Apparat zur Kontrolle der Herztätigkeit
Die Erfindung betrifft einen Apparat zur Kontrolle der Herztätigkeit, mit einem Zeiger, welcher eine von den Pulsschlägen abgeleitete Drehbewegung ausführt, und mit einer Uhr. Bei einem bekannten Apparat dieser Art wird der Zeiger über eine Einwegkupplung von einer Quecksilbersäule angetrieben, welche durch die Pulsschläge des Benützers abwechselnd auf und ab bewegt wird. Der Zeiger wird dadurch schrittweise über das Zifferblatt der Uhr gedreht, wobei seine Drehung einerseits von der Frequenz der Herzschläge und anderseits auch noch von deren Intensität abhängt, welche die Länge der Schritte beeinflusst. Zur Feststellung der Herzschlagfrequenz wird die Anzahl der Schritte gezählt, welche in einem bestimmten, auf der Uhr ablesbaren Zeitintervall erfolgen, z. B. in einer Minute.
Zusätzlich werden dann noch die Schwingungen der Quecksilbersäule in Funktion der Zeit auf einem Papier aufgezeichnet. Dieser Apparat eignet sich nur für eine kurzzeitige Kontrolle der Herztätigkeit durch den Arzt. Dasselbe gilt auch für einen anderen bekannten Kontrollapparat für die Herztätigkeit, bei welchem vom Pulsschlag des Benützers des Apparates elektrische Impulse abgeleitet werden, die in einen Zeigerausschlag umgesetzt werden, welcher direkt die Herzschlagfrequenz des Benützers anzeigt, ohne Benützung einer Uhr. Der Apparat nach der vorliegenden Erfindung ist dagegen dazu bestimmt, die Herztätigkeit des Benützers während einer längeren Zeitperiode zu überwachen, so dass er feststellen kann, ob seine Herzschlagfrequenz anormal rasch oder langsam ist, und auch, ob sie anormal schwach ist.
Der Apparat nach der Erfindung zeichnet sich hierzu erfindungsgemäss dadurch aus, dass der Zeiger der Minutenzeiger einer zweiten Uhr ist, welche die Herztätigkeit überwacht und, wenn dieselbe normal ist, mit dem Minutenzeiger einer ersten Uhr, die als Vergleichsuhr dient, synchron rotiert, wobei die Überwachungsuhr durch eine elektrische Antriebsvorrichtung angetrieben wird, welche mit einer elektrischen Stromquelle und einem Schalter in Serie geschaltet ist, der im Betrieb am Benützer des Apparates so angebracht ist, dass er durch dessen Pulsschläge abwechseln geschlossen und geöffnet wird, sofern die Intensität dieser Pulsschläge eine untere Grenze nicht unterschreitet, so dass die Antriebsvorrichtung abwechselnd erregt und entregt wird und dabei jedesmal einen Antriebsschritt von konstanter Länge bewirkt,
und wobei diese Antriebsvorrichtung mit einem Einstellorgan versehen ist, welches gestattet, zu Beginn der Benützung des Apparates die Länge des Antriebsschrittes so einzustellen, dass bei der normalen Herzschlagfrequenz des Benützers die beiden Uhren synchronisiert sind und infolgedessen ein im Laufe der Zeit auftretender Unterschied ihrer Anzeigen ein Zeichen anormaler Herztätigkeit des Benützers ist. Eine derartige Anzeige anormaler Herztätigkeit wird auch durch andere, bekannte Kontrollapparate nicht erhalten, bei welchen aus dem Pulsschlag des Benützers abgeleitete Impulse während einer vorbestimmten Zeit gezählt werden.
Beim erfindungsgemässen Apparat kann als Vergleichsuhr gegebenenfalls auch eine Wanduhr dienen.
Vorzugsweise sind jedoch die beiden Uhren und die elektrische Stromquelle in einem gemeinsamen Gehäuse eingeschlossen, welches auf der Aussenseite eines Armbandes befestigt ist, an dessen Innenseite in an sich bekannter Weise der Schalter angeordnet ist, der durch die Pulsschläge abwechselnd geöffnet und geschlossen wird. Der Apparat kann dann wie eine übliche Armbanduhr getragen werden. Dabei ist es besonders zweckmässig, wenn eine Signalvorrichtung vorgesehen ist sowie eine Betätigungsvorrichtung, welche beim Auftre ten einer vorbestimmten Differenz in der Drehbewegung zweier Stundenwellen der zwei Uhren diese Signalvorrichtung betätigt.
