DE19818618C1 - Funktionsmodell zum Blutkreislauf - Google Patents

Description

Es ist bekannt, Modelle zur Darstellung des Blutkreislaufes von Menschen oder Tieren herzustellen, bei denen mit Hilfe von Handpumpen oder motorgetriebenen Pumpen eine Flüssigkeit durch ein blutkreislaufähnliches Schlauch- oder Kanalsystem befördert wird (Quellen: [a] Recherche auf der Fachmesse "Didakta", [b] Verkaufskatalog der Firma Phywe, Göttingen, 1997, Seite 360; [c] Verkaufskatalog der Firma Paul Binhold Lehrmittelfabrik GmbH, Hamburg, 1997, Seite 54; [d] persönliche Gespräche mit Vertretern verschiedener Firmen; [e] R. J. Lewis: United States Patent 3704528 vom 05.12.1972; [f] R. Siegrist, Patentschrift Nr. 76815 des Schweizerischen Amtes für Geistiges Eigentum, veröffentl. 01.02.1918). Es ist ferner bekannt, die durchsichtigen Leitungsbahnen, die die Blutgefäße darstellen sollen, durchsichtig einzufärben (Quellen [a b c d f]) oder die bewegte Flüssigkeit einzufärben (Quellen [a b c d e]), um so den Sauerstoffgehalt des Blutes an verschiedenen Stellen auf seinem Weg durch den Körper wiederzugeben.

Dabei ist es allerdings nicht möglich, tatsächlich die Farbe der bewegten Teile oder Flüssigkeiten zu verändern. Es ist auch nicht möglich, das Modell mit vertretbarem Aufwand an wechselnde physiologische Bedingungen, wie zum Beispiel erhöhten Sauerstoffverbrauch in bestimmten Körperteilen, anzupassen. Als weiteres Problem hat sich erwiesen, daß die physiologisch bedeutsame Elastizität der Aorta bisher nicht dargestellt werden konnte. Dadurch kann der Betrieb einfacher Handpumpen (wie in Quellen [a b c d]) erschwert werden (Quellen [a und d]), sofern nicht wenigstens ein für den Betrachter unsichtbares Flüssigkeitsreservoir wie in Quelle [f] vorgesehen wird.

Der im Patentanspruch angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, in einem Blutkreislaufmodell die Farbe der das Blut darstellenden bewegten Materie entsprechend dem Sauerstoffgehalt oder anderer physiologischer Eigenschaften an verschiedenen Stellen auf dem Weg durch den Körper zu verändern und darüberhinaus die schnelle Anpassung des Modells an wechselnde physiologische Bedingungen zu ermöglichen.

Dieses Problem wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 2 aufgeführten Merkmale gelöst: der wechselnde Sauerstoffgehalt des Blutes wird durch wechselnde Beleuchtung weißer Schwebeteilchen in der das Blut darstellenden Flüssigkeit dargestellt, während der Betrachter diese Schwebeteilchen durch eine farbneutrale durchsichtige Begrenzung sieht.

Das oben genannte Problem der Darstellung der Elastizität der Aorta wird durch einen oder mehrere Druckausgleichsbehälter nach Patentanspruch 3 gelöst. Die Druckausgleichsbehälter können im Interesse einfacher Fertigung unelastisch mit einer lufthaltigen kompressiben Gummiblase im Innern sein (auf diese Weise gelangen keine Luftblasen in das Kanalsystem), oder die Druckausgleichsbehälter können dehnbar sein. Um die Elastizität der Aorta darzustellen, muß in jedem Fall der Druck im Druckausgleichsbehälter sichtbar gemacht werden. Dies ist mit einfachen Mitteln, die als solche keinen Teil der Erfindung darstellen, ohne weiteres möglich; bei einem sichtbar angebrachten elastischen Behälter ergibt es sich von selbst. Naheliegend ist auch, den Behälter auf einer Seite elastisch und auf der anderen unelastisch zu gestalten, wobei der elastische Teil in die Frontplatte [7] eingelassen und damit von außerhalb des Kastens [4] sichtbar wird.

Die mit dieser Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Darstellung der Grundprinzipien der wahren Verhältnisse genauer wird (auf eine detailreiche Kopie der Natur wie in Quelle [e] kann im Interesse des leichteren Verständnisses verzichtet werden) und daß mit ein und demselben Modell verschiedene Situationen, wie sie unter physiologischen Bedingungen auftreten, dargestellt werden können. Im Vergleich zu den bisher bekannten Modellen vereinfacht sich je nach Ausführung auch die Fertigung erheblich, zum Beispiel dadurch, daß Farbfolien mit fließenden Farbübergängen mit Hilfe eines Tintenstrahldruckers hergestellt werden können. Bei der Erfindung handelt es sich nicht um eine Lehrmethode. Das Verfahren, wahre Verhältnisse mit Hilfe von Modellen zu veranschaulichen, ist natürlich schon bekannt. Hier ist die Lösung des technischen Problems beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Abb. 1 und 2 dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Auf die Rückseite einer durchsichtigen farbneutralen Kunststoffplatte (Frontplatte [7]) sind mit einem geeigneten Klebstoff Kanäle [3] und ein Kammersystem [6], bestehend aus durchsichtiger farbneutraler Kunststoffolie und aus polymerisiertem Polyesterharz, aufgeklebt. Außerhalb des Bereiches der Kanäle und Kammern ist die Frontplatte undurchsichtig eingefärbt. Die Frontplatte wird in einen flachen, innen schwarz lackierten Kasten [4] eingelassen, so daß sie diesen abschließt. Der Kasten ist etwa doppelt so hoch wie die größte Höhe des Kammer-Kanal-Systems, um ausreichend Raum für Beleuchtungsanlagen [1] einschließlich Sockeln sowie für Druckausgleichsbehälter [8] zu geben.

