DE2633148B2 - Trainingsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Trainingsgerät mit wenigstens einem durch rhythmische, sich häufig wiederholende Kontraktionen von Skelettmuskeln bewegbaren, als Schwinger eines Schwingsystems ausgebildeten Elements, welches mit der Eigenfrequenz des Schwingsystems auslenkbar ist

Ein solches Trainingsgerät ist aus der DT-AS 21 65 488 bereits bekannt Dabei handelt es sich um ein Gymnastikgerät, bei welchem eine durch die Hände erfaßbare Handhabe über der Körperhöhe, jdoch in Reichweite einer darunter befindlichen Person angeordnet ist an der die übende Person Pendelbewegungen durchführen kann. Die Füße bleiben dabei auf dem Boden. Dabei benötigt die übende Person eine relativ große Geschicklichkeit um sich nicht der Gefahr von Zerrungen od. dgl. Verletzungen auszusetzen. Dabei werden die meisten Muskeln bei' den erwähnten Schwingbewegungen angespannt gehalten, um die Wirbelsäule nicht zu gefährden. Die Muskeln machen also aufgrund der erzielten Schwingbewegung des ganzen Körpers keine großen Kontraktionsbewegungen durch. Dies gilt insbesondere auch für die relativ großen Skelettmuskeln an den Beinen.

Das Herz ist eine automatische 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.

Die individuelle Herzdauerleistungsfähigkeit geht auch bei intensivem Herztraining von Jahr zu Jahr zurück, weil Weite und Elastizität der Arterien ständig abnehmen. Ensprechend nehmen die Sauerstoffversorgung des Gehirns und aller Organe allmählich ab. Dies ist 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.

Bei Muskelkop.traktionsarbeit 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 die rechte Herzkammer zu drücken. Dank zahlloser bis in die kleinsten Venen verteilter Ventile (sogenannte Venenklappen) kann das Blut nicht in die

Arterien zurückströmen, sondern wird rein mechanisch in die rechte Herzkammer zurückgepumpt Diese Pumpwirkung tritt auch dann auf, wenn die Muskeln bei ihrer Kontraktion keine oder keine nennenswerte Arbeit leisten.

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.

Es besteht deshalb die Aufgabe, ein Trainingsgerät der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit welchem — auch von einer sportlich relativ wenig geübten Person — das Herz direkt mechanisch mit der Muskelpumpe in jedem Lebensalter leistungsfähig zu erhalten, also zu trainieren ist

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das schwingbare Element in Form einer Schaukel, eines hin- und herbewegbaren Schiebers od. dgl. mit einem Fußbrett ausgebildet ist Dadurch ist es möglich, die Füße auf dieses Fußbrett zu setzen und sehr schnell hin und her zu bewegen, wodurch insbesondere die großen Skelettmuskeln der Beine mit ausreichender Kontraktion arbeiten, ohne dabei große Kraft entwickeln zu müssen. Dies ergibt eine gute Muskelpumparbeit. Die 2s Erfindung macht sich dabei zunutze, 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 ist mit einigen großen Muskelgruppen eine wesentliche Vermehrung der pro Zeiteinheit ins rechte Herr, geförderten Blutmenge erreichbar. Ionus und Elastizität des Venensystems erlauben den ständigen Zufluß bei stoßweisem Herzschluß. Durch die vorerwähnte Lösung wird also erreicht, daß dem rechten Herzen aufgrund der Muskelkontraktionen ohne wesentliche Muskelarbeit mehr Blut zugeführt wird, worauf es mit kräftigeren Kontraktionen antwortet, da die größere Blutmenge wieder weiterbefördert werden muß; diese kräftigeren Herzkontraktionen haben eine verstärkte Trainingswirkung auf das Herz. Dabei ist es vorteilhaft, daß die Füße auf das Fußbrett gesetzt und mit den Füßen, z. B. um das Kniegelenk, eine Schwingbewegung ausgeführt werden kann, wodurch die relativ großen Beinmuskeln ohne starke Kraftentfaltung 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 körperliche Anstrengung zu einer Steigerung des Pulses um 20 Schläge pro Minute geführt hat. Die maximale so Frequenz ist durch die Dauer der jeweiligen Widerfüllung der Muskeln mit Blut begrenzt. Dabei rührt diese Erhöhung des Pulses und die Anregung 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 Blutes führt und damit den erhöhten Puls des Herzens notwendig macht. Dies führt in vorteilhafter Weise zu einer ganz gezielten Erhöhung der Arbeit des Herzmuskels, also zu dessen ω Training.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, daß die Schaukel, der Schieber od. dgl. gegen die Kraft von Federn od. dgl. Rückstellkräfte auslenkbar ist. Dies führt dazu, daß bei der geringen tv~> Reibung innerhalb des Gerätes die zu kontrahierenden Muskeln praktisch nur immer wieder die Schwingbewegung aufrechterhalten müssen, ohne eine große Arbeit zu leisten, wobei dennoch eine große Muskelkontraktion auftritt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands von Anspruch 1 sind in den Unteransprüchen 3 bis 13 enthalten.

