taktile Reizmodul kann eine EMS-Elektrode zur Elektrostimulation von Muskeln umfassen oder darstellen und/oder das taktile Reizmodul kann ein Vibrationsmodul umfassen oder darstellen. Die erste interne Datenverarbeitungseinrichtung kann ein erstes Sendemodul umfassen oder drahtgebunden mit einem ersten Sendemodul verbunden sein, wobei das erste Sendemodul vorzugsweise dazu ausgelegt und eingerichtet ist, mit einer externen Datenverarbeitungseinrichtung, insbesondere einem Smartphone, zu kommunizieren. Die erste interne Datenverarbeitungseinrichtung kann ein Sende- und Empfangsmodul, insbesondere das erste Sendemodul und/oder ein zweites Sendemodul, aufweisen, welches die drahtlose Kommunikation mit der Kontakteinheit, der EMG-Elektrode und/oder dem taktilen Reizmodul ermöglicht, insbesondere so, dass die erste interne Datenverarbeitungseinrichtung drahtlos mit der EMG-Elektrode und/oder dem taktilen Reizmodul in Wirkverbindung steht. Die Kontakteinheit kann ein drittes Sendemodul aufweisen, welches vorzugsweise ausgelegt und eingerichtet ist, mit dem ersten und/oder zweiten Sendemodul zu kommunizieren. Erfindungsgemäß ist auch Funktionsbekleidung, die mindestens zwei Kontakteinheiten umfasst, wobei die mindestens zwei Kontakteinheiten vorzugsweise in oder an der Funktionsbekleidung so vorliegen, dass diese beim Tragen der Funktionsbekleidung an gegenüberliegenden Körperbereichen zum Anliegen kommen. Die mindestens zwei Kontakteinheiten können am menschlichen Körper auf gegenüberliegenden Körperbereichen des Kopfes, des Halses, des Torsos, insbesondere der Schultern, und/oder auf gegenüberliegenden Extremitäten, insbesondere Armen und/oder Beinen, zum Anliegen kommen. Die mindestens zwei Kontakteinheiten können am menschlichen Körper auf gegenüberliegenden Schultern, Armen und/oder Beinen, zum Anliegen kommen. Mindestens eine Kontakteinheit kann bei gattungsgemäßem Tragen der Funktionsbekleidung an der Wirbelsäule des menschlichen Körpers zum Anliegen kommen. Die Kontakteinheit kann ein Gehäuse aufweisen, welches vorzugsweise den ersten Sensor, das taktile Reizmodul, die erste Datenverarbeitungseinrichtung, das erste Sendemodul, das zweite Sendemodul und/oder das dritte Sendemodul umfasst.
Noch ein weiterer Teil der Erfindung ist ein Anzug (und ein Verfahren) mit einem und/oder einer Vielzahl von Sensoren, der mit einer virtuellen Welt über eine Schnittstelle (Brille, Helm, Visor, Kontaktlinse, vor den Augen befindliches Display, oder jegliche denkbar Ausführung und Kombination) verbunden wird. Die Daten können offline und/oder online übertragen werden, der Nutzer bekommt über den Anzug insbesondere haptische Signale. Er kann ver-
mittelt durch die Brille, den Helm, den Visor (Visual Instrument and Sensory Organ Re- placement), die Kontaktlinse bzw. das vor den Augen befindliche Display in einem virtuellen Trainingsstudio online und/oder offline einen Kurs zu wählen. Wenn er sich für einen Kurs entschieden hat, kommt er in einen virtuellen Kurs, in dem ihn ein Avatar begrüßt. Der Avat- ar/Trainer (virtueller Trainer) gibt eine Übung vor, und der Nutzer simuliert sie. Durch Sensoren im Anzug erkennt das System, welche Extremität wie schnell, wo und ob sie sich richtig im Raum bewegt. Der Körper ist bei dieser Methode vorzugsweise in eine vertikale Körperhauptachse unterteilt, und zwei horizontale Achsen, einmal die Schulterachse und einmal die Beckenachse. An der Schulterachse sind die oberen Extremitäten und an der Beckenachse sind die unteren Extremitäten. Durch entsprechende Algorithmen in einer Software, kann das virtuelle Modell mit dem Nutzer über Sensoren im Anzug verglichen werden, und individuell vom Avatar (virtuellen Trainer) trainiert werden, insbesondere über ein haptisches Feedback, aber auch akustisch oder optisch. Auch kann in der virtuellen Welt ein Training erfolgen über EMS (Elektrostimulationstraining), der Avatar macht die Übungen vor, und ein Programm löst dann einen muskelstimulierenden Reiz aus. Wenn die Übungen richtig eingenommen wurde, bekommt der Nutzer einen Stimulationsreiz (Trainingsreiz).
Eine weitere Ausführungsform ist es, eine Bewegungsform simuliert zu bekommen (z.B. Golfschwung und alle denkbaren sportlichen Übungen und Bewegungen), die der Nutzer dann simuliert. Durch die Sensoren im Anzug erkennt das Programm, das im Hintergrund abläuft, welche Muskeln aktiv sind und welche nicht. Es kann dann während der Übungen einzelne Muskeln aktivieren, um es dem Nutzer zu ermöglichen, eine Bewegung zu erlernen oder zu verbessern. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist es, im Weltall einen Anzug zu tragen (Raumstation), um durch ein pulsierendes aufsteigendes Signal die Nerven zu reizen, von unten nach oben, um das Innervierungsverhalten auf der Erde zu simulieren. Auch kann ein Astronaut diese spezielle Wäsche tragen, um den Körper zu überwachen und/oder zu stimulieren.
Bei einem EMS-System sind für das Abbild der trainierenden Person ein oder mehrere definierte Bewegungsabläufe gespeichert, wie insbesondere eine Golf-Schwungbewegung. Und das System ist eingerichtet, die Bewegung der trainierenden Person durch Elektro- stimulierung so zu unterstützen oder korrigieren, dass die Abweichung zwischen einer durchgeführten Bewegung der trainierenden Person und dem definierten Bewegungsablauf minimiert wird. Insbesondere ist ein Bereich bzw. Korridor der Zulässigkeit der Bewegungen definiert und das System ist eingerichtet, nur dann Stimulationsimpulse zu erzeugen, wenn die Bewegung der trainierenden Person den Bereich bzw. Korridor der zulässigen Bewegungen verlassen hat.
Noch ein weiterer Teil der Erfindung ist ein Verfahren, das für die PMR-Methode (progressive Muskelrelaxation) nach Edmond Jacobsen eingesetzt werden kann. Das Verfahren dient zur willentlichen und bewussten Anspannung und/oder Entspannung bestimmter Muskelgruppen, wodurch ein Zustand tiefer Entspannung des ganzen Körpers erreicht werden soll. Dabei werden nacheinander die einzelnen Muskelpartien in einer bestimmten Reihenfolge zunächst angespannt, die Muskelspannung wird kurz gehalten, und anschließend wird die Spannung gelöst. Die Konzentration der Person wird dabei auf den Wechsel zwischen Anspannung und Entspannung gerichtet und auf die Empfindungen, die mit diesen unterschiedlichen Zuständen einhergehen. Ziel des Verfahrens ist eine Senkung der Muskelspannung unter das normale Niveau aufgrund einer verbesserten Körperwahrnehmung. Mit der Zeit soll die Person lernen, muskuläre Entspannung herbeizuführen, wann immer sie dies möchte. Zudem sollen durch die Entspannung der Muskulatur auch andere Zeichen körperlicher Unruhe oder Erregung reduziert werden können wie beispielsweise Herzklopfen, Schwitzen oder Zittern. Darüber hinaus können Muskelverspannungen aufgespürt und gelockert und damit Schmerzzustände verringert werden. Diese Methode wird vorzugsweise mit einer speziellen Software und einem Anzug gekoppelt. Der Nutzer bekommt vorzugsweise über den Kopfhörer, oder ein anderes akustisches Ausgabegerät Musik vorgespielt, und die Sensoren im Anzug, vollziehen eine und/oder mehrere Muskelkontraktion um den Nutzer zu entspannen. Auch kann eine Körperreise auditiv vorgeben werden, und der Nutzer bekommt an den entsprechenden Extremitäten, haptische Signale, um ihn zu entspannen, oder seine Körperwahrnehmung zu schulen.
Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist, dass während dem EMS/EMG-Training Sensoren den aktuellen Zustand des Körpers erfassen, und ermittelte Informationen an eine Einheit senden. Geeignete Sensoren können aus den folgenden ausgewählt sein: BIA-Sensor, Ultraschallsensor, EMG-Sensor, EMS-Sensor, Bewegungssensor, NIRS-Sensor, Magnetwiderstandssensor, Feuchtigkeitssensor, EKG-Sensor (insbesondere mit HRV-Messung), Dehnungssensor (zur Messung der Atemfrequenz), Laktatsensor, Temperatursensor, Blutzuckersensor und Berührungssensor. Danach werden drahtgebunden und/oder drahtlos die Daten an eine Recheneinheit übermittelt, und das Feedback erfolgt über EMS an den Muskel, um ihn zu trainieren.
Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist im Sport, um Menschen zu trainieren oder zu massieren. Im Anzug sind haptische Sensoren verbaut, die eine Massagefunktion übernehmen. Zum Beispiel hat ein Profifußballer nach einem Spiel eine erhöhte Muskelspannung. Das erfindungsgemäße System in Form eines Kleidungsstücks am Bein kann z.B. den Oberschenkel lockern, und einen Abfluss des Blutes im Bein zu verbessern. Zuerst wird über einen speziellen Algorithmus der Oberschenkel gelockert, insbesondere über Vibrationen oder
auch mechanisch. Dann wird das ganze Bein fußaufwärts massiert. Das System kann auch zu Ganzkörper- und/oder Teilkörpermassage eingesetzt werden, wobei Infrarotsensoren in den Anzug eingearbeitet sein können, die lokal und/oder global eine einzelne und/oder mehrere Muskelpartien erwärmen.
Wenn eine Person über Bord geht und erschöpft ist, kann das System in Form eines Anzugs einzelne oder mehrere Muskeln aktivieren, um Wärme zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich kann das System die Vitalfunktionen überwachen, um der Person Zeit zu verschaffen bis zur Rettung.
Eine weitere Ausführungsform betrifft die Verwendung des Systems an einem Nutzer, der Astronaut ist. Dabei kann der Nutzer durch das EMS-Training gezielt trainiert werden, oder es können Bewegungsabläufe simuliert werden. Hat der Astronaut beispielsweise Rückenschmerzen, können bestimmte Muskeln trainiert werden. Das Training kann nach Vorgaben und individuellen Trainingsprogrammen durchgeführt werden, wobei eine Steuerungseinheit mit Sensoren am Astronauten in Verbindung steht. Es könnte auch ein GPS-Sender vorgesehen sein, der dem Astronauten seine Höhe und Position haptisch übermittelt.
Eine weitere erfindungsgemäße Anwendung ist, dass im virtuellen Raum ein Nutzer haptisch angewiesen werden kann, nach links, rechts, oben oder unten zu springen, um alle nur denkbaren Bewegungen zu vollziehen. Dabei wird der Nutzer durch haptisches Feedback geleitet und/oder oder seine Position wird über einen GPS-Sender erfasst, um ihn zu lokalisieren.
In einer weiteren Ausführung ist es möglich Elektroden aufzubügeln, und auch die stromführenden und/oder nicht stromführenden Pfade aufzubügeln. Die aufzubügelnden Elektroden können in Form von vorgefertigten bügelbaren PADs vorliegen. Die Steuereinheit kann mobil und/oder drahtgebunden an dem Textil befestigt sein und ist nicht bügelbar. Die Steuereinheit dient dazu, die Sensoren zu steuern. An das System kann vorzugsweise eine Stromversorgung in jeder denkbaren Weise angeschlossen werden, um das System mit Energie zu versorgen. Das System kann über ein mobiles Endgerät (Smartphone) und/oder kabelgebunden gesteuert werden.
Es können die Elektroden als einzelne Zonen in ein Textil eingearbeitet sein, entweder für den Oberkörper oder einzelne Extremitäten und/oder den Unterkörper oder einzelne Extremitäten. Die Elektroden können aus einzelnen und/oder mehreren Zonen bestehen, die stromführend oder nicht stromführend sind.
Eine Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass Bewegungsabläufe durch ein haptisches Feedback in Verbindung mit einer speziellen Software trainiert werden können.
Vorzugsweise wird in einer virtuellen Welt dem Nutzer eine Bewegung vorgeführt und während er sie simuliert trägt er einen Anzug, der erkennt welche Muskeln aktiv sind und welche nicht, um sie mit der vorgebeben Übung (Software) zu vergleichen. Insbesondere bekommt der Nutzer über EMS-Signale Unterstützung an den Muskelgruppen, die für die Übung wichtig sind. Vorzugsweise wird dabei ständig gemessen, welche Muskeln aktiv sind. Somit kann der Nutzer durch dieses System, in einer virtuellen Welt jede Bewegung erlernen, und bekommt stetig ein Feedback.
Eine Vorrichtung kann ferner dadurch genkennzeichnet sein, dass die Elektroden aus einem Material bestehen, das Impulse auf die Haut überträgt, diese Elektroden werden mit einem hydrophilen Garn kombiniert und/oder gefacht, gestrickt, gestickt oder gewirkt. Alternativ können die Elektroden mit einer feuchtigkeitsspenden Sicht versehen werden, die zwischen Haut und Leiter liegt.
Zudem kann die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet sein, dass die Elektroden aus einem leitfähigen Polymer gefertigt sind, diese Silikonelektroden können mehrsichtig sein, d. h. aus einer leitenden und/oder einer nichtleitenden Sicht bestehen, diese vorzugsweise höchstens genauso dehnbar ist, wie das leitende Silikon.
Auch kann die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet sein, dass die Elektrode aus zwei äußeren Ringelektroden und einer inneren Ringelektrode besteht, oder aus einem äußeren und einem inneren Kreis (die Kreise sind jeweils als Elektrode ausgestaltet), diese Elektroden und/oder Elektroden eignen sich für bipolare und/oder unipolare Ströme.
Die Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet sein, dass in der Datenverarbeitungseinrichtung ein Verhältnis für die Anpassung von zumindest zwei Stimulations-Impulsparameter vorgegeben ist, und bei der Veränderung von Messwerten eines oder mehrerer Sensoren die Anpassung dieser Parameter gemäß diesem Verhältnis vorgesehen ist, wobei die Stimulations-Impulsparameter Parameter für die gleiche oder unterschiedliche Elektroden sein können.
Auch kann die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet sein, dass ein oder mehrere Sensor(en) eingerichtet sind, unterschiedliche Messwerte aufzunehmen, wobei insbesondere das Messprinzip dieser Sensoren auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipien beruht und die Datenverarbeitungseinheit (4) eingerichtet ist, in einem Vergleich diese Messwerten zu gewichten und hieraus Stimulations-Impulse auszulösen und dabei Stimulations-Impulsparameter zu verändern.
