CN107530540A - 用于控制刺激脉冲的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制刺激脉冲的系统(1)，包括至少一个控制单元(4)和具有用于电刺激的多个电极(8，20)的一件服装(10)。控制单元(4)被配置为在不同电极处执行具有限定参数的电刺激，并且在训练阶段期间，通过所述控制单元(4)可以在不同电极处产生不同的参数。

Description

用于控制刺激脉冲的系统

本发明涉及一种用于控制刺激脉冲的系统。

在现有技术中，刺激脉冲是已知的，特别是用于刺激不同生物组织(如肌肉和神经)的电肌肉刺激(EMS)是已知的。

在电肌肉刺激的情况下，通常使用一件服装，所需电极以可拆卸或永久的方式被集成在一件服装中。在高质量现代EMS系统的情况下，使用大量的电极。因此，相应地，电气和/或电子控制单元的支出增加。此外，为了将电刺激的脉冲传输到控制单元，需要大量的电源线。由于还必须随其传输可观的功率，所以需要相当大的电源线横截面。因此，需要将电源线整合到服装中的高支出。

本发明的目的是提供一种用于电刺激的系统，其可以以简化的方式驱动不同的电极，并且可以执行不同的电刺激，特别是根据各个电极的位置来执行不同的电刺激。

该目的通过专利权利要求1的特征来解决。优选实施例是从属权利要求的主题。

一种用于控制刺激脉冲的系统包括至少一个控制单元和至少一件服装，所述一件服装包括多个用于电刺激的电极。控制单元被配置为在不同电极处执行具有限定参数的电刺激，并且在训练阶段期间，可以通过所述控制单元在不同电极处产生不同的参数。训练阶段可以包括几分钟的周期，其中刺激阶段(例如，3秒)与相同持续时间的休止周期交替。所述控制单元被配置为在几个电极处实现不同的脉冲。在这个意义上，控制单元优选包括数据处理单元，该数据处理单元被配置为在一个时间点针对不同电极特定定义用于电刺激的参数。用于产生电刺激的模块根据这些理想值产生EMS的期望信号。可以提供开关单元，用于将固定在运动人员身体上的期望电极与电刺激信号相连接。开关单元的切换和电刺激的信号的生成以协调的方式进行，从而具有用于产生各个电刺激的电刺激曲线的单个单元可以传输到不同的电极。

特别地，控制单元包括用于生成电刺激脉冲的至少一个生成装置，并且开关装置被配置为将电刺激切换到期望的电极和/或将其分布到期望的不同电极。

电刺激的参数是脉冲类型、频率、强度、极性、脉冲的持续时间和脉冲之间的休止周期。并且在训练阶段的一个实施例中，特别地，仅可以改变脉冲类型、频率、强度和/或极性。最后提到的三个参数与电刺激的生成直接相关。相反，脉冲的持续时间和脉冲之间的休止周期由或者能够由在不同电极之间切换的开关单元(和/或分配装置)确定。

用于在用户刺激期间控制刺激脉冲的系统可以包括至少一个传感器、至少一个数据处理单元和至少一个脉冲单元。在这种情况下，至少一个传感器适于测量至少一个测量值。数据处理单元被配置为将测量值与每个阈值进行比较，并且在测量值和阈值彼此具有可预定的比率时生成脉冲单元的控制信号。脉冲单元适合于触发刺激脉冲，并且其被配置为根据控制信号改变一个或多个刺激脉冲参数。刺激脉冲与刺激脉冲参数的组合也可以称为电刺激。

在相应的系统中，控制单元特别地包括可以特别地被称为学习者模式的第一模式，另外还包括可以被称为专家或培训者模式的第二模式。对于电刺激的至少一个参数的第一模式中的值的可调整范围小于第二模式中的值的可调整范围。通过这种方式，防止经验不丰富的用户在所述系统上设置对于他或她单独或普遍不合适的运动参数。例如，在用于强化深层肌肉组织的背部肌肉组织的情况下，应该使用高频率。在这个位置，太低的频率在肌肉生长方面甚至可能不是最佳的。在专家模式中，这样的限制被省略。

此外，系统可以包括至少一个传感器，并且控制单元可以配置为依赖于该传感器的测量结果而改变电刺激的至少一个参数。在这里，有多种可能的施加影响的方式。例如，借助于脉冲传感器或呼吸频率传感器，可以识别锻炼者的疲惫状态，并相应地减少刺激。此外，通过例如电导率传感器(接触电阻)，可以检查从相应电极到皮肤的转移，并且根据结果，可以调节电刺激。

特别地，一个电极或多个电极可以不可互换地分配给一个或多个通道。对于该电极或这些电极，在一种操作模式，特别是与另一模式相反的学习者模式下，可以根据有限的可选参数范围设想至少一个电刺激参数。这里，目标是不可互换性的特征。在这个意义上，必须保证不应在身体的特定位置使用的电极只能与系统相连，以便排除混淆。例如，这可以通过特定的电连接器来实现。