Personen mit Herzstörungen oder hohem Blutdruck, die eine körperliche Tätigkeit ausüben, aber streng daruf bedacht sein müssen, in dieser Hinsicht eine gewisse Grenze nicht zu überschreiten, werden rechtzeitig durch das Signal gewarnt, wenn sie sich dieser Grenze nähern.
Die Antriebsvorrichtung weist vorzugsweise ein Solenoid auf, das mit der Stromquelle und einem bei Nichtbetätigung offenen Schalter in Serie geschaltet ist und das auf einen federbelasteten Anker einwirkt, der über eine eine Einwegkupplung enthaltende kinematische Verbindung die Sekundenwelle der Uberwa- chungsuhr antreibt, wobei das genannte Einstellorgan durch Einstellung der Grösse des Hubes des Ankers die anfängliche Synchronisierung der beiden Uhren gestattet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargectellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine räumliche Ansicht eines Kontrollappa rates in der Form einer Armbanduhr,
Fig. 2 einen Schnitt des durch die Pulsschläge be tätigbaren Schalters,
Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in der Fig. 1 in grösserem Massstab,
Fig. 4 den Längsschnitt nach der Linie 4-4 aus der Fig. 3,
Fig. 5 ein Schaltschema der elektrischen Antriebsorgane der Kontrolluhr,
Fig. 6 einen Längsschnitt einer akustischen Signalvorrichtung in nochmals grösserem Massstab,
Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie 7-7 in der Fig. 6 und
Fig. 8 eine abgeänderte Ausführung des verwendeten Differentialgetriebes.
Der dargestellte Apparat enthält einen durch die Pulsschläge betätigbaren Schalter 9, eine elektrische Zelle oder Batterie 10, eine Kontrolluhr 11, welche mit einem elektrischen Antriebsorgan 12 versehen ist und über den durch Pulsschläge betätigten Schalter gesteuert wird, einen elektrischen Schaltkrei; 13, welcher den Schalter, die Zelle und das Antriebsorgan verbindet, eine Vergleichsuhr 14, ein Differentialgetriebe 15, welches die Stundenwellen 16 und 17 der Uhren 11 und 14 verbindet, ein Organ 18 zur Einstellung der gleichen Zeit an den Uhren 11 und 14, akustische Signalvorrichtungen 19 und 19 a, welche ein akustisches Signal abgeben, wenn die Kontrolluhr 11 eine bestimmte Abweichung von der Vergleichsuhr 14 erreicht, was bedeutet, dass die Pulstätigkeit entweder langsamer und unterbrochen oder abnormal schnell geworden ist.
Die erwähnten Organe befinden sich vorzugsweise in einem Gehäuse 20, wobei ein Armband zur Befestigung des Gehäuses 20 am Arm der benützenden Person dient.
Der Schalter 9 ist dabei im Armband an einer Stelle angeordnet, an welcher der Puls fühlbar ist, so dass der Schalter von den Pulsschlägen betätigt werden kann.
Der Schalter 9, welcher am besten aus der Fig. 2 ersichtlich ist, enthält ein Paar von Kontakten 25 und
26, die sich auf einer Platte aus isolierendem Material befinden. die in einer Ausnehmung in einem Glied 27 des Armbandes 21 angeordnet ist. Mit den Kontakten 25 und 26 wirkt eine Kontaktbrücke 28 zusammen, welche normalerweise durch ein elastisches Glied 29 im Abstand von den Kontakten 25 und 26 gehalten wird. Der Schalter ist weiter mit einer biegsamen Mem bran 30 versehen, welche in einem Ring 31 festge halten ist und durch die Wirkung des elastischen Gliedes 29 und eines elastischen Blocks 32, welcher sich zwischen der Brücke 28 und der Membran 30 befindet, normalerweise nach aussen gewölbt gehalten wird.
