Бандаж и электродная система - RU2596053C2

Чертежи

Описание

Изобретение относится к бандажу по меньшей мере с одним несущим элементом и по меньшей мере двумя разнесенными друг от друга электродами. Кроме того, изобретение относится к электродной системе для такого типа бандажа.

Такой бандаж известен, например, из документа DE 102004009210 A1. Указанный по меньшей мере один несущий элемент представляет собой в этом случае пояс, который может быть наложен, например, вокруг тела пациента. Указанный по меньшей мере один несущий элемент может быть выполнен также в другой форме, как это известно, например, для коленных ортезов, ортезов голени или бандажных систем.

Подобные системы выполнены сегодня зачастую с электродами, чтобы электротерапевтические токи ввести в тело пациента и стимулировать, таким образом, мышечный рост и тренировку мышц.

Чтобы получить здесь оптимальный эффект, важно установить электрический контакт между электродом и кожей носителя бандажа. При этом возникает проблема, что носитель бандажной системы или бандажа находится постоянно в движении. Сразу же на фазе реабилитации после ранения или болезни основополагающее значение имеет активизация подвижности пациента.

Если электростимуляция или электротерапия протекают успешно, также при таких условиях важно, чтобы сохранялось постоянное контактирование электродов во время движения мышц.

Если во время движения носителя бандажа электрод смещается так, что контактная поверхность с кожей пациента уменьшается, то при прежней силе тока, подаваемой в тело, возникают значительно более высокие плотности тока из-за уменьшившейся контактной поверхности. Это может привести к локальным ожогам. Это случается также, если носитель бандажа под электродом начинает потеть. Как следствие, существенно повышается проводимость, то есть электрический контакт между электродом и кожным покровом человека, так что при одинаковом напряжении имеет место локальное повышение тока.

Из патентного документа US 2002/0128686 А1 известно устройство для стимуляции брюшных мышц пациента. При этом на кожу пациента устанавливают различные электроды. Для достижения особенно хорошего электрического контактирования на обращенную к пациенту сторону электрода наносят электропроводящее покрытие, например в форме геля. Эти, так называемые гель-электроды, которые приклеивают на кожу пациента, имеют недостаток в том, что могут вызывать раздражение кожи и приводить к складкам, вследствие чего опять же могут возникнуть нежелательные пики электрического напряжения, которые могут привести к частичным ожогам. Кроме того, носителю неприятно в течение длительного времени носить приклеенные на тело электроды.

Из патентного документа US 2010/0004715 А1 известно устройство для электротерапии, которое содержит по меньшей мере один электрод, посредством которого могут возбуждаться сокращения мышц. Описанное там устройство содержит также датчики, которые принимают и передают на блок управления сигналы, посылаемые электрически стимулируемыми группами мышц как ответ на электростимуляцию. Таким образом, предполагается оптимизировать местоположение и эффективность электродов и быстро идентифицировать ошибочную функцию электродов, которая может быть, например, перегревом. Это, в частности, выгодно для пациентов, которые не в состоянии общаться с окружающим миром вследствие коматозного состояния, анестезии или по другой причине.

Из европейского патента ЕР 0948972 А2 известно устройство, которое может содержать дефибриллятор, закрепленный на теле пациента посредством нескольких поясов. При этом электроды могут быть расположены в эластичных карманах, которые могут состоять из неэлектропроводной ткани. Это позволяет устранить прямой контакт между электродом и кожей носителя. Предусмотренные с этой целью датчики определяют, что ток должен подаваться по электродам в тело пациента, при этом используется электропроводящий гель, который выходит из электрода и может проходить просто через ткань. Таким образом, моментально обеспечивается электрическое контактирование. Однако этот способ возможен, если, как и в случае с дефибриллятором, импульсы тока должны подаваться в тело пациента лишь в исключительных случаях и лишь в течение очень короткого промежутка времени. Для электростимуляции мышц, которая должна осуществляться в течение большего периода времени, это решение неприемлемо.

