DE19634397A1 - Gerät zur Stimulation von Muskeln des Bewegungsapparats - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein hantelartiges Gerät zur Sti
mulation des Bewegungsapparats und der Muskulatur ins
besondere im Arm- und Schulterbereich mit einem Griff
teil und mindestens einem mit dem Griffteil verbundenen
Massenelement.
Bekannte Hanteln, bei denen Griffteil und Massenelemen
te starr miteinander verbunden sind, werden sowohl beim
Krafttraining als auch in der medizinischen Rehabilita
tion zur Stärkung der Armmuskeln eingesetzt. Die am
Griffteil festgehaltene Hantel wird unter Verschwenken
der Hand-, Ellbogen- und Schultergelenke durch Muskel
kraft meist nach einem vorgegebenen Schema bewegt, wo
bei die im Zuge des Bewegungsablaufes an der Hantel an
greifenden Massenkräfte durch den über das zentrale
Nervensystem gesteuerten Bewegungsapparat abgefangen
werden. Die meisten Hantelübungen erfordern erhebliche
körperliche Anstrengungen, die zu einer Belastung des
Herz-Kreislauf-Systems führen. Um die körperliche An
strengung zu reduzieren, wurde bereits vorgeschlagen,
vibrierende Massagegeräte einzusetzen, mit denen die
Muskulatur stimuliert werden soll. Die Vibrationsgeräte
werden hierbei gegen die zu behandelnden Muskeln ge
drückt, so daß die Muskelfasern durch Reibung über das
Gewebe in Bewegung versetzt werden. Dabei wird jedoch
übersehen, daß eine Vibrationsbehandlung ruhender Mus
keln nur von geringer therapeutischer Wirkung sein
kann.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu
grunde, ein hantelartiges Gerät zu entwickeln, das bei
möglichst geringer Kreislaufbelastung eine der körper
lichen Konstitution des jeweiligen Patienten angepaßte,
therapeutisch wirksame Stimulation des Bewegungsappa
rats und der Muskulatur ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1
angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteil
hafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der erfindungsgemäßen Lösung liegt die Erkenntnis zu
grunde, daß eine therapeutisch wirksame Stimulation des
der Muskulatur nur dann gegeben ist, wenn sie auf einem
Grundtonus der Muskelfasern aufbaut, der je nach Kon
stitution des Patienten in weiten Grenzen verschieden
sein kann. Der Grundtunus wird bei dem erfindungsgemä
ßen hantelartigen Gerät durch das Eigengewicht des Mas
senelements vorgegeben. Das Gerät wird an seinem Griff
teil mit der Hand erfaßt und durch Drehen des Handge
lenks, des Ellbogengelenks und des Schultergelenks in
eine vorgegebene Lage relativ zum Körper gebracht wird.
Wird nun über den Antriebsmechanismus am Gerät eine os
zillierende Bewegung zwischen Massenelement und Griff
teil erzeugt, so müssen die hierdurch an der Hand an
greifenden Massenkräfte über die Armmuskulatur unter
Einwirkung des zentralen Nervensystems ausgeregelt wer
den. Dadurch ergibt sich eine unbewußt ablaufende Sti
mulation der Muskulatur von einem definierten Grundto
nus aus, über die bei geringstmöglicher Belastung des
Herz-Kreislauf-Systems ein Überschreiten der für den
Muskelaufbau und den Aufbau des Bewegungsapparats not
wendigen Schwellenwerte möglich ist. Da die Muskeln je
nach körperlicher Konstitution unterschiedliche An
sprech- und Abklingzeiten haben, ist es wichtig, daß
die Stimulation bei unterschiedlichen Oszillationsfre
quenzen erfolgt. Deshalb ist erfindungsgemäß ein Steu
ergerät zur Ansteuerung des Antriebsmechanismus mit
wahlweise einstellbarer Oszillationsfrequenz vorgese
hen, wobei die Oszillationsfrequenz auf einen Wert zwi
schen 1 und 60 Hz, vorzugsweise zwischen 10 und 30 Hz
einstellbar sein sollte.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor,
daß das als Handgriff ausgebildete Griffteil eine defi
nierte Griffachse aufweist und daß das Massenelement
mit seinem Schwerpunkt quer zur Griffachse oszillierend
verschiebbar oder um die Griffachse oszillierend dreh
bar ist. Die Schwerpunktsbewegung des Massenelements
zur Griffachse weist bei Anwendungen im Armbereich
zweckmäßig eine Amplitude von 3 bis 30 mm, vorzugsweise
von 5 bis 15 mm auf. Obwohl die Einstellung der Oszil
lationsamplitude im Bereich der angegebenen optimalen
Werte wenig kritisch ist, kann es bei einem universel
len Einsatz des erfindungsgemäßen Geräts von Vorteil
sein, wenn die Oszillationsamplitude der jeweiligen An
wendung entsprechend einstellbar ist.
