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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für eine vibrierende Einwirkung auf den Körper des Menschen.
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Die Erfindung ist aus dem Gebiet des Sports, und zwar für die technischen Mittel für die Ausführung von physischen Übungen, die insbesondere auf die Entwicklung der Beweglichkeit in den Gelenken gerichtet sind, einsetzbar. Bei der Ausführung dieser Übungen werden physiologische Bildungsprozesse verschiedener Qualitäten der Muskeln (zum Beispiel, die Elastizität, die Haltbarkeit, die Kraft, die Zähigkeit usw.) gefördert. Für eine derartige Stimulierung physiologischer Prozesse im modernen Sport und der Rehabilitationsmedizin sind Trainiergeräte breit verwendet, bei deren Benutzung physische Übungen auf dem Hintergrund der Einwirkung auf die Muskeln nach einer mechanischen Niederfrequenzvibration erfüllt sind.
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Es ist ein Sportheiltrainiergerät für das Muskeltraining und für die Prophylaxe der motorischen Verstöße und für die Entwicklung der Flexibilität in den Gelenken bekannt, das eine Gründung aufweist, die in der Form eines Skeletts ausgebildet ist. Auf dem Skelett ist mittels Dämpfer eine Plattform ausgebildet, die in der Form eines Rahmens mit einem Holzbelag versehen ist, der mit Leder Benäht und mit Geländerstangen versehen ist. Es ist auf der unteren Oberfläche der Plattform ein Rüttler für Raumschwingungen [1] aufgestellt. Eine solche Einrichtung gewährleistet eine intensive gerichtete Vibroeinwirkung auf die Muskeln des ganzen Organismus. Jedoch dieser Vorteil bedingt eine gleichmäßige Intensität der Vibroeinwirkung auf den ganzen Organismus. Sie bedingt gleichzeitig die Mängel einer Unmöglichkeit einer differenzierten Vibroeinwirkung, insbesondere auf bestimmte Körperteile des Menschen und entsprechend bestimmte Gelenke. Außerdem ist die Einrichtung genug sperrig und erfordert eine genügend großer Fläche für die Anlage, was ihre Möglichkeiten für die Nutzung als Personaltrainiergerät beschränkt.
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Es ist auch eine Einrichtung für eine vibrierende Therapie der Gelenke bekannt, die für die Wiederherstellung der Funktionen der Muskeln und für die Stimulierung des Blutkreislaufes in den Gelenken verwendet wird [2]. Diese Einrichtung ist mit der Möglichkeit einer Befestigung auf den Gliedmaßen des Menschen mittels eines Riemensystems und mit der Möglichkeit einer unabhängigen Arbeit (von den eingebauten Einspeiseelementen) versehen. Die Konstruktion einer solcher Einrichtung lässt gleichzeitig zu, frontale gegenläufige mechanische Schwingungen zu erzeugen, aber nur auf Kosten von einem sehr komplizierten mechanischen System für die Umwandlung der elektrischen Energie in die Energie der mechanischen Schwingungen, was die Funktionssicherheit der Einrichtung verringert. Außerdem kann unter der Berücksichtigung von genügend großen Abmessungen eine solche Einrichtung nicht für alle Gelenke (zum Beispiel, der Hand oder des Fußes) verwendet werden. Es sind auch Vibrotrainiergeräte bekannt, die speziell für abgesonderte Körperteile des Menschen entwickelt sind. So ist insbesondere ein Vibromassage-Handgelenktrainiergerät bekannt, das einen Körper, einen Rüttler und Massageaufsätze in Form einer Hemisphäre und in Form eines Kegels [3] aufweist. Das Trainiergerät ist für die Nutzung der Stimulierung der Muskelaktivität und des Blutkreislaufes des Unterarmes und des Handgelenkes bestimmt. Ein Mangel dieser bekannten Einrichtung ist eine enge Ausrichtung der Vibroeinwirkung (nur auf die Handmuskeln und teilweise auf die Unterarmmuskeln) und die Notwendigkeit der Nutzung von ersetzbaren Aufsätzen verschiedener Form.
