WO2008022482A1 - Textilelektrodenvorrichtung, insbesondere für mehrkanalige elektrostimulation oder elektrophysiologische messungen, und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Textilelektrodenvorrichtung, insbesondere für mehrkanalige elektrostimulation oder elektrophysiologische messungen, und verfahren zu deren herstellung Download PDF

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WO2008022482A1
WO2008022482A1 PCT/CH2007/000409 CH2007000409W WO2008022482A1 WO 2008022482 A1 WO2008022482 A1 WO 2008022482A1 CH 2007000409 W CH2007000409 W CH 2007000409W WO 2008022482 A1 WO2008022482 A1 WO 2008022482A1
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WO
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textile
electrode
electrode device
embroidery
textile layer
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PCT/CH2007/000409
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French (fr)
Inventor
Bernhard Bischoff
Thierry Keller
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Bischoff Textil Ag
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Filing date
Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/6802—Sensor mounted on worn items
    • A61B5/6804—Garments; Clothes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
    • A61B5/279—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses
    • A61B5/28—Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electrocardiography [ECG]
    • A61B5/282—Holders for multiple electrodes

Definitions

  • Textile electrode device in particular for multichannel electrostimulation or electrophysiological measurements, and method for its production
  • the invention relates to a textile electrode device according to the preamble of claim 1 and to a method for producing a textile electrode device.
  • Textile-integrated electrodes for transcutaneous electrostimulation are becoming increasingly important, since their integration in cuffs or garments considerably simplifies the use of electrotherapies, muscular bodybuilding, electrical pain therapy or functional electrostimulation. Furthermore, textile-integrated electrodes are also useful for electrophysiological measurements.
  • a generic textile electrode device is described in WO 01/02052 A2. Namely, there is shown a garment having at least one electrically conductive and one electrically insulating zone and suitable for use as a medical electrode.
  • the known textile electrode device comprises a textile layer which can be prestressed against the body surface of an individual carrying the device and which is provided on the body-facing side with a group of electrodes.
  • WO 01/02052 A2 also mentions embroidered electrodes which, in particular, may be formed from an electrically conductive yarn.
  • WO 01/02052 A2 can be deduced that each electrode is connected to an associated electrical supply line. These electrical leads consist of wires or filaments, for example of stainless steel or copper fibers.
  • the known textile electrode device has in particular in connection with the electrical leads to considerable disadvantages.
  • Drahiförmigen leads always the risk that individual wires tear under mechanical stress or tension.
  • the electrical contact of lead wire and embroidered electrode may be particularly problematic under strain as the contact zone is formed essentially by a comparatively small number of point contact zones of the wire with the embroidery thread of the electrode. These zones of contact are easily removed when stretching the textile layer and thus the electrical contact is interrupted.
  • wires can result in uncomfortable pressure points.
  • the object of the invention is to provide an improved textile electrode device with which in particular the disadvantages of the known devices can be avoided.
  • Another object of the invention is to provide a method for producing a textile electrode device.
  • the leads are designed as embroidered strip conductors on a second textile layer, which is arranged on the side facing away from the body of the first textile layer, wherein each embroidery electrode is contacted with the associated conductor track in a contacting region of the same, resulting in comparison to the prior Technology different advantages.
  • a good and reliable electrical contact between the supply line and the embroidery electrode is ensured.
  • contacted flat is understood in the present context to mean that the embroidery electrode and the contacting region of the associated Conductor flat, so not only pointwise, held against each other or are attached. In principle, different attachment methods are suitable for this, in particular embroidery, stitching or stapling. Alternatively or additionally, a suitable, electrically conductive adhesive can also be used for this purpose.
  • the surface contacting is accomplished by embroidering with an electrically conductive yarn, wherein formed in one operation, the embroidery electrode and the surface contact is created.
  • the inventive textile electrode device is particularly suitable for electrostimulation, but it can also be used for electrophysiological measurements. In principle, however, it can also be used for other medical or non-medical applications.
