DE2509142B2

DE2509142B2 - Herzschlag-simulator mit einem astatischen multivibrator

Info

Publication number: DE2509142B2
Application number: DE19752509142
Authority: DE
Inventors: Camille Le Cannet Moulet (Frankreich)
Original assignee: Bioengineering Research SA
Current assignee: Bioengineering Research SA
Priority date: 1974-09-12
Filing date: 1975-03-03
Publication date: 1977-12-15
Also published as: BR7505895A; GB1500158A; FR2285019B3; FR2285019A1; ES440858A1; IT1021311B; NO753086L; US3994282A; DE2509142A1; JPS5155188A; CH591253A5; DE2509142C3; LU73364A1; NL7510727A; BE833327A; SE7510116L; DK406375A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Herzschlag-Simulator mit einem astatischen Multivibrator, einem differenzierenden Schaltkreis, der an seinem Input das Outputsignal von dem astatischen Multivibra- tor hat.

Es ist bereits gut bekannt, daß gerade geborene Kinder und Babies im empfindlichen Alter ruhig und zufrieden beim Lauschen auf die Herzschläge ihrer Mutter werden, jedoch eine Reihe von praktischen ' Gründen ermöglichen es einer Mutter nicht, ständig in engem Kontakt mit ihrem Kinde zu bleiben.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen phonischen Simulator des menschlichen Herzschlaggeräusches zur Verfugung zu stellen, um dem Kind die gleichen beruhigenden und Geborgenheit liefernden Effekte zu verschaffen, wie diese sonst durch das Lauschen auf die Herzschläge seiner Mutter auftreten. Besonders hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, einen Herzschlag-Geräusch-Simulator zur Verfügung zu stellen, der mit hoher Wiedergabetreue eine Phonographenaufnahme widergibt, die richtungweisend auf dem Gebiet der Cardiologie ist, nämlich der »Herz-Auskultation« nach den Professoren Leηegre, Coblentz und H i m b e r t.

Diese Vorrichtung ist geeignet, um ein Baby oder Kleinkind zu beruhigen, indem durch diese Vorrichtung eine normale Schlafbedingung vermittelt wird. Um diese Bedingung noch zu verstärken und wirkungsvoller zu gestalten, wird das Baby einer solchen phonischen Stimulierung unterworfen, die dem Herzschlaggeräusch einer schwangeren Frau in etwa ihrem 9. Monat entspricht.

In der US-PS 33 16 491 ist eine elektronische Vorrichtung zur Simulierung einer Wellenform mittels einer geeigneten Instrumentenanordnung aufgrund der elektrischen Aktivität eines Menschenherzens beschrieben. Bekanntlich zeigt das Muskelgewebe des Herzens oder Myocard eine elektrische Aktivität, die im Zusammenhang mit den verschiedenen Phasen der Funktion als mechanische Pumpe steht. Diese elektrische Aktivität basiert auf der Bildung von Polarisationsund Depülansaiions-Potcntialcn, die zusammen die elektrischen Ströme im Herzen liefern. Dieses Phänomen der Polarisation und Depolarisation der Myocardmuskelfasern gestattet, eine Beziehung zwischen der Myocardpathologie und der durch geeignete Einrichtungen (Cardiographgeräte) erhältlichen Wellenformen Μ r, A\p auf der vorstehend erläuterten Kktnsehe" Ak^d;Witä^at^Udes Herzens beruhen. Zu dieser Beziehung sollte darauf hingewiesen werden, daß die WeIlenfofm. bekannt als ,PQRSTa d.e weitgehend m α r nek rocardiographie verwendet wird, nicht d.e einzige von der 'elektrischen Aktivität des Herzens