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Es ist auch ein Trainiergerät-Stimulator bekannt, der einen Generator für mechanische Niederfrequensvibrationen und eine mit ihm hart verbundene Stütze in Form von einem umgewandten Löscher aufweist, mit der die Körperteile des Menschen [4] zusammenwirken. Jedoch ist diese beschriebene Einrichtung mit zwei wesentlichen Mängeln charakterisiert. Erstens wird darin die Generatorenergie der Vibrationen nicht nur für die Vibration des stimulierten Körperteiles verbraucht, sondern auch für die Vibration der erwähnten Stütze, die einige Masse hat. Zweitens sind Schwingungsumstellungen des stimulierten Körperteiles nur in der senkrechten Ebene mittels der Unterbringung des Körperteiles oben auf der Stütze möglich. Die Schwingungsumstellungen des stimulierten Körperteiles in der horizontalen Ebene sind bei der Konstruktion dieser Einrichtung nicht vorgesehen, was den Kreis der geförderten Muskelgruppen einengt. Vom zweiten Mangel versuchen die Produzenten der Trainiergeräte-Stimulatoren, mittels der Anlage des Trainiergerätes auf den speziellen Manipulator zu entgehen, dessen Konstruktion zulässt, die Orientierung des Trainiergerätes im Raum zu tauschen. Das erlaubt den Körperteilen, mit der Stütze nicht nur in horizontalen, sondern auch in senkrechten Ebenen zusammenzuwirken. Jedoch ist bei einem solchen Herangehen die Konstruktion des Trainiergerätes komplizierter und teurer.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine Einrichtung zu entwickeln, die bei vereinfachter Konstruktion insgesamt die Verkleinerung des Energieaufwands auf die Vibration der Stütze gewährleistet, sowie den Körperteilen des Menschen ermöglicht, mit der Stütze nicht nur in der horizontalen und senkrechten Ebenen, sondern auch in anderen Raumlagen zusammenzuwirken.
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Die gestellte Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die Einrichtung weist einen auf einem Rahmen aufgestellten Generator für mechanische Schwingungen auf, der aus einem Elektromotor und einem Umwandlungsmittel der elektrischen Energie in die Energie der mechanischen Schwingungen besteht. Mit dem Generator der mechanischen Schwingungen ist ein Mittel für die Kontaktübertragung der mechanischen Schwingungen auf die Körperteile des Menschen verbinden. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Kontaktübertragungsmittel der mechanischen Schwingungen auf den Körperteil des Menschen in der Art einer auf dem Rahmen hart befestigten, hartdeformierbaren nach der ganzen Fläche der Oberfläche eine Stütze für die Körperteile des Menschen aufweist, die eine Form eines unvollständigen hohlen Zylinders hat. Das Umwandlungsmittel der elektrischen Energie in die Energie der mechanischen Schwingungen ist in der Art eines Kurbelgetriebe ausgebildet, dessen Kurbel mit einer Abgabewelle des Elektromotors hart verbunden ist, und die Triebstange ist mit der Stütze für die Körperteile des Menschen von der Seite ihrer inneren Oberfläche mit der Möglichkeit einer hin- und hergehenden Umstellung zwischen zwei äussersten Lagen gelenkig verbunden. Dabei sind der Durchmesser der Stütze für die Körperteile des Menschen und die Triebstangenlänge so gewählt, dass in der Mittellage der Triebstange die Stütze für die Körperteile des Menschen einer Deformation nicht unterworfen ist, und die längsläufige Achse der Triebstange liegt unter einem Winkel α > 0 zur querverlaufenden Achse und unter einem Winkel β > 0 zur längslverlaufenden Achse der Stütze für die Körperteile des Menschen. In den bevorzugten Formen der Realisierung der Einrichtung ist der Winkel α etwa 90° und der Winkel β von 45 ° bis zu 135° ausgebildet, bevorzugt 90° gewählt.
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Eine elastische Deformation auf der ganzen Fläche der Oberfläche der Stütze für die Körperteile des Menschen kann in der bevorzugten Formen der Realisierung dadurch gewährleistet sein, dass die Stütze für die Körperteile des Menschen aus einem Feinstoff ausgebildet ist, bevorzugt aus Feinblech.
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Die obengenannten wesentlichen Merkmale, die die Besonderheiten der Konstruktion der erklärten Einrichtung charakterisieren, sind den Autoren aus der Reihe von gefundenen in den vieljährigen Entwicklungen und den experimental erprobten technischen Lösungen gewählt, wie eine gewährleistete maximal wirksame Errungenschaft des erklärten technischen Ergebnisses: a) die Ausnahme vom Gesamtaufwand der Energie des Elektromotors jenen ihres Teiles, der im Prototyp auf die Schwingungsumwandlungen der Stützemasse in Form von einem umgewandten Löscher (in der erklärten Einrichtung ist die Stützemasse von der Reaktion des mit ihm hart verbundenen Rahmens kompensiert), b) die Abwesenheit der Notwendigkeit, einen Manipulator für die Orientierungveränderung der Einrichtung im Raum bei einer bedeutenden Vereinfachung der Konstruktion und der Erweiterung der möglichen Raumlagen des Körperteiles auf der Stütze für die Körperteile des Menschen zu verwenden.
