WO2021032848A1 - Device and method for measuring an adaptive force - Google Patents

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WO2021032848A1
WO2021032848A1 PCT/EP2020/073361 EP2020073361W WO2021032848A1 WO 2021032848 A1 WO2021032848 A1 WO 2021032848A1 EP 2020073361 W EP2020073361 W EP 2020073361W WO 2021032848 A1 WO2021032848 A1 WO 2021032848A1
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weight container
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PCT/EP2020/073361
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Frank Bittmann
Laura Schaefer
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Universität Potsdam
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    • A63B71/0622Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user

Definitions

  • the invention relates to a device for detecting and training an adaptive force, with at least one weight container, the internal volume of which can be filled with a liquid or a bulk material, at least one interface for a force action of a test subject, at least one arrangement for transmitting a Tensile force between the weight container and the interface, at least one force sensor and at least one position and / or movement sensor, the weight of the weight container being changeable by supplying and / or removing the liquid and / or the bulk material, with a force exerted on the interface for holding, Raising and / or lowering the weight container can be measured by the first force sensor and the height position and / or the movement of a raised weight container can be measured by the second position sensor.
  • the invention also relates to a system comprising a device and a computing unit and a method for measuring and / or evaluating an adaptive force with the aid of the device.
  • Muscle strength training is widespread worldwide and in many areas of application, such as competitive and popular sports, fitness training in adolescents, adults and senior citizens, and in the health context (preventive, curative and rehabilitative). Usually the maximum strength is trained, but also rapid, explosive and reactive strength and strength endurance.
  • Adaptive force is a specific mode of operation of the nerve-muscle system, which is very close to everyday processes, but which has not yet found its way into movement science.
  • the maximum isometric adaptive force describes the force up to which a heavier load can just be held stable. As soon as the load exceeds this threshold, the previously stable position changes into a yielding (eccentric) movement.
  • the maximum eccentric adaptive force describes the maximum force that can be opposed to an ever increasing (supramaximal) load during the yielding.
  • Strength training can be done without a device, using the weight or moments of inertia of your own body. Often small mobile devices are also used, such as dumbbells, elastic straps, springs and ropes, vibrating devices (such as body blades) or so-called. Actuators. After all, there is a large number of large stationary devices for strength training. Strength training is basically based on the fact that the exerciser acts on mechanical resistances in different ways - hence the term "resistance training" in English. The mechanisms used for this are the weight forces of loads, hydraulic and pneumatic or electromechanical systems widely used as so-called isokinetic training devices, especially in the medical context.
  • Isokinetic training systems are currently the most developed state of the art in the field of strength training / diagnostics. They are based on regulated electromechanical systems (motors, brakes) that offer resistance to the exercising person or actively move them. The following operating modes are possible:
  • Isokinetics The patient pushes the lever of the machine, which limits the maximum angular speed by braking.
  • Eccentric The machine moves the respective extremity of the person exercising inexorably at a predetermined angular speed. It can be set that the system stops when a defined value of the torque generated by the resistance of the exercising person is exceeded.
  • Machine isokinetic training was first introduced in 1966 and has since spread around the world.
  • a weight lifting device which, in addition to conventional weights, comprises a container which is in fluid communication with a fluid source.
  • the container is intended for retrofitting or for installation in existing weight lifting devices (or training equipment) with conventional weights.
  • a rule / control unit is also included arranged to introduce or drain the fluid from the source into the container by means of a pump, the container being lifted together with the conventional weight with each repetition.
  • the regulation and / or control of the fluid takes place on the basis of measured values, which are recorded using pressure sensors, among other things, these being installed in the hose between the weight container and the liquid source.
  • the device described an adaptation of the weight to be lifted to the muscular fatigue of a test person is made possible in the course of conventional training, in that fluid is supplied to or removed from the container to be lifted by the test person as required.
  • the device is disadvantageously not suitable for recording the adaptive force of a test person,
  • the movement of the weight container would have to be measured very precisely using suitable kinematic sensors. Due to its structure, the described device does not enable such a determination of the moving container, because the movement of the container can only be calculated indirectly with recorded pressure measurements using the pressure sensors installed in the hose. Among other things, it also has a disadvantageous effect that the filling level changes at the same time due to the leaking water. In addition, the turbulence of the running water influences the pressure signal.
  • the pressure sensors of the device described are also subject to high wear, since the pressure sensor is loaded with each flow of the liquid from one container into the other. Replacing such sensors is also labor-intensive.
  • the object of the invention is to provide a device and a method for measuring the adaptive force which do not have the disadvantages of the prior art.
  • a device is to be provided which is easy to use, allows long movement paths, enables very good repeatability, is very robust, enables very precise, fast and efficient weight adjustment and thereby realizes precise movement and / or force measurement.
  • a method for strength training of the adaptive force is to be provided which enables improved training of the adaptive force and an improved and more reliable measurement of the adaptive force and in particular includes new forms of training.
  • the invention relates to a device for detecting and training an adaptive force, comprising: at least one weight container with an internal volume for a liquid and / or a bulk material, comprising at least one pump, fan and / or valve-controlled inlet and / or outlet for the liquid and / or the bulk material; at least one storage container that can be connected to the inlet and / or outlet of the weight container for the liquid and / or the bulk material outside the inner volume of the weight container; at least one interface for the application of force by a subject; at least one arrangement for transmitting a tensile force between the weight container and the interface; at least one force sensor; at least one position and / or motion sensor; wherein the weight of the weight container can be changed by supplying and / or removing the liquid and / or the bulk material, wherein a force exerted on the interface for holding, lifting and / or lowering the weight container can be measured by the first force sensor and the height position and / or the movement of a raised weight container can be
  • the person skilled in the art knows how to control the distribution of the liquid and / or the bulk material between the two containers or how to transport the liquid and / or the bulk material between the containers through targeted control of at least one valve, at least one pump and / or at least one fan can.
  • at least one hose is included between the weight container and the storage container, which hose connects the two containers.
  • the main novelty of the invention is that the load can change within a single action (repetition of the exercise), i.e. it can increase or decrease. This variation of the force takes place with free mobility and independent of movements that take place. Movements are not imposed by a motor (desmodromic), as is the case with isokinetic devices in eccentric mode. They depend exclusively on the sensorimotor function of the exerciser in dealing with the fluidly changing applied load.
  • Isometric adaptive strength is challenged and trained with changing loads.
  • the system can also be used as a measuring device for the various qualities of adaptive force. Since it meets scientific quality criteria, it can also be used for research purposes.
  • the system can also be used for conventional strength training (with constant loads).
  • This invention establishes a completely new type of strength training device. The effectiveness and possibly also the therapeutic significance of the adaptive force has not yet been researched.
  • the weight of the strength training device to be moved (preferably the pulling device here) must be made variable by using a vessel which can preferably be filled or emptied with liquid.
  • the device is preferably equipped with one or more pumps and drainage devices (gate valves, etc.). This advantageously enables the load to change smoothly while it is being held by the person exercising. In this way, the maximum adaptive holding force can preferably be determined and also trained. If the load increases further, the maximum eccentric adaptive force can also be determined and trained during the yielding.
  • the maximum isometric and the maximum eccentric adaptive force can be determined preferably via the evaluation (preferably by software) of the sensor data (force and kinematics).
  • variable load system should advantageously be integratable in all strength training machines that work with loads. This means that a wide variety of muscle groups and movements can be trained. This means that the innovative principle of adaptive force training can preferably be implemented almost universally. The corresponding market will be immeasurably large.
  • the device - in a wide variety of design variants - will potentially be used worldwide in countless facilities for sports, the fitness industry, health training, rehabilitation, etc.
  • the corresponding market will be immeasurably large.
  • the device can advantageously be used as a training device for fitness, amateur and / or competitive sports, prevention, injury prophylaxis, therapy, rehabilitation - measuring devices for adaptive force in the above-mentioned areas and / or for scientific purposes.
  • the device for training in the fitness area in popular and / or competitive sports, in prevention, injury prophylaxis, therapy, rehabilitation, for measuring the adaptive force in these areas, in movement science, in sports science, in biomechanics, in training science, in neurology and / or in orthopedics.
  • the device further comprises: a control device; at least one element for supplying and / or removing the liquid and / or the bulk material selected from the group comprising a pump, an adjustable valve and / or a fan, the control device and the element for supplying and / or removing the liquid and / or the Bulk material are configured for a control of the weight of the weight container by a controlled supply, discharge and / or retention of the liquid and / or the bulk material in the weight container.
  • a control device at least one element for supplying and / or removing the liquid and / or the bulk material selected from the group comprising a pump, an adjustable valve and / or a fan, the control device and the element for supplying and / or removing the liquid and / or the Bulk material are configured for a control of the weight of the weight container by a controlled supply, discharge and / or retention of the liquid and / or the bulk material in the weight container.
  • the element for supplying and / or removing the liquid and / or the bulk material preferably further comprises at least one hose.
  • the device comprises at least one data interface, the data interface being suitable for the transmission of data with a computing unit, the data being selected from the group comprising the force exerted on the interface, the height position and / or movements of the Weight container and / or control data for controlling the weight of the weight container.
  • the data interface is configured for wired and / or wireless data transmission, preferably via WLAN and / or Bluetooth.
  • the position sensor comprises a distance sensor arranged above or below the weight container, which preferably functions optically and / or based on ultrasound.
  • the position of the container could preferably also be determined by means of other methods.
  • the sensor system (the position sensor) could also be placed in front of or behind the container (or interface, etc.) or to the side of the container.
  • the position and movement sensors record the position or movement of a raised weight container, preferably directly and directly.
  • the main function of the sensor is preferably set up to detect the position and / or movement of an object.
  • the position and / or movement is not determined indirectly via a parameter recorded elsewhere, such as pressure and / or force.
  • the device is characterized in that the second position sensor comprises a distance sensor arranged above or below the weight container and / or an incremental encoder and / or a device for video optometry.
  • second sensor in the previous paragraph serves to distinguish it from a force sensor, which is also referred to as “first force sensor” in the present document. It therefore preferably does not mean that the present invention necessarily comprises two position sensors.
  • a suitable position or movement sensor system is of high relevance for the device according to the invention, because it must be finely resolved and preferably record measured values suddenly in order to enable the determination of an adaptive force (maximum holding force).
  • the sensor arrangement described here can guarantee the recording of the measured values with the required accuracy and without a time delay (latency).
  • the adaptive force is preferably a test person's ability to hold himself against changing (mostly steadily increasing) external forces. As long as it is possible to hold a weight, there is no accompanying movement. Only when the maximum holding force is exceeded does the subject's muscle begin to give way. The force at exactly this point in time is the maximum isometric adaptive force AFiso max . In order to detect this, the movement of the weight container must be measured very precisely using suitable kinematic sensors.
  • the device is characterized in that the arrangement for transmitting a tensile force between the weight container and the interface comprises a rope and the first force sensor comprises a DMS force sensor integrated into the rope.
  • DMS sensors offer extremely high accuracy, very good long-term stability and a good bandwidth for fast measurements.
  • the adaptive force can only be determined by combining the measurement of force and position / movement.
  • the sensor is preferably attached above the container and targets it with ultrasound.
  • a horizontal surface attached to the container is preferably used for reflection.
  • Systems based on kinematic principles can preferably be used to detect a movement, e.g. ultrasound systems with active elements on the container and / or on the interface and / or video-supported systems.
  • a movement e.g. ultrasound systems with active elements on the container and / or on the interface and / or video-supported systems.
  • the position sensor comprises an incremental encoder and / or a device for video optometry.
  • the movement sensor is arranged on the weight container, on the arrangement for transmitting a tensile force and / or on the interface.
  • the force sensor is selected from the group comprising strain gauges, capacitive force sensors, (piezo) resistive force sensors, spring body force sensors, force sensors with oscillating elements and / or magnetic force sensors.
  • the force sensor is based on a pressure measurement.
  • a flat, preferably film-like force sensor or pressure sensor that is preferably based on a capacitive measuring principle is preferably used for this.
  • z. B. a Hilitand force sensor resistor FSR402 resistor type thin film pressure sensor or force sensor can be used.
  • the force can preferably also be measured by placing the sensor film between two flat surfaces and applying a force over them.
  • the transmission surface over which the force acts is preferably precisely defined, so that the force is preferably obtained from the pressure generated.
  • an acceleration sensor is included, preferably on the interface.
  • An acceleration sensor inertial sensor, gyrometer, inclinometer, magnetic field sensor, goniometer and / or fusion sensor can preferably be included.
  • At least one analog-digital converter is included for converting analog measurement data from the force sensor and / or position sensor into digital measurement data.
  • At least one oscillating actuator is included, which is configured to generate vibrations when the subject holds, lifting and / or lowering the weight container, the oscillating actuator preferably being configured for an arrangement on a wrist of the subject.
  • An oscillator can preferably also be arranged in the interface, in the test person's clothing and / or in the arrangement for transmitting a tensile force between the weight container and the interface, in particular in a rope.
  • the device is characterized in that the first force sensor and the second position sensor are set up to simultaneously measure the force of a subject acting on the interface using the first force sensor and the position and / or movement of a weight container using the second position sensor , wherein the position and / or movement of a weight container can also be made during a supply and / or discharge of a fluid in the weight container.
  • the force of a test person is preferably measured simultaneously with the movement / position of the weight container, because only at the time of the The beginning of the movement of the container can be deduced from the adaptive force. Since a fluid is continuously supplied and / or discharged until the container starts to move - because the force to be applied exceeds the maximum force of the test person - the position and / or movement of a container must also be continuously determined during the supply and / or discharge . Otherwise the suddenly occurring point in time of the movement of the weight container cannot be recorded.
  • the device comprises an element for feedback for a force to be transmitted to the interface by the test person and / or a movement of the weight container, which is preferably selected from the group comprising visual feedback, auditory feedback and / or tactile feedback Feedback.
  • a tactile feedback can preferably also be provided by an oscillator, e.g. B. on a wrist of the subject.
  • Visual feedback is preferably provided by a lighting device and / or a display device.
  • Auditory feedback takes place in particular through a loudspeaker.
  • the liquid comprises water and / or oil or the bulk material, sand and / or granules.
  • liquids can preferably also be included, e.g. B. water to which at least one additive has been added, the additive being configured, for example, to avoid corrosion, e.g. of the weight container.
  • a liquid can also include alcohol.
  • the inlet and / or outlet are implemented via at least one separate opening in the weight container.
  • the inlet and / or outlet are realized via a single opening in the weight container, the at least one pump being a two-way pump and / or the at least one fan being a two-way fan.
  • the inlet and / or outlet are implemented via a single opening in the weight container, with two hoses connected to each pump being attached, one hose with a pump being configured for an inlet and the other hose and the other pumps are configured for a drain. It can preferably also be changed which hose and which pump takes on which task.
  • an adjustable valve preferably comprises a motor-operated ball valve and / or a slide valve.
  • the storage container has an inlet which is connected to the outlet of the weight container and has an outlet which is connected to the inlet of the weight container.
  • an outlet of the storage container is located below a pump-controlled inlet of the weight container at least in a lower, stored position of the weight container and an inlet of the storage container is located below a valve-controlled outlet of the weight container at least in a raised position of the weight container.
  • an outlet of the storage container is arranged above a valve-controlled inlet of the weight container at least in a lower, stored position of the weight container and an inlet of the storage container is above a pump-controlled outlet of the weight container at least in a lower, stored position of the weight container .
  • the arrangement for power transmission comprises an element connected to the weight container for transmission of tensile force, which preferably comprises at least one deflection element for guidance, which is arranged for a force acting on the interface according to a desired strength training and / or a desired force measurement .
  • the interface comprises a handle, a rod, a loop and / or a belt.
  • the interface and arrangement are configured for a desired strength training and / or a desired force measurement selected from the group comprising arm flexor training, training of the knee flexor muscles, training of the knee extensor muscles, hand extension, hand flexion, forearm propagation and supination, elbow flexion and extension, Shoulder anteversion, retroversion, abduction, internal rotation, external rotation, depression, trunk flexion, extension, rotation, hip joint abduction, adduction, anteflexion, retroflexion, rotation, knee extension and flexion, lower leg rotation and external rotation of the foot and plantar flexion.
  • a desired strength training and / or a desired force measurement selected from the group comprising arm flexor training, training of the knee flexor muscles, training of the knee extensor muscles, hand extension, hand flexion, forearm propagation and supination, elbow flexion and extension, Shoulder anteversion, retroversion, abduction, internal rotation, external rotation, depression, trunk flexion, extension, rotation, hip joint abduction, adduction, anteflexion
  • the interface and arrangement are configured to implement a training device selected from the group consisting of knee curl, knee extender, butterfly, reverse butterfly, leg press, cable pull device, multi-chip, torso rotation, torso flexor, torso extensor, latissimus pull, rowing pull, arm and flexion support , Arm curl, arm extension, bench press, chest and triceps dip, shoulder press, chests press, leg extension, leg curl, hip abduction, hip adduction, rowing machine, glute machine, ...
  • a training device selected from the group consisting of knee curl, knee extender, butterfly, reverse butterfly, leg press, cable pull device, multi-chip, torso rotation, torso flexor, torso extensor, latissimus pull, rowing pull, arm and flexion support , Arm curl, arm extension, bench press, chest and triceps dip, shoulder press, chests press, leg extension, leg curl, hip abduction, hip adduction, rowing machine, glute
  • the arrangement for power transmission comprises at least one cable pull and the element for transmitting tensile force comprises at least one cable, the deflection element being a preferably stationary deflection pulley.
  • the arrangement for power transmission comprises an interface, preferably a handle and / or a lever, which is fastened directly to the weight container and the element for transmitting tensile force the fastening of the interface to the weight container.
  • the arrangement for the transmission of force and / or the element for the transmission of tensile force comprises a cable which connects the interface to the weight container without deflection.
  • the cable pull comprises at least one, preferably two, fixed, deflection pulleys, which are arranged along a longitudinal direction of the rope between the weight container and the interface, with at least one deflection pulley arranged in a plane above the weight container and the interface.
  • the device comprises a vertically oriented element which has a guide rail and / or guide rollers for vertically guiding the weight container on one side of the element, with the at least one upper deflection roller preferably being arranged at an upper end of the element, with the vertical element is preferably arranged on a chassis.
  • the vertical element has on one side at a lower end a support for storing the weight container in a lower, lowered position.
  • a simple pulley system containing at least one vertically movably mounted roller in the longitudinal direction of the cable between a cable end fastened above the roller and an upper deflection roller is included.
  • the pulley block can preferably also be arranged horizontally, a horizontally movably mounted roller being included and the deflecting roller being arranged in the plane of the horizontal alignment.
  • a simple pulley block is in particular a pulley block with a fixed roller and a movable roller.
  • more complex pulley blocks with several loose rollers can also be used.
  • a lower, positionally fixed pulley in front of the interface in the longitudinal direction of the rope is included in a plane below the interface, the device being suitable for arm flexor training of the test subject.
  • a lower, fixed-position pulley and a pulley element upstream of the interface in the longitudinal direction of the rope are comprised, the interface being in the form of a lever and the device being suitable for training the knee flexor muscles and / or knee extensor muscles of the test subject.
  • the device comprises a first and a second weight container and a first and second storage container, the second weight container being the first storage container for the first weight container and the first weight container being the second storage container for the second weight container represents, wherein the two weight containers are connected to one another with a second arrangement, preferably a cable pull, in such a way that the lifting of the one weight container causes the other weight container to lower.
  • a further preferred embodiment device for detecting and training an adaptive force comprising: at least one weight container with an internal volume for a liquid and / or a bulk material, comprising at least one pump-, fan- and / or valve-controlled inlet and / or outlet for the liquid and / or the bulk material; at least one storage container that can be connected to the inlet and / or outlet of the weight container for the liquid and / or the bulk material outside the inner volume of the weight container; at least one interface for the application of force by a subject; at least one arrangement for transmitting a tensile force between the weight container and the interface; at least one force sensor; at least one position and / or movement sensor, characterized in that the weight of the weight container can be changed by supplying and / or removing the liquid and / or the bulk material, with a force exerted on the interface for holding, lifting and / or lowering the weight container can be measured by the first force sensor and the height position and / or the movement of a raised weight container can be measured by the second
  • this enables the weight to be adjusted more quickly, since at the same time the container to be lifted by the test person becomes lighter or heavier and the container to be lowered becomes heavier or lighter.
  • each weight container has an interface for a force to be exerted by a test person and an arrangement for force transmission between the interface and a force opposing the weight of the weight container.
  • the inlets and / or outlets of the weight containers are connected by at least one hose for the liquid and / or the bulk material, the hose preferably being movably guided in such a way that essentially no force is transmitted between the weight containers via the hose takes place.
  • one hose is preferably sufficient.
  • two pumps preferably one for each direction of flow of the liquid / bulk material
  • two hoses and / or a type of switch that releases one of the pumps.
  • Two gate valves are then preferably used.
  • the hose is preferably guided above the container. However, it can also be preferred to guide the hose below the container or at the level of the container (horizontally behind it).
  • a pump comprising a shut-off valve is contained which is configured to prevent the liquid and / or the bulk material from being supplied and / or discharged when a pumping process is ended.
  • This embodiment is particularly suitable when using a two-way pump which also controls the inflow and outflow of the two weight containers.
  • the liquid can also be pumped out via the outlet or inlet nozzle.
  • Ball valve with electric actuator Gate valve also in other designs, e.g. slide valve.
  • Constantly increasing loads can also be caused by alternative force generation principles, such as pneumatics, hydraulics, rubber bands, spring tension ...
  • the system can be connected to oscillating actuators in order to combine adaptive force training with additional vibrations. Measurement of the movement alternatively via laser technology, incremental encoders or kinematic systems (e.g. goniometer, ultrasound or video topometry, etc.).
  • the data transfer from the sensors can be done by cable or wirelessly (e.g. via Bluetooth, WLAN or another digital radio standard).
  • sensors with the appropriate A / D converter technology, data buffering and transmission unit are used.