Чтобы обеспечить неподвижность электродов относительно кожи носителя бандажа даже в случае его движения, давление прижатия электродов на кожу носителя бандажа должно находиться в определенной области. Это с трудом выполнимо, в частности, когда носитель бандажа, например при сидении, отклоняется на спинку стула или при сидении наклоняется, так что теряется контакт со спинкой стула. В обоих случаях давление прижатия электродов на кожу носителя бандажа изменяется, так что существенно изменяется электрическое контактирование и, в частности, электропроводность соединения между электродом и кожей.

Поэтому в документе DE 2004009210 А1 предлагается помещать электроды на эластичный бандаж. В зоне электродов на эластичном бандаже необходимо поместить карман, выполненный из значительно менее эластичного материала, чем бандаж. Карман из неэластичного материала содержит эластичную подушку, которая может быть выполнена, например, в форме надувного рукава. Когда рукав надувают, карман из-за его неэластичности может вытягиваться лишь в направлении электрода и, таким образом, поджимает последний сильнее к коже пациента.

Недостатком является то, что неэластичный карман для электродов должен быть помещен на эластичном бандаже. Поэтому отсутствует гибкость в позиционировании электродов и местоположение, которое может быть предусмотрено для электродов на бандаже, определяется уже при изготовлении. Кроме того, на бандаже необходимо поместить отдельную деталь, что увеличивает производственные издержки и себестоимость.

Кроме того, недостаток состоит в том, что давление, с которым электрод прижимается к коже пациента, регулируется степенью наполнения надуваемого рукава, однако оно может сильно изменяться, например, при движении пациента. В частности, может случиться, что давление на некоторые электроды вследствие движения или опирания пациента на предмет, например спинку стула, сильно возрастает, тогда как на других электродах значительно падает. Предложенное согласно уровню техники решение не может учитывать это различное развитие давления при различных электродах.

Поэтому задача изобретения состоит в том, чтобы улучшить типовой бандаж, о котором идет речь, таким образом, что позиционирование электродов по меньшей мере на одном несущем элементе может осуществляться гибко и учитывать различное развитие давления при различных электродах.

Поставленная задача решается согласно изобретению за счет типового бандажа, который отличается тем, что по меньшей мере на одном несущем элементе расположены по меньшей мере две наполняемые текучей средой подушки, причем на каждой подушке закреплен по меньшей мере один электрод, при этом по меньшей мере две подушки соединены одна с другой по меньшей мере одним соединением по текучей среде, таким образом что по меньшей мере между двумя подушками может происходить выравнивание внутреннего давления.

Следовательно, по меньшей мере на одном несущем элементе бандажа, которым может быть, например, пояс, находятся по меньшей мере две наполняемые текучей средой, например, надуваемые подушки. На обратной относительно несущего элемента стороне каждой подушки находится по меньшей мере один электрод. Следовательно, по меньшей мере между двумя разнесенными друг с другом электродами и по меньшей мере одним несущим элементом находятся различные подушки. Они соединены между собой по меньшей мере одним соединением по текучей среде, так что может происходить выравнивание внутреннего давления обеих подушек. Таким образом, обеспечивается, что в каждой подушке в любой момент действует одинаковое давление, так как между напорными подушками происходит выравнивание давления. Вследствие этого одинаковое давление также действует, разумеется, в соединении по текучей среде. Так что, следовательно, даже если одна или несколько подушек за счет движения или опирания пациента нагружаются сильнее, то давление осуществляется не только локально на этот электрод, но за счет выравнивания давления передается также посредством по меньшей мере одного соединения по текучей среде на все другие подушки. Особое нагружение одного или нескольких электродов или находящихся на них подушек сопровождается в большинстве случаев снижением нагрузки на другие электроды, которые расположены по меньшей мере на одном несущем элементе. Так, например, в случае спинного бандажа при опирании на спинку стула происходит обычно так, что электроды, которые находятся в области спины пациента, подвергаются большему давлению, тогда как электроды, которые расположены в брюшной области пациента, нагружены заметно меньше. Благодаря соединению различных подушек посредством по меньшей мере одного соединения по текучей среде здесь становится возможным выравнивание давления, так что в дальнейшем все электроды одинаково нагружены и прижаты к коже пациента.