Zur Verbesserung des Trainingseffektes kann z. B. an der Lagerung des Schwingers eine gegebenenfalls einstellbare Bremse od. dgl. vorgesehen sein; dadurch ist eine verstärkte Füllung der Muskelgefäße und dadurch eine größere Pumpwirkung erreichbar.

Nachstehend ist die Erfindung mit ihren ihr als erfindungswesentlich zugehörenden Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigt in etwas schematisierter Darstellung

F i g. 1 eine Seitenansicht und

Fig.2 eine Frontansicht eines erfindungsgemäßen Gerätes, mit welchem über sich häufig wiederholende Muskelkontraktionen das Herz trainiert werden kann.

Ein im ganzen mit 1 bezeichnetes Herztrainingsgerät 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 Pit in Fig. 1 um die Schwenkachse 6 der Schaukel 2 beidseitig aus einer Mittellage auslenkbar. Die Zugfedern 5 ziehen dabei die Schaukel 2 immer wieder in die Mittellage zurück.

Die Schwenkachse 6 der Schaukel 2 ist in einem Abstand von dem Fußbrett 3 angeordnet, der dem Abstand des Kniegelenkes von der Fußsohle des Übenden entspricht, was in F i g. 1 und 2 angedeutet ist.

Um das Gerät 1 an unterschiedlich große Personen anpassen zu können, ist die Schwenkachse 6 innerhalb eines Langloches 8 angeordnet, so daß der Abstand zwischen der Schwenkachse 6 und dem Fußbrett 3 verstellbar ist, und zwar mit Hilfe dieses Langloches 8. Dadurch kann jeder Übende 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 Zugfedern 5 auszulenken und in einem regelmäßigen Schwingrhytmus entsprechend der Eigenfrequenz des gesamten Schwingsystems 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 verrichten müssen, wobei diese Muskeln jedoch zu einer guten Ausdrükkung der sie durchziehenden Blutgefäße herangezogen werden.

Gegebenenfalls können auch die Kraft der Zugfedern 5 und/oder die Masse des schwingenden Elementes verstellbar sein, um die Eigenfrequenz entsprechend anpassen zu können.

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 Schwingungen auch keine nennenswerten Massenkräfte auftreten können.

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 Zugfeder 5 angreifen. Im Ausführungsbeispiel sind zwei solche Zugfedern 5 vorgesehen, die vor allem in F i g. 2 gut erkennbar sind. Es wird durch diese Anordnung erreicht, daß diese Zugfedern 5 in jeder Auslenkrichtung eine Rückstell·

kraft 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 Zugfeder 5 an der Unterseite des Fußbrettes 3 angeschlossen ist, erreicht, daß die auftretenden Kräfte an dem Fußbrett symmetrisch angreifen und ungewollte Schwingungsüberlagerungen vermieden werden.

Die Eigenfrequenz des aus Schaukel-, Fußbrett und Unterschenkeln eines Übenden bestehenden Schwing- und Pendelsystems 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.

