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Übungsgerät zum Muskeltraining
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Die Erfindung bezieht sich auf stationäre Übungsgeräte zum Muskeltraining,
die den beim Training ausgeübten Bewegungen einen Widerstand entgegensetzen.
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Derartige stationäre Ubungsgeräte sind für verschiedene typische Bewegungsabläufe,
wie z.B. des Radfahrens, Ruderns, Skifahrens, Laufens usw., bekannt.
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Sie sind allgemein so ausgebildet, daß sie für das Training von bestimmten
Muskelpartien und des Blutkreislaufes sowie auch zum Einüben des typischen Bewegungsablaufes
eingesetzt werden können, wobei Vorrichtungen vorgesehen sind, die der Übungsbewegung
Kräfte entgegensetzen, wie sie für den jeweiligen Bewegungsablauf typisch sind.
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Zur Durchführung der Übungen muß der Übungsteilnehmer eine für den
jeweiligen Bewegungsablauf typische Körperhaltung und Position einnehmen und muß
physiologisch für diesen Bewegungsablauf befähigt sein.
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So sind z.B. stationäre Ubungsgeräte zur Ausübung der Radfahrübungen
prinzipiell wie normale Fahrräder gebaut, der Übungsteilnehmer sitzt auf einem Sattel,
stützt seinen Oberkörper mit Armen und Händen gegen eine starre Lenkstange ab und
führt mit seinen Beinen über entsprechende Pedale die physiologische Radfahrübung
aus, wobei der Drehbewegung durch mechanisch oder elektromagnetisch wirkende Bremsen
ein Widerstand entgegengesetzt wird, der in der Regel auf einen konstanten Wert
einstellbar ist.
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Körperhaltung und Bewegungsablauf und damit die körperliche Belastung
des Obungsteilnehmers entsprechen weitgehend dem des normalen Radfahrens.
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Die bekannten Übungsgeräte für andere Bewegungsabläufe sind prinzipiell
in gleicher Weise aufgebaut und stellen ein der speziellen Sportart entsprechendes
Anforderungsprofil an den Übungsteilnehmer.
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Diese Übungsgeräte stellen Sportgeräte dar, zu deren Benutzung die
physische
Konstitution eines weitgehend gesunden Menschen Voraussetzung ist.
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Viele kranke, behinderte und schwache Menschen, bei denen ein Training
angezeigt ist, können deshalb diese Übungsgeräte nicht benutzen, da sie sonst wegen
Uberforderung Gesundheitsschädigungen erleiden könnten.
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Es sind ßbungsgeräte in abgewandelter Form bekannt geworden, bei denen
der Trainingsteilnehmer auf dem Rücken liegend z.B. die physiologische Radfahrübung
ausführen kann.
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Damit können auch schwache bzw. bettlägerige Patienten diese Übungen
durchführen.
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Bei einem Training in dieser Körperhaltung, vor allem im Bett liegend,
kommt es leicht zum Schweißtreiben, das zu gefährlichen Erkältungen führen kann.
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Bei der Ausübung dieser Trainingsübungen in dieser atypisch liegenden
Körperhaltung wird der Körper ungewohnt belastet und es kann zu Muskelverspannungen
und zu schmerzhaften Verkrampfungen kommen.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß es oftmals für das Pflegepersonal
anstrengend und schwierig ist, den Patienten in die zur Ausübung des Trainings erforderliche
Position zu bringen, was beim Patienten wiederum zusätzliche Schmerzen verursachen
kann.
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Bei schwachen und kranken Menschen hat es sich bewährt, daß Trainingsübungen
im Wasser durchgeführt werden, da das Körpergewicht durch den Auftrieb des Wassers
nahezu vollständig ausgeglichen wird.
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Das Pflegepersonal kann den Patienten leicht und mühelos in eine zur
Ausübung der Trainingsbewegungen erforderliche, beliebige Position bringen, das
normalerweise keine zusätzlichen Schmerzen verursacht.
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In vielen Fällen reicht die dem Patienten verbliebene körperliche
Kraft aus, um sich selbständig im Wasser bewegen zu können.
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Diese Trainingsbewegungen im Wasser bestehen aus den Schwimmbewegungen
oder aus gymnastischen Bewegungen.
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Hierbei ist nachteilhaft, daß zur Ausübung der Schwirnrnbewegungen
hohe Anforderungen an den Patienten in bezug auf seine Fähigkeit der kontrollierten
Bewegungskoordination gestellt werden, daß der Patient in der Regel gegen unerwünschtes
und gefährliches Untertauchen geschützt werden muß und daß ferner der einzelne Patient
ein relativ großes C:lbungs-
becken benötigt.