Der dargestellte Schalter bildet ein Organ zum Schliessen des Kreises 13, wenn durch einen Pulsschlag die Membran 30 niedergedrückt wird, was zu einem Schliessen der Kontakte 25 und 26 durch die Brücke 28 führt. In der Weise, wie die Membran 30 abwechselnd nach innen gedrückt und freigelassen wird, wird der Kreis 13 mit Unterbrüchen geschlossen und dadurch auch mit Unterbrüchen durch die Zelle 10 betätigt. Wenn das Öffnen und das Schliessen des Schalters regelmässig verläuft, so wird die Uhr 11, die durch das Antriebsorgan 12 angetrieben wird, im richtigen Zeitlauf gehalten. Wenn das Schliessen mit längeren Unterbrüchen erfolgt, so verlangsamt sich die Uhr. Ein derartiges Verlangsamen findet auch statt, wenn sich der Puls ver zögert oder schwach wird.
Wenn anderseits die Pulsschläge rasch erfolgen, so läuft die Uhr rascher.
Die elektrische Zelle 10, die normalerweise vom Quecksilbertyp sein kann und scheibenförmig ausgebildet ist int mit einem Gehäuse 33 versehen und an der Innenseit des Gehäuses 20 angebracht. Der Kontakt 25 des Schalters 9 ist an eine Leitung des Kreises 13 und an das Gehäuse 33 angeschlossen, wobei eine Verbindung mit einem Pol der Zelle 10 entsteht.
Die Kontrelluhr 11 kann auf eine beliebige Weise augebildet sein und in ihrem Rahmen 1 in das Antriebsorgan 12 enthalten. Sie ist ebenfalls im Gehäuse 20 befestigt. Das Antriebsorgan 12 steht in elektrischer Verbindung mit dem anderen Kontakt 26 des Schalters 9, und z'var über die andere Leitung des Kreises 13.
Das Antriebsorgan 12 der Kontrolluhr 11 ist in der Fig. 5 dargestellt. Es enthält ein Solenoid 34, welches im Uhrrahmen 11 a befestigt ist. Das Solenoid enthält einen beweglichen Anker 35 welcher in der Spule 36 des Solenoids verschiebbar ist. Der Anker 35 ist mit einem Stift 37 versehen, welcher mit einem schwenkbaren Antriebsarm 38 zusammenwirkt. Der Antriebsarm 38 wird bei einer hin und her gehenden Bewegung des Stiftes 37 hin und her geschwenkt. Der Arm 38 enthält eine Einweg-Kupplung 39, welche mit dem Antriebsarm 38 zuXammenwirkt und an der Sekundenwelle 40 der Uhr 11 angebracht ist.
Diese Sekundenwelle ist in der üblichen Weise durch ein Zahnradgetriebe oder ein anderes Verbindungsorgan 41 mit der Stundenwelle 16 der Uhr verbunden.
Wie aus der Fig. 5 ersichtlich ist. sind der Schalter 9 und die Zelle 10 mit der Wicklung 36 in Serie geschaltet. Durch die Betätigung der Brücke 28 des Schalters 9 wird dadurch die Wicklung auf pulsierende Weise erregt. Bei erregter Wicklung 36 wird der Anker 35 gegen die Kraft einer Feder 42 bewegt und bewegt dabei den Arm 38 und über die Kupplung 39 die Welle 40. Die Feder 42 zieht nach einer Öffnung des Schalters 9 den Anker zusammen mit dem Arm 38 zurück, wobei die Welle 40 an der erreichen Stelle bleibt. Es ist jedoch rnch eine umgekehrte Betätigung möglich. In diesem Falle kann die Feder die Teile nach der Entregung der Wicklung 36 in der treibenden Richtung bewegen.
Das Antriebsorgan 12 kann somit entweder einen treibenden Anker und eine rückführende
Feder haben oder eine treibende Feder und einen rückführenden Anker.
Da die Geschwindigkeit der Herzschläge bei ver schiedenen Personen verschieden sind, kann der Hub des Ankers 35 durch Muttern 37a eingestellt werden, welche gegen den Rahmen lla anschlagen. Ein Gleiten des Stiftes 37 gegenüber dem Arm 38 wird dadurch verhindert, dass für eine ausreichende Reibung zwischen dem Stift 37 und dem Arm 38 gesorgt wird. Zu diesem Zwecke ist eine Druckrolle 38a vorgesehen, welche den Stift 37 gegen das bogenförmige Ende des Armes 38 drückt. Es versteht sich, dass der im Beispiel dargestellte Reibantrieb auch durch ein anderes Verbindungs organ ersetzt werden kann.