  • Fig. 1 is a textile electrode device, in a schematic representation as
  • FIG. 2 shows the device of FIG. 1 in a schematic sectional view along the section U-II of FIG. 1;
  • Fig. 4 shows a detail of the device of Fig. 3, in a schematic
  • FIG. 5 shows a further textile electrode device, in photographic plan view of the first textile layer, from its side facing the body;
  • FIG. 6 shows an enlarged detail of FIG. 5 in the region of an embroidery electrode.
  • the textile electrode device for electrostimulation or for electrophysiological measurements shown in FIGS. 1 and 2 comprises a first textile layer 4, which can be prestressed against the body surface 2 of an individual carrying the device, which is provided on the body-facing side with a group of embroidery electrodes 6 consisting of an electric conductive yarn 8 are formed.
  • An electrode group consists of at least two flat, for example rectangular or square, embroidery electrodes 6.
  • Each embroidery electrode 6 is connected to an associated electrical supply line 10.
  • the leads 10 are also embroidered from an electrically conductive yarn 12 and are located on a second textile layer 14, which is arranged on the side facing away from the body of the first textile layer 4.
  • Each embroidery electrode 6 is stiffened with the associated conductor track 10 in a contacting region 16 of the same.
  • Both textile layers are preferably made of an elastic polyester tulle or a non-elastic textile fabric.
  • the first textile layer 4 completely covers the electrical leads 10 of the second textile layer 14 towards the skin 2 and is responsible for a pleasant wearing comfort of the textile electrode device.
  • the electrode surface is through both textile layers with stitched a satin stitch, so that the electrode surface well contacts the leads in the second layer.
  • an embroiderable metal-coated monofilament or multifilament yarn made of polyester is used as the electrically conductive yarn for the embroidery electrode.
  • a thread e.g. a silver-coated, distorted PES 24x1 thread
  • Such a thread has good electrical conductivity.
  • the electrical leads 10 are advantageously carried out in a stem stitch with a first thread 12a and a second thread 12b. This guarantees multiple cross-contacting of the conductive plastic threads used in order to minimize the voltage drop along the supply line. In addition, a multiple cross-contacting of the yarn in an embroidered lead is necessary so that the current required for electrical stimulation of up to 150 mA per electrode surface can be performed without leading to significant heating of the leads in the tissue.
  • the supply lines 10 are guided in parallel at their end 18 facing away from the electrode surface 6 in the spacing of the grid.
  • This makes it possible to flatten a ribbon connector to the textile fabric with the embroidered leads, as is common in computer connection technology.
  • a multichannel electrostimulator not described here can be connected to this ribbon connector, which can supply each electrode surface with individual power.
  • a measuring device for carrying out electrophysiological measurements it is possible to use one part of the stick electrodes as measuring electrodes and another part as stimulating electrodes.
  • the supply lines in the contacting region with the respective associated embroidery electrode are made spirally, so that the entire electrode surface is supplied with homogeneous current.
  • the supply lines in the contacting area are designed in the shape of a knob.
  • the embroidered leads are not guided in a straight line but meander-shaped, so that the elasticity is not impaired by the embroidered supply lines.
  • the textile electrode device may comprise further layers.
  • the second textile layer can be provided on both sides with a surface insulation, which, however, must have corresponding recesses for the contact between the embroidery electrode and the supply line between the first and second textile layers in the region of the embroidery electrodes.
  • This surface insulation is provided as moisture and electrical insulation protection, especially since the electrical voltages in the electrode leads and in the electrode surfaces can be well 100 to 200 V.
  • insulation protection on the side facing away from the body is also necessary above the electrode group for safety-related reasons.
  • the first textile layer on the body-facing side is covered with a contacting medium which covers the embroidery electrodes.
  • the provided as a second layer textile layer is first equipped with the tracks. This is done in a conventional manner by embroidering with an electrically conductive yarn. Subsequently, the textile layer provided as the first layer is laid over it so that the conductor tracks are located between the two textile layers. As a result, the first and second textile layers in the vicinity of the contacting regions are joined together by an electrically conductive yarn. the verstickt, being formed on the side facing away from the second textile layer side of the first textile layer, a group of embroidery electrodes and electrically connected to the respective associated contacting region.
