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Die
Erfindung betrifft ein Vibrationstrainingsgerät, welches ein Gehäuse mit
einer Schwingungsplattform und einen Schwingungsgenerator aufweist, der
mit der Schwingungsplattform verbunden ist, wobei ein Steuergerät den Schwingungsgenerator
regelt.
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Derartige
Vibrationstrainingsgeräte
sind seit den 1960er Jahren bekannt und werden häufig von Sportlern genutzt.
Auch im Rahmen der Physiotherapie kommen Vibrationstrainingsgeräte zunehmend zur
Anwendung.
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Bekannte
Vibrationstrainingsgeräte
weisen eine Schwingungsplattform auf, die auf einem auf dem Boden
stehenden Podest des Gehäuses
montiert ist. Auf diese Weise kann der Benutzer bei der Ausführung von Übungen auf
dem Vibrationstrainingsgerät
stehen oder eine andere Position einnehmen. Die Schwingungsplattform
generiert Vibrationen, die als Energie in den Körper des Benutzers übertragen
werden. Die so ausgelöste
mechanische Stimulierung wird als Dehnreflex bezeichnet und tritt mit
einer bestimmten Häufigkeit
pro Sekunde in Abhängigkeit
von der einge stellten Frequenz der Schwingungsplattform auf. Die
Stimulierung führt
dazu, dass sich die Muskeln kontinuierlich stark anspannen. In Studien
wurde herausgefunden, dass die Benutzung eines Vibrationstrainingsgeräts einen besonders
positiven Effekt hat, wenn die Trainingsdauer je trainierter Muskelgruppe
auf wenige Minuten beschränkt
bleibt, und dass die Benutzung eine geringere Belastung des Bewegungsapparats
im Vergleich zu konventionellen Trainingsmethoden darstellt. Die
vorteilhaften Auswirkungen von Vibrationsstimulation auf den Körper werden
unter anderem in The Journal of Sports Sciences (1999, 17, Seiten 117-182)
beschrieben.
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Während des
Vibrationstrainings wird der Körper
des Benutzers hohen Beschleunigungen ausgesetzt. Bei korrekter Ausführung der Übungen nimmt
der Körper
als Feder-Dämpfer-System
den größten Teil
der Belastung auf. Je nach Übung
werden unterschiedliche Muskeln, Knochen, Sehnen und Gelenke trainiert.
Bei falscher Ausführung
der Übungen
(z. B. bei geradem Stehen auf der Schwingungsplattform) werden die
Beschleunigungen nicht wie erforderlich gedämpft. Vielmehr kann es in ungünstigen
Fällen
zu einer starken Belastung der Wirbelsäule und des Kopfes kommen.
Problematisch ist hierbei ferner, dass der Benutzer unter Umständen nicht
erkennen kann, ob er seine Übungen
korrekt ausführt.
In einer weiteren Studie (Kleinöder,
H.; Mester, J.: Sicherheit und Leistungsoptimierung im Vibrationstraining.
In: Jahrbuch 2003, Bundesinstitut für Sportwissenschaft) wird deshalb
auf die gesundheitsschädlichen
Nebeneffekte einer unsachgemäßen Benutzung
von Vibrationstrainingsgeräten
hingewiesen. Es wird gefordert, dass eine Gewöhnungsphase zwingend durchgeführt werden
sollte, um die Bewegungskoordination während der Benutzung des Vibrationstrainingsgeräts sowie
geeignete Körperhaltungen
zur Dämpfung
der Schwingungen zu erlernen. Eine individuelle Schulung durch einen qualifizierten
Trainer ist daher wünschenswert,
wird aber im privaten Bereich nicht umsetzbar sein.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vibrationstrainingsgerät zu entwickeln,
das dem Benutzer ein effizientes Training unter Vermeidung von schädlichen
Beeinträchtigungen
ermöglicht
und eine Anleitung zur Leistungsoptimierung bietet.
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Diese
Aufgabe wird mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Vibrationstrainingsgerät ist dadurch
gekennzeichnet, dass eine Schwingungssensoreinheit am Körper des
Benutzers befestigbar ist und die am Körper aufgenommenen Schwingungen
in Form von Signalen an ein Steuergerät überträgt, wobei das Steuergerät den Schwingungsgenerator
in Anpassung an die Körperschwingungen
regelt.
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Der
besondere Vorteil dieser Erfindung ist darin zu sehen, dass über einen
Regelkreis die aufgenommenen Körperschwingungen
mit voreingestellten Grenzwerten kontinuierlich verglichen werden
und eine Regelung durch das Steuergerät erfolgt, so dass die über die
Schwingungsplattform in den Körper
eingeleiteten Vibrationen keine schädlichen Wirkungen entfalten.