Die Vergleichsuhr 14 befindet sich ebenfalls im Gehäuse 20, wobei ihre Siundenwelle 17 vorzugsweise parallel zur Stundenwelle 16 der Kontrolluhr 11 ange ordnet ist. Die Vergleichsuhr 14 kann einen sonst normalen Uhrenmechanismus mit Aufzug oder Selbst aufzug enthalten.
Das Differentialgetriebe 15, welches die beiden
Stundenwellen verbindet, ist in den Fig. 3 und 4 darge stellt. Es enthält ein Kegelrad 44, welches an der Welle 16 befestigt ist, ein Kegelritzel 45, welches mit dem Rad 44 kämmt und an einem Ende einer Welle 46 befestigt ist, welche in einer Konsole 47 gelagert ist, die im Gehäuse 20 befestigt ist. Die Welle 46 trägt an ihrem anderen Ende ein Ritzel 48, das gleich gross ist wie das Ritzel 45.
Das Ritzel 48 dient dem Antrieb eines Kegelrades 49. Da die beiden Paare von Kegelrädern 44, 45 und 48, 49 gleich gross sind, so wird das Zahnrad 49 mit der Drehzahl des Zahnrades 44 angetrieben. Die Welle 50, welche das Kegelrad 49 trägt, ist gleichzeitig mit einem etwas grösseren Kegelrad 51 versehen welches die gleiche Drehzahl erhält wie die Räder 44 und 49.
Die Stundenwelle 17 trägt ein Kegelrad 52 der gleichen Grösse wie das Kegelrad 51. Die Wellen 17 und 50 sind in der gleichen Achsenrichtung angeordnet, wie dies in der Fig. 3 dargestellt ist, und in einer Traverse 53 gelagert, die im Gehäuse 20 befestigt ist. Ein Verbindungsrad 54, welches grösser ist als das Zahnrad 48, kämmt mit den beiden Zahnradern 51 und 52.
Die beiden Wellen 16 und 17 werden als Stundenwellen bezeichnet, obgleich sie nicht die üblichen den Minutenzeiger tragenden Wellen sind und die Welle 17 der Uhr i4 im entgegengesetzten Sinne wie die Welle 16 angetrieben wird. Da das Zahnrad 51 im gleichen Sinne rotiert wie das Zahnrad 44, so dreht sich dieses in Gegenrichtung zur Drehbewegung des Zahnrades 52.
Wenn daher beide Uhren synchron laufen, so dreht sich das Verbindungsrad 54 um seine Achse und verändert seine Stellung solange nicht, wie die Kontrolluhr 11 in Abhängigkeit von den Pulsschlägen mit der normalen Geschwindigkeit bewegt wird. Sobald jedoch wegen einer Schwäche oder Verlangsamung der Pulsvchläge die Kontrolluhr 11 ihren Lauf verlangsamt, wird die Bewegung des Zahnrades 51 gegenüber der Bewegung des Zahnrades 52 verlangsamt. Das hat zur Folge, dass das Verbindungsrad 54 nicht nur um seine Achse gedreht wird, sondern dass es sich als Ganzes im Uhrzeigersinn entsprechend der Darstellung in der Fig. 4 schwenkt. Wenn anderseits die Kontrolluhr 11 infolge einer Erhöhung des Pulses ihren Gang beschleunigt, so wird das Zahnrad 51 gegenüber dem Zahnrad 52 nach vorne bewegt, was zur Folge hat, dass sich das Verbindungsrad 54 im Gegenuhrzeigersinn bewegt.
Die ungleichen Bewegungen der beiden Uhren verursachen somit eine Verschiebung der Stellung des Verbindungs rades 54, was dazu herangezogen werden kann, ein Signal auszulösen, um den Träger der Uhr auf diesen Umstand aufmerksam zu machen. Es kann selbstverständlich auch durch eine Betrachtung der beiden Uhren dieser Zustand festgestellt werden, was jedoch nicht so zuverlässig ist.