特别地，服装一件包括用于传送测量值和/或控制信号的数据线以及用于传送刺激脉冲功率的另外的电源线。这里，电源线的横截面比数据线大。以这种方式，可以大大减少总的线数和布线工作量。通常，将所有电极的单个布线引导到一个(中央)控制单元是常见的。通过像数据总线这样的数据线，可以提供均匀的电源，并且在相应电极附近的位置处，由数据线传输的控制信号激活的开关可以为相应的电极提供刺激脉冲。

优选地，一件服装在一个(或多个)相应电极附近的至少两个位置处包括开关组件，其中每个开关组件包括至少一个功率开关元件，例如特别是晶体管等，并且其中所述开关组件被配置为依赖于由传感器提供的测量数据或由所述控制单元提供的控制信息来致动所述功率开关元件，以便为所述各个电极提供电刺激。这里，开关组件可至少包括传感器。特别地，开关组件彼此分开地固定在一件服装上。

优选地，开关组件可以小于2cm³，并且在另外优选的实施例中小于0.6cm³。功率元件可以被配置为用于切换或断开在远程位置处产生的刺激脉冲的简单开关，或者其可以与用于由其自身产生刺激脉冲的电压/电流电源连接。

一件服装还可以包括单个电极的电极阵列，其中电极阵列特别地包括至少八个电极，并且该系统被配置为在训练期间为这些电极中的每一个提供刺激脉冲，包括成组地不同或完全单独地不同的参数。因此，可以实现有针对性的刺激。

特别地，在数据处理单元中，可以规定用于调整至少两个刺激脉冲参数的比率。并且在改变一个或多个传感器的测量值的情况下，可以根据该比率执行这些参数的调整，其中刺激参数可以是相同或不同电极的参数。这应该在以下示例中解释：例如，在二头肌和大腿肌肉的脉冲水平(例如，电压)之间存在2:1的比率，使得大腿肌肉被激活得更强。例如，当表示锻炼者的活动的测量值，例如，脉搏，呼吸频率或血糖值降低时，由此可以根据给定的比率调整这些肌肉群的活动。可以永久地为不同的参数对指定不同的比率，或者可能这些比率可以由用户和/或训练者来调整。

此外，可以配置更多的传感器来接收不同的测量值。在这种情况下，传感器可以使用不同的测量原理。控制单元和/或系统被配置为借助比较来评估这些测量值，并且据此触发刺激脉冲，并且在这一过程中改变刺激脉冲参数。因此，例如，传感器(例如，相机)可以识别人的移动，并且另外测量人的脉搏。因此，当不同的传感器接收到每个在组合评估中都表明必须进行电刺激调整的测量值时，则相应地进行调整。

在训练中，提供用于电力传输的电源线。在更接近的实例中，另外提供了用于控制信号的线路。通过这种组合，可以获得总线。对于分别直接在刺激器的位置处的每个EMS元件，脉冲可以被切换/控制/调节，或者提供多个小的开关元件，对于非常小的区域(类似于屏幕显示)，可以利用小的开关元件切换脉冲。特别地，后一种情况是有利的，因为单个电源开关元件可以被设计得非常小，因此它们只有很小的突出。可以测量每个电极对皮肤的过渡电阻，并且单独地对于该电极或这些电极，可以调节EMS功率。

在该系统中，一个或多个传感器可被配置成诊断肌肉组织中的张力。

所使用的测量原理可以是生物电阻抗分析(BIA)、氧饱和度、肌电图和/或热量消耗的原理。然后，控制单元被配置成依赖于该测量结果定义肌肉，肌肉必须被激活以减小张力，并且控制单元还可以被配置成将相应的肌肉电刺激命令发送至分配给待激活肌肉的电极。例如，当认识到右肩部存在张力时，则依赖于生物医学发现，例如右肩上的肌肉可被激活。可以通过相互补偿来减小这些张力。还可以进行热激活。在这种情况下，以目标方式加热张力区域(在该示例中为右肩)的加热元件集成在服装中。