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Um die Größe des erforderlichen Übungsbeckens zu reduzieren, setzt
man sogenannte Gegenstromanlagen ein, bei denen das Wasser so umgepumpt wird, daß
im Übungsbecken eine gerichtete Strömung entsteht, deren Intensität so einzustellen
ist, daß der durch sie erzeugte Strömungswiderstand durch die Schwimmbewegung ausgeglichen
wird und somit ein auf der Stelle Schwimmen erreicht wird.
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Derartige Einrichtungen können jedoch nur bei etwa gleich guten Schwimmern
gleichzeitig eingesetzt werden.
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Bei Nachlassen oder Ausfall der Schwimmbewegung ist, bedingt durch
die herrschende Wasserströmung, die Gefahr, daß der Patient unter Wasser kommt,
wesentlich höher.
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Weiterhin ist zur Ausbildung der gerichteten Strömung eine Pumpeinrichtung
mit nicht unerheblichem technischen und energetischen Aufwand erforderlich.
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Ein weiterer Nachteil der Gegenstromanlage besteht darin, daß durch
die hohe Strömungsbewegung der Wärmeübergang zwischen Wasser und der schwimmenden
Person derart erhöht wird, daß Unterkühlungen früher auftreten können.
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Um diese schädlichen Unterkühlungen zu vermeiden, müssen höhere Wassertemperaturen
eingestellt werden, wodurch die allgemeinen Wärmeverluste und damit der Heizenergieeinsatz
ganz erheblich vergrößert werden muß.
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Bei der Ausübung von gymnastischen Bewegungen haben die Patienten
vielfach Schwierigkeiten mit den geänderten Gleichgewichts-(Auftrieb-Schwere)-Verhältnissen
und können sich nur bedingt bewegen und müssen sich an festen Griffen, z.B. am Beckenrand
umlaufende Haltestangen, festhalten, so daß auch hierbei stets die Gefahr des versehentlichen
Untertauchens gegeben ist.
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Für verschiedene bevorzugte gymnastische Übungen ist es erforderlich,
daß sich die Dbungsteilnehmer rückwärts beidhändig an den am Beckenrand umlaufenden
Haltestangen festhalten müssen.
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Bei dieser ungewohnten und unnatürlichen Haltung kann es zu Verrenkungen
und Verspannungen der Wirbelsäule und Muskulatur kommen.
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Der Ubungsteilnehmer findet im allgemeinen eine Übungshaltung dann
für angenehm, wenn er zum Festhalten seine Arme nach vorn in einem Winkel von bis
ca. 1350 gespreizt ausstrecken kann.
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Bei den üblichen Schwimmbecken mit rechteckigem Grundriß besitzen
nur die vier Eckplätze diese günstige Eigenschaft.
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Gymnastik-Becken werden aus diesem Grunde gern mit kreisförmigem oder
polygonem Grundriß angelegt.
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Aber auch hierbei kann das Becken nur im Randbereich benutzt werden,
so daß auch diese Becken nicht voll ausgenutzt werden können.
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Ein weiterer Nachteil der gymnastischen Übungen besteht darin, daß
die einzelnen Bewegungsabläufe nicht zwangsweise geführt sind.
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Die exakte Ausführung der z.B. durch die Therapie vorgegebenen Bewegung
ist so der Fähigkeit und der Willfährigkeit des Übungsteilnehmers anheim gestellt,
und die genaue Durchführung ist schlecht überwach-und kontrollierbar.
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Weiterhin ist der diesen Bewegungen entgegengesetzte Widerstand undefiniert,
unkontrollierbar und praktisch nicht einstellbar.
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Bei dieser Art des Trainings läßt sich die körperliche Beanspruchung
nur unzureichend abschätzen, so daß eine überwachte, optimale Therapie nur schwer
erreicht wird.
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Da auch bei der Unterwassergymnastik die Belastung der zu trainierenden
Muskulatur recht gering ist und nur schwer gesteigert werden kann, ist für die Muskelbildung
ein entsprechend längeres Training erforderlich.
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Da eine Begrenzung der Aufenthaltsdauer in Thermal- oder Mineralwässern
wegen anderen Wirkungen aus medizinischer Sicht angezeigt ist -z.B. auf den Kreislauf
-, müßte dieses Training über eine unzumutbar lange Kur durchgeführt werden, bis
der erwünschte Erfolg erreicht wird.