  • the reception takes place through a terminal equipped with the appropriate reception technology.
  • the measurement data of the tensile force on the rope and the position of the container determined by the sensors are recorded in the IT terminal after A / D conversion saved.
  • the evaluation software shows the temporal and the force-displacement curves graphically (Fig. 8 shows a possible example of the graphic representation as a displacement-force plot in a comparison of two measurements).
  • the software also calculates measurement parameters such as the maximum isometric adaptive force and the maximum eccentric adaptive force.
  • the original and training data can also be archived for subsequent comparisons over time.
  • the invention relates to a system comprising a device according to the present description and a computing unit which is configured for processing and / or evaluating the measurement data, preferably with the aid of a path-force, time-force, time path - Diagram and / or the analysis of oscillations of force, path and / or data derived from these and / or for controlling the weight of the weight container via the control device, preferably as a function of the processing and / or evaluation of the measurement data.
  • Controlling the weight of the weight container includes, in particular, controlling the pump (s). This can preferably be regulated automatically, for. B. in a defined training process and for defined measurement tasks. The control can preferably also take place via a suitable input device by the test subject by switching the pumps on and off, e.g. B. manually, via a pedal and / or an acoustic sensor. A shutdown of the pump (s) is preferably also included if, for example, one container is full and / or the other is empty.
  • the shut-off valve (s) are preferably also controlled.
  • the above applies both to the variant with a weight and a storage container and to the variant with two weight containers.
  • the computing unit comprises a tablet, a smartphone, a notebook and / or a PC.
  • the computing unit comprises a computing unit integrated into the device, preferably similar to an on-board computer in a car.
  • the invention relates to a method for strength training and a force measurement by a device according to the present description and / or a system according to the present description, comprising the following steps:
  • the method is used for conventional strength training.
  • the method for isometric and / or eccentric strength training of an adaptive force comprises the following steps:
  • Adjustment of a weight of the weight container by supplying and / or removing the liquid so that the test person can hold the weight container statically at a fixed height, continuous and / or gradual increase in weight by adding the liquid, so that holding is no longer possible and that Holding changes into yielding, the test subject lowering the weight container while maintaining a maximum resistance; preferably at least partial removal of the liquid after the weight container has been completely lowered and the process is ended or repeated.
  • the method for isometric and / or eccentric strength training of an adaptive force by means of a device is comprising: at least one weight container with an internal volume for a liquid and / or a bulk material, comprising at least one pump, fan and / or valve-controlled inlet and / or outlet for the liquid and / or the bulk material; at least one storage container for the liquid and / or bulk material, which can be connected to the inlet and / or outlet of the weight container, outside of the internal volume of the weight container; at least one interface for the application of force by a subject; at least one arrangement for transmitting a tensile force between the weight container and the interface; at least one force sensor; at least one position and / or motion sensor, characterized in that the method comprises the following steps:
  • Adjustment of a weight of the weight container by supplying and / or removing the liquid so that the test person holds the weight container statically at a fixed height, continuously and / or gradually increasing the weight by adding the liquid, so that holding is no longer possible and holding goes into yielding, wherein the test subject lowers the weight container while maintaining a maximum resistance; preferably at least partial removal of the liquid after the weight container has been completely lowered and the process is ended or repeated.
  • the method for isometric and / or concentric strength training comprises the following steps: slow reduction of an initial weight of the lowered weight container that cannot be lifted by the test subject by draining the liquid so that the test subject can lift the weight container as soon as the weight is his falls below the maximum applied force. preferably continuous, especially slow drainage of the liquid until it is lifted into a final training position of the test person corresponding to a final height of the weight container, Termination and / or repetition of the procedure.
  • a further preferred embodiment of the invention relates to a method, the two aforementioned methods for isometric, eccentric and / or concentric strength training of an adaptive force, both methods being applied alternately one after the other at least once.
  • the test person receives preferably visual, auditory and / or tactile feedback for instructing correct performance of the strength training, preferably through the element for feedback.
  • Adaptation of a weight of the weight container by supplying and / or discharging the liquid so that the test person can hold the weight container statically at a fixed target height; continuous and / or gradual increase in weight by adding the liquid, so that holding is no longer possible and holding turns into yielding;
  • the system always increases the load until the subject begins to give way. As soon as this occurs, the load is preferably reduced to below the maximum again, so that the test person can set the starting position of the container again. As soon as this is reached, the cycle preferably starts all over again.
  • test person is advantageously repeatedly brought to his limit.
  • the program control is preferably adapted by means of a control system based on the sensor data.
  • “supplying and / or removing a liquid” preferably includes “supplying and / or removing a bulk material”.
  • the arrangement is designed in such a way that the weight to be held can be changed (increased or decreased) by pumping a liquid into the weight container or draining (or pumping out) again.
  • the weight of the container including its filling is transmitted via a pulley system and is applied as a tensile force at the end of the pull rope.
  • the practitioner is in contact with the rope via the interface and creates a holding resistance.
  • the variable load is held against gravity by the person exercising at the other end of the cable pull.
  • the load can be increased to such an extent that the maximum holding force of the person exercising is exceeded and the person begins to move into yielding (eccentric) holding work.
  • the load and thus also the force generated by the person exercising are increased further.
  • the arrangement is also suitable for training (concentric, isometric, eccentric) in a conventional manner with a static load (with constant filling).
  • AF Iso-Ex (with increasing load) begins with the exercising person holding the weight that is submaximally heavy for them (container only partially filled) over the cable at a medium height. In the example in Figure 1, this is im Stand in a bent position of the elbow joint of - in this case - about 90 °. By pulling the rope upwards, the elbow is loaded in the direction of the flexion.
  • the practitioner In order to remain in this position, the practitioner must activate the elbow extensor muscles (M. triceps brachii) as well as the stabilizing shoulder and hand muscles. Then the pump is switched on, thus additional water is pumped into the container, which becomes steadily heavier. During this, the position of the hand / arm / shoulder - and thus also the weight - should be kept constant for as long as possible. The holding force must be permanently adapted to the increasing load (adaptive force). Finally, when the load applied by the device exceeds the maximum holding force of the exerciser, he / she begins to give in and tries to slow down as much as possible (eccentric muscle work). The exercise ends when the load has touched its support base (height can be adjusted) and the load on the rope is no longer increased. Now the pump is switched off and the ball valve is opened in order to reduce the filling of the weight container again. When the desired submaximal load is reached, you can return to the starting position for more repetitions.
  • M. triceps brachii
  • Application Iso-Kon pressing (decreasing load): The application starts with a supramaximal load that is on its support surface. That is, the load is greater than the maximum isometric pressure of the person exercising. This is therefore not (yet) able to lift the load, but pushes - from a starting position with strongly bent elbow - with maximum effort in this direction, i.e. tensions the rope at the interface down as much as possible.
  • the ball valve is then opened and liquid begins to flow out or is pumped out. As soon as the weight of the load falls below the maximum tensile force of the exercising person, the transition from the isometric to the concentric phase takes place.
  • the elbow slowly begins to extend, the weight container begins to rise.
  • the container continues to be emptied, it always becomes lighter and can therefore be lifted faster and faster until the defined end position (here e.g. the extension of the elbow) is reached.
  • the ball valve is closed, the container is put down again and, by operating the pump, it is filled again up to the supramaximal inlet filling level. The initial position is reached again and another repetition can follow.
  • Combination Iso-Kon-Iso-Ex (alternating load): The two forms of application described above can alternate, so that alternating isometric, concentric and eccentric processes - and thus also holding (AF) and pressing modes - follow one another.
  • Submaximal training of Isometric Adaptive Force A defined position of the respective extremity of the exerciser and thus also of the weight holder is maintained (e.g. the approx. 90 ° flexion of the elbow joint shown in Fig. 1). By deliberately draining or filling the liquid, the load is alternately varied in the submaximal to the maximum range. The exercising person thus trains the submaximal isometric adaptive strength or the sustaining isometric strength endurance and at the same time also the coordinative sensorimotor component of adapting to constantly changing submaximal forces.
  • the data interface is preferably suitable for transferring data with a computing unit, the data being selected from the group comprising the force exerted on the interface, the height position and / or movements of the weight container and / or control data for controlling the weight of the weight container.
  • the data interface is preferably configured for wired and / or wireless data transmission, preferably via WLAN and / or Bluetooth.
  • the position sensor preferably includes a distance sensor which is arranged above or below the weight container and which preferably functions optically and / or based on ultrasound.
  • the position sensor preferably comprises an incremental encoder and / or a device for video optometry.
  • the movement sensor is preferably arranged on the weight container, on the arrangement for transmitting a tensile force and / or on the interface.
  • the force sensor is preferably selected from the group comprising strain gauges, capacitive force sensors, (piezo) resistive force sensors, spring-body force sensors, force sensors with vibrating elements and / or magnetic force sensors.
  • the device preferably comprises an acceleration sensor, preferably on the interface.
  • the device preferably comprises at least one analog-digital converter for converting analog measurement data from the force sensor, position sensor, motion sensor and / or acceleration sensor into digital measurement data.
  • the device preferably comprises at least one oscillating actuator which is configured to generate vibrations when the test subject holds, lifts and / or lowers the weight container, the oscillating actuator preferably being configured for an arrangement on a wrist of the test subject.
  • the device preferably comprises an element for feedback for a force action to be transmitted to the interface by the test person and / or a movement of the weight container, which is preferably selected from the group comprising visual feedback, auditory feedback and / or tactile feedback.
  • the liquid preferably comprises water and / or oil or the bulk material comprises sand and / or granules.
  • the inlet and / or outlet can preferably be implemented via at least one separate opening in the weight container.
  • the inlet and / or outlet can preferably be implemented via a single opening in the weight container, the at least one pump being a two-way pump and / or the at least one fan being a two-way fan.
  • An adjustable valve preferably comprises a motor-operated ball valve and / or a slide valve.
  • the storage container preferably has an inlet which is connected to the outlet of the weight container and has an outlet which is connected to the inlet of the weight container.
  • an outlet of the storage container is located below a pump-controlled inlet of the weight container arranged at least in a lower, stored position of the weight container and an inlet of the storage container is located below a valve-controlled outlet of the weight container at least in a raised position of the weight container.
  • An outlet of the storage container is preferably located above a valve-controlled inlet of the weight container arranged at least in a lower, stored position of the weight container and an inlet of the storage container is above a pump-controlled drain of the weight container at least in a lower, stored position of the weight container.
  • the arrangement for power transmission preferably comprises an element connected to the weight container for transmitting tensile force, which preferably comprises at least one deflecting element for guidance that is arranged for a force acting on the interface according to a desired strength training and / or a desired force measurement.
  • the interface preferably comprises a handle, a rod, a loop and / or a belt.
  • the interface and arrangement are preferably configured for a desired strength training and / or a desired force measurement selected from the group comprising arm flexor training, training of the knee flexor muscles, training of the knee extensor muscles, hand extension, hand flexion, forearm propagation and supination, elbow flexion and extension, shoulder anteversion, retroversion, -abduction, internal rotation, external rotation, depression, trunk flexion, extension, rotation, hip joint abduction, adduction, anteflexion, retroflexion, rotation, knee extension and flexion, lower leg internal rotation and external rotation, foot dorsal flexion and -.
  • the interface and arrangement are preferably configured for the implementation of a training device selected from the group of knee curl, knee extensor, butterfly, reverse butterfly, leg press, cable pull device, multi-chip, torso rotation, torso flexor, torso extensor, latissimus pull, rowing pull, arm and flexion supports, arm curl, arm extender, bench press , Chest and Triceps Dip, Shoulder Press, Chests Press, Leg extension, Leg curl, Hip abduction, Hip adduction, Rowing machine, Glute machine.
  • a training device selected from the group of knee curl, knee extensor, butterfly, reverse butterfly, leg press, cable pull device, multi-chip, torso rotation, torso flexor, torso extensor, latissimus pull, rowing pull, arm and flexion supports, arm curl, arm extender, bench press , Chest and Triceps Dip, Shoulder Press, Chests Press, Leg extension, Leg curl, Hip abduction, Hip ad
  • the arrangement for power transmission preferably comprises at least one cable pull and the element for transmitting tensile force comprises at least one cable, the deflection element being a preferably stationary deflection pulley.
  • the cable pull preferably comprises at least one, preferably two, fixed deflection pulleys, which are arranged along a longitudinal direction of the cable between the weight container and the interface, with at least one deflection pulley arranged in a plane above the weight container and the interface.
  • the device preferably comprises a vertically oriented element which has a guide rail and / or guide rollers for vertically guiding the weight container on one side of the element, with the at least one upper deflection roller preferably being arranged at an upper end of the element, the vertical element preferably being on a chassis is present.
  • the vertical element preferably has on one side at a lower end a support for storing the weight container in a lower, lowered position.
  • a simple pulley block is preferably comprised of at least one vertically movably mounted roller in the longitudinal direction of the cable between a cable end fastened above the roller and an upper deflecting roller.
  • a lower, positionally fixed deflecting pulley located in front of the interface in the longitudinal direction of the rope is preferably included in a plane below the interface, the device being suitable for arm flexion training for the test person.
  • a lower, fixed pulley and a pulley element located in front of the interface in the longitudinal direction of the rope are preferably included, the interface being in the form of a lever and the device being suitable for training the knee flexor muscles and / or knee extensor muscles of the test subject.
  • Each weight container preferably has an interface for the action of a force by a test person and an arrangement for force transmission between the interface and a force opposing the weight of the weight container.
  • the inlets and / or outlets of the weight containers are preferably connected by at least one hose for the liquid and / or the bulk material, the hose preferably being movably guided in such a way that essentially no force is transmitted between the weight containers via the hose.
  • a pump comprising a shut-off valve is preferably contained which is configured to prevent the liquid and / or the bulk material from being supplied and / or discharged when a pumping process is ended.
  • a system is also preferred, the computing unit comprising a tablet, a smartphone, a notebook and / or a PC.
  • a method for conventional strength training is also preferred.
  • test person receives preferably visual, auditory and / or tactile feedback for instructing correct performance of the strength training, preferably through the element for feedback.
  • FIG. 1 Basic sketch of the training system for adaptive force.
  • Fig. 4 Version with path deflection via a fixed roller for training the arm flexor muscles.
  • Fig. 5 Version with power transmission to a system for training the knee flexion muscles, consisting of a pulley segment and lever.
  • Fig. 6 Version with power transmission to a system for training the knee extensor muscles, consisting of a pulley segment and lever.
  • Fig. 7 Schematic representation of the device with two weight containers.
  • Fig. 8 Schematic representation of two measurement processes during a repetition of the adaptive force exercise in the distance-force plot in comparison of intact and restricted holding function.
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of the invention. It is only to be understood as an example and is intended to illustrate the functionality and basic structure. The functional principle can be used in all strength training devices that work with loads (weights) and are therefore suitable for training a wide variety of muscle groups.
  • the invention is based on a cable construction, at one end of which the weight container (A) is located, the weight of which varies - depending on the filling level.
  • the weight container (A) is connected via a roller construction (N) with guide rails (M) and thus with the supporting base plate. It is movably mounted on the rail by rollers.
  • the weight acting on the rope results from the weight of the container (A) and that of the liquid (e.g. water or oil) with which the container is filled.
  • the liquid e.g. water or oil
  • a filler neck is provided at the upper end of the container, into which the inlet hose (D) opens.
  • the container is filled using the pump (C), which pumps the liquid from the storage container (B) into the weight container (A).
  • the exit point of the inlet for the liquid is equipped with a device that cancels out the force effects on the weight container due to the back pressure of the flowing liquid or back pressure effects on the hose. (This could be achieved, for example, by an impingement surface for the liquid attached to the hose.)
  • the amount of liquid in the container can be reduced again.
  • the outflow is controlled by a gate valve (ball valve F).
  • the container is provided with a small opening at the top to compensate for the changing air volume. During the filling of the container (A) it becomes heavier, while it is emptied it becomes lighter. This varies the weight force generated.
  • the interface (I) via which the exercising person maintains contact with the rope is located at the other end of the rope (G) guided over pulleys (H). This can be a handle, a rod, a loop or the like be. The force is transferred to the exercising person via the interface, who acts against them (usually holding them).
  • the device is equipped with dynamometric and kinematic sensors.
  • the (reaction) force on the rope (G) is recorded with the help of a strain gauge force sensor (J) integrated in the rope (G).
  • the position and the lifting movements of the weight container (A) are measured with the aid of the contactless ultrasound-based distance sensor (K), which records the distance between the floor and the underside of the weight container (A).
  • the analog measurement data are forwarded to an A / D converter unit and from there as digital data to an IT terminal (0), where processing, evaluation and presentation takes place via a display, preferably software-supported.
  • the type of signal and data transmission can be wired or wireless (WLAN, Bluetooth or other radio standards).
  • Figure 1 shows a schematic of wireless transmission.
  • the signal and data transmissions can also be wired.
  • the training is basically also possible without the measuring function. It is used for strength diagnostics and training control.
  • Figure 3 shows the version with force and displacement conversion through a loose roller
  • Figure 4 shows the version with path deflection via a fixed roller for training the arm flexor muscles.
  • Figure 5 shows the version with power transmission to a system for training the knee flexion muscles, consisting of a pulley segment and lever.
  • Figure 6 shows the version with power transmission to a system for training the knee extensor muscles, consisting of a pulley segment and lever.
  • Figure 7 schematically shows the device with two weight containers. These are connected to each other via a rope and, as shown here, to two interfaces which do not have to be used both.
  • the hose connecting the two inner volumes of the weight container for the inlet and / or outlet can also be seen. This is guided here over a large roller, so that essentially no force transmission takes place between the weight containers via the hose and this essentially does not additionally influence the training.
  • Figure 8 shows a schematic representation of the measurement process during an exercise repetition of the isometric and eccentric adaptive force in the distance-force plot.
  • An intact muscle (blue) increases the force up to approx. 430 N without significant yielding, then goes into the yielding (eccentric) phase in which it increases the force level a little more and maintains it up to a stroke height of approx. 200 mm.
  • the holding force collapses and the weight is put down.
  • a muscle with limited holding function begins to give way at approx. 220 N. While giving way, the force continues to increase before collapsing.
  • the first data and experience of an initial pilot study on AF strength training are currently available. Since different (possibly all) intensity ranges - up to supramaximal - can be run through in one go, the training is highly effective.

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Abstract

In a first aspect, the invention relates to a device for detecting and training an adaptive force, having at least one weight container, the interior volume of which can be filled with a liquid or a bulk material, at least one interface for a force exerted by a test subject, at least one assembly for transferring a tensile force between the weight container and the interface, and at least one force sensor and at least one position and/or motion sensor, wherein the weight of the weight container is variable by supplying and/or discharging the liquid and/or the bulk material, wherein a force exerted onto the interface for holding, raising and/or lowering the weight container can be measured by the first force sensor, and the height position and/or the movement of a raised weight container can be measured by the second position sensor. The invention furthermore relates to a system composed of a device and computing unit and a method for measuring and/or evaluating an adaptive force by means of the device.

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM MESSEN EINER ADAPTIVEN KRAFT DEVICE AND METHOD OF MEASURING AN ADAPTIVE FORCE
BESCHREIBUNG DESCRIPTION
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Erfassung und zum Training einer Adaptiven Kraft, mit mindestens einem Gewichtsbehälter, dessen Innenvolumen mit einer Flüssigkeit oder einem Schüttgut gefüllt werden kann, mindestens einem Interface für eine Krafteinwirkung eines Probanden, mindestens eine Anordnung zur Übertragung einer Zugkraft zwischen Gewichtsbehälter und Interface, mindestens einem Kraftsensor und mindestens einem Positions- und/oder Bewegungssensor, wobei das Gewicht des Gewichtsbehälters durch Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit und/oder des Schüttguts veränderbar ist, wobei eine auf das Interface ausgeübte Kraft zum Halten, Heben und/oder Senken des Gewichtsbehälters durch den ersten Kraftsensor messbar ist und die Höhenposition und/oder die Bewegung eines angehobenen Gewichtsbehälters durch den zweiten Positionssensor messbar ist. In a first aspect, the invention relates to a device for detecting and training an adaptive force, with at least one weight container, the internal volume of which can be filled with a liquid or a bulk material, at least one interface for a force action of a test subject, at least one arrangement for transmitting a Tensile force between the weight container and the interface, at least one force sensor and at least one position and / or movement sensor, the weight of the weight container being changeable by supplying and / or removing the liquid and / or the bulk material, with a force exerted on the interface for holding, Raising and / or lowering the weight container can be measured by the first force sensor and the height position and / or the movement of a raised weight container can be measured by the second position sensor.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein System aus Vorrichtung und Recheneinheit sowie ein Verfahren zum Messen und/oder Auswerten einer Adaptiven Kraft mithilfe der Vorrichtung. The invention also relates to a system comprising a device and a computing unit and a method for measuring and / or evaluating an adaptive force with the aid of the device.
Hintergrund und Stand der Technik Background and prior art
Das Training der Muskelkraft ist weltweit und in vielen Anwendungsbereichen, wie Leistungs- und Breitensport, Fitnesstraining im Jugend-, Erwachsenen- und Seniorenalter sowie im gesundheitlichen Kontext (präventiv, kurativ und rehabilitativ) verbreitet. Meist wird die maximale Kraftfähigkeit trainiert, aber auch Schnell-, Explosiv- und Reaktivkraft sowie die Kraftausdauer.Muscle strength training is widespread worldwide and in many areas of application, such as competitive and popular sports, fitness training in adolescents, adults and senior citizens, and in the health context (preventive, curative and rehabilitative). Usually the maximum strength is trained, but also rapid, explosive and reactive strength and strength endurance.
Dabei werden verschiedene Betriebsmodi des Muskels trainiert: Different operating modes of the muscle are trained:
• der konzentrische, bei dem die betreffende Muskelgruppe/der Muskel sich verkürzt und dabei einen Widerstand überwindet (eine Last bewegt). • the concentric one, in which the muscle group / muscle concerned shortens and overcomes a resistance (moves a load).
