应用可变电肌肉剌激的方法及其系统技术方案

一种应用于锻炼者的应用可变电肌肉刺激（ＥＭＳ）的方法，其包括一个环形放置于腹直肌和四头肌上的具有复数个电极（１４０－１５２）的带子（１２０）。使用者进入具有旋转部件（５０２）的锻炼装置（５００）中。旋转部件附有一个能够感测该旋转部件位置的传感器（２０）。一个ＥＭＳ发生器通过传感器连接到上述的带子。随着使用者在第一方向（３０）上进行锻炼，不断增加目标肌肉上的刺激。随着使用者在相反的方向上运动该旋转部件，减少对使用者的刺激。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电肌肉刺激(electro-muscle stimulation简称EMS)，尤其涉及使用者使用锻炼装置时应用可变水平的电肌肉刺激(EMS)的方法及其系统。
技术介绍
在医学界，电肌肉刺激(EMS)已经是广为业内所熟知。该技术通过采用导电板或者电极将外部传来的弱电流给肌肉或者肌肉群使其收缩。电极接收的电刺激信号来自于外部的电压/电流源，例如一个EMS机器。该刺激信号能够在振幅、极性、频率、波形等方面进行调整。EMS一般应用于物理或者职业治疗方面以强化萎缩的肌肉或者麻痹的四肢。EMS也用来锻炼因肌肉或神经紊乱而导致的长时间僵化的肌肉、或者用来延长由于外伤、手术或疾病而导致的卧床时间。EMS也可以用于提高肌肉紧张度和肌肉力量的一般的肌肉功能方面的锻炼。例如，运动员可以在治疗肌肉受伤方面把EMS作为一个传统的恢复性锻炼的一个补充手段。EMS还可以用于恢复无论什么原因而失去紧张和/或力量的、或者曾经受过伤的、或为提高外形美观的肌肉或者肌肉群。一个经过EMS规则训练的手术者能够分析其所涉及的范围并选择合适的肌肉进行锻炼和治疗。例如，美国专利6,341,237描述了一个管理EMS的设备，其包括一个具有复数个电极的柔性覆盖物。在一个较佳的实施例中，该柔性覆盖物是带或条，被设计为环形并围着患者身体的保持接触。该带或条由弹性材料制成以便能压在患者的皮肤上保持更好的导电状态。电极是被有选择地放置在柔性覆盖物的不同位置，以便其能够直接接触到被选择的肌肉或者肌肉群。每一个电极具有独立的控制以调整其电刺激信号水平，以便不同的肌肉可以接收到不同的电刺激水平，并且在治疗的过程中该电刺激水平是可以改变的。其有一个主调整控制，用以调整所有电极的刺激信号水平。在一个较佳实施例中，独立调整控制位于柔性覆盖物上的其各自电极的附近。美国专利4,480,830描述了一个用于锻炼麻痹肌肉的方法和装置。该方法和装置使用了一套经皮的电极，其放置于接收治疗的人的需要被刺激的肌肉的皮肤上。一个计算机控制的刺激器产生一对被用于不同对的刺激电极的交替脉冲刺激信号以产生受控的肌肉收缩。肌肉的运动受到动态载荷的抵制，并且一个位置检测器提供一个表示运动实际完成的反馈信号。该计算机使用该反馈信号修正刺激器的控制信号。美国专利4,499,990揭露了一种用于治疗腿麻痹的人的系统和方法。该装置和方法包括有四套放置于麻痹患者的髂骨和四头肌上的经皮的电极。该患者坐在一个健身脚踏车上，一系列的脉冲刺激信号传送到电极上并引起髂骨和四头肌的协调收缩。通过麻痹的腿使健身脚踏车的踏板运动。一个位置检测器检测到踏板的位置，并传送一个指令给计算机，该计算机为连接到刺激电极的刺激驱动电路产生控制信号。美国专利4,586,495描述了一个用于受到剧烈损伤的人的刺激肌肉活动的装置和方法。被刺激的腿是被绑在一个矫形器中，其腿肌肉被刺激并与矫形器共同运动。肌肉的运动被测压元件所检测，并产生一个反馈信号给控制计算机。该计算机根据反馈信号调整刺激信号。美国专利4,586,510揭露一种用于通过功能性电刺激锻炼麻痹肢体的装置。该系统采用简单的模拟设备，包括一参比信号发生器，一位置检测器，以及一误差信号发生器。该误差信号被积分以产生一个刺激驱动信号，应用于排列在肢体上的刺激电极。在公开的实施例中，麻痹患者坐在一个练习椅中，该练习椅配置有一对附在患者的腿上的载荷组件以抵制该受激运动。美国专利4,724,842介绍了一种用于肌肉刺激的方法和装置。其提供一个具有控制装置的锻炼机器或者测力计用于确定在锻炼过程中患者的物理位置。该患者在被选择的运动范围内进行电刺激以帮助进行锻炼。美国专利5,070,873提出一个用于电刺激上部肌肉运动单元截瘫患者的四头肌的方法和装置。上部肌肉运动神经截瘫患者的受电刺激的四头肌的肌肉疲劳被检测，并且通过监测被刺激肌肉产生的肌电(EMG)信号和控制一个或者更多的下列电刺激(ES)信号的参数脉冲重复率、振幅以及脉冲宽度，对该肌肉疲劳进行补偿。