Gemäß einer besonders vorteilhaften konstruktiven Aus
gestaltung des erfindungsgemäßen Geräts ist das Mas
senelement als Rahmen mit zwei im Abstand voneinander
angeordneten, parallel zueinander ausgerichteten Stütz
säulen und zwei die Enden der Stützsäulen paarweise
miteinander verbundenen Traversen ausgebildet, wäh
rend das Griffteil eine im Bereich zwischen den Stütz
säulen angeordnete, parallel zu diesen ausgerichtete
und relativ zu diesen oszillierend bewegbare Griffhül
se aufweist. In den Traversen sind zweckmäßig zwei
einander gegenüberliegende gleichachsige Drehlager
zur Aufnahme einer Kurbel- oder Exzenterwelle angeord
net, wobei die Griffhülse drehbar auf der Kurbel-
oder Exzenterwelle angeordnet ist. Der Antriebsmecha
nismus kann in diesem Fall einen vorzugsweise in ei
nem Hohlraum der Stützsäulen angeordneten, drehzahl
geregelten Elektromotor mit zur Stützsäulenachse par
alleler Abtriebswelle sowie zwischen Abtriebswelle
und Exzenterwelle angeordnete, vorzugsweise als Zahn
riementrieb ausgebildete Getriebemittel aufweisen.
Die Traversen können ihrerseits je eine Halteplatte
für die Stützsäulen und die Drehlager sowie je einen
die Halteplatte übergreifenden Schutzdeckel aufwei
sen. Zur Veränderung des Grundtonus können die Stütz
säulen und/oder die Halteplatten mit auswechselbaren
Gewichtskörpern bestückt werden.
Um das erfindungsgemäße Gerät auch zu Diagnosezwecken
einsetzen zu können, wird gemäß einer bevorzugten Aus
gestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß im Griff
teil und/oder im Massenelement ein Beschleunigungssen
sor angeordnet ist, der ausgangsseitig mit einer compu
tergestützten, zusätzlich mit Bewegungsdaten des An
triebsmechanismus beaufschlagbaren Auswerteschaltung
verbunden ist. Diese Maßnahmen ermöglichen die Durch
führung einer Spektrumsanalyse und damit eine zuverläs
sige und reproduzierbare Zustand des Bewegungsappa
rats. Bei einer solchen Diagnose wird festgestellt, wie
groß die Kraftentfaltung der Muskeln bei bestimmten
Frequenzen ist. Wenn Defizite bei bestimmten Oszilla
tionsfrequenzen erkannt werden, können diese Frequenzen
im Rahmen einer Therapie mit dem erfindungsgemäßen Ge
rät trainiert werden.
Grundsätzlich ist es möglich, das erfindungsgemäße Ge
rät auch in einer hand- oder fußbetätigten Krafttrai
ningsmaschine (Bodybuilding-Maschine) zu verwenden,
wenn das Griffteil als Handgriff oder Fußpedal zur Er
zeugung eines Grundtonus im Bereich der zu behandeln
den Muskeln ausgebildet ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der
Zeichnung in schematischer Weise dargestellten Ausfüh
rungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine oszillie
rende Hantel;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die untere Stirnfläche des
Geräts mit teilweise durchbrochenem Schutz
deckel.
