DE19634396A1 - Gerät zur Stimulation von Muskeln des Bewegungsapparats - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Stimulation des Bewegungsapparats und der Muskulatur, insbesondere im Bein- und Rückenbereich. Geräte dieser Art werden bei­ spielsweise zu Rehabilitationszwecken für den Muskel- und Knochenaufbau eingesetzt.

Bei bekannten Trainingsgeräten dieser Art, wie bei­ spielsweise bei einem Fahrradergometer, werden Pedale über die Beinmuskulatur gegen einen einstellbaren Wi­ derstand aktiv betätigt. Durch die hierbei erforder­ liche Muskelarbeit kommt es zu einer erheblichen Be­ lastung des Herz- Kreislaufsystems, was für viele An­ wendungen, die ausschließlich den Muskel- und Knochen­ aufbau zum Gegenstand haben, von Nachteil sein kann.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zug­ runde, ein Gerät der eingangs angegebenen Art zu ent­ wickeln, das eine therapeutisch wirksame Stimulation der Muskeln des Bewegungsapparats insbesondere im Bein- und Rückenbereich bei geringstmöglicher Belastung des Herz- Kreislaufsystems gewährleistet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteil­ hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt die Erkenntnis zu­ grunde, daß eine therapeutisch wirksame Stimulation von Muskelfasern nur dann möglich ist, wenn die Muskel­ fasern von einem konstitutionsbedingten Grundtonus aus in einem definierten Schwellenbereich oszillierend sti­ muliert werden. Der Grundtonus wird naturgemäß durch das auf der Beinmuskulatur lastende Eigengewicht einge­ stellt, während die periodische Stimulanz durch einen geeigneten Antriebsmechanismus in die Muskulatur einge­ leitet werden kann. Unter Berücksichtigung dieser Er­ kenntnisse werden gemäß der Erfindung zwei an einem Ge­ stell angeordnete Trittflächen vorgeschlagen, die mit­ tels eines Antriebsmechanismus im Gegentakt oszillie­ rend heb- und senkbar sind. Wenn sich ein Patient mit seinen Fußballen auf die beiden Trittflächen stellt, so kann er durch mehr oder weniger tiefe Kniebeugen in seiner Muskulatur einen Grundtonus einstellen, dem die Oszillation der Trittflächen überlagert wird. Durch die gegensinnige Oszillation der beiden Trittflächen wird die periodische Bewegung über die Gelenke und unter regelnder Einwirkung des vegetativen Nervensystems ab­ gefangen, ohne daß es zu einer Verschiebung des Körper­ schwerpunkts kommt.

Da jeder Muskel eine Ansprech- und eine Abklingzeit in der Größenordnung von einigen 10 Millisekunden auf­ weist, ist es von Vorteil, wenn die Hubfrequenz der Trittflächen an diese Zeiten angepaßt wird. Dement­ sprechend ist gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein Steuergerät zur Ansteuerung des An­ triebsmechanismus mit wahlweise einstellbarer Hubfre­ quenz vorgesehen, wobei die Hubfrequenz auf einen Wert zwischen 1 und 60 Hz, vorzugsweise zwischen 10 und 30 Hz einstellbar sein sollte. Um dazuhin die Amplitude der Hubbewegung auf die Verhältnisse im Bewegungsappa­ rat abzustimmen, ist es zweckmäßig, wenn ein Hub von 5 bis 50 mm, vorzugsweise von 10 bis 30 mm eingestellt wird.