Figurenbeschreibung
Im Folgenden werden die Figuren beschrieben, auf die sich die folgende beispielhafte Beschreibung bezieht. Es zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipskizze der Kleidung mit wesentlichen funktionalen Elementen, die am erfinderischen Verfahren beteiligt sind;
Fig. 2 zeigt eine Auswahl möglicher Kleidungsteile und Anbringungsmöglichkeiten von Sensoren und einen Sensor;
Fig. 3 zeigt eine Elektrode, die konkav geformt ist;
Fig. 4 zeigt einen Anzug und/oder verschiedene Kleidungsteile mit Massagefunktion;
Fig. 5 zeigt einen Anzug und dessen mögliche Therapiefunktion;
Fig. 6 zeigt ein Feedbackverfahren in einer virtuellen Welt (Brille als Interface);
Fig. 7 zeigt ein virtuelles Fitnessstudioverfahren;
Fig. 8 zeigt ein technisches Fitnessstudioverfahren;
Fig. 9 zeigt eine Hose mit einer haptischen Anwendung;
Fig. 10 zeigt ein haptisches Verfahren (PMR);
Fig. 1 1 zeigt einen Anzug mit Luft und/oder Wasserkanälen,
Fig. 12 zeigt einen Anzug mit Vitalüberwachung,
Fig. 13 zeigt einen Screen mit Sensoren, die an verschiedenen Stellen des Anzuges befestigt sind,
Fig. 14 zeigt einen Screen mit verschiedenen Therapiemöglichkeiten,
Fig. 15 zeigt einen Screen mit verschiedenen Einstellungsmodifikationen,
Fig. 16 zeigt einen Einstellungsscreen,
Fig. 17 zeigt einen Screen mit einer sportartspezifischen Übung und
Fig. 18 zeigt einen Zugangsscreen zu einem virtuellen Fitnessstudio-Kursangebot und
Fig 19 eine mit dem EMS-System trainierende Person.
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Die Fig.1 zeigt einen möglichen Anzug durch eine Prinzipskizze mit den wesentlichen funktionalen Elementen, die am erfinderischen Verfahren und der Vorrichtung beteiligt sind. In 100 ist ein Anzug zu sehen, an dem ein Vielzahl von Sensoren bzw. Elektroden 101 befestigt sind, die sowohl EMG-Signale eines Körpers messen, als auch EMS-Signale an einen Körper übertragen. Die Doppelfunktion der Elektroden/Sensoren wird durch die zweifarbige Darstellung verdeutlicht.
Es können einzelne und/oder mehrere Elektroden 101 vorgesehen sein. In 102 ist ein mobiles Endgerät zu sehen, das vorzugsweise Signale 103 empfangen und/oder senden kann. Es kann ein mobiles Smartphone sein und/oder eine stationäre Einheit. In 104 ist eine Prinzipskizze eines Sensors/Elektrode zusehen, der Sensordaten eines Körpers erfasst (EMG- Signal) oder ein Signal (EMS-Signal) an einen Körper überträgt. Es können auch jegliche anderen denkbaren Sensoren sein, die vom Menschen biologische und/oder physikalische Daten erfassen. Durch andere Formgebung, Materialauswahl, Art und Lage der Sensoren und Verarbeitung sind viele weitere Ausführungen denkbar. In Fig.1 ist ein Nutzer in Wechselwirkung mit dem System zu sehen. Das System ist in Fig.1 als Anzug ausgestaltet, in dem die Sensoren in Form eines Garnes eingenäht sind. Auch ist diese eingenähte Ausgestaltung in einem Anzug und auch in jedem anderem Kleidungsstück durch elektroaktives und/oder elektrosensitives Garn möglich. Das System wird über ein stromzuführendes Kabel (nicht dargestellt) mit Energie versorgt. Alternativ kann auch ein Stromgenerator vorhanden sein, der durch kinetische-Energie Strom erzeugt, der dann in einer Batterie gespeichert wird. Eine mögliche Ausführung könnte eine kabellose induktive Aufladung sein. Eine weitere denkbare Ausführung könnte piezoelektrischer Kunststoff (Nanogenerator) sein.
Die in Fig.2 unter 200, 201 , 202, 203 und 204 dargestellten Kleidungsstücke stellen nur eine Auswahl von vielen weiteren denkbaren Kleidungstücken dar. Es können einer oder mehrere der folgenden Sensoren in das System integriert sein: BIA-Sensor, Ultraschallsensor, EMG- Sensor, EMS-Sensor, Bewegungssensor, NIRS-Sensor, Magnetwiderstandssensor, Feuchtigkeitssensor, EKG-Sensor (inklusive HRV-Messung), Dehnungssensor (Atemfrequenz), Laktatsensor, Temperatursensor, Blutzuckersensor, Pulssensor und Berührungssensor. Alle Sensoren können in das Textil bzw. Kleidungsstück eingearbeitet sein und/oder in einem Steuergerät, das an der Kleidung befestigt sein kann.
Die in Fig.3 dargestellte Prinzipskizze einer Elektrode ist in diesem Ausführungsbeispiel 300 konkav. Durch andere Formgebung, Materialauswahl, Art und Lage der Elektrode und Verarbeitung sind viele weitere Ausführungen denkbar. Im Ausschnitt der 301 ist eine Prinzipskizze dargestellt, in der ein Textil mit einem hydrophilen Silikongarn zu sehen ist. In 302 ist zu sehen, dass durch die Form ein besserer Kontakt zum Körper entsteht. Eine konkave
Elektrode kann vorzugsweise bei konkaven Körperregionen eingesetzt werden, wie zwischen den Brüsten oder in dem Bereich der Achseln.
Die in Fig.4 dargestellte Prinzipskizze illustriert die Möglichkeit eines haptischen Massageverfahrens, das in einen Anzug integriert ist und durch haptische Sensoren (elektrotaktile, mechanotaktile oder vibrotaktile Reize) überträgt. Es ist ein Anzug zu sehen, der zur Ganz- körpermassage eingesetzt werden kann. Jegliche Reizgebung ist denkbar z.B. ansteigende, absteigende, pulsierende, vibrierende, klopfende und wellenförmige Signale (teilweise symbolisiert durch Pfeile). Das Verfahren kann in jedes Kleidungsstück integriert sein, das Kontakt zum Körper hat. Es sind lange oder kurze Socken denkbar, die während eines Fluges getragen werden können und von unten nach oben über die komplette Fläche ein pulsierendes Vibrationssignal übertragen können und/oder auch ein EMS-Signal, um die Muskulatur der unteren Extremitäten zu aktivieren. Es ist eine kurze Hose erfindungsgemäß, die die äußere Haut aktiviert und/oder stimuliert. Jegliche Signalführung ist denkbar. Auch können Sensoren zur Erfassung der Vitalparameter in das Textil eingearbeitet sein. Eine haptische Stimulierung kann bevorzugt eine mechanische Stimulierung sein, wie z.B. durch Vibratoren. Es kann auch eine thermische Stimulierung sein. Bei einer elektrischen Stimulierung können kurze Impulse eingesetzt werden.
