EP0929348B1 - Gerät zur stimulation von muskeln des bewegungsapparats - Google Patents

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EP0929348B1
EP0929348B1 EP97938915A EP97938915A EP0929348B1 EP 0929348 B1 EP0929348 B1 EP 0929348B1 EP 97938915 A EP97938915 A EP 97938915A EP 97938915 A EP97938915 A EP 97938915A EP 0929348 B1 EP0929348 B1 EP 0929348B1
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handle
mass element
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drive mechanism
axis
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Hans Schiessl
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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 device for stimulating the musculoskeletal system and the muscles, especially in the arm and shoulder area with one Handle part, at least one mass element connected to the handle part and a drive mechanism for generating an oscillating movement between mass elements and handle part.
  • dumbbells in which the grip part and mass elements are rigid with each other are connected both in strength training and in medical Rehabilitation used to strengthen the arm muscles.
  • the one on the handle held dumbbell is swiveling the hand, elbow and Shoulder joints through muscle strength mostly according to a predetermined scheme moves, which attack the dumbbell in the course of the movement Mass forces through those controlled via the central nervous system Musculoskeletal system are intercepted.
  • Most dumbbell exercises require significant physical exertion that leads to stress on the Cardiovascular system.
  • vibrating massagers with which the muscles are to be stimulated. The vibrators are pressed against the muscles to be treated, so that the muscle fibers are set in motion by friction over the tissue. there is overlooked, however, that vibration treatment of dormant muscles can be of little therapeutic effect.
  • a dumbbell-like device is also known (Derweut Publications Ltd. XP 002049734), in which a hollow handle is connected to two hollow bodies which contain weights connected by a shaft. It can one of the plate-shaped weights eccentric to the shaft by motor drive rotate. The position of the plate-shaped weights is adjustable, what a change in the amplitude of the center of gravity movement relative to the Grip axis means.
  • the invention has for its object the known dumbbell-like device to improve the type specified in that it is particularly is stable and reliable and can be held with one hand.
  • the solution according to the invention is based on the knowledge that a therapeutic effective stimulation of the muscles is only given if it builds on a basic tone of the muscle fibers, depending on the constitution of the patient can vary widely.
  • the mass element as a frame with two spaced apart, parallel aligned support columns and two the ends of the support columns Traverses connecting in pairs is formed, and that Handle part one arranged in the area between the support columns, parallel to this aligned and relative to these oscillating handle sleeve having.
  • the basic tone is achieved in the dumbbell-like device according to the invention specified the weight of the mass element.
  • the device is on his Grip part gripped by hand and by turning the wrist, the Elbow joint and the shoulder joint in a predetermined position relative is brought to the body.
  • the drive mechanism on the device generates an oscillating movement between the mass element and the handle part, So the mass forces that attack on the hand must through the arm muscles under the influence of the central nervous system be corrected.
  • the muscles depend on their physical constitution have different response and cooldown times, it is important that the stimulation takes place at different oscillation frequencies. Therefore, according to the invention, there is a control device for controlling the drive mechanism provided with an optionally adjustable oscillation frequency, where the oscillation frequency is between 1 and 60 Hz, should preferably be adjustable between 10 and 30 Hz.
  • a preferred embodiment of the invention provides that that as a handle trained grip part has a defined grip axis and that Mass element with its center of gravity oscillating transversely to the handle axis is displaceable or rotatable oscillating about the handle axis.
  • the focus movement of the mass element to the handle axis points in applications expediently an amplitude of 3 to 30 mm, preferably in the arm region from 5 to 15 mm.
  • the setting of the oscillation amplitude is not very critical in the range of the given optimal values, it can with a universal use of the device according to the invention may be advantageous, if the oscillation amplitude corresponds to the respective application is adjustable.
  • the drive mechanism can a preferably arranged in a cavity of the support columns, speed-controlled electric motor with output shaft parallel to the support column axis and between the output shaft and the eccentric shaft, preferably have gear means designed as a toothed belt drive.
  • the crossbeams can each have a holding plate for the support columns and the pivot bearings and a protective cover each over the holding plate exhibit.
  • the support columns can be used to change the basic tone and / or the holding plates are equipped with interchangeable weight bodies become.
  • an acceleration sensor in the handle part and / or in the mass element is arranged, the output side with a computer-aided, additionally with movement data of the drive mechanism loadable evaluation circuit connected is.
  • the device according to the invention also in a hand or foot-operated strength training machine (Bodybuilding machine) to use if the handle part as a handle or foot pedal for generation a basic tone in the area to be treated Muscles is trained.
  • Bodybuilding machine hand or foot-operated strength training machine
  • the oscillating dumbbell shown in the drawing consists essentially of a handle part 10, a with the handle member 10 connected mass element 12 and a drive mechanism 14 for generating an oscillating Movement between the mass element 12 and the handle part 10.