Das Verbindungsrad 54 ist in einer Führung 55 geführt, welche an der Traverse 53 befestigt ist und einen bogenföimigen Seitenteil 56 aufweist, in welchem ein Schlitz 57 ausgebildet ist. Im Schlitz 57 ist ein Zapfen 58 geführt, welcher am Verbindungsrad 54 befestigt ist. Der Zapfen 58 ist mit einer Feder 59 versehen, welche das Zahnrad 54 in kämmenden Eingriff mit den Rädern 51 und 52 drückt. Der Zapfen 58 ist mit einem Knopf 60 versehen, welcher sich durch einen Schlitz 61 im Gehäuse 20 nach aussen erstreckt.
Wenn die beiden Uhren synchron eingestellt werden sollen, so wird der Knopf 60 herausgezogen, um das Verbindungsrad 64 aus dem Eingriff mit den Zahnrädern 51 und 52 zu bringen. Darauf kann die Uhr 11 auf die Zeitanzeige der Uhr 14 durch ihre Uhrkrone 62 einges ellt werden. Nachdem der Zapfen 58 in seine mittlere Ausgangelage gebracht wurde, wird er Knopf 60 gelöst, wodurch ein kämmender Eingriff des Verbindungsrades 54 mit den Zahnrädern 51 und 52 ermöglicht wird. Auf diese Weise wird ein normaler Gang der Darstellung durch einen Vorsprung 63 am Zapfen des Mechanismus ermöglicht.
Die akustische Signalvorrichtung 19 wird gemäss der Darstellung durch einen Vorsprung 63 am Zapfen 58 betätigt. Da das Zahnrad 54 bei der dargestellten Ausführung mit einem Differential aus der zentralen Stellung nach der Fig. 4 in beiden Richtungen bewegt werden kann, so kann die Signalvorrichtung 19 zwei voneinander getrennte Teile enthalten, welche in Ab hängigkeit von der Schwenkbewegung des Zahnrades 54 betätigt werden. Die Signalvorrichtung kann dabei eine beliebige Form aufweisen. Die Ausführung nach den Fig. 6 und 7 enthält ein Gehäuse 64, in welchem sich eine Torsionsfeder 65 befindet, die an ihrem anderen Ende mit einem Klinkenrad 66 verbunden ist, das sich auf einer Aufzugswelle 67 befindet.
Eine Klinke 68 wirkt mit dem Klinkenrad 66 zusammen und befindet sich im Weg des Vorsprunges 63 bei einer Schwenkbewegung des VerbindungZrades 40, sobald eine Differenz in den Bewegungen der Zahnräder 51 und 52 eintritt.
Durch den Vorsprung 63 kann die Klinke angehoben werden. Das akustische Signal wird dabei solange betätigt, bis die Feder 65 abläuft. Bei einer Nachstellung des Organs 18 wird durch die Aufzugswelle 67 die Signalvorrichtung aufgezogen. Es versteht sich, dass die besondere Ausführung der Signalvorrichtung keinen Gegenstand der Erfindung bildet und nur eine Möglichkeit zeigt, wie anhand einer verschiedenen Bewegung der beiden Uhren ein Signal abgegeben werden kann.
Das in der Fig. 8 dargestellte Differential 1 5a ist eine vereinfachte Ausführung, welche Stirnräder und Kronenräder anstatt der Kegelräder enthält. So kämmt das treibende Ritzel 48a mit einem Kronenrad 49a. Das Kronenrad 39a und das Differentialrad 52a sind gemeinsam durch ein Stirnrad 54a verbunden. Im übrigen arbeitet das Differential 1 5a in der bereits beschriebenen Weise.
Da die Drehzahlen des Differentialgetriebes verhältnismässig klein sind, kann die Bewegung des Verbindungsrades aus einer mittleren Stellung in die Stellung, bei welcher ein Alarmsignal ausgelöst wird, durch eine Verschiebung der Stellung der Signalvorrichtung 19 erfolgen. Dadurch wird gleichzeitig gewährleistet, dass das Alarmsignal nicht vorzeitig bei kleinen Ande- rungen des Pulsschlages ausgelöst wird.