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Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen dargestellte Erfindung
dadurch erfüllt, daß sie stationäre Übungsgeräte schafft, die geeignet sind, unter
Wasser betrieben zu werden, die mindestens eine Einrichtung besitzen, die der Übungsbewegung
einen einstellbaren, kontrollierbaren Widerstand entgegensetzen, mit Vorrichtungen
zum sicheren Abstützen bzw. Festhalten der Ubungsperson versehen und mit Vorrichtungen
aus-
gestattet sind, die eine Befestigung an der Oberfläche von
Schwimmbeckenwandungen ermöglichen.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß
die stationären (:Jbungsger3te ohne mechanische Vorkehrungen an die unversehrte
Wandung oder Boden von z.B. Schwimmbecken unter Wasser einfach befestigt und beliebig
entfernt werden können, wozu auch die Wasserfüllung nicht entnommen werden muß.
Durch die Unterwasser-Aufstellung des Übungsgerätes wird weiterhin erreicht, daß
auch schwache, behinderte oder kranke Menschen, die nicht aus eigener Kraft sitzen
oder stehen können, mit diesen Übungsgeräten ein individuell anpaßbares und kontrollierbares
Muskeltraining ausführen können.
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Ihr Körper wird hierbei durch sein eigenes Gewicht praktisch nicht
belastet, nur die angemessene, beabsichtigte Belastung durch die Muskelkraft kommt
entsprechend dem eingestellten Widerstand zur Wirkung.
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Daraus ergibt sich auch der Vorteil, daß die Übungsgeräte nach den
wesentlich geringeren Belastungen auszulegen sind, sie können wesentlich leichter
und damit wirtschaftlicher hergestellt werden.
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Da zur Durchführung der Trainingsübungen keine weiteren Hilfsmittel
benötigt werden, können die erfindungsgemäßen Ubungsgeräte im gesamten Bereich des
Schwimm- oder Übungsbeckens angeordnet werden.
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Diese Übungsgeräte benötigen einen begrenzten, genau definierten Aktionsraum,
deshalb können mehrere Übungsgeräte ohne gegenseitige Behinderung platzsparend im
jeweiligen Übungsbecken beliebig angeordnet werden.
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Es entstehen also auch im Innenbereich des Beckens Ubungsplätze, nicht
nur am Beckenrand.
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Somit lassen sich die Becken und damit auch die sonstigen balneologischen
Einrichtungen intensiver nutzen.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen an zwei Auführungsbeispielen
näher erläutert.
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Hierbei wird der erfinderische Gedanke bei einem Übungsgerät (1) für
drehende Bewegungen (Fig. 1 und 2) und bei einem weiteren Übungsgerät (100) für
geradlinige Bewegungen verwirklicht (Fig. 5 - 7).
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Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Übungsgerätes
(1) für drehende Bewegungen.
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Fig. 2 zeigt die Frontansicht des erfindungsgemäßen Übungsgerätes
(1).
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Fig. 3 Zeigt einen Schnitt durch die Befestigungseinrichtung der erfindungsgemäßen
Übungsgeräte.
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Fig. 4 zeigt den Schnitt durch die Spanneinrichtung (16).
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Fig. 5 zeigt die Frontansicht des erfindungsgemäßen Obungsgerätes
(100) für geradlinige Bewegungen.
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Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht des Obungsgerätes (100) für geradlinige
Bewegungen (Schnitt l-l).
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Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch das Übungsgerät (100) längs der Linie
ll-ll.
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Das beispielhaft dargestellte, für drehende Bewegungen geeignete Übungsgerät
(1) ist an einem Grundgestell (2) aufgebaut, das mit Befestigungsvorrichtungen (3)
an die Oberfläche (4) eines Übungsbeckens (5) befestigt ist.
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Wie in Fig. 3 dargestellt, besteht die Befestigungsvorrichtung (3)
aus einer elastischen Scheibe (6), die in ihrem zentralen Bereich mit einem Zugstab
(7) versehen ist, der über den Bolzen (8) mit einem Spannhebel (9) zusammenwirkt.
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Über die elastische Scheibe (6) ist ein glockenförmiges Fußunterteil
(10) gestülpt, das sich im äußeren Bereich der elastischen Scheibe (6) in einer
geschlossenen Linie abstützt.
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Der Zugstab (7) ist durch die Bohrung (11) geführt.
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Der Spannheben (9) ist mit einem Exzenterteil (12) versehen, das sich
auf dem Fußunterteil (10) abstützt.
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Zur Aktivierung der Befestigungsvorrichtung (3) muß der Spannhe-
bel
(9) aus der gestrichelt dargestellten, entspannten Stellung (13) in die ausgezogen
dargestellte, gespannte Stellung (9) gebracht werden.