在下文中，相对于附图和实施例更详细地说明本发明的实施例。如图所示：

图1是用于在EMS用户使用EMS期间控制EMS脉冲的便携式系统的示意图；

图2是用于控制刺激脉冲的系统的示意图，包括至少两个电极、用于脉冲单元和电极的电连接的一条线路；

图3是EMS用户在进行一系列运动时被传感器获取、并在显示器上可视化为虚拟现实应用的的示意图；

图4是配备有至少两个电极的EMS用户的示意图；

图5是刺激脉冲的电压特性的图示；

图6-9是电极和传感器的相对于EMS系统的控制单元的示意性布置；以及

图10是包括多个可单独激活的传感器/电极的图示。

在图1中示出了用于控制刺激脉冲的单元/系统的示意图。在用户2的刺激期间用于控制刺激脉冲的系统1包括至少一个传感器3、一个数据处理单元4和一个脉冲单元5。在图1所示的实施例中，电极8和传感器3与织物(这里是运动套装10)连接，并且它们固定在运动套装10的腿部的较低区域。因此，提供了便携系统1，其允许用户进行刺激应用而不限制位置和/或他或她的行动自由。这里，传感器3例如适合于测量测量值，特别是用户2的EMG活动。有利地，这允许测量用户2的EMG活动并触发刺激脉冲，特别是EMS脉冲，其根据一个或多个刺激脉冲参数中的测量值或控制信号变化。有利地，在系统1中，可以布置相同或不同类型的一个或多个传感器3。

数据处理单元4被配置为将测量值与阈值进行比较，并且在测量值和阈值彼此具有可预定的比率时生成脉冲单元5的控制信号。在目前所示的实施例中，脉冲单元5和数据处理单元4容纳在可由用户2一只手携带的公共外壳中，或者可以放入袋中或其可拆卸地与运动套装10连接。这里，脉冲单元5适于触发刺激脉冲，并且其被配置为根据控制信号改变一个或多个刺激脉冲参数。

脉冲单元触发一个或多个刺激脉冲的方法至少包括以下步骤：a)测量测量值，b)将测量值与阈值进行比较，或者确定EMS信号的所需调整或生成的比率，c)当所述测量值和所述阈值彼此具有可预定的比率时产生控制信号，以及d)根据所述控制信号改变刺激脉冲参数。

也可以根据测量的实际值与目标值的偏差来定义所需调整的比率，并且根据该比率来确定EMS信号。

在这种情况下，传感器测量的测量值通过适当的算法与阈值进行比较。所述算法可以有利地在数据处理单元中预定义，或者可以被调整和/或输入。当认识到测量值和阈值彼此具有预定比率时，产生相应的控制信号，并且根据所述控制信号改变脉冲参数。随后可以通过脉冲单元触发具有改变的脉冲参数的相应刺激脉冲。因此，例如，可以根据测量值增加或减少刺激脉冲的强度。此外，或者或另外，可以改变其他刺激脉冲参数，例如脉冲类型、强度、刺激脉冲的持续时间、频率、斜率、脉冲的休止周期、单个脉冲的宽度和/或单个脉冲的持续时间。

图1所示的系统1另外包括具有输入装置62(例如，键)的用户接口6。在所示实施例中，用户接口6布置在与数据处理单元4和脉冲单元5的外壳不同的外壳中，并且其被设计为遥控设备。因此，可以通过包括用户接口6的遥控装置来控制和调整数据处理单元4和脉冲单元5，而不需要用户2在刺激应用期间必须在身上携带遥控装置。包括数据处理单元4和脉冲单元5的便携式外壳还包括能量源7。

从图2可以看出，织物10也可以被设计成上衣。这里，电极8和传感器3各自布置在左腹部和右腹部。此外，图2所示实施例与图1所示实施例之间的区别在于，作为可视化单元61和输入装置62，使用移动电话或平板电脑。在这种情况下，通过适当的传输手段，例如通过无线电或WLAN来实现从可视化单元61和输入装置62到数据处理单元/控制单元4的数据传输。可以通过移动电话实现互联网连接。因此，例如，训练师可以从几乎任意位置监视训练的成功，并且他或她可以以纠正的方式进行干预。例如，训练师可以逐步增加训练挑战。

优选地，控制单元4包括用于产生电刺激的电信号的组件。当多个电极(例如至少三个电极)或多对电极与控制单元4连接时，优选在控制单元中提供开关，其可以将不同的电极与在时间偏移中产生电刺激的组件连接。

在图3所示的实施例中，提供了屏幕61作为可视化单元6，其特别地包括作为输入装置62的相机62。如图3所示，对于用户2，通过屏幕61提供虚拟现实，屏幕61在执行运动序列(这里是提起重物)期间示出用户2。在这种情况下，在由摄像机61拍摄的用户2的图像的虚拟环境中，重物作为虚拟环境的一部分被添加。在这种情况下，用户2实时地示出了他或她的运动序列与可视化的重物。根据图3，这里，系统1包括翼形式的织物10，电极8和传感器3各自布置在上臂的后部区域中。。当存储在数据处理单元4中的运动序列未被用户2正确地执行时，用户2经由电极8获得刺激脉冲。还可以提供刺激脉冲作为游戏情景的模拟，例如提升重量的含义。