Die in Fig.5 dargestellte Prinzipskizze zeigt ein erfindungsgemäßes Therapie- oder Trainingsverfahren. In 500 ist ein Anzug mit Sensoren 501 zu sehen, der Signale empfangen und/oder senden kann (symbolisiert durch Pfeile). Bei Verspannung und/oder erhöhter Muskelaktivität können die Sensoren die Aktivität messen und auswerten über eine Analyse- Software. Wenn sich bei der Analyse zeigt, dass ein Muskel zu aktiv ist, wird auf der kontralateralen Seite der Muskel aktiviert, um eine Hemmung auszulösen, wodurch der Muskel seinen Tonus verliert und/oder sich entspannt. Das Verfahren arbeitet nach dem Prinzip der afferenten kollateralen Hemmung. Das Prinzip der afferenten kollateralen Hemmung ist im Folgenden beschrieben: Muskelarbeit (Muskelkontraktion) ist nur möglich, wenn bei einer Aktivierung des Agonisten eine gleichzeitige Inaktivierung des Antagonisten und umgekehrt erfolgt. Dies wird durch die Verschaltung von Afferenzen und Efferenzen im Rückenmark über inhibitorische Interneurone erreicht. In Fig.5 ist der Empfang der Sensordaten dargestellt, der die Aktivitätssignale der Muskulatur empfängt, und an eine Steuerung, wie z.B. ein mobiles Endgerät (Smartphone, Tablet PC) sendet. Auf dem mobilen Endgerät 502 läuft ein Analyse-Software- Verfahren. Die Daten werden mobil und/oder drahtgebunden übertragen. In 501 sind die Sensoren zu sehen, die die Muskelaktivität erfassen und an das mobile Endgerät senden. Das Senden der gemessenen Daten geschieht nicht notwendigerweise unmittelbar durch die Sensoren, sondern die Sensoren können mit einer Datenübertragungseinheit verbunden sein, die die Übertragung vornimmt. In 501 sind die Sensoren/Elektroden zu
sehen, die die muskelstimulierenden Reize auf die Haut übertragen. Diese werden von dem mobilen Endgerät 502 und/oder drahtgebunden übertragen. In 502 ist die Software als Trainerverfahren dargestellt.
Die in Fig.6 dargestellte Prinzipskizze zeigt einen Nutzer mit einem erfindungsgemäßen System in Form eines am Oberkörper getragenen Kleidungsstücks und eine Visualisierungseinheit in Form eines Bildschirms 604 (denkbar ist z.B. auch eine Brille insbesondere 3 D-Brille). Der Nutzer tritt in Wechselwirkung mit einer virtuellen Welt (Umgebung). Über die Visualisierungseinheit 604 kann man einen virtuellen Trainer 603 sehen, der eine Übung vormacht und Anweisungen gibt. Die übende Person wiederholt diese Übung. Der Trainer gibt eine Trainingsanweisung, die der Nutzer simulieren soll. Wenn er die Übung nicht richtig absolviert, wird dieses über einen Sensor erfasst und die Software verarbeitet das Signal und sendet an den Nutzer ein haptisches Signal (elektrotaktil, vibrotaktil oder mechanotaktil). Dieses Signal kann ein EMS-Signal sein, welches eingerichtet ist, unmittelbar eine Muskelaktivierung zu bewirken. Alternativ kann ein Signal in einer Frequenz bereitgestellt werden, die für die Muskelaktivierung nicht geeignet ist. Dieses Signal wird durch den Körper sensitiv erkannt und der Nutzer kann anschließend bewusst eine korrigierte Bewegung durchführen. In 603 ist ein Ausschnitt aus der Visualisierungseinheit 603 zu sehen, der dem Nutzer eine Anweisung gibt, die Bewegung richtig auszuführen, während das System die Ausführung der Bewegung über die Sensoren 601 reguliert. Das System erkennt über die Sensoren 601 (z.B. Dehnungsmessstreifen) im Textil, ob die Bewegung richtig vollzogen wurde. Wenn die Bewegung nicht richtig vollzogen wurde, zeigt ein Avatar in Echtzeit die Übung korrekt. Somit ist ein realistisches Erkennen der Übung möglich. Über dieses virtuelle Feedbackverfahren (mittels einer Brille oder einem Helm, Visor, Kontaktlinse, vor den Augen befindliches Display) ist jede denkbare Bewegung zu erlernen und auch eine neue Interaktion möglich. In Fig.6 ist ein Kleidungsstück zu sehen, in dem einzelne oder mehrere Sensoren 601 verarbeitet sind, die Signale senden und/oder empfangen können. Das Senden von gemessenen Werten kann über ein am Sensor angeschlossenes Sendemodul (z.B. Funk, Bluetooth) erfolgen. Hierüber ist auch der Empfang von Daten möglich, wie etwa Aktivierungsinformationen für die einzelnen Elektroden. Auch können Vitalparameter erfasst werden wie oben beschrieben. Auch können von dem virtuellen Trainer 603 EMS-Signale übertragen werden. Zur Messung von Bewegung gibt es technisch mehrere Möglichkeiten (z.B. Beschleunigungssensor, Sportbiomechanik). Häufig werden miniaturisierte, aus Silizium gefertigte piezoelektrische Beschleunigungssensoren verwendet, welche die von einer Beschleunigung verursachten Druckschwankungen in elektrische Signale umwandeln. Kleine, robuste Sensoren haben nur wenige Gramm Masse und eine hohe Empfindlichkeit bei guter Auflösung des Signals. Neuere piezoresistive und piezokapazitive Sensoren liefern ein Signal, das nicht nur die Beschleunigung, sondern auch die Inklination des Sensors (Lage in Bezug zur Gravitation) zeigen. Bei
^ horizontaler oder vertikaler Lage unterscheiden sich die Gleichspannungs-(DC-)Anteile des Signals, folglich kann auch die Position des Körpers im Raum bestimmt werden. Gyrosenso- ren können auch die Winkelbeschleunigung messen. Ein Beschleunigungssensor reagiert nur in einer Dimension mit maximaler Empfindlichkeit, so dass zwei oder drei Sensoren kombiniert werden müssen, um Bewegungen in der Ebene oder im dreidimensionalen Raum erfassen zu können. Für viele Zwecke reichen Messungen in einer oder zwei Dimensionen (Achsen) aus, während das menschliche Bewegungsverhalten in den drei räumlichen Dimensionen (Ebenen) zu messen ist. Die beiliegende Skizze dient lediglich der Illustration, sie stellt nur eine einzige von vielen möglichen Ausführungsvarianten dar.
In einem Ausführungsbeispiel kann ein Sensor, insbesondere ein Dehnungsmessstreifen, eingerichtet sein, eine Haltung, wie insbesondere die Winkelstellung eines Gelenks, einer mit dem System trainierenden Person zu erkennen oder eine Bewegung eines Körperteils oder des gesamten Körpers der trainierenden Person zu erkennen und in Abhängigkeit von der Haltung, insbesondere der Winkelstellung, oder der Bewegung, insbesondere deren Geschwindigkeit, eine Elektrostimulation zu bewirken.
Bei einem bevorzugten Verfahren geht es darum, einen Trainingskurs in einem virtuellen Sportstudio auszuwählen. Erfindungsgemäß ist ein Anzug, wie oben beschrieben, der es ermöglicht, haptische Signale zu empfangen. Vorzugsweise wird dem Nutzer mittels einer Visualisierungseinheit die Möglichkeit geboten, sich für einen virtuellen Kurs zu entscheiden. Das Auswahlverfahren kann über ein Geste des Nutzers gesehen oder über eine gezielte Bewegung zu dem jeweiligen Kurs. Die Gesten werden über das Bekleidungsstück insbesondere den Anzug erkannt und an die Steuerung geleitet. Die Steuerung aktiviert die gewünschte Funktion bzw. das gewünschte Programm. Das System kann eine Benutzerschnittstelle mit einem Sensor umfassen, der insbesondere eine Kamera, ein Ultraschallsensor oder ein Radarsensor sein kann und/oder die Benutzerschnittstelle kann ange- passt sein zur Steuerung des EMS-Systems und/oder einzelner Impulsparameter durch Gesten. Beispielsweise kann die Visualisierungseinheit dem Nutzer eine Richtung zeigen. Es ist möglich den Nutzer zu navigieren, und ihm Sprünge nach rechts, links, vorne, hinten, oder in die Höhe vollziehen zu lassen. Der virtuelle Trainer gibt ihm die Anweisungen sich zu bewegen. Das System kann auch zum Lernen verwendet werden oder für Online-Schulungen.