Vor allem in F i g. 1 erkennt man noch, daß in Pendelrichtung der Schaukel 2 gesehen auf einer Seite der Schaukel 2 eine Sitzfläche 10 gegebenenfalls höhenverstellbar und in Richtung der Pendelbewegung verstellbar angeordnet ist. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Sitzfläche 10 mit dem Gerät 1 fest verbunden bzw. verbindbar ist, so daß die vom Übenden bewirkter Schwingbewegungen nicht durch eine Verschiebung dei Sitzfläche beeinträchtigt werden können. Eine Verbes serung der Übung wird erzielt, wenn die Sitzfläche muldenförmig ausgebildet ist, so daß die Schwingunger voll und alleine auf die Schaukel 2 wirken.

F i g. 1 zeigt weiter einen gepolsterten Querstab 7, dei beidseitig an den Ständern 4 befestigt ist und eir Vorwärtsrutschen der Schenkel auf ihrem Sitz verhin·

ίο dert

Es sei noch erwähnt, daß in ähnlicher Weise zusätzliche Muskelgruppen zum Betätigen eine; Schwingsystems in seiner Eigenfrequenz jedoch ohne starke Kraftentfaltung herangezogen werden könnten die vorbeschriebene Schaukellösung jedoch den Vorzug großer Einfachheit bei gleichzeitig großer Effektivitäl und dennoch niedrigerem Herstellungspreis hat Auch erlaubt dieses Gerät gleichzeitig wegen der relativ einfachen Bewegung eine Beschäftigung mit anderer Dingen, insbesondere kann während des Herztrainingi gelesen werden. Das Gerät arbeitet geräuschlos. Im Gegensatz zu allen bekannten Ergometern mil Schwungmasse hat das hier beschriebene Schwingergometer den Vorzug, sein eigener Schrittmacher zu sein von dem man innerhalb einer Genauigkeit von 1% nicht abweichen kann. Das Fahren nach einem Schrittmache; erfordert dagegen ständige Aufmerksamkeit und stetige Kontrolle.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Trainingsgerät mit wenigstens einem durch rhythmische, sich häufig wiederholende Kontraktionen von Skelettmuskeln bewegbaren, als Schwinger eines Schwingsystems ausgebildeten Element, welches mit der Eigenfrequenz des Schwingsystems auslenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das schwingbare Element in Form einer Schaukel (2), eines hin- und herbewegbaren Schie- ι ο bers od. dgl. mit einem Fußbrett (3) ausgebildet ist

2. Trainingsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaukel (2), der Schieber od. dgl. gegen die Kraft von Federn (5) od. dgl. Rückstellkräfte auslenkbar ist

3. Trainingsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft der Federn (S) und/oder die Masse des schwingenden Elementes verstellbar sind.

4. Trainingsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwenkachse (6) der Schaukel (2) in einem Abstand von dem Fußbrett (3) angeordnet ist der dem Abstand des Kniegelenkes von der Fußsohle des Übenden entspricht

5. Trainingsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß der Abstand zwischen der Schwenkachse (6) und dem Fußbrett (3) vorzugsweise mittels eines Langloches (8) verstellbar ist

6. Trainingsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß das Fußbrett (3) an einem Zugelement oder an dünnen, gegebenenfalls biegeelastischen Stäben (9) aufgehängt ist.

7. Trainingsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Fußbrett (3) der Schaukel (2) wenigstens eine in der mittleren Ruhestellung quer zur Auslenkbewegung und im wesentlichen etwa horizontal angeord- nete Feder (5) angreift.

8. Trainingsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an einem die Schaukel (2) tragenden Gestell (4) von beiden Seiten her je eine Zugfeder (5) an die Unterseite des Fußbrettes (3) angeschlossen ist.

9. Trainingsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eigenfrequenz des aus Schaukel (2), Fußbrett (3) und Unterschenkeln eines Übenden bestehenden Schwing- und Pendelsystems etwa in der Größenordnung von 1 bis 4 Hz liegt.

10. Trainingsgerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 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 ist.

11. Trainingsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (10) mit dem Gerät fest verbunden bzw. verbindbar ist.

12. Trainingsgerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Sitzfläche (10) muldenförmig ist. ^hl>

13. Trainingsgerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen vorzugsweise beidseitig an dem Gestell (4) befestigten, insbesondere gepolsterten, etwa horizontalen Querstab (7) od. dgl. Widerlager für die Knie eines Übenden.

14. Trainingsgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet daß z.B. an der Lagerung des Schwingers eine gegebenenfalls einstellbare Bremse od. dgl. vorgesehen ist