-
Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur objektiven Bestimmung
der körperlichen
Konstitution einer Testperson sowie ein Test- und Trainingsgerät zur Bestimmung
der körperlichen Konstitution
einer Testperson, welches insbesondere zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignet ist.
-
Es
ist in der Sportmedizin bekannt, dass die Konstitution einer Testperson
grundsätzlich
recht gut beurteilt werden kann anhand der Anzahl von Kniebeugen,
die eine Testperson ausführen
kann, bevor sie erschöpfungsbedingt
die Ausführung
weiterer Kniebeugen unterlassen muss. Dies liegt u.a. darin begründet, dass
bei der Ausführung
einer Kniebeuge durch eine auf ihren Füßen stehende Testperson nicht
nur praktisch die gesamte Beinmuskulatur beansprucht wird, sondern
vielmehr auch eine Vielzahl von Muskelgruppen im Bereich des Oberkörpers, die an
der natürlichen
aufrechten Körperhaltung
des Menschen beteiligt sind. Dennoch ist bislang kein Verfahren
zur objektiven Bestimmung der körperlichen
Konstitution einer Testperson bekannt, die aus der Ausführung einer
Mehrzahl von aufeinander folgenden Kniebeugen basiert. Im Wesentlichen
lassen sich zwei Gründe
hierfür
angeben. Einerseits ist die Ausführung
von Kniebeugen mit einem Bewegungsablauf verbunden, der von Testperson
von Testperson individuell verschieden ist und der mit einer stark unterschiedlichen
körperlichen
Belastung der Testperson einhergeht. Dies hat unmittelbar zur Folge, dass
es praktisch unmöglich
ist, anhand einer Mehrzahl von hintereinander ausgeführten Kniebeugen eine
objektive, d.h. vor allem intersubjektive Beurteilung der körperlichen
Konstitution einer Testperson vorzunehmen.
-
Andererseits
ist die Ausführung
einer Kniebeuge ohne spezielle sportmedizinische Anleitung stets
mit der Gefahr von Gelenkschäden
verbunden, da bei unsachgemäßer Ausführung der
Kniebeuge hohe bis sehr hohe Belastungen auf einzelnen Gelenken
der ausführenden
Person auftreten können. Diese
Problematik ist insbesondere bei Testpersonen mit weniger gut ausgebildeter
körperlicher
Konstitution ernst zu nehmen, um spätere Gelenkschäden zu vermeiden.
In der Sport-medizinischen
Praxis wurde deshalb ein Bewegungsablauf für eine Kniebeuge entwickelt,
der die physiologischen Gegebenheiten des aufrecht stehenden Menschen
berücksichtigt und
dazu ausgelegt ist, schädliche
Belastungsspitzen auf den Gelenken der ausführenden Person zu vermeiden.
Eine solche physiologisch korrekt ausgeführte Kniebeuge wird in der
Sportmedizin und im Rahmen der vorliegenden Erfindung als „Squat" bezeichnet.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Bestimmung
der körperlichen
Konstitution einer Testperson anzugeben, welches eine hohe Zuverlässigkeit,
vor allem eine hohe Intersubjektivität bei der Beurteilung der körperlichen Konstitution
aufweist, welches insbesondere unter Anwendung einfacher technischer
Mittel ausführbar ist.
Weiterhin ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Test- und
Trainingsgerät
zur Bestimmung der körperlichen
Konstitution einer Testperson anzugeben, welches einen einfachen
technischen Aufbau aufweist und damit preisgünstig zu realisieren ist. Insbesondere
soll dieses Test- und
Trainingsgerät
zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
geeignet sein. Schließlich
soll das Test- und Trainingsgerät auch
für einen
gezielten Aufbau der an der Ausführung
eines Squats beteiligten Muskelgruppen geeignet sein.
-
Gelöst wird
diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
14 sowie durch ein Test- und Trainingsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs
1.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Bestimmung der körperlichen
Konstitution einer Testperson umfasst erfindungsgemäß die folgenden Schritte:
- a. die Testperson steht auf ihren Füßen und
nimmt eine vorgegebene Körperhaltung
ein,
- b. die Testperson führt
eine Mehrzahl von Squats aus, wobei während der Ausführung der
Squats,
- i. ein kontrollierter Widerstand angewendet wird, der zumindest
der Aufwärtsbewegung
der Testperson bei der Ausführung
der Squats entgegengerichtet ist, und
- ii. eine Zwangskoordination der von der Testperson ausgeführten Bewegung
angewendet wird, und
- c. der körperliche
Belastungszustand der Testperson wird bestimmt.
-
Durch
Anwendung einer Zwangskoordination der von der Testperson ausgeführten Bewegung während der
Ausführung
des Squats, deren vorteilhafte Ausgestaltung im Folgenden noch näher erläutert wird,
kann sichergestellt werden, dass bei einer Vielzahl von Testpersonen
mit stark unterschiedlichem Körperbau
und stark unterschiedlicher körperlicher
Konstitution zuverlässige
und reproduzierbare Verfahrensergebnisse erzielt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren
ist daher zur objektiven Bestimmung der körperlichen Konstitution dieser
Testperson geeignet. Dabei kann der kontrollierte Widerstand, der
bei der Ausführung
der Aufwärtsbewegung
bei dem Squat auf die Testperson angewendet wird, im einfachsten
Fall durch die das Körpergewicht der
Testperson selbst realisiert werden. In einem weiterentwickelten
Verfahren, welches insbesondere bei besser trainierten Testpersonen
zur Anwendung kommt, kann dieser kontrollierte Widerstand auch durch
einen externen mechanischen Widerstandsgeber verwirklicht werden.
Dies erhöht
auch den Trainingseffekt des Verfahrens.