• der isometrische (statische Anspannung), bei dem es nicht zur Längenänderung kommt, der Muskel gegen einen unüberwindlichen stabilen Widerstand agiert. • Isometric (static tension), in which there is no change in length, the muscle acts against an insurmountable stable resistance.
• der exzentrische, bei dem der Muskel durch eine einwirkende Kraft überwunden wird und nachgebend agiert. • the eccentric, in which the muscle is overcome by an applied force and acts relentlessly.
Zudem werden Kombinationen verschiedener Muskelaktionen angewandt, wie etwa beim sogen. Dehnungs-Verkürzungs-Zyklus, bei dem sich eine konzentrische Aktion unmittelbar an eine exzentrische anschließt. In addition, combinations of different muscle actions are used, such as the so-called. Stretching-shortening cycle, in which a concentric action immediately follows an eccentric one.
Trotz aller Vielfalt existiert derzeit weltweit bislang noch kein Trainingssystem, dessen Wrkweise das Training der sogenannten Adaptiven Kraft ermöglicht. Die Adaptive Kraft stellt eine spezifische Betriebsweise des Nerv-Muskel-Systems dar, die sehr nahe an alltäglichen Abläufen ist, die aber bisher noch nicht Eingang in die Bewegungswissenschaft gefunden hat. Despite all the diversity, there is currently no training system anywhere in the world whose mode of operation enables the so-called adaptive force to be trained. Adaptive force is a specific mode of operation of the nerve-muscle system, which is very close to everyday processes, but which has not yet found its way into movement science.
Das Wesen des herkömmlichen Krafttrainings besteht i.d.R. darin, gegen einen Widerstand zu drücken. Dabei wird ein Wderstand überwunden, ist unbeweglich oder ist so überwältigend, dass die agierende Muskelgruppe überwunden wird. Neben dem Drücken ist ein Muskel jedoch auch in der Lage zu halten. Das bedeutet, eine Kraft einwirken zu lassen, diese nicht zu überwinden, ihr aber möglichst auch nicht nachzugeben. Der Muskel arbeitet dabei isometrisch, also ohne seine Länge zu verändern, damit bewegungslos. Das ist nur möglich, solange die eigene Haltekraft der einwirkenden entsprechen und so statische Verhältnisse aufrechterhalten kann. Erst wenn die einwirkende Kraft die maximale Haltekraft überschreitet, ist der Muskel gezwungen nachzugeben. Er geht in eine exzentrische Aktivität über. Während dieses Nachgebens kann der Muskel meist mit noch größerer Kraft agieren, obgleich er sich — nachgebend — weiter verlängert. Er erreicht dabei eine supramaximale exzentrische Adaptive Kraft. The essence of conventional strength training is usually to push against a resistance. A resistance is overcome, is immobile or is so overwhelming that the acting muscle group is overcome. In addition to pressing, however, a muscle is also able to hold. That means letting a force take effect, not overcoming it, but if possible not giving in to it. The muscle works isometrically, without changing its length, and therefore motionless. This is only possible as long as your own holding force corresponds to the acting and can thus maintain static conditions. Only when the acting force exceeds the maximum holding force is the muscle forced to give way. He goes into an eccentric activity. During this yielding, the muscle can usually act with even greater force, although it - yielding - continues to elongate. He thereby reaches a supramaximal eccentric adaptive force.
Damit sind die folgenden Formen der Adaptiven Kraft zu unterscheiden: The following forms of adaptive force can be distinguished:
• die submaximale isometrische Adaptive Kraft, bei der sich verändernde Lasten gehalten werden, ohne dass es dabei zu einer Bewegung kommt; Die Kraft der haltenden Muskeln adaptiert sich dabei laufend an die sich verändernde Last. • the submaximal Isometric Adaptive Force, at which changing loads are held without movement; The strength of the muscles that hold it constantly adapts to the changing load.
• Die maximale isometrische Adaptive Kraft bezeichnet diejenige Kraft, bis zu der eine schwerer werdende Last gerade noch stabil gehalten werden kann. Sobald die Last diese Schwelle überschreitet, geht die vorher stabile Position in eine nachgebende (exzentrische) Bewegung über. • The maximum isometric adaptive force describes the force up to which a heavier load can just be held stable. As soon as the load exceeds this threshold, the previously stable position changes into a yielding (eccentric) movement.
• Die maximale exzentrische Adaptive Kraft bezeichnet das Kraftmaximum, das einer immer weiter steigenden (supramaximalen) Last während des Nachgebens entgegengesetzt werden kann. • The maximum eccentric adaptive force describes the maximum force that can be opposed to an ever increasing (supramaximal) load during the yielding.
Krafttraining kann ohne Gerät erfolgen, unter Nutzung des Gewichts oder von Trägheitsmomenten des eigenen Körpers. Häufig werden auch mobile Kleingeräte eingesetzt, wie Gewichtshanteln, elastische Bänder, Federn und Seile, schwingende Geräte (wie z.B. Body Blades) oder sogen. Raktoren. Schließlich existiert eine Vielzahl von stationären Großgeräten für das Krafttraining. Krafttraining basiert grundsätzlich darauf, dass der/die Übende auf mechanische Widerstände in unterschiedlicher Weise einwirkt — daher im Englischen auch der Begriff „resistance training". Als Wirkmechanismen kommen hierfür die Gewichtskräfte von Lasten, hydraulische und pneumatische oder elektromechanische Systeme zum Einsatz. Letztere sind z.B. als sogen isokinetische Trainingsgeräte vor allem im medizinischen Kontext weit verbreitet. Strength training can be done without a device, using the weight or moments of inertia of your own body. Often small mobile devices are also used, such as dumbbells, elastic straps, springs and ropes, vibrating devices (such as body blades) or so-called. Actuators. After all, there is a large number of large stationary devices for strength training. Strength training is basically based on the fact that the exerciser acts on mechanical resistances in different ways - hence the term "resistance training" in English. The mechanisms used for this are the weight forces of loads, hydraulic and pneumatic or electromechanical systems widely used as so-called isokinetic training devices, especially in the medical context.
Isokinetische Trainingssysteme stellen gegenwärtig den am weitesten entwickelten Stand der Technik im Bereich Krafttraining/-diagnostik dar. Sie basieren auf regulierten elektromechanischen Systemen (Motoren, Bremsen), die der übenden Person einen Widerstand entgegensetzen oder sie aktiv bewegen. Hierbei sind die folgenden Betriebsmodi möglich: Isokinetic training systems are currently the most developed state of the art in the field of strength training / diagnostics. They are based on regulated electromechanical systems (motors, brakes) that offer resistance to the exercising person or actively move them. The following operating modes are possible:
• Isokinetik: Patient/in bewegt drückend den Hebel der Maschine, die die maximale Winkelgeschwindigkeit durch Bremsen limitiert. • Isokinetics: The patient pushes the lever of the machine, which limits the maximum angular speed by braking.
• Isotonik: Patient/in bewegt drückend den Hebel der Maschine, die das erzeugte Kraftmoment konstant hält. Der Hebel lässt sich schneller bewegen, wenn stärker gedrückt wird. • Isometrik: Patient/in drückt maximal gegen den feststehenden Hebel der Maschine, die das erzeugte Kraftmoment in dieser Position erfasst. • Isotonics: the patient pushes the lever of the machine, which keeps the generated momentum constant. The lever moves faster if you push harder. • Isometrics: The patient presses against the fixed lever of the machine, which records the force moment generated in this position.
• Exzentrik: Die Maschine bewegt die jeweilige Extremität der übenden Person unaufhaltsam mit einer vorher festgelegten Winkelgeschwindigkeit. Es kann eingestellt werden, dass das System stoppt, wenn ein definierter Wert des durch Wderstand der übenden Person erzeugten Kraftmoments überschritten wird. • Eccentric: The machine moves the respective extremity of the person exercising inexorably at a predetermined angular speed. It can be set that the system stops when a defined value of the torque generated by the resistance of the exercising person is exceeded.
• Assistiv: Die Maschine bewegt die Extremität der übenden Person passiv durch, ohne dass diese einen Wderstand entgegenbringt. • Assistive: The machine passively moves the extremity of the person exercising without them bringing up any resistance.
Keiner dieser Modi ist in der Lage, die hier beschriebene Adaptive Kraft in der definierten Weise zu messen oder zu trainieren. None of these modes is able to measure or train the adaptive force described here in the defined way.
Es lässt sich lediglich eine maximale exzentrische Kraft ermitteln, dies aber bei einer aufgezwungenen Bewegungsgeschwindigkeit (Desmodromik). Die exzentrische Maximalkraft variiert jedoch abhängig von der Bewegungsgeschwindigkeit und wird deshalb vorher willkürlich festgelegt. Im Gegensatz dazu wird die maximale exzentrische Adaptive Kraft bei einer Bewegungsgeschwindigkeit ermittelt, die sich in Interaktion der übenden Person mit dem System auf natürliche Weise ergibt. Only a maximum eccentric force can be determined, but with an imposed speed of movement (desmodromic). However, the eccentric maximum force varies depending on the speed of movement and is therefore arbitrarily determined in advance. In contrast to this, the maximum eccentric adaptive force is determined at a movement speed that results naturally from the interaction of the person exercising with the system.
Das maschinelle isokinetische Training wurde erstmals 1966 eingeführt und hat sich seitdem weltweit verbreitet. Machine isokinetic training was first introduced in 1966 and has since spread around the world.
Bislang existierte kein Krafttrainingsgerät, mit dem ein Training der Adaptiven Kraft (Adaptive Force = AF) möglich gewesen wäre, das also eine veränderliche Kraft auf den Übenden appliziert hätte, ohne ihm eine definierte Bewegung aufzuzwingen. Dabei war die AF bislang weitgehend unbekannt. Zur Messung der AF könnten pneumatische Wrkprinzipen verwendet werden. Diese sind jedoch für den Einsatz als T rainingsgeräte aus verschiedenen Gründen nur bedingt geeignet. Insbesondere sind folgende Nachteile bei pneumatischen Wrkprinzipien zu nennen: sehr kurze Bewegungswege hoher zeitlicher Aufwand zur Bedienung aufwändige Überwachung der Reproduzierbarkeit vor jedem Einsatz und ggf. Neukalibration komplexe Bedienung hohe Anfälligkeit für Defekte und Störungen (Anfälligkeit der Pneumatik gegenüber Undichtigkeiten, empfindliche Messtechnik, Kabelgebundenheit, versehentliche Beschädigungen oder Verstellung der Sensoren (v.a. der ACC-Sensorik...) nichtlineare Kraftverläufe der verwendeten Balgzylinder So far there has been no strength training device with which adaptive force training (Adaptive Force = AF) would have been possible, i.e. which would have applied a variable force to the exerciser without imposing a defined movement on him. The AF was largely unknown until now. Pneumatic working principles could be used to measure AF. However, for various reasons these are only suitable to a limited extent for use as training devices. In particular, the following disadvantages are to be mentioned in the case of pneumatic operating principles: very short movement paths high expenditure of time for operation complex monitoring of reproducibility before each use and, if necessary, recalibration complex operation high susceptibility to defects and malfunctions (susceptibility of the pneumatics to leaks, sensitive measuring technology, cable connection, accidental Damage or misalignment of the sensors (especially the ACC sensors ...) non-linear force curves of the bellows cylinders used
Daher werden insbesondere andere Wrkprinzipien erforderlich. Therefore, other working principles in particular are required.
Es ist zudem eine Gewichthebevorrichtung bekannt welche neben herkömmlichen Gewichten einen Behälter umfasst, der in Fluid-Kommunikation mit einer Fluidquelle steht. Der Behälter ist für die Nachrüstung bzw. für den Einbau in bestehende Gewichthebevorrichtungen (bzw. - trainingsgeräte) mit herkömmlichen Gewichten vorgesehen. Eine Regel/ Steuereinheit ist dazu eingerichtet, anhand einer Pumpe das Fluid aus der Quelle in den Behälter einzuleiten oder abzuleiten, wobei der Behälter gemeinsam mit dem herkömmlichen Gewicht bei jeder Wederholung angehoben wird. Die Regelung und/oder Steuerung des Fluids erfolgt auf Basis von Messwerten, die unter anderem anhand von Drucksensoren aufgenommen werden, wobei diese im Schlauch zwischen Gewichtsbehälter und Flüssigkeitsquelle installiert vorliegen. A weight lifting device is also known which, in addition to conventional weights, comprises a container which is in fluid communication with a fluid source. The container is intended for retrofitting or for installation in existing weight lifting devices (or training equipment) with conventional weights. A rule / control unit is also included arranged to introduce or drain the fluid from the source into the container by means of a pump, the container being lifted together with the conventional weight with each repetition. The regulation and / or control of the fluid takes place on the basis of measured values, which are recorded using pressure sensors, among other things, these being installed in the hose between the weight container and the liquid source.
Mit der beschriebene Vorrichtung wird eine Anpassung des zu hebenden Gewichts an die muskuläre Ermüdung eines Probanden im Verlaufe eines herkömmlichen Trainings ermöglicht, indem je nach Bedarf Fluid dem durch den Probanden anzuhebenden Behälter zu oder abgeführt wird. Die Vorrichtung eignet sich jedoch nachteilig nicht zur Erfassung der Adaptiven Kraft eines Probanden, With the device described, an adaptation of the weight to be lifted to the muscular fatigue of a test person is made possible in the course of conventional training, in that fluid is supplied to or removed from the container to be lifted by the test person as required. However, the device is disadvantageously not suitable for recording the adaptive force of a test person,
Für die Ermittlung der Adaptiven Kraft müsste die Bewegung des Gewichtsbehälters sehr genau durch geeignete kinematische Sensorik gemessen werden. Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht durch ihren Aufbau eine solche Ermittlung des Bewegungsbehälters nicht, denn die Bewegung des Behälters ist nur mittelbar mit aufgenommenen Druckmesswerten anhand der im Schlauch installierten Drucksensoren zu berechnen. Unteranderem wirkt es sich zudem nachteilig aus, dass gleichzeitig der Füllpegel durch das auslaufende Wasser verändert. Darüber hinaus beeinflussen die Verwirbelungen des ablaufenden Wassers das Drucksignal. Die Drucksensoren der beschriebenen Vorrichtung unterliegen ferner einem hohen Verschleiß, da mit jedem Durchfluss der Flüssigkeit von einem in den anderen Behälter der Drucksensor belastet wird. Ein Austausch solcher Sensoren gestaltet sich ebenfalls als arbeitsintensiv. To determine the adaptive force, the movement of the weight container would have to be measured very precisely using suitable kinematic sensors. Due to its structure, the described device does not enable such a determination of the moving container, because the movement of the container can only be calculated indirectly with recorded pressure measurements using the pressure sensors installed in the hose. Among other things, it also has a disadvantageous effect that the filling level changes at the same time due to the leaking water. In addition, the turbulence of the running water influences the pressure signal. The pressure sensors of the device described are also subject to high wear, since the pressure sensor is loaded with each flow of the liquid from one container into the other. Replacing such sensors is also labor-intensive.
Da die Adaptive Kraft als spezifische Funktionalität des Nerv-Muskel-Systems bislang nicht beschrieben war, war im Stand der Technik folglich auch keine entsprechende Anwendung existent. Since adaptive force as a specific functionality of the nerve-muscle system has not yet been described, there was consequently no corresponding application in the prior art.
Aufgabe der Erfindung Object of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Messung der Adaptiven Kraft bereitzustellen, welche ohne die Nachteile des Standes der Technik auskommen. Insbesondere soll eine Vorrichtung bereitgestellt werden, welche einfach zu bedienen ist, lange Bewegungswege erlaubt, eine sehr gute Wiederholbarkeit ermöglicht, sehr robust ist, eine sehr genaue, schnelle und effiziente Gewichtsanpassung ermöglicht und dabei eine präzise Bewegungs- und/oder Kraftmessung realisiert. Ebenso soll ein Verfahren für ein Krafttraining der Adaptiven Kraft bereitgestellt werden, welches ein verbessertes Training der Adaptiven Kraft und eine verbesserte und zuverlässigere Vermessung der Adaptiven Kraft ermöglicht und insbesondere neue Trainingsformen umfasst. The object of the invention is to provide a device and a method for measuring the adaptive force which do not have the disadvantages of the prior art. In particular, a device is to be provided which is easy to use, allows long movement paths, enables very good repeatability, is very robust, enables very precise, fast and efficient weight adjustment and thereby realizes precise movement and / or force measurement. Likewise, a method for strength training of the adaptive force is to be provided which enables improved training of the adaptive force and an improved and more reliable measurement of the adaptive force and in particular includes new forms of training.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zu Erfassung und zum Training einer Adaptiven Kraft, umfassend: mindestens einen Gewichtsbehälter mit einem Innenvolumen für eine Flüssigkeit und/oder ein Schüttgut, umfassend mindestens einen pumpen-, gebläse- und/oder ventilgesteuerten Zu- und/oder Ablauf für die Flüssigkeit und/oder das Schüttgut; mindestens einen mit Zu- und/oder Ablauf des Gewichtsbehälters verbindbaren Speicherbehälter für die Flüssigkeit und/oder das Schüttgut außerhalb des Innenvolumens des Gewichtsbehälters; mindestens ein Interface für eine Krafteinwirkung eines Probanden; mindestens eine Anordnung zur Übertragung einer Zugkraft zwischen Gewichtsbehälter und Interface; mindestens einen Kraftsensor; mindestens einen Positions- und/oder Bewegungssensor; wobei das Gewicht des Gewichtsbehälters durch Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit und/oder des Schüttguts veränderbar ist, wobei eine auf das Interface ausgeübte Kraft zum Halten, Heben und/oder Senken des Gewichtsbehälters durch den ersten Kraftsensor messbar ist und die Höhenposition und/oder die Bewegung eines angehobenen Gewichtsbehälters durch den zweiten Positionssensor messbar ist. In a first aspect, the invention relates to a device for detecting and training an adaptive force, comprising: at least one weight container with an internal volume for a liquid and / or a bulk material, comprising at least one pump, fan and / or valve-controlled inlet and / or outlet for the liquid and / or the bulk material; at least one storage container that can be connected to the inlet and / or outlet of the weight container for the liquid and / or the bulk material outside the inner volume of the weight container; at least one interface for the application of force by a subject; at least one arrangement for transmitting a tensile force between the weight container and the interface; at least one force sensor; at least one position and / or motion sensor; wherein the weight of the weight container can be changed by supplying and / or removing the liquid and / or the bulk material, wherein a force exerted on the interface for holding, lifting and / or lowering the weight container can be measured by the first force sensor and the height position and / or the movement of a raised weight container can be measured by the second position sensor.
Der Fachmann weiß, wie er durch gezielte Steuerung mindestens eines Ventils, mindestens einer Pumpe und/oder mindestens eines Gebläses die Verteilung der Flüssigkeit und/oder des Schüttguts zwischen den beiden Behältern steuern kann bzw. die Flüssigkeit und/oder das Schüttgut zwischen den Behältern transportieren kann. Insbesondere ist hierfür zwischen dem Gewichtsbehälter und dem Speicherbehälter mindestens ein Schlauch umfasst, welche die beiden Behälter verbindet. The person skilled in the art knows how to control the distribution of the liquid and / or the bulk material between the two containers or how to transport the liquid and / or the bulk material between the containers through targeted control of at least one valve, at least one pump and / or at least one fan can. In particular, for this purpose, at least one hose is included between the weight container and the storage container, which hose connects the two containers.
Es handelt sich um das weltweit erste System zum Training der Adaptiven Kraft. Die wesentliche Neuheit der Erfindung besteht darin, dass die Last sich innerhalb einer einzelnen Aktion (Übungswiederholung) verändern, also steigen oder sinken kann. Dieses Variieren der Kraft erfolgt bei freier Beweglichkeit und unabhängig von stattfindenden Bewegungen. Bewegungen werden nicht von einem Motor aufgezwungen (Desmodromik), wie z.B. bei isokinetischen Geräten im Exzentrikmodus. Sie hängen ausschließlich von der sensomotorischen Funktion der/des Übenden in Auseinandersetzung mit der sich fließend verändernden applizierten Last ab.It is the world's first adaptive force training system. The main novelty of the invention is that the load can change within a single action (repetition of the exercise), i.e. it can increase or decrease. This variation of the force takes place with free mobility and independent of movements that take place. Movements are not imposed by a motor (desmodromic), as is the case with isokinetic devices in eccentric mode. They depend exclusively on the sensorimotor function of the exerciser in dealing with the fluidly changing applied load.
Daraus ergeben sich folgende Alleinstellungsmerkmale, die herkömmliche Trainingsgeräte und - verfahren bislang nicht erfüllen: This results in the following unique selling points, which conventional training equipment and methods have not yet met:
Es wird die isometrische Adaptive Kraft bei sich verändernder Last gefordert und trainiert.Isometric adaptive strength is challenged and trained with changing loads.
Bei ansteigender (supramaximaler) Überlast wird auch die exzentrische Adaptive Kraft gefordert und trainiert. With increasing (supramaximal) overload, the eccentric adaptive force is also demanded and trained.
Innerhalb einer einzelnen Wiederholung werden fließend unterschiedlichste Kraftintensitäten durchlaufen, von gering bis supramaximal. Within a single repetition, a wide variety of strength intensities are run through fluently, from low to supramaximal.
Innerhalb einer einzelnen Wederholung können durch die Steuerung des Systems unterschiedliche Kraftprofile erzeugt werden (stetig aufsteigend, stetig absteigend, wechselnde Verläufe oder auch Phasen gleichbleibender Kraft) und so z.B. sportartspezifische Belastungsverläufe simuliert werden. Innerhalb einer Wiederholung können konzentrische, isometrische und exzentrische Muskelaktionen der gleichen Muskelgruppe miteinander kombiniert werden. Within a single repetition, different force profiles can be generated by the control of the system (steadily increasing, steadily decreasing, alternating courses or phases of constant force) and thus, for example, sport-specific stress courses can be simulated. Concentric, isometric and eccentric muscle actions of the same muscle group can be combined within one repetition.