  • first a first textile layer with embroidery electrodes attached thereto and a second textile layer with conductor tracks embroidered thereon are provided.
  • the arrangements of the embroidery electrodes and the contacting regions of the conductor tracks on the respective layer form a substantially congruent pattern.
  • the first and second textile layers are placed on top of each other such that the conductor tracks are located between the two textile layers and each embroidery electrode covers the contacting region of the associated conductor track.
  • the first and second textile layers are contacted in the vicinity of the contact areas.
  • the two textile layers are sewn together or provided with a plurality of basting stitches, or else glued together by means of an electrically conductive adhesive.
  • the textile integration allows to provide comfort, as it is known by tight fitting sportswear.
  • even a complex multichannel stimulation technique can be fully integrated into textile, which is easy to use by putting on a garment over the body part to be stimulated.
  • all otherwise loose cabling of the electrode surfaces are integrated and thus of aesthetic as well as practical use. This also offers a safety-related and also a reliability-relevant advantage.
  • the electrode group consisting of at least two electrode surfaces can be generated activation areas with different current densities.
  • the activation areas are locations on the electrode group where a cathode is formed, that is, a region of negative current density.
  • On the electrode group can also be anodes (areas with positive current density) form, which are necessary for the current feedback and thus to close the circuit. Nerves or muscles are depolarized beneath the electrodes attached to the surface of the skin, which leads to the development of action potentials.
  • the electrode group consists of a plurality of electrode surfaces which are individually supplied with current pulses, it is optionally possible to generate a single or a plurality of activation regions in an electrode group.
  • the electrode size corresponds to the activation region, as can be produced with the textile electrode device presented here.
  • the electrode size can be varied in that an activation region is formed from a plurality of adjacent electrode surfaces with the same or different current densities of the same polarity.
  • edge effects JP Reilly, H. Antoni, MA Chilbert, and JD Sweeney, Applied bioelectricity from electrical stimulation to electropathology York, etc .: Springer, 1998.
  • the edge effects can produce increased sensations up to pain or, in extreme cases, also lead to skin irritations or burns.
  • These edge effects can be reduced by reducing the current density of the edge elements of the activation region.
  • Electromyograms ECG
  • ECG electrocardiograms
  • SSEP somatosensory evoked potentials

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Abstract

Eine Textilelektrodenvorrichtung, insbesondere zur Elektrostimulation oder für elektrophysiologische Messungen, weist eine gegen die Körperoberfläche eines die Vorrichtung tragenden Individuums vorspannbare erste Textillage (4) auf, die an der körperzugewandten Seite mit einer Gruppe von Stickelektroden (6) versehen. Eine jede Stickelektrode ist aus einem elektrisch leitenden Garn (8) gebildet und mit einer zugeordneten elektrischen Zuleitung (10) verbunden. Die Zuleitungen sind als gestickte Leiterbahnen auf einer zweiten Textillage (14) ausgebildet, die auf der körperabgewandten Seite der ersten Textillage angeordnet ist, wobei eine jede Stickelektrode mit der zugeordneten Leiterbahn in einem Kontaktierungsbereich (16) derselben flächig kontaktiert ist.

Description

Textilelektrodenvorrichtung, insbesondere für mehrkanalige Elektrostimulation oder elektrophysiologische Messungen, und Verfahren zu deren Herstellung
Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft eine Textilelektrodenvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Textilelektrodenvorrichtung.
Stand der Technik Textilintegrierte Elektroden für transkutane Elektrostimulation (Oberflächenelekt- rostimulation) gewinnen zunehmend an Bedeutung, da sie durch die Integration in Manschetten oder Kleidungsstücken die Anwendung von Elektrotherapien, muskulärem Aufbautraining, elektrischer Schmerztherapie oder funktioneller E- lektrostimulation erheblich vereinfachen. Des Weiteren sind textilintegrierte E- lektroden aber auch für elektrophysiologische Messungen nützlich.