Wenn ein Nutzer eine Bewegung vollzieht, die nicht korrekt ausgeführt wurde, erkennt das der virtuelle Trainer und macht ihm die Übung exakt vor und gibt ihm Anweisungen seine Bewegungen zu optimieren. Der virtuelle Trainer simuliert auch die Bewegungen und gibt Optimierungsanweisungen zu Bewegungsausführungen. Somit kann der Trainer ihm auch eine sportartspezifische Übung beibringen wie zum Beispiel den Golfschwung und alle denkbaren Bewegungsausführungen. Es ist auch möglich, ein spezielles online gestütztes EMS-
Training mit einem virtuellen Trainer zu absolvieren. Es ist auch erfindungsgemäß, dem Benutzer auf der Visualisierungseinheit eine Spiegelfunktion zur Verfügung zu stellen, um sich visuell zu orientieren. Das Verfahren erkennt die Bewegungsausführung, gleicht sie in der Software ab und gibt über den virtuellen Trainer eine Korrekturanweisung.
Die in Fig.7 dargestellte Prinzipskizze zeigt eine Massageanwendung zur Anwendung zum Beispiel im Profisport. In dem hier beschriebenen Beispiel geht es darum, ein Massageverfahren für den Profisport darzustellen. Es ist ein Beispiel der unteren Extremitäten 900 dargestellt. Bei dieser Hose handelt es sich beispielhaft um jedes erdenkliche Kleidungsstück. Um einen Rückstrom der Flüssigkeitsansammlung nach dem Sport in den unteren Extremitäten zu gewährleisten, wird erst am Oberschenkel mit einer pulsierenden Funktion (haptisch) der Oberschenkel bearbeitet. Danach erfolgt eine Fortsetzung der Massage von unten nach oben 901. Denn nach dem Oberschenkel ist es möglich, den Rückstrom zu verbessern und von unten (kaudal nach kranial) zu massieren und/oder zu therapieren. Die Massageformen können Vorbereitungsmassagen sein, Entspannungsmassagen oder Aktivierungsmassagen.
Erfindungsgemäß ist auch ein PMR-Verfahren (progressive Muskelrelaxation), das über hap- tische Sensoren, also insbesondere Aktuatoren wie Elektroden, im Anzug Reize überträgt. Bei der progressiven Muskelentspannung nach Edmund Jacobson handelt es sich um ein Verfahren, bei dem durch die willentliche und bewusste An- und Entspannung bestimmter Muskelgruppen ein Zustand tiefer Entspannung des ganzen Körpers erreicht werden soll. Dabei werden nacheinander die einzelnen Muskelpartien in einer bestimmten Reihenfolge zunächst angespannt, die Muskelspannung wird kurz gehalten und anschließend wird die Spannung gelöst. Die Konzentration der Person wird dabei auf den Wechsel zwischen Anspannung und Entspannung gerichtet und auf die Empfindungen, die mit diesen unterschiedlichen Zuständen einhergehen. Ziel des Verfahrens ist eine Senkung der Muskelspannung unter das normale Niveau aufgrund einer verbesserten Körperwahrnehmung. Mit der Zeit soll die Person lernen, muskuläre Entspannung herbeizuführen, wann immer sie dies möchte. Zudem sollen durch die Entspannung der Muskulatur auch andere Zeichen körperlicher Unruhe oder Erregung reduziert werden können wie beispielsweise Herzklopfen, Schwitzen oder Zittern. Darüber hinaus können Muskelverspannungen aufgespürt und gelockert und damit Schmerzzustände verringert werden. Es ist beispielsweise möglich, am Fuß ein hapti- sches Signal auszulösen, das dem Nutzer signalisiert, welchen Muskel er am Körper anspannen soll und wann er wieder den Muskel entspannen soll. Dieses Verfahren ist möglich mit einem Anzug, der mit haptischen Sensoren vibrotaktile, elektrotaktile oder mechanotakti- le Reize überträgt. Insbesondere kann dieses Signal ein anderes als ein EMS-Signal sein. Der Unterschied liegt in den Frequenzen der Aktivierung. Es können einzelne und/oder mehrere Sensoren/Elektroden aktiviert werden, alle Anwendungen können drahtlos und/oder
^ drahtgebunden an eine Steuerung z.B. ein mobiles Endgerät (Smartphone) übermittelt und/oder von dort empfangen werden. Optional kann auch Entspannungsmusik übermitteln werden.
Erfindungsgemäß ist auch ein Anzug, in dem auch die Sensoren/Elektroden bzw. Aktoren haptische Signale übertragen. Die Übertragung kann durch ein geschlossenes Wasserkreislaufsystem erfolgen und/oder über ein geschlossenes Luftsystem. So ein Anzug kann aus zwei unterschiedlichen Zonen bestehen. Eine Zone liegt am Körper an, und die äußere dient zur Abgrenzung der Umgebung. Zwischen beiden Zonen sind Düsen, die ein haptisches Signal über Luftdruck oder Wasserdruck auf die Haut übertragen, um eines der zuvor beschriebenen Verfahren zu vollziehen.
Die in Fig.12 dargestellte Prinzipskizze zeigt einen Anzug mit einer Diagnosefunktion, die online und/oder offline funktioniert. Dieses gilt auch für alle zuvor beschriebenen Verfahren. Erfindungsgemäß ist auch ein Anzug, der einen oder mehrere Vitalsensoren hat. Es können jegliche Biodaten gemessen werden und an die Steuerung bzw. das Steuergerät mobil und/oder über eine Kabelverbindung übermittelt werden. Es können Sensoren vorgesehen sein, die die Temperatur und alle denkbaren Vitalparameter erfassen und sie drahtgebunden und/oder drahtlos an die Steuerung bzw. das mobile Endgerät (Smartphone) übermitteln. Die Daten können von einem Online-Mediziner oder von einer Diagnostik-Software ausgewertet werden, um dem Nutzer Gesundheitsratschläge zu übermitteln. Ein Beispiel: Wenn die Temperatur zu hoch ist, wird eine Empfehlung für einen Arztbesuch ausgesprochen. Erfindungsgemäß ist auch ein Screen der Steuerung, der über eine 3D Brille, einen Bildschirm oder jegliches denkbare Anzeigegerät dem Nutzer seinen Gesundheitszustand anzeigt. Dieses kann physiologisch oder auch anatomisch sein und jede denkbare Visualisierung umfassen. Die beiliegende Skizze dient lediglich der besseren Übersicht, sie stellt nur eine einzige von vielen möglichen Ausführungsvarianten dar.
Der in Fig.8 dargestellte Screen zeigt den Anzug, der durch Berührung der Screens individuelle Sensoren aktivieren kann. Der Anzug kann es ermöglichen, lokal oder global Elektroden zu nutzen für eines der zuvor beschriebenen Verfahren. Diese Steuerung kann mobil oder kabelgebunden sein. Die Funktion kann online und/oder offline sein.
Der in Fig.9 dargestellte Screen zeigt einen Funktion-Screen, der einem die Möglichkeit gibt, individuelle Programme zu wählen, wie oben beschrieben.
Der in Fig.10 dargestellte Screen zeigt die Steuerung des Therapieverfahrens und/oder Trainingsverfahrens, das jede Körperregionen erfassen kann und individuell eingestellt werden kann.
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Der in Fig.1 1 dargestellte Screen zeigt verschiedene Einstellungsmodi.
