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Herztrainingsgerät
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Das Herz ist eine automatisch Blutpumpe, die ihr Schlagvolumen und
ihre Schlagfrequenz dem Bedarf des Körpers fortgesetzt anpaßt. Die Grenzen in denen
es dazu fähig ist, bestimmt jeder einzelne selbst durch die tägliche körperliche
Tätigkeit, die er im Beruf und im Leben übernimmt. Mangels ausreichender Beanspruchung
kann die Leistungsfähigkeit des Herzens auf außerordentlich niedrige Werte sinken.
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Die individuelle größte Herzdauerleistungsfähigkeit geht auch bei
intensivem Herztraining von Jahr zu Jahr zurück, weil Weite und Elastizität der
Arterien ständig abnehmen. Entsprechend nehmen die Sauerstoffversorgung des Gehirns
und aller Organe allmählich ab.
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Diesist das Grundgeschehen des Alterns, das je nach der Intensität
des Herztrainings langsamer oder schneller verläuft. Maximales Herztraining erfordert
etwa das Training der zehnfachen Körpermuskelmasse. Die Zahl ist praktisch dadurch
kleiner, daß im Training die Körpermuskeln lernen, dem Blut mehr Sauerstoff zu entziehen,
also mit einer geringeren Durchblutung ihren Sauerstoffbedarf zu decken. Die herztrainierende
Wirkung der Körpermuskelarbeit kommt dadurch zustande, daß deren Arbeit Säuren bildet,
welche die Gefäße erweitern. Blutkreislauf und Herztätigkeit werden dadurch stark
vermehrt.
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Bei Muskelkontraktionsarbeit gibt es nun eine zweite, weniger erforschte
Methode, die Blutförderung zu vermehren, die nicht auf Gefäßerweiterung beruht,
sondern darin besteht, mit der Muskelkontraktion das im Muskel vorhandene Blut bei
der Kontraktion in die Venen und in das rechte Herz zu drükken. Dank zahlloser bis
in die kleinsten Venen verteilter Ventile (sogenannte Venenklappen) kann das Blut
nicht in die Arterien zurückströmen, sondern wird rein mechanisch in das rechte
Herz zurückgepumpt.
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Es fehlen noch gründliche Untersuchungen über die Muskelpumpfunktion.
Man konnte aber nachweisen, daß die Blutstauung in den Beinvenen nach längerem Stehen
durch die Muskelpumpwirkung des Gehens beseitigt wird.
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Es besteht die Aufgabe, ein Gerät zu schaffen, mit welchem das Herz
direkt mechanisch mit der Muskelpumpe in jedem Lebensalter leistungsfähig zu erhalten
ist.
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Die Erfindung geht davon aus, daß eine sehr kurze Strecke und eine
relativ kleine Kraft bei dem Transport des Blutes aus den Muskeln in das rechte
Herz zu überwinden sind. Mit hoher Kontraktionsfrequenz müßte also mit einigen großen
Muskelgruppen eine wesentliche Vermehrung der pro Zeiteinheit ins rechte Herz geförderten
Blutmenge erreichbar sein. Tonus und Elastizität des Venensystems erlauben den ständigen
Zufluß bei stoßweisem Herzschluß.
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Die verbesserte Rückführung des Blutes aus den arbeitenden Muskeln
in das rechte Herz ist im Grunde die einzige zu lösende Aufgabe. Der Rest wird dem
Herz-Automatismus übernommen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Herztrainingsgerät vorgeschlagen,
welches dadurch gekennzeichnet ist, daß es wenigstens ein durch rhythmische, sich
häufig wiederholende Kontraktionen von Skelettmuskeln bewegbares Element aufweist,
daß
das bewegbare Element mindestens teilweise federnd gelagert
ist und als Schwinger eines Schwingsystemes mit der Eigen -frequenz des Schwingsystemes
hin- und herbewegbar ist. Dadurch ist es möglich, insbesondere größere Skelettmuskeln
schnell hin und her zu bewegen und zu kontrahieren, ohne daß eine nennenswerte Muskelarbeit
geleistet werden muß, die zu einem überflüssigen Training dieser Muskeln führen
könnte.
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Es wird dadurch erreicht, daß dem rechten Herzen ohne wesentliche
Muskelarbeit mehr Blut zugeführt wird, worauf es mit kräftigeren Kontraktionen antwortet,
welche verstärkte Trainingswirkungen haben.
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Zur Verbesserung des Trainings effektes kann eine gegebenenfalls einstellbare
Bremse od.dgl. vorzugsweise mit relativ geringem Widerstand, zum Beispiel an der
Lagerung des Schwingers vorgesehen sein, wodurch eine verstärkte Füllung der Muskelgefäße
und dadurch eine größere Pumpwirkung erreichbar ist.