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Im nachstehenden werden die Vorteile und die Vorzüge der erklärten Einrichtung für die Entwicklung der Beweglichkeit in den Gelenken näher am Beispiel einer in Zeichnungen dargestellten Einrichtung näher erläutert. Es zeigen:
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1 – die schematische Darstellung der Frontansicht der erklärten Einrichtung; und
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2 – die schematische Darstellung im Teillängsschnitt der Einrichtung nach der 1.
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In der 1 ist schematisch die Frontansicht, und in 2 Längsschnitt der Einrichtung für die vibrierende Einwirkung auf den Körper des Menschen dargestellt, die einen auf einem Rahmen 1 aufgestellten Generator für mechanische Schwingungen aufweist. Der Generator besteht der aus Elektromotor 2 und einem Umwandlungsmittel das die elektrische Energie in die Energie mechanischer Schwingungen umsetzt. Das Umwandlungsmittel ist in der Art eines Kurbelgetriebes ausgebildet, deren Kurbel 3 mit einer Abgabewelle 4 des Elektromotors 2 fest verbunden ist. Eine Triebstange 5 ist mittels eines Elementes einer Gelenkkupplung 6 mit einer Stütze 7 für die Körperteile des Menschen auf der Seite ihrer inneren Oberfläche 8 verbunden.
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Die Stütze 7 für die Körperteile des Menschen ist auf dem Rahmen 1 fest befestigt, hat eine Form eines unvollständigen hohlen Zylinders und ist hartdeformiert auf der ganzen Fläche der Oberfläche der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen ausgebildet. Im gegebenen Beispiel – aus einem Feinstoff, bevorzugt aus dem Feinblech. Der Durchmesser der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen und die Länge der Triebstange 5 sind so gewählt, dass in der Mittellage der Triebstange 5, die in 1 mit der Linie O1-O2 dargestellt ist, die Stütze 7 für die Körperteile des Menschen der Deformation nicht unterworfen ist. In dieser Lage ist die Stütze 7 für die Körperteile des Menschen für die Anschaulichkeit mit der ausgezogenen Linie dargestellt. In der äussersten unteren und in der äussersten oberen Lage, ist die Stütze 7 für die Körperteile des Menschen mit zwei feinen Linien dargestellt und mit den Positionen 9 und 10 entsprechend bezeichnet.
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Die längs verlaufende Achse der Triebstange 5 liegt im gegebenen Beispiel unter einem Winkel α = 90° zur quer verlaufenden Achse und unter einem Winkel β = 90° zur längs verlaufenden Achse 11 der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen. Mit den Pfeilen A und B der 1 sind entsprechend die senkrechte und die horizontale Richtung der Übertragung auf die Stütze 7 für die Körperteile des Menschen der mechanischen Schwingungen der maximalen Amplitude bezeichnet.
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Die Einrichtung arbeitet auf folgende Weise.
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Beim abgeschalteten Elektromotor 2, wenn sich die Triebstange 5 in der Zwischenlage befindet, ist die Stütze 7 für die Körperteile des Menschen der Deformation nicht unterworfen und hat im quer verlaufenden Schnitt die Form des richtigen unvollständigen hohlen Zylinders, dessen abgestellte Enden nach der Zylinderhöhe nach innen eingebogen und auf dem Rahmen 1 fest befestigt sind. Für die Kürzung im untengenannten Text ist die Form der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen in der Zwischenlage wie ein Zylinder bezeichnet.