图3显示不同的肌肉群。因此，一方面示出了分配给臂的肌肉(例如，用于锻炼二头肌)的电极8。此外，示出了布置在锻炼者后背上的两个背部电极20。背部包括不同的肌肉群。一方面，背部肌肉较大，下面有深层肌肉。深层肌肉与椎骨直接相连，对背部疼痛的产生非常重要。这些肌肉群中的每一个都需要具体的刺激参数。例如，对于二头肌，低于100Hz的频率是合理的。对于背部肌肉组织，特别是对于深层肌肉组织，高得多的频率(例如，高于1000Hz)是必要的。控制单元4被配置为在快速切换过程期间改变刺激的一个或多个参数。例如，可以相应地改变频率。通过已经提到的开关，取决于专门针对某个身体区域产生的电刺激，各个电极8、20中的每个可以与控制单元连接，使得该电刺激被传递到电极8、20。

控制单元4被配置为至少提供学习者模式和专家模式。在学习者模式下，可能导致对用户有害影响的条件无法调整。例如，在这种情况下，电刺激的功率可能受到限制。也可以限制可用频率。因此，特别是在后背部分，运动频率不应该被选择得太低。

图4示出了由EMS用户2控制刺激脉冲的图示，在这里，EMS用户2在运动裤10处配备有至少2个电极。在他或她的活动期间，他或她被脉冲刺激。脉冲通过传感器计时。这里，可选地，使用时间、压力、加速度或超声波传感器、电阻设备或肌电图设备。

图5示出了示例性刺激脉冲的电压特性的图示。所述刺激脉冲可以特别地由脉冲单元5触发并且一个或多个脉冲参数根据控制信号被改变。这里，在图5中可以直观地看到，在这种情况下，使用脉冲强度的方波特性。整个刺激脉冲包括由多个单一脉冲组成的一个脉冲单元，所述多个脉冲以相同或不同强度快速连续触发。这里，每个单一脉冲是单一事件，其中它们的瞬时值仅在有限的时间段内明显不同于零。在一系列具有最大幅度变化的倾斜脉冲之后达到刺激脉冲的强度。如图5所示的斜坡示出了随着最大幅度的增加，一系列这种倾斜脉冲的最大幅度达到的上升。在图5中，在执行刺激脉冲之后，出现了休止期，该休止期描述两个连续刺激脉冲之间的时间段。脉冲休止期之后的刺激脉冲由其第一倾斜脉冲表示。所示的刺激脉冲具有约25至约200μs的脉冲宽度。

基本上，根据本发明的系统的电子设计使得可以锻炼多达12个肌肉群。为了能够彼此独立地驱动各个肌肉群的电极，这里根据现有技术，必须在电子装置中提供多达12个通道。为了能够对于用户而言相对具有成本效益地设计根据本发明的系统的电子设备和/或控制单元，替代系统可以仅具有一个通道并且包括一个继电器以及一个微控制器。也可以具有多个通道，因此可以提供用于产生EMS信号的装置，其与至少4个(优选至少8个)电极各自连接或可连接。利用它们，单个电极可以一个接一个地被驱动。或者或另外，电极可以任意分配，例如在第一左腹-右腹，然后左腹-右胸。

特别地，系统可以允许通道的至少一个改变。对应的系统可以包括在两个或更多个电极或电极对之间改变通道的步骤。通道的这种改变允许通过少数(优选地一个唯一的通道电子设备)来刺激用户的整个身体。根据本发明的系统优选地包括单通道系统。此外，本领域技术人员将理解，特别是人类用户的用户的大脑不能处理在毫秒和微秒范围内的信号。在这样的单通道系统的情况下，在单个电极之间切换的速度足够快，例如每毫秒进行一次，则在100Hz的频率下，可以仅使用一个刺激通道而没有任何问题地使用10个通道，并且用户会得到刺激影响全身的印象。例如，这种切换可以在单个电极或成对电极之间进行，例如在布置在使用者的胸部的电极之间与例如布置在腹部或电极之间的电极、或者布置在胸部右侧和布置在胸部左侧的电极。

这样的系统还可以包括布置在脊柱处的电极，并且可能的是它可以从脊柱的上部区域切换到脊柱的下部区域，反之亦然，例如用于治疗疼痛。因此，这种单通道系统有利地允许替换多通道系统。

通道的改变也可以用多个通道电子器件进行。这应该被理解为意味着至少一个通道驱动至少两个电极。本领域技术人员将立即理解，有利地，可以增加电极的数量，并且(如上所述)可以增加组的数量。在这种情况下，可以实现部分固定的分配，也可以实现部分灵活的分配。

因此，特别有利的是，可以使用通道的改变来驱动脉冲单元，特别是具有刺激脉冲的电极。这使得可以在用户的身体的不同区域中的脉冲单元，特别是电极处触发刺激脉冲，从而为每个任意肌肉提供刺激脉冲。

在图6至图9中，示出了电极8相对于控制单元4的不同配置。这里，示意性地示出了电刺激的电极8，并且该图示包括不同的变化：一方面，所示方块8中的每一个可以表示彼此靠近或中间相邻的一对电极。在替代方案中，这些方块8中的每一个可以表示由单件构成的单个电极。在这种情况下，可以提供也可以称为接地电极的另外的返回电极(为了清楚起见，该电极在图中未示出)。在第二种情况下，电流经由分别被激活的电极8流到所述接地电极。替代地或另外地，电流也可以从电极8中的一个流动到另一个电极8中。在这种情况下，不需要提供返回电极。