-
Besondere
Vorteile ergeben sich, wenn für die
Zwangskoordination der von der Testperson ausgeführten Bewegung die Bewegung
des Becken-/Lendenwirbelsäulenbereichs
der Testperson zwangsgeführt
wird. Diese Zwangsführung
kann dabei durch eine geeignete mechanische Vorrichtung sichergestellt
werden, wobei im Folgenden auch beispielhaft auf geeignete Vorrichtungen
eingegangen wird. Durch aufwendige physiologische Untersuchungen
hat es sich herausgestellt, dass sich die Bewegung des Lendenwirbelbereichs
bei der Ausführung
einer physiologisch korrekten Kniebeuge, also eines Squats, durch
eine aufrecht stehende Person unter bestimmten Voraussetzungen praktisch
einer Einheitskurve folgt. Dies gilt insbesondere, wenn die Bewegungsführung so
erfolgt, dass die Belastung der an der Bewegung beteiligten Gelenke
wie Fuß-, Knie-
sowie Hüftgelenke
gering gehalten wird.
-
Grundsätzlich ist
seit langem bekannt, dass die Ausführung einer Serie von Squats
aufgrund der Vielzahl von Muskelgruppen, die an der Ausführung der
Bewegung beteiligt sind, einen sehr guten Rückschluss auf die körperliche
Konstitution einer Testperson erlaubt. Bekannt ist jedoch auch,
dass physiologisch nicht korrekt ausgeführte Squats schädliche Nebenwirkungen
wie extrem hohe Belastungen auf die Gelenke der der Squats ausführende Testperson haben
können.
Auch beeinflusst der Körperbau
sowie die körperliche
Konstitution einer Testperson das Ergebnis der so durchgeführten Belastungsmessung sehr
stark, so dass bisher eine vereinheitlichende Interpretation der
Ergebnisse der Belastungsmessung nicht möglich war.
-
Im
Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass
- 1.
eine Normierung der Bewegung des Lendenwirbelsäulenbereichs bei der Ausführung einer physiologisch
korrekten Kniebeuge, also eines Squats, auf eine Norm-Kurve bei
praktisch allen Testpersonen möglich
ist, und
- 2. eine solche Normierung dazu führt, dass die Ergebnisse eines
Belastungstests, der über
die Ausführung
einer Serie von Squats durchgeführt
wird, praktisch unabhängig
vom Körperbau
der Testperson sowie von deren Bewegungsfähigkeiten einen zuverlässigen Rückschluss
auf die körperliche
Konstitution erlauben, so dass hier auch eine Vergleichbarkeit der
Referenzdaten möglich
wird.
-
Um
nun eine Ausführung
einer solchen Norm-Bewegung des Lendenwirbelsäulenbereichs einer Testperson
bei der Ausführung
eines Squats zu erzielen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine Zwangsführung vorzusehen.
Hierauf wird im Folgenden noch genauer eingegangen. Die Zwangsführung ist
dabei vorzugsweise so auszulegen, dass die Bewegung des Lendenwirbelsäulenbereichs
der Testperson bei der Ausführung
eines Squats geführt
wird. Die Zwangsführung
ist vorzugsweise mechanisch zu realisieren. Um die Bewegung des
Lendenwirbelsäulenbereichs
zu erfassen und zu beeinflussen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt,
wenn das Becken der Testperson als äußerer Tast-/Orientierungspunkt herangezogen
wird. Im Folgenden wird daher von einer Zwangskoordinierung des
Beckenbereichs gesprochen, auch wenn letztlich eine Zwangskoordinierung
der Bewegung des Lendenwirbelsäulenbereichs
bezweckst wird.
-
Selbstverständlich ist
es alternativ auch möglich,
anstelle einer mechanischen Zwangsführung des Beckenbereichs der
Testperson eine Art „elektronische
Zwangsführung" vorzusehen, indem die
vom Beckenbereich ausgeführte
Bewegung dreidimensional im Raum erfasst wird und der Testperson
auf geeignete Weise angezeigt wird, ob die Bewegung des Beckenbereichs
der vorgegebenen Norm-Kurve folgt, oder ob und wie viel sie von
der Norm-Kurve abweicht, sodass die Testperson eigenständig ihre
Bewegung korrigieren kann. Ein solches System kann beispielsweise
mit berührungslosen dreidimensionalen
Positionsdetektoren durchgeführt werden,
wie sie aus dem Stand der Technik vielfältig bekannt sind.
-
Weiterhin
hat es sich als zweckmäßig herausgestellt,
wenn bei der Zwangsführung
bei der Bewegung des Beckenbereichs der Testperson diese bei der
Ausführung
der Abwärtsbewegung
zugleich sowohl in Richtung der Füße (also abwärts) und
in Richtung der Körperrückseite
(also nach unten) geführt
wird. Die sich hieraus ergebende Bewegungsform des Beckenbereichs
ist im Folgenden nochmals näher
erläutert.
Sie führt
bei der Aufwärtsbewegung zu
einer Bewegung des Beckenbereichs sowohl in Aufwärtsrichtung (also nach oben)
als auch in Richtung der Körpervorderseite
(also nach vorne).
-
Insbesondere
ist es vorteilhaft, wenn – auf die
Abwärtsbewegung
des zwangskoordinierten Squats abgestellt – der zurückgelegte Weg des Beckenbereichs
in Abwärtsrichtung
(U) größer ist
als der in Rückrichtung
zurückgelegte
Weg (R).
-
Weiterhin
ist es für
die Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
vorteilhaft, wenn die Position der Füße der Testperson während der
Ausführung
des zwangskoordinierten Squats fest vorgegeben ist, beispielsweise
durch Markierungen auf einer geeignet ausgeführten Standfläche. Insbesondere kann
die Position der Füße auch
unter Anwendung mechanischer Haltemittel fixiert werden, oder es kann
die Position der Füße elektronisch
erfasst werden und die Abweichung von der vorgegebenen Position
auf geeignete Weise an die Testperson weitergegeben werden, so dass
diese die vorgeschriebene die Fußposition selbstständig wieder
einnehmen kann.