Кроме того, благодаря выполнению бандажа согласно изобретению могут быть сэкономлены известные из уровня техники карманы по существу из неэластичного материала. Это позволяет не только сократить конструкторские расходы и себестоимость, но одновременно заметно повысить гибкость при позиционировании электродов. Так, электроды с уже закрепленной на них подушкой, например посредством ленты-липучки (велкро), нажимных кнопок или другим аналогичным способом могут быть свободно закреплены по меньшей мере на одном несущем элементе бандажа. Таким образом, этот же бандаж может быть использован для стимуляции различных групп мышц. Кроме того, это также не ограничивает эластичность бандажа в зоне электродов.

При этом электроды могут быть выполнены не только для того, чтобы передавать электрические импульсы в тело. Могут быть также ЭМГ-электроды (ЭМГ - электромиограмма), посредством которых могут приниматься сигналы с тела. Допустима также комбинация различных электродов на бандаже и в электродной системе.

В особенно предпочтительном варианте осуществления на каждой подушке помещен точно один электрод. Как альтернатива, могут быть предусмотрены также большие подушки, на которых расположено большее число электродов. Это целесообразно, в частности, тогда, когда несколько электродов могут быть помещены очень близко друг к другу на теле носителя бандажа. Если все же электроды разнесены один относительно другого, напрашивается предусмотреть для каждого электрода отдельную подушку. При этом, в частности, количество текучей среды, которое вводят в подушки, может быть заметно уменьшено, что, в частности, выгодно, если подушки наполнены не воздухом, а специальной жидкостью, например. Предпочтительно, бандаж содержит насос, который выполнен для нагнетания текучей среды в подушки и/или откачки из подушек. При этом степень наполнения подушек может быть дозирована индивидуально в зависимости от целевого назначения. Насос предпочтительно работает с электроприводом. Это позволяет очень просто контролировать степень наполнения. Если электроды предусмотрены, например, для мест, в которых обычно имеется известный интервал между кожей пациента и накладываемым бандажом, подушки могут быть наполнены сильнее, так что они больше вытягиваются, а электроды настолько поджимаются в имеющемся интервале к коже пациента, что обеспечивается оптимальное контактирование. Если же электроды предусмотрены для мест, которые непосредственно соприкасаются с наложенным бандажом, то достаточна менее сильная степень наполнения, так что текучая среда, которая еще находится в подушках, может частично вытекать или быть откачена.

В предпочтительном варианте осуществления предусмотрен по меньшей мере один измерительный датчик внутреннего давления. Такой датчик может быть расположен, например, в одной из подушек по меньшей мере в одном соединении по текучей среде или в насосе. Возможно любое позиционирование, которое обеспечивает определение внутреннего давления, существующего в подушках. Предпочтительным образом, бандаж включает также электрическое управление, которое оборудовано таким образом, что может регулировать насос в зависимости от измеренных значений внутреннего давления. Это позволяет также во время ношения бандажа, например в течение длительного промежутка времени, устанавливать и контролировать внутреннее давление в подушках. Таким образом, обеспечивается, что всегда действует желаемое давление. Если носитель бандажа, например, откидывается на спинку стула, давление на электрод в этой области сильно возрастает. Вследствие этого повышается давление в целом в системе из подушек и давление по меньшей мере одного соединения по текучей среде, так что может быть выгодно часть текучей среды откачать из подушек или соединения по текучей среде. Таким образом, давление вновь уменьшается, так что может быть восстановлено желаемое, предварительно отрегулированное, номинальное давление. Как альтернативный вариант, может быть выгодным также, если во время ношения бандажа подкачивают дополнительный объем текучей среды в систему из подушек и по меньшей мере одного соединения по текучей среде, чтобы вновь повысить давление, если, например, бандаж и/или электроды сместились таким образом, что давление в подушках падает и, следовательно, падает также давление поджатия электродов к коже носителя бандажа. Это можно осуществить просто при помощи электрического управления, так что всегда может быть отрегулировано оптимальное давление.