Über den Kammern des Kammersystems befinden sich große Bohrungen [9] in der Frontplatte, die von elastischen Kunststoffhohlkörpern [10] verschlossen werden. Die Kunststoffhohlkörper dienen als Handpumpen. Die Kammern sind entsprechend einem Herzen teilweise miteinander verbunden und mit Ventilen [5] ausgestattet.

In dem Kasten befinden sich zwölf geeignet angeordnete Lichtquellen [1], zum Beispiel Niedervolt- Halogenlampen. Zwischen den Lichtquellen und den Kanälen befinden sich Farbfilter [2], die aus farbig bedruckter Kunststoffolie bestehen können, so daß die Kanäle in von rot über violett zu blau übergehenden Farbtönen beleuchtet werden. Es können Vorrichtungen angebracht werden, um diese Farbfilter von außerhalb des Modells, zum Beispiel von der Rückseite her, zu wechseln [11]. Dadurch können wechselnde physiologische Verhältnisse dargestellt werden.

In den Kanälen befindet sich eine Flüssigkeit, in der weiße Teilchen von etwa der Dichte der Flüssigkeit schwimmen. Es eignen sich titandioxidbeschichtete Kunststoffpartikel und Wasser. Durch unterschiedliche farbige Beleuchtung ändern die zunächst weißen Teilchen ihre Farbe entsprechend den gewählten Farbfiltern.

Die Druckausgleichsbehälter [8] sind in diesem Ausführungsbeispiel unelastische Plasikflaschen, die luftgefüllte und daher komprimierbare Gummiblasen enthalten, ansonsten aber ganz mit Flüssigkeit gefüllt sind. Auf diese Weise gelangt keine Luftblase in das Kanalsystem. Es bietet sich an, die Öffnungen zum Befüllen des Systems an den Druckausgleichsbehältern anzubringen.

Die beschriebene Ausführung eines Blutkreislaufmodelles nach den Patentansprüchen 1 bis 3 ermöglicht es erstmals, die wechselnden Eigenschaften des Blutes im Organismus anhand der das Blut darstellenden bewegten Materie darzustellen, das Modell schnell und einfach an wechselnde physiologische Verhältnisse anzupassen und die physiologisch bedeutsame Elastizität der Aorta mit vertretbarem Aufwand in das Modell zu integrieren, wodurch gleichzeitig der Betrieb von Handpumpen vereinfacht und ein zusätzliches Flüssigkeitsreservoir überflüssig wird.

Claims (3)

1. Funktionsmodell zum Blutkreislauf mit einem Kammersystem [6] und mit über Ventile [5] mit dem Kammersystem verbundenen Kanälen [3] zur Darstellung von Blutgefäßen, wobei unterschiedliche Bluteigenschaften durch unterschiedliche Farbgebung gekennzeichnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Darstellung eines wechselnden Sauerstoffgehalts des Blutes mittels einer über Farbfilter [2] einstellbaren farbigen Beleuchtung weiße Schwebeteilchen in einer Blut darstellenden Flüssigkeit beleuchtbar sind, wobei diese Schwebeteilchen durch eine farbneutrale durchsichtige Frontplatte [7] sichtbar sind, daß die Farbe der Beleuchtung so wählbar ist, daß sie durch einen in didaktischen Darstellungen üblichen Übergang von rot über violett zu blau den abnehmenden Sauerstoffgehalt des Blutes darstellt, und daß die Beleuchtung durch für den Betrachter verdeckt angebrachte Lampen [1] und die Farbfilter [2] erfolgt.

2. Funktionsmodell nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfilter [2] zum schnellen Wechsel der dargestellten physiologischen Verhältnisse auswechselbar sind.

3. Funktionsmodell nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die physiologisch bedeutsame Dehnbarkeit der Aortenwand durch mindestens einen Druckausgleichsbehälter [8] nachgebildet ist, der entweder unelastisch mit einer kompressiblen gashaltigen Gummiblase im Inneren zwecks einfacher Fertigung oder dehnbar zwecks Beobachtbarkeit des Innendrucks ohne weitere Hilfsmittel ist.