Der in Fig.12 dargestellte Screen zeigt eine sportartspezifische Übung, die wie oben beschrieben erlernt werden kann. Der Sportler bekommt eine Übung vorgegeben und muss sie dann simulieren. Wenn sie nicht korrekt ausgeführt wird, bekommt er vom System Unterstützung und über ein EMS-Signal einen Reiz, um die Muskulatur, die er nutzen soll, zu aktivieren. Der Reiz kann über jeden haptischen Sinn übermittelt werden (vibrotaktile, elektrotaktil oder mechanotaktile Reize). Das System erkennt auch, welche Muskeln aktiv sind. Somit ist es dem Sportler möglich, jede Bewegung zu erlernen oder sie zu optimieren. Jegliche Sportart und/oder Bewegung ist möglich. Der Nutzer kann zum Beispiel den Golfschwung erlernen. Auch ist jedes haptische Signale möglich, um ihm einen Reiz mitzuteilen. In diesem Verfahren des Bewegungslehrens ist es möglich, Bewegung zu erkennen und/oder Bewegungsdaten zu übermitteln. Das Verfahren läuft über eine Steuersoftware, die die Bewegung mit der vorgegebenen Bewegung abgleicht und über Muskelaktivitätsmessungen und/oder Muskelaktivierungen die Bewegung optimiert.
Der in Fig.13 dargestellte Screen zeigt einen Zugang zu einem Online-Sportstudio, das offline und/oder online genutzt werden kann. Durch Tippen auf einen der Buttons im oberen Bereich des Screens kann der Nutzer in einen Kurs gelangen oder individuelle Einstellungen vornehmen.
In Fig.14 ist eine schematische Darstellung einer Steuerung von Stimulations-Impulsen gezeigt. Das System 1 zur Steuerung von Stimulations-Impulsen während einer Stimulation an einem Nutzer 2, umfasst wenigstens einen Sensor 3, eine Datenverarbeitungseinheit 4 und eine Impulseinheit 5. In der in Fig.14 dargestellten Ausführungsform sind die Elektroden 8 und die Sensoren 3 mit einem Textil, hier einem Trainingsanzug 10, verbunden und jeweils in einem unteren Beinbereich des Trainingsanzugs 10 fest angebracht. Hierdurch wird ein tragbares System 1 bereitgestellt, das es dem Nutzer erlaubt, örtlich und/oder in seiner Bewegungsfreiheit uneingeschränkt die Stimulationsanwendung durchzuführen. Dabei ist der Sensor 3 bspw. geeignet einen Messwert insbesondere die EMG-Aktivität des Nutzers 2 zu messen. Dies erlaubt vorteilhaft eine EMG-Aktivität des Nutzers 2 zu messen und einen Stimulations-Impuls, insbesondere einen EMS-Impuls auszulösen, der abhängig von dem Messwert oder Steuersignal in einem oder mehreren Stimulations-Impulsparametern verändert ist. Vorteilhaft können in dem System 1 ein oder mehrere Sensoren 3 des gleichen oder unterschiedlichen Typs angeordnet werden.
Die Datenverarbeitungseinheit 4 ist konfiguriert, den Messwert mit einem Schwellenwert zu vergleichen, und ein Steuersignal an die Impulseinheit 5 zu generieren, wenn der Messwert und der Schwellenwert in einem vordefinierbaren Verhältnis zueinander stehen. In der vor-
liegend gezeigten Ausführungsform sind Impulseinheit 5 und Datenverarbeitungseinheit 4 in einem gemeinsamen Gehäuse angebracht, das vom Nutzer 2 in einer Hand getragen werden kann oder wahlweise in eine Tasche gesteckt oder lösbar mit dem Trainingsanzug 10 verbunden werden kann. Die Impulseinheit 5 ist dabei geeignet, Stimulations-Impulse auszulösen und konfiguriert, abhängig von dem Steuersignal einen oder mehrere Stimulationsimpulsparameter zu verändern.
Ein ebenfalls erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem eine Impulseinheit einen oder mehrere Stimulations-Impulse auslöst, umfasst wenigstens die folgenden Schritte: a) Messen eines Messwertes, b) Vergleichen des Messwertes mit einem Schwellenwert, c) Generieren eines Steuersignals, wenn der Messwert und der Schwellenwert in einem vordefinierbaren Verhältnis zueinander stehen, und d) Verändern eines Stimulations-Impulsparameters abhängig von dem Steuersignal.
Dabei wird der mittels Sensor gemessene Messwert mittels geeigneter Algorithmen mit einem Schwellenwert verglichen. Ein derartiger Algorithmus kann vorteilhaft in der Datenverarbeitungseinheit vorgegeben oder einstellbar bzw. vorgebbar sein. Wenn festgestellt wird, dass der Messwert und der Schwellenwert in einem vordefinierten Verhältnis zueinander stehen, wird ein entsprechendes Steuersignal generiert und abhängig von dem Steuersignal ein Impulsparameter verändert. Ein entsprechender Stimulationsimpuls mit geändertem Impulsparameter kann dann von der Impulseinheit ausgelöst werden. Somit kann bspw. die Stimulationsimpulsintensität in Abhängigkeit von dem Messwert erhöht oder erniedrigt werden. Ebenfalls können alternativ oder zusätzlich weitere Stimulations-Impulsparameter wie Impulstyp, Intensität, Dauer des Stimulationsimpulses, Frequenz, Rampe, Impulspause, Einzelimpulsweite, und/oder Einzelimpulsdauer verändert werden.
Das in Fig. 14 dargestellte System 1 umfasst zudem eine Benutzerschnittstelle 6, mit einem Eingabemittel 62, bspw. Tasten. Die Benutzerschnittstelle 6 ist in der dargestellten Ausführungsform in einem von der Datenverarbeitungseinheit 4 und Impulseinheit 5 separaten Gehäuse angeordnet und als Fernbedienung ausgestaltet. Damit lässt sich mittels der die Benutzerschnittstelle 6 umfassenden Fernbedienung, die Datenverarbeitungseinheit 4 und die Impulseinheit 5 steuern und einstellen, ohne dass der Nutzer 2 die Fernbedienung bei der Stimulationsanwendung bei sich tragen muss. Das tragbare die Datenverarbeitungseinheit 4 und die Impulseinheit 5 umfassende Gehäuse umfasst weiter eine Energiequelle 7.
Es können Feedbackmittel vorgesehen sein, die über den nächsten EMS-Impuls informieren. Beispielsweise kann ein EMS-Impuls 3 Sekunden betragen und danach eine Pause von bspw. 3 Sekunden stattfinden. Damit der nächste Impuls für den Anwender nicht überraschend ist, so kann bspw. ein optisches Signal ausgegeben werden. Dies
kann beispielsweise an einer Handrückeneinheit geschehen. Am Handrücken kann mit Befestigungsmitteln eine elektronische Komponente, insbesondere ein Kommunikationsmodul, befestigt werden. Alternativ kann hierfür auch ein Armband verwendet werden.
