DE10221775A1

DE10221775A1 - Trainingsgerät

Info

Publication number: DE10221775A1
Application number: DE10221775A
Authority: DE
Inventors: Martin Reck
Original assignee: Individual
Current assignee: RECK, ANTON, 88422 BETZENWEILER, DE
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2022-05-16
Also published as: US20020198080A1; DE10221775B4

Abstract

Es wird ein Trainingsgerät mit fortlaufend rotatorisch bewegbaren, miteinander verbundenen Betätigungselementen für ein Extremitätenpaar einer Person, Antriebsmittel zum Antreiben der Betätigungselemente sowie einer Elektronikeinheit zur Regelung und/oder Steuerung der Bewegung der Betätigungselemente vorgeschlagen, wobei Mittel zur optischen, akustischen, haptischen oder riechbaren Meldung bzw. Anzeige einer Trainingsparameter-Zielvorgabe und einer damit vergleichbaren Ist-Größe bzw. einer Trainingsparameter-Zielabweichung in Bezug auf eine Ist-Größe vorgesehen sind, und wobei das Trainingsparameter-Ziel die Drehzahl, das Moment bzw. die Betätigungselementposition oder eine daraus abgeleitete Größe ist. Des Weiteren wird eine seitenbezogene und eine winkelbezogene Trainingsparameter-Zielvorgabe mit entsprechender Meldung oder Anzeige vorgeschlagen. Außerdem ist Teil der Erfindung ein Trainingsgerät, das bei isokinetischem Training eine Solldrehzahl in Abhängigkeit von Herz-Kreislauf-Größen bzw. vom durch den Trainierenden auf die Betätigungselemente aufgebrachten antreibenden Moment ändert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Trainingsgerät mit fortlaufend rotatorisch bewegbaren, miteinander verbundenen Betätigungselementen für ein Extremitätenpaar einer Person, Antriebsmittel zum Antreiben der Betätigungselemente sowie einer Elektronikeinheit zur Regelung und/oder Steuerung der Bewegung der Betätigungselemente.