Благоприятным оказалось, если по меньшей мере между одной подушкой и по меньшей мере одним несущим элементом предусмотрен пластинчатый элемент, который менее эластичен, чем несущий элемент. Таким образом, в частности, при очень эластичных несущих элементах, например эластичных бандажах или поясах, достигается, что накачка подушек текучей средой не может привести к тому, что подушка может вытянуться в противоположную относительно электрода сторону. Благодаря пластинчатому элементу с его невысокой эластичностью подушка вынужденно удлиняется в направлении электрода, так что электрод сильнее поджимается в направлении пациента. Таким образом, предусмотренный пластинчатый элемент выполняет задачу по существу неэластичного кармана согласно уровню техники. Преимуществом здесь является то, что пластинчатый элемент предусмотрен здесь между подушкой и по меньшей мере одним несущим элементом, так что гибкость при выборе местоположения электродов не сказывается негативно, по меньшей мере, на одном несущем элементе.

Как альтернатива, можно также отказаться от использования пластинчатого элемента, так что подушки могут свободно раздуваться в обоих направлениях.

Каждая подушка может состоять из нескольких пленочных элементов. Они могут быть соединены друг с другом, например, посредством ультразвуковой сварки, известной, например, из изготовления надувных матрасов, или посредством технологии склеивания пленки. Как альтернатива, разумеется, могут использоваться также способ фрикционной сварки, лазерный метод или способ высокочастотной сварки. Предпочтительно на обратной относительно подушки стороне электроды могут иметь клеевой слой для приклеивания на кожу пациента. Это обеспечивает дальнейшее улучшение контактирования.

Электродная система согласно изобретению имеет по меньшей мере два электрода и по меньшей мере две подушки, при этом на каждой подушке расположен по меньшей мере один электрод. Кроме того, подушки соединены одна с другой по меньшей мере одним соединением по текучей среде, что может приводить к выравниванию внутреннего давления по меньшей мере между двумя подушками. Предпочтительно по меньшей мере на одной подушке на обратной относительно помещенного на ней электрода стороне предусмотрен пластинчатый элемент.

Предпочтительно, в электродной системе, равно как и в бандаже, причем на каждой подушке, на обратной относительно электродов стороне, предусмотрено средство крепления, например лента-липучка, при помощи которого электродная система может быть закреплена на поясе или бандаже. Таким образом, обычный бандаж, на котором изготовитель не предусмотрел электроды, может быть укомплектован электродами. Благодаря гибкому размещению отдельных подушек и расположенных на них электродов он может быть использован для стимуляции различных групп мышц. В частности, после окончания стимулирующей терапии электродная система может быть удалена с пояса или бандажа и использована с другим бандажом и для другой группы мышц. Это обеспечивает повторную утилизацию электродной системы, так что для каждого заболевания или, возможно, даже для каждого пациента, например в больнице или в реабилитационной клинике, не приходится изготавливать новый индивидуальный бандаж. Это значительно понижает себестоимость лечения.

Посредством, в частности, электрического управления контролируются электроды, при помощи которых на тело подаются электрические импульсы, а также обрабатываются дальше принимаемые ЭМГ-электродами электрические сигналы. В предпочтительной форме осуществления, электрическое управление помещено в окружающем насос корпусе. Поэтому носитель бандажа имеет как возможность осуществлять в этом месте в равной мере переключения на насосе и, следовательно, давление наполнения подушек, так и управлять, например, последовательностью генерируемых электрических импульсов. В этом конструктивном варианте исполнения снаружи на бандаже требуется поместить лишь один компонент, а именно комбинированный корпус для насоса и управления.

Ниже при помощи чертежей поясняется более детально пример осуществления предлагаемого изобретения.

При этом показаны:

Фиг.1 - схематичный вид сверху на бандаж согласно первому примеру осуществления предлагаемого изобретения,

Фиг.2 - схематичное изображение электродной системы согласно примеру осуществления предлагаемого изобретения,

Фиг.3а - схематичный разрез несущего элемента в зоне подушки,

Фиг.3b - изображение с фиг.3а с помещенным на нем электродом и

Фиг.4 - функциональная схема для регулирования внутреннего давления в подушке.