  • the drive mechanism 14 is via a control unit 42 with optionally adjustable Frequency controlled.
  • the mass element 12 is a frame with two spaced apart, parallel aligned support columns 16 and two connecting the ends of the support columns 16 in pairs Travers 18 formed while the handle part 10 one in the area between the support columns 16 arranged, aligned parallel to these and relative has to this oscillating handle sleeve 22.
  • the cross members 18 each consist of a holding plate 24 for the support columns 16 and one the holding plate 24 protective cover 26 on the outside.
  • the gripping sleeve 22 around the gripping axis 20 is rotatably arranged on the eccentric shaft 30.
  • the Drive mechanism 14 has one in a cavity one of the support columns arranged, speed-controlled Electric motor 32 with parallel to the support column axis Output shaft 34 and one between output shaft 34 and eccentric shaft 30 arranged toothed belt drive 36 on.
  • the handle part 10 within the frame dryer Mass element 12 an eccentric movement with a stroke a.
  • the invention refers to a dumbbell-like device for stimulation of the musculoskeletal system and the muscles in particular in the arm and shoulder area.
  • the device points a handle part 10 and at least one with the handle part 10 connected mass element.
  • the mass of the barbell-like Device created under the influence of gravity a basic tone in the muscle fibers.
  • the real one The muscles are stimulated by a oscillating movement between handle part 10 and mass element 12 by an integrated in the device Drive mechanism 14 is generated.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Stimulation des Bewegungsapparates und der Muskulatur insbesondere im Arm- und Schulterbereich mit einem Griffteil, mindestens einem mit dem Griffteil verbundenen Massenelement und einem Antriebsmechanismus zur Erzeugung einer oszillierenden Bewegung zwischen Massenelemente und Griffteil.
Bekannte Hanteln, bei denen Griffteil und Massenelemente starr miteinander verbunden sind, werden sowohl beim Krafttraining als auch in der medizinischen Rehabilitation 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 angreifenden 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 Anstrengung 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 Muskelfasem durch Reibung über das Gewebe in Bewegung versetzt werden. Dabei wird jedoch übersehen, daß eine Vibrationsbehandlung ruhender Muskeln nur von geringer therapeutischer Wirkung sein kann.
Weiter ist ein hantelartiges Gerät bekannt (Derweut Publications Ltd. XP 002049734), bei welchem ein hohler Handgriff mit zwei Hohlkörpem verbunden ist, die durch eine Welle verbundenen Gewichte enthalten. Dabei kann eines der zur Welle exzentrischen plattenförmigen Gewichte durch Motorantrieb rotieren. Die Position der plattenförmigen Gewichte ist verstellbar, was eine Veränderung der Amplitude der Schwerpunktbewegung relativ zur Griffachse bedeutet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte hantelartige Gerät der eingangs angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß es besonders stabil und funktionssicher ist und mit einer Hand gehalten werden kann.
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 Konstitution des Patienten in weiten Grenzen verschieden sein kann. Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das Massenelement als Rahmen mit zwei im Abstand voneinander angeordneten, parallel zueinander ausgerichteten Stützsäulen und zwei die Enden der Stützsäulen paarweise miteinander verbindenden Traversen ausgebildet ist, und daß das Griffteil eine im Bereich zwischen den Stützsäulen angeordnete, parallel zu diesen ausgerichtete und relativ zu diesen oszillierend bewegbare Griffhülse aufweist.
Der Grundtonus wird bei dem erfindungsgemäßen hantelartigen Gerät durch das Eigengewicht des Massenelements vorgegeben. Das Gerät wird an seinem Griffteil mit der Hand erfaßt und durch Drehen des Handgelenks, 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 angreifenden Massenkräfte über die Armmuskulatur unter Einwirkung des zentralen Nervensystems ausgeregelt werden. 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 Ansprech- und Abklingzeiten haben, ist es wichtig, daß die Stimulation bei unterschiedlichen Oszillationsfrequenzen erfotgt. 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 Anwendung entsprechend einstellbar ist.
In den Traversen des Massenelements sind zweckmäßig zwei einander gegenüberliegende gleichachsige Drehlager zur Aufnahme einer Kurbel- oder Exzenterwelle angeordnet, wobei die Griffhülse drehbar auf der Kurbel- oder Exzenterwelle angeordnet ist. Der Antriebsmechanismus kann in diesem Fall einen vorzugsweise in einem Hohlraum der Stützsäulen angeordneten, drehzahlgeregelten Elektromotor mit zur Stützsäulenachse paralleler Abtriebswelle sowie zwischen Abtriebswelle und Exzenterwelle angeordnete, vorzugsweise als Zahnriementrieb ausgebildete Getriebemittel aufweisen. Die Traversen können ihrerseits je eine Halteplatte für die Stützsäulen und die Drehlager sowie je einen die Halteplatte übergreifenden Schutzdeckel aufweisen. Zur Veränderung des Grundtonus können die Stützsäulen und/oder die Halteplatten mit auswechselbaren Gewichtskörpern bestückt werden.