Stand der Technik

Trainingsgeräte der einleitend bezeichneten Art sind bereits in vielfältiger Ausführungsform bekannt geworden.
In der europäischen Offenlegungsschrift EP 0 865 804 wird ein Trainingsgerät für Bewegungsbehinderte offenbart, das insbesondere für Personen ausgelegt ist, die entweder über sehr geringe Restmuskelkräfte verfügen oder zumindest nur auf einem Teil einer Umdrehung Muskelkraft ausüben können. Auf einem gewöhnlichen Trainingsgeräte würde für solche Patienten die Schwierigkeit bestehen, überhaupt eine Bewegung, womöglich sogar eine runde Bewegung zustande zu bringen.
Bei Kranken, die z. B. aufgrund eines Schlaganfalls an einseitigen Lähmungserscheinungen leiden, kann zwar das in der europäischen Offenlegungsschrift offenbarte Trainingsgerät ebenfalls eingesetzt werden, jedoch wird der Trainierende nicht gezielt dazu hingeführt, mit der beeinträchtigten Seite bewusster in den Bewegungsablauf einzugreifen, um letzten Endes seine volle Bewegungsfähigkeit wieder zu erhalten.
In der europäischen Offenlegungsschrift EP 0 998 961 A1 wird für eine gezieltere und bewusstere Bewegung einer Körperhälfte bei einem Trainingsgerät der einleitend bezeichneten Art vorgeschlagen, dass eine Elektronikeinheit vorgesehen ist, welche die Kurbelbewegung innerhalb einer Umdrehung in wenigstens zwei Abschnitte einteilt, und dass die Elektronikeinheit in Bezug auf diese Abschnitte unterschiedliche Funktionen für die Kurbelbewegung vorgibt.
Auf diese Weise ist es möglich, den Trainingsablauf so zu gestalten, dass die trainierende Person innerhalb einer Umdrehung der Kurbelarme des Trainingsgeräts unterschiedliche Trainingsangebote erhält und somit auf ein beeinträchtigtes, gelähmtes Gliedmaß besonders eingegangen werden kann. Es hat sich außerdem herausgestellt, dass sich hierdurch insbesondere bei einseitig Gelähmten auch die Koordination ihrer Bewegungen verbessern lässt. Dies geschieht jedoch für den Trainierenden eher unbewusst, weshalb eine diesbezügliche Effizienzsteigerung möglich ist.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Trainingsgerät insbesondere für bewegungsbehinderte Personen bereitzustellen, mit welchem sich die Koordination, d. h. die Verknüpfung von Gehirnfunktionen mit gezielter Muskeltätigkeit, verbessern lässt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 6, 7, 9 und 10 gelöst.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt.
Bei einer ersten Lösungsmöglichkeit der Erfindung wird das Trainingsgerät der einleitend bezeichneten Art dahingehend weitergebildet, dass Mittel zur optischen, akustischen, haptischen oder riechbaren Meldung bzw. Anzeige einer Trainingsparameter-Zielvorgabe und einer damit vergleichbaren Ist-Größe bzw. einer Trainingsparameter-Zielabweichung in Bezug auf eine Ist-Größe vorgesehen sind, wobei das Trainingsparameter-Ziel die Drehzahl, das Moment, vorzugsweise das von der trainierenden Person aufgebrachte Moment bzw. die Betätigungselementposition, z. B. die Lage eines Betätigungselements, insbesondere die Lage einer Tretkurbel, oder eine daraus abgeleitete Größe, wie z. B. die Kraft auf die Betätigungselemente, die Leistung oder eine andere Verknüpfung von Drehzahl, Moment oder Betätigungselementposition ist. Diese Vorgehensweise baut darauf auf, dass nunmehr der Trainierende ganz bewusst, d. h. durch gezieltes Ansprechen der Muskulatur über die Verstandestätigkeit, versuchen soll, ein Trainingsparameter- Ziel zu erreichen und dieses vorzugsweise zu halten. Das heißt, es eignen sich nur solche Parameter als Trainingsparameter-Ziel, die der Trainierende zumindest in einem gewissen Grad durch seinen Willen beeinflussen kann. Beispielsweise wird eine Zielleistung und die momentane Istleistung angezeigt. Eine Zieldarstellung lässt sich auch dadurch verwirklichen, dass sich auf einem Bildschirm zwei symbolische Läufer bewegen, wovon einer ein durch die Elektronikeinheit vorgegebener Läufer ist und der andere Läufer die trainierende Person widerspiegelt. In Abhängigkeit von der vorgegebenen Ziel-Drehzahl bewegt sich der "Elektronikeinheit-Läufer" mit einer bestimmten Geschwindigkeit, wobei sich der "Läufer für den Trainierenden" gleich schnell mit dem "Elektronikeinheit- Läufer" bewegt, sofern der Trainierende mit der Ziel-Drehzahl trainiert. Im Sinne der Erfindung können auch Verläufe der genannten Trainingsparameter als Trainingsparameter-Ziele dienen, z. B. Moment, Drehzahl oder Leistung in Abhängigkeit von der Position oder Winkelstellung der Betätigungselemente. Beispielsweise ist das Trainingsparameter-ziel die Drehzahl. Diese kann an einer bestimmten Position, also positionsabhängig, als neues Ziel auf einen vorgegebenen Wert angehoben werden oder ist über eine Umdrehung als Ziel konstant zu halten. In einer anderen Trainingsvariante kann als "Ziel" ein bestimmtes Moment verwendet werden. Zusätzlich kann dieses Moment als neues Ziel an einer vorgegebenen Position erhöht oder erniedrigt werden. Dies lässt sich z. B. auf die Tretphase des jeweiligen Beines abstimmen. Für den Fall, dass die Betätigungselementposition das Trainingsparameter-Ziel ist, kann ein Verlauf (Funktion) dieser Größe darin bestehen, dass das Betätigungselement eine bestimmte Position anfährt und diese hält.