-
Wie
vorstehend bereits erwähnt
kann der der Aufwärtsbewegung
entgegen gerichtete Widerstand bei der Ausführung des zwangskoordinierten
Squats bereits durch das Eigengewicht des Oberkörpers der Testperson aufgebracht
werden. Insbesondere bei Testpersonen mit guter körperlicher
Konstitution kann dies jedoch dazu führen, dass sich eine sinnvoll messbare
Erhöhung
des körperlichen
Belastungszustands der Testperson erst nach der Ausführung einer
Vielzahl von zwangskoordinierten Squats einstellt. Hier ist es in
der Regel sinnvoll, eine Lasterhöhung
dadurch zu bewirken, dass beispielsweise der Schulterbereich der
Testperson mit einer definierten Kraft belastet wird, die zumindest
der Aufwärtsbewegung
des zwangskoordinierten Squats entgegengerichtet ist. Hierbei muss
jedoch beachtet werden, dass Vorrichtung für die Krafteinleitung in den
Schulterbereich so ausgestaltet ist, dass die natürliche Aufrichtbewegung
des Rückens
bei der Aufwärtsbewegung
des Squat erhalten bleibt. Alternativ kann diese Last beispielsweise
auch auf den Beckenbereich aufgebracht werden, sie kann jedoch auch über die Arme
der Testperson eingeleitet werden. Auch hierzu sind im Folgenden
einige Ausführungsbeispiele
angegeben.
-
Die
Reproduzierbarkeit der über
die Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
gewonnenen Erkenntnisse über
die körperliche
Konstitution der Testperson lässt
sich noch weiter erhöhen,
indem nicht nur eine Zwangsführung
des Beckenbereichs vorgesehen wird, sondern darüber hinaus auch eine Zwangsführung des
Schulterbereichs realisiert wird. Auch hier können mechanische Mittel für die Realisierung
für die
Zwangsführung
herangezogen werden. Jedoch ist selbstverständlich die Verwendung elektronischer
Mittel zur Überwachung
der Lage des Schulterbereichs bei der Ausführung des zwangskoordinierten
Squats ebenfalls möglich,
wie dies am Beispiel des Beckenbereichs bereits diskutiert wurde.
Wesentlich ist jedoch, dass die Zwangsführung des Schulterbereichs
so ausgestaltet ist, dass die natürliche Aufrichtbewegung des
Rückens bei
der Aufwärtsbewegung
des Squat erhalten bleibt bzw. unterstützt wird.
-
Wird
die Körperlage
der Testperson während der
Ausführung
des zwangskoordinierten Squats im Raum zeitaufgelöst erfasst,
so kann auf diese Weise einerseits überwacht und durch gegebenenfalls
auszuführende
Bewegungskorrekturen auch sichergestellt werden, dass stets physiologisch
korrekte Squats ausgeführt
werden. Andererseits lassen sich weitere Messwerte für die Beurteilung
der körperlichen
Konstitution der Testperson gewinnen. Insbesondere kann beispielsweise
ein starkes Abweichen der Körperbewegung
vom eigentlich vorgesehenen Bewegungsablauf ein Indikator für einen
stark erhöhten
Belastungszustand der Test- Person
sein und als entsprechendes Abbruchkriterium für den Belastungstest herangezogen
werden. Wird der Testperson bei der Ausführung des zwangskoordinierten Squats
auf geeignete Weise ihre Körperlage
im Raum angezeigt beziehungsweise die Abweichung der tatsächlichen
Körperlage
von der als Ideal vorgegebenen Norm-Kurve, so kann dies von der
Testperson zur eigenständigen
Korrektur des ausgeführten Bewegungsablaufs
herangezogen werden.
-
Weitere
Vorteile ergeben sich, wenn die während der Ausführung des
zwangskoordinierten Squats auf die Füße der Testperson einwirkende
Last insbesondere für
beide Füße getrennt
zeitaufgelöst erfasst
wird. Weicht beispielsweise die zeitweise die auf einen Fuß einwirkende
Last deutlich von der auf den anderen Fuß einwirkenden Last ab, so
kann auch dies ein Indikator für
eine zunehmend unkontrollierte Bewegung der Versuchsperson sein
und bei Überschreiten
einer entsprechenden Grenze als Abbruchkriterium für den Belastungstest
herangezogen werden. Auch hier kann es vorteilhaft sein, wenn der Testperson
auf geeignete Weise bei der Ausführung des
Belastungstests eine Belastungsdifferenz der beiden Füße angezeigt
wird beispielsweise optisch oder akustisch.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der Testperson bei der Ausführung
des zwangskoordinierten Squats auf geeignete Weise der auszuführende Bewegungsablauf
nicht nur durch die äußere mechanische
Zwangskoordination vorgegeben, sondern auch auf geeignete Weise
optisch oder akustisch angezeigt. Die kann insbesondere bei weniger
bewegungsgeübten
Testpersonen eine deutliche Erleichterung darstellen und zu verbesserten
Ergebnissen des Belastungstests führen.
-
Insbesondere
kann hier der Testperson bei einer Erfassung der tatsächlich ausgeführten Bewegung
auf geeignete Weise die Abweichung der von ihr ausgeführten Bewegung
von der vorgegebenen Normbewegung angezeigt werden, so dass die
Testperson zur eigenständigen
Korrektur des von ihr ausgeführten
Bewegungsablaufs animiert wird.
-
Der
Belastungszustand der Testperson wird bei der Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
vorzugsweise erfasst, indem aussagekräftige physiologische Kenngrößen der
Testperson wie beispielsweise die Herzfrequenz, der Blutdruck oder
der Laktatwert des Bluts zeitaufgelöst erfasst werden. Auch hier
kann das Überschreiten
vorgegebener Schwellen, die insbesondere in Abhängigkeit von Alter und allgemeiner
Konstitution der Testperson variiert werden können, als Abbruchkriterium
für den
Belastungstest verwendet werden.