Eine gattungsgemässe Textilelektrodenvorrichtung ist in der WO 01/02052 A2 beschrieben. Namentlich wird dort ein Bekleidungsstück gezeigt, das zumindest eine elektrisch leitende und eine elektrisch isolierende Zone aufweist und zur Verwendung als medizinische Elektrode geeignet ist. Die bekannte Textilelektrodenvorrichtung umfasst eine Textillage, die gegen die Körperoberfläche eines die Vorrichtung tragenden Individuums vorspannbar ist und die an der körperzugewandten Seite mit einer Gruppe von Elektroden versehen ist. Unter anderem sind in der WO 01/02052 A2 auch gestickte Elektroden erwähnt, die insbesonde- re aus einem elektrisch leitenden Garn gebildet sein können. Weiterhin ist der WO 01/02052 A2 entnehmbar, dass jede Elektrode mit einer zugeordneten elektrischen Zuleitung verbunden ist. Diese elektrischen Zuleitungen bestehen aus Drähten oder Fäden, beispielsweise aus rostfreien Stahl- oder Kupferfasern.
Die bekannte Textilelektrodenvorrichtung weist insbesondere im Zusammenhang mit den elektrischen Zuleitungen erhebliche Nachteile auf. Erstens besteht bei drahiförmigen Zuleitungen stets die Gefahr, dass einzelne Drähte unter mechanischer Belastung bzw. Spannung zerreissen. Zweitens kann der elektrische Kontakt von Zuleitungsdraht und gestickter Elektrode insbesondere unter Dehnbelastung problematisch sein, da die Kontaktzone im Wesentlichen durch eine vergleichsweise geringe Anzahl von punktförmigen Berührungszonen des Drahtes mit dem Stickgarn der Elektrode gebildet werden. Diese Berührungszonen werden beim Dehnen der Textillage leicht aufgehoben und damit der elektrische Kontakt unterbrochen. Drittens können Drähte insbesondere wegen des erforderlichen elastischen Vorspannens der Textilelektrodenvorrichtung gegen die Körperoberfläche zu unangenehmen Druckstellen führen.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Textilelektrodenvorrichtung anzugeben, mit der sich insbesondere die Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermeiden lassen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer Textilelektrodenvorrichtung anzugeben.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäss durch die im Anspruch 1 definierte Vorrichtung sowie durch die in den Ansprüchen 12 und 13 definierten Verfahren gelöst.
Dadurch, dass die Zuleitungen als gestickte Leiterbahnen auf einer zweiten Textillage ausgebildet sind, die auf der körperabgewandten Seite der ersten Textillage angeordnet ist, wobei eine jede Stickelektrode mit der zugeordneten Leiter- bahn in einem Kontaktierungsbereich derselben kontaktiert ist, ergeben sich im Vergleich zum Stand der Technik verschiedene Vorteile. Namentlich wird ein guter und zuverlässiger elektrischer Kontakt zwischen Zuleitung und Stickelektrode sichergestellt.
Der Begriff "flächig kontaktiert" ist im vorliegenden Zusammenhang so zu verstehen, dass die Stickelektrode und der Kontaktierungsbereich der zugeordneten Leiterbahn flächig, also nicht nur punktweise, aneinander anliegend gehalten bzw. befestigt sind. Grundsätzlich kommen hierfür verschiedene Befestigungsmethoden in Frage, insbesondere Sticken, Nähen oder Heften. Alternativ oder zusätzlich kann hierfür auch ein geeignetes, elektrisch leitendes Klebemittel ein- gesetzt werden.
Vorteilhafterweise wird die flächige Kontaktierung durch Versticken mit einem elektrisch leitenden Garn bewerkstelligt, wobei in einem Arbeitsgang die Stickelektrode gebildet und die flächige Kontaktierung erstellt wird.