Sofern mit einer Abweichung vom Trainingsparameter-Ziel gearbeitet wird, kann diese qualitativ oder quantitativ angegeben werden, z. B. "zu schnell" oder "zu langsam" bzw. "Tretverhalten ist o. k.", "Tretverhalten ist nicht o. k." oder kurz: "o. k.", "nicht o. k.". Die Abweichung lässt sich jedoch auch quantitativ angeben, z. B. "um "5" zu schnell". Es ist jedoch auch eine Mischangabe z. B. in Form einer Trendanzeige möglich. Auch bei der Angabe der "Abweichung" kann zusätzlich für eine bessere Orientierung des Trainierenden das Trainingsparameter-Ziel angezeigt werden. Durch alle genannten Maßnahmen werden die koordinativen Fähigkeiten eines Trainierenden verbessert.
Darüber hinaus lässt sich jedoch durch Änderung der Trainingsparameter-Zielvorgabe zusätzlich ein Trainingsablauf im Hinblick auf eine verbesserte Koordination gezielt führen, wenn die Elektronikeinheit zur selbsttätigen Veränderung der Trainingsparameter-Zielvorgabe in Abhängigkeit von vorgegebenen Kriterien ausgelegt ist. Mit einer Veränderung der Trainingsparameter-Zielvorgabe ändert sich selbstverständlich automatisch auch eine aktuelle Zielabweichung, sofern mit dieser gearbeitet wird. Die Änderung kann auch nach einem Zeitschema vollzogen werden oder in der Art und Weise, wie ein Ziel angenähert, erreicht oder gehalten wird.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung hat die Änderung der Trainingsparameter-Zielvorgabe eine Änderung eines von der Elektronikeinheit geregelten oder gesteuerten Trainingsparameters zur Folge. Damit lässt sich auch bei sich ändernder Trainingsparameter-Zielvorgabe, z. B. eine Trainingsform realisieren, bei welcher der Trainierende dennoch eine konstante Leistung erreichen soll. Bei z. B. einem Isokinetiktraining, bei welchem die Drehzahl geregelt wird und der vorgegebene Trainingsparameter-Ziel ein vom Trainierenden zu erreichendes Moment ist, kann demgemäß bei einer Änderung des Zielmoments die Solldrehzahl in einer Weise geändert werden, dass das Produkt aus Drehzahl und Moment, nämlich die Leistung, unverändert bleibt. Für den Fall eines isotonischen Trainings, bei welchem das Bremsmoment geregelt wird und der Trainingsparameter-ziel die Drehzahl ist, kann bei einer Änderung der Zieldrehzahl das Bremsmoment in einer Weise geändert werden, dass wiederum das Produkt aus Zieldrehzahl und Sollbremsmoment unverändert bleibt.
Bei einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Elektronikeinheit dazu ausgelegt, eine Änderung eines geregelten oder gesteuerten Trainingsparameters in Abhängigkeit von vorgegebenen Kriterien vorzunehmen. In diesem Zusammenhang sind derartige Kriterien, z. B. der automatische Ablauf eines bestimmten Zeitschemas, nach dem der geregelte oder gesteuerte Trainingsparameter verändert wird, oder die Art und Weise, wie das Trainingsparameter-Ziel angenähert, erreicht oder gehalten wird. Vorzugsweise bleibt bei dieser Trainingsart das Ziel konstant. Dies stellt ähnliche koordinative Anforderungen, wie wenn bei konstantem geregelten oder gesteuerten Trainingsparameter das Trainingsparameter-ziel verändert wird. Bei einem Isokinetiktraining ist die Drehzahl der geregelte oder gesteuerte Trainingsparameter, wobei z. B. das zu erreichende Moment das Trainingsparameter-ziel ist.
Die Elektronikeinheit kann auch für eine Änderung eines externen Stimulationsparameters in Abhängigkeit von vorgegebenen Kriterien ausgelegt sein. Zum Beispiel versucht der Trainierende, auch unter Anwendung einer externen Muskelstimulation ein vorgegebenes Trainingsparameter-Ziel zu erreichen. Durch gezielte Veränderung der Muskelstimulation kann der Trainierende gezwungen werden, um ein bestimmtes Ziel zu erreichen, eine größere Eigeninitiative beim Training zu zeigen, was wiederum die koordinativen Fähigkeiten verbessert.
Bei einer weiteren Lösungsmöglichkeit der Aufgabe ist die Vorgabe des Trainingsparameter-Ziels seitenbezogen, wobei das oben bezeichnete Trainingsgerät mit Mittel zur optischen, akustischen, haptischen oder riechbaren Meldung bzw. Anzeige der seitenbezogenen Trainingsparameter-Zielvorgabe und einer damit vergleichbaren Ist-Größe bzw. einer Trainingsparameter- Zielabweichung in Bezug auf eine Ist-Größe versehen ist. Insbesondere einseitig gelähmten Personen wird durch diese Maßnahme ein für die gesunde und kranke Seite unterschiedliches koordinatives Training möglich.
Dementsprechend wird z. B. das zu erreichende Moment auf der gesunden Seite als Zielvorgabe deutlich höher gesetzt als auf der kranken Seite. Die Zielvorgabe der kranken Seite kann mit zunehmendem Trainingserfolg an die gesunde Seite angepasst werden, was in großem Maße motivationssteigernd ist. Ebenso ist es möglich, das Ziel vorzugeben, dass ein Trainingsparameter auf beiden Seiten gleich ist oder in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen soll. Die Seitentrennung kann z. B. anhand der Tretphase der Beine vorgenommen werden oder mittels einer seitengetrennten Messung, insbesondere Momenten- bzw. Kraftmessung erfolgen. Die Zielvorgabe kann aber auch in einer Weise erfolgen, dass auf einer Seite ein Zielwert erzeugt wird, der von der anderen Seite zu erreichen ist. Z. B. dient die Leistung einer Seite als Zielvorgabe für die andere Seite.
