DE19634397A1 - Gerät zur Stimulation von Muskeln des Bewegungsapparats - Google Patents

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.