Die in der Zeichnung dargestellte oszillierende Hantel
besteht im wesentlichen aus einem Griffteil 10, einem
mit dem Griffteil 10 verbundenen Massenelement 12 und
einem Antriebsmechanismus 14 zur Erzeugung einer os
zillierenden Bewegung zwischen dem Massenelement 12
und dem Griffteil 10. Der Antriebsmechanismus 40 wird
über ein Steuergerät 42 mit wahlweise einstellbarer
Frequenz angesteuert. Das Massenelement 12 ist als Rah
men mit zwei im Abstand voneinander angeordneten, par
allel zueinander ausgerichteten Stützsäulen 16 und zwei
die Enden der Stützsäulen 16 paarweise miteinander ver
bindenden Traversen 18 ausgebildet, während das Griff
teil 10 eine im Bereich zwischen den Stützsäulen 16
angeordnete, parallel zu diesen ausgerichtete und rela
tiv zu diesen oszillierend bewegbare Griffhülse 22 auf
weist. Die Traversen 18 bestehen aus je einer Halte
platte 24 für die Stützsäulen 16 und einem die Halte
platte 24 außenseitig übergreifenden Schutzdeckel 26.
In den Halteplatten 24 sind außerdem zwei einander ge
genüberliegende gleichachsige Drehlager 28 zur Aufnah
me einer motorisch angetriebenen Exzenterwelle 30 an
geordnet, wobei die Griffhülse 22 um die Griffachse 20
drehbar auf der Exzenterwelle 30 angeordnet ist. Der
Antriebsmechanismus 14 weist einen in einem Hohlraum
einer der Stützsäulen angeordneten, drehzahlgeregelten
Elektromotor 32 mit zur Stützsäulenachse paralleler
Abtriebswelle 34 und einen zwischen Abtriebswelle 34
und Exzenterwelle 30 angeordneten Zahnriementrieb 36
auf. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, führt aufgrund
dieser Anordnung das Griffteil 10 innerhalb des rah
menförmigen Massenelements 12 eine Exzenterbewegung
mit einem Hub a aus. Daraus resultiert eine oszillie
rende Bewegung des Schwerpunkts des Massenelements 12
quer zur Griffachse mit der Amplitude a, die beim Fest
halten des Griffteils 10 eine oszillierende Störgröße
auf die Armmuskulatur und das mit dieser zu einem ge
schlossenen Regelkreis gekoppelte vegetative Nervensy
stem führt. Die Hantelmasse erzeugt unter der Einwir
kung der Gravitation je nach Armhaltung einen Grundto
nus in der Armmuskulatur, den die aus der Oszillations
bewegung resultierenden Trägheitskräfte überlagert wer
den. Durch den Versuch, die Oszillationsbewegung über
das zentrale Nervensystem regelnd auszugleichen, wird
in den Muskeln eine Gegenkraft induziert, die sowohl
diagnostisch für die Erkennung von Defekten im Bewe
gungsapparat als auch therapeutisch für den Aufbau von
Muskelkraft und Knochensubstanz genutzt werden kann.
Für eine diagnostische Auswertung können im Griffteil
10 und im Massenelement 12 Beschleunigungssensoren 38,
40 angeordnet werden, deren Ausgangssignale in einer
computergestützten Auswerteschaltung 44 mit den Bewe
gungsdaten des Antriebsmechanismus 14 beispielsweise
zur Erzeugung einer Spektrumsanalyse korreliert werden
können.
Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfin
dung bezieht sich auf ein hantelartiges Gerät zur Sti
mulation des Bewegungsapparats und der Muskulatur ins
besondere im Arm- und Schulterbereich. Das Gerät weist
ein Griffteil 10 und mindestens ein mit dem Griffteil
10 verbundenes Massenelement auf. Die Masse des hantel
artigen Geräts erzeugt unter der Einwirkung der Gravi
tation einen Grundtonus in den Muskelfasern. Die ei
gentliche Stimulation der Muskulatur erfolgt durch eine
oszillierende Bewegung zwischen Griffteil 10 und Mas
senelement 12, die durch einen im Gerät integrierten
Antriebsmechanismus 14 erzeugt wird.