-
Das
Test- und Trainingsgerät,
welches die erfindungsgemäße Aufgabe
löst und
zur Bestimmung zur körperlichen
Konstitution einer Testperson vorgesehen ist, ist dazu eingerichtet,
die auf ihren Füßen stehende
Testperson unter Anwendung eines kontrollierten Widerstands einen
zwangskoordinierten Squat ausführen
zu lassen. Dies bedeutet, dass das Test- und Trainingsgerät geeignete
technische Mittel aufweist, um die beim Squat auszuführende Bewegung
zu Zwangskoordinieren. Insbesondere kann dieses Mittel als mechanische
oder elektronische Zwangsführung
ausgebildet sein, wie dies im Rahmen der vorstehenden Beschreibung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
bereits näher
erläutert wurde.
Insbesondere kann diese Zwangsführung dazu
vorgesehen sein, die Bewegung des Beckenbereichs sowie gegebenenfalls
auch des Schulterbereichs der Testperson bei der Ausführung des zwangskoordinierten
Squats zu führen.
-
Besondere
Vorteile ergeben sich, wenn die Zwangsführung so ausgebildet ist, dass
der Beckenbereich der Testperson bei der Ausführung der Abwärtsbewegung
des zwangskoordinierten Squats zugleich in Richtung der Füße, also
abwärts,
als auch in Richtung der Körperrückseite,
also in Rückrichtung, geführt wird.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn
die Zwangsführung
des erfindungsgemäßen Test-
und Trainingsgeräts
so ausgeführt
ist, dass bei der Ausführung
der Abwärtsbewegung
des zwangskoordinierten Squats der in Abwärtsrichtung zurückgelegte
Weg U des Beckenbereichs größer ist
als der in Richtung der Körperrückseite
zurückgelegte
Weg R.
-
In
einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Vorrichtung ist eine
Zwangsführung
für den Schulterbereich
der Testperson vorgesehen, die die natürliche Aufrichtbewegung des
Rückens
bei der Aufwärtsbewegung
des Squat zwangskoordiniert.
-
Dabei
sei an dieser Stelle nochmals festgehalten, dass es für die konkrete
Ausführung
der Zwangsführung
im Rahmen der vorliegenden Erfindung unerheblich ist, ob es sich
um eine mechanisch ausgebildete Zwangsführung handelt, welche die Bewegung
des Beckenbereichs der Testperson mechanisch führt, oder ob es sich um eine
beispielsweise elektronisch realisierte Zwangsführung in dem Sinne handelt,
dass die Bewegung des Beckenbereichs der Testperson überwacht
wird und der Testperson ein Feedback über evtl. Abweichungen von
einer vorgegebenen Normbewegungskurve gegeben wird.
-
In
einer vorteilhaften Weiterbildung ist das erfindungsgemäße Test-
und Trainingsgerät
so ausgestaltet, dass die Position der Füße der Testperson während der
Ausführung
des zwangskoordinierten Squats fest vorgegeben ist. Im einfachsten
Fall weist das Test- und Trainingsgerät hierzu Markierungen auf einer
Trittfläche
auf, auf der die Testperson bei der Ausführung des zwangskoordinierten
Squats steht. Die Markierungen geben dann die vorgeschriebene Position
der Füße an. In
einer alternativen Ausgestaltung weist das Test- und Trainingsgerät mechanische
Haltemittel auf, mit denen die Füße der Testperson
während
der Ausführung
des zwangskoordinierten Squats festgelegt werden können.
-
Eine
verbesserte Anpassbarkeit des erfindungsgemäßen Test- und Trainingsgeräts an den Körperbau
verschiedener Testpersonen kann dadurch realisiert werden, dass
der Abstand A zwischen der Zwangsführung, hier insbesondere einer mechanischen
Zwangsführung,
und der vorgegebenen Position der Füße in vertikaler Richtung verstellbar
ist. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei festgelegter
Position der Zwangsführung
die Position der Trittplatte zumindest in vertikaler, vorzugsweise
aber auch in horizontaler Richtung relativ zur Position der Zwangsführung verstellbar
ist.
-
Im
Rahmen der Verfahrensansprüche
war bereits diskutiert worden, dass verfahrensgemäß der zwangsgeführte Squat
gegen einen Widerstand auszuführen
ist, der im einfachsten Fall durch das Körpereigengewicht der Testperson
gebildet werden kann. In einer weiterentwickelten Variante des Verfahrens
ist jedoch vorgesehen, die Testperson insbesondere im Schulterbereich
oder auch im Beckenbereich mit einer zusätzlichen externen Last zu belasten,
die diese Körperbereiche
zumindest mit einer zum Boden hin gerichteten Kraft belastet. Hierzu
ist das Test- und Trainingsgerät
mit einem mechanischen Widerstandsgeber ausgestattet, der die entsprechenden
Körperregionen
der Testperson zumindest mit einer zum Boden hin gerichteten Kraft
belastet. Die Kraft kann beispielsweise mittels Zug- oder Druckfedern,
durch die Bewegung von Gewichten oder durch hydraulische, pneumatische
oder elektronische Widerstandsgeber bereitgestellt werden.
-
Alternativ
ist es auch möglich,
den mechanischen Widerstandsgeber so auszugestalten, dass er die
Testperson nicht mit einer statischen Widerstandskraft belastet,
sondern eine dynamische Widerstandskraft erzeugt, die einer Bewegung
beispielsweise des Schulterbereichs der Testperson entgegengerichtet
ist. Bei der hier angewendeten Kraft handelt es sich also vorzugsweise
um eine Widerstandskraft, die einer Bewegung entgegengesetzt gerichtet
ist. Das Test- und Trainingsgerät
kann dabei so ausgestaltet sein, dass diese Widerstandskraft nur
in einer Bewegungsrichtung auftritt, sie kann aber auch so ausgestaltet
sein, dass sie in zwei einander entgegen gesetzten Bewegungsrichtungen
auftritt.
-
In
einer besonders bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Test-
und Trainingsgeräts kann
der Widerstandsgeber des Test- und Trainingsgeräts so ausgestaltet sein, dass
er eine zweite Zwangsführung
ausbildet, die die Bewegung einer zweiten Körperregion der Testperson,
beispielsweise des Schulterbereichs bei der Ausführung des zwangskoordinierten
Squats zwangsführt.
