專利名稱：振動測力計的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及振動測力計(vibrational ergometer)和其應用。
技術背景為了在康復者和老年病人或者競技運動員的個體性能結構上 io產(chǎn)生積極和有效的影響，必須將劑量盡可能大的外部訓練激勵以平 衡好的和調(diào)節(jié)的方式轉(zhuǎn)換成人類機體的各種結構水平。其中，關于 條件(力量、毅力、速度、靈活性)和協(xié)調(diào)(神經(jīng)運動)的要素應 當考慮在訓練方式的應用的范圍中。根據(jù)新的訓練替換方式，大量的振動訓練裝置通過人體結構的15病態(tài)退化功能系統(tǒng)的再生或者通過所述人體結構的無損傷的功能 系統(tǒng)的能力的提高產(chǎn)生了最優(yōu)的生理性能。雖然醫(yī)療振動訓練(MVT)已經(jīng)商業(yè)應用，但是該方法的科學防護還沒有走出基礎研 究?；谠擁椷\動的科學的公開文獻可以在由Kunnemeyer/ Schmidtbleicher等人撰寫的文章("Die rhythmisch neuromuskulare 20 Stimulation" in: Leistungssport, 2/1997, 39-42頁)和Weber等人撰 寫的文章("Muskelstimulation durch Vibration" in: Leistungssport, 1/1997, pp. 53-56頁)中發(fā)現(xiàn)。向使用者傳遞振動能量的裝置已經(jīng)在大量的出版物中公開。例如，US 4 570 927說明了一種裝置，其中截癱病人的腿通過 25 由電動機驅(qū)動的曲柄單元移動。NL 102 16 19 C描述了一種裝置，其中振動能量通過手桿傳遞 到上肢(upper extremities )。DE 102 41 340A1公開了一種裝置，其中振動器極(vibratode) 選擇性地將振動傳遞到伸展的肌肉組織。另外一種振動裝置在DE 102 25 323 B4中公開，其中隨機的共 5振通過復雜機械結構傳遞給使用者。DE 196 39 477 Al說明了一種具有座位、手桿和振動單元的裝 置，其中振動施加到使用者的腳部。沒有公開例如通過連接到機軸的制動單元將上述五個裝置與 測力計結合或作為測力計的申請。io 根據(jù)自行車測力條件的振動工具由Samuelson等人在("Influence of Vibration on Work Performance During Ergometer Cycling" in: Uppsala Journal of Medicine Sciences^ 1989)94， 73-79 頁)和Treler等人在("Weichteile" in Radmagazin "tour", 2/1999， 26-33頁)中公開。在任何一種情況，激勵都是通過結構的改進即15 分別通過將完全的結構框架安裝到流體脈沖發(fā)生器和通過將完全 的測力計固定到板式振動器上實現(xiàn)的。DE 103 13 524B3公開了一種訓練裝置，其中受振動影響的個 別接觸點或者多個這種接觸點根據(jù)振動通過一個或多個減振元件 與受訓者機械隔離，結果引起所有支撐使用者的身體部位的組件振20 動。上面提到的所有的測力計系統(tǒng)基于將使用者和應用的訓練裝 置定位在板式振動器上的原則。所有用于支撐受訓者的組件將振動 能量施加到與所述組件接觸的身體部位和相應的體節(jié)。這導致全身振動("WBV")，部分振動超出了職業(yè)醫(yī)學允許的 25 DINIS02631中規(guī)定的限定值。共振沖突減少了應用時間，從而導