Das System ist auch als Messgerät für die verschiedenen Qualitäten der Adaptiven Kraft einsetzbar. Da es wissenschaftlichen Gütekriterien genügt, kann es auch für Forschungszwecke genutzt werden. The system can also be used as a measuring device for the various qualities of adaptive force. Since it meets scientific quality criteria, it can also be used for research purposes.
Nebenbei kann man das System auch für herkömmliches Krafttraining (mit gleichbleibenden Lasten) nutzen. Diese Erfindung begründet einen völlig neuen Typus von Krafttrainingsgeräten. Die Wrksamkeit und evtl auch therapeutische Bedeutung der Adaptiven Kraft ist noch nicht erforscht. The system can also be used for conventional strength training (with constant loads). This invention establishes a completely new type of strength training device. The effectiveness and possibly also the therapeutic significance of the adaptive force has not yet been researched.
Dabei ist: das zu bewegende Gewicht des Krafttrainingsgeräts (hier bevorzugt Zuggeräts) veränderlich zu gestalten, indem dafür ein Gefäß verwendet wird, das bevorzugt mit Flüssigkeit gefüllt oder entleert werden kann. Dafür wird das Gerät bevorzugt mit einer oder mehreren Pumpen sowie Ablasseinrichtungen (Absperrschieber etc.) ausgestattet. Das ermöglicht es vorteilhafterweise, dass sich die Last fließend verändern kann, während sie von der übenden Person gehalten wird. So kann die maximale Adaptive Haltekraft bevorzugt ermittelt und auch trainiert werden. Bei weiterer Steigerung der Last kann zudem während des Nachgebens die maximale exzentrische Adaptive Kraft ermittelt und trainiert werden. In this case: the weight of the strength training device to be moved (preferably the pulling device here) must be made variable by using a vessel which can preferably be filled or emptied with liquid. For this purpose, the device is preferably equipped with one or more pumps and drainage devices (gate valves, etc.). This advantageously enables the load to change smoothly while it is being held by the person exercising. In this way, the maximum adaptive holding force can preferably be determined and also trained. If the load increases further, the maximum eccentric adaptive force can also be determined and trained during the yielding.
Bevorzugt über die Auswertung (bevorzugt durch Software) der Sensordaten (Kraft und Kinematik) die maximale isometrische und die maximale exzentrische Adaptive Kraft ermittelbar. The maximum isometric and the maximum eccentric adaptive force can be determined preferably via the evaluation (preferably by software) of the sensor data (force and kinematics).
Das System der variablen Last soll vorteilhafterweise in allen Krafttrainingsmaschinen, die mit Lasten arbeiten, integrierbar sein. Damit wären die unterschiedlichsten Muskelgruppen und Bewegungen trainierbar. Damit kann das innovative Prinzip des Trainings der Adaptiven Kraft vorzugsweise nahezu universell umgesetzt werden. Der entsprechende Markt wird unermesslich groß sein. The variable load system should advantageously be integratable in all strength training machines that work with loads. This means that a wide variety of muscle groups and movements can be trained. This means that the innovative principle of adaptive force training can preferably be implemented almost universally. The corresponding market will be immeasurably large.
Potenziell wird das Gerät — in unterschiedlichsten Ausführungsvarianten — weltweit in unzähligen Einrichtungen des Sports, der Fitnessbranche, des Gesundheitstrainings, der Rehabilitation etc. eingesetzt werden. Der entsprechende Markt wird unermesslich groß sein.The device - in a wide variety of design variants - will potentially be used worldwide in countless facilities for sports, the fitness industry, health training, rehabilitation, etc. The corresponding market will be immeasurably large.
Dabei kann die Vorrichtung vorteilhafterweise als Trainingsgerät für Fitness, Breiten- und/oder Leistungssport, Prävention, Verletzungsprophylaxe, Therapie, Rehabilitation - Messgeräte für Adaptive Kraft in den o.g. Bereichen und/oder für wissenschaftliche Zwecke verwendet werden.The device can advantageously be used as a training device for fitness, amateur and / or competitive sports, prevention, injury prophylaxis, therapy, rehabilitation - measuring devices for adaptive force in the above-mentioned areas and / or for scientific purposes.
Bevorzugt ist eine Verwendung der Vorrichtung für ein Training im Fitnessbereich, im Breiten- und/oder Leistungssport, in der Prävention, der Verletzungsprophylaxe, der Therapie, der Rehabilitation, zur Messung der Adaptiven Kraft in diesen Bereichen, in der Bewegungswissenschaft, in der Sportwissenschaft, in der Biomechanik, in der Trainingswissenschaft, in der Neurologie und/oder in der Orthopädie. It is preferred to use the device for training in the fitness area, in popular and / or competitive sports, in prevention, injury prophylaxis, therapy, rehabilitation, for measuring the adaptive force in these areas, in movement science, in sports science, in biomechanics, in training science, in neurology and / or in orthopedics.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung weiterhin: eine Steuerungsvorrichtung; mindestens ein Element zur Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit und/oder des Schüttguts ausgesucht aus der Gruppe umfassend eine Pumpe, ein stellbares Ventil und/oder ein Gebläse, wobei Steuerungsvorrichtung und das Element zur Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit und/oder des Schüttguts konfiguriert sind für eine Steuerung des Gewichts des Gewichtsbehälters durch eine kontrollierte Zuführung, Abführung und/oder Beibehaltung der Flüssigkeit und/oder des Schüttguts im Gewichtsbehälter. In a preferred embodiment of the invention, the device further comprises: a control device; at least one element for supplying and / or removing the liquid and / or the bulk material selected from the group comprising a pump, an adjustable valve and / or a fan, the control device and the element for supplying and / or removing the liquid and / or the Bulk material are configured for a control of the weight of the weight container by a controlled supply, discharge and / or retention of the liquid and / or the bulk material in the weight container.
Bevorzugt umfasst das Element zur Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit und/oder des Schüttguts des Weiteren mindestens einen Schlauch. The element for supplying and / or removing the liquid and / or the bulk material preferably further comprises at least one hose.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung mindestens eine Datenschnittstelle, wobei die Datenschnittstelle geeignet ist für eine Übertragung von Daten mit einer Recheneinheit, wobei die Daten ausgesucht sind aus der Gruppe umfassend die ausgeübte Kraft auf das Interface, die Höhenposition und/oder Bewegungen des Gewichtsbehälters und/oder Kontrolldaten für die Steuerung des Gewichts des Gewichtsbehälters. In a further preferred embodiment of the invention, the device comprises at least one data interface, the data interface being suitable for the transmission of data with a computing unit, the data being selected from the group comprising the force exerted on the interface, the height position and / or movements of the Weight container and / or control data for controlling the weight of the weight container.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Datenschnittstelle konfiguriert ist für eine kabelgebundene und/oder kabellose Datenübertragung, vorzugsweise überWLAN und/oder Bluetooth. In a further preferred embodiment of the invention, the data interface is configured for wired and / or wireless data transmission, preferably via WLAN and / or Bluetooth.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Positionssensor einen ober- oder unterhalb des Gewichtsbehälters angeordneten Abstandssensor, welcher vorzugsweise optisch und/oder ultraschallbasiert funktioniert. In a further preferred embodiment of the invention, the position sensor comprises a distance sensor arranged above or below the weight container, which preferably functions optically and / or based on ultrasound.
Die Position des Behälters (bzw. des Adapters oder z. B. eines Seils) könnte bevorzugt auch mittels anderer Verfahren ermittelt werden. Hierbei könnte die Sensorik (der Positionssensor) auch vor oder hinter dem Behälter (oder auch Interface etc.) bzw. seitlich vom Behälter platziert sein. The position of the container (or the adapter or, for example, a rope) could preferably also be determined by means of other methods. The sensor system (the position sensor) could also be placed in front of or behind the container (or interface, etc.) or to the side of the container.
Im Sinne der Erfindung nimmt der Positions- sowie der Bewegungssensor die Position oder Bewegung eines angehobenen Gewichtsbehälters bevorzugt unmittelbar in direkter Weise auf. Das heißt der Sensor ist bevorzugt in seiner Hauptfunktion dazu eingerichtet die Position und/oder Bewegung eines Objektes zu erfassen. Die Position und/oder Bewegung wird nicht mittelbar über einen anderweitig aufgenommenen Parameter, wie bspw. Druck und oder Kraft, ermittelt. In the context of the invention, the position and movement sensors record the position or movement of a raised weight container, preferably directly and directly. This means that the main function of the sensor is preferably set up to detect the position and / or movement of an object. The position and / or movement is not determined indirectly via a parameter recorded elsewhere, such as pressure and / or force.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Positionssensor einen ober- oder unterhalb des Gewichtsbehälters angeordneten Abstandssensor und/oder einen Inkrementalgeber und/oder eine Vorrichtung für eine Videooptometrie umfasst. In a further preferred embodiment, the device is characterized in that the second position sensor comprises a distance sensor arranged above or below the weight container and / or an incremental encoder and / or a device for video optometry.
Dies stellt eine wesentliche Abkehr von bisher bekannten Ausführungen aus dem Stand der Technik dar, denn eine derartig genaue Sensorik war bisher im Stand der Technik für Gewichthebevorrichtungen nicht von Bedarf. Generell ist die Positionierung der Abstandsensors unter- und oberhalb des Gewichtsbehälters von großem Vorteil, weil damit einhergehend ein erforderlicher Referenzpunkt für eine Positionsmessung in simpler Weise erhalten werden kann.This represents a significant departure from previously known designs from the prior art, because such a precise sensor system was previously in the prior art for Weight lifting equipment not required. In general, the positioning of the distance sensor below and above the weight container is of great advantage because a required reference point for a position measurement can be obtained in a simple manner.
Die Aufzählung als „zweiter“ Sensor im vorhergehenden Absatz dient zur Unterscheidung zu einem Kraftsensor, welcher im vorliegenden Dokument auch als „erster Kraftsensor bezeichnet wird. Es heißt demnach bevorzugt nicht, dass die vorliegende Erfindung zwingend zwei Positionssensoren umfasst. The list as “second” sensor in the previous paragraph serves to distinguish it from a force sensor, which is also referred to as “first force sensor” in the present document. It therefore preferably does not mean that the present invention necessarily comprises two position sensors.
Eine geeignete Positions- bzw. Bewegungssensorik ist für die erfindungsgemäße Vorrichtung von hoher Relevanz, denn diese muss fein aufgelöst sein und bevorzugt zeitlich unvermittelt Messwerte aufnehmen, um die Ermittlung einer Adaptiven Kraft (maximale Haltekraft) zu ermöglichen. Insbesondere die hier beschriebene Sensoranordnung kann derartige gewährleistete die Aufnahme der messwerte in der geforderten Genauigkeit sowie ohne zeitliche Verzögerung (Latenzzeit). A suitable position or movement sensor system is of high relevance for the device according to the invention, because it must be finely resolved and preferably record measured values suddenly in order to enable the determination of an adaptive force (maximum holding force). In particular, the sensor arrangement described here can guarantee the recording of the measured values with the required accuracy and without a time delay (latency).
Bei der Adaptiven Kraft handelt es sich bevorzugt um die Haltefähigkeit eines Probanden gegenüber veränderlichen (meist stetig steigenden) äußeren Kräften. Solange das Halten eines Gewichts gelingt, kommt es damit einhergehend zu keiner Bewegung. Erst beim Überschreiten der maximalen Haltekraft, beginnt der Muskel des Probanden nachzugeben. Die Kraft in exakt diesem Zeitpunkt ist die maximale isometrische Adaptive Kraft AFisomax. Um diese zu detektieren, muss die Bewegung des Gewichtsbehälters sehr genau durch geeignete kinematische Sensorik gemessen werden. The adaptive force is preferably a test person's ability to hold himself against changing (mostly steadily increasing) external forces. As long as it is possible to hold a weight, there is no accompanying movement. Only when the maximum holding force is exceeded does the subject's muscle begin to give way. The force at exactly this point in time is the maximum isometric adaptive force AFiso max . In order to detect this, the movement of the weight container must be measured very precisely using suitable kinematic sensors.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zur Übertragung einer Zugkraft zwischen Gewichtsbehälter und Interface ein Seil umfasst und der erste Kraftsensor einen in das Seil integrierten DMS-Kraftsensor umfasst. DMS- Aufnehmer warten mit einer extrem hohen Genauigkeit, einer sehr guten Langzeitstabilität und einer guten Bandbreite für schnelle Messungen auf. Wie schon erläutert, ist die Adaptive Kraft nur durch die Kombination aus der Messung von Kraft und Position/Bewegung zu ermitteln. In a further preferred embodiment, the device is characterized in that the arrangement for transmitting a tensile force between the weight container and the interface comprises a rope and the first force sensor comprises a DMS force sensor integrated into the rope. DMS sensors offer extremely high accuracy, very good long-term stability and a good bandwidth for fast measurements. As already explained, the adaptive force can only be determined by combining the measurement of force and position / movement.
Dabei ist es von hoher Relevanz, dass sowohl Kraft auch als Bewegunssgensor keine (oder nur minimale) Latenzzeiten aufweisen. Der beschriebene DMS Sensor im Seil ist dafür besonders vorteilhaft für geeignet. It is of great relevance here that both force and movement sensors have no (or only minimal) latency times. The described DMS sensor in the rope is particularly suitable for this.
Bevorzugt ist der Sensor oberhalb des Behälters angebracht und visiert diesen per Ultraschall an. Eine am Behälter angebrachte horizontale Fläche dient dabei bevorzugt der Reflexion. The sensor is preferably attached above the container and targets it with ultrasound. A horizontal surface attached to the container is preferably used for reflection.
Es kann vorzugsweise zur Detektion einer Bewegung ebenfalls auf kinematischen Prinzipen basierende Systeme geben, z.B. Ultraschall-Systeme mit aktiven Elementen am Behälter und/oder am Interface und/oder Video-gestützte Systeme. Hier könnte es bspw. am Behälter oder Interface ebenfalls Reflektoren. Systems based on kinematic principles can preferably be used to detect a movement, e.g. ultrasound systems with active elements on the container and / or on the interface and / or video-supported systems. Here, for example, there could also be reflectors on the container or interface.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der der Positionssensor einen Inkrementalgeber und/oder eine Vorrichtung für eine Videooptometrie umfasst. In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Bewegungssensor am Gewichtsbehälter, an der Anordnung zur Übertragung einer Zugkraft und/oder am Interface angeordnet ist. In a further preferred embodiment of the invention, the position sensor comprises an incremental encoder and / or a device for video optometry. In a further preferred embodiment of the invention, the movement sensor is arranged on the weight container, on the arrangement for transmitting a tensile force and / or on the interface.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Kraftsensor ausgesucht aus der Gruppe umfassend Dehnmessstreifen, kapazitiver Kraftsensor, (Piezo-) resistiver Kraftsensor, Federkörper-Kraftaufnehmer, Kraftaufnehmer mit schwingenden Elementen und/oder magnetischer Kraftsensor. In a further preferred embodiment of the invention, the force sensor is selected from the group comprising strain gauges, capacitive force sensors, (piezo) resistive force sensors, spring body force sensors, force sensors with oscillating elements and / or magnetic force sensors.
In einer bevorzugten Ausführungsform basiert der Kraftsensor auf einer Druckmessung. In a preferred embodiment, the force sensor is based on a pressure measurement.
Bevorzugt wird dafür ein flächiger, bevorzugt folienartige und bevorzugt auf einem kapazitiven Messprinzip basierender Kraftsensor bzw. Drucksensor verwendet. A flat, preferably film-like force sensor or pressure sensor that is preferably based on a capacitive measuring principle is preferably used for this.
Bevorzugt kann hierfür z. B. ein Hilitand Kraftsensor Widerstand FSR402 Widerstandstyp Dünnfilm Drucksensor bzw. Kraftsensor verwendet werden. Preferably for this purpose z. B. a Hilitand force sensor resistor FSR402 resistor type thin film pressure sensor or force sensor can be used.
Man kann mit einem dergestalt funktionierenden Sensor bevorzugt auch die Kraft messen, indem man die Sensorfolie zwischen zwei plane Flächen platziert und eine Kraft über diese appliziert. Bevorzugt ist hierbei die Übertragungsfläche über die die Kraft wirkt genau definiert, so dass man über den erzeugten Druck vorzugsweise die Kraft erhält. With a sensor that functions in this way, the force can preferably also be measured by placing the sensor film between two flat surfaces and applying a force over them. The transmission surface over which the force acts is preferably precisely defined, so that the force is preferably obtained from the pressure generated.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein Beschleunigungssensor umfasst, vorzugsweise am Interface. In a further preferred embodiment of the invention, an acceleration sensor is included, preferably on the interface.
Es kann vorzugsweise ein Beschleunigungssensor, Inertialsensor, Gyrometer, Inklinometer, Magnetfeldsensor, Goniometer und/oder Fusionsensor umfasst sein. An acceleration sensor, inertial sensor, gyrometer, inclinometer, magnetic field sensor, goniometer and / or fusion sensor can preferably be included.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein Analog-Digital Wandler zu einer Umwandlung analoger Messdaten von Kraftsensor und/oder Positionssensor in digitale Messdaten umfasst. In a further preferred embodiment of the invention, at least one analog-digital converter is included for converting analog measurement data from the force sensor and / or position sensor into digital measurement data.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein oszillierender Aktor umfasst, welcher konfiguriert ist zur Erzeugung von Vibrationen beim Halten, Heben und/oder Senken des Gewichtsbehälters durch den Probanden wobei der oszillierende Aktor bevorzugt konfiguriert ist für eine Anordnung an einem Handgelenk des Probanden. In a further preferred embodiment of the invention, at least one oscillating actuator is included, which is configured to generate vibrations when the subject holds, lifting and / or lowering the weight container, the oscillating actuator preferably being configured for an arrangement on a wrist of the subject.
Ein Oszillator kann bevorzugt ebenfalls im Interface, in einer Kleidung des Probanden und/oder - in der Anordnung zur Übertragung einer Zugkraft zwischen Gewichtsbehälter und Interface, insbesondere in einem Seil, angeordnet sein. An oscillator can preferably also be arranged in the interface, in the test person's clothing and / or in the arrangement for transmitting a tensile force between the weight container and the interface, in particular in a rope.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsfrom ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kraftsensor und der zweite Positionssensor dazu eingerichtet sind simultan die auf das Interface einwirkende Kraft eines Probanden durch den ersten Kraftsensor und die Position und/oder die Bewegung eines Gewichtsbehälter durch den zweiten Positionssensor zu messen, wobei die Position und/oder Bewegung eines Gewichtsbehälters auch während einer Zuführung und/oder Abführung eines Fluids im Gewichtsbehälter getätigt werden kann. In a further preferred embodiment, the device is characterized in that the first force sensor and the second position sensor are set up to simultaneously measure the force of a subject acting on the interface using the first force sensor and the position and / or movement of a weight container using the second position sensor , wherein the position and / or movement of a weight container can also be made during a supply and / or discharge of a fluid in the weight container.
Für die Ermittlung einer adaptiven Kraft wird bevorzugt die Kraft eines Probanden simultan zur Bewegung/Position des Gewichtsbehälters gemessen, denn ausschließlich zum Zeitpunkt der einsetzenden Bewegung des Behälters lässt sich auf die adaptive Kraft rückschließen. Da kontinuierlich ein Fluid Zu- und/oder abgeführt wird bis eine Bewegung des Behälters einsetzt - weil die aufzubringende Kraft die maximale kraft des Probanden übersteigt - .muss die Position und/oder Bewegung eines Behälters auch während der Zu und/oder Abfuhr kontinuierlich ermittelt werden. Andernfalls lässt sich der plötzlich eintretende Zeitpunkt der Bewegung des Gewichtsbehälters nicht erfassen. To determine an adaptive force, the force of a test person is preferably measured simultaneously with the movement / position of the weight container, because only at the time of the The beginning of the movement of the container can be deduced from the adaptive force. Since a fluid is continuously supplied and / or discharged until the container starts to move - because the force to be applied exceeds the maximum force of the test person - the position and / or movement of a container must also be continuously determined during the supply and / or discharge . Otherwise the suddenly occurring point in time of the movement of the weight container cannot be recorded.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung ein Element für ein Feedback für eine an das Interface zu übertragende Krafteinwirkung durch den Probanden und/oder eine Bewegung des Gewichtsbehälters, welches vorzugsweise ausgesucht ist aus der Gruppe umfassend visuelles Feedback, auditives Feedback und/oder taktiles Feedback. In a further preferred embodiment of the invention, the device comprises an element for feedback for a force to be transmitted to the interface by the test person and / or a movement of the weight container, which is preferably selected from the group comprising visual feedback, auditory feedback and / or tactile feedback Feedback.
Ein taktiles Feedback kann dabei vorzugsweise ebenfalls durch einen Oszillator, z. B. an einem Handgelenk des Probanden, ausgegeben werden. A tactile feedback can preferably also be provided by an oscillator, e.g. B. on a wrist of the subject.
Ein visuelles Feedback wird vorzugsweise durch eine Leuchteinrichtung und/oder eine Anzeigevorrichtung vorgenommen. Visual feedback is preferably provided by a lighting device and / or a display device.
Ein auditives Feedback erfolgt insbesondere durch einen Lautsprecher. Auditory feedback takes place in particular through a loudspeaker.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Flüssigkeit Wasser und/oder Öl oder das Schüttgut, Sand und/oder Granulat. In a further preferred embodiment of the invention, the liquid comprises water and / or oil or the bulk material, sand and / or granules.