На фиг.1 показан схематичный вид сверху на бандаж 1 согласно первому примеру осуществления предлагаемого изобретения. Этот бандаж 1 содержит несущий элемент 1, который в показанном на фиг.1 примере осуществления представлен в форме пояса. На правом и левом концах несущего элемента 2 находятся замыкающие элементы 4, которые могут быть выполнены как две части ленты-липучки. В альтернативной форме также допустимы, разумеется, застежки с пряжкой, нажимные кнопки и другие аналогичные способы.

Показанный на фиг.1 бандаж 1 располагает шестью электродами 6, которые, соответственно, помещены на подушке 8. Подушки 8 расположены на несущем элементе 2, который здесь имеет форму пояса. Допустимы также другие варианты осуществления несущего элемента 2. Для изобретения важно лишь то, что бандаж 1 имеет по меньшей мере один несущий элемент 2, на котором расположены подушки 8.

Показанный на фиг.1 вид представляет, таким образом, обращенную к телу пациента сторону бандажа 1. Правый и левый электроды 6 расположены соответственно на отдельной подушке 8, тогда как расположенные в средней зоне несущего элемента 2 четыре электрода 6 находятся на общей подушке 8. Подушки 8 соединены одна за другой непоказанными соединениями по текучей среде, так что всегда может происходить выравнивание внутреннего давления различных подушек 8. Такое соединение по текучей среде может быть образовано, например, рукавом 10 или каналом. Для соединения подушек может быть использована также герметично сваренная пленка.

На фиг.2 показана в схематичном изображении электродная система с электродами 6 и расположенными ниже подушками 8. Каждая подушка 8 имеет полость, которая заполнена текучей средой. Эти полости на фиг.2 перекрываются с электродами 6. Посредством многочисленных рукавов 10, которые в примере осуществления образуют соединение по текучей среде, различные подушки 8 соединены между собой. Общая подушка 8 для расположенных в средней зоне показанного на фиг.1 бандажа 1 четырех электродов 6 имеет четыре наполняемые текучей средой камеры. Посредством крестообразного соединения 12 внутри подушки 8 они соединены между собой, так что также здесь может происходить выравнивание внутреннего давления.

К соединительному рукаву 10 подключен схематично показанный насос 14. Кроме того, он содержит электрическое управление 16, которое оборудовано таким образом, что контролирует работу насоса 14. При помощи этого насоса через рукава 10 в подушки 8 можно нагнетать текучую среду, а также выпускать текучую среду из подушек 8. Это позволяет индивидуально регулировать внутреннее давление, равно как и давление поджатия электродов к телу носителя.

На фиг.3а показан разрез несущего элемента 2 в зоне подушки 8. Показанный на фиг.3а и 3b пример осуществления представляет собой встроенную в несущий элемент 2 подушку 8. Видно, что она расположена между обращенной к пациенту внутренней стенкой 18 и лежащей с противоположной стороны наружной стенкой 20. Таким образом обеспечивается, что подушка 8 не может смещаться относительно несущего элемента 2. В виде альтернативы подушка 8 посредством крепежных элементов, например, ленты-липучки или другого подобного средства, также может быть расположена на обращенной к пациенту стороне несущего элемента 2. В этом случае, заметно повышается гибкость при позиционировании подушек 8 и, следовательно, также помещенных на подушках 8 электродов 6. Однако существует опасность, что подушка 8 и вместе с ней электрод 6 отсоединятся от несущего элемента 2 и могут сместиться относительно него.

Между подушкой 8 и наружной стенкой 20 несущего элемента 2 схематично представлен пластинчатый элемент 22. Как показано на фиг.3а и 3b, этот пластинчатый элемент 22 эффективно препятствует вытягиванию подушки 8 также в направлении наружной стенки 20 несущего элемента 2 при наполнении ее текучей средой, например, воздухом.

