DE2509142C3

DE2509142C3 - Herzschlag-Simulator mit einem astatischen Multivibrator

Info

Publication number: DE2509142C3
Application number: DE2509142A
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: 1978-08-10
Also published as: DE2509142B2; DE2509142A1; NO753086L; LU73364A1; NL7510727A; JPS5155188A; GB1500158A; DK406375A; ES440858A1; SE7510116L; US3994282A; FR2285019A1; CH591253A5; FR2285019B3; IT1021311B; BE833327A; BR7505895A

Description

2CI

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Herzschlag-Simulator mil einem asiatischen Multivibrator, einem differenzierenden Schaltkreis, der an seinem Input das Outputsignal von dem astatischen Multivibrator 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 ""er vorliegenden Erfindung, einen phonischen Simulator des menschlichen Herzschlaggeräusches zur Verfügung zu stellen, um dem Kind die gleichen beruhigenden und Geborgenheit liefernden Effekte zu verschaffen, wie diese *onst 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 Lenegre, Coblentz und Himbert.

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. Monal 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 Depolarisations-Potentialen, 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 festzustellen, die auf der vorstehend erläuterten elektrischen Aktivität des Herzens beruhen. Zu dieser Beziehung sollte darauf hingewiesen werden, daß die Wellenform, bekannt als »PQRSKt, die weitgehend in der Elektrocardiographie verwendet wird, nicht die einzige, von der elektrischen Aktivität des Herzens erhältliche ist

Wesentlich ist jedoch, daß die »P(?ÄS7«-Wellenfonn bei geeigneter 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 Ä« und verwischt durch die relativen Maxima P und T erhalten werden. Durch Verbindung des Ausganges einer der dortigen differenzierenden Schaltkreise (il oder 16 oder 23) mit einem Lautsprecher kann kein Geräusch erhalten werden, welches einen Herzschlag simuliert, denn der Oszillator, der in der US-PS 33 16 491 beschrieben ist besitzt ein Arbeitsspiel (selbst wenn eine variable Frequenz angenommen wird), welches so ausgebildet ist um eine Anlaufseite und eine Ablaufseite in solcher Weise zu liefern, um die P-Wellenkomponenten von der Anlaufseite und die QR-Wellenkomponenten von der Ablaufseite zu erhalten. Die T-Wellenkomponente wird durch Behandeln der Ablaufseite des Oszillators und die B-Wellenkomponente durch Synchronisierung mit einer Ladung mit einem Signal, welches noch von der Ablaufseite des OsziGators erhalten wird, versehen. Daher muß das Arbeitsspiel des Oszillators so ausgebildet sein, daß die quadratisch gestaltete Wellenform auf einem hohen Spiegel während der Zeitintervalle, die zwischen P und QR verstreichen, verbleiben muß und auf einem niedrigeren Spiegel zwischen R und dem nächsten Psein muß.

Das erhaltene Arbeitsspiel (das Verhältnis zwischen der Zeit A und der Zeit A + B) ist 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 -Erreich jn dieses Werten würde ein Geräusch erhalten werden, welches einen Schlag eines Herzens simuliert, welches an Sinustachycardie leidet.

Gegenstand der Erfindung ist ein Herzschlag-Simulator mit einem astatischen Multivibrator, einem differenzierenden Schaltkreis, der an seinem Input das Outputsignal von dem astatischen Multivibrator hat, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Lautsprecher aufweist, der durch das Outputsignal von dem differenzierenden Schaltkreis gesteuert wird, und der Lautsprecher eine Membran mit einer Eigenfrequenz von etwa 130Hz aufweist, wobei der astatische Mul'ivibrator 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 hat.

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;

Fig.2 stellt eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltungsanordnung der F i g. 1 dar;

F i g. 3 zeigt die typische Wellenform des Herzschlag-Geräusches.

Unter Bezugnahme auf Fig. 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 1 und der differenzierenden Schaltungsanordnung 2 dazwischengeschaltet wird.

Unter Bezugnahme auf F i g. 2, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gemäß F i g. 1 darstellt (die entsprechenden Blöcke in F i g. 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 RO1, RO 2, RO 4 und die Kondensatoren CO1, CO 2 aufweist. Der integrierte Schaltkreis 5 ist im Handel erhältlich und wird durch eine Anzahl Hersteller gefertigt.

Ein solcher integrierter Schaltkreis 5 (vergl. F i g. 2), der mit Widerständen ROl, RO 2 und Kondensator COX 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 COl durch die Serien der Widerstände ROX, RO 2 und die Entladung desselben durch den Widerstand RO2 beruht, der zwischen dein Entladepunkt 7 und dem Schwellenpunkt 6 verbunden angeordnet ist.

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

Der die Spannung überbrückende Kondensator COX variiert zwischen 2/3 (Maximalladung) und J/3 Maximalentladung) der Zuführungsspannung, die zwischen

ϊ 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

ι» vom Punkt 3 (Fi g. 2) abgenommen und erreicht durch den Widerstand ROA 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.

ι "> Wenn es gewünscht wird, ein akustisches periodisches Wellensignal des in Fig.3 dargestellten Typs zu erhalten, wobei zwischen dem ersten Peak α und dem zweiten Peak β ein Zeitintervall von ti =300 ms und zwischen β und dem dritten Peak γ ein Intervall von

in f2=450ms liegt, ist es ausreichend, den Widerständen ROX, RO2 und dem Kondensator COl solche Werte zu geben, wie es sich aus der Berechmr _Λ ergibt

300 ms = 0,695 ΛΟ2 χ CO 1

450 ms = 0,695 (RO2 + RO X) CO X

Als Folge aus diesen Werten wird am Output 3 des integrierten Schaltkreises 5 eine quadratische Welle der Periode t = 750 ms erhalten, wobei Spannungsschwankungen periodisch bei 300 ms und 450 ms auftreten. Eine

in 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 Ausführungs-

ΐϊ form betragen die Widerstandsparameter der Widerstände RO 4, RO 3 etwa 20 fl und 2 Ω, beziehungsweise betragen die Kapazitätsparameter der Kondensatoren CO 3, CO 4 etwa 100 \iF, 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 unte gebrachten Stromversorgung, wie z. B. Ni-Cd-Batterien, kann in einem herzförmigen Gehäuse unterge-

4ϊ bracht 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

Mi 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 Multivibrator, einem differenzierenden Schaltkreis, der ■» an seinein 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 H) der Lautsprecher (3) eine Membran mit einer Eigenfrequenz von etwa 130 Hz aufweist, wobei der astatische Multivibrator (1) auf eine Periode von etwa 750 ms mit Spannungsübergängen bei etwa 300 ms von dem Obergang des Periodenstarts '^r" eingestellt ist, so daß der astatische Multivibrator (1) ein Arbeitsspiel von etwa 2/5 hat