EP0929348A1 - Gerät zur stimulation von muskeln des bewegungsapparats - Google Patents

Gerät zur stimulation von muskeln des bewegungsapparats

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EP0929348A1
EP0929348A1 EP97938915A EP97938915A EP0929348A1 EP 0929348 A1 EP0929348 A1 EP 0929348A1 EP 97938915 A EP97938915 A EP 97938915A EP 97938915 A EP97938915 A EP 97938915A EP 0929348 A1 EP0929348 A1 EP 0929348A1
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handle
mass element
support columns
handle part
drive mechanism
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Hans Schiessl
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A63B21/0726—Dumb bells, i.e. with a central bar to be held by a single hand, and with weights at the ends

Definitions

  • the invention relates to a dumbbell-like device for stimulating the musculoskeletal system and the muscles, in particular in the arm and shoulder area, with a handle part and at least one mass element connected to the handle part.
  • dumbbells in which the grip part and mass elements are rigidly connected to one another, are used both in strength training and in medical rehabilitation to strengthen the arm muscles.
  • the dumbbell held on the grip part is usually moved according to a predetermined pattern by swiveling the wrist, elbow and shoulder joints using muscle power, the mass forces acting on the dumbbell during the course of the movement being intercepted by the musculoskeletal system controlled by the central nervous system.
  • Most dumbbell exercises require significant physical exertion, which puts stress on the cardiovascular system.
  • vibrating massage devices with which the muscles are to be stimulated. The vibration devices are pressed against the muscles to be treated, so that the muscle fibers are set in motion by friction over the tissue.
  • vibration treatment of resting muscles none can be of little therapeutic effect.
  • the object of the invention is to develop a dumbbell-like device which, with the lowest possible circulatory stress, enables a therapeutically effective stimulation of the musculoskeletal system and the muscles that is adapted to the physical constitution of the respective patient.
  • the solution according to the invention is based on the knowledge that a therapeutically effective stimulation of the muscles is only given if it is based on a basic tone of the muscle fibers, which can vary widely depending on the constitution of the patient.
  • the basic tune is predetermined by the weight of the mass element.
  • the device is grasped by hand on its grip part and is brought into a predetermined position relative to the body by rotating the wrist, the elbow joint and the shoulder joint. If an oscillating movement between the mass element and the grip part is generated via the drive mechanism on the device, the mass forces acting on the hand must be regulated via the arm muscles under the influence of the central nervous system. the.
  • a control device for controlling the drive mechanism with an optionally adjustable oscillation frequency is provided, wherein the oscillation frequency should be adjustable to a value between 1 and 60 Hz, preferably between 10 and 30 Hz.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the handle part designed as a handle has a defined handle axis and that the mass element with its center of gravity can be moved oscillating transversely to the handle axis or rotated oscillating about the handle axis.
  • the center of gravity movement of the mass element to the handle axis expediently has an amplitude of 3 to 30 mm, preferably 5 to 15 mm, for applications in the arm area.
  • the mass element is designed as a frame with two support columns arranged at a distance from one another and aligned parallel to one another and two cross members connected to one another in pairs between the ends of the support columns, while the handle part is arranged in the area between the support columns.
  • two mutually opposite, coaxial pivot bearings are expediently arranged for receiving a crank or eccentric shaft, the grip sleeve being rotatably arranged on the crank or eccentric shaft.
  • the anti-friction mechanism can have a speed-controlled electric motor, preferably arranged in a cavity of the support columns, with an output shaft parallel to the support column axis and between the output shaft and the eccentric shaft, preferably designed as a toothed gear.
  • the crossbeams can in turn each have a holding plate for the support pillars and the pivot bearings, as well as a protective cover each over the holding plate.
  • the support columns and / or the holding plates can be fitted with exchangeable weight bodies.
  • an encumbrance sensor in the handle part and / or in the mass element Sor is arranged, which is connected on the output side to a computer-assisted evaluation circuit which can additionally be loaded with movement data of the drive mechanism.
  • the device according to the invention in a hand-operated or foot-operated strength training machine (bodybuilding machine) if the handle part is designed as a handle or foot pedal for generating a basic tone in the region of the muscles to be treated.
  • Fig. 2 is a plan view of the lower end face of the device with a partially broken protective cover.
  • the oscillating dumbbell shown in the drawing essentially consists of a grip part 10, a mass element 12 connected to the grip part 10 and a drive mechanism 14 for generating an oscillating movement between the mass element 12 and the grip part 10.
  • the drive mechanism 40 is controlled by a control unit 42 controlled with an adjustable frequency.
  • the mass element 12 is designed as a frame with two support columns 16 arranged at a distance from one another and aligned parallel to one another and two cross members 18 connecting the ends of the support columns 16 in pairs, while the handle part 10 has a parallel one arranged in the area between the support columns 16 has aligned and relative to these oscillatingly movable grip sleeve 22.
  • the crossbeams 18 each consist of a holding plate 24 for the support columns 16 and a protective cover 26 which extends beyond the holding plate 24 on the outside.
  • the holding plates 24 there are also two mutually opposite rotary bearings 28 arranged opposite one another for receiving a motor-driven eccentric shaft 30, the grip sleeve 22 is rotatably arranged on the eccentric shaft 30 around the handle axis 20.
  • the drive mechanism 14 has a speed-controlled electric motor 32 arranged in a cavity of one of the support columns with an output shaft 34 parallel to the support column axis and a toothed belt drive 36 arranged between the output shaft 34 and the eccentric shaft 30. As can be seen from FIG.
  • the handle part 10 performs an eccentric movement within the frame-shaped mass element 12 with a stroke a.
  • the dumbbell mass creates a basic tone in the arm muscles, depending on the position of the arm, which is superimposed on the inertial forces resulting from the oscillation movement.
  • acceleration sensors 38, 40 can be arranged in the handle part 10 and in the mass element 12, the output signals of which can be correlated in a computer-aided evaluation circuit 44 with the movement data of the drive mechanism 14, for example to generate a spectrum analysis.
  • the invention relates to a dumbbell-like device for stimulating the musculoskeletal system and the muscles, in particular in the arm and shoulder area.
  • the device has a handle part 10 and at least one mass element connected to the handle part 10.
  • the mass of the dumbbell-like device produces under the influence of gravity a basic tone in the muscle fibers.
  • the actual stimulation of the muscles takes place by an oscillating movement between the grip part 10 and the mass element 12, which is generated by a drive mechanism 14 integrated in the device.