Um das erfindungsgemäße Gerät auch zu Diagnosezwecken einsetzen zu können, wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß im Griffteil und/oder im Massenelement ein Beschleunigungssensor angeordnet ist, der ausgangsseitig mit einer computergestützten, zusätzlich mit Bewegungsdaten des Antriebsmechanismus beaufschlagbaren Auswerteschaltung verbunden ist. Diese Maßnahmen ermöglichen die Durchführung 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 Oszillationsfrequenzen erkannt werden, können diese Frequenzen im Rahmen einer Therapie mit dem erfindungsgemäßen Gerät trainiert werden.
Grundsätzlich ist es möglich, das erfindungsgemäße Gerät 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 schematischer 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 Schutzdeckel.
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 oszillierenden Bewegung zwischen dem Massenelement 12 und dem Griffteil 10. Der Antriebemechanismus 14 wird über ein Steuergerät 42 mit wahlweise einstellbarer Frequenz angesteuert. Das Massenelement 12 ist als Rahmen mit zwei im Abstand voneinander angeordneten, parallel zueinander ausgerichteten Stützsäulen 16 und zwei die Enden der Stützsäulen 16 paarweise miteinander verbindenden Traversen 18 ausgebildet, während das Griffteil 10 eine im Bereich zwischen den Stützsäulen 16 angeordnete, parallel zu diesen ausgerichtete und relativ 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 gegenüberliegende 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 rahmenfönnigen 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 Oszillationsbewegung 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 Bewegungsapparat 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 Gravitation 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 (12)

  1. Gerät zur Stimulation des Bewegungsapparates und der Muskulatur insbesondere im Arm- und Schulterbereich mit einem Griffteil (10), mindestens einem mit dem Griffteil (10) verbundenen Massenelement (12) und einem Antriebsmechanismus (14) zur Erzeugung einer oszillierenden Bewegung zwischen Massenelement (12) und Griffteil (10), dadurch gekennzeichnet, daß das Massenelement (12) als Rahmen mit zwei im Abstand voneinander angeordneten, parallel zueinander ausgerichteten Stützsäulen (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.
  2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das als Handgriff ausgebildete Griffteil (10) eine definierte Griffachse (20) aufweist, daß das Massenelement (12) mit seinem Schwerpunkt quer zur Griffachse (20) oszillierend verschiebbar oder um die Griffachse (20) oszillierend drehbar ist.
  3. Gerät nach Anspruch 2, 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.
  4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Schwerpunktbewegung einstellbar ist.
  5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Traversen (18) zwei einander gegenüberliegende gleichachsige Drehlager (28) 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.
  6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmechanismus (14) einen in einem Hohlraum einer der Stützsäulen (16) angeordneten drehzahlgeregelten Elektromotor (32) mit zur Stützsäulenachse paralleler Abtriebswelle (34) sowie zwischen Abtriebswelle (34) und Exzenterwelle (30) angeordnete, vorzugsweise als Zahnriementrieb (36) ausgebildete Getriebemittel aufweist.
  7. Gerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Traversen (18) je eine Halteplatte (24) für die Stützsäulen (16) und die Drehlager (28) sowie je einen die betreffende Halteplatte (24) übergreifenden Schutzdeckel (26) aufweisen.
  8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützsäulen (16) und/oder die Halteplatten (24) mit auswechselbaren Gewichtskörpem bestückt sind.
  9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Griffteil (10) und/oder im Massenelement (12) ein Beschleunigungssensor (38) angeordnet ist, der ausgangsseitig mit einer computergestützten, zusätzlich mit Bewegungsdaten des Antriebsmechanismus (14) beaufschlagbaren Auswerteschaltung (44) verbunden ist.
  10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein Steuergerät (42) zur Ansteuerung des Antriebsmechanismus (14) mit einer wahlweise einstellbaren Oszillationsfrequenz.
  11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillationsfrequenz auf einen Wert zwischen 1 und 60 Hz, vorzugsweise zwischen 10 und 30 Hz einstellbar ist.
  12. Verwendung des Geräts nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in einer hand- oder fußbetätigten Krafttrainigungsmaschine, wobei das Griffteil (10) als Handgriff oder Fußpedal der betreffenden Krafttrainingsmaschine ausgebildet ist.
EP97938915A 1996-08-26 1997-08-16 Gerät zur stimulation von muskeln des bewegungsapparats Expired - Lifetime EP0929348B1 (de)

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EP0929348A1 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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