"wesemlich ist jedoch, daß die ,PQRSTa-Wellenform JSSr Einstellung und Verstärkung, um die Membrane eines Lautsprechers zu steuern, kein Geräusch liefert, das einen Herzschlag eines Menschen simuliert Vielmehr kann bestens ein rhythmisches Geräusch markiert durch »spitzes /?« und verw.scht SirS"Se relativen Maxima P und Γ erhalten werden. rS Verbindung des Ausganges einer der dortigen Serenz erendenSchaltkreise (11 oder 16 oder 23) mit einem Lautsprecher kann kein Geräusch erhalten werden welches einen Herzschlag simuliert denn der Sszuatonder in der US-PS 33 16 491 beschrieben ist, , St« ein Arbeitsspiel (selbst wenn eine variable Frequenz angenommen wird), welches so ausgebildet fs! Sm eine Anlaufseite und eine Ablaufse.te in solcher WeL zu liefern, um die P-Wellenkomponenten von der Anlaufseite und die QR-Wellenkomponenten von der , Abausete zu erhalten. Die T- Wellenkomponente wird durch Behandeln der Ablaufseite des Oszillators und die Swellenkomponente durch Synchronisierung mit einer Ladung mit einem Signal, welches noch von der Ablaufseite des Oszillators erhalten wird, versehen. .. Daher m"ß das Arbeitsspiel des Oszillators so Ausgebildet sein, daß die quadratisch gestaltete Wellenform auf einem hohen Spiegel während der Ze.t.ntervale die zwischen Pund QR verstre.chen, verbleiben muß und auf einem niedrigeren Spiegel zwischen R und dem Ä^TÄrbeitsspie. (das Verhältnis zwischen der Zeit A und der Zeit A + B)\st nahezu 1/4 und selbst bei der Annahme, daß es innerhalb eines Bereiches variiert werden kann, der sich um den vorstehenden Wert hält, muß dieses jedoch genau von dem 2/5 Wert ferngehalten werden. Denn bei Erreichen dieses Wertes würde ein Geräusch erhalten werden, welches einen Schlag eines Herzens simuliert, welches an S.nustachy-

cardie leidet. , . „. .

Gegenstand der Erfindung ist ein Herzschlag-Simulator mit einem astatischen Multivibrator, e.nem differenzierenden Schaltkreis, der an seinem Input das Outputsignal von dem astatischen Multivibrator hat, dadurch gekennzeichnet, daß er e.nen Lautsprecher

. aufweist, der durch das Outputsignal von dem differenzierenden Schaltkreis gesteuert wird, und der Lautsprecher eine Membran mit einer Eigenfrequenz von etwa 130 Hz aufweist, wobei der astatische Multivibrator auf eine Periode von etwa 750 ms mit

, Spannungsübergängen bei etwa 300 ms von dem Übergang des Periodenstarts eingestellt ist, so daß der astatische Multivibrator ein Arbeitsspiel von etwa 2/5

Die vorliegende Erfindung wird nun ausführlicher, . jedoch als nicht einschränkendes Beispiel, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

F i g. 1 ist ein Blockdiagramm der Schaltungsanordnung eines Simulators gemäß der Erfindung;

F~ig. 2 stellt eine bevorzugte Ausführungstorm aer , Schaltungsanordnung der F ig. 1 dar;

F i g. 3 zeigt die typische Wellenform des Herzschlag-Geräusches. , ,. , , „ , Unter Bezugnahme auf F i g. 1 ist ersichtlich, daß der

Simulator der Erfindung einen astatischen Multivibrator 1, eine differenzierende Schaltungsanordnung 2, einen Lautsprecher 3 und eine Speisevorrichtung 4 besitzt.

Der Multivibrator 1 liefert in an sich bekannter Weise an seinem Output ein quadratisches Wellenspannungssignal mit konstanter Periode und Zyklusverhältnis Die differenzierende Einheit 2 bewirkt die zeitabhängige Größe des quadratischen Wellenspannungssignals, wobei ihr Output Pulse aufweist, die mit Variationen des durch den Multivibrator gegebenen Signals versehen sind.

Solche periodischen Pulse steuern periodisch die Membrane des Lautsprechers 3, die auf Grund ihrer Eigenfrequenz in Verbindung mit einer richtigen Auswahl der Periode und der Zyklusperiode des Multivibrators eine in Fig. 3 dargestellte akustische Welle erzeugt.

Die Spannungsversorgungseinheit 4 besitzt Zellen oder Batterien, vorzugsweise vom Ni-Cd-Typ; dies gestattet, den Simulator während des Betriebes zu transportieren. Falls erforderlich, kann die Leistung am Output des astatischen Multivibrators I erhöht werden, indem ein Verstärker mit einem geeigneten Frequenzbereich zwischen Multivibrator I und der diffeienzierenden Schaltungsanordnung 2 dazwischengeschaltet wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 1 darstellt (die entsprechenden Blöcke in Fig. 1 sind durch gestrichelte Linien mit den gleichen Referenzziffern, jedoch mit einem Zusatzzeichen dargestellt), wird eine integrierte Schaltungsanordnung 5 gezeigt, die mit einem Widerstands-Condensatoren-Netzwerk verbunden ist, welches die Widerstände RO 1, KO 2, RO 4 und die Kondensatoren CO 1, CO 2 aufweist. Der integrierte Schaltkreis 5 ist im Handel erhältlich und wird durch eine Anzahl Hersteller gefertigt.