美国专利5,507,788揭露了一种用于在电刺激过程中控制骨骼肌疲劳的方法和装置。电刺激信号以一定频率应用于肌肉，该频率根据检测到的一定输出强度或者与多重肌肉收缩合力的扭矩记录的波纹(ripple)信号而发生变化。当应用一个最初频率的刺激信号时，一平均扭矩振幅被首先检测到。该扭矩输出上的波纹振幅接着被检测到，并与平均扭矩振幅相比较获得一个波纹百分比。该测量波纹百分比与一个被选的与期望的多重肌肉收缩合力相适应的波纹百分比相比较。该刺激频率通过反馈循环被调整，直到该测量波纹百分比符合所选值。美国专利5,628,722提出了一种维持膝盖韧带受损的使用者的膝盖稳定性的方法。该方法包括一个用于测量胫骨和股骨间异常物理关系的传感器反馈系统。该传感器反馈系统检测保证电刺激应用的条件是否被满足，并且给电刺激器提供有关该检测的信息。电极被安装在腿窝和/或四头肌处与电刺激器电性相连，用于使大腿肌肉发生选择水平上的收缩，因此给上部胫骨提供一个后部和/或前部的直接的力，并因此防止它的不稳定。
技术实现思路
本专利技术是一种应用可变电刺激的方法以及相关系统。该方法可以应用在任何具有旋转组件的锻炼装置上，在该装置上使用者在锻炼过程中尽量发力。一个传感器感测锻炼装置的旋转，并且传送一个输出信号给一EMS覆盖物，例如放置在使用者的目标肌肉群上的一个带子。随着使用者旋转该装置，传感器的输出信号作为一个旋转量的函数从没有旋转的零向最大值增加。在这种形式下，在肌肉弯曲和最大收缩峰值或者运动结束阶段中，该电肌肉刺激随着肌肉的移动而平稳增加。本专利技术的一个较佳的名字是电扩张肌肉锻炼器(electro-augmentedmyociser)。该电扩张肌肉锻炼器与一电肌肉锻炼器带子一起协同使用，其包括一条带子，带子上有计划地布置电极以刺激身体特定的肌肉。由带子上的电极位置所确定的电信号释放，引起目标肌肉的收缩。电扩张肌肉锻炼器的目的在于通过刺激容易锻炼的肌肉达到最大的收缩程度以扩张和增强一般自然锻炼的水平。也能够隔离和增强难于锻炼的目标肌肉群的收缩。控制器允许使用者建立令人舒适的难度水平并且可以在使用中改变该水平。另外，在使用中，使用者还可以改变刺激物到肌肉群中特定的位置。本专利技术还可以与众多不同的锻炼装置进行组合，包括但不限于用于锻炼腹部、三角肌、二头肌、腿窝以及四头肌的设备。只有在使用者收缩或者运动他或她的肌肉时，其才能在允许的电压下运行。随着使用者在一定范围内的锻炼，该锻炼装置移动或者旋转。设备的移动或者旋转被机械地连接到一个控制电刺激输出的传感器上。电压随着肌肉运动而平稳地增加导致肌肉收缩到完全收缩状态。在相反方向上，随着肌肉的放松电压平稳降低。当肌肉休息或者完全伸展时，电压值是零。在具有扩张的电肌肉刺激的刺激锻炼过程中，腱和骨骼获得比仅仅单独管理被动的肌肉刺激物更有利于健康的益处。本专利技术的十分独特之处在于电压的涌动不是由机器控制，而是由个人进行锻炼的行为所控制。本专利技术将进一步的动机是通过使人用更少的努力进行更大量的重复，从而在更短的时间内获得更强的肌肉发展。可选地，当使用者疲劳并且不能够继续锻炼时，使用者可以将电刺激从带子上的电源自动转移到预设的模式和速率上。较佳的模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用可变电肌肉刺激的方法，包含：（ａ）提供一个具有复数个电极的柔性电肌肉刺激覆盖物，所述的柔性覆盖物上的所述的电极的排列图案与人的预先确定的肌肉群相匹配，以便当所述的柔性覆盖物放置在患者身上时，所述的电极能够最接近预先确定的肌肉 群，其中所述的排列图案匹配预先确定的肌肉群、腹直肌的上部、腹直肌的下部、右斜肌、以及左斜肌。（ｂ）提供一个锻炼系统其具有：一个具有让使用者能够以一个轴进行旋转的部件的锻炼装置；与所述的轴相关联的传感器；以及， 以使当所述的部件被旋转时，所述的传感器产生一个输出信号，该信号是该部件的角位置的函数；（ｃ）提供一个电肌肉刺激系统，其给所述的传感器传递电压；（ｄ）在该肌肉群内的某些区域比其他区域重点供电；（ｅ）放置所述的电肌肉刺激 覆盖物在使用者身上；（ｆ）所述的输出信号将被传到所述的电肌肉刺激覆盖物上；（ｇ）使用者在第一方向上旋转所述的部件，会使所述的输出信号增加，从而增强对使用者的电肌肉刺激。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿瑟F赫泰德，
申请(专利权)人：阿瑟F赫泰德，
类型：发明
国别省市：US[美国]