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Hierbei gleitet der Exzenterteil (12) auf dem Fußunterteil (10) ab
und zieht mit dem Zugstab (7) die elastische Scheibe (6) in ihrem mittleren Bereich
gegen das Fußunterteil (10) von der Oberfläche (4) des Übungsbeckens (5) ab, so
daß ein Hohlraum (14) entsteht, in dem ein Unterdruck gegenüber dem umgebenden Medium
herrscht.
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Mit der durch diese Druckdifferenz erzeugten Kraft wird die Befestigungsvorrichtung
(3) kraftschlüssig mit der Oberfläche (4) des Schwimmbeckens (5) verbunden.
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Der Spannhebel (9) ist vorteilhafterweise im Bereich seines Kraftarmes
(15) derart geschwungen und großflächig ausgeführt, daß er sowohl beim Spannen wie
Entspannen von der Bedienungsperson mit dem Fuß bedienbar ist.
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Das Grundgestell (2) ist so aufgebaut, daß über Spannelemente (16)
das Obungsgerät (1) und sonstige Haltegriffe (17) und Abstützungen (18) beliebig
angebracht und an die speziellen Gegebenheiten der Übungsperson bzw. des Ubungsbeckens
angepaßt werden können.
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Eine bewährte Ausbildung des Spannelementes (16) ist in Fig. 4 dargestellt.
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Das Spannelement (16) besteht aus einer Muffe (19), einem Konus (20)
und einer Mutter (21).
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Durch Andrehen der Mutter (21) wird der Konus (20) zwischen die Muffe
(19) und das Rohr (22) gepreßt, so daß eine kraftschlüssige Verbindung zwischen
Muffe (19) und Rohr (20) entsteht.
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Die Muffe (19) ist in beliebige Anbauteile (23), wie Haltegriff (17),
Abstützung (18) usw., eingebaut.
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Das Spannelement (16) kann auch zum Festklemmen einer teleskopartig
in das Rohr (22) gesteckten Verlängerung (24) benutzt werden, wozu das Rohr (22)
im Spannbereich mehrfach Aussparungen (25) besitzt.
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Das Übungsgerät (1) ist ausgestattet mit einer Bewegungseinrichtung
(26), die im wesentlichen aus einer im einzelnen nicht näher dargestellten Wasserpumpe
(27) mit als Kurbeltrieb angeordneten Pe-
dalen (28) besteht.
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Die Pedalen (28) sind mit den Spannelementen (16) ausgerüstet, mit
denen die aktive Länge der Kurbelarme (29) einstellbar ist.
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Der Kurbeltrieb kann z.B. durch die physiologische Radfahrbewegung
in Gang gesetzt werden, wobei die Wasserpumpe (27) über den Saugstutzen (30) Wasser
aus der Wasserfüllung (31) des Ubungsbeckens (5) ansaugt und über eine Druckleitung
(32) wieder in das Ubungsbecken (5) einspeist.
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In die Druckleitung (32) ist ein Regelventil (33), beispielsweise
ein Druckregler, zur Einstellung des Belastungsgrades der Übungsperson eingebaut,
der über ein Manometer (34) kontrollierbar ist.
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Die erbrachten Bbungs- bzw. Trainingseinheiten sind über einen Wassermengenzähler
(35) ermittelbar.
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Vorteilhafterweise sind das Regelventil (33), der Manometer (34) und
der Wassermengenzähler (35) in einer überwachungseinheit (36) zusammengefaßt, die
auch außerhalb des Ubungsbeckens (5), z.B.
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zentral, zur Überwachung mehrerer Obungsteilnehmer angeordnet sein
kann.
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Ein erfindungsgemäßes Übungsgerät (100) für geradlinige Bewegungen
ist in Fig. 5 dargestellt, das zur Ausübung der physiologischen Bewegung des Treppensteigens
am Grundgestell (2) angeordnet ist.
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An der Grundplatte (104 ) sind wenigstens 2 Spannelemente (16) so
angeordnet, daß sie mit den Anbauteilen (23) zur Befestigung verbunden werden können.
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An zwei im wesentlichen parallelen Führungsstäben (101), die an zwei
Traversen (102) befestigt sind, ist je ein Gleitstein (103) so angeordnet, daß er
längs des Führungsstabes (101) verschiebbar ist.
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Die beiden Traversen (102) sind auf der Grundplatte (104) befestigt,
die achsenparallel zu den beiden Führungsstäben (101) mit zwei Vertiefungen (105)
versehen sind, in denen je ein elastischer Schlauch (106) angeordnet ist.
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Der Gleitstein (103) besitzt eine gabelartige Aussparung (107), in
der
eine Rolle (108) drehbar gelagert ist.