Die erfindungsgemässe Textilelektrodenvorrichtung ist insbesondere zur Elektrostimulation geeignet, sie kann aber auch für elektrophysiologische Messungen eingesetzt werden. Grundsätzlich ist sie aber auch für weitere medizinische oder nichtmedizinische Anwendungen verwendbar.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der obigen Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen:
Fig. 1 eine Textilelektrodenvorrichtung, in schematischer Darstellung als
Draufsicht auf die zweite, körperabgewandte Textillage, mit teilwei- se umgelegter zweiter Textillage;
Fig. 2 die Vorrichtung der Fig. 1 , in schematischer Schnittdarstellung ge- mäss dem Schnitt U-Il der Fig. 1 ;
Fig. 3 eine weitere Textilelektrodenvorrichung, in fotografischer Draufsicht auf die zweite Textillage; - A -
Fig. 4 einen Ausschnitt der Vorrichtung von Fig. 3, in schematischer
Draufsicht auf die zweite Textillage;
Fig. 5 eine weitere Textilelektrodenvorrichtung, in fotografischer Drauf- sieht auf die erste Textillage, von deren körperzugewandten Seite her; und
Fig. 6 einen vergrösserten Ausschnitt der Fig. 5 im Bereich einer Stickelektrode.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Textilelektrodenvorrichtung zur Elektrostimulation oder für elektrophysiologische Messungen umfasst eine gegen die Körperoberfläche 2 eines die Vorrichtung tragenden Individuums vorspannbare erste Textillage 4, die an der körperzugewandten Seite mit einer Gruppe von Stickelektroden 6 versehen ist, die aus einem elektrisch leitenden Garn 8 gebildet sind. Eine Elektrodengruppe besteht aus mindestens zwei flächig, beispielsweise rechteckförmig oder quadratisch ausgebildeten Stickelektroden 6.
Jede Stickelektrode 6 ist mit einer zugeordneten elektrischen Zuleitung 10 verbunden. Die Zuleitungen 10 sind ebenfalls aus einem elektrisch leitenden Garn 12 gestickt und befinden sich auf einer zweiten Textillage 14, die auf der körper- abgewandten Seite der ersten Textillage 4 angeordnet ist. Jede Stickelektrode 6 ist mit der zugeordneten Leiterbahn 10 in einem Kontaktierungsbereich 16 der- selben verstickt.
Beide Textillagen bestehen vorzugsweise aus einem elastischen Polyestertüll oder einem nicht-elastischen textilen Gewebe. Die erste Textillage 4 deckt die elektrischen Zuleitungen 10 der zweiten Textillage 14 zur Haut 2 hin vollständig ab und ist verantwortlich für einen angenehmen Tragekomfort der Textilelektrodenvorrichtung. Die Elektrodenfläche ist durch beide Textillagen hindurch mit einem Plattstich gestickt, so dass die Elektrodenfläche die Zuleitungen in der zweiten Lage gut kontaktiert.
Als elektrisch leitendes Garn für die Stickelektrode wird beispielsweise ein stick- barer metallbeschichteter Mono- oder Multifilament-Faden aus Polyester verwendet. Ein solcher Faden, z.B. ein silberbeschichteter, verzwimter PES 24x1 Faden, hat eine gute elektrische Leitfähigkeit. Es können aber auch schlechter leitende Materialien wie Karbonfäden verwendet werden, da durch die vielen Querkontaktierungen des Gesticks dennoch eine gut leitende Elektrodenfläche herstellen lässt.
Die elektrischen Zuleitungen 10 sind vorteilhafterweise in einem Stielstich mit einem ersten Faden 12a und einem zweiten Faden 12b ausgeführt. Dadurch wird eine vielfache Querkontaktierung der verwendeten, leitenden Kunststofffä- den garantiert, um den Spannungsabfall entlang der Zuleitung gering zu halten. Zudem ist eine vielfache Querkontaktierung des Garns in einer gestickten Zuleitung notwendig, damit der für die Elektrostimulation benötigte Strom von bis zu 150 mA pro Elektrodenfläche geführt werden kann ohne zu einer signifikanten Erwärmung der Zuleitungen im Gewebe zu führen.