So kann bspw. eine LED eine Sekunde oder eine halbe Sekunde vor dem Beginn eines EMS-Impulses leuchten oder blinken. Auch ist ein haptisches Feedback möglich. So kann eine Vibration durch ein entsprechendes Kommunikationsmodul ausgeübt werden. Die Hand ist sehr sensitiv und so können derartige Vibrationen gut wahrgenommen werden. Neben den vorgenannten Ausgabemitteln, also Mitteln, die dem Anwender Informationen über den Systemzustand liefern, können Eingabemittel vorgesehen sein. Über einzelne Tasten oder ein Tastenfeld (oder Touch Screen), können Parameter der Stimulierung, wie Pulsintensität, Frequenz, Signalart (rechteck- oder sinusförmig) ausgewählt werden. Auch können einzelne Elektroden (oder Gruppen von Elektroden) der EMS angewählt und aktiviert werden. In den vorgenannten Beispielen ist das Kommunikationsmodul bevorzugt an der Hand oder Handgelenk, insbesondere dem Handrücken befestigt. Auch kann ein Kommunikationsmodul an einer anderen Stelle der Bekleidung befestigt werden, die beim EMS-Training verwendet wird. So kann beispielsweise ein Kommunikationsmodul am Nacken befestigt sein. Ein dort angeordnetes Feedbackmodul wird bevorzugt haptische Signale oder akustische Signale ausgeben, da am Hals diese gut wahrnehmbar sind. Auch können elektrische Signale als Feedback für das Wiederbeginnen der Stimulierung verwendet werden. In diesem Fall wird bevorzugt ein Frequenzbereich verwendet, der nicht zur Stimulierung geeignet ist. Für die EMS werden in manchen Anwendungen bevorzugt Frequenzen von 20 bis 300 Hz. verwendet. So kann das Feedbacksignal ein Gleichstromsignal oder ein niederfrequentes Signal < 20Hz oder größer 1 kHz sein.
Für den Erfindungsaspekt des Kommunikationsmoduls sind folgende Ausgestaltungen denkbar:
Elektrostimulationseinrichtung umfassend zumindest ein Bekleidungsstück, welches eine Mehrzahl von Elektroden zur Elektrostimulation umfasst, eine Energiequelle für die Elektrostimulation, wie insbesondere eine Batterie oder ein Akku, die mit dem Bekleidungsstück verbunden ist; wobei die EMS-Einrichtung ferner eine Feedbackvorrichtung umfasst, die eingerichtet ist, an dem Körper einer mit der EMS-Einrichtung trainierenden Person getragen zu werden und eine Steuerung eingerichtet ist, Elektrostimulationssignale zu veranlassen und
^ ferner in einer definierten Zeitspanne vor einem Elektrostimulationssignal ein Signal an die Feedbackvorrichtung zu senden.
Elektrostimulationseinnchtung, eingerichtet zum Empfang von EMG-Signalen und/oder zum Übermitteln von EMS-Signalen an einen menschlichen Körper, um ihn zu trainieren.
Elektrostimulationseinnchtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Feedbackvorrichtung mit einem Kleidungstück, insbesondere dem die Elektroden und Energiequelle umfassendem Kleidungsstück verbunden ist.
Elektrostimulationseinnchtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Feedbackeinrichtung eingerichtet ist, ein optisches Signal auszusenden und an dem Handgelenk oder der Hand einer trainierenden Person anbringbar ist und insbesondere die Feedbackeinrichtung am Handrücken der trainierenden Person anbringbar ist.
Elektrostimulationseinnchtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Feedbackeinrichtung eingerichtet ist, ein optisches Signal auszusenden und in einer Brille, einem Helm, einem Visor, einer Kontaktlinse, einem vor den Augen befindliches Display, angeordnet ist.
Die in dieser Beschreibung dargestellten Ausführungsformen und Merkmale können frei miteinander kombiniert werden.
Claims
1. Vorrichtung zum Empfang, insbesondere dem Auslesen, von Elektromyografie- Signalen und/oder Übermitteln von Elektromuskelstimulations-Signalen an einen menschlichen Körper, um ihn zu trainieren.
2. Vorrichtung (1 ) gemäß Anspruch 1 zur Steuerung von Stimulations-Impulsen während einer Stimulation an einem Nutzer (2), umfassend wenigstens einen Sensor (3), wenigstens eine Datenverarbeitungseinheit (4) und wenigstens eine Impulseinheit (5), wobei a) der Sensor (3) geeignet ist, einen oder mehrere Messwerte zu messen, b) die Datenverarbeitungseinheit (4) konfiguriert ist, in Abhängigkeit von den Mess- wert(en) des oder der Sensoren (3) ein Steuersignal an die Impulseinheit (5) zu generieren, c) die Impulseinheit (5) geeignet ist, Stimulations-Impulse auszulösen, und konfiguriert ist, abhängig von dem Steuersignal einen oder mehrere Stimulationsimpulsparameter zu verändern, wobei insbesondere bei der Erzeugung des Steuersignals ein Vergleich zwischen dem/den Messwert(en) und einem Schwellenwert durchgeführt wird.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie ausgebildet ist zum Tragen am Körper eines Nutzers in Form eines Kleidungsstückes, und eingerichtet ist, mindestens von einem und/oder mehreren Sensoren drahtlos und/oder drahtgebunden Signale des Körpers zu empfangen oder zu senden, und/oder dass sie ausgebildet ist, zum Tragen am Körper, mit Befestigungsmitteln, die die Vorrichtung unmittelbar an ein Köperteil legen.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Sensor eingerichtet ist zum Auslesen von Elektromyografie-Signalen und/oder ein oder mehrere Elektroden zur Elektromuskelstimulation vorgesehen sind.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Elektrode eingerichtet ist, Messdaten über den Zustand des Nutzers zu erfassen und/oder Sensordaten, insbesondere Muskelstimu-
lationssignale, an einen menschlichen Körper zu übertragen, und insbesondere für die Elektrode eine drahtlose Kommunikation vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Textil oder Bestandteil eines Textils, insbesondere Kleidungsstücks, ist und/oder einer oder mehrere Sensoren zum Erfassen von einem oder mehreren Vitalparametern in das Textil integriert und/oder am Textil befestigt oder befestigbar sind, wobei die Sensoren ausgewählt sind aus: BIA-Sensor, Bewegungssensor, NIRS-Sensor, Magnetwiderstands-Sensor, Feuchtigkeitssensor, EKG-Sensor, HRV-Sensor, Dehnmessstreifen, Spiroergometrie-Sensor, Laktatsensor, Temperatursensor, Berührungssensor und Blutzucker-Sensor.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulseinheit drahtlos und/oder drahtgebunden mit einer Benutzerschnittstelle verbunden ist, die vorzugsweise an der Hand bzw. dem Handgelenk die Stimulation im Sinne einer Visualisierungseinheit verdeutlicht, insbesondere den Wechsel zwischen Impuls und Pause signalisiert, wobei diese akustische und/oder visuelle und/oder haptische, insbesondere durch Vibrieren, Signale geben kann, und zeitgleich zur Steuerung der Intensität im Sinne eines Eingabemittels verwendet werden kann und/oder Signale über LEDs anzeigt, diese Benutzerschnittstelle kann über ein Armband, dass eben kein Armband ist, sondern um den Handrücken getragen werden kann, vorzugsweise mittels einer Schlaufe am Daumen befestigt ist.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Vorrichtung Verspannungen aufspürbar und therapeutisch behebbar sind, wobei in ein Bekleidungsstück, insbesondere einen Anzug Sensoren integriert sind, so dass die Muskelaktivität mess- und analysierbar ist, und mit der kontralateralen Seite vergleichbar ist, und insbesondere eine Hyperaktivität erkennbar ist, und bevorzugt auf der kontralateralen Seite Muskeln über Elektromus- kelstimulations-Signale stimuliert werden können, um bei dem verspannten Muskel eine antagonistische Hemmung auszulösen, um ihn zu entspannen.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Training einer Person in einer virtuellen Welt (Umgebung), ein Bekleidungsstück, insbesondere ein Anzug, Anwendung findet, der mit einem o- der mehreren haptischen Sensoren ausgestattet ist, und einer 3D-Brille, Helm, Visor, Kontaktlinse oder einem vor den Augen befindlichen Display, und einem virtuellen Interface, wobei im Bekleidungsstück haptische Sensoren integriert sind, die die Stellung im Raum messen und softwaregestützt mit der des virtuellen Trainers abglei-
chen, um falsche Bewegungen zu erkennen, und in der virtuellen Umgebung durch auditive und/oder optische Signale anzuzeigen, oder wobei ein Avatar eine verbesserte Bewegungsausführung angezeigt bzw. vorgeführt und/oder die falsche Bewegungen simuliert, um sie dann durch eine verbesserte Bewegungsausführung zu verdeutlichen.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bewegungsabläufe durch ein haptisches Feedback in Verbindung mit einer speziellen Software erkennbar sind und in einer virtuellen Welt dem Nutzer eine Bewegung vorführbar ist, und ein Bekleidungsstück, insbesondere ein Anzug eingerichtet ist, zu erkennen, welche Muskeln aktiv sind und welche nicht, um sie mit der vorgebeben Übung (Software) zu vergleichen, und insbesondere erhält der Nutzer über Elektromuskelstimulationssignale Unterstützung an den Muskelgruppen, die für die Übung wichtig sind, und es wird ständig gemessen welche Muskeln aktiv sind.
