DE2733501A1 - Transparente biologische funktionsmodelle als lehrmittel zur demonstration von struktur-funktions-zusammenhaengen bei lebewesen - Google Patents

Description

• Beschreibung der Erfindung:
• T i t e l : Transparente biologische Bunktionamodelle Die Erfindung betriffNtransparente biologische Punktionsmodelle aus Kunststoff als L e h r -m i t t e 1 zur semonstration von Struktur-Funktions-Zusammenhängen,Konstruktionsprinzipien oder Bewegungsvorgängen bei Lebewesen oder bei Teilen von Lebewesen.
• Bekanntlich sollen Modelle in der Biologie den Zuhörern den Aufbau von Lebewesen verständlich machen. bisher werden daher Modelle zu dem Zwecke gebaut, um den Aufbau , die Lage einzelner Organe etc. durch plastische, räumliche Gestaltung und farbliche narstellung zu erläutern.
• Durch mehrere mängel sind die Einsatzmöglichkeiten dieser modelle begrenzt, denn die Funktionalität der Strukturen von Lebewesen ist zu wenig dargestellt, die räumliche Anordnung zu einer Gesamtfunktion ist bei dem entwurf nicht genügend berücksichtigt, Funktionen sind meistens überhaupt nicht demonstrierbar