Bevorzugt können auch andere Flüssigkeiten umfasst sein, z. B. mit mindestens einem Zusatz versetztes Wasser, wobei der Zusatz bspw. konfiguriert ist, um Korrosion, Z. B. des Gewichtsbehälters, zu vermeiden. Ebenso kann eine Flüssigkeit Alkohol umfassen. Other liquids can preferably also be included, e.g. B. water to which at least one additive has been added, the additive being configured, for example, to avoid corrosion, e.g. of the weight container. A liquid can also include alcohol.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Zu- und/oder Ablauf über jeweils mindestens eine separate Öffnung des Gewichtsbehälters realisiert. In a further preferred embodiment of the invention, the inlet and / or outlet are implemented via at least one separate opening in the weight container.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Zu- und/oder Ablauf über eine einzige Öffnung des Gewichtsbehälters realisiert, wobei die mindestens eine Pumpe eine Zwei-Wege-Pumpe ist und/oder das mindestens ein Gebläse ein Zwei-Wege Gebläse ist. In a further preferred embodiment of the invention, the inlet and / or outlet are realized via a single opening in the weight container, the at least one pump being a two-way pump and / or the at least one fan being a two-way fan.
Bevorzugt kann ebenfalls sein, dass Zu- und/oder Ablauf über eine einzige Öffnung des Gewichtsbehälters realisiert werden, wobei dort zwei mit jeweils einer Pumpe verbundene Schläuche angebracht sind, wobei je ein Schlauch mit Pumpe konfiguriert sind für einen Zulauf und der andere Schlauch und die andere Pumpe konfiguriert sind für einen Ablauf. Dabei kann vorzugsweise auch gewechselt werden, welcher Schlauch und welche Pumpe welche Aufgabe übernimmt. It can also be preferred that the inlet and / or outlet are implemented via a single opening in the weight container, with two hoses connected to each pump being attached, one hose with a pump being configured for an inlet and the other hose and the other pumps are configured for a drain. It can preferably also be changed which hose and which pump takes on which task.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst ein stellbares Ventil vorzugsweise einen motorbetriebenen Kugelhahn und/oder einen Zugschieber. In a further preferred embodiment of the invention, an adjustable valve preferably comprises a motor-operated ball valve and / or a slide valve.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Speicherbehälter einen Zulauf auf, welcher mit dem Ablauf des Gewichtsbehälters verbunden vorliegt und einen Ablauf aufweist, welcher mit dem Zulauf des Gewichtsbehälters verbunden vorliegt. In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt ein Ablauf des Speicherbehälters unterhalb eines pumpengesteuerten Zulaufs des Gewichtsbehälters mindestens in einer unteren, abgelegten Position des Gewichtsbehälters angeordnet vor und ein Zulauf des Speicherbehälters liegt unterhalb eines ventilgesteuerten Ablaufs des Gewichtsbehälters mindestens in einer angehobenen Position des Gewichtsbehälters vor. In a further preferred embodiment of the invention, the storage container has an inlet which is connected to the outlet of the weight container and has an outlet which is connected to the inlet of the weight container. In a further preferred embodiment of the invention, an outlet of the storage container is located below a pump-controlled inlet of the weight container at least in a lower, stored position of the weight container and an inlet of the storage container is located below a valve-controlled outlet of the weight container at least in a raised position of the weight container.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt ein Ablauf des Speicherbehälters oberhalb eines ventilgesteuerten Zulaufs des Gewichtsbehälters mindestens in einer unteren, abgelegten Position des Gewichtsbehälters angeordnet vor und ein Zulauf des Speicherbehälters liegt oberhalb eines pumpengesteuerten Ablaufs des Gewichtsbehälters mindestens in einer unteren, abgelegten Position des Gewichtsbehälters vor. In a further preferred embodiment of the invention, an outlet of the storage container is arranged above a valve-controlled inlet of the weight container at least in a lower, stored position of the weight container and an inlet of the storage container is above a pump-controlled outlet of the weight container at least in a lower, stored position of the weight container .
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Anordnung zur Kraftübertragung ein mit dem Gewichtsbehälter verbundenes Element zur Übertragung von Zugkraft, welches zur Führung bevorzugt mindestens ein Umlenkelement umfasst, das für eine Krafteinwirkung auf das Interface gemäß eines gewünschten Krafttrainings und/oder einer gewünschten Kraftmessung angeordnet ist. In a further preferred embodiment of the invention, the arrangement for power transmission comprises an element connected to the weight container for transmission of tensile force, which preferably comprises at least one deflection element for guidance, which is arranged for a force acting on the interface according to a desired strength training and / or a desired force measurement .
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Interface einen Griff, eine Stange, eine Schlaufe und/oder einen Gurt umfasst. In a further preferred embodiment of the invention, the interface comprises a handle, a rod, a loop and / or a belt.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Interface und Anordnung konfiguriert für ein gewünschtes Krafttraining und/oder eine gewünschte Kraftmessung ausgesucht aus der Gruppe umfassend Armbeugertraining, Training der Kniebeugemuskulatur, Training der Kniestreckmuskulatur, Handstreckung, Handbeugung, Unterarmpro- und -Supination, Ellbogenbeugung und Streckung, Schulteranteversion, -retroversion, -abduktion, -innenrotation, - außenrotation, -depression, Rumpfflexion, -extension, -rotation, Hüftgelenksabduktion, - adduktion, -anteflexion, -retroflexion, -rotation, Kniestreckung und-beugung, Unterschenkelinnenrotation und -außenrotation, Fußdorsalextenion und -plantarflexion. In a further preferred embodiment of the invention, the interface and arrangement are configured for a desired strength training and / or a desired force measurement selected from the group comprising arm flexor training, training of the knee flexor muscles, training of the knee extensor muscles, hand extension, hand flexion, forearm propagation and supination, elbow flexion and extension, Shoulder anteversion, retroversion, abduction, internal rotation, external rotation, depression, trunk flexion, extension, rotation, hip joint abduction, adduction, anteflexion, retroflexion, rotation, knee extension and flexion, lower leg rotation and external rotation of the foot and plantar flexion.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Interface und Anordnung konfiguriert für eine Realisierung eines T rainingsgeräts ausgesucht aus der Gruppe Kniecurl, Kniestrecker, Butterfly, Reverse Butterfly, Beinpresse, Seilzuggerät, Multihip, Rumpfrotation, Rumpfflexor, Rumpfextensor, Latissimuszug, Ruderzug, Arm- und Beugestütz, Armcurl, Armstrecker, Bankdrücker, Brust- und Trizeps-Dip, Shoulder Press, Chests Press, Leg extension, Leg curl, Hip abduction, Hip adduction, Rowing machine, Glute machine, ... In a further preferred embodiment of the invention, the interface and arrangement are configured to implement a training device selected from the group consisting of knee curl, knee extender, butterfly, reverse butterfly, leg press, cable pull device, multi-chip, torso rotation, torso flexor, torso extensor, latissimus pull, rowing pull, arm and flexion support , Arm curl, arm extension, bench press, chest and triceps dip, shoulder press, chests press, leg extension, leg curl, hip abduction, hip adduction, rowing machine, glute machine, ...
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Anordnung zur Kraftübertragung mindestens einen Seilzug und das Element zur Übertragung von Zugkraft mindestens ein Seil, wobei das Umlenkelement eine bevorzugt ortsfeste Umlenkrolle ist. In a further preferred embodiment of the invention, the arrangement for power transmission comprises at least one cable pull and the element for transmitting tensile force comprises at least one cable, the deflection element being a preferably stationary deflection pulley.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Anordnung zur Kraftübertragung ein Interface, vorzugsweise einen Griff und/oder einen Hebel, welches direkt am Gewichtsbehälter befestigt ist und das Element zur Übertragung von Zugkraft die Befestigung des Interfaces am Gewichtsbehälter. In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Anordnung zur Kraftübertragung und/oder das Element zur Übertragung von Zugkraft ein Seil, welches ohne Umlenkung das Interface mit dem Gewichtsbehälter verbindet. In a further preferred embodiment of the invention, the arrangement for power transmission comprises an interface, preferably a handle and / or a lever, which is fastened directly to the weight container and the element for transmitting tensile force the fastening of the interface to the weight container. In a further preferred embodiment of the invention, the arrangement for the transmission of force and / or the element for the transmission of tensile force comprises a cable which connects the interface to the weight container without deflection.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Seilzug mindestens eine, bevorzugt zwei positionsfeste, Umlenkrollen umfasst, welche entlang einer Längsrichtung des Seils zwischen Gewichtsbehälter und Interface angeordnet ist, wobei mindestens eine Umlenkrolle in einer Ebene oberhalb des Gewichtsbehälters und des Interfaces angeordnet vorliegt. In a further preferred embodiment of the invention, the cable pull comprises at least one, preferably two, fixed, deflection pulleys, which are arranged along a longitudinal direction of the rope between the weight container and the interface, with at least one deflection pulley arranged in a plane above the weight container and the interface.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung ein vertikal ausgerichtetes Element, welches eine Führungsschiene und/oder Führungsrollen zur vertikalen Führung des Gewichtsbehälters auf einer Seite des Elements aufweist, wobei an einem oberen Ende des Elements vorzugsweise die mindestens eine obere Umlenkrolle angeordnet vorliegen, wobei das vertikale Element vorzugsweise an einem Chassis angeordnet vorliegt. In a further preferred embodiment of the invention, the device comprises a vertically oriented element which has a guide rail and / or guide rollers for vertically guiding the weight container on one side of the element, with the at least one upper deflection roller preferably being arranged at an upper end of the element, with the vertical element is preferably arranged on a chassis.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das vertikale Element auf der einen Seite an einem unteren Ende eine Auflage zur Ablage des Gewichtsbehälters in einer unteren, abgesenkten Position auf. In a further preferred embodiment of the invention, the vertical element has on one side at a lower end a support for storing the weight container in a lower, lowered position.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein einfacher Flaschenzug enthaltend mindestens eine vertikal beweglich gelagerte Rolle in Längsrichtung des Seils zwischen einem oberhalb der Rolle befestigtem Seilende und einer oberen Umlenkrolle umfasst.In a further preferred embodiment of the invention, a simple pulley system containing at least one vertically movably mounted roller in the longitudinal direction of the cable between a cable end fastened above the roller and an upper deflection roller is included.
Bevorzugt kann der Flaschenzug auch horizontal angeordnet werden, wobei eine horizontal beweglich gelagerte Rolle umfasst ist und die Umlenkrolle in der Ebene der horizontalen Ausrichtung angeordnet ist. The pulley block can preferably also be arranged horizontally, a horizontally movably mounted roller being included and the deflecting roller being arranged in the plane of the horizontal alignment.
Ein einfacher Flaschenzug ist dabei insbesondere ein Flaschenzug mit einer feststehenden Rolle und einer beweglichen Rolle. A simple pulley block is in particular a pulley block with a fixed roller and a movable roller.
Vorzugsweise können ebenfalls komplexere Flaschenzüge mit mehreren losen Rollen verwendet werden. Preferably, more complex pulley blocks with several loose rollers can also be used.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine in Längsrichtung des Seils dem Interface vorgelagerte untere, positionsfeste Umlenkrolle in einer Ebene unterhalb des Interfaces umfasst, wobei die Vorrichtung geeignet ist für ein Armbeugertraining des Probanden.In a further preferred embodiment of the invention, a lower, positionally fixed pulley in front of the interface in the longitudinal direction of the rope is included in a plane below the interface, the device being suitable for arm flexor training of the test subject.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind eine in Längsrichtung des Seils dem Interface vorgelagerte untere, positionsfeste Umlenkrolle und ein Riemenscheibenelement umfasst, wobei das Interface die Form eines Hebels aufweist und wobei die Vorrichtung geeignet ist für ein Training der Kniebeugemuskulatur und/oder Kniestreckmuskulatur des Probanden. In a further preferred embodiment of the invention, a lower, fixed-position pulley and a pulley element upstream of the interface in the longitudinal direction of the rope are comprised, the interface being in the form of a lever and the device being suitable for training the knee flexor muscles and / or knee extensor muscles of the test subject.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung einen ersten und einen zweiten Gewichtsbehälter sowie einen ersten und zweiten Speicherbehälter, wobei der zweite Gewichtsbehälter den ersten Speicherbehälter für den ersten Gewichtsbehälter und der erste Gewichtsbehälter den zweiten Speicherbehälter für den zweiten Gewichtsbehälter darstellt, wobei die beiden Gewichtsbehälter mit einer zweiten Anordnung, bevorzugt einem Seilzug, dergestalt miteinander verbunden sind, dass das Anheben des einen Gewichtsbehälters ein Absenken des anderen Gewichtsbehälters verursacht. In a further preferred embodiment of the invention, the device comprises a first and a second weight container and a first and second storage container, the second weight container being the first storage container for the first weight container and the first weight container being the second storage container for the second weight container represents, wherein the two weight containers are connected to one another with a second arrangement, preferably a cable pull, in such a way that the lifting of the one weight container causes the other weight container to lower.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform Vorrichtung zur Erfassung und zum Training einer Adaptiven Kraft, umfassend: mindestens einen Gewichtsbehälter mit einem Innenvolumen für eine Flüssigkeit und/oder ein Schüttgut, umfassend mindestens einen pumpen-, gebläse- und/oder ventilgesteuerten Zu- und/oder Ablauf für die Flüssigkeit und/oder das Schüttgut; mindestens einen mit Zu- und/oder Ablauf des Gewichtsbehälters verbindbaren Speicherbehälter für die Flüssigkeit und/oder das Schüttgut außerhalb des Innenvolumens des Gewichtsbehälters; mindestens ein Interface für eine Krafteinwirkung eines Probanden; mindestens eine Anordnung zur Übertragung einer Zugkraft zwischen Gewichtsbehälter und Interface; mindestens einen Kraftsensor; mindestens einen Positions- und/oder Bewegungssensor, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht des Gewichtsbehälters durch Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit und/oder des Schüttguts veränderbar ist, wobei eine auf das Interface ausgeübte Kraft zum Halten, Heben und/oder Senken des Gewichtsbehälters durch den ersten Kraftsensor messbar ist und die Höhenposition und/oder die Bewegung eines angehobenen Gewichtsbehälters durch den zweiten Positionssensor messbar ist, wobei die Vorrichtung einen ersten und einen zweiten Gewichtsbehälter sowie einen ersten und zweiten Speicherbehälter umfasst und der zweite Gewichtsbehälter den ersten Speicherbehälter für den ersten Gewichtsbehälter und der erste Gewichtsbehälter den zweiten Speicherbehälter für den zweiten Gewichtsbehälter darstellt, wobei die beiden Gewichtsbehälter mit einer zweiten Anordnung, bevorzugt einem Seilzug, dergestalt miteinander verbunden sind, dass das Anheben des einen Gewichtsbehälters ein Absenken des anderen Gewichtsbehälters verursacht. In a further preferred embodiment device for detecting and training an adaptive force, comprising: at least one weight container with an internal volume for a liquid and / or a bulk material, comprising at least one pump-, fan- and / or valve-controlled inlet and / or outlet for the liquid and / or the bulk material; at least one storage container that can be connected to the inlet and / or outlet of the weight container for the liquid and / or the bulk material outside the inner volume of the weight container; at least one interface for the application of force by a subject; at least one arrangement for transmitting a tensile force between the weight container and the interface; at least one force sensor; at least one position and / or movement sensor, characterized in that the weight of the weight container can be changed by supplying and / or removing the liquid and / or the bulk material, with a force exerted on the interface for holding, lifting and / or lowering the weight container can be measured by the first force sensor and the height position and / or the movement of a raised weight container can be measured by the second position sensor, the device comprising a first and a second weight container and a first and second storage container and the second weight container the first storage container for the first Weight container and the first weight container represents the second storage container for the second weight container, the two weight containers being connected to one another with a second arrangement, preferably a cable, in such a way that the lifting of one weight container means that the other weight container is lowered container caused.
Dadurch kann insbesondere eine schnellere Anpassung des Gewichts realisiert werden, da gleichzeitig der durch den Probanden anzuhebende Behälter leichter bzw. schwerer und der abzusenkende schwerer bzw. leichter wird. In particular, this enables the weight to be adjusted more quickly, since at the same time the container to be lifted by the test person becomes lighter or heavier and the container to be lowered becomes heavier or lighter.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist jeder Gewichtsbehälter ein Interface für eine Krafteinwirkung eines Probanden und eine Anordnung zur Kraftübertragung zwischen dem Interface und einer der Gewichtskraft des Gewichtsbehälters entgegengesetzten Kraft auf. In a further preferred embodiment of the invention, each weight container has an interface for a force to be exerted by a test person and an arrangement for force transmission between the interface and a force opposing the weight of the weight container.
Es kann ebenso eine Ausführungsform mit zwei Gewichtsbehältern und nur einem Interface bevorzugt sein. In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Zu- und/oder Abläufe der Gewichtsbehälter durch mindestens einen Schlauch für die Flüssigkeit und/oder das Schüttgut verbunden, wobei der Schlauch vorzugsweise dergestalt beweglich geführt wird, dass im Wesentlichen keine Kraftübertragung zwischen den Gewichtsbehältern über den Schlauch stattfindet. An embodiment with two weight containers and only one interface can also be preferred. In a further preferred embodiment of the invention, the inlets and / or outlets of the weight containers are connected by at least one hose for the liquid and / or the bulk material, the hose preferably being movably guided in such a way that essentially no force is transmitted between the weight containers via the hose takes place.
Bei Verwendung einer Zwei-Wege-Pumpe ist vorzugsweise ein Schlauch ausreichend. Bei der Verwendung von zwei Pumpen (bevorzugt jeweils eine für jede Fließrichtung der Flüssigkeit/des Schüttguts) ist es bevorzugt, zwei Schläuche zu nutzen und/oder eine Art Weiche, die jeweils eine der Pumpen frei gibt. Bevorzugt werden dann auch zwei Absperrschieber verwendet. When using a two-way pump, one hose is preferably sufficient. When using two pumps (preferably one for each direction of flow of the liquid / bulk material), it is preferred to use two hoses and / or a type of switch that releases one of the pumps. Two gate valves are then preferably used.
Bevorzugt wird der Schlauch oberhalb der Behälter geführt. Es kann jedoch ebenso bevorzugt sein, den Schlauch unterhalb der Behälter oder auf Höhe der Behälter (horizontal dahinter) zu führen. The hose is preferably guided above the container. However, it can also be preferred to guide the hose below the container or at the level of the container (horizontally behind it).
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Pumpe umfassend ein Absperrventil enthalten, welches konfiguriert ist, um eine Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit und/oder des Schüttguts bei Beendigung eines Pumpvorgangs zu verhindern. In a further preferred embodiment of the invention, a pump comprising a shut-off valve is contained which is configured to prevent the liquid and / or the bulk material from being supplied and / or discharged when a pumping process is ended.
Diese Ausführungsform ist insbesondere geeignet bei der Verwendung einer Zwei-Wege-Pumpe, welche den Zu- und Ablauf der beiden Gewichtsbehälter mitregelt. This embodiment is particularly suitable when using a two-way pump which also controls the inflow and outflow of the two weight containers.
Alle hier genannten Ausführungsformen umfassen bevorzugt eine oder mehrere der folgenden Vorzugsvarianten der Gerätekonstruktion: All embodiments mentioned here preferably include one or more of the following preferred variants of the device design:
Kraft/Weg-Umformungen zwischen Gewicht und Interface (feste u lose Rollen, einzeln und in Kombination (Flaschenzug), Stirnräder, Exzenterscheiben, Wellen, Hebelkonstruktionen etc.).Force / displacement transformations between weight and interface (fixed and loose rollers, individually and in combination (pulley), spur gears, eccentric disks, shafts, lever constructions, etc.).
Befüllung des Behälters mit Flüssigkeit passiv durch Schwerkraftwirkung aus einem oberhalb des Gewichtsbehälters befindlichen Speicherbehälter. Filling of the container with liquid passively by gravity from a storage container located above the weight container.
Verwendung mehrerer Gewichtsgefäße, Pumpen und/oder Ablaufeinrichtungen, um die Dynamik der Gewichtsänderung zu beschleunigen bzw. variabel zu gestalten. Use of several weight vessels, pumps and / or drainage devices in order to accelerate the dynamics of the weight change or to make it variable.
Alternativ kann die Flüssigkeit auch über den Auslauf- oder den Einlaufstutzen abgepumpt werden. Alternatively, the liquid can also be pumped out via the outlet or inlet nozzle.
Kugelhahn mit elektrischem Stellantrieb Absperrschieber auch in anderen Ausführungen, z.B. Zugschieber. Ball valve with electric actuator Gate valve also in other designs, e.g. slide valve.
Steuerung von Pumpe/n und Kugelhahn über Steuereinheit/Computersoftware Mehrere Gewichte am Seil Control of pump (s) and ball valve via control unit / computer software Several weights on the rope
Stetig ansteigende Lasten lassen sich auch durch alternative Krafterzeugungsprinzipien bewirken, wie z.B. Pneumatik, Hydraulik, Gummiband, Federspannung... Constantly increasing loads can also be caused by alternative force generation principles, such as pneumatics, hydraulics, rubber bands, spring tension ...
Zusätzlich kann das System mit oszillierenden Aktoren verbunden werden, um das Training der Adaptiven Kraft mit zusätzlichen Vibrationen zu kombinieren. Messung der Bewegung alternativ über Lasertechnik, Inkrementalgeber oder kinematische Systeme (z.B. Goniometer, Ultraschall- oder Videotopometrie, etc.). In addition, the system can be connected to oscillating actuators in order to combine adaptive force training with additional vibrations. Measurement of the movement alternatively via laser technology, incremental encoders or kinematic systems (e.g. goniometer, ultrasound or video topometry, etc.).
Messung der Kraft an verschiedenen Stellen im Seil bzw. am Übergang zu Interface oder Gewichtsbehälter oder im Interface möglich. Measurement of the force at different points in the rope or at the transition to the interface or weight container or in the interface is possible.
Messung der Kraft mit verschiedenen Kraftsensorprinzipien möglich (DMS, Piezo, kapazitiv. .s.o.). Measurement of the force with different force sensor principles possible (strain gauge, piezo, capacitive. .S.o.).
