JP4153997B2 - 運動器官の筋肉を刺激する装置 - Google Patents

Description

本発明は、取っ手部材と、この取っ手部材に連結された少なくとも１個の質量要素とを備えた、特に腕範囲と肩範囲の運動器官と筋肉組織を刺激するためのダンベル状の機器に関する。
取っ手部材と質量要素が互いに固定連結された公知のダンベルは、筋肉トレーニングの際および腕の筋肉を強化するために医学的なリハビリテーションで使用される。取っ手部材をしっかり掴むダンベルは、筋力によって手の関節、肘の関節および肩の関節を揺動させながら、ほとんどが決まったやり方で動かされる。この場合、運動の途中でダンベルに作用する慣性力が、中枢神経系を介して制御される運動器官によって受け止められる。ほとんどのダンベルトレーニングは骨の折れる肉体的な作業を必要とする。この肉体的な作業は心臓循環系を負荷することになる。骨の折れる肉体的な作業を低減するために、振動する質量機器を使用することが既に提案された。この質量機器によって、筋肉組織が刺激される。この場合、振動機器は処置すべき筋肉に対して押し付けられるので、筋肉繊維が摩擦によって組織を介して運動させられる。しかしその際、静止している筋肉の振動処置が少しだけしか治療的な効目がないことが看過されている。
これから出発して本発明の根底をなす課題は、循環系の負荷ができるだけ小さく、それぞれの患者の肉体的な体質に適合した、運動器官と筋肉組織の治療上効果的な刺激を可能にする、ダンベル状の機器を開発することである。
この課題を解決するために、請求項１に記載された特徴の組み合わせが提案される。本発明の有利な実施形および発展形態は従属請求項に記載されている。
本発明による解決策は、筋肉組織の治療上効果的な刺激は、それが筋肉繊維の基本緊張で発生するときにのみ与えられるという認識に基づいている。この基本緊張は患者の体質に応じて広い限界内で異なる。本発明によるダンベル状の機器の場合には、基本緊張は質量要素の自重によって設定される。機器はその取っ手を手で掴み、手首、肘関節および肩関節を回転させることによって、体と相対的な所定の位置にもたらされる。機器の駆動機構を介して質量要素と取っ手部材の間に振動運動が生じると、これによって手に作用する慣性力を、中枢神経系の作用により腕筋肉を介して調節しなければならない。従って、所定の基本緊張によって筋肉組織の不意の無意識的な刺激が生じる。この刺激により、心臓循環器の負荷をできるだけ小さくして、筋肉形成や運動器官の増成のために必要な閾値を上回ることができる。筋肉が体質に応じて異なる応答時間および漸減時間を有するので、異なる振動数で刺激を行うことが重要である。従って、本発明は、選択して調節可能な振動数で駆動機構を制御する制御装置が設けられている。この場合、振動数は１〜６０Ｈｚ、特に１０〜３０Ｈｚの値に調節可能である。
本発明の有利な実施形では、手で掴む取っ手として形成された取っ手部材が所定の取っ手軸線を有し、質量要素の重心が取っ手軸線に対して横方向に振動移動可能であるかあるいは取っ手軸線回りに振動するように回転可能である。取っ手軸線に対する質量要素の重心運動は、腕範囲の用途のときに好ましくは、３〜３０ｍｍ、特に５〜１５ｍｍの振幅を有する。上記の最適値の範囲に振幅を調節することはあまり重要ではないがしかし、本発明による機器を普遍的に使用するときには、振幅がその都度の用途に相応して調節可能であると有利である。
本発明による機器の特に有利な構造では、質量要素が２本の支柱と２個の横桁を備えたフレームとして形成され、この支柱が互いに間隔をおいて配置され、かつ互いに平行に向き、横桁が支柱の端部を対をなして互いに連結し、取っ手部材が支柱の間の範囲に配置された取っ手スリーブを備え、この取っ手スリーブが支柱に対して平行に向き、かつ支柱と相対的に振動運動可能である。取っ手部材の外周は真っ直ぐな形状の取っ手スリーブで形成される。横桁内には好ましくは、クランク軸または偏心軸を支承するための互いに対向する２個の同軸の回転軸受が配置され、取っ手スリーブが取っ手軸線の回りに回転できるようにクランク軸または偏心軸上に設けられている。この場合、駆動機構は特に支柱の中空室内に配置された回転数制御式電動機を備え、この電動機は支柱軸線に対して平行な被駆動軸と、この被駆動軸と偏心軸の間に配置された、特に歯付きベルト装置として形成された伝動手段を備えている。横桁自体は支柱用の各々１個の保持板と、回転軸受と、保持板にかぶさる各々１個の保護蓋とを備えている。基本緊張を変更するために、支柱およびまたは保持板は交換可能なおもりを備えることができる。