致(時間受限)效率最低。由于當集中在針對條件的動力部件時對于肌肉協(xié)調(diào)的相同的神經(jīng)肌肉運動激勵的MVT裝置的特征的結構 隔離，所以沒有針對條件和協(xié)調(diào)的寬范圍的GKV多功能性?，F(xiàn)有 技術的MVT產(chǎn)品僅僅適用訓練治療的選擇部分，這些裝置不允許 5 實現(xiàn)整體訓練觀念。而是，它們必須結合守舊的訓練裝置(例如結 合在加熱/冷卻模式中的心臟裝置和補充機械耐力訓練)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明旨在提供一種振動測力計，該振動測力計能夠以一體化 io的方式用于訓練治療中，尤其針對康復者和老年病人或者競技運動 員，對于訓練方式，該振動測力計適用盡可能廣泛的需求面，而不 需要必須與守舊的訓練裝置結合，該振動測力計包括低空間需求， 所以它可以用于例如航空學中。上述問題通過提供振動測力計解決，該振動測力計包括座位單 15元20、連接到制動單元4的底部支架/曲柄單元1和振動單元，所 述振動單元包括板式振動器2、振動臺18和振動電動機3，其中所 述板式振動器2連接到底部支架/曲柄單元1，所述底部支架/曲柄 單元l與座位單元機械分離。特別地，沒有使用減振元件使板式振動器2以機械的或者振動 20工程學的方式與底部支架/曲柄單元1分離。由于根據(jù)本發(fā)明，座位單元20與振動單元機械分離，所以根 據(jù)本發(fā)明的必要元件確保不是所有支撐受訓者的組件都可操作地 連接到受訓者的適當連接的身體部位(到振動單元)。根據(jù)本發(fā)明，如果底部支架/曲柄單元1由下肢(lower 25 extremities)旋轉(zhuǎn)，則振動總是專門地作用在下肢，而臀部、上肢、 身體軀干和頭部則僅受到這種振動較小程度的影響。
這些差異可以通過加速度傳感器的方式測量。測試已經(jīng)顯示通過簡單的機械分離(例如，通過振動單元的減振元件的方式)，在 這種情況(通過腿的底部支架/曲柄單元的旋轉(zhuǎn))下，在腳的踝關 節(jié)測試的能量仍然超過在板式振動器測試的能量的80%;在膝部 5 測試出小于50%的由板式振動器產(chǎn)生的能量，而在頭部測試出小于5%的由板式振動器產(chǎn)生的能量。根據(jù)本發(fā)明，如果底部支架/曲柄單元1由上肢旋轉(zhuǎn)，則振動 總是專門地作用在上肢，而臀部、下肢、身體軀干和頭部則僅受到 這種振動較小程度的影響。10 在這種實施方式中，在傳遞到受訓者(例如手腕和臀部)的振動能量中的可測試的差異也是相當大的。根據(jù)本發(fā)明，第一次有可能提供一種通過振動能量適用廣泛訓 練方式需求面的訓練裝置，振動能量在測力計條件下選擇性地傳遞 到選擇的身體部位(或體節(jié))，而不需要結合另外的守舊的訓練裝15 置。特別地，本發(fā)明有助于以下方面，具有最低空間需求的復合訓 練方式應用可以通過同時提供特別作用振動單元來實現(xiàn)，該特別作 用振動單元機械地產(chǎn)生阻力并且包括修改的測力計結構。這導致MVT范圍內(nèi)的多功能的訓練裝置，該訓練裝置針對協(xié)調(diào)和條件將20用于旨在改善使用者的個體性能結構的生理調(diào)節(jié)的激勵轉(zhuǎn)換。而且，可以通過使用GFK或者碳加強復合材料顯著降低該裝置的重 量，而不影響功能性。術語"座位單元"具體解釋為車座，與從自行車結構中所得知 的一樣。25 第一次，根據(jù)本發(fā)明的裝置允許提供緊湊設計的振動測力計。
在一種優(yōu)選實施方式中，底部支架/曲柄單元1作為單獨的組 件安裝到振動單元。在這種方式中，可以確保作用在底部支架/曲柄單元1上的振動有效地從座位單元20分離。
該實施方式另外的優(yōu)勢在于對于不需要傳遞到受訓者身體的 5另外的部分的振動，受訓者身體的這些部分與根據(jù)本發(fā)明的振動測 力計的另外的單元接觸并且不受所述振動的影響。
在另外的優(yōu)選實施方式中，所述振動測力計還包括框架上部結 構17，其中座位單元20連接到所述框架上部結構17。該實施方式 用作自行車測力計。
io 這里和下面，術語"框架上部結構"解釋為自行車的部分，其包括鏈條、后叉支柱(和連接的叉末端)、座管、下面管、頭管、 叉(帶有連接的叉末端)和頂部管。結果，術語"框架上部結構" 不涵蓋具有曲柄單元的底部支架套管(即底部支架/曲柄單元O。