Die Datenübertragung von den Sensoren kann per Kabel oder auch kabellos erfolgen (z.B. über Bluetooth, WLAN oder einen anderen digitalen Funkstandard). Hierzu werden Sensoren mit entsprechender A/D-Wandlertechnik, Datenpufferung und Sendeeinheit verwendet. Der Empfang erfolgt durch ein mit entsprechender Empfangstechnik ausgestattetes Endgerät.The data transfer from the sensors can be done by cable or wirelessly (e.g. via Bluetooth, WLAN or another digital radio standard). For this purpose, sensors with the appropriate A / D converter technology, data buffering and transmission unit are used. The reception takes place through a terminal equipped with the appropriate reception technology.
Durch Variation der Fördermenge pro Zeiteinheit beim Befüllen bzw. Ablassen der Flüssigkeit wird die Dynamik des Kraftanstiegs bzw. -abfalls unterschiedlich gestaltet. By varying the delivery rate per unit of time when filling or draining the liquid, the dynamics of the increase or decrease in force are designed differently.
Die von den Sensoren ermittelten Messdaten der Zugkraft am Seil und der Position des Behälters (bzw. andere kinematische Messdaten, die die Position beschreiben können, wie z.B. Inkrementalgeber an der Umlenkrolle des Seils) werden nach A/D-Wandlung im IT- Endgerät aufgezeichnet und gespeichert. Die Auswertesoftware stellt die zeitlichen und die Kraft-Weg-Verläufe grafisch dar (Abb. 8 zeigt ein mögliches Beispiel der grafischen Darstellung als Weg-Kraft-Plot im Vergleich zweier Messungen). Die Software berechnet zudem Messparameter, wie die maximale isometrische Adaptive Kraft und die maximale exzentrische Adaptive Kraft. Die Ur- und die Trainingsdaten können zudem für nachfolgende Vergleiche im Zeitverlauf archiviert werden. The measurement data of the tensile force on the rope and the position of the container determined by the sensors (or other kinematic measurement data that can describe the position, such as incremental encoder on the pulley of the rope) are recorded in the IT terminal after A / D conversion saved. The evaluation software shows the temporal and the force-displacement curves graphically (Fig. 8 shows a possible example of the graphic representation as a displacement-force plot in a comparison of two measurements). The software also calculates measurement parameters such as the maximum isometric adaptive force and the maximum eccentric adaptive force. The original and training data can also be archived for subsequent comparisons over time.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein System umfassend eine Vorrichtung nach der vorliegenden Beschreibung und eine Recheneinheit, welche konfiguriert ist für eine Verarbeitung und/oder Auswertung der Messdaten, vorzugsweise mit Hilfe eines Weg- Kraft-, Zeit-Kraft-, Zeit-Weg- Diagramms und/oder der Analyse von Oszillationen von Kraft, Weg und/oder von diesen abgeleiteten Daten und/oder für die Steuerung des Gewichts des Gewichtsbehälters über die Steuerungsvorrichtung, vorzugsweise in Abhängigkeit von der Verarbeitung und/oder Auswertung der Messdaten. In a further aspect, the invention relates to a system comprising a device according to the present description and a computing unit which is configured for processing and / or evaluating the measurement data, preferably with the aid of a path-force, time-force, time path - Diagram and / or the analysis of oscillations of force, path and / or data derived from these and / or for controlling the weight of the weight container via the control device, preferably as a function of the processing and / or evaluation of the measurement data.
Der durchschnittliche Fachmann erkennt, dass technische Merkmale, Definitionen und Vorteile bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch für das erfindungsgemäße System gelten. The average person skilled in the art recognizes that technical features, definitions and advantages of preferred embodiments of the device according to the invention also apply to the system according to the invention.
Eine Steuerung des Gewichts des Gewichtsbehälters umfasst insbesondere eine Steuerung der Pumpe/n. Dabei kann diese bevorzugt automatisch geregelt werden, z. B. in einem definierten Trainingsprozess und für definierte Messaufgaben. Vorzugsweise kann die Steuerung ebenfalls über eine geeignete Eingabevorrichtung durch den Probanden erfolgen, indem dieser die Pumpen ein- und ausschaltet, z. B. manuell, über ein Pedal und/oder einen akustischen Sensor. Bevorzugt ist ebenfalls eine Abschaltung der Pumpe/n umfasst, wenn bspw. ein Behälter voll und/oder der andere leer ist. Controlling the weight of the weight container includes, in particular, controlling the pump (s). This can preferably be regulated automatically, for. B. in a defined training process and for defined measurement tasks. The control can preferably also take place via a suitable input device by the test subject by switching the pumps on and off, e.g. B. manually, via a pedal and / or an acoustic sensor. A shutdown of the pump (s) is preferably also included if, for example, one container is full and / or the other is empty.
Vorzugsweise sind ebenfalls das/die Absperrventil/e gesteuert. The shut-off valve (s) are preferably also controlled.
Vorzugsweise gilt das vorgenannte sowohl für die Variante mit einem Gewichts- und einem Speicherbehälter als auch für die mit zwei Gewichtsbehältern. Preferably, the above applies both to the variant with a weight and a storage container and to the variant with two weight containers.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Recheneinheit ein Tablet, ein Smartphone, ein Notebook und/oder einen PC. In a preferred embodiment of the invention, the computing unit comprises a tablet, a smartphone, a notebook and / or a PC.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Recheneinheit eine in das Gerät integrierte Rechnereinheit, vorzugsweise ähnlich einem Bordcomputer bei einem Auto. In a further preferred embodiment, the computing unit comprises a computing unit integrated into the device, preferably similar to an on-board computer in a car.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren für ein Krafttraining und eine Kraftmessung einer durch eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Beschreibung und/oder ein System gemäß der vorliegenden Beschreibung, umfassend die folgenden Schritte: In a further aspect, the invention relates to a method for strength training and a force measurement by a device according to the present description and / or a system according to the present description, comprising the following steps:
Heben, Senken und/oder Halten des Gewichtsbehälters durch den Probanden; Lifting, lowering and / or holding of the weight container by the test subject;
Gleichzeitige Steuerung des Gewichts des Gewichtsbehälters durch eine kontrollierte Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit, wobei die ausgeübte Kraft und/oder Bewegung des Gewichtsbehälters während des Verfahrens gemessen wird und das Gewicht aufgrund dieser Größen kontrolliert wird. Simultaneous control of the weight of the weight container by a controlled supply and / or discharge of the liquid, the force exerted and / or movement of the weight container being measured during the process and the weight being controlled on the basis of these variables.
Der durchschnittliche Fachmann erkennt, dass technische Merkmale, Definitionen und Vorteile bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und/oder des erfindungsgemäßen Systems auch für das erfindungsgemäße Verfahren gelten. The average person skilled in the art recognizes that technical features, definitions and advantages of preferred embodiments of the device according to the invention and / or the system according to the invention also apply to the method according to the invention.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung findet das Verfahren Anwendung für ein herkömmliches Krafttraining. In a preferred embodiment of the invention, the method is used for conventional strength training.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren für ein isometrisches und/oder exzentrisches Krafttraining einer Adaptiven Kraft die folgenden Schritte: In a further preferred embodiment of the invention, the method for isometric and / or eccentric strength training of an adaptive force comprises the following steps:
Anpassung eines Gewichts des Gewichtsbehälters durch Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit, so dass der Proband den Gewichtsbehälter statisch in einer festen Höhe halten kann kontinuierliche und/oder schrittweise Erhöhung des Gewichts durch Zuführung der Flüssigkeit, so dass ein Halten nicht mehr möglich ist und das Halten in ein Nachgeben übergeht, wobei der Proband den Gewichtsbehälter unter Beibehaltung eines maximalen Widerstands absenkt; vorzugsweise zumindest teilweise Abführung der Flüssigkeit nach dem vollständigen Absenken des Gewichtsbehälters und Beendigung oder Wiederholung des Verfahrens.Adjustment of a weight of the weight container by supplying and / or removing the liquid so that the test person can hold the weight container statically at a fixed height, continuous and / or gradual increase in weight by adding the liquid, so that holding is no longer possible and that Holding changes into yielding, the test subject lowering the weight container while maintaining a maximum resistance; preferably at least partial removal of the liquid after the weight container has been completely lowered and the process is ended or repeated.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren für ein isometrisches und/oder exzentrisches Krafttraining einer Adaptiven Kraft durch eine Vorrichtung umfassend: mindestens einen Gewichtsbehälter mit einem Innenvolumen für eine Flüssigkeit und/oder ein Schüttgut, umfassend mindestens einen pumpen-, gebläse- und/oder ventilgesteuerten Zu- und/oder Ablauf für die Flüssigkeit und/oder das Schüttgut; mindestens einen mit Zu- und/oder Ablauf des Gewichtsbehälters verbindbaren Speicher behälter für die Flüssigkeit und/oder das Schüttgut außer halb des Innenvolumens des Gewichtsbehälters; mindestens ein Interface für eine Krafteinwirkung eines Probanden; mindestens eine Anordnung zur Übertragung einer Zugkraft zwischen Gewichtsbehälter und Interface; mindestens einen Kraftsensor; mindestens einen Positions- und/oder Bewegungssensor, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: In a further preferred embodiment, the method for isometric and / or eccentric strength training of an adaptive force by means of a device is comprising: at least one weight container with an internal volume for a liquid and / or a bulk material, comprising at least one pump, fan and / or valve-controlled inlet and / or outlet for the liquid and / or the bulk material; at least one storage container for the liquid and / or bulk material, which can be connected to the inlet and / or outlet of the weight container, outside of the internal volume of the weight container; at least one interface for the application of force by a subject; at least one arrangement for transmitting a tensile force between the weight container and the interface; at least one force sensor; at least one position and / or motion sensor, characterized in that the method comprises the following steps:
Anpassung eines Gewichts des Gewichtsbehälters durch Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit, so dass der Proband den Gewichtsbehälter statisch in einer festen Höhe hält kontinuierliche und/oder schrittweise Erhöhung des Gewichts durch Zuführung der Flüssigkeit, so dass ein Halten nicht mehr möglich ist und das Halten in ein Nachgeben über geht, wobei der Proband den Gewichtsbehälter unter Beibehaltung eines maximalen Widerstands absenkt; vorzugsweise zumindest teilweise Abführung der Flüssigkeit nach dem vollständigen Absenken des Gewichtsbehälters und Beendigung oder Wiederholung des Verfahrens. Adjustment of a weight of the weight container by supplying and / or removing the liquid so that the test person holds the weight container statically at a fixed height, continuously and / or gradually increasing the weight by adding the liquid, so that holding is no longer possible and holding goes into yielding, wherein the test subject lowers the weight container while maintaining a maximum resistance; preferably at least partial removal of the liquid after the weight container has been completely lowered and the process is ended or repeated.
Das statische Halten in einer festen Höhe und dabei kontinuierliche Erhöhen des Gewichts bis zu einer maximalen Kraft des Probanden ist im Stand der Technik nicht nahegelegt. Anhand dieses Verfahrens kann vorteilhaft die maximale isometrische Adaptive Kraft ermittelt und auch trainiert werden. Verfahren aus dem Stand der Technik hingegen ermöglichen kein gezieltes Training der isometrischen adaptiven Kraft, da bei bekannten Verfahren der Gewichtsbehälter während einer Übung (eine Übung umfasst mehrere Wiederholungen) nicht gefüllt, sondern ausschließlich geleert wird. Static holding at a fixed height and thereby continuously increasing the weight up to a maximum strength of the test person is not suggested in the prior art. Using this method, the maximum isometric adaptive force can advantageously be determined and also trained. Methods from the prior art, on the other hand, do not allow targeted training of the isometric adaptive force, since in known methods the weight container is not filled during an exercise (an exercise comprises several repetitions), but only emptied.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren für ein isometrisches und/oder konzentrisches Krafttraining die folgenden Schritte: langsame Verminderung eines vom Probanden nicht abhebbaren Anfangsgewichts des abgesenkten Gewichtsbehälters durch Abführung der Flüssigkeit, so dass der Proband den Gewichtsbehälter anheben kann, sobald das Gewicht seine maximale ausgeübte Kraft unterschreitet. bevorzugt kontinuierliche, insbesondere langsame Abführung der Flüssigkeit bis zu einem Anheben in eine finale Trainingsposition des Probanden entsprechend einer finalen Höhe des Gewichtsbehälters, Beendigung und/oder Wiederholung des Verfahrens. In a further preferred embodiment of the invention, the method for isometric and / or concentric strength training comprises the following steps: slow reduction of an initial weight of the lowered weight container that cannot be lifted by the test subject by draining the liquid so that the test subject can lift the weight container as soon as the weight is his falls below the maximum applied force. preferably continuous, especially slow drainage of the liquid until it is lifted into a final training position of the test person corresponding to a final height of the weight container, Termination and / or repetition of the procedure.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren die beiden vorgenannten Verfahren für ein isometrisches, exzentrisches und/oder konzentrisches Krafttraining einer Adaptiven Kraft, wobei beide Verfahren mindestens einmal alternierend nacheinander angewendet werden. A further preferred embodiment of the invention relates to a method, the two aforementioned methods for isometric, eccentric and / or concentric strength training of an adaptive force, both methods being applied alternately one after the other at least once.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren für ein submaximales isometrisches Krafttraining einer Adaptiven Kraft die folgenden Schritte: In a further preferred embodiment of the invention the method for submaximal isometric strength training of an adaptive force comprises the following steps:
Anpassung eines Gewichts des Gewichtsbehälters durch Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit auf ein haltbares Gewicht, so dass der Proband den Gewichtsbehälter über einen Trainingszeitraum statisch in einer festen Höhe halten kann; Adaptation of a weight of the weight container by supplying and / or discharging the liquid to a stable weight, so that the test person can hold the weight container statically at a fixed height over a training period;
Abwechselnde Zuführung und Abführung der Flüssigkeit, bevorzugt innerhalb eines vorgegebenen Gewichtsintervalls um das haltbare Gewicht, während eines fortgeführten statischen Haltens oder einer definierten Bewegung des Gewichtsbehälters durch den Pro banden. Alternating supply and removal of the liquid, preferably within a predetermined weight interval around the stable weight, during a continued static holding or a defined movement of the weight container by the subject.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erhält der Proband ein bevorzugt visuelles, auditives und/oder taktiles Feedback zur Instruktion einer korrekten Ausführung des Krafttrainings, vorzugsweise durch das Element für ein Feedback. In a further preferred embodiment of the invention, the test person receives preferably visual, auditory and / or tactile feedback for instructing correct performance of the strength training, preferably through the element for feedback.
In einerweiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind folgenden Schritte umfasst: In a further preferred embodiment of the invention, the following steps are included:
Anpassung eines Gewichts des Gewichtsbehälters durch Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit, so dass der Proband den Gewichtsbehälter statisch in einer festen Zielhöhe halten kann; kontinuierliche und/oder schrittweise Erhöhung des Gewichts durch Zuführung der Flüssigkeit, so dass ein Halten nicht mehr möglich ist und das Halten in ein Nachgeben übergeht; Adaptation of a weight of the weight container by supplying and / or discharging the liquid so that the test person can hold the weight container statically at a fixed target height; continuous and / or gradual increase in weight by adding the liquid, so that holding is no longer possible and holding turns into yielding;
Verminderung des Gewichts des Gewichtsbehälters durch Abführung der Flüssigkeit, so dass der Proband den Gewichtsbehälter erneut auf die Zielhöhe anheben kann; Reducing the weight of the weight container by draining the liquid so that the test person can raise the weight container again to the target height;
Wiederholung der beschriebenen Schritte, wobei das Gewicht an eine Ermüdung des Probanden angepasst wird. Repeat the steps described, with the weight being adjusted to the level of fatigue of the test person.
Bei dieser interaktiven Trainingsform ist bevorzugt, dass das System die Last immer soweit erhöht, bis der Proband beginnt nachzugeben. Sobald das eintritt, wird vorzugsweise die Last wieder unter das Maximum reduziert, so dass der Proband wieder die Startposition des Behälters einstellen kann. Sobald diese erreicht ist, beginnt der Zyklus bevorzugt wieder von vorne. In this interactive form of training, it is preferred that the system always increases the load until the subject begins to give way. As soon as this occurs, the load is preferably reduced to below the maximum again, so that the test person can set the starting position of the container again. As soon as this is reached, the cycle preferably starts all over again.
Auf diese Weise wird der Proband vorteilhafterweise wiederholt an seine Grenze herangeführt.In this way, the test person is advantageously repeatedly brought to his limit.
Im Verlaufe der Zyklen passt sich dann das System bevorzugt an die Ermüdung an. Die Programmsteuerung wird dabei vorzugsweise anhand der Sensordaten durch eine Regelung angepasst. In the course of the cycles, the system then adapts preferentially to fatigue. The program control is preferably adapted by means of a control system based on the sensor data.
Bei allen vorgenannten Ausführungsformen umfasst bevorzugt ein „Zuführen und/oder Abführen einer Flüssigkeit“ ein „Zu- und/oder Abführen eines Schüttguts“. Die Anordnung ist so konstruiert, dass das zu haltende Gewicht veränderbar ist (erhöhen oder vermindern), indem eine Flüssigkeit in den Gewichtsbehälter hineingepumpt bzw. wieder abgelassen (bzw. herausgepumpt) wird. Die Gewichtskraft des Behälters einschließlich seiner Füllung wird über ein Seilzug-Rollen-System übertragen und liegt am Ende des Zugseils als Zugkraft an. Die/der Übende steht über das Interface in Kontakt mit dem Seil und erzeugt einen haltenden Widerstand. Die veränderliche Last wird auf diese Weise von der/dem Übenden am anderen Ende des Seilzugs gegen die Schwerkraft gehalten. Die Last kann dabei soweit erhöht werden, dass die maximale Haltekraft der/des Übenden überschritten wird und diese/r beginnt, in nachgebende (exzentrische) Haltearbeit überzugehen. Dabei werden die Last und damit auch die von der/dem Übenden erzeugte Kraft weiter erhöht. In all of the aforementioned embodiments, “supplying and / or removing a liquid” preferably includes “supplying and / or removing a bulk material”. The arrangement is designed in such a way that the weight to be held can be changed (increased or decreased) by pumping a liquid into the weight container or draining (or pumping out) again. The weight of the container including its filling is transmitted via a pulley system and is applied as a tensile force at the end of the pull rope. The practitioner is in contact with the rope via the interface and creates a holding resistance. In this way, the variable load is held against gravity by the person exercising at the other end of the cable pull. The load can be increased to such an extent that the maximum holding force of the person exercising is exceeded and the person begins to move into yielding (eccentric) holding work. The load and thus also the force generated by the person exercising are increased further.
Die Anordnung ist zudem geeignet, in herkömmlicher Weise mit statischer Last (bei gleichbleibender Befüllung) zu trainieren (konzentrisch, isometrisch, exzentrisch). The arrangement is also suitable for training (concentric, isometric, eccentric) in a conventional manner with a static load (with constant filling).
Die Standardanwendung „AF Iso-Ex" (mit steigender Last) beginnt damit, dass die übende Person das für sie submaximal schwere Gewicht (Behälter nur teilweise gefüllt) über den Seilzug in einer mittleren Höhe gleichmäßig hält. Im Beispiel der Abbildung 1 ist das im Stand in einer Beugestellung des Ellbogengelenks von — in diesem Fall — ca. 90°. Durch den Zug des Seils nach oben wird der Ellbogen in Richtung Beugung belastet. The standard application "AF Iso-Ex" (with increasing load) begins with the exercising person holding the weight that is submaximally heavy for them (container only partially filled) over the cable at a medium height. In the example in Figure 1, this is im Stand in a bent position of the elbow joint of - in this case - about 90 °. By pulling the rope upwards, the elbow is loaded in the direction of the flexion.
Um in dieser Position zu verharren muss der/die Übende die Ellbogenstreckmuskulatur (M. triceps brachii) sowie stabilisierende Schulter- und Handmuskulatur haltend aktivieren. Danach wird die Pumpe eingeschaltet, somit zusätzliches Wasser in den Behälter gepumpt, der dadurch stetig schwerer wird. Während dessen soll die Position der Hand / des Arms / der Schulter — und damit auch des Gewichts — so lange wie möglich konstant gehalten werden. Die haltende Kraft muss dabei permanent an die steigende Last adaptiert werden (Adaptive Kraft). Wenn schließlich die durch das Gerät applizierte Last die maximale Haltekraft der/des Übenden übersteigt, beginnt diese/r nachzugeben und versucht aber dabei bestmöglich abzubremsen (exzentrische Muskelarbeit). Die Übung endet, wenn die Last auf ihrem Abstützsockel (Höhe veränderlich einstellbar) aufgesetzt hat und damit keine Laststeigerung am Seil mehr erfolgt. Jetzt wird die Pumpe abgeschaltet und der Kugelhahn geöffnet, um die Füllung des Gewichtsbehälters wieder zu reduzieren. Wenn die gewünschte submaximale Last erreicht ist, kann wieder die Ausgangsstellung eingenommen werden, um weitere Wiederholungen durchzuführen. In order to remain in this position, the practitioner must activate the elbow extensor muscles (M. triceps brachii) as well as the stabilizing shoulder and hand muscles. Then the pump is switched on, thus additional water is pumped into the container, which becomes steadily heavier. During this, the position of the hand / arm / shoulder - and thus also the weight - should be kept constant for as long as possible. The holding force must be permanently adapted to the increasing load (adaptive force). Finally, when the load applied by the device exceeds the maximum holding force of the exerciser, he / she begins to give in and tries to slow down as much as possible (eccentric muscle work). The exercise ends when the load has touched its support base (height can be adjusted) and the load on the rope is no longer increased. Now the pump is switched off and the ball valve is opened in order to reduce the filling of the weight container again. When the desired submaximal load is reached, you can return to the starting position for more repetitions.