Wie aus der Fig. 3 ersichtlich, sind die Zuleitungen 10 an ihrem von der Elektrodenfläche 6 abgewandten Ende 18 im Rastermassabstand parallel geführt. Dies ermöglicht das Anflanschen eines Flachbandsteckers an das textile Gewebe mit den eingestickten Zuleitungen, wie es in der Computerverbindungstechnik ge- bräuchlich ist. An diesen Flachbandstecker kann ein hier nicht beschriebener mehrkanaliger Elektrostimulator angeschlossen werden, der jede Elektrodenfläche individuell mit Strom versorgen kann. Alternativ kann aber auch ein Messgerät für die Durchführung von elektrophysiologischen Messungen angeschlossen werden. Darüber hinaus ist es an sich möglich, einen Teil der Stickelektroden als Messelektroden und eine anderen Teil als Stimulationselektroden zu verwenden. Wie zudem aus der Fig. 4 hervorgeht, sind die Zuleitungen im Kontaktierungsbe- reich mit der jeweils zugeordneten Stickelektrode spiralförmig ausgeführt, so dass die gesamte Elektrodenfläche homogen mit Strom versorgt wird. In einer weiteren, hier nicht dargestellten Ausführungsform sind die Zuleitungen im Kon- taktierungsbereich noppenartig ausgebildet.
Je nach Elastizität des Polyestertülls werden überdies die gestickten Zuleitungen nicht geradlinig sondern mäanderförmig geführt, so dass die Elastizität durch die gestickten Zuleitungen nicht beeinträchtigt wird.
Je nach Anwendung kann die Textilelektrodenvorrichtung noch weitere Lagen umfassen. Insbesondere kann die zweite Textillage beidseitig mit einer Flächenisolierung versehen sein, die jedoch zwischen der ersten und zweiten Textillage im Bereich der Stickelektroden entsprechende Ausnehmungen für den Kontakt zwischen Stickelektrode und Zuleitung aufweisen muss. Diese Flächenisolierung ist als Feuchtigkeits- und Elektroisolationsschutz vorgesehen, zumal die elektrischen Spannungen in den Elektrodenzuleitungen als auch in den Elektrodenflächen gut 100 bis 200 V betragen können. So ist ein Isolationsschutz auf der vom Körper abgewandten Seite auch über der Elektrodengruppe aus sicherheitstech- nischen Gründen notwendig.
Vorteilhafterweise ist die erste Textillage auf der körperzugewandten Seite mit einem Kontaktierungsmedium belegt, welches die Stickelektroden abdeckt.
Zur Herstellung der oben beschriebenen Vorrichtung wird die als zweite Lage vorgesehene Textillage zunächst mit den Leiterbahnen ausgerüstet. Dies wird in an sich bekannter Art und Weise durch Besticken mit einem elektrisch leitenden Garn bewerkstelligt. Anschliessend wird die als erste Lage vorgesehene Textillage darüber gelegt, so dass sich die Leiterbahnen zwischen den beiden Textil- lagen befinden. In der Folge werden erste und zweite Textillage in der Umgebung der Kontaktierungsbereiche mit einem elektrisch leitenden Garn miteinan- der verstickt, wobei auf der von der zweiten Textillage abgewandten Seite der ersten Textillage eine Gruppe von Stickelektroden gebildet und mit dem jeweils zugeordneten Kontaktierungsbereich elektrisch verbunden werden.
Gemäss einer weiteren, hier nicht illustrierten Ausführungsform wird zunächst eine erste Textillage mit darauf angebrachten Stickelektroden sowie eine zweite Textillage mit darauf gestickten Leiterbahnen bereitgestellt. Die Anordnungen der Stickelektroden und der Kontaktierungsbereiche der Leiterbahnen auf der jeweiligen Lage bilden ein im wesentlichen deckungsgleiches Muster. Anschlies- send werden erste und zweite Textillagen derart aufeinander gelegt, dass sich die Leiterbahnen zwischen den beiden Textillagen befinden und eine jede Stickelektrode den Kontaktierungsbereich der zugeordneten Leiterbahn abdeckt. Schliesslich werden erste und zweite Textillage in der Umgebung der Kontaktierungsbereiche miteinander kontaktiert. Vorzugsweise werden hierfür die beiden Textillagen miteinander vernäht oder mit einer Vielzahl von Heftstichen versehen, oder aber mittels eines elektrisch leitenden Klebers miteinander verklebt.