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Zweckmäßig ist es, wenn als Schwinger ein aus seiner Mittellage nach
zwei Seiten jeweils gegen eine Federkraft auslenkbarer Schieber od.dgl. vorgesehen
ist. Es sei erwähnt, daß anstelle von Federn auch sonstige Rückstellkräfte Verwendung
finden können, die dazu führen, daß bei der geringen Reibung die zu kontrahierenden
Muskeln praktisch nur immer wieder die Schwingbewegung aufrecht erhalten müssen,
ohne eine grosse Arbeit zu leisten.
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Das auslenkbare Element kann zum Beispiel in Form eines Pendels aufgehängt
sein und beidseitig gegen die Kraft von Federn auslenkbar sein.
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Als besondere zweckmäßige und bevorzugte Ausführungsform ist ein Gerät
anzusehen, bei welchem das auszulenkende Element in Form einer Schaukel mit einem
Fußbrett ausgebildet ist.
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Dann ist es nämlich möglich, die Füße auf dieses Fußbrett zu setzen
und mit den Füßen zum Beispiel um das Kniegelenk eine
Schwingbewegung
auszuführen, wodurch die relativ großen Beinmuskeln ohne starke Kraft entfaltung
eine Vielzahl von Kontraktionen durchführen können. Versuche haben gezeigt, daß
bis zu 200 oder mehr Bewegungen in der Minute durchgeführt werden können was ohne
erhebliche kröperliche Anstrengung zu einer Steigerung des Pulses um 20 Schläge
in der Minute geführt hat. Die maximale Frequenz ist durch die Dauer der jeweiligen
Wiederfüllung der Muskeln begrenzt. Dabei rührt diese Erhöhung des Pulses und die
Ånregung der Herztätigkeit alleine daher) daß durch die Kontraktionen großer Muskeln
oder Muskelgruppen eine zusätzliche Pumparbeit innerhalb des Blutkreislaufes geleistet
wird, die zu einem schnelleren Umwälzen des Hutes führt und damit den erhöhten Puls
des Herzens notwendig macht.
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Dies rührt also in vorteilhafter Weise zu einer ganz gezielten Erhöhung
der Arbeit des Herzmuskels, also zu dessen Training.
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Nachstehend ist die Erfindung mit ihren ihr als erfindungswesentlich
zugehörenden Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigt in
etwas schematisierter Darstellung: Fig. 1 eine Seitenansicht und Fig. 2 eine Frontansicht
eines erfindungsgemäßen Gerätes, mit welchem über sich häufig wiederholende Muskelkontraktionen
das Herz trainiert werden kann.
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Ein im ganzen mit 1 bezeichnetes Herutrainingsgerät hat im Ausführungsbeispiel
die Form einer Schaukel 2 mit einem Fußbrett 3, welche in einem Ständer 4 gelagert
sind. Die Schaukel 2 und insbesondere das Fußbrett 3 sind gegen die Kraft von Zugfedern
5 entsprechend dem Doppelpfeil Pf 1 in Fig. 1 um die Aufhängeachse 6 der Schaukel
2 beidseitig aus einer
Mittellage auslenkbar. Die Federn 5 ziehen
dabei die Schaukel 2 immer wieder in die Mittellage zurück.
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Die Schwenkachse 6 der Schaukel 2 ist in einem solchen Abstand von
dem Fußbrett 3 angeordnet, der dem Abstand des Kniegelenkes von der Fußsohle des
beiden entspricht, was in Fig. 1 und 2 angedeutet ist.
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Um das Gerät 1 an unterschiedlich große Personen anpassen zu können,
ist die Schwenklagerung 6 innerhalb eines Langloches 8 angeordnet, so daß der Abstand
zwischen der Schwenklagerung 6 und dem Fußbrett 3 verstellbar ist und zwar mit Hilfe
dieses Langloches 8. Dadurch kann jeder hubende individuell die Einstellung des
Fußbrettes in der Weise vornehmen, daß wirklich nur reine Schwingbewegungen seiner
Kniegelenke notwendig sind, um das Fußbrett 3 und die Schaukel 2 gegen die Kraft
der Federn 5 auszulenken und in einem regelmäßigen Schwingrhytmus entsprechend der
Eigenfrequenz des gesamten Schwingsystemes zu halten, wodurch insbesondere die großen
Muskeln der Oberschenkel, gegebenenfalls aber auch der Waden in Kontraktionen gebracht
werden, ohne daß diese Muskeln eine nennenswerte Arbeit entrichten müssen, wobei
diese Muskeln jedoch zu einer guten Ausdrückung der sie durchziehenden Blutgefäße
herangezogen werden.
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Gegebenenfalls können auch die Kraft der Federn 5 und/oder die Masse
des schwingenden Elementes verstellbar sein, um die Eigenfrequenz entsprechend anpassen
zu können.