Insbesondere werden hohe Beschleunigungen des Gehirns und der Wirbelsäule vermieden.
Der Regelkreis ist in der Lage, situationsabhängige Parameter zu berücksichtigen
und flexibel zu reagieren. Auf diese Weise können die individuellen Abweichungen,
die zwischen einzelnen Benutzern immer bestehen, in die Regelung
einfließen.
Zudem kann das Vibrationstrainingsgerät dem Nutzer Hinweise zur Trainingsoptimierung
zu geben, die auf den aufgenommenen Schwingungen, den vom Benutzer
vorgenommen Einstellungen und einprogrammierten Trainingsanweisungen
basieren.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn die Signalübertragung von der Schwingungssensoreinheit
zum Steuergerät
drahtlos erfolgt (Anspruch 2). Diese Variante gewährleistet
die Bewegungsfreiheit des Benutzers. Die Schwingungssensoreinheit
kann zudem vom Vibrationstrainingsgerät entfernt werden, um z. B.
an einem anderen Ort angelegt zu werden. Ferner kann der Benutzer
das Vibrationstrainingsgerät
verlassen, ohne sich umständlich
abkabeln zu müssen.
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In
einer Weiterentwicklung sind gemäß Anspruch
3 zur Signalübertragung
Funk-Sender und Funk-Empfänger vorgesehen.
Funk-Sender und Funk-Empfänger
zeichnen sich durch eine kompakte Bauform und einen hohen Bedienkomfort
aus. Da kein Sichtkontakt zwischen Funk-Sender und Funk-Empfänger während der
Signalübertragung
bestehen muss, kann der Funk-Sender verdeckt vom Benutzer getragen
werden. Ferner kann der Funk-Empfänger im Gehäuse des Vibrationstrainingsgeräts verborgen
sein. Somit ist sichergestellt, dass der Funk-Empfänger in
geschützter
Lage untergebracht ist und somit eine lange Lebensdauer aufweist.
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Gemäß Anspruch
4 kann die Signalübertragung
auch über
Infrarot-Sender und Infrarot-Empfänger erfolgen. Dies ist insbesondere
dann vorteilhaft, wenn eine Signalübertragung über Funk aufgrund von unerwünschten
Wechselwirkungen nicht eingesetzt werden kann, z.B. weil der Benutzer
des Vibrationstrainingsgeräts
einen Herzschrittmacher hat. Zur einwandfreien Übertragung von Signalen im
Infrarotbereich muss gewährleistet
sein, dass Infrarot-Sender und Infrarot-Empfänger Sichtkontakt haben.
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Zur
Signalübertragung
können
auch gemäß Anspruch
5 Ultraschall-Sender und Ultraschall-Empfänger vorgesehen sein. Bei dieser
Variante ist ebenfalls eine drahtlose Signalübertragung sichergestellt.
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Vorzugsweise
sind die Empfänger
in andere Baugruppen des Vibrationstrainingsgeräts integriert.
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Es
ist weiterhin möglich,
dass die Schwingungssensoreinheit und das Steuergerät über eine Signalleitung
verbunden sind (Anspruch 6). Eine derartige Signalleitung kann z.B.
durch ein Spiralkabel, das von der Sensoreinheit zu einer Schnittstelle
am Gehäuse
des Vibrationstrainingsgeräts
verläuft,
und von dort über
eine Drahtverbindung zum Steuergerät ausgeführt sein.
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In
der Weiterbildung des Erfindungsgedankens gemäß Anspruch 7 ist vorgesehen,
dass Signalmittel vorgesehen sind, die dem Benutzer das Erreichen
und/oder das Überschreiten
einer Grenzbelastung anzeigen. Die Signalmittel können optisch
oder akustisch sein. Als optische Signalmittel kommen insbesondere
Leuchtdioden unterschiedlicher Farbe, Warnlampen, die blinken oder
dauerhaft leuchten, sowie symbolische Darstellungen auf einer grafikfähigen Anzeige
in Betracht. Als akustische Warnmittel sind über Lautsprecher erzeugte Geräusche oder Melodien
bzw. Ansagen sowie Hupen vorstellbar. Darüber hinaus kann der Benutzer
in Form eines Textes auf der Anzeige informiert werden. Durch die Warnung
bei Erreichen der Grenzbelastung kann der Benutzer eine erhöhte Belastung
vermeiden. Sollten die Schwingungen die zulässige Grenzbelastung überschreiten,
wird er eindeutig darauf hingewiesen, dass diese Schwingungen gesundheitsschädliche Auswirkungen
haben können.
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In
vorteilhafter Weiterbildung ist gemäß Anspruch 8 eine Abschaltautomatik
vorgesehen, welche den Schwingungsgenerator bei Überschreiten einer Grenzwertbelastung
herunter regelt und/oder stillsetzt. Diese Lösung stellt sicher, dass der
Nutzer nicht in eine Situation kommen kann, in der er sich selbst
gefährdet.