Varianten der Anwendung: Application variants:
Anwendung Iso-Kon drückend (abfallende Last): Die Anwendung beginnt mit einer supramaximalen Last, die auf ihrer Abstützungsfläche steht. Das heißt, die Last ist größer als die drückende isometrische Maximalkraft der übenden Person. Diese kann die Last daher (noch) nicht anheben, drückt aber - aus einer Startposition mit stark gebeugtem Ellbogen heraus - mit maximaler Anstrengung in diese Richtung, spannt also das Seil am Interface so stark wie möglich nach unten. Sodann wird der Kugelhahn geöffnet und Flüssigkeit beginnt abzufließen oder wird abgepumpt. Sobald die Gewichtskraft der Last die maximale Zugkraft der übenden Person unterschreitet, erfolgt der Übergang von der isometrischen in die konzentrische Phase. Der Ellbogen beginnt sich langsam zu strecken, der Gewichtsbehälter beginnt sich zu heben. Mit fortschreitender Entleerung des Behälters wird dieser immer leichter und kann somit immer schneller gehoben werden, bis schließlich die definierte Endstellung (hierz.B. die Streckung des Ellbogens) erreicht ist. Der Kugelhahn wird geschlossen, der Behälter wieder abgesetzt und durch Betätigung der Pumpe wieder bis zur supramaximalen Eingangsfüllhöhe gefüllt. Die Eingangsposition ist wieder erreicht und eine weitere Wiederholung kann sich anschließen. Application Iso-Kon pressing (decreasing load): The application starts with a supramaximal load that is on its support surface. That is, the load is greater than the maximum isometric pressure of the person exercising. This is therefore not (yet) able to lift the load, but pushes - from a starting position with strongly bent elbow - with maximum effort in this direction, i.e. tensions the rope at the interface down as much as possible. The ball valve is then opened and liquid begins to flow out or is pumped out. As soon as the weight of the load falls below the maximum tensile force of the exercising person, the transition from the isometric to the concentric phase takes place. The elbow slowly begins to extend, the weight container begins to rise. As the container continues to be emptied, it always becomes lighter and can therefore be lifted faster and faster until the defined end position (here e.g. the extension of the elbow) is reached. The ball valve is closed, the container is put down again and, by operating the pump, it is filled again up to the supramaximal inlet filling level. The initial position is reached again and another repetition can follow.
Kombination Iso-Kon-Iso-Ex (alternierende Last): Die beiden vorhergehend beschriebenen Anwendungsformen können alternierend aneinander anschließen, so dass sich wechselnd isometrische, konzentrische und exzentrische Abläufe — und damit auch haltende (AF) und drückende Modi — aneinander anschließen. Combination Iso-Kon-Iso-Ex (alternating load): The two forms of application described above can alternate, so that alternating isometric, concentric and eccentric processes - and thus also holding (AF) and pressing modes - follow one another.
Submaximales Training der Isometrischen Adaptiven Kraft: Eine definierte Position der jeweiligen Extremität der/des Übenden und damit auch des Gewichtsbehälters wird beibehalten (z.B. die in Abb. 1 dargestellte ca. 90° Beugung des Ellbogengelenks). Durch gezieltes Ablassen bzw. Einfüllen der Flüssigkeit wird die Last im submaximalen bis maximalen Bereich alternierend variiert. Die übende Person trainiert damit die submaximale isometrische Adaptive Kraft bzw. die haltende isometrische Kraftausdauer und gleichzeitig auch die koordinative sensomotorische Komponente des Adaptierens an stetig veränderliche submaximale Kräfte. Submaximal training of Isometric Adaptive Force: A defined position of the respective extremity of the exerciser and thus also of the weight holder is maintained (e.g. the approx. 90 ° flexion of the elbow joint shown in Fig. 1). By deliberately draining or filling the liquid, the load is alternately varied in the submaximal to the maximum range. The exercising person thus trains the submaximal isometric adaptive strength or the sustaining isometric strength endurance and at the same time also the coordinative sensorimotor component of adapting to constantly changing submaximal forces.
Weitere bevorzugte Ausführungen werden wie folgt charakterisiert: Further preferred versions are characterized as follows:
Bevorzugt ist die Datenschnittstelle geeignet für eine Übertragung von Daten mit einer Recheneinheit, wobei die Daten ausgesucht sind aus der Gruppe umfassend die ausgeübte Kraft auf das Interface, die Höhenposition und/oder Bewegungen des Gewichtsbehälters und/oder Kontrolldaten für die Steuerung des Gewichts des Gewichtsbehälters. The data interface is preferably suitable for transferring data with a computing unit, the data being selected from the group comprising the force exerted on the interface, the height position and / or movements of the weight container and / or control data for controlling the weight of the weight container.
Bevorzugt ist die Datenschnittstelle konfiguriert für eine kabelgebundene und/oder kabellose Datenübertragung, vorzugsweise über WLAN und/oder Bluetooth. The data interface is preferably configured for wired and / or wireless data transmission, preferably via WLAN and / or Bluetooth.
Bevorzugt umfasst der Positionssensor einen ober- oder unterhalb des Gewichtsbehälters angeordneten Abstandssensor, welcher vorzugsweise optisch und/oder ultraschallbasiert funktioniert. The position sensor preferably includes a distance sensor which is arranged above or below the weight container and which preferably functions optically and / or based on ultrasound.
Bevorzugt umfasst der Positionssensor einen Inkrementalgeber und/oder eine Vorrichtung für eine Videooptometrie. The position sensor preferably comprises an incremental encoder and / or a device for video optometry.
Bevorzugt ist der Bewegungssensor am Gewichtsbehälter, an der Anordnung zur Übertragung einer Zugkraft und/oder am Interface angeordnet. The movement sensor is preferably arranged on the weight container, on the arrangement for transmitting a tensile force and / or on the interface.
Bevorzugt ist der Kraftsensor ausgesucht aus der Gruppe umfassend Dehnmessstreifen, kapazitiver Kraftsensor, (Piezo-) resistiver Kraftsensor, Federkörper-Kraftaufnehmer, Kraftaufnehmer mit schwingenden Elementen und/oder magnetischer Kraftsensor. Bevorzugt umfasst die Vorrichtung einen Beschleunigungssensor, vorzugsweise am Interface. The force sensor is preferably selected from the group comprising strain gauges, capacitive force sensors, (piezo) resistive force sensors, spring-body force sensors, force sensors with vibrating elements and / or magnetic force sensors. The device preferably comprises an acceleration sensor, preferably on the interface.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung mindestens einen Analog-Digital Wandler zu einer Umwandlung analoger Messdaten vom Kraftsensor, Positionssensor, Bewegungssensor und/oder Beschleunigungssensor in digitale Messdaten. The device preferably comprises at least one analog-digital converter for converting analog measurement data from the force sensor, position sensor, motion sensor and / or acceleration sensor into digital measurement data.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung mindestens einen oszillierenden Aktor, welcher konfiguriert ist zur Erzeugung von Vibrationen beim Halten, Heben und/oder Senken des Gewichtsbehälters durch den Probanden wobei der oszillierende Aktor bevorzugt konfiguriert ist für eine Anordnung an einem Handgelenk des Probanden. The device preferably comprises at least one oscillating actuator which is configured to generate vibrations when the test subject holds, lifts and / or lowers the weight container, the oscillating actuator preferably being configured for an arrangement on a wrist of the test subject.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung ein Element für ein Feedback für eine an das Interface zu übertragende Krafteinwirkung durch den Probanden und/oder eine Bewegung des Gewichtsbehälters, welches vorzugsweise ausgesucht ist aus der Gruppe umfassend visuelles Feedback, auditives Feedback und/oder taktiles Feedback. The device preferably comprises an element for feedback for a force action to be transmitted to the interface by the test person and / or a movement of the weight container, which is preferably selected from the group comprising visual feedback, auditory feedback and / or tactile feedback.
Bevorzugt umfasst die Flüssigkeit Wasser und/oder Öl oder das Schüttgut umfasst Sand und/oder Granulat. The liquid preferably comprises water and / or oil or the bulk material comprises sand and / or granules.
Bevorzugt kann der Zu- und/oder Ablauf über jeweils mindestens eine separate Öffnung des Gewichtsbehälters realisiert werden. The inlet and / or outlet can preferably be implemented via at least one separate opening in the weight container.
Bevorzugt kann der Zu- und/oder Ablauf über eine einzige Öffnung des Gewichtsbehälters realisiert werden, wobei die mindestens eine Pumpe eine Zwei-Wege- Pumpe ist und/oder das mindestens eine Gebläse ein Zwei-Wege Gebläse ist. The inlet and / or outlet can preferably be implemented via a single opening in the weight container, the at least one pump being a two-way pump and / or the at least one fan being a two-way fan.
Bevorzugt umfasst ein stellbares Ventil vorzugsweise einen motorbetriebenen Kugelhahn und/oder einen Zugschieber. An adjustable valve preferably comprises a motor-operated ball valve and / or a slide valve.
Bevorzugt weist der Speicherbehälter einen Zulauf auf, welcher mit dem Ablauf des Gewichtsbehälters verbunden vorliegt und einen Ablauf aufweist, welcher mit dem Zulauf des Gewichtsbehälters verbunden vorliegt. The storage container preferably has an inlet which is connected to the outlet of the weight container and has an outlet which is connected to the inlet of the weight container.
Bevorzugt liegt ein Ablauf des Speicherbehälters unterhalb eines pumpengesteuerten Zulaufs des Gewichtsbehälters mindestens in einer unteren, abgelegten Position des Gewichtsbehälters angeordnet vor und ein Zulauf des Speicherbehälters liegt unterhalb eines ventilgesteuerten Ablaufs des Gewichtsbehälters mindestens in einer angehobenen Position des Gewichtsbehälters vor. Preferably, an outlet of the storage container is located below a pump-controlled inlet of the weight container arranged at least in a lower, stored position of the weight container and an inlet of the storage container is located below a valve-controlled outlet of the weight container at least in a raised position of the weight container.
Bevorzugt liegt ein Ablauf des Speicherbehälters oberhalb eines ventilgesteuerten Zulaufs des Gewichtsbehälters mindestens in einer unteren, abgelegten Position des Gewichtsbehälters angeordnet vor und ein Zulauf des Speicherbehälters liegt oberhalb eines pumpengesteuerten Ablaufs des Gewichtsbehälters mindestens in einer unteren, abgelegten Position des Gewichtsbehälters vor. An outlet of the storage container is preferably located above a valve-controlled inlet of the weight container arranged at least in a lower, stored position of the weight container and an inlet of the storage container is above a pump-controlled drain of the weight container at least in a lower, stored position of the weight container.
Bevorzugt umfasst die Anordnung zur Kraftübertragung ein mit dem Gewichtsbehälter verbundenes Element zur Übertragung von Zugkraft, welches zur Führung bevorzugt mindestens ein Umlenkelement umfasst, das für eine Krafteinwirkung auf das Interface gemäß eines gewünschten Krafttrainings und/oder einer gewünschten Kraftmessung angeordnet ist. The arrangement for power transmission preferably comprises an element connected to the weight container for transmitting tensile force, which preferably comprises at least one deflecting element for guidance that is arranged for a force acting on the interface according to a desired strength training and / or a desired force measurement.
Bevorzugt umfasst das Interface einen Griff, eine Stange, eine Schlaufe und/oder einen Gurt. The interface preferably comprises a handle, a rod, a loop and / or a belt.
Bevorzugt sind Interface und Anordnung konfiguriert für ein gewünschtes Krafttraining und/oder eine gewünschte Kraftmessung ausgesucht aus der Gruppe umfassend Armbeugertraining, Training der Kniebeugemuskulatur, Training der Kniestreckmuskulatur, Handstreckung, Handbeugung, Unterarmpro- und -Supination, Ellbogenbeugung und Streckung, Schulteranteversion, -retroversion, -abduktion, - innenrotation, -außenrotation, -depression, Rumpfflexion, -extension, -rotation, Hüftgelenksabduktion, -adduktion, -anteflexion, -retroflexion, -rotation, Kniestreckung und-beugung, Unterschenkelinnenrotation und -außenrotation, Fußdorsalextenion und - plantarflexion. The interface and arrangement are preferably configured for a desired strength training and / or a desired force measurement selected from the group comprising arm flexor training, training of the knee flexor muscles, training of the knee extensor muscles, hand extension, hand flexion, forearm propagation and supination, elbow flexion and extension, shoulder anteversion, retroversion, -abduction, internal rotation, external rotation, depression, trunk flexion, extension, rotation, hip joint abduction, adduction, anteflexion, retroflexion, rotation, knee extension and flexion, lower leg internal rotation and external rotation, foot dorsal flexion and -.
Bevorzugt sind Interface und Anordnung konfiguriert für eine Realisierung eines Trainingsgeräts ausgesucht aus der Gruppe Kniecurl, Kniestrecker, Butterfly, Reverse Butterfly, Beinpresse, Seilzuggerät, Multihip, Rumpfrotation, Rumpfflexor, Rumpfextensor, Latissimuszug, Ruderzug, Arm- und Beugestütz, Armcurl, Armstrecker, Bankdrücker, Brust- und Trizeps-Dip, Shoulder Press, Chests Press, Leg extension, Leg curl, Hip abduction, Hip adduction, Rowing machine, Glute machine. The interface and arrangement are preferably configured for the implementation of a training device selected from the group of knee curl, knee extensor, butterfly, reverse butterfly, leg press, cable pull device, multi-chip, torso rotation, torso flexor, torso extensor, latissimus pull, rowing pull, arm and flexion supports, arm curl, arm extender, bench press , Chest and Triceps Dip, Shoulder Press, Chests Press, Leg extension, Leg curl, Hip abduction, Hip adduction, Rowing machine, Glute machine.
Bevorzugt umfasst die Anordnung zur Kraftübertragung mindestens einen Seilzug und das Element zur Übertragung von Zugkraft umfasst mindestens ein Seil, wobei das Umlenkelement eine bevorzugt ortsfeste Umlenkrolle ist. The arrangement for power transmission preferably comprises at least one cable pull and the element for transmitting tensile force comprises at least one cable, the deflection element being a preferably stationary deflection pulley.
Bevorzugt umfasst der Seilzug mindestens eine, bevorzugt zwei positionsfeste Umlenkrollen, welche entlang einer Längsrichtung des Seils zwischen Gewichtsbehälter und Interface angeordnet ist, wobei mindestens eine Umlenkrolle in einer Ebene oberhalb des Gewichtsbehälters und des Interfaces angeordnet vorliegt. The cable pull preferably comprises at least one, preferably two, fixed deflection pulleys, which are arranged along a longitudinal direction of the cable between the weight container and the interface, with at least one deflection pulley arranged in a plane above the weight container and the interface.
Bevorzugt umfasst die Vorrichtung ein vertikal ausgerichtetes Element, welches eine Führungsschiene und/oder Führungsrollen zur vertikalen Führung des Gewichtsbehälters auf einer Seite des Elements aufweist, wobei an einem oberen Ende des Elements vorzugsweise die mindestens eine obere Umlenkrolle angeordnet vorliegen, wobei das vertikale Element vorzugsweise an einem Chassis angeordnet vorliegt. Bevorzugt weist das vertikale Element auf der einen Seite an einem unteren Ende eine Auflage zur Ablage des Gewichtsbehälters in einer unteren, abgesenkten Position auf. The device preferably comprises a vertically oriented element which has a guide rail and / or guide rollers for vertically guiding the weight container on one side of the element, with the at least one upper deflection roller preferably being arranged at an upper end of the element, the vertical element preferably being on a chassis is present. The vertical element preferably has on one side at a lower end a support for storing the weight container in a lower, lowered position.
Bevorzugt ist ein einfacher Flaschenzug enthaltend mindestens eine vertikal beweglich gelagerte Rolle in Längsrichtung des Seils zwischen einem oberhalb der Rolle befestigtem Seilende und einer oberen Umlenkrolle umfasst. A simple pulley block is preferably comprised of at least one vertically movably mounted roller in the longitudinal direction of the cable between a cable end fastened above the roller and an upper deflecting roller.
Bevorzugt ist eine in Längsrichtung des Seils dem Interface vorgelagerte untere, positionsfeste Umlenkrolle in einer Ebene unterhalb des Interfaces umfasst, wobei die Vorrichtung geeignet ist für ein Armbeugetraining des Probanden. A lower, positionally fixed deflecting pulley located in front of the interface in the longitudinal direction of the rope is preferably included in a plane below the interface, the device being suitable for arm flexion training for the test person.
Bevorzugt sind eine in Längsrichtung des Seils dem Interface vorgelagerte untere, positionsfeste Umlenkrolle und ein Riemenscheibenelement umfasst, wobei das Interface die Form eines Hebels aufweist und wobei die Vorrichtung geeignet ist für ein T raining der Kniebeugemuskulatur und/oder Kniestreckmuskulatur des Probanden. A lower, fixed pulley and a pulley element located in front of the interface in the longitudinal direction of the rope are preferably included, the interface being in the form of a lever and the device being suitable for training the knee flexor muscles and / or knee extensor muscles of the test subject.
Bevorzugt weist jeder Gewichtsbehälter ein Interface für eine Krafteinwirkung eines Probanden und eine Anordnung zur Kraftübertragung zwischen dem Interface und einer der Gewichtskraft des Gewichtsbehälters entgegengesetzten Kraft auf. Each weight container preferably has an interface for the action of a force by a test person and an arrangement for force transmission between the interface and a force opposing the weight of the weight container.
Bevorzugt sind die Zu- und/oder Abläufe der Gewichtsbehälter durch mindestens einen Schlauch für die Flüssigkeit und/oder das Schüttgut verbunden, wobei der Schlauch vorzugsweise dergestalt beweglich geführt wird, dass im Wesentlichen keine Kraftübertragung zwischen den Gewichtsbehältern über den Schlauch stattfindet. The inlets and / or outlets of the weight containers are preferably connected by at least one hose for the liquid and / or the bulk material, the hose preferably being movably guided in such a way that essentially no force is transmitted between the weight containers via the hose.
Bevorzugt ist eine Pumpe umfassend ein Absperrventil enthalten, welches konfiguriert ist, um eine Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit und/oder des Schüttguts bei Beendigung eines Pumpvorgangs zu verhindern. A pump comprising a shut-off valve is preferably contained which is configured to prevent the liquid and / or the bulk material from being supplied and / or discharged when a pumping process is ended.
Bevorzugt ist auch ein System, wobei die Recheneinheit ein Tablet, ein Smartphone, ein Notebook und/oder einen PC umfasst. A system is also preferred, the computing unit comprising a tablet, a smartphone, a notebook and / or a PC.
Bevorzugt ist weiterhin ein Verfahren für ein herkömmliches Krafttraining. A method for conventional strength training is also preferred.
Bevorzugt ist auch ein Verfahren, wobei der Proband ein bevorzugt visuelles, auditives und/oder taktiles Feedback zur Instruktion einer korrekten Ausführung des Krafttrainings erhält, vorzugsweise durch das Element für ein Feedback. A method is also preferred in which the test person receives preferably visual, auditory and / or tactile feedback for instructing correct performance of the strength training, preferably through the element for feedback.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DETAILED DESCRIPTION
Im Folgenden soll die Erfindung an Hand von Beispielen näher erläutert werden, ohne auf diese beschränkt zu sein. The invention is to be explained in more detail below using examples, without being restricted to these.
Kurzbeschreibunq der Abbildungen Brief description of the images
Abb. 1 Prinzipskizze des Trainingssystems für die Adaptive Kraft. Abb. 2 Ausführung mit kabelgebundener Messsignalübertragung zum A/D- Wandler und der digitalen Daten von dort zu einem Notebook als IT-Endgerät. Fig. 1 Basic sketch of the training system for adaptive force. Fig. 2 Version with wired measurement signal transmission to the A / D converter and the digital data from there to a notebook as an IT end device.
Abb. 3 Ausführung mit Kraft- und Wegumformung durch eine lose Rolle Fig. 3 Version with force and displacement conversion through a loose roller
Abb. 4 Ausführung mit Wegumlenkung über eine feste Rolle zum Training der Armbeugemuskulatur. Fig. 4 Version with path deflection via a fixed roller for training the arm flexor muscles.
Abb. 5 Ausführung mit Kraftübertragung auf ein System zum Training der Kniebeugemuskulatur, bestehend aus Riemenscheibensegment und Hebel. Fig. 5 Version with power transmission to a system for training the knee flexion muscles, consisting of a pulley segment and lever.
Abb. 6 Ausführung mit Kraftübertragung auf ein System zum Training der Kniestreckmuskulatur, bestehend aus Riemenscheibensegment und Hebel. Fig. 6 Version with power transmission to a system for training the knee extensor muscles, consisting of a pulley segment and lever.
Abb. 7 Schematische Darstellung der Vorrichtung mit zwei Gewichtsbehältern. Fig. 7 Schematic representation of the device with two weight containers.
Abb. 8 Schematische Darstellung zweier Messverläufe während einer Übungs-Wiederholung der Adaptiven Kraft im Weg-Kraft-Plot im Vergleich von intakter und eingeschränkter Haltefunktion. Fig. 8 Schematic representation of two measurement processes during a repetition of the adaptive force exercise in the distance-force plot in comparison of intact and restricted holding function.