在图6-图8中，分别示出了三个电极(和/或电极对)8。它们对于相当多数量的电极是示例性的。例如，控制单元4可以包括用于产生刺激脉冲的功率单元和多个开关，例如，继电器，其将刺激脉冲分配到单个电极。由于每个单个电极的刺激脉冲或持续时间相对较短，所以可以使用同一电极的两个脉冲之间的时间来为其它电极提供其刺激脉冲。

在图7中示出了图6的实施例的变型。这里，对每个电极8分配传感器3。对于信号传输，传感器3通过控制线路19与控制单元4连接。在优选实施例中，传感器3可以是电阻传感器，其例如通过导电性来识别相应的电极8和皮肤之间是否存在良好的接触。当没有良好的接触时，刺激脉冲可能被放大。在该实施例的优选变型中，相应的电极8本身也可以实现传感器的功能。在这种情况下，如上所述，电极8可以由两部分组成，并且可以以不同的操作模式使用。在电刺激操作期间，通过电极施加刺激脉冲。在替代的操作模式中，电极用作传感器。因此，例如，测量与皮肤的电接触。

在图8中示出了该实施例的另一替代方案。在这种情况下，为每个电极8分配一个开关组件40。在替代方案中，相应的开关组件还可以具有多个分配的电极。应当提到设计特征，即开关组件40形成为与控制单元4分开并局部分离的单元。优选地，开关组件不包括用户输入或输出接口。然而，在替代实施例中，开关组件可以设置有用于在相应的开关组件处于活动状态时向用户显示的灯。此外，优选地，不提供输入和/或输出装置。

在替代实施例中，开关组件40可以具有不同的设计。因此，在第一变型中，开关组件40包括可以打开和关闭的电(电子)开关。在打开位置，由控制单元4产生的刺激脉冲经由电力传输线路9传输到相应的电极8。通过信号传输线路19，开关组件40接收打开或关闭开关的指令。这些局部开关组件优选地布置在靠近(接近)电极处的一个优点是相当大的减少了布线的努力。因此，对于每个开关组件，不需要到控制单元4的特定和/或分离的线。与图8所示的实施例相比，从控制单元或电源开始的用于电力传输的一条线路9就足够了。在单个开关组件40之间的电极附近存在电源的连接。开关组件40还可以与一个或多个传感器3连接，并且开关脉冲到电极8上的切换取决于它们从传感器3接收的测量值。

在第二变型中，开关组件40包括一定的“开关智能”和/或它们被配置成自身产生刺激脉冲。在这种情况下，通过信号和/或控制线19，不会从控制单元4发送直接的刺激脉冲。而是传送用于激活开关组件40的逻辑信号。根据传感器3的测量结果及其从控制单元4接收的激活参数，开关组件40本身产生电刺激的功率信号。因此，开关组件40必须被供电。这通过电力传输线路9实现。对于多个开关组件，可以提供一个公共电力传输线。

在图9中示出一种变型，其中非常大数量的电极以矩阵状的方式布线。这里，从控制单元4开始的电力传输线路9的数量比电极8的数量小得多。控制单元4在时间上连续地在每条所示的线路上一个或多个连接的电极9为产生电刺激。通过控制线路19发送一个信号，该信号确定开关组件40的哪一个电源开关应被接通，以将电刺激从线路9引导到期望的电极8。控制线路19可以被设计为总线，例如，该总线以串行方式传输数据。在对应的开关逻辑电路中，对具有包含在其中的控制命令的相应数据包用于开关组件40中的哪一个开关组件进行编码。如已经对图8所解释的那样，在图9中也可以将开关组件配置成自身产生信号和/或电刺激。

开关组件可以具有不同的设计。在一个变型中，它们被优化为具有绝对最小的尺寸。在这种情况下，虚拟地，它们仅由可以是晶体管或另一电子开关的开关组件组成。因此，开关组件的体积可以小于0.5cm³。在平面设计的情况下，它们可以被集成到服装中，而不会对用户造成大的“绳结”的任何不愉快的感觉。在该变型中，优选地，分配给每个电极(或每对电极)一个开关组件。

在第二变型中，开关组件可能相当大。其中可以提供多个电极的“开关智能”。所以在服装中可能会包含几个开关组件。在这种情况下，体积可以大于1cm³且小于20cm³，优选小于10cm³。因此，开关组件的这种变型是如此之大，使得用户可以清楚地看到它。它集成在服装中不会为用户带来不愉快感觉的位置处。例如，这可以是颈部、胸部、皮带区域、手腕或脚踝、或者例如在小腿处。在这种情况下，例如，在一件服装上可以集成至少三个开关组件。