Erzielbare Vorteile
Die textile Integration erlaubt einen Tragekomfort zu bieten, wie er durch eng anliegende Sportbekleidung bekannt ist. Insbesondere lässt sich auch eine komplexe vielkanalige Stimulationstechnik vollständig in Textil integrieren, welche durch Anziehen eines Kleidungsstücks über den zu stimulierenden Körperteil leicht zu benutzen ist. Weiter sind auch alle sonst lose hängenden Verkabelungen der Elektrodenflächen integriert und somit von ästhetischen wie auch prakti- schem Nutzen. Dies bietet zudem einen sicherheitstechnischen und auch einen zuverlässigkeitsrelevanten Vorteil.
Mit der Elektrodengruppe bestehend aus mindestens zwei Elektrodenflächen lassen sich Aktivierungsgebiete mit unterschiedlichen Stromdichten erzeugen. Die Aktivierungsgebiete sind Orte auf der Elektrodengruppe, wo eine Kathode gebildet wird, also ein Gebiet mit negativer Stromdichte. Auf der Elektrodengrup- pe lassen sich aber auch Anodengebiete (Gebiete mit positiver Stromdichte) bilden, welche für die Stromrückführung und somit zum Schliessen des Stromkreises notwendig sind. Unter den auf der Hautoberfläche angebrachten Elektroden werden Nerven oder Muskeln depolarisiert, was zu einer Entstehung von Akti- onspotentialen führt. Dadurch, dass die Elektrodengruppe aus einer Vielzahl von Elektrodenflächen besteht, welche einzeln mit Stromimpulsen versorgt werden, kann wahlweise ein einzelnes oder eine Mehrzahl von Aktivierungsgebieten in einer Elektrodengruppe erzeugt werden. Diese Aktivierungsgebiete lassen sich ohne Umplatzierung der Elektrodengruppe örtlich und zeitlich verschieben. Auch lassen sich die Geometrien resp. Grossen der Aktivierungsgebiete verändern. Bei herkömmlichen Elektroden entspricht die Elektrodengrösse dem Aktivierungsgebiet, wie es mit der hier vorgestellten Textilelektrodenvorrichtung erzeugen lässt.
Die Elektrodengrösse lässt sich dadurch variieren, dass aus mehreren benachbarten Elektrodenflächen mit gleichen oder unterschiedlichen Stromdichten gleicher Polarität ein Aktivierungsgebiet gebildet wird.
Bei herkömmlichen, einflächigen Stimulationselektroden bilden sich an den Rän- dem der Elektroden höhere Stromdichten aus, die in der Literatur als Randeffekte beschrieben sind (J. P. Reilly, H. Antoni, M. A. Chilbert, and J. D. Sweeney, Applied bioelectricity from electrical Stimulation to electropathology. New York etc.: Springer, 1998). Potentiell können die Randeffekte vermehrte Empfindungen bis zu Schmerz erzeugen oder im Extremfall auch zu Hautirritationen oder Verbrennungen führen. Diese Randeffekte lassen sich verkleinern, indem die Stromdichte der Randelemente des Aktivierungsgebiets verkleinert wird.
Es lassen sich auf einer Elektrodengruppe auch mehrere Aktivierungsgebiete erzeugen. Verbunden mit einer geeigneten Messvorrichtung lassen sich über die in Textil integrierte Elektrodengruppe auch Potentiale ableiten zur Erfassung von elektro- physiologischen Daten wie Elektromyogrammen (EMG), Elektrokardiogrammen (EKG), somato-sensorisch evozierten Potentialen (SSEP) usw.