Ausführliche Beschreibung der Abbildungen Detailed description of the images
Abbildung 1 zeigt eine Prinzipskizze der Erfindung. Sie ist lediglich exemplarisch zu verstehen und soll die Funktionsweise und den grundsätzlichen Aufbau illustrieren. Das Funktionsprinzip ist in allen Krafttrainingsgeräten anwendbar, die mit Lasten (Gewichten) arbeiten und damit für das Training der unterschiedlichsten Muskelgruppen geeignet sind. Die Erfindung basiert auf einer Seilzugkonstruktion, an deren einem Ende sich der Gewichtsbehälter (A) befindet, dessen Gewichtskraft — je nach Füllungsstand — variiert. Der Gewichtsbehälter (A) ist über eine Rollenkonstruktion (N) mit Führungsschienen (M) und damit mit der tragenden Grundplatte verbunden. Er ist auf der Schiene per Rollen beweglich gelagert. Das auf das Seil wirkende Gewicht ergibt sich aus dem Gewicht des Behälters (A) und dem der Flüssigkeit (z.B. Wasser oder Öl), mit der der Behälter befüllt ist. Hierzu ist ein Einfüllstutzen am oberen Ende des Behälters vorgesehen, in den der Zulaufschlauch (D) mündet. Das Befüllen des Behälters erfolgt über die Pumpe (C), die die Flüssigkeit aus dem Speicherbehälter (B) in den Gewichtsbehälter (A) pumpt. Die Austrittsstelle des Zulaufs für die Flüssigkeit (am Ende des Einfüllschlauchs bzw. am Einfüllstutzen) ist mit einer Einrichtung ausgestattet, die Kraftwirkungen auf den Gewichtsbehälter durch den Staudruck der einschießenden Flüssigkeit oder Rückstauwirkungen auf den Schlauch aufhebt. (Dies könnte z.B. durch eine am Schlauch befestigte Auftrefffläche für die Flüssigkeit bewirkt werden.) Figure 1 shows a schematic diagram of the invention. It is only to be understood as an example and is intended to illustrate the functionality and basic structure. The functional principle can be used in all strength training devices that work with loads (weights) and are therefore suitable for training a wide variety of muscle groups. The invention is based on a cable construction, at one end of which the weight container (A) is located, the weight of which varies - depending on the filling level. The weight container (A) is connected via a roller construction (N) with guide rails (M) and thus with the supporting base plate. It is movably mounted on the rail by rollers. The weight acting on the rope results from the weight of the container (A) and that of the liquid (e.g. water or oil) with which the container is filled. For this purpose, a filler neck is provided at the upper end of the container, into which the inlet hose (D) opens. The container is filled using the pump (C), which pumps the liquid from the storage container (B) into the weight container (A). The exit point of the inlet for the liquid (at the end of the filler hose or at the filler neck) is equipped with a device that cancels out the force effects on the weight container due to the back pressure of the flowing liquid or back pressure effects on the hose. (This could be achieved, for example, by an impingement surface for the liquid attached to the hose.)
Außerdem kann die Menge der im Behälter befindlichen Flüssigkeit wieder reduziert werden.In addition, the amount of liquid in the container can be reduced again.
Dies erfolgt durch passives Ablassen der Flüssigkeit über einen Abflussstutzen am unteren Teil (oder Boden) des Behälters (A) und den Ablaufschlauch (E) zurück in den Speicherbehälter (B). Das Abfließen wird durch einen Absperrschieber (Kugelhahn F) gesteuert. Der Behälter ist oben mit einer kleinen Öffnung zum Ausgleich des veränderlichen Luftvolumens versehen. Während des Befüllens des Behälters (A) wird dieser schwerer, während des Entleerens leichter. Hierdurch wird die erzeugte Gewichtskraft variiert. Wie bei einem herkömmlichen Seilzuggerät befindet sich am anderen Ende des über Rollen (H) geführten Seils (G) das Interface (I), über das die übende Person Kontakt mit dem Seil hält. Dies kann ein Griff, eine Stange, eine Schlaufe oder Ähnliches sein. Über das Interface wird die Kraft auf die übende Person übertragen, der gegen diese (meist haltend) agiert. This is done by passive draining of the liquid via a drainage nozzle on the lower part (or bottom) of the container (A) and the drainage hose (E) back into the storage container (B). The outflow is controlled by a gate valve (ball valve F). The container is provided with a small opening at the top to compensate for the changing air volume. During the filling of the container (A) it becomes heavier, while it is emptied it becomes lighter. This varies the weight force generated. As with a conventional rope pulling device, the interface (I) via which the exercising person maintains contact with the rope is located at the other end of the rope (G) guided over pulleys (H). This can be a handle, a rod, a loop or the like be. The force is transferred to the exercising person via the interface, who acts against them (usually holding them).
Das Gerät ist mit dynamometrischer und kinematischer Sensorik ausgestattet. Die am Seil (G) anliegende (Reaktions-)Kraft wird mit Hilfe eines in das Seil (G) integrierten DMS-Kraftsensors (J) erfasst. Die Stellung und die Hub-Bewegungen des Gewichtsbehälters (A) werden mit Hilfe des kontaktlosen ultraschallbasierten Abstandssensors (K) gemessen, der den Abstand zwischen Boden und der Unterseite des Gewichtsbehälters (A) erfasst. Die analogen Messdaten werden an eine A/D-Wandlereinheit und von dort als digitale Daten zu einem IT-Endgerät (0) weitergeleitet, wo die Verarbeitung, Auswertung und Darstellung über ein Display erfolgt, bevorzugt softwaregestützt. Die Art der Signal- und Datenübertragung kann kabelgebunden oder kabellos (WLAN, Bluetooth oder andere Funkstandards) erfolgen. In Abbildung 1 ist schematisch eine kabellose Übertragung dargestellt. The device is equipped with dynamometric and kinematic sensors. The (reaction) force on the rope (G) is recorded with the help of a strain gauge force sensor (J) integrated in the rope (G). The position and the lifting movements of the weight container (A) are measured with the aid of the contactless ultrasound-based distance sensor (K), which records the distance between the floor and the underside of the weight container (A). The analog measurement data are forwarded to an A / D converter unit and from there as digital data to an IT terminal (0), where processing, evaluation and presentation takes place via a display, preferably software-supported. The type of signal and data transmission can be wired or wireless (WLAN, Bluetooth or other radio standards). Figure 1 shows a schematic of wireless transmission.
Wie Abbildung 2 zeigt, können die Signal- und Datenübertragungen ebenfalls kabelgebunden erfolgen. As Figure 2 shows, the signal and data transmissions can also be wired.
Das Training ist grundsätzlich auch ohne die Messfunktion möglich. Sie wird für Kraftdiagnostik und Trainingskontrolle eingesetzt. The training is basically also possible without the measuring function. It is used for strength diagnostics and training control.
Abbildung 3 zeigt die Ausführung mit Kraft- und Wegumformung durch eine lose RolleFigure 3 shows the version with force and displacement conversion through a loose roller
Abbildung 4 zeigt die Ausführung mit Wegumlenkung über eine feste Rolle zum Training der Armbeugemuskulatur. Figure 4 shows the version with path deflection via a fixed roller for training the arm flexor muscles.
Abbildung 5 zeigt die Ausführung mit Kraftübertragung auf ein System zum Training der Kniebeugemuskulatur, bestehend aus Riemenscheibensegment und Hebel. Figure 5 shows the version with power transmission to a system for training the knee flexion muscles, consisting of a pulley segment and lever.
Abbildung 6 zeigt die Ausführung mit Kraftübertragung auf ein System zum Training der Kniestreckmuskulatur, bestehend aus Riemenscheibensegment und Hebel. Figure 6 shows the version with power transmission to a system for training the knee extensor muscles, consisting of a pulley segment and lever.
Abbildung 7 zeigt schematische die Vorrichtung mit zwei Gewichtsbehältern. Diese sind über ein Seil miteinander und wie hier gezeigt, mit zwei Interfaces verbunden, welche nicht beide genutzt werden müssen. Ebenfalls zu sehen ist der die beiden Innenvolumina der Gewichtsbehälter verbindende Schlauch für den Zu- und/oder Ablauf. Diese wird hier über eine große Rolle geführt, so dass im Wesentlichen keine Kraftübertragung zwischen den Gewichtsbehältern über den Schlauch stattfindet und dieser das Training im Wesentlichen nicht hierdurch zusätzlich beeinflusst. Figure 7 schematically shows the device with two weight containers. These are connected to each other via a rope and, as shown here, to two interfaces which do not have to be used both. The hose connecting the two inner volumes of the weight container for the inlet and / or outlet can also be seen. This is guided here over a large roller, so that essentially no force transmission takes place between the weight containers via the hose and this essentially does not additionally influence the training.
Abbildung 8 zeigt eine schematische Darstellung des Messverlaufs während einer Übungs- Wederholung der isometrischen sowie exzentrischen Adaptiven Kraft im Weg-Kraft-Plot. Start bei 800 mm Hubhöhe mit einer Eingangskraft von 100 N; danach steigert das System die Last kontinuierlich; Ein intakter Muskel (blau) steigert die Kraft bis ca. 430 N ohne wesentliches Nachgeben, geht dann In die nachgebende (exzentrische) Phase über, in der er das Kraftniveau noch einmal etwas steigert und bis etwa 200 mm Hubhöhe hält. Danach bricht die Haltekraft zusammen, das Gewicht wird abgesetzt. Ein Muskel mit eingeschränkter Haltefunktion (rot) beginnt bereits bei ca. 220 N nachzugeben. Während des Nachgebens steigt die Kraft weiter, bevor sie zusammenbricht. Aktuell liegen erste Daten und Erfahrungen einer initialen Pilotstudie zum Krafttraining derAF vor. Da in einem Zuge fließend verschiedene (ggf. alle) Intensitätsbereiche — bis hin zu supramaximalen — durchlaufen werden können, ist das Training hocheffektiv. Figure 8 shows a schematic representation of the measurement process during an exercise repetition of the isometric and eccentric adaptive force in the distance-force plot. Start at 800 mm lifting height with an input force of 100 N; then the system continuously increases the load; An intact muscle (blue) increases the force up to approx. 430 N without significant yielding, then goes into the yielding (eccentric) phase in which it increases the force level a little more and maintains it up to a stroke height of approx. 200 mm. Then the holding force collapses and the weight is put down. A muscle with limited holding function (red) begins to give way at approx. 220 N. While giving way, the force continues to increase before collapsing. The first data and experience of an initial pilot study on AF strength training are currently available. Since different (possibly all) intensity ranges - up to supramaximal - can be run through in one go, the training is highly effective.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Vorrichtung zur Erfassung und zum Training einer Adaptiven Kraft, umfassend: mindestens einen Gewichtsbehälter mit einem Innenvolumen für eine Flüssigkeit und/oder ein Schüttgut, umfassend mindestens einen pumpen-, gebläse- und/oder ventilgesteuerten Zu- und/oder Ablauf für die Flüssigkeit und/oder das Schüttgut; mindestens einen mit Zu- und/oder Ablauf des Gewichtsbehälters verbindbaren Speicherbehälter für die Flüssigkeit und/oder das Schüttgut außerhalb des Innenvolumens des Gewichtsbehälters; mindestens ein Interface für eine Krafteinwirkung eines Probanden; mindestens eine Anordnung zur Übertragung einer Zugkraft zwischen Gewichtsbehälter und Interface; mindestens einen Kraftsensor; mindestens einen Positions- und/oder Bewegungssensor; dadurch gekennzeichnet, dass das Gewicht des Gewichtsbehälters durch Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit und/oder des Schüttguts veränderbar ist, wobei eine auf das Interface ausgeübte Kraft zum Halten, Heben und/oder Senken des Gewichtsbehälters durch den ersten Kraftsensor messbar ist und die Höhenposition und/oder die Bewegung eines angehobenen Gewichtsbehälters durch den zweiten Positionssensor messbar ist. 1. A device for detecting and training an adaptive force, comprising: at least one weight container with an internal volume for a liquid and / or a bulk material, comprising at least one pump, fan and / or valve-controlled inlet and / or outlet for the liquid and / or the bulk material; at least one storage container that can be connected to the inlet and / or outlet of the weight container for the liquid and / or the bulk material outside the inner volume of the weight container; at least one interface for the application of force by a subject; at least one arrangement for transmitting a tensile force between the weight container and the interface; at least one force sensor; at least one position and / or motion sensor; characterized in that the weight of the weight container can be changed by supplying and / or removing the liquid and / or the bulk material, wherein a force exerted on the interface for holding, lifting and / or lowering the weight container can be measured by the first force sensor and the height position and / or the movement of a raised weight container can be measured by the second position sensor.
2. Vorrichtung nach dem vorherigen Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Positionssensor einen ober- oder unterhalb des Gewichtsbehälters angeordneten Abstandssensor und/oder einen Inkrementalgeber und/oder eine Vorrichtung für eine Videooptometrie umfasst. 2. Device according to the preceding claim, characterized in that the second position sensor comprises a distance sensor arranged above or below the weight container and / or an incremental encoder and / or a device for video optometry.
3. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche der vorherigen Anspruch, umfassend weiterhin: eine Steuerungsvorrichtung; mindestens ein Element zur Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit und/oder des Schüttguts ausgesucht aus der Gruppe umfassend eine Pumpe, ein stellbares Ventil und/oder ein Gebläse, dadurch gekennzeichnet, dass 3. Device according to one or more of the preceding claims of the preceding claim, further comprising: a control device; at least one element for supplying and / or removing the liquid and / or the bulk material selected from the group comprising a pump, an adjustable valve and / or a fan, characterized in that
Steuerungsvorrichtung und das Element zur Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit und/oder des Schüttguts konfiguriert sind für eine Steuerung des Gewichts des Gewichtsbehälters durch eine kontrollierte Zuführung, Abführung und/oder Beibehaltung der Flüssigkeit und/oder des Schüttguts im Gewichtsbehälter. The control device and the element for supplying and / or removing the liquid and / or the bulk material are configured for controlling the weight of the weight container by means of a controlled supply, removal and / or retention of the liquid and / or the bulk material in the weight container.
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4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen ersten und einen zweiten Gewichtsbehälter sowie einen ersten und zweiten Speicherbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gewichtsbehälter den ersten Speicherbehälter für den ersten Gewichtsbehälter und der erste Gewichtsbehälter den zweiten Speicherbehälter für den zweiten Gewichtsbehälter darstellt, wobei die beiden Gewichtsbehälter mit einer zweiten Anordnung, bevorzugt einem Seilzug, dergestalt miteinander verbunden sind, dass das Anheben des einen Gewichtsbehälters ein Absenken des anderen Gewichtsbehälters verursacht. 4. Device according to one or more of the preceding claims, comprising a first and a second weight container and a first and second storage container, characterized in that the second weight container, the first storage container for the first weight container and the first weight container, the second storage container for the second weight container represents, wherein the two weight containers are connected to one another with a second arrangement, preferably a cable pull, in such a way that the lifting of the one weight container causes the other weight container to lower.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zur Übertragung einer Zugkraft zwischen Gewichtsbehälter und Interface ein Seil umfasst und der erste Kraftsensor einen in das Seil integrierten DMS-Kraftsensor umfasst. 5. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the arrangement for transmitting a tensile force between the weight container and the interface comprises a rope and the first force sensor comprises a strain gauge force sensor integrated into the rope.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kraftsensor und der zweite Positionssensor dazu eingerichtet sind simultan die Kraft eines Probanden auf das Seil durch den ersten Kraftsensor und die Position und/oder die Bewegung eines Gewichtsbehälter durch den zweiten Positionssensor zu messen, wobei die Position und/oder Bewegung eines Gewichtsbehälters auch während einer Zuführung und/oder Abführung eines Fluids im Gewichtsbehälter ermittelt werden kann. 6. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the first force sensor and the second position sensor are set up to simultaneously apply the force of a subject on the rope through the first force sensor and the position and / or movement of a weight container through the second position sensor to measure, wherein the position and / or movement of a weight container can also be determined during a supply and / or discharge of a fluid in the weight container.
7. System umfassend eine Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche und eine Recheneinheit, welche konfiguriert ist für eine Verarbeitung und/oder Auswertung der Messdaten, vorzugsweise mit Hilfe eines Weg-Kraft-, Zeit-Kraft-, Zeit-Weg- Diagramms und/oder der Analyse von Oszillationen von Kraft, Weg und/oder von diesen abgeleiteten Daten und/oder für die Steuerung des Gewichts des Gewichtsbehälters über die Steuerungsvorrichtung, vorzugsweise in Abhängigkeit von der Verarbeitung und/oder Auswertung der Messdaten. 7. System comprising a device according to one or more of the preceding claims and a computing unit which is configured for processing and / or evaluating the measurement data, preferably with the aid of a distance-force, time-force, time-distance diagram and / or the analysis of oscillations of force, displacement and / or data derived therefrom and / or for controlling the weight of the weight container via the control device, preferably as a function of the processing and / or evaluation of the measurement data.
8. Verfahren für ein Krafttraining und eine Kraftmessung einer durch eine Vorrichtung gemäß einer oder mehrerer der vorherigen Ansprüche 1-6 und/oder ein System nach Anspruch 7 umfassend die folgenden Schritte: 8. A method for strength training and a force measurement by a device according to one or more of the preceding claims 1-6 and / or a system according to claim 7 comprising the following steps:
Heben, Senken und/oder Halten des Gewichtsbehälters durch den Probanden; Gleichzeitige Steuerung des Gewichts des Gewichtsbehälters durch eine kontrollierte Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit, wobei die ausgeübte Kraft und/oder Bewegung des Gewichtsbehälters während des Verfahrens gemessen wird und das Gewicht aufgrund dieser Größen kontrolliert wird. Lifting, lowering and / or holding of the weight container by the test subject; Simultaneous control of the weight of the weight container by a controlled supply and / or discharge of the liquid, the force exerted and / or movement of the weight container being measured during the process and the weight being controlled on the basis of these variables.
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9. Verfahren nach Anspruch 8 für ein isometrisches und/oder exzentrisches Krafttraining einer Adaptiven Kraft, umfassend die folgenden Schritte: 9. The method according to claim 8 for isometric and / or eccentric strength training of an adaptive force, comprising the following steps:
Anpassung eines Gewichts des Gewichtsbehälters durch Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit, so dass der Proband den Gewichtsbehälter statisch in einer festen Höhe halten kann kontinuierliche und/oder schrittweise Erhöhung des Gewichts durch Zuführung der Flüssigkeit, so dass ein Halten nicht mehr möglich ist und das Halten in ein Nachgeben übergeht, wobei der Proband den Gewichtsbehälter unter Beibehaltung eines maximalen Widerstands absenkt; vorzugsweise zumindest teilweise Abführung der Flüssigkeit nach dem vollständigen Absenken des Gewichtsbehälters und Beendigung oder Wiederholung des Verfahrens. Adjustment of a weight of the weight container by supplying and / or removing the liquid so that the test person can hold the weight container statically at a fixed height, continuous and / or gradual increase in weight by adding the liquid, so that holding is no longer possible and that Holding changes into yielding, the test subject lowering the weight container while maintaining a maximum resistance; preferably at least partial removal of the liquid after the weight container has been completely lowered and the process is ended or repeated.
10. Verfahren gemäß Anspruch 8 für ein isometrisches und/oder konzentrisches Krafttraining, umfassend die folgenden Schritte: langsame Verminderung eines vom Probanden nicht abhebbaren Anfangsgewichts des abgesenkten Gewichtsbehälters durch Abführung der Flüssigkeit, so dass der Proband den Gewichtsbehälter anheben kann, sobald das Gewicht seine maximale ausgeübte Kraft unterschreitet. bevorzugt kontinuierliche, insbesondere langsame Abführung der Flüssigkeit bis zu einem Anheben in eine finale Trainingsposition des Probanden entsprechend einer finalen Höhe des Gewichtsbehälters, 10. The method according to claim 8 for isometric and / or concentric strength training, comprising the following steps: slowly reducing an initial weight of the lowered weight container that cannot be lifted by the test person by draining the liquid so that the test person can lift the weight container as soon as the weight is at its maximum applied force. preferably continuous, especially slow drainage of the liquid until it is lifted into a final training position of the test person corresponding to a final height of the weight container,
Beendigung und/oder Wiederholung des Verfahrens. Termination and / or repetition of the procedure.
11 . Verfahren nach den vorherigen Ansprüchen 8 - 10 für ein isometrisches, exzentrisches und/oder konzentrisches Krafttraining einer Adaptiven Kraft, wobei beide Verfahren mindestens einmal alternierend nacheinander angewendet werden. 11. Method according to the preceding claims 8-10 for isometric, eccentric and / or concentric strength training of an adaptive force, both methods being applied alternately one after the other at least once.
12. Verfahren nach Anspruch 8 für ein submaximales isometrisches Krafttraining einer Adaptiven Kraft, umfassend die folgenden Schritte: 12. The method of claim 8 for submaximal isometric strength training of an adaptive force, comprising the following steps:
Anpassung eines Gewichts des Gewichtsbehälters durch Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit auf ein haltbares Gewicht, so dass der Proband den Gewichtsbehälter über einen Trainingszeitraum statisch in einer festen Höhe halten kann; Adaptation of a weight of the weight container by supplying and / or discharging the liquid to a stable weight, so that the test person can hold the weight container statically at a fixed height over a training period;
Abwechselnde Zuführung und Abführung der Flüssigkeit, bevorzugt innerhalb eines vorgegebenen Gewichtsintervalls um das haltbare Gewicht, während eines fortgeführten statischen Haltens oder einer definierten Bewegung des Gewichtsbehälters durch den Pro banden. Alternating supply and removal of the liquid, preferably within a predetermined weight interval around the stable weight, during a continued static holding or a defined movement of the weight container by the subject.
13. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche 8 - 12 umfassend die folgenden Schritte: 13. The method according to one or more of the preceding claims 8-12, comprising the following steps:
Anpassung eines Gewichts des Gewichtsbehälters durch Zuführung und/oder Abführung der Flüssigkeit, so dass der Proband den Gewichtsbehälter statisch in einer festen Zielhöhe halten kann; Adaptation of a weight of the weight container by supplying and / or discharging the liquid so that the test person can hold the weight container statically at a fixed target height;
28 kontinuierliche und/oder schrittweise Erhöhung des Gewichts durch Zuführung der Flüssigkeit, so dass ein Halten nicht mehr möglich ist und das Halten in ein Nachgeben übergeht; 28 continuous and / or gradual increase in weight by adding the liquid, so that holding is no longer possible and holding turns into yielding;
Verminderung des Gewichts des Gewichtsbehälters durch Abführung der Flüssigkeit, so dass der Proband den Gewichtsbehälter erneut auf die Zielhöhe anheben kann; Wiederholung der beschriebenen Schritte, wobei das Gewicht an eine Ermüdung des Probanden angepasst wird. Reducing the weight of the weight container by draining the liquid so that the test person can raise the weight container again to the target height; Repeat the steps described, with the weight being adjusted to the level of fatigue of the test person.
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