Gemäß einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist eine um eine Schwenkachse am Gestell os­ zillierend verschwenkbare Wippe vorgesehen, deren über die Schwenkachse überstehende Ausleger mit je einer der Trittflächen versehen sind. Diese Konstruktion hat den Vorteil, daß die Hubamplitude besonders einfach durch mehr oder weniger weites Spreizen der Beine den indi­ viduellen Bedürfnissen angepaßt werden kann. Zweck­ mäßig ist jedem Wippenausleger ein durch einen gemein­ samen drehzahlgeregelten Elektromotor oszillierend an­ treibbarer Hubmechanismus zugeordnet. Die Hubmechanis­ men weisen dabei zweckmäßig je eine in einem gestell­ festen Lager gelagerte, durch den gemeinsamen Elektro­ motor antreibbare Antriebswelle und einen mit dem einen Ende exzentrisch an der Antriebswelle gelagerten und mit dem anderen Ende am betreffenden Wippenausleger an­ gelenkten Pleuel auf. Die Antriebswellen können durch je einen mit einer Abtriebswelle des Motors gekuppelten Zahnriementrieb vorzugsweise gegensinnig angetrieben werden. Um unerwünschte Vibrationen zu vermeiden, wer­ den die die Pleuel tragenden Antriebswellen zweckmäßig durch je eine Ausgleichsmasse ausgewuchtet. Die Aus­ gleichsmasse kann als auf der Antriebswelle angeordne­ te, massenbehaftete Exzenterscheibe ausgebildet sein.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Gestell eine Bodenplatte aufweist, daß die Trittflächen im Abstand über der Bodenplatte angeordnet sind, daß der Antriebsmechanismus im Bereich zwischen Bodenplatte und Trittflächen angeordnet ist und daß an der Bodenplatte zusätzlich ein nach oben überstehender Halterahmen angeordnet ist.

Grundsätzlich ist es möglich, das erfindungsgemäße Ge­ rät auch in einer fußbetätigten Krafttrainingsmaschine (Bodybuilding-Maschine) zu verwenden, wenn die Tritt­ fläche an einem Fußpedal oder einer Fußplattform zur Erzeugung eines Grundtonus im Bereich der zu behandeln­ den Muskeln angeordnet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine Seitenansicht eines Geräts zur Muskel­ stimulierung im Beinbereich;

Fig. 1b einen vergrößerten Ausschnitt aus der Dar­ stellung nach Fig. 1a;

Fig. 2a eine Draufsicht auf das Gerät nach Fig. 1a;

Fig. 2b einen Ausschnitt aus Fig. 2a in vergrößerter Darstellung;

Fig. 3 einen Schnitt durch einen der Hubmechanismen für die Wippe in vergrößerter Darstellung.

Das in der Zeichnung dargestellte Trainingsgerät ist zur Stimulation des Bewegungsapparats und der Muskula­ tur im Bein- und Rückenbereich bestimmt und ist sowohl für Sport- als auch für Rehabilitationszwecke einsetz­ bar. Es weist ein Gestell 10, bestehend aus einer Boden­ platte 12 mit im wesentlichen trapezförmigem Umriß und einen von der Bodenplatte abnehmbaren Halterahmen sowie eine an gestellfesten Lagerböcken 16 um eine horizon­ tale Schwenkachse 18 verschwenkbare Wippe 20 auf. Die über die Schwenkachse 18 nach den beiden Seiten über­ stehenden Ausleger 20′, 20′′ der Wippe 20 sind mit je einer nach oben weisenden Trittfläche 22 versehen, wäh­ rend an der Unterseite der Ausleger 20′, 20′′ im Ab­ stand von der Schwenkachse 18 je ein Hubmechanismus 24 angreift, die über einen gemeinsamen, drehzahlgeregel­ ten Elektromotor 26 mittels je eines Zahnriementriebs 28 im Gegentakt antreibbar sind. Die Hubmechanismen 24 weisen je eine in einem gestellfesten Lager 31 gelager­ te, eine Zahnscheibe 30 des Zahnriementriebs 28 tragen­ de Antriebswelle 32 und ein mit dem einen Ende 34 exzen­ trisch an der Antriebswelle 32 gelagertes und mit dem anderen Ende 36 an der Unterseite des betreffenden Wip­ penauslegers 20′, 20′′ angelenktes Pleuelstangenpaar 38 auf. Für den Umwuchtausgleich ist auf der Antriebswelle 32 zusätzlich eine massenbehaftete Exzenterscheibe 40 angeordnet.

Mit einem derart ausgebildeten Antriebsmechanis­ mus ist es möglich, die Wippe um ihre Schwenkachse 18 in eine oszillierende Hub- und Senkbewegung zu verset­ zen und damit die Trittflächen 22 der Ausleger 20′, 20′′ im Gegentakt um einen Hub a an deren Außenrand von beispielsweise 20 mm auf und ab zu bewegen. Die Hubfre­ quenz kann über ein Steuergerät 42, das im oberen Teil des Halterahmens 14 angeordnet ist, wahlweise in einem vorgegebenen Bereich von beispielsweise 1 bis 60 Hz eingestellt werden.

Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfin­ dung bezieht sich auf ein Gerät zur Stimulation des Be­ wegungsapparats und der Muskulatur insbesondere im Bein- und Rückenbereich. Um die Stimulation mit mög­ lichst geringer Belastung des Herz-Kreislaufsystems durchführen zu können, wird gemäß der Erfindung vorge­ schlagen, daß an einem Gestell 10 zwei Trittflächen 22 angeordnet sind, die mittels eines Antriebsmechanismus 24, 26, 28 im Gegentakt oszillierend heb- und senkbar sind. Der Grundtonus der Muskulatur wird über das Ei­ gengewicht des auf den Trittflächen 22 stehenden Pa­ tienten eingestellt, während die Muskelstimulation durch die oszillierende Trittflächenbewegung erfolgt.

Claims (13)

1. Gerät zur Stimulation von Muskeln des Bewegungs­ apparats insbesondere im Bein- und Rückenbereich, gekennzeichnet durch zwei an einem Gestell (10) angeordnete Trittflächen (22), die mittels eines Antriebsmechanismus (24, 26, 28) im Gegentakt oszillierend heb- und senkbar sind.

2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Steuergerät (42) zur Ansteuerung des Antriebs­ mechanismus (24, 26, 28) mit wahlweise einstell­ barer Hubfrequenz.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubfrequenz auf einen Wert zwischen 1 und 60 Hz, vorzugsweise zwischen 10 und 30 Hz, einstell­ bar ist.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trittflächen (22) einen Hub (a) von 5 bis 50 mm, vorzugsweise von 10 bis 30 mm aufweisen.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekenn­ zeichnet durch eine um eine Schwenkachse (18) am Gestell (10) oszillierend verschwenkbare Wippe (20), deren über die Schwenkachse (18) überstehen­ den Ausleger (20′, 20′′) mit den Trittflächen (22) versehen sind.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Wippenausleger (20′, 20′′) ein durch einen gemeinsamen drehzahlgeregelten Elektromotor (26) oszillierend antreibbarer Hubmechanismus (24) zu­ geordnet ist.

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubmechanismen (24) je eine in einem gestell­ festen Lager (31) gelagerten, durch den gemein­ samen Elektromotor (26) antreibbare Antriebswelle (32) und einen mit dem einen Ende (34) exzen­ trisch an der Antriebswelle (32) gelagerten und mit dem anderen Ende (36) am betreffenden Wippen­ ausleger (20′, 20′′) angelenkten Pleuel (38) auf­ weist.

8. Gerät nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß jedes Pleuel (38) zwei parallel ausgerichtete Pleuelstangen aufweist.

9. Gerät nach Anspruch 7 oder 8 dadurch gekennzeich­ net, daß die Antriebswelle (32) durch je einen mit einer Abtriebswelle des Elektromotors (26) ge­ kuppelten Zahnriementrieb (28) vorzugsweise gegen­ sinnig antreibbar sind.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die die Pleuel (38) tragenden Antriebswellen (32) durch je eine Ausgleichsmasse (40) ausgewuchtet sind.

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsmasse als auf der jeweiligen Antriebswelle (32) angeordnete, massenbehaftete Exzenterscheibe (40) ausgebildet ist.

12. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell (10) eine Boden­ platte (12) aufweist, daß die Trittflächen (22) im Abstand über der Bodenplatte (12) angeordnet sind, daß der Antriebsmechanismus (24, 26, 28) im Be­ reich zwischen der Bodenplatte (12) und den Tritt­ flächen (22) angeordnet ist und daß an der Boden­ platte (12) ein nach oben überstehender Halte­ rahmen (14) angeordnet ist.

13. Verwendung des Geräts nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in einer fußbetätigten Krafttrainingsma­ schine, wobei die Trittfläche an einer Fußplatt­ form oder einem Fußpedal der betreffenden Kraft­ trainingsmaschine angeordnet ist.