本発明による機器を診断のために使用できるようにするために、本発明の有利な実施形では、取っ手部材およびまたは質量要素内に加速度センサが配置され、この加速度センサの出力側がコンピュータ支援の評価回路に接続され、この評価回路に更に、駆動機構の運動データが供給可能である。この手段はスペクトル分析の実施、ひいては運動器官の再現可能な確かな状態を可能にする。このような診断の際、所定の振動数の場合筋肉の力の発揮がどれくらいの大きさであるかが判る。所定の振動数の際筋肉の力が不足していることが認識可能であると、この振動数は治療の範囲内で本発明による機器によってトレーニング可能である。
基本的には、取っ手部材が処置すべき筋力の範囲に基本緊張を生じるために手で掴む取っ手または足ペダルとして形成されているときには、本発明による機器を手または足で操作する筋力トレーニング機械（身体形成機械）でも使用することができる。
次に、図に略示した実施の形態に基づいて本発明を詳しく説明する。
図１は振動するダンベルの垂直断面図、
図２は保護蓋を部分的に破断した機器の下側端面の底面図である。
図に示した振動するダンベルは実質的に、取っ手部材１０と、この取っ手部材１０に連結された質量要素１２と、この質量要素１２と取っ手部材１０の間に振動運動を発生するための駆動機構１４とからなっている。駆動機構４０は制御機器４２を介して選択的に調節可能な周波数で駆動される。質量要素１２は２本の支柱１６と２本の横桁１８を備えたフレームとして形成されている。この支柱は互いに間隔をおいて配置され、互いに平行に向いている。横桁は支柱１６の端部を対をなして互いに連結している。取っ手部材１０は支柱１６の間の範囲に配置された取っ手スリーブ２２を備えている。この取っ手スリーブは支柱に対して平行に向き、支柱と相対的に振動運動可能である。取っ手部材の外周は真っ直ぐな形状の取っ手スリーブで形成される。横桁１８は支柱１６のための各々１個の保持板２４と、この保持板２４に外側からかぶさる保護蓋２６からなっている。保持板２４には更に、モータで駆動される偏心軸３０を支承するための、互いに対向する同軸の２個の回転軸受２８が設けられている。この場合、取っ手スリーブ２２が取っ手軸線２０の回りに回転可能に偏心軸３０上に配置されている。取っ手スリーブ２２と偏心軸３０は取っ手軸線２０の回りに同心に配置され、取っ手スリーブ２２は偏心軸３０の外側を覆っている。駆動機構１４は一方の支柱の中空室内に配置された回転数調節式電動機３２を備えている。この電動機は支柱軸線に対して平行な被駆動軸３４と、被駆動軸３４と偏心軸３０の間に配置された歯付きベルト装置３６を備えている。図２から判るように、この構造に基づいて、取っ手部材１０はフレーム状の質量要素１２内でストロークａの偏心運動を行う。それによって、質量要素１２の重心は取っ手軸線に対して横方向に振幅ａで振動運動する。この振幅は取っ手部材１０をしっかり掴むときに、振動による乱れを腕の筋肉組織に伝え、そしてこの筋肉組織に連結されて閉じた調整系を形成する自律神経系に伝える。ダンベルの質量は重力の作用を受けて、腕の保持に応じて腕の筋肉組織に基本緊張を生じる。振動運動から生じる慣性力がこの基本緊張に重ねられる。中枢神経系を介して振動運動を調整して相殺しようとすることにより、筋肉に反力が導入される。この反力は運動器官の欠陥を認識するための診断に利用することができ、更に筋力と骨質の形成のための治療に利用することができる。診断評価のために、取っ手部材１０と質量要素１２には加速度センサ３８，４０が設けられている。この加速度センサの出力側がコンピュータ支援の評価回路に接続され、この評価回路に更に、駆動機構の運動データが供給可能である。このセンサの出力信号をコンピュータ支援の評価回路４４において、例えばスペクトル分析を行うために、駆動機構１４の運動データに相関させることができる。
要約すると、次の通りである。本発明は、特に腕の範囲と肩の範囲の運動器官や筋肉組織を刺激するためのダンベル状の機器に関する。この機器は取っ手部材１０と、この取っ手部材１０に連結された少なくとも１個の質量要素を備えている。ダンベル状の機器の質量は、重力の作用を受けて筋肉繊維に基本緊張を発生する。筋肉組織の実際の刺激は、取っ手部材１０と質量要素１２の間の振動運動によって生じる。この振動運動は機器に一体化された駆動機構１４によって生じる。