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Beim Anschließen des Elektromotors 2 an eine Stromquelle (auf den Zeichnungen nicht dargestellt) vollzieht die Triebstange 5, die mittels der Kurbel 3 mit der Abgabewelle 4 des Elektromotors 2 verbunden ist, hin- und hergehende Niederfrequenzumstellungen, im gegebenen Beispiel, wenn der Winkel α = 90°, in der senkrechten Ebene. Die Beweglichkeit der Konstruktion ist dank der Gelenkkuppelung der Triebstange 5 mit der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen von der Seite ihrer inneren Oberfläche 8, einerseits, und der harten Verbindung der Kurbel 3 mit der Abgabewelle 4 des Elektromotors 2, andererseits gewährleistet. Die Triebstange 5 vollzieht hin- und hergehende Niederfrequenzumstellungen in der äussersten oberen Lage und wirkt auf die Stütze 7 für die Körperteile des Menschen ein. Sie gibt ihr die Form einer in der senkrechten Richtung ausgedehnten Ellipse, die in der 1 mit der Position 10 bezeichnet ist, und in der äussersten unteren Lage – die Form einer in der horizontalen Richtung ausgedehnten Ellipse 8, die in der 1 mit der Position 9 bezeichnet ist. (für die Kürzung im untengenannten Text wird die Form der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen in den äussersten Lagen wie eine Ellipse bezeichnet). Dabei wird der mit dem Oberteil der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen zusammenwirkende Körperteil des Menschen, zum Beispiel, das Bein, deren Fuß auf dem Oberteil der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen liegt, senkrechte Schwingungsumstellungen vollziehen, die von den Pfeilen A bezeichnet sind. Gleichzeitig bringt bei der Unterbringung des Körperteiles des Menschen auf der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen in der Zone seines Seitenteiles, zum Beispiel, des rechten Seitenteiles, zu den horizontalen Schwingungsumstellungen des Körperteiles des Menschen in der Richtung der Zeiger B. Außerdem ist bei der Absetzung der Lage des Körperteiles des Menschen zwischen der streng senkrechten und streng horizontalen Lagen der Körperteil des Menschen auch der Einwirkung der mechanischen Schwingungen unterworfen. So fällt die Notwendigkeit weg, die Orientierung der Einrichtung beim Übergang von der Stimulierung des Körperteiles des Menschen in der senkrechten Ebene zu seiner Stimulierung in der horizontalen Ebene, sowie der genauen Positionierung des Körperteiles des Menschen auf der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen in der streng senkrechten oder streng horizontalen Lagen zu ändern. Es ist ausreichend nur den Körperteil des Menschen von der oberen Zone der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen auf die Seitenzone der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen zu versetzen. Im höher beschriebenen Beispiel haben die Winkel α und β die Bedeutungen, die 90° gleich sind, was die gleichmäßigste Verteilung der Deformationen nach der Oberfläche der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen gewährleistet. In anderen Formen der Realisierung kann die Gelenkkuppelung 6 auf der inneren Oberfläche 8 der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen verschoben sein, wie in Bezug auf die querverlaufende Achse 11 der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen (der Winkel α), als auch in der Richtung ihrer längsverlaufenden Achse 12 (der Winkel β). Für diese Fälle ist die Verteilung der Deformationen auf der Oberfläche der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen eine kompliziertere Art.
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In der neuen Einrichtung für die vibrierende Einwirkung auf den Körper des Menschen wird dank den Besonderheiten ihrer Konstruktion die Energie des Elektromotors 2 nur auf die Überwindung der Kräfte der elastischen Deformation der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen verbraucht, der unter der Einwirkung der hin- und hergehenden verschiebbaren Triebstange 5 die Form zwischen der Ellipse 9 und der Ellipse 10 mit einem Übergang durch die Form des Zylinders 7 übernimmt. Bei einem solchen Lauf des Elektromotors 2 geschieht teilweise eine Rekuperation der elektrischen Energie, wenn sich die Energie der elastischen Deformation der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen in die elektrische verwandelt und kehrt ins Versorgungsnetz zurück. Der Energieaufwand für die Schwingungsumstellungen der Masse der Stütze 7 für die Körperteile des Menschen sind auf ein Minimum zurückgeführt, da die letzte mit dem Rahmen 1 fest verbunden ist, und außerdem eine unbedeutende Masse wegen ihrer Ausführung aus einem Feinstoff, bevorzugt aus dem Feinblech, hat.
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Die Quellen der Informationen.
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- 1. Das Patent MD JN ° 915 G2, veröffentlicht am 31.10.1998.
- 2. Das Patent RU JN ° 44939 UI, veröffentlicht am 10.04.2005.
- 3. Das Patent RU W ° 2102057 CI, veröffentlicht am 20.01.1998.
- 4. Der biomechanischeTrainiergerät-Stimulator. Die Bedienungsanleitung AJZM 3.901.002 RE. Minsk, die Wissenschafts- und Produktionsvereinigung "Granat", 1988