Wie bereits erwähnt
muss der Widerstandsgeber aber so ausgestaltet ist, dass die natürliche Aufrichtbewegung
des Rückens
bei der Aufwärtsbewegung
des Squat erhalten bleibt.
-
Weitere
Vorteile ergeben sich, wenn das Test- und Trainingsgerät weiterhin
Mittel zur zeitaufgelösten
Erfassung der Körperlage
der Testperson im Raum umfasst.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Test-
und Trainingsgeräts umfasst
dieses Mittel zur zeitaufgelösten
Erfassung der auf die Füße der Testperson
einwirkenden Last, insbesondere Mittel zur Erfassung der Differenz
der auf die Füße der Testperson
einwirkenden Lasten.
-
Besondere
Vorteile ergeben sich weiterhin, wenn das Test- und Trainingsgerät eine Anzeigevorrichtung
aufweist, die beispielsweise dazu dienen kann, der Testperson die
erfasste Belastungsdifferenz zwischen beiden Füßen anzuzeigen. Darüber hinaus
kann die Anzeigevorrichtung dazu eingerichtet sein, der Testperson
den auszuführenden
Bewegungsablauf anzuzeigen, beispielsweise um eine Bewegungsvorgabe
zu schaffen. Diese zeitliche Steuerung kann vorteilhaft sein, um
innerhalb der Bewegungsausführung
das richtige Timing sicher zu stellen, wodurch übermäßige Beschleunigungsbelastungen
vermieden werden können.
-
Darüber hinaus
kann die Anzeigevorrichtung auch dazu eingerichtet sein, der Testperson
den auszuführenden
Bewegungsablauf in Abhängigkeit
vom tatsächlich
ausgeführten
Bewegungsablauf anzuzeigen. Insbesondere kann hier vorgesehen sein,
wenn die Anzeigevorrichtung der Testperson die Differenz zwischen
der auszuführenden
Bewegung und der tatsächlich
ausgeführten
Bewegung auf geeignete Weise anzeigt. Dabei kann die Anzeigevorrichtung mittels
optischen Mitteln arbeiten, beispielsweise über gleich- oder verschiedenfarbige
Anzeigeelemente, sie kann aber auch als bildschirmartige Anzeige
ausgestaltet sein, die die erwähnten
Informationen in optisch wahrnehmbarer Weise für die Testperson wiedergibt.
Schließlich
kann sie auch als akustisch arbeitende Anzeigevorrichtung ausgestaltet sein,
die dazu eingerichtet ist, der Testperson die vorgenannten Informationen
auf akustische Weise zu vermitteln. Schließlich sind auch andere Möglichkeiten
der Informationsvermittlung denkbar, beispielsweise über Kraftgeber,
die durch Anwenden einer Kraft auf Körperregionen der Testpersonen
dieser anzeigen, welche Bewegungen auszuführen oder welche Bewegungskorrekturen
vorzunehmen sind.
-
Um
den Belastungszustand der Testperson zu erfassen, kann das erfindungsgemäße Test-
und Trainingsgerät
schließlich
mit Mitteln zur zeitaufgelösten
Erfassung physiologisch relevanter Kenngrößen der Testperson ausgestattet
sein, die Rückschlüsse auf
den Belastungszustand der Testperson zulassen. Es kann sich hierbei
beispielsweise um Mittel zur Erfassung der Herzfrequenz, des Blutdrucks
oder des Laktatwerts des Bluts handeln. Aber auch Mittel, mit denen
eine Abweichung der von der Testperson ausgeführten Bewegung von der vorgegebenen
Normbewegung erfasst werden kann, können Rückschlüsse auf den Belastungszustand
der Testperson erlauben, wie bei der Diskussion des erfindungsgemäßen Verfahrens
bereits näher
ausgeführt
wurde. Dies betrifft beispielsweise auch Mittel, die geeignet sind,
eine unterschiedliche Lastverteilung zwischen den beiden Füßen der
Testperson zu detektieren.
-
Weitere
Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie des erfindungsgemäßen Test-
und Trainingsgeräts
ergeben sich aus den Unteransprüchen
sowie dem nachfolgend diskutierten Ausführungsbeispiel, welches im
Folgenden anhand der Zeichnung näher
erläutert
wird. In dieser zeigen:
-
1a bis 1c:
den Bewegungsablauf beim Ausführen
einer freien Kniebeuge, ausgehend von einer tiefen Körperhaltung,
-
2:
eine mit einem Ausführungsbeispiel eines
Test- und Trainingsgeräts
arbeitende Testperson in Seitenansicht,
-
3:
eine rückwärtige Ansicht
einer Testperson, welche einen zum Test- und Trainingsgerät aus 2 gehörenden Beckengurt
trägt,
-
4:
eine frontseitige Ansicht einer Testperson, die auf einer Fußplatte
des Test- und Trainingsgeräts
aus 2 steht,
-
5a, 5b:
eine Seiten- bzw. Frontansicht des Widerstandsgebers aus
-
2,
der gleichzeitig eine Zwangsführung für den Schulterbereich
der Testperson ausbildet,
-
6:
eine Seitenansicht eines alternativ ausgestalteten Widerstandsgebers,
und
-
7a bis 7d: die Bewegungsabfolge einer mit dem
Test- und Trainingsgerät
aus 2 arbeitenden Testperson bei der Ausführung eines zwangskoordinierten
Squats.
-
Die
Figurensequenz 1a bis 1c zeigt den
Bewegungsablauf einer auf ihren Füßen stehenden Testperson 1,
die bei der Ausführung
einer freien Kniebeuge. Die Bewegungssequenz beginnt mit der 1a,
in der sich die Testperson in einer gehockten Ausgangsstellung befindet.
