Thera-Fit. Design of a wearable TENS for patients with fibromyalgia syndrome

Fibromyalgia is a syndrome characterized by chronic pain, fatigue and high sensitivity all over the body. The pain is generally sensed in the muscles and joints, and it might be very intense in certain areas, especially in the neck and the back. Transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) is a type of electrotherapy which is commonly used for pain relief of patients with chronic pain. TENS is one of the most commonly used treatments for patients with fibromyalgia syndrome to block the pain and release muscle tension through electrical stimulation. Using the TENS units requires guidance to understand the positioning of electrodes and adjusting the current intensity. The correct positioning of electrodes is the most important parameter for the efficiency of the therapy. However, the most painful areas of fibromyalgia, the neck, and the back, are the most difficult areas of the body to reach to locate the electrodes. TENS devices commonly use self-adhesive hydrogel electrodes to transmit the stimulation to the body. Even though hydrogel electrodes provide practicality in use, they lose their adhesives after a few uses, they are not hygienic and causes skin irritation in overuse. This study aims to develop a wearable TENS for patients with fibromyalgia syndrome who are having chronic pain almost every day. The garment design focuses on the correct, easy and stable positioning of the electrodes on the back and the neck area. Thus, the electrodes are embedded into the garment to provide ease of placement of electrodes in the correct position to ensure efficient treatment. The fixed positions of electrodes are defined based on the trigger points of fibromyalgia. Electrodes and transmission lines are embroidered by hand on a knitted fabric. Silver-coated polyamide yarn is preferred to form the electrodes due to its high electrical conductivity, antibacterial, and high elastic properties. The electrical resistivity of the electrodes is tested. The result shows that textile electrodes have higher conductivity than hydrogel electrodes even after washing the garment 10 times. Moreover, subject trials are performed on 3 volunteers to compare the difference in sensation and comfort on the skin between textile electrodes and hydrogel electrodes. Although it provides advanced comfort at a low level of current intensity, at a high level of current intensity, discomfort is experienced by some subjects.

La fibromialgia è una sindrome caratterizzata da dolore cronico, fatica ed un’alta sensibilità in tutto il corpo. Il dolore, generalmente, è localizzato ai muscoli e giunture, inoltre potrebbe essere particolarmente intenso in alcune zone, specialmente al collo ed alla schiena. La Stimolazione Elettrica Trans-cutanea dei Nervi (TENS) è un tipo di elettro-terapia usata comunemente per il sollievo dal dolore su pazienti cronici. La TENS è uno dei trattamenti più utilizzati per pazienti con la fibromialgia per fungere da analgesico e rilassare la tensione muscolare attraverso stimolazione elettrica.Per poter utilizzare il dispositivo per la TENS si ha bisogno di aiuto nel posizionamento degli elettrodi e nella regolazione dell’intensità di corrente. Il corretto posizionamento degli elettrodi è il parametro più importante al fine dell’efficienza della terapia. Tuttavia, le zone più dolorose della sindrome fibromialgica, il collo e la schiena, sono anche le zone del corpo più difficili da raggiungere per il piazzamento degli elettrodi. Il dispositivo per la TENS, nella maggior parte dei casi, utilizza degli elettrodi auto-adesivi in idrogel per trasmettere gli stimoli al corpo. Sebbene gli elettrodi in idrogel siano pratici nell’uso, perdono le loro proprietà adesive dopo pochi utilizzi, non sono igienici e causano irritazioni cutanee se utilizzati troppo spesso. Questo studio mira a sviluppare un dispositivo indossabile per la TENS per pazienti con syndrome fibromialgica che soffrono di dolore cronico quasi ogni giorno. Il progetto del capo si focalizza sul corretto, facile e stabile posizionamento degli elettrodi nelle zone schiena e collo. Pertanto, gli elettrodi sono incorporati nel capo per offrire facilità nel piazzamento degli elettrodi nella corretta posizione, per assicurare un trattamento efficiente. La posizione fissa degli elettrodi è definita in base ai punti di maggior sensibilità al dolore dato da fibromialgia. Gli elettrodi e le linee di trasmissione degli stimoli sono ricamate a mano su tessuto lavorato a maglia. Si è preferito del filo di poliammide rivestito d’argento per comporre gli elettrodi, grazie alle sue proprietà conduttive, antibatteriche ed elastiche. La resistività degli elettrodi è testata. I risultati mostrano che gli elettrodi in tessuto hanno una conduttività più alta rispetto a quelli in idrogel, anche dopo 10 lavaggi. In aggiunta, le prove sui soggetti sono state portate a termine da 3 volontari, per comparare la differenza in sensazione e comfort sulla pelle tra elettrodi in tessuto ed i rispettivi in idrogel. Sebbene sia molto apprezzato ad un basso livello di corrente elettrica, poiché fornisce comfort avanzato, ad alto livello di corrente elettrica si è rilevato fastidioso in alcuni soggetti.