根據(jù)本發(fā)明，振動單元(即板式振動器2、振動臺18和振動 15電動機3)以及減振元件5、 6既不屬于振動測力計的自行車組件， 也不屬于術語"框架上部結構"。座位單元與框架上部結構之間的連接可以設計成不可拆卸的 方式(例如用于豎直調(diào)節(jié))或者可拆卸的方式，例如通過座螺栓。
根據(jù)本發(fā)明另外一種實施方式，座位單元20連接到不帶有任 20 何減振元件的底板15，而振動單元通過減振元件5、 6連接到所述 底板。
通過使用簡單而自由有效的方式，該實施方式確保了來自振動 單元的振動向座位單元20的傳遞和/或有效地抑制了框架上部結構
25 根據(jù)涉及具有框架上部結構17的上述振動測力計的本發(fā)明的
進一步的優(yōu)選實施方式，其中所述框架上部結構17以可拆卸的方 式連接到底板15。該結構元件使得在一個和相同的裝置中容易地設置手動曲柄 測力計和自行車測力計。5 在該實施方式中，例如，可以通過工業(yè)的快速斷開將框架上部結構17從前叉固定裝置拆卸下來一一所述框架上部結構只需旋轉(zhuǎn) 分離，以使自行車測力計能夠作為手動曲柄測力計使用。通過旋轉(zhuǎn) 移開自行車測力計框架結構，單一的裝置允許上部和下肢的肌肉環(huán)的分開訓練。10 該目的所需要的座位單元20的修改可以簡單地通過用于可拆卸座位單元20的支架來實現(xiàn)，所述支架設置在前叉固定裝置上。 只需"改裝"可拆卸的自行車座位。此外，底部支架/曲柄單元1可以固定到安裝到板式振動器2 的可豎直調(diào)節(jié)的支柱。15 這保證了根據(jù)受訓者的人體測量條件的個體的或者訓練相關 的適應。在另外的優(yōu)選實施方式中，振動元件的振動電動機3的頻率是 可控的，從而可以通過控制器19根據(jù)希望或需要來改變和調(diào)節(jié)振 動強度。20 在這種方式中，可以改變訓練或治療強度。為了為使用者改變性能需求，底部支架/曲柄單元1可以特別 地通過驅(qū)動鏈連接到制動單元4。根據(jù)上述實施方式，制動單元4可以是可手動調(diào)節(jié)的制動阻力 器4，特別是基于磁感應、渦流或者摩擦制動的制動阻力器。 在另外的實施方式中，本發(fā)明涉及作為手動曲柄測力計或者自 行車測力計的上述振動測力計的應用，具體用于康復者和老年病人或競技運動員的治療，以通過選擇性地將振動傳遞到使用者的肌肉 環(huán)而提高使用者的個體性能結構。5 具體地，這種治療包括神經(jīng)病理學癥狀，例如帕金森氏癥、肌萎縮性側索硬化(ALS)、脊骨麻痹、痙攣狀態(tài)、不安腿綜合癥(RLS)、 多發(fā)性硬化、外周動靜脈疾病、靜脈曲張、局部缺血、攣縮、骨質(zhì) 疏松癥、手術后恢復、受傷預防(fall prevention)、協(xié)調(diào)缺陷補償、 動脈硬化預防以及心血管疾病的治療。10 通過不受限制的下面描述的優(yōu)選典型實施方式，將更加詳細地說明本發(fā)明。


在附圖中-15 圖1是根據(jù)本發(fā)明的裝置的側視圖；圖2是該裝置的正視圖； 圖3是該裝置的俯視圖；圖4是屬于該裝置的就地控制器(control pillar)的透視圖。20具體實施方式
圖1表示自行車振動測力計，該自行車振動測力計包括四個結構部分振動臺18 (用于該典型實施方式的材料鋁、實心鋼材 和不銹鋼的方形剖面管)、框架上部結構17 (用于該典型實施方式 的材料鉻鉬鋼合金)、就地控制器19 (用于該典型實施方式的材 25 料鋁/鋼片)和后輪制動阻力器4 (用于該典型實施方式的材料
金屬/塑料)。朝向底部，所述振動臺18設置有地板減振元件5，所述地板 減振元件5用于防止或吸收向外界傳遞的振動。在該典型實施方式 中，這些地板減振元件5由泡沫板或者橡膠一金屬減振器組成，所5 述地板減振元件5的數(shù)量和/或硬度取決于所需要的吸收量，所述 地板減振元件5布置在兩個帶金屬表面的圓形墊圈之間，所述地板 減振元件5與兩個帶金屬表面的圓形墊圈一起通過螺紋固定方式 安裝到振動臺18的四個實心材料角柱。為了地板吸收，另外將整 個設備置于橡膠墊14上(在典型實施方式中采用天然橡膠墊)，所io 述橡膠墊14依次置于底板15上(用于該典型實施方式的材料網(wǎng) 模版，screen printing plate)。