在上述两种变型中，开关组件优选地不包括触觉输入装置，例如用于接通或关断或控制的开关或键。但是也可以选择无线信号传输，例如，通过无线电(例如蓝牙)。因此，移动控制单元可以经由智能控制单元(例如智能电话)来控制单个开关组件。

时间的测量是非常重要的，因为依赖于时间给出了特定的控制和调整的可能性。因此，在训练活动中，可以进行与时间有关的调整。因此，可以调整挑战的时间增加。例如，挑战和/或EMS脉冲可以每10分钟增加10％。而且，考虑到一般的训练成果，训练挑战可以按每星期节奏调整，每周增加5％。

只要技术要求不一定成为障碍，则结合单个实施例，特别是与图6至9的实施例描述的特征被允许彼此组合而没有任何限制。

在市场上通常可获得的EMS装置以并行模式向所有连接的电极传送相同的刺激。最多只能调整强度/电压。这意味着，例如，和躯干的肌肉组织一样，使用相同的参数来刺激臂的肌肉组织：频率、脉冲增加、脉冲休止周期、脉冲持续时间、脉冲类型等。这是不利的，因为身体两个部位的肌肉组织的性质根本不同。躯干主要负责身体的稳定和力传递的永久维护，主要部位的手臂必须执行短时间并且(相对于肌肉的质量)非常强大的工作。这通过比较肌肉纤维的组成也得到了证实。在躯干区域中主要是耐疲劳的1型纤维存在，在臂的肌肉组织中，可以发现相当高比例的快速收缩的2型纤维。在现有技术的EMS系统的情况下，这意味着快速强大的臂例如暴露于耐力刺激，并且抵抗疲劳的躯干暴露于刺激以增加快速疲劳的2型纤维。因此，以这种方式使用的刺激与身体的相应部分的功能和自然调整形成对比。为此，定义了以下三个区域，每个区域可以单独调节参数。最重要的参数是频率。

因此，对于以下身体区域的运动类型“慢跑”，定义了以下频率范围：

躯干：30-50赫兹，次最大(submax)，连续脉冲

颈部，胸部和手臂：80-100赫兹，次最大，连续脉冲

腿和臀部：30-50赫兹，次最大，连续脉冲

对于其他类型的运动，其他频率范围被定义为有利的。例如，对于田径比赛(投掷)，以下值是有效的：

躯干：80-120Hz，次最大-最大，开5-关20，上升和下降：0.1秒

颈部，胸部和手臂：80-120Hz，次最大-最大，开5-关20，上升和下降：0.1秒

腿和臀部：80-120Hz，次最大-最大，开5-关20，上升和下降：0.1秒

因此，EMS系统优选地包括数据库，其中针对至少三个身体区域的多种类型的运动，即：1:躯干，2：颈部，胸部和手臂以及3：腿和臀部，优选的参数范围被定义。取决于个人数据，例如年龄，性别，健康条件，区域的刺激参数优选以单独的方式确定。

图10所示的原理图示出了根据本发明的治疗或训练方法。示出了具有传感器501的套装500，其可以接收和/或发送信号(由箭头表示)。在紧张和/或增加肌肉活动的情况下，传感器可以测量活动，并可以用分析软件分析。当分析显示肌肉过于活跃时，肌肉在对侧被激活以启动抑制，使得肌肉失去其紧张和/或变得松弛。该方法根据传入抵抗抑制的原理工作。在下文中，描述了传入性抵抗抑制的原理：只有在收缩筋激活的同时发生对抗肌的失活(反之亦然)时肌肉的工作(肌肉收缩)才是可能的。这是通过传入物和输出物在脊髓中通过抑制性中间神经元的连接来实现的。在图10中示出了传感器数据的接收，其中接收了肌肉组织的活动信号，并将它们发送到控制单元，例如，移动终端设备(智能电话，平板电脑)。在移动终端装置502上，进行软件分析处理。以移动和/或有线连接方式传输数据。在501中示出了传感器，其获得肌肉活动并将其发送到移动终端设备。传输测量数据的过程不一定由传感器直接执行，但是传感器可以与执行传输的数据传输单元连接。在501中示出了将肌肉刺激刺激传递到皮肤上的传感器/电极。它们由移动终端设备502发送和/或有线连接。在502中，软件显示为训练师方法。

传输测量数据的过程不由传感器直接执行，但是传感器可以与执行传输的数据传输单元连接。在这个意义上，单个传感器例如通过数据总线形式的数据电缆与透射模块连接。传感器/电极可以是分离的部件。优选地，传感器可以布置在电极附近。在部分5d中，可以看到传感器/电极被激活并将刺激肌肉的刺激传递到皮肤上。它们由移动终端设备5e和/或控制单元5e发送和/或有线连接。在这种传输的情况下，电极单独地或成组地与接收激活信号并且激活EMS电极的(无线电)接收/发射单元连接。在5f中，软件被示意性地示出为训练师方法(训练师方法代表分析软件)。当需要调制时，它会识别。5b和5e是仅在控制电路中略微示出的一种装置。