Claims (15)

1. 取っ手部材（１０）と、この取っ手部材（１０）に連結された少なくとも１個の質量要素（１２）と、質量要素（１２）と取っ手部材（１０）の間に振動運動を発生させるための駆動機構（１４）とを備えた、腕範囲と肩範囲の運動器官と筋肉組織を刺激するための機器において、質量要素（１２）が２本の支柱（１６）と２個の横桁（１８）を備えたフレームとして形成され、この支柱が互いに間隔をおいて配置され、かつ互いに平行に向き、横桁が支柱の端部を対をなして互いに連結し、取っ手部材（１０）が支柱（１６）の間の範囲に配置された取っ手スリーブ（２２）を備え、この取っ手スリーブが支柱に対して平行に向き、かつ支柱と相対的に振動運動可能であることを特徴とする機器。
2. 手で掴む取っ手として形成された取っ手部材（１０）が所定の取っ手軸線（２０）を有し、質量要素（１２）の重心が取っ手軸線（２０）に対して横方向に振動移動可能であるかあるいは取っ手軸線（２０）回りに振動回転可能であることを特徴とする請求項１記載の機器。
3. 質量要素（１２）の重心運動が取っ手軸線（２０）に対して、３〜３０ｍｍの振幅を有することを特徴とする請求項２記載の機器。
4. 質量要素（１２）の重心運動が取っ手軸線（２０）に対して、５〜１５ｍｍの振幅を有することを特徴とする請求項３記載の機器。
5. モータで駆動されるクランク軸または偏心軸（３０）を支承するための互いに対向する２個の同軸の回転軸受が横桁（１８）内に配置され、取っ手スリーブ（２２）がクランク軸または偏心軸（３０）上に回転可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の機器。
6. 駆動機構（１４）が一方の支柱（１６）の中空室内に配置された回転数制御式電動機（３２）を備え、この電動機が支柱軸線に対して平行な被駆動軸（３４）と、この被駆動軸（３４）と偏心軸（３０）の間に配置された、伝動手段を備えていることを特徴とする請求項５記載の機器。
7. 伝動手段が歯付きベルト装置（３６）であることを特徴とする請求項６記載の機器。
8. 横桁（１８）が支柱（１６）用の各々１個の保持板（２４）と、回転軸受（２８）と、保持板（２４）にかぶさる各々１個の保護蓋（２６）とを備えていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一つに記載の機器。
9. 支柱（１６）およびまたは保持板（２４）が交換可能なおもりを備えていることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一つに記載の機器。
10. 取っ手部材（１０）およびまたは質量要素（１２）内に加速度センサ（３８）が配置され、この加速度センサの出力側がコンピュータ支援の評価回路（４４）に接続され、この評価回路に更に、駆動機構（１４）の運動データが供給可能であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の機器。
11. 取っ手部材（１０）と、この取っ手部材（１０）に連結された少なくとも１個の質量要素（１２）と、質量要素（１２）と取っ手部材（１０）の間に振動運動を発生させるための駆動機構（１４）とを備えた、腕範囲と肩範囲の運動器官と筋肉組織を刺激するための機器において、取っ手部材（１０）およびまたは質量要素（１２）内に加速度センサ（３８）が配置され、この加速度センサの出力側がコンピュータ支援の評価回路（４４）に接続され、この評価回路に更に、駆動機構（１４）の運動データが供給可能であることを特徴とする機器。
12. 選択的に調節可能な振動数で駆動機構（１４）を駆動するための制御装置（４２）を備えていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の機器。
13. 振動数が１〜６０Ｈｚの値に調節可能であることを特徴とする請求項１２記載の機器。
14. 振動数が１０〜３０Ｈｚの値に調節可能であることを特徴とする請求項１３記載の機器。
15. 取っ手部材（１０）が筋力トレーニング機械の手で掴む取っ手または足ペダルとして形成されている、請求項１〜１４のいずれか一つに記載の機器を手または足で操作される筋力トレーニング機械で使用する方法。

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