Eine noch differenziertere Möglichkeit, auf ein Gliedmaßenpaar einzugehen, wird erreicht, wenn außer dem seitenbezogenen auch ein winkelabschnittbezogenes Training durchführbar ist. Das heißt, bei zum Beispiel einer Drehbewegung können mehrere Winkelabschnitte definiert werden, in denen jeweils verschiedene Trainingsparameter- Zielvorgaben wirksam sind. Die Trainingsparameter-Zielvorgabe kann z. B. darin bestehen, dass in wenigstens zwei Winkelabschnitten die Trainingsparameter gleich sind.
Bei einer außerdem bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Elektronikeinheit dazu ausgelegt, auszuwerten, in welcher Art und Weise Trainingsparameter-Ziele erreicht werden, z. B. wie viele Zielvorgaben erreicht werden bzw. wie ein Einzelziel erreicht wird.
Bei einer weiteren Lösungsmöglichkeit der Aufgabe wird das oben bezeichnete Trainingsgerät dadurch weitergebildet, dass die Elektronikeinheit im Rahmen eines isokinetischen Trainings zur Regelung der Drehzahl auf eine Solldrehzahl ausgelegt ist, wobei sich die Solldrehzahl selbsttätig in Abhängigkeit von Herz-Kreislauf-Größen, wie z. B. dem Puls, dem Blutdruck bzw. der Sauerstoffsättigung des Blutes, des Trainierenden oder vom durch den Trainierenden auf die Betätigungselemente aufgebrachten, die Betätigungselemente antreibenden Moment, z. B. abhängig vom Verlauf von einem dieser Parameter, ändert. Bei dieser Variante liegt der Schwerpunkt des Trainings bei der Verbesserung der Fitness, da insbesondere Ermüdungserscheinungen des Trainierenden berücksichtigt werden, so dass der Trainierende nicht überlastet wird. Gleichzeitig wird dem Trainierenden jedoch die Möglichkeit gegeben, das Training mit bewusster Koordination unter dem Gesichtspunkt durchzuführen, dass eine Überlastung sich regelmäßig negativ auf eine saubere Koordination während einer Übung auswirkt.
Schließlich wird die Aufgabe durch Weiterbildung des oben bezeichneten Trainingsgeräts auch dadurch gelöst, dass die Antriebsmittel durch zumindest teilweises Antreiben der Betätigungselemente eine trainierende Person beim Erreichen einer Trainingsparameter-Zielvorgabe unterstützen. Durch diese Maßnahme wird es einer trainierenden Person erleichtert, ein vorgegebenes Ziel zu erreichen, was sich motivationssteigernd auswirkt und somit das Ergebnis des koordinativen Trainings verbessert.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten näher erläutert.
Die Figur zeigt ein in Funktionsblöcken schematisch dargestelltes Bewegungsgerät 1. Dass Bewegungsgerät 1 umfasst eine Kurbel 2 mit Pedalen 3 für die Beine einer trainierenden Person (nicht dargestellt) sowie einen Elektromotor 4, der beispielhaft durch einen Riemenantrieb 5 mit einer Welle 6 der Kurbel 2 verbunden ist.
Der Elektromotor 4 ist über eine Verbindungsleitung 7 mit einer Elektronikeinheit 8 verbunden und über eine weitere Verbindungsleitung 9 mit einer Eingabe- und Anzeigeeinrichtung 10. Die Eingabe- und Anzeigeeinrichtung 10 weist ein Display 11 sowie ein Eingabefeld 12 auf.
Das Trainingsgerät 1 kann zusätzlich einen Inkrementalgeber (nicht gezeigt) aufweisen, durch welchen sich die Drehzahl der Kurbel 2 sowie deren genaue Winkelstellung ermitteln lassen.
Hierdurch wird es insbesondere möglich, ein Training mit einer winkelbezogenen Trainingsparameter-Zielvorgabe bei entsprechender Anzeige vornehmen zu können.
Bei einer Ausführungsvariante kann über das Eingabefeld 12 auf dem Display 11 an der Stelle 11a eine Trainingsparameter- Zielvorgabe z. B. ein vom Trainierenden zu erreichendes Moment, vorgegeben werden. An der Stelle 11b wird dann das vom Trainierenden tatsächlich auf die Kurbel 2 aufgebrachte Moment dargestellt. Der Trainierende muss nun versuchen, den Ist-Wert und das "Ziel" immer vor Augen, den Ist-Wert an die Zielvorgabe anzunähern.
Es ist jedoch auch möglich, an der Stelle 11b lediglich die Abweichung zu einem eingegebenen Ziel, z. B. eine Momenten-, eine Drehzahl- oder eine Leistungsabweichung usw. anzugeben.
Bei einem seitenbezogenen Training kann die Zielvorgabe auch darin bestehen, dass an den Stellen 11a und 11b Trainingsparameter für jeweils eine Beinseite angezeigt werden, wobei die trainierende Person versuchen sollte, für beide Seiten gleiche Werte des Trainingsparameters, z. B. der Leistung zu erreichen.
Entsprechend der Diskussion der Ansprüche sind eine Vielzahl weiterer Möglichkeiten denkbar, wie mit einer Zielvorgabe erfindungsgemäß mit dem Bewegungsgerät 1 gearbeitet werden kann. Bezugszeichenliste 1 Bewegungsgerät
2 Kurbel
3 Pedal
4 Elektromotor
5 Riemenantrieb
6 Welle
7 Verbindungsleitung
8 Elektronikeinheit .
9 Verbindungsleitung
10 Eingabe- und Anzeigevorrichtung
11 Display
11a Stelle
11b Stelle
12 Eingabefeld