图11所示的原理草图示出了示出了用户，该用户具有根据本发明的系统，该系统的形式为穿戴在上身的一件服装，以及屏幕604形式的可视化单元(例如，护目镜，特别是3D护目镜也是可以想到的)。用户与虚拟世界(环境)进行交互。通过可视化单元604，可以看到虚拟训练师603，其演示练习并提供指令。锻炼人重复练习。训练师提供用户应该模拟的训练指导。如果他或她未正确执行运动，会被传感器捕获，并且软件处理该信号并向用户发送触觉信号(电触觉，振动触觉或机械触觉)。该信号可以是被配置为立即引起肌肉激活的EMS信号。在替代方案中，可以提供频率不适合于肌肉激活的信号。该信号由身体敏感地识别，并且用户随后可以故意地执行校正的运动。在603中，可以看到可视化单元603的摘录信息，其中指示用户正确地执行运动，同时系统通过传感器601调节运动的性能。系统通过织物中的传感器601(例如应变仪)识别运动是否正确进行。如果运动没有正确进行，化身会实时显示如何正确完成运动。因此，对运动的现实理解是可能的。通过这种虚拟反馈方法(通过护目镜或头盔、遮阳板、隐形眼镜、位于眼睛前方的显示器)，可以学习任何可想到的运动，并且新的交互也是可能的。图11示出了一件服装，其中制造了单个感或多个传感器601，所述传感器能够发送和/或接收信号。测量值的传输可以通过连接到传感器的传输模块(例如无线电，蓝牙)进行。通过这种方式，也可以接收数据，例如，单个电极的激活信息项。如上所述，还可以捕获重要参数。EMS信号也可以由虚拟训练师603传送。对于运动的测量，从技术角度来看，有多种可能性可用(例如，加速度传感器，运动生物力学)。通常使用由硅制成的小型化压电加速度传感器，其将由加速度引起的压力波动转换为电信号。小巧，坚固的传感器质量特征为重量轻，仅为几克，灵敏度高，信号分辨率高。最近的压阻和压电传感器提供不仅显示加速度，还显示传感器的倾角(与重力加速度相关的定位)的信号。在水平或垂直定位的情况下，信号的直流电压(DC)的比例不同，因此还可以确定身体在空间中的位置。陀螺仪也可以测量角加速度。加速度传感器仅在一个维度上具有最大的灵敏度，因此两个或三个传感器必须被组合以便能够获取平面或三维空间中的运动。在一维或二维(轴)上的测量足以用于许多目的，而人的运动行为应该在三个空间维度(平面)中测量。所附的草图仅用于说明目的，并且仅构成许多可能的实施方案变体之一。

在一个示例性实施例中，传感器，特别是应变仪可以被配置为识别利用所述系统训练的人的姿势，例如特别是关节的角位置，或识别训练人的身体部位或整个身体的运动，并且根据姿势，特别是角位置，或运动，特别是其速度而产生电刺激。

在一个优选的方法中，重点是在虚拟健身房中选择训练课程。如上所述的根据本发明的服装可以接收触觉信号。优选地，通过用户的可视化单元提供选择虚拟课程的可能性。选择方法可以通过用户的手势或通过对相应课程的针对性移动来进行。手势通过一件服装特别是套装被识别，并传输给控制单元。控制单元激活所需的功能和/或所需的程序。该系统可以包括具有传感器的用户接口，该传感器特别地可以是相机，超声波传感器或雷达传感器，和/或用户接口可以适于通过手势来控制EMS系统和/或各个脉冲参数。作为示例，可视化单元可以向用户显示方向。可以为用户导航，让他或她向右，向左，向前，向后或向上跳跃。他或她可以从虚拟训练师获得指令以移动。该系统还可用于学习或在线教育。

当用户执行未正确执行的运动时，虚拟训练师识别该运动，并且向他或她演示正确运动，并提供指导以优化他或她的运动。虚拟训练师还模拟运动，并给出优化运动性能的指导。因此，训练者还能够教导他或她参加一种特定运动的锻炼，例如高尔夫挥杆和所有可想到的运动变型。还可以使用虚拟训练师进行具体的在线EMS训练。根据本发明，在可视化单元上为用户提供镜像，使得所述他或她可以在视觉上定向。该方法识别运动的性能，并借助软件的帮助进行比较，并通过虚拟培训师提供校正指令。

附图标记列表

1 系统

2 用户

3 传感器

4 数据处理单元，控制单元

5 脉冲单元

6 用户接口

61 可视化单元

62 输入装置

7 能量源

8 电极

9 线路(电力传输)

10 织物

20 背部电极

19 控制线路(信号传输)