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Das Fußbrett 3 kann an einem Zugelement oder an dünnen, gegebenenfalls
biegeelastischen Stäben 9 aufgehängt sein, wobei die letztere Variante in dem Ausführungsbeispiel
dargestellt ist. Dadurch bekommt die Schaukel 2 eine relativ geringe Masse, so daß
bei den durchzuführenden Schwagungen auch keine nennenswerte Massenkräfte auftreten
können.
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An dem Fußbrett 3 oder der Schaukel 2 kann wenigstens eine in
der
mittleren Ruhelage vorzugsweise quer zur Auslenkbewegung und im wesentlichen etwa
horizontal angeordnete Feder 5 angreifen. Im Ausführungsbeispiel sind zwei solche
Federn 5 vorgesehen, die vor allem in Fig. 2 gut erkennbar sind. Es wird durch diese
Anordnung erreicht, daß diese Federn 5 in jeder Auslenkrichtung eine Rückstellkraft
bewirken und so mit relativ wenig technischem Aufwand zu einem Schwingsystem führen,
bei welchem nur relativ geringe Kräfte notwendig sind, um es in Schwingung zu halten,
Außerdem wird dadurch, daß an dem die Schaukel tragenden Gestell von beiden Seiten
her je eine Feder 5 an der Unterseite des Fußbrettes 3 angeschlossen ist, erreicht,
daß die auftretenden Kräfte an dem Fußbrett symmetrisch angreifen und ungewollte
Schwingungsüberlagerungen vermieden werden.
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Die Eigenfrequenz des aus Schaukel, Fußbrett und Unterschenkeln eines
beiden bestehenden Schwing- und Pendelsystemes kann etwa in der Größenordnung von
1 bis 4 Hz liegen. Versuche haben gezeigt, daß bis zu 200 oder noch mehr Schwingungen
in der Minute in beiden Richtungen von beiden Beinen durchgeführt werden können,
so daß also in einer Minute rund 1000 Muskelgruppen-Kontraktionen möglich sind,
die zu einer ganz erheblichen zusätzlichen Blutförderung und dementsprechend zu
einer größeren Blutmenge führen, die vom Herzen weiterbefördert werden muß. Diese
Leistung läßt sich ohne Ermüdung mehr als 20 Minuten durchhalten.
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Vor allem in Fig0 1 erkennt man noch, daß in Pendelrichtung der Schaukel
2 gesehen auf einer Seite der Schaukel 2 ein Sitz 10 gegebenenfalls höhenverstellbar
und in Richtung der Pendelbewegung verstellbar angeordnet ist0 Dabei ist es zweckmäßig,
wenn der Sitz 10 mit dem Gerät 1 fest verbunden bzwo verbindbar ist, so daß die
vom beiden bewirkten Schwingbewegungen nicht durch eine Verschiebung des Sitzes
beeinträchtigt werden können. Eine Verbesserung der Übung wird erzielt, wenn die
Sitzfläche muldenförmig ausgebildet ist, so daß die Schwingungn voll und alleine
auf die Schaukel 2 wirken.
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Fig. 1 zeigt weiter einen gepolsterten Querstab 7, der beidseitig
an den Ständen 4 befestigt ist und ein Vorwärtsrutschen der Schenkel auf ihrem Sitz
verhindert.
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Es sei noch erwähnt, daß in ähnlicher Weise zusätzliche Muskelgruppen
zum Betätigen eines Schwingsystems in seiner Eigenfrequenz jedoch ohne starke Kraftentfaltung
herangezogen werden könnten, die vorbeschriebene Schaukellösung jedoch den Vorzug
großer Einfachheit bei gleichzeitig großer Effektivität und dennoch niedrigerem
Herstellungspreis hat. Auch erlaubt dieses Gerät gleichzeitig wegen der relativ
einfachen Bewegung eine Beschäftigung mit anderen Dingen, insbesondere kann während
des Herztrainings gelesen werden. Das Gerät arbeitet ge -räuschlos. Im Gegensatz
zu allen bekannten Ergometern mit Schwungmasse hat das hier beschriebene Schwingergometer
den VDrzug, sein eigener Schrittmacher zu sein, von dem man innerhalb einer Genauigkeit
von 1% Nicht abweichen kann. Das Fahren nach einem Schrittmacher erfordert dagegen
ständige Aufmerksamkeit und stetige Kontrolle.
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Alle in der Beschreibung, den nachf6kenden Ansprüchen und der Zeichnung
dargestellten Merkmale und Konstruktionsdetails können sowohl einzeln als auch in
beliebiger Kombination miteinander wesentliche Bedeutung haben.
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- Ansprüche -
L e e r s e i t e