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Description

Gerät zur Stimulation von Muskeln des Beweσunσsapparats
BΘschrβibung
Die Erfindung betrifft ein hantelartiges Gerät zur Stimulation des Bewegungsapparats und der Muskulatur insbesondere im Arm- und Schulterbereich mit einem Griffteil und mindestens einem mit dem Griffteil verbundenen Massenelement.
Bekannte Hanteln, bei denen Griffteil und Massenelemente 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 Muskelkraft meist nach einem vorgegebenen Schema bewegt, wobei 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 gedrückt, so daß die Muskelfasern durch Reibung über das Gewebe in Bewegung versetzt werden. Dabei wird jedoch übersehen, daß eine Vibrationsbehandlung ruhender Mus- kein nur von geringer therapeutischer Wirkung sein kan .
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein hantelartiges Gerät zu entwickeln, das bei möglichst geringer Kreislaufbelastung eine der körperlichen Konstitution des jeweiligen Patienten angepaßte, therapeutisch wirksame Stimulation des Bewegungsapparats und der Muskulatur ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Der erfindungsgemäßen Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, 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 erfindungsgemäßen 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 oszillierende Bewegung zwischen Massenelement und Griffteil 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 Stimulation der Muskulatur von einem definierten Grundtonus aus, über die bei geringstmöglicher Belastung des Herz-Kreislauf-Systems ein Überschreiten der für den Muskelaufbau und den Aufbau des Bewegungsapparats notwendigen Schwellenwerte möglich ist. Da die Muskeln je nach körperlicher Konstitution unterschiedliche Ansprecht- und Abklingzeiten haben, ist es wichtig, daß die Stimulation bei unterschiedlichen Oszillationsfre- quenzen erfolgt. Deshalb ist erfindungsgemäß ein Steuergerät zur Ansteuerung des Antriebsmechanismus mit wahlweise einstellbarer Oszillationsfrequenz vorgesehen, wobei die Oszillationsfrequenz auf einen Wert zwischen 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 definierte Griffachse aufweist und daß das Massenelement mit seinem Schwerpunkt quer zur Griffachse oszillierend verschiebbar oder um die Griffachse oszillierend drehbar 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 Oszillationsamplitude im Bereich der angegebenen optimalen Werte wenig kritisch ist, kann es bei einem universellen Einsatz des erfindungsgemäßen Geräts von Vorteil sein, wenn die Oszillationsamplitude der jeweiligen An- wendung entsprechend einstellbar ist. Gemäß einer besonders vorteilhaften konstruktiven Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Geräts ist das Massenelement als Rahmen mit zwei im Abstand voneinander angeordneten, parallel zueinander ausgerichteten Stutz- saulen und zwei die Enden der Stützsäulen paarweise miteinander verbundenen Traversen ausgebildet, während das Griffteil eine im Bereich zwischen den Stutzsaulen angeordnete, parallel zu diesen ausgerichtete und relativ zu diesen oszillierend bewegbare Gnffhul- se aufweist. In den Traversen sind zweckmäßig zwei einander gegenüberliegende gleichachsige Drehlager zur Aufnahme einer Kurbel- oder Exzenterwelle angeordnet, wobei die Griffhülse drehbar auf der Kurbeloder Exzenterwelle angeordnet ist. Der Antπebsmecha- nismus