Ausgehend von dieser Ausgangsstellung richtet sich die Testperson 1 auf, bis
sie den aus 1c ersichtlichen oberen Endpunkt
des Bewegungsablaufs erreicht hat. Durch Vergleich der 1a bis 1c ist
erkennbar, dass neben der offensichtlich erforderlichen Beinarbeit
bei der Ausführung
des Squats auch weitere Muskelgruppen beansprucht werden, um den
Rumpf der Testperson 1 aufzurichten. Aufgrund der Vielzahl
von Muskelgruppen, die bei der Ausführung eines Squats beansprucht
werden, ist das bei der Ausführung
einer Mehrzahl von Squats auftretende Belastungsniveau ein sehr
guter Indikator für
die körperliche
Konstitution der Testperson 1. Deutlich zu erkennen ist
neben der typisch mit der klassischen Kniebeuge assoziierten Knickbewegung
der Knie der Testperson auch die Aufrichtbewegung des Rückens. Diese
Aufrichtbewegung kann durch einen gegen die Vertikale gemessenen
Winkel β charakterisiert
werden, der sich bei der Aufwärtsbewegung
des Squat kontinuierlich verringert, d.h. während der Aufwärtsbewegung
richtet sich der Rücken
der Testperson auf.
-
2 zeigt
nun eine Testperson 1, die mit einem erfindungsgemäßen Test-
und Trainingsgerät 10 arbeitet,
um ihre körperliche
Konstitution zu ermitteln. Die Testperson 1 steht dabei
mit ihren Füßen auf
einer Fußplatte 40,
deren Aufbau anhand von 4 noch genauer erläutert wird.
Weiterhin trägt
die Testperson 1 einen Beckengurt 22, dessen Aufbau
anhand von 3 noch genauer erläutert wird,
und der Teil einer Zwangsführung 20 ist.
-
Die
Zwangsführung 20 umfasst
im gezeigten Ausführungsbeispiel
den bereits erwähnten
Beckengurt 22, welcher von der Testperson 1 getragen
wird. Der Beckengurt 22 ist mit einer Führungsstange 30 mechanisch
fest verbunden. Die Führungsstange 30 bildet
an ihren beiden Enden Zapfen 28 aus, die jeweils in eine
separat ausgebildete Schiene 26 eingreifen, die Teil des
Test- und Trainingsgeräts 10 sind und
rechtsseitig und linksseitig der Testperson 1 angeordnet
sind. Die Schienen 26 bilden Gleitlagerungen für die Zapfen 28,
so dass die Führungsstange 30 eine
gleitende Bewegung in der Schiene 26 ausführen kann.
Die Führungsstange 30 führt dabei
keine gradlinige Bewegung aus, sondern folgt einer gekrümmten Bahn.
Die Schiene 26 ist mit einem Stativ 36 verbunden,
welches seinerseits mechanisch fest mit einer Lagerung der Fußplatte 40 verbunden
ist. Dabei umfasst das Stativ 36 eine Vertikalverstellung 34 sowie
einen Drehversteller 32. Mittels der Vertikalverstellung 34 kann
der vertikale Abstand zwischen der Zwangsführung 20, hier insbesondere
der Schiene 26 der Zwangsführung 20, und der
im gezeigten Ausführungsbeispiel
in vertikaler Richtung nicht verstellbaren Fußplatte 40 eingestellt
werden. Die Fußplatte 40 ist
jedoch im gezeigten Ausführungsbeispiel zusätzlich in
horizontaler Richtung einstellbar, so dass durch Betätigung der
Vertikalverstellung 34 sowie der optionalen Horizontalverstellung
der Fußplatte 40 eine
optimale Platzierung der Testperson 1 relativ zum Test-
und Trainingsgerät 10 einstellen
lässt.
-
Anstelle
des hier gezeigten Beckengurts 22 sind auch andere Ausgestaltungen
denkbar, mit denen der Lendenwirbelsäulenbereich einer Testperson mit
einer (mechanischen) Zwangsführung
verbunden werden kann. So kann anstelle eines Beckengurts z.B. eine
geeignet geformte Halbschale verwendet werden.
-
Wie
bereits erwähnt
ist am Stativ 36 weiterhin ein Drehversteller 32 vorgesehen,
mit welchem der Neigungswinkel α der
Schiene 26 gegen die Vertikale verstellt werden kann. Dieser
Drehversteller 32 ist optional und nicht zwingend erforderlich.
Indem ein Drehversteller 32 vorgesehen wird, kann der Neigungswinkel
der von der Schiene 26 vorgegebenen Zwangsführung 20 gegen
die Vertikale verstellt werden, wodurch die Anpassbarkeit des erfindungsgemäßen Test-
und Trainingsgeräts 10 an
unterschiedliche Testpersonen noch verbessert wird.
-
Weiterhin
umfasst das Test- und Trainingsgerät 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel
aus 2 einen Widerstandsgeber 50, welcher
im gezeigten Ausführungsbeispiel
dazu vorgesehen ist, den Schulterbereich der Testperson 1 mit
einer definierten Last zu beaufschlagen. Der Widerstandsgeber 50 umfasst dabei
einen Schulterbügel 52,
auf dessen Aufbau anhand der 5a und 5b nochmals
genauer eingegangen wird. Der Widerstandsgeber 50 ist so
ausgestaltet, dass die natürliche
Aufrichtbewegung des Rückens
bei der Aufwärtsbewegung
des Squat erhalten bleibt. Hierzu kann beispielsweise eine Beweglichkeit
des gesamten Bügels
des Widerstandsgebers in Richtung des entlang der Längsachse
des Bügels
weisenden Doppelpfeils gegeben sein. Weiterhin kann auch vorgesehen
sein, den Schulterbügel 52 entlang
der Längsachse
des Bügels
verschieblich auszugestalten.
-
3 zeigt
nun eine Testperson 1 in rückwärtiger Ansicht, wobei die Testperson
einen Beckengurt 22 zur Verwendung mit dem Test- und Trainingsgerät 10 aus 2 zeigt.