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Im
Rahmen der Ausführungsform
des Anspruchs 9 nimmt die Schwingungssensoreinheit Schwingungen
in mehrere, voneinander unabhängige
Richtungen auf und leitet sie an das Steuergerät in Form von Signalen weiter,
wobei das Steuergerät die
Signale verarbeitet. Die schädigende
Wirkung von Schwingungen ist unter anderem abhängig von ihrer Richtung. Es
ist vorstellbar, dass die Schwingungen in einer Richtung gar keine
Auswirkungen haben, während
die Auswirkungen in einer zweiten Richtung erheblich sind. Daher
ist es vorteilhaft, wenn die Schwingungssensoreinheit in der Lage
ist, die Schwingungen in mehreren Richtungen aufzunehmen, und das
Vibrationstrainingsgerät
auf diese aufgenommenen Schwingungen entsprechend differenziert
reagiert.
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In
der Ausführungsform
des Anspruchs 10 kann das Steuergerät über eine Fernbedienung und einen
mit dem Steuergerät
zusammenwirkenden Empfänger
drahtlos betätigt
werden. Ausgestattet mit einer Fernbedienung kann der Benutzer verschiedene
Haltungen einnehmen, um unterschiedliche Muskelgruppen seines Körpers zu
trainieren und dennoch das Vibrationstrainingsgerät steuern,
obwohl er sich nicht in Reichweite der Bedienelemente befindet.
Die Fernbedienung überträgt dabei
Signale an einen Empfänger,
der diese an das Steuergerät
weiterleitet. Als Übertragungsverfahren
kommen insbesondere Funk, Infrarot und Ultraschall in Betracht.
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Es
ist darüber
hinaus vorstellbar, dass alle Funktionen des Vibrationstrainingsgeräts über die Fernbedienung
gesteuert werden können.
Des Weiteren kann eine Anzeige in die Fernbedienung integriert sein,
die vorzugsweise graphisch und mehrfarbig ist.
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Gemäß Anspruch
11 ist eine Bedienkonsole vorgesehen, welche eine Anzeige und ein
Eingabemittel aufweist, wobei zwischen der Bedienkonsole und dem
Steuergerät
eine Verbindung besteht. Am Gehäuse
ist eine Halterung zur lösbaren
Aufnahme der Bedienkonsole vorgesehen. Die Bedienkonsole ist zeitlich
und örtlich
unabhängig
vom Vibrationstrainingsgerät
bedienbar.
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In
einem Vibrationstraining werden in der Regel mehrere Übungen absolviert,
in denen unterschiedliche Muskelgruppen trainiert werden. Es ist möglich, in
die Vibrationstrainingsgeräte
eine Abfolge von Übungen
zu programmieren. Damit die Programmierung nicht am Vibrationstrainingsgerät selbst
vorgenommen werden muss, ist die Bedienkonsole abnehmbar. Der Benutzer
kann so die Übungen
beispielsweise an einem nahe gelegenen Ort während eines Beratungsgesprächs oder
unter Zuhilfenahme einer Gebrauchsanleitung in Ruhe auswählen. Die zeitliche
und örtliche
Unabhängigkeit
wird hierbei über
eine eigene, in die Bedienkonsole integrierte Energiequelle möglich gemacht.
Die Verbindung zwischen Bedienkonsole und Steuergerät kann drahtgebunden
oder drahtlos sein.
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Die
Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 ein
Vibrationstrainingsgerät
in einer Seitenansicht;
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2 eine
Schwingungssensoreinheit und
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3 ein
Vibrationstrainingsgerät
während der
Benutzung.
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1 zeigt – technisch
vereinfacht – ein
Vibrationstrainingsgerät 1,
das einen in einem Gehäuse 2 eingebauten
Schwingungsgenerator 3 aufweist, der eine Schwingungsplattform 4 antreibt.
Die Schwingungsplattform 4 erstreckt sich in horizontaler Richtung
und ist in der Nähe
des Bodens 5 angeordnet. Das Vibrationstrainingsgerät 1 steht
auf vier Füßen 6 aus
Gummi und ist über
ein Kaltgerätekabel 7 an
ein Stromnetz angeschlossen. Zum Gehäuse 2 gehört eine
Säule 8,
die sich in etwa bis zur Ellenbogenhöhe eines auf der Schwingungsplattform 4 stehenden
Benutzers B (s. 3) erstreckt. Die Säule 8 weist
Handgriffe 9 auf, an denen sich ein Benutzer B bei Bedarf
festhalten kann. Auf der Oberseite der Säule 8 ist eine abnehmbare
Bedienkonsole 10 befestigt, die eine Anzeige 11 für Trainingsdaten
sowie mehrere Tasten umfasst, damit der Benutzer Befehle zur Steuerung
des Vibrationstrainingsgeräts 1 eingeben
kann. Die Anzeige 11 ist mehrfarbig und grafikfähig. Eingaben
können
vom Benutzer zudem über
den berührungsempfindlichen
Bildschirm der Anzeige 11 getätigt werden.