Claims

Patentansprüche
1. Textilelektrodenvorrichtung, insbesondere zur Elektrostimulation oder für elektrophysiologische Messungen, mit einer gegen die Körperoberfläche (2) eines die Vorrichtung tragenden Individuums vorspannbaren ersten Textil- lage (4), die an der körperzugewandten Seite mit einer Gruppe von Stickelektroden (6) versehen ist, wobei eine jede Stickelektrode aus einem elektrisch leitenden Garn (8) gebildet und mit einer zugeordneten elektrischen Zuleitung (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitun- gen als gestickte Leiterbahnen auf einer zweiten Textillage (14) ausgebildet sind, die auf der körperabgewandten Seite der ersten Textillage angeordnet ist, wobei eine jede Stickelektrode mit der zugeordneten Leiterbahn in einem Kontaktierungsbereich (16) derselben flächig kontaktiert ist.
2. Textilelektrodenvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die flächige Kontaktierung von Stickelektrode und zugeordneter Leiterbahn durch Sticken gebildet ist.
3. Textilelektrodenvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Textillage beidseitig mit einer Flächenisolierung versehen ist, welche die Leiterbahnen mit Ausnahme der Kontaktierungsbereiche abdeckt.
4. Textilelektrodenvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie auf der körperabgewandten Seite der zweiten Textillage mindestens eine weitere Textillage aufweist.
5. Textilelektrodenvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Textillagen elastisch ist.
6. Textilelektrodenvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen mäanderförmig verlaufen.
7. Textilelektrodenvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen im Kontaktierungsbereich spiralförmig verlaufen.
8. Textilelektrodenvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen im Kontaktierungsbereich noppenartig ausgebildet sind.
9. Textilelektrodenvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Stickelektrode mindestens teilweise aus einem metallbeschichteten Faden gestickt ist.
10. Textilelektrodenvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen an dem vom Kontaktierungsbereich abgewandten Ende parallel und äquidistant beabstandet verlaufen.
11. Textilelektrodenvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Textillage auf der körperzugewandten Seite mit einem Kon- taktierungsmedium belegt ist, welches die Stickelektroden abdeckt.
12. Verfahren zur Herstellung einer Textilelektrodenvorrichtung nach Anspruch 1 , umfassend die folgenden Schritte:
a) Übereinanderlegen der ersten Textillage und der zweiten, mit gestickten Leiterbahnen ausgerüsteten Textillage derart, dass sich die Leiterbahnen zwischen den beiden Textillagen befinden;
b) Versticken der ersten und zweiten Textillage in der Umgebung der
Kontaktierungsbereiche mit einem elektrisch leitenden Garn, wobei die Stickelektroden auf der von der zweiten Textillage abgewandten Seite der ersten Textillage gebildet und mit dem jeweils zugeordneten Kontaktierungsbereich flächig kontaktiert werden.
13. Verfahren zur Herstellung einer Textilelektrodenvorrichtung nach Anspruch 1 , umfassend die folgenden Schritte:
a) Bereitstellen der ersten Textillage mit darauf angebrachten Stickelektroden sowie der zweiten Textillage mit darauf gestickten Leiterbah- nen, wobei die Stickelektroden und die Kontaktierungsbereiche der
Leiterbahnen im wesentlichen deckungsgleiche Muster bilden;
b) Übereinanderlegen der ersten und zweiten Textillagen derart, dass sich die Leiterbahnen zwischen den beiden Textillagen befinden und eine jede Stickelektrode den Kontaktierungsbereich der zugeordneten
Leiterbahn abdeckt;
c) flächiges Kontaktieren der ersten und zweiten Textillage in der Umgebung der Kontaktierungsbereiche mittels Nähen oder Heften oder Verkleben.
PCT/CH2007/000409 2006-08-25 2007-08-21 Textilelektrodenvorrichtung, insbesondere für mehrkanalige elektrostimulation oder elektrophysiologische messungen, und verfahren zu deren herstellung WO2008022482A1 (de)

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