Claims

1. Trainingsgerät mit fortlaufend rotorisch bewegbaren, miteinander verbundenen Betätigungselementen für ein Extremitätenpaar einer Person, Antriebsmittel zum Antreiben der Betätigungselemente sowie einer Elektronikeinheit zur Regelung und/oder Steuerung der Bewegung der Betätigungselemente, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur optischen, akustischen, haptischen oder riechbaren Meldung bzw. Anzeige einer Trainingsparameter-Zielvorgabe und einer damit vergleichbaren Ist-Größe bzw. einer Trainingsparameter- Zielabweichung in Bezug auf eine Ist-Größe vorgesehen sind, wobei das Trainingsparameter-Ziel die Drehzahl, das Moment bzw. die Betätigungselementposition oder eine daraus abgeleitete Größe ist.

2. Trainingsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit zur selbsttätigen Veränderung der Trainingsparameter-Zielvorgabe in Abhängigkeit von vorgegebenen Kriterien ausgelegt ist.

3. Trainingsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der Trainingsparameter- Zielvorgabe eine Änderung eines von der Elektronikeinheit geregelten oder gesteuerten Trainingsparameters zur Folge hat.

4. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit dazu ausgelegt ist, eine Änderung eines geregelten oder gesteuerten Trainingsparameters in Abhängigkeit von vorgegebenen Kriterien vorzunehmen.

5. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit dazu ausgelegt ist, eine Änderung eines externen Stimulationsparameters in Abhängigkeit von vorgegebenen Kriterien vorzunehmen.

6. Trainingsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit zur seitenbezogenen vorgabe eines Trainingsparameter-Ziels ausgelegt ist, und dass Mittel zur optischen, akustischen, haptischen oder riechbaren Meldung bzw. Anzeige der seitenbezogenen Trainingsparameter-Zielvorgabe und einer damit vergleichbaren Ist-Größe bzw. einer Trainingsparameter- Zielabweichung in Bezug auf eine Ist-Größe vorgesehen sind.

7. Trainingsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit zur winkelabschnittbezogenen vorgabe eines Trainingsparameter- Ziels ausgelegt ist, und dass Mittel zur optischen, akustischen, haptischen oder riechbaren Meldung bzw. Anzeige der winkelabschnittbezogenen Trainingsparameter-Zielvorgabe und einer damit vergleichbaren Ist-Größe bzw. einer Trainingsparameter-Zielabweichung in Bezug auf eine Ist-Größe vorgesehen sind.

8. Trainingsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit dazu ausgelegt ist, auszuwerten, in welcher Art und Weise Trainingsparameter-Ziele erreicht werden.

9. Trainingsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronikeinheit im Rahmen eines isokinetischen Trainings zur Regelung der Drehzahl auf eine Solldrehzahl und zur selbsttätigen Änderung der Solldrehzahl in Abhängigkeit von Herz-Kreislauf-Größen des Trainierenden und/oder vom durch den Trainierenden auf die Betätigungselemente aufgebrachten antreibenden Moment ausgelegt ist.

10. Trainingsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel durch zumindest zeitweises Antreiben der Betätigungselemente eine trainierende Person beim Erreichen einer Trainingsparameter- Zielvorgabe unterstützen.