Ein solcher integrierter Schaltkreis 5 (vergl. Fig. 2), der mit Widerständen ROl, RO2 und Kondensator C01 verbunden ist, arbeitet als ein astatischer Multivibrator, wenn die Anschlüsse 2 und 6 kurzgeschlossen sind.

Zur besseren Erklärung wird darauf hingewiesen, daß die Wirkungsweise des integrierten Schaltkreises 5 auf der Ladung des Kondensators CO 1 durch die Serien der Widerstände ROl, RO2 und die Entladung desselben durch den Widerstand RO 2 beruht, der zwischen dem Entladepunkt 7 und dem Schwellenpunkt 6 verbunden angeordnet ist.

Die Frequenz und das Oszillationszyklus-Verhältnis kann präzise durch die Dimensionierung der beiden Widerstände RO 1, RO 2 vorbestimmt werden.

Der die Spannung überbrückende Kondensator CO 1 variiert zwischen 2/3 (Maxim.illadung) und 1/3 Maximalentladung) der Zuführungsspannung, die zwischen den Punkten A, B der Schaltanordnung der Fig. 2 auftritt.

Die Speisespannung kann zwischen 4,5 Volt und 18 Volt liegen und beeinflußt nicht die Oszillationsfrequenz. Der Output des integrierten Schaltkreises 5 wird vom Punkt 3 (Fig. 2) abgenommen und erreicht durch den Widerstand RO4 die beiden differenzierenden Einheiten, gebildet aus der Parallelschaltung zwischen CO 4 und RO 3 und in der Serie parallelverbunden zwischen CO 4 und Lautsprecher 3.

Wenn es gewünscht wird, ein akustisches periodisches Wellensignal des in Fig. 3 dargestellten Typs zu erhalten, wobei zwischen dem ersten Peak λ und dem zweiten Peak β ein Zeitintervall von (i = 300 ms und zwischen β und dem dritten Peak γ ein Intervall von i₂ = 450ms liegt, ist es ausreichend, den Widerständen RO 1, RO 2 und dem Kondensator CO 1 solche Werte zu geben, wie es sich aus der Berechnung ergibt.

300 ms = 0,695 RO 2 χ CO 1

450 ms = 0,695 (RO 2 + RO 1) CO 1

Als Folge aus diesen Werten wird am Output 3 des integrierten Schaltkreises 5 eine quadratische Welle der Periode r = 750 ms erhalten, wobei Spannungsschwankungen periodisch bei 300 ms und 450 ms auftreten. Eine solche differenzierte Welle gibt kurze, periodische Pulse zu der Membran des Lautsprechers 3, der dadurch ein Geräusch liefert, welches ziemlich gleich mit jenem eines Menschenherzens ist.

Gemäß der beschriebenen bevorzugten Ausführungsform betragen die Widerstandsparameter der Widerstände RO 4, RO 3 etwa 20 Ω und 2 Ω, beziehungsweise betragen die Kapazitätsparameter der Kondensatoren CO 3, CO 4 etwa 100 μΐ, und der Lautsprecher 3 besitzt eine Inputimpedanz von etwa 8 Ω. Schließlich hat die Lautsprechermembran eine Eigenfrequenz von etwa 130Hz.

Die beschriebene Schaltanordnung mit einer innen untergebrachten Stromversorgung, wie z. B. Ni-Cd-Batterien, kann in einem herzförmigen Gehäuse untergebracht werden und liefert, wie bereits beschrieben, ein gedämpftes Geräusch, welches auf eine Entfernung von einigen Dezimetern gehört werden kann.

Deshalb kann der Herzschlag-Geräusch-Simulator der Erfindung in der Wiege eines Kindes untergebracht sein und liefert den gewünschten beruhigenden Effekt, ohne bei anderen Personen der Familie zu stören.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Herzschlag-Simulator mit einem astatischen MuI- _ tivibrator, einem differenzierenden Schaltkreis der an seinem Input das Outputsignal von dem astatischen Multivibrator hat, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Lautsprecher (3) aufweist, der durch das Outputsignal von dem differenzierenden Schaltkreis (2) gesteuert wird, und der Lautsprecher (3) eine Membran mit einer Eigenfrequenz von etwa 130 Hz aufweist, wobei der astatische Multivibrator (1) auf eine Penode von etwa 750 ms mit Spannungsübergängen bei etwa 300 ms von dem Übergang des Periodenstarts eingestellt ist, so daß der astatische Multivibrator (1) ein Arbeitsspiel von etwa 2/5 hat.