kann in diesem Fall einen vorzugsweise in einem Hohlraum der Stύtzsaulen angeordneten, drehzahl- geregelten Elektromotor mit zur Stutzsaulenachse paralleler Abtriebswelle sowie zwischen Abtriebswelle und Exzenterwelle angeordnete, vorzugsweise als Zahn- rie entrieb ausgebildete Getriebemittel aufweisen. Die Traversen können ihrerseits je eine Halteplatte für die Stutzsaulen und die Drehlager sowie je einen die Halteplatte übergreifenden Schutzdeckel aufweisen. Zur Veränderung des Grundtonus können die Stutz- saulen 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 Beschleumgungssen- sor angeordnet ist, der ausgangsseitig mit einer computergestützten, zusätzlich mit Bewegungsdaten des Antriebsmechanismus beaufschlagbaren Auswerteschaltung verbunden ist. Diese Maßnahmen ermöglichen die Durch- führung einer Spektrumsanalyse und damit eine zuverlässige und reproduzierbare Zustandsd des Bewegungsapparats. 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 Gerät trainiert werden.
Grundsätzlich ist es möglich, das erfindungsgemäße Ge- rät auch in einer hand- oder fußbetätigten Krafttrainingsmaschine (Bodybuilding-Maschine) zu verwenden, wenn das Griffteil als Handgriff oder Fußpedal zur Erzeugung eines Grundtonus im Bereich der zu behandelnden Muskeln ausgebildet ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung in sche atischer Weise dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine oszillierende 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 Rahmen mit zwei im Abstand voneinander angeordneten, par- allel zueinander ausgerichteten Stützsäulen 16 und zwei die Enden der Stützsäulen 16 paarweise miteinander verbindenden 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 aufweist. Die Traversen 18 bestehen aus je einer Halteplatte 24 für die Stützsäulen 16 und einem die Halteplatte 24 außenseitig übergreifenden Schutzdeckel 26. In den Halteplatten 24 sind außerdem zwei einander ge- genüberliegende gleichachsige Drehlager 28 zur Aufnahme einer motorisch angetriebenen Exzenterwelle 30 angeordnet, 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 oszillierende Bewegung des Schwerpunkts des Massenelements 12 quer zur Griffachse mit der Amplitude a, die beim Festhalten des Griffteils 10 eine oszillierende Störgröße auf die Armmuskulatur und das mit dieser zu einem geschlossenen Regelkreis gekoppelte vegetative Nervensystem führt. Die Hantelmasse erzeugt unter der Einwirkung der Gravitation je nach Armhaltung einen Grundtonus in der Armmuskulatur, den die aus der Oszillations- bewegung resultierenden Trägheitskräfte überlagert werden. 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 Bewegungsdaten des Antriebsmechanismus 14 beispielsweise zur Erzeugung einer Spektrumsanalyse korreliert werden können .
Zusammenfassend ist folgendes festzustellen: Die Erfindung bezieht sich auf ein hantelartiges Gerät zur Stimulation des Bewegungsapparats und der Muskulatur insbesondere im Arm- und Schulterbereich. Das Gerät weist ein Griffteil 10 und mindestens ein mit dem Griffteil 10 verbundenes Massenelement auf. Die Masse des hantelartigen Geräts erzeugt unter der Einwirkung der Gravi- tation einen Grundtonus in den Muskelfasern. Die eigentliche Stimulation der Muskulatur erfolgt durch eine oszillierende Bewegung zwischen Griffteil 10 und Massenelement 12, die durch einen im Gerät integrierten Antriebsmechanismus 14 erzeugt wird.