Claims (13)
1. Gerät zur Stimulation des Bewegungsapparats und
der Muskulatur insbesondere im Arm- und Schulter
bereich mit einem Griffteil (10) und mindestens
einem mit dem Griffteil (10) verbundenen Massen
element (12), gekennzeichnet durch einen Antriebs
mechanismus (14) zur Erzeugung einer oszillieren
den Bewegung zwischen Massenelement (12) und
Griffteil (10).
2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein
Steuergerät (42) zur Ansteuerung des Antriebsme
chanismus (14) mit einer wahlweise einstellbaren
Oszillationsfrequenz.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Oszillationsfrequenz auf einen Wert zwischen 1
und 60 Hz, vorzugsweise zwischen 10 und 30 Hz ein
stellbar ist.
4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das als Handgriff ausgebildete
Griffteil (10) eine definierte Griffachse (20)
aufweist, und daß das Massenelement (12) mit sei
nem Schwerpunkt quer zur Griffachse (20) oszillie
rend verschiebbar oder um die Griffachse (20) os
zillierend drehbar ist.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schwerpunktbewegung des Massenelements (12)
relativ zur Griffachse (20) eine Amplitude von 3
bis 30 mm, vorzugsweise von 5 bis 15 mm aufweist.
6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Amplitude der Schwerpunktbewegung einstellbar
ist.
7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Massenelement (12) als
Rahmen mit zwei im Abstand voneinander angeordne
ten, parallel zueinander ausgerichteten Stützsäu
len (16) und zwei die Enden der Stützsäulen paar
weise miteinander verbindenden Traversen (18) aus
gebildet ist, und daß das Griffteil (10) eine im
Bereich zwischen den Stützsäulen (16) angeordnete,
parallel zu diesen ausgerichtete und relativ zu
diesen oszillierend bewegbare Griffhülse (22) auf
weist.
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
in den Traversen (18) zwei einander gegenüberlie
gende gleichachsige Drehlager zur Aufnahme einer
motorisch angetriebenen Kurbel- oder Exzenterwelle
(30) angeordnet sind, und daß die Griffhülse (22)
drehbar auf der Kurbel- oder Exzenterwelle (30)
angeordnet ist.
9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
der Antriebsmechanismus (14) einen in einem Hohl
raum einer der Stützsäulen (16) angeordneten dreh
zahlgeregelten Elektromotor (32) mit zur Stützsäu
lenachse paralleler Abtriebswelle (34) sowie zwi
schen Abtriebswelle (34) und Exzenterwelle (30)
angeordnete, vorzugsweise als Zahnriementrieb (36)
ausgebildete Getriebemittel aufweist.
10. Gerät nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Traversen (18) je eine
Halteplatte (24) für die Stützsäulen (16) und die
Drehlager (28) sowie je einen die betreffende Hal
teplatte (24) übergreifenden Schutzdeckel (26)
aufweisen.
11. Gerät nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stützsäulen (16) und/oder
die Halteplatten (24) mit auswechselbaren Ge
wichtskörpern bestückt sind.
12. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß im Griffteil (10) und/oder im
Massenelement (12) ein Beschleunigungssensor (38)
angeordnet ist, der ausgangsseitig mit einer com
putergestützten, zusätzlich mit Bewegungsdaten des
Antriebsmechanismus (14) beaufschlagbaren Auswer
teschaltung (44) verbunden ist.
13. Verwendung des Geräts nach einem der Ansprüche 1
bis 12 in einer hand- oder fußbetätigten Kraft
trainingsmaschine, wobei das Griffteil (10) als
Handgriff oder Fußpedal der betreffenden Kraft
trainingsmaschine ausgebildet ist.
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