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Die Rolle (108) ist so ausgebildet, daß sie den elastischen Schlauch
(106) gegen den Grund der Vertiefung (105) so stark zusammendrückt, daß die Fläche
des freien Schlauchquerschnittes (109) zu Null wird.
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An der der Rolle (108) gegenüber liegenden Seite des Gleitsteines
(103) ist über das Spannelement (16) ein Pedal (111) angeordnet.
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Die beiden elastischen Schläuche (106) sind an einer Stirnseite mit
einem Leitungsstück (112) miteinander verbunden.
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Das Leitungsstück (112) ist mit einer Abzweigung (113) mit einem Absperrventil
( 114) ausgestattet.
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An der anderen Seite schließen die Schläuche (106) jeweils mit einem
Rückschlagventil (115) ab.
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Davor sind die Schläuche (106) über ein Wechselventil (116) miteinander
verbunden.
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Aus dem Gehäuse (117) des Wechselventils (116) zweigt eine Abflußleitung
(118) ab, die an die Überwachungseinheit (36) angeschlossen ist.
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Zur Inbetriebnahme des im Übungsbecken (5) unter Wasser aufgestellten
Ubungsgerätes (100) werden zunächst das Absperrventil (114) und das Regelventil
(33) geöffnet und durch gezieltes, mehrmaliges Hin- und Herbewegen des Gleitsteines
(103), der Schlauch (106), das Leitungsstück (112), die Abzweigung (113) und die
Abflußleitung (118) vollständig mit Wasser aus dem Übungsbecken gefüllt.
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Zur Einstellung der gewünschten maximalen Auslenkung der Pedale (111)
wird ein Gleitstein (103) zur vorderen oder hinteren Traverse geschoben und der
andere Gleitstein (103) auf eine Position gebracht, die der gewünschten maximalen
Auslenkung entspricht und das Absperrventil (114) wird wieder geschlossen.
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Hiermit ist der maximale Abstand der beiden Gleitsteine (103) bzw.
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Pedale (111) festgelegt.
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Wird vom Ubungsteilnehmer z.B. das Pedal (111a) nach unten bewegt,
so wird das im unteren Schenkel (121) des Schlauches (106) befindliche Wasser weggeschoben
und drückt das Pedal (111b) um die gleiche Strecke nach oben.
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Hierdurch wird auf das im oberen Schenkel (122) des Schlauches (106)
befindliche
Wasser ein Druck ausgeübt, wodurch sich das Rückschlagventil (115b) schließt.
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Der doppelwirkende Ventilkegel (123) bewegt sich nach links, gibt
den Ventilsitz (124b) frei.und verschließt gleichzeitig den Ventilsitz (124a).
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Das Wasser fließt über den Ventilsitz (124b) des Wechselventils (116)
in die Abflußleitung (118) und über Überwachungseinheit (36) ins Becken (5) zurück.
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Der auf das Wasser auszuübende Druck und damit der der Bewegung entgegengebrachte
Widerstand kann über das Regelventil (33) vorgegeben und am Manometer (34) abgelesen
werden.
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Bei der gleichzeitigen Rückbewegung des Gleitsteines (liga) entsteht
am Rückschlagventil (115a) ein Unterdruck, wodurch Wasser aus dem Übungsbecken wieder
angesaugt wird.
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Durch die Doppelwirkung des Ventilkegels (123) ist hierbei der Ventilsitz
(124a) geschlossen.
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Bei Bewegungsumkehr läuft das Verfahren analog ab.
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Über den Wassermengenzähler (36) und den Manometer (34) lassen sich
die geleisteten Trainingseinheiten ermitteln.
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Da derartige alternierende Bewegungen, z.B. mit den Füßen und mit
den Händen, auf verschiedene Art und mit unterschiedlicher Haltung durchgeführt
werden können, sind die Pedalen (111) mit den Spannelementen (16) leicht gegen Pedale
für eine andere Richtung der Kraftwirkung oder z.B. gegen Handgriffe und dergleichen
auswechselbar.
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Für besondere Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, das Grundgestell
(2) zusätzlich abzustützen.
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Hierzu kann der Stützarm (125) mit den Befestigungsvorrichtungen (3),
wie beschrieben, mit der Oberfläche (4) des Übungsbeckens (5) verbunden werden.
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Weiterhin können die Stützarme (125) in geeigneter Anordnung zur direkten
Befestigung der Übungsgeräte (1) + (100), beispielsweise an der vertikal verlaufenden
Oberfläche (4) des Übungsbeckens (5), dienen.
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Die Rolle (108) ist vorteilhafterweise mit seitlich überstehenden
Laufrollen (126) versehen, die den Schlauch (106) fixieren und den Gleitstein zusätzlich
abstützen.