Claims

Patentansprüche
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 Massenelement (12), gekennzeichnet durch einen Antriebsmechanismus (14) zur Erzeugung einer oszillierenden Bewegung zwischen Massenelement (12) und Griffteil (10) .
2. Gerät nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch ein
Steuergerät (42) zur Ansteuerung des Antriebsmechanismus (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 seinem Schwerpunkt quer zur Griffachse (20) oszillierend verschiebbar oder um die Gri fachse (20) oszillierend 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 angeordneten, parallel zueinander ausgerichteten Stützsäu- len (16) und zwei die Enden der Stützsäulen paarweise miteinander verbindenden Traversen (18) ausgebildet 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) aufweist .
8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Traversen (18) zwei einander gegenüberliegende 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- räum einer der Stützsäulen (16) angeordneten drehzahlgeregelten Elektromotor (32) mit zur Stützsäu- lenachse paralleler Abtriebswelle (34) sowie zwischen Abtriebswelle (34) und Exzenterwelle (30) angeordnete, vorzugsweise als Zahnriementrieb (36) ausgebildete Getriebemittel aufweist.
10. Gerat nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Traversen (18) je eine Halteplatte (24) für die Stutzsaulen (16) und die Drehlager (28) sowie je einen die betreffende Hal- teplatte (24) übergreifenden Schutzdeckel (26) aufweisen .
11. Gerat nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stutzsaulen (16) und/oder die Halteplatten (24) mit auswechselbaren Ge- wichtskorpern bestückt sind.
12. Gerat 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 computergestutzten, zusätzlich mit Bewegungsdaten des Antriebsmechanismus (14) beaufschlagbaren Auswerteschaltung (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- trainingsmaschme ausgebildet ist.
EP97938915A 1996-08-26 1997-08-16 Gerät zur stimulation von muskeln des bewegungsapparats Expired - Lifetime EP0929348B1 (de)

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DE19634397A DE19634397A1 (de) 1996-08-26 1996-08-26 Gerät zur Stimulation von Muskeln des Bewegungsapparats
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PCT/EP1997/004482 WO1998008571A1 (de) 1996-08-26 1997-08-16 Gerät zur stimulation von muskeln des bewegungsapparats

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EP0929348A1 true EP0929348A1 (de) 1999-07-21
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JP (1) JP4153997B2 (de)
AT (1) ATE230621T1 (de)
CA (1) CA2264163A1 (de)
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