Der Beckengurt 22 umfasst dabei in der Art eines Gürtels die
Hüften
der Testperson 1 und ist im gezeigten Ausführungsbeispiel
darüber
hinaus mit einem Gurt ausgestattet, der zwischen den Beinen der
Testperson 1 nach vorne geführt wird. Rückseitig ist der Beckengurt 22 mit
einer Aufnahme 24 versehen, die dazu dient, die vorstehend
erwähnte
Führungsstange 30 in
sich aufzunehmen. Die Führungsstange 30,
welche an ihren Enden Zapfen 28 ausbildet, wird dann von
der Schiene 26 des Test- und Trainingsgeräts 10 aufgenommen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Aufnahme 24 so ausgebildet, dass sie geöffnet und
geschlossen werden kann, so dass die Führungsstange 30 stets
mit ihren Zapfen 28 in der Schiene 26 verbleiben
kann. Um mit dem Test- und Trainingsgerät 10 arbeiten zu können, legt
die Testperson 1 den Beckengurt 22 an. Im nachfolgenden
Schritt wird dann von einer weiteren Person die Führungsstange 30 in die
Aufnahme 24 am Beckengurt 22 eingeführt und die
Aufnahme 24 verschlossen. Im nachfolgenden Schritt wird
mittels der Vertikalverstellung 34 die Positionierung der
Zwangsführung 20 in
vertikaler Richtung an die Körperform
bzw. -abmessungen der Testperson 1 angepasst eingestellt.
Weiterhin wird mittels der Horizontalverstellung der Fußplatte 40 die
Position der Fußplatte 40 optimal
an die horizontale Position der Zwangsführung 20 angepasst.
-
Die
Ausbildung der Fußplatte 40 ist
schematisch in 4 dargestellt. Die Fußplatte 40 kann
im einfachsten Fall als reine Standplatte ausgebildet sein, auf
der Markierungen 42 für
die korrekte Positionierung der Füße der Testperson 1 angebracht
sind. Mittels dieser Markierungen wird der Testperson 1 die korrekte
Positionierung ihrer Füße vorgegeben.
Eine aktive Fixierung der Füße der Testperson 1 erfolgt
im gezeigten Ausführungsbeispiel
jedoch nicht.
-
In
einer alternativen Ausgestaltung des Test- und Trainingsgeräts 10 weist
die Fußplatte 40 neben den
aus 4 ersichtlichen Markierungen 42 Haltemittel
auf, mit denen die Position der Füße der Testperson 1 auf
der Fußplatte 40 bei
der Ausführung
des zwangskoordinierten Squats fixiert wird.
-
In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung sind in die Fußplatte 40 im
Bereich der Kontaktflächen
mit den Füßen der
Testperson 1 Kraftmesseinrichtungen integriert, die die
Lastverteilung über
die gesamte Kontaktfläche
der Füße der Testperson 1 mit
der Fußplatte 40 erfassen,
vorzugsweise räumlich
aufgelöst.
Das Ergebnis dieser Kraftmessung kann beispielsweise zu einem Vergleich
der Last auf beiden Füßen der
Testperson 1 herangezogen werden, wobei eine stark unterschiedliche
Last als Indikator für
einen erhöhten
Belastungszustand der Testperson 1 herangezogen werden
kann. Darüber
hinaus kann die Überwachung
der räumlichen
Druckverteilung auf den Füßen der
Testperson 1 dazu dienen, den von der Testperson ausgeführten Squat
daraufhin zu beurteilen, ob sie physiologisch korrekt ausgeführt wird
oder ob unnatürliche
Belastungsspitzen auf einzelnen Gelenke auftreten.
-
Die 5a und 5b zeigen
nun den Schulterbügel 52 des
Widerstandsgebers 50 gemäß des Ausführungsbeispiels aus 2.
Der Widerstandsgeber 50 ist dabei so ausgebildet, dass
er im einfachsten Fall den Schulterbereich der Testperson 10 mit
einer konstanten Kraft belastet, die stets zum Boden gerichtet ist.
In einer alternativen Ausgestaltung ist der Widerstandsgeber 50 so
ausgebildet, dass die Kraft bei der Ausführung der Aufwärtsbewegung
des Squats bei der Aufrichtung der Testperson 1 aus der
gehockten Ausgangslage kontinuierlich zunimmt. Schließlich kann
der Widerstandsgeber 50 auch so ausgestaltet sein, dass
er nicht eine konstante Kraft auf den Schulterbereich der Testperson 1 aufbringt,
sondern vielmehr eine Kraft erzeugt, die stets einer Bewegung des
Schulterbereichs der Testperson 1 entgegengerichtet ist.
Der Schulterbügel 52 des
Widerstandsgebers 50 umfasst dabei den Schulterbereich
der Testperson 1 so, dass auch der Widerstandsgeber 50 eine
Zwangsführung,
hier für
den Schulterbereich der Testperson 1, ausbildet. Diese zusätzliche
Zwangsführung
für den
Schulterbereich der Testperson ist dazu vorgesehen, die natürliche Aufrichtbewegung
des Rückens
bei der Aufwärtsbewegung
des Squat zwangszukoordinieren. Sie ist jedoch optional und nicht
zwingend für
die Ausführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens
bzw. ist kein zwingendes Merkmal des erfindungsgemäßen Test- und
Trainingsgeräts.
-
Um
die Standfestigkeit der Testperson 1 bei der Ausführung der
Squats zu verbessern, hat es sich als vorteilhaft herausgestellt,
wenn am Schulterbügel 52 des
Widerstandsgebers 50 zusätzlich Handgriffe 54 vorgesehen
werden, welche von der Testperson 1 bei der Ausführung des
zwangskoordinierten Squats umfasst werden können.