所述振動臺18通過固定裝置12 (在 該典型實施方式中六個U形環(huán)支架，每個設置有兩個杯狀方頸螺 栓和自動鎖定螺母，其中兩個U形環(huán)支架布置在每個前/后方形管 上， 一個U形環(huán)支架布置在較低高度的每個側面方形管上)固定于15 底板15。朝向頂部，進一步的吸收通過橡膠一金屬減振器6實現(xiàn)， 用于限定安裝的板式振動器2的振動。由振動電動機3產(chǎn)生不平衡 傳遞，所述振動電動機3通過就地控制器19控制。為此，具有控 制面板的變頻器用于該典型實施方式中，所述變頻器的設計基于振 動電動機3的工作參數(shù)。增強筋7 (在典型實施方式中鋁合金)20 在板式振動器2 (在典型實施方式中鋁合金)的底側上延伸，所述振動電動機3固定于所述加強筋7。作為叉固定裝置8安裝的連 接件，與振動臺的框架的前側分離，并且通過作為固定裝置的兩個 U形環(huán)支架和兩個杯狀方頸螺栓可分離地安裝到底板，所述叉固定 裝置8用作用于框架上部結構17 (在該典型實施方式中不銹鋼25 的方形管)的叉片的叉末端的傾斜連接和可豎直調(diào)節(jié)的引導和支撐裝置的可調(diào)節(jié)長度的支架。該支撐裝置在安裝的連接件和在底板上 支撐的下部結構的方形管之間設置有泡沫墊，所述泡沫墊用于吸收 傳遞到框架上部結構的手桿的振動(這種效果可以通過安裝彈簧叉 加強)。用于包括踏板(在該典型實施方式中不銹鋼的方形管) 的底部支架/曲柄單元1的可進一步豎直調(diào)節(jié)的支架安裝在板式振 5 動器2的表面上。隔離的驅(qū)動單元在框架上部結構17下面自由振 動。所述框架上部結構17包括改進的結構框架。將在車座和向下 管以及鏈條的節(jié)點處的底部支架套管拆下，并由具有向下開口的半 個殼替換。所述節(jié)點在向下管和車座管以及鏈條和車座管之間設置有框架加固元件9?？蚣苌喜拷Y構17—方面固定到叉片的叉末端， 10另一方面固定到后輪制動阻力器4的擠壓螺栓接頭的后輪懸架。所 述框架上部結構17設置有車座、手桿組件、變速機構、與底部支 架/曲柄單元的鏈輪相連接的鏈驅(qū)動器、具有后鏈輪(換檔選擇)的后輪、變速機構和后輪制動器。在該典型實施方式中，所述后輪 制動阻力器4的機械阻力器單元在具有可控制的磁感應制動器(一15種稱作訓練輥的商業(yè)應用輥)的圓筒形輥上引導框架上部結構18 的后輪。所述制動阻力器可以用于改變使用者的性能需求。為此， 電纜引導件通過振動臺18的下面，從磁感應制動器供應到手桿， 所述電纜引導件連接到手桿處的桿單元。所述阻力也可以由作用在 移動旋轉(zhuǎn)物體上而不是后輪上的渦流制動器或者摩擦機構產(chǎn)生。所20述阻力器單元置于形成基底和支撐裝置的平臺下部結構10 (在該典型實施方式中網(wǎng)模版材料)上。在平臺下部結構10的四個角上的角形元件定位訓練輥并且防止在負載條件下的位移。朝向振動臺18布置的止停板11連接到所述平臺下部結構10的前側。這防 止了在由于鏈力和兩個減振器高度的水平撓性使得包括底部支架25 套筒的板式振動器2容易移動的這種完全負載條件下，底部支架凹槽撞擊半殼(half shdl)。為了在底部支架套筒和半殼(其是橢圓
形的)之間實現(xiàn)增大的水平游隙，可以以不對稱方式朝向鏈條拉出 底部支架的節(jié)點的切口。圖2和圖3是各種透視圖，表示空間中的上述結構細節(jié)的結構。 為了便于活動的自行車振動測力計的運輸，運輸把手13安裝到所 5 述底板15的前側，而運輸輥16安裝到該結構的后側。所述板式振 動器2、包括振動電動機3的振動臺18以及減振元件5和8表示 全部的振動元件。在一方面，所述底部支架/曲柄單元1連接到所 述振動單元，在另一方面，它可以針對振動的傳遞機械地與所述框 架上部結構17分離。10 圖4表示就地控制器19,所述就地控制器19 一方面用作用于振動電動機3和電子控制組件之間的供應線路的電纜引導件，另一 方面用作用于控制單元的支架。后者由變頻器形成，所述變頻器產(chǎn) 生振動電動機3的速度調(diào)節(jié)和得到的板式振動器2的振動頻率?？?