40 开关组件

61 可视化单元，屏幕

62 输入装置，相机

Claims (17)

1.一种用于控制刺激脉冲的系统(1)，包括至少一个控制单元(4)和具有用于电刺激的多个电极(8，20)的一件服装(10)，其中所述控制单元(4)被配置为在不同电极处执行具有限定参数的电刺激，并且在训练阶段期间，能够通过所述控制单元(4)在不同电极处产生不同的参数。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述参数是脉冲类型、频率、强度、极性、脉冲持续时间和脉冲之间的休止周期。

3.根据权利要求1或2所述的系统(1)，其中所述控制单元(4)包括用于产生所述电刺激的脉冲的至少一个产生装置、以及被配置为将所述电刺激分配给不同的电极(8)的分配装置(40)。

4.一种用于在对用户(2)执行刺激期间控制刺激脉冲的系统(1)，包括至少一个传感器(3)、至少一个数据处理单元(4)和至少一个脉冲单元(5)，其中

a)所述至少一个传感器(3)适于测量至少一个测量值，

b)所述数据处理单元(4)被配置为将测量值与每个阈值进行比较，并且在测量值和阈值彼此具有可预定的比率时生成所述脉冲单元(5)的控制信号，

c)所述脉冲单元(5)适于触发刺激脉冲，并且被配置为根据所述控制信号改变一个或多个刺激脉冲参数。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制单元(4)包括特别地能被称为学习者模式的第一模式和特别地能被称为专家或训练师模式的第二模式，其中对于所述第一模式中的电刺激的至少一个参数的可调整值的范围小于在所述第二模式情况下的范围。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其中所述系统包括至少一个传感器(3)，并且所述控制单元(4)被配置为根据所述传感器(3)的测量结果改变所述电刺激的至少一个参数。

7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，至少一个电极(8)或多个电极(8)不可互换地分配给一个或多个通道。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中至少一个产生的刺激信号能被传导到一个通道并且能在时间上连续地从所述通道切换到多个电极或电极对，其中特别地但非必须地，不同的电极或电极对具有不同的刺激参数是可行的。

9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述一件服装(10)包括用于传输测量值和/或控制信号的数据线(19)和用于传输用于刺激脉冲的功率的电源线(9)，其中所述电源线(9)比所述数据线(19)具有更大的横截面。

10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，包括一件服装(10)，其特征在于，所述一件服装包括位于一个或多个相应电极附近的至少两个位置处的开关组件(40)，其中每个开关组件包括至少一个功率开关元件，例如特别是继电器、晶体管等，并且所述开关组件(40)被配置为根据由传感器提供的测量数据、和/或根据由所述控制单元提供的控制信息来致动所述功率开关元件，以便向各个电极提供电刺激，其中特别地，至少一个传感器(3)被分配给所述开关组件(40)。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述开关组件(40)小于2cm³，并且在进一步优选的实施例中小于0.6cm³。

12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述一件服装(10)包括单个电极(6)的电极阵列，其中所述电极阵列特别地包括至少八个电极，并且所述系统(1)被配置为在训练阶段期间为所述电极(8)中的每个电极提供刺激脉冲，所述电极(8)包括成组地不同或完全单独地不同的参数。

13.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，在所述数据处理单元中指定用于调整至少两个刺激脉冲参数的比率，并且当一个或多个传感器的测量值改变时根据所述比率来执行这些参数的调整，其中所述刺激脉冲参数能够是相同或不同电极的参数。

14.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，一个或多个传感器被配置为接收不同的测量值，其中特别地，所述传感器的测量原理基于不同的物理原理，并且所述数据处理单元(4)被配置为通过比较来评估这些测量值，并且由此触发刺激脉冲，并且在这一过程中改变所述刺激脉冲参数。

15.根据前述权利要求中任一项所述的系统(1)，其特征在于，一个或多个传感器被配置为诊断肌肉组织中的张力，特别是通过生物电阻抗分析(BIA)、用于氧饱和度的传感器、肌电图传感器和/或卡路里消耗传感器的测量原理来诊断，并且所述控制单元(4)被配置为根据这些测量结果来定义肌肉，所述肌肉必须被激活以减小这些张力，并且所述控制单元进一步被配置为将电肌肉刺激的相应命令发送给分配给待激活肌肉的电极。

16.根据前述权利要求中至少一项所述的系统(1)，其中在所述电极处，电刺激在时间上连续进行，特别是在一对电极处的这些刺激的参数之间没有差异，其中在不同电极对的参数之间能存在差异。

17.根据前述权利要求中至少一项所述的系统(1)，其中所述系统被配置为在时间上连续地产生多个刺激脉冲，其中每个脉冲的至少一个参数不同于前一个脉冲，特别是强度不同于前一个脉冲，从而使得脉冲参数的波状特性能够被调整，特别是叠加波也能够被调整。