-
6 zeigt
einen alternativen Widerstandsgeber 50, welcher keine echte
Zwangsführung
für einen
weiteren Körperbereich
der Testperson 1 ausbildet. In diesem alternativen Ausführungsbeispiel
ist der Widerstandsgeber 50 als Hebestation ausgebildet,
bei der über
rechtsseitig und linksseitig der Testperson 1 angeordnete
Hebegriffe eine kontrollierte Last angehoben werden muss während der
Ausführung
des zwangskoordinierten Squats. Diese spezielle Ausgestaltung des
Widerstandsgebers 50 eignet sich insbesondere zur Anwendung
bei Testperson 1 mit sehr guter körperlicher Konstitution.
-
Die 7a bis 7c zeigen
schließlich
den bei der Ausführung
eines zwangskoordinierten Squats mit dem erfindungsgemäßen Test-
und Trainingsgerät 10 gemäß 2 ausgeführten Bewegungsablauf.
Zur Erhöhung
der Übersichtlichkeit wurde
der in 2 gezeigte Widerstandsgeber 50 in den 7a bis 7c weggelassen.
Die dargestellte Bewegungssequenz beginnt in der aufrecht stehenden
Körperlage
der Testperson 1. Während
der Ausführung
des zwangskoordinierten Squats ist der Abstand A zwischen der Fußplatte 40 und
der Zwangsführung 20 (abgesehen
vom Bewegungsfreiheitsgrad der Führungsstange 30 in
der Schiene 26) festgelegt. Auch der Abstand in horizontaler
Richtung zwischen der Fußplatte 40 sowie
der Zwangsführung 20 ist
während
der Ausführung
des zwangskoordinierten Squats festgelegt (abgesehen wiederum vom Bewegungsfreiheitsgrad
der Führungsstange 30 in der
Schiene 26). Darüber
hinaus ist auch der am Stativ 36 vorgesehene Drehversteller 32 arretiert,
so dass sich der Neigungswinkel α der
Schiene 26 gegen die Vertikale bei der Ausführung des zwangskoordinierten
Squats nicht verändert.
Dennoch ist in der Zwangsführung 20 neben
dem Translations-Freiheitsgrad der in der Schiene 26 gleitenden
Führungsstange 30 auch
ein Rotationsfreiheitsgrad realisiert, da die Zapfen 28 der
Führungsstange 30 um
ihre Längsachse
drehbar in der Schiene 26 gelagert sind. Dabei kann diese
Drehlagerung integral mit der translatorischen Lagerung der Führungsstange 30 in
der Schiene 26 ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, eine
separate Drehlagerung an der Führungsstange 30 vorzusehen,
die unabhängig von
der translatorischen Lagerung der Zapfen 28 in der Schiene 26 ausgebildet
ist.
-
Wie
aus der Figurensequenz 7a bis 7c ersichtlich ist,
gleiten die Zapfen 28 der Führungsstange 30 bei
der Abwärtsbewegung
der Testperson 1 bei der Ausführung des zwangskoordinierten
Squats um die Strecke R nach hinten und um die Strecke U nach unten.
Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, wenn
die Zwangsführung 20 so
ausgebildet ist, dass die Strecke R kleiner ist als die Strecke
U. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der
von der Schiene 26 vorgegebene Weg, den die Führungsstange 30 zurücklegen
kann, nicht rein linear ist, sondern vielmehr durch eine konkave
Funktion beschrieben werden kann. Insbesondere vorteilhaft ist ein
parabolischer Verlauf des von der Zwangsführung 20 vorgegebenen
Wegs der Führungsstange 30 in
der Schiene 26.
-
Bei
der Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
führt die
Testperson 1 z.B. unter Verwendung des Test- und Trainingsgeräts 10 gemäß 2 eine
Vielzahl von zwangskoordinierten Squats hintereinander aus. Bei
der Ausführung
dieser zwangskoordinierten Squats wird der Belastungszustand der
Testperson 1 erfasst, was im einfachsten Fall durch bloße subjektive Überwachung
des eigenen Belastungszustands durch die Testperson 1 selbst
erfolgen kann. Erfasst werden kann hier die Anzahl von zwangskoordinierten
Squats, die die Testperson 1 ausführen kann, bevor sie ihre subjektive
Belastungsschwelle erreicht. Insbesondere kann hier über ein
Zeitraum von mehreren Wochen hinweg parallel zum gezielten Auftrainieren
einzelner Muskelgruppen kontinuierlich der Trainingszustand, also die
körperliche
Konstitution, der Testperson 1 erfasst und überwacht
werden. Insbesondere soll die Einstellung und Bewertung der körperlichen
Konstitution aus der Relation von Übungswiederholungen und dem
aufgelegten Widerstand ermittelt werden. Dazu werden Normwerte ermittelt,
die u.a. Alter, Geschlecht, Gewicht, Größe und Trainingszustand berücksichtigen.
-
In
weiterentwickelten Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird der Belastungszustand der Testperson 1 während der
Ausführung von
einer Vielzahl von zwangskoordinierten Squats mittels des gezeigten
Test- und Trainingsgeräts 10 überwacht,
beispielsweise durch Überwachung
der Herzfrequenz, des Blutdrucks und/oder des Laktatwerts des Bluts.
Hier kann eine an Alter, Geschlecht und körperliche Gesamtkonstitution
angepasste individuelle Schwelle definiert werden, deren Erreichen die
aktuelle körperliche
Konstitution widerspiegelt (z.B. Erreichen einer vorgegebenen Pulsschwelle von
z.B. 165 Schlägen
pro Minute nach xy Squats). Weiterhin können die erfassten physiologischen Kenngrößen auch
als Abbruchkriterien oder Korrektive herangezogen werden.
-
- 1
- Testperson
- 10
- Test-
und Trainingsgerät
- 20
- Zwangsführung
- 22
- Beckengurt
- 24
- Aufnahme
- 26
- Schiene
- 28
- Zapfen
- 30
- Führungsstange
- 32
- Drehversteller
- 34
- Vertikalverstellung
- 36
- Stativ
- 40
- Fußplatte
- 42
- Markierung
- 50
- Widerstandsgeber
- 52
- Schulterbügel
- 54
- Handgriff
- 56
- Hebegriff