制單元的顯示器顯示振動和電動機速度參數(shù)，而手動調(diào)節(jié)通過小鍵15 盤實現(xiàn)。各種材料可以用于自行車振動測力計的組件，提供的這些材料 的特性不限制功能性。為了節(jié)省重量，金屬/木質(zhì)組件可以由碳化 纖維或GFK材料制成。底板下面的泡沫墊作為整個結構的支撐提 供，防止朝向平滑底部側的地板的不平坦并且阻止共振傳遞到外 20 界。照片1、 2、 3a、 3b、 4、 5和6表示根據(jù)本發(fā)明的自行車振動 測力計。參考數(shù)字列表1、底部支架/曲柄單元25 2、板式振動器3、 振動電動機4、 后輪制動阻力器5、 地板減振元件6、 橡膠金屬減振器7、 加強筋8、 叉固定裝置9、 框架加固元件10、 平臺下部結構11、止停板12、固定裝置13、運輸把手14、橡膠墊15、底板16、運輸輥17、框架上部結構18、振動臺19、就地控制器20、座位單元
權利要求
1、 一種振動測力計，包括座位單元(20)、連接到制動單元 (4)的底部支架/曲柄單元(1)，以及振動單元，所述振動單元包5 括板式振動器(2)、振動臺(18)和振動電動機(3)，其特征在 于，板式振動器(2)連接到底部支架/曲柄單元(1)，所述底部支 架/曲柄單元(1)與所述座位單元(20)機械分離。
2、 根據(jù)權利要求1所述的振動測力計，其中所述座位單元(20) 為車座。
3、根據(jù)權利要求1或2所述的振動測力計，其中所述制動單元(4)為后輪制動阻力器。
4、 根據(jù)上述權利要求中任意一項所述的振動測力計，其中所 述底部支架/曲柄單元(1)作為單獨的組件安裝到所述振動單元。
5、 根據(jù)上述權利要求中任意一項所述的振動測力計，其中該 15振動測力計還包括框架上部結構(17)，所述座位單元(20)連接到所述框架上部結構(17)。
6、 根據(jù)上述權利要求中任意一項所述的振動測力計，其中所 述座位單元(20)連接到?jīng)]有減振元件的底板(15)，所述振動單 元通過減振元件(5、 6)連接到所述底板(15)。
7、根據(jù)權利要求5或6所述的振動測力計，其中所述框架上部結構(17)以可拆卸的方式連接到底板(15)。
8、根據(jù)上述權利要求中任意一項所述的振動測力計，其中所 述底部支架/曲柄單元(1)安裝到可豎直調(diào)節(jié)的支柱，該支柱連接 到所述板式振動器(2)。
9、 根據(jù)上述權利要求中任意一項所述的振動測力計，其中所 述振動單元的振動電動機(3)是可控制頻率的，從而可以通過控制器(19)根據(jù)希望或需要改變和調(diào)節(jié)振動強度。
10、 根據(jù)上述權利要求中任意一項所述的振動測力計，其中 5為了為使用者改變性能需求，所述底部支架/曲柄單元(1)通過驅(qū)動鏈連接到制動單元(4)。
11、 根據(jù)上述權利要求中任意一項所述的振動測力計，其中 所述制動單元(4)為可手動調(diào)節(jié)的制動阻力器(4)，尤其是基于 磁感應、渦流或摩擦制動的制動阻力器。10
12、根據(jù)權利要求1至11中任意一項所述的振動測力計作為手動曲柄測力計的應用。
13、 根據(jù)權利要求1至11中任意一項所述的振動測力計作為 自行車測力計的應用。
14、 用于康復者/老年病人或競技運動員的治療的根據(jù)權利要 15求1至11中任意一項所述的振動測力計的應用，以通過將振動選擇性地傳遞到使用者的肌肉環(huán)而提高其個體性能結構。
全文摘要
一種振動測力計，該振動測力計包括座位單元(20)、連接到制動單元(4)和振動單元的底部支架/曲柄單元(1)，所述振動單元包括板式振動器(2)、振動臺(18)和振動電動機(3)，其中所述板式振動器(2)連接到底部支架/曲柄單元(1)，所述底部支架/曲柄單元(1)與所述座位單元機械分離。
文檔編號A63B22/06GK101123934SQ200580048374
公開日2008年2月13日 申請日期2005年12月24日 優(yōu)先權日2004年12月30日
發(fā)明者D·考爾茲 申請人:D·考爾茲