1 1 . Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über Sensoren, die in einem Anzug integriert sind, haptisch spürbare Signale übertragbar sind, um an unterschiedlichen Stellen am Körper den Nutzer aufzufordern, in diesen Bereichen die Muskulatur willentlich anzuspannen, um nach der PM -Methode Entspannung zu erfahren, wobei die haptisch spürbaren Signale sich bevorzugt in Intensität und/oder Frequenz von Elektromuskelstimulations- signalen unterscheiden.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Massagefunktion ausübt, die über haptische Sensoren im Anzug vollzogen wird, diese im Profisport angewendet werden kann, um Fußballern eine spezielle Sportmassage-Methode zu geben, und auch sind in dieser Vorrichtung Infrarotsensoren integriert, um eine Erwärmung des Nutzer zu ermöglichen.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, die eingerichtet ist, in lebensbedrohlichen Situationen über Elektromuskelstimulationssignale Muskeln zu aktivieren, um durch die Muskelaktivität Wärme zu erzeugen.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie es ermöglicht, Aufforderungen eines virtuellen Trainers zur Bewegungsausführung über haptisches Feedback (vibrotaktile, mechanotaktile und elektrotaktile Reize) zu übertragen, insbesondere Aufforderungen, sich im Raum zu bewegen, insbesondere durch Sprünge in alle Richtungen, und jegliche denkbare
Bewegung, wobei die Vorrichtung auch das Erfassen des Nutzers über einen GPS- Sensor ermöglicht und/oder spezielle EMS-Signale erzeugt werden können, um den Nutzer zu trainieren.
15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über Sensoren, die in und/oder an einem Textil befestigt sind, Vitalparameter messbar sind, um den Gesundheitszustand des Nutzers in Echtzeit zu erfassen, insbesondere von einem virtuellen Arzt online und/oder offline, insbesondere kann der Nutzer beraten werden und/oder ihm kann empfohlen werden, sich in ärztliche Betreuung zu begeben.
16. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei für das System eine Visualisierungseinheit zur Darstellung einer virtuellen Realität, insbesondere in einer 2D- oder einer 3D-Ansicht vorgesehen ist, und/oder die Visualisierungseinheit bevorzugt ein Display oder Bildschirm oder eine Datenbrille oder einen Helm, einen Visor und/oder eine Kontaktlinse umfasst.
17. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Visualisierungseinheit eingerichtet ist, ein Abbild der trainierenden Person, wie bspw. einen Avatar, zu erzeugen, wobei insbesondere das Abbild in Größe, Aussehen und Bekleidung durch das System oder Eingaben in das System veränderbar, wie z.B. verfremdet, sein kann.
18. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei eine Visualisierungseinheit eingerichtet ist, ein statisches Bild oder eine Bewegung einer Person, insbesondere eines Avatars, zu zeigen, um so eine mit dem System trainierenden Person zu motivieren, die Position oder die Bewegung des Avatars nachzubilden und wobei Feedbackmittel vorgesehen sind, die trainierende Person bei einer erfolgreichen Nachbildung zu belohnen und/oder andernfalls ein negatives Feedback zu bewirken.
19. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei ein Sensor, insbesondere ein Dehnungsmessstreifen, eingerichtet, eine Haltung, wie insbesondere die Winkelstellung eines Gelenks, einer mir dem System trainierenden Person zu erkennen oder eine Bewegung eines Körperteils oder des gesamten Körpers der trainierenden Person zu erkennen und in Abhängigkeit von der Haltung, insbesondere der Winkelstellung, oder der Bewegung, insbesondere deren Geschwindigkeit, eine Elektrostimulation zu bewirken.
20. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei für das Abbild der trainierenden Person ein oder mehrere definierte Bewegungsabläufe gespeichert sind, wie insbesondere eine Golf-Schwungbewegung, und das System eingerichtet ist, die Bewegung der trainierenden Person durch Elektrostimulierung so zu unterstützen oder korrigieren, dass die Abweichung zwischen einer durchgeführten Bewegung der trainierenden Person und dem definierten Bewegungsablauf minimiert wird und insbesondere ein Bereich bzw. Korridor der Zulässigkeit der Bewegungen definiert ist und das System eingerichtet ist, nur dann Stimulationsimpulse zu erzeugen, wenn die Bewegung der trainierenden Person den Bereich bzw. Korridor der zulässigen Bewegungen verlassen hat.
21 . Vorrichtung gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das System eingerichtet ist, ein Abbild einer mit dem System trainierenden Person und zudem mindestens einen Mitspieler darzustellen, wobei der Mitspieler insbesondere eine real trainierende Person, eine virtuelle Person, ein Tier oder eine Phantasiefigur sein kann und zudem Spielsituationen bereitstellbar sind, bei denen Interaktionen zwischen den Abbildern erzeugbar sind, und abhängig von den Interaktionen eine Elektrostimulierung zu erzeugen.
22. Verfahren zur Steuerung von Stimulations-Impulsen während einer Stimulation an einem Nutzer unter Verwendung eines Systems gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Impulseinheit einen oder mehrere Stimulations- Impulse auslöst, umfassend die Schritte: a. Messen eines Messwertes, b. Vergleichen des Messwertes mit einem Schwellenwert, c. Generieren eines Steuersignals, wenn der Messwert und der Schwellenwert in einem vordefinierbaren Verhältnis zueinander stehen, d. Verändern eines Stimulations-Impulsparameters abhängig von dem Steuersignal.
23. Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Stimulations-Impulsparameter ausgewählt sind aus Impulstyp, Intensität, Dauer des Stimulationsimpulses, Frequenz, Rampe, Impulspause, Einzelimpulsweite, und/oder Einzelimpulsdauer, die Rise-Time und Fall-Time.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, wobei der Messwert am Nutzer gemessen wird.
25. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 22 bis 24, wobei die Schritte a bis d wenigstens alle 10 Minuten während der Dauer einer Anwendung wiederholt werden.
26. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei während eine Visualisierungseinheit vorgesehen ist, die eine virtuelle Realität darstellt.
27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Darstellung der virtuellen Realität ein Vi- sualisieren des Nutzers und/oder einer virtuellen Umgebung des Nutzers in einem virtuellen Raum, insbesondere in 3D-Ansicht, umfasst.
28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, wobei in der virtuellen Realität ein automatischer Trainer bereit gestellt wird, der dem Nutzer in Abhängigkeit von den mittels Sensoren detektierten Messwerten Anweisungen gibt, um das Trainingsverhalten des Nutzers zu optimieren.
29. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 22 bis 28, wobei der Messwert eine Bewegung des Nutzers ist und das Verfahren den Schritt des Visualisierens der Bewegung und ggf. die Anpassung der Stimulations-Impulsparameter abhängig von der Bewegung veranlasst.
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