На фиг.3b показана ситуация с фиг.3а с расположенным на внутренней стенке 18 несущего элемента 2 электродом 6. Видно, что надув полушки 8 или закачка текучей среды в подушку 8 приводит к вытягиванию подушки 8 лишь в направлении внутренней стенки 18 несущего элемента 2. Следовательно, расположенный на этой стороне электрод 6 поджимается в направлении пациента или носителя бандажа 1, так что создает оптимальное контактирование с кожей носителя. Таким образом, обеспечивается, что контактная поверхность остается постоянной во времени и не увеличивается или уменьшается вследствие смещения, сдвига или отсоединения электродов. Это обеспечивает надежное прохождение оптимальных импульсов тока и сигналов в тело носителя бандажа 1 и, следовательно, осуществление наилучшим образом мышечной стимуляции.

В показанном на фиг.3b примере осуществления электрод 6, например при помощи клея, ленты-липучки или других крепежных средств, закреплен на внутренней стенке 18 несущего элемента 2. Альтернативно, электрод 6 может быть закреплен также непосредственно на подушке 8, если он расположен на обращенной к носителю бандажа 1 стороне внутренней стенки 18 несущего элемента 2. Таким образом, комбинация подушки 8 и электрода 6 может быть легко отделена от несущего элемента 2, так что один и тот же бандаж 1 может быть использован для стимуляции различных групп мышц в различных местах тела человека.

На фиг.4 показана функциональная схема для управления внутренним давлением в воздушных камерах. Двигаясь слева, представлена номинальная величина 24, которая соответствует желаемому внутреннему давлению в воздушных камерах подушек 8. На самом правом конце функциональной схемы находятся подушки 8. При помощи непоказанного раньше на фигурах датчика 26, который может быть расположен, например, прямо в одной из подушек 8 или в насосе 14, измеряется внутреннее давление непосредственно перед подушками 8. В компараторе 28 его сравнивают с номинальной величиной 24, то есть с желаемым внутренним давлением. Если при этом обнаружены отклонения, при помощи регулирующего звена 30 и задатчика 32 настраивают исполнительное звено, чтобы изменить измеренное датчиком 26 внутреннее давление в подушках 8. Им может быть, с одной стороны, схематично показанный на фигуре насос 14 или клапан 34. Если измеренное при помощи датчика 26 внутреннее давление в подушках 8 окажется слишком высоким, в сравнении с предусмотренным как номинальная величина 24 желаемом внутренним давлением, часть находящейся в подушках 8 текучей среды выпускают при помощи вентиля 34. Таким образом внутреннее давление падает и приближается к желаемой номинальной величине 24. Если измеренное датчиком 26 внутреннее давление все же превышает заданное как номинальная величина 24 внутреннее давление, при помощи насоса 14 внутреннее давление в подушках 8 увеличивают закачкой текучей среды в подушки 8.

Перечень позиций к чертежу

1. Бандаж.

2. Несущий элемент.

4. Замыкающий элемент.

6. Электрод.

8. Подушка.

10. Рукав.

12. Соединение.

14. Насос.

16. Электрическое управление.

18. Внутренняя стенка.

20. Наружная стенка.

22. Пластинчатый элемент.

24. Номинальная величина.

26. Датчик.

28. Компаратор.

30. Регулирующее звено.

32. Задатчик.

34. Клапан.

Реферат

Группа изобретений относится к медицинской технике. Электродная система для бандажа, содержащего по меньшей мере один несущий элемент и по меньшей мере два разнесенных друг от друга электрода. На одном несущем элементе расположены по меньшей мере две наполняемые текучей средой подушки. На каждой подушке закреплен по меньшей мере один электрод. Подушки соединены между собой по меньшей мере одним соединением по текучей среде таким образом, что между подушками может происходить выравнивание внутреннего давления. Бандаж содержит насос для нагнетания текучей среды в подушки и/или ее откачки из подушек и датчик внутреннего давления. Электрическое управление регулирует насос в зависимости от замеренных значений внутреннего давления. Бандаж содержит пластинчатый элемент между по меньшей мере между одной подушкой и по меньшей мере одним несущим элементом, который менее эластичен, чем несущий элемент. Каждая подушка состоит из нескольких пленочных элементов. Достигается позиционирование электродов на несущем элементе и учет различного развития давления при различных электродах. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Формула