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Während des
Trainings werden Vibrationen über
die Schwingungsplattform 4 in den Körper des Benutzers eingeleitet.
Eine Schwingungssensoreinheit 12 nimmt zu gleicher Zeit über einen
Beschleunigungssensor 13 am Körper des Benutzers B Schwingungen
auf und sendet diese in Form von Signalen per Funk an einen Empfänger 14.
Von dort werden die Signale an ein Steuergerät 15 über eine
Drahtverbindung weitergeleitet. Das Steuergerät 15 regelt den Schwingungsgenerator 3 auf
Basis der aufgenommen Schwingungen. Bei Überschreiten einer Grenzbelastung
regelt das Steuergerät 15 mittels
einer Abschaltautomatik den Schwingungsgenerator 3 herunter
oder setzt ihn still. Zudem signalisiert das Steuergerät 15 dem
Benutzer B das Erreichen oder Überschreiten
einer Grenzbelastung graphisch auf der Anzeige 11 und durch
eine Tonfolge über
einen nicht näher
dargestellten Lautsprecher.
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Die
Schwingungssensoreinheit 12 ist in einem separaten Gehäuse 16 untergebracht,
das am Kopf des Benutzers B befestigt werden kann. Zur Ablage der
Schwingungssensoreinheit 12 bei Nichtbenutzung des Vibrationstrainingsgeräts 1 ist
eine Halterung 17 am Gehäuse 2 im Bereich der
Säule 8 vorgesehen.
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Ein
Empfänger 14,
der an der Säule 8 montiert
ist, empfängt
die Signale von der Schwingungssensoreinheit 12 und leitet
sie an das Steuergerät 15 über eine
Drahtverbindung weiter.
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Im
unteren Bereich, in der Nähe
der Schwingungsplattform 4, ist ein zusätzliches Bedienpanel 18 montiert,
mittels dessen der Benutzer B Grundfunktionen des Vibrationstrainingsgeräts 1 steuern
kann. Das Bedienpanel 18 ist zusätzlich mit einer Anzeige ausgestattet,
auf der wichtige Trainingsdaten darstellbar sind.
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In 2 ist
die Schwingungssensoreinheit abgebildet. Neben einem Beschleunigungssensor 13 verfügt sie über eine
integrierte Energiequelle 19 und einen integrierten Sender 20.
Die Oberfläche 21 der Schwingungssensoreinheit 12 weist
an der Position, an der der Beschleunigungssensor 13 eingebaut
ist, eine Form auf, die direkt auf dem Körper des Benutzers B zur Anlage
gelangen kann. Zur Befestigung der Schwingungssensoreinheit 12 am
Körper
des Benutzers B ist ein Band 22 aus einem Kunststoffgewebe
vorgesehen, das mit einem Klettverschluss 23 verschlossen
werden kann.
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In 3 ist
das Vibrationstrainingsgerät 1 im Benutzungszustand
dargestellt. Ein Benutzer steht auf dem Vibrationstrainingsgerät 1 und
hat eine Schwingungssensoreinheit 12 um den Kopf geschnallt.
Während
des Trainings sendet die Schwingungssensoreinheit 12 die
aufgenommenen Beschleunigungen in Form von Signalen an den Empfänger 14,
der sich in der Säule 8 des
Vibrationsgeräts 1 befindet.
Von dort aus werden die Signale über eine
Drahtverbindung an das Steuergerät 15 übertragen.
Das Steuergerät 15 regelt
den Schwingungsgenerator 3 in vorteilhafter Weise auf Basis
der von der erfindungsgemäßen Schwingungssensoreinheit 12 aufgenommen
Schwingungen.
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- 1
- Vibrationstrainingsgerät
- 2
- Gehäuse
- 3
- Schwingungsgenerator
- 4
- Schwingungsplattform
- 5
- Boden
- 6
- Fuß
- 7
- Kaltgerätkabel
- 8
- Säule
- 9
- Handgriff
- 10
- Bedienkonsole
- 11
- Anzeige
- 12
- Schwingungssensoreinheit
- 13
- Beschleunigungssensor
- 14
- Empfänger
- 15
- Steuergerät
- 16
- Gehäuse
- 17
- Halterung
- 18
- Bedienpanel
- 19
- Energiequelle
- 20
- Sender
- 21
- Oberfläche
- 22
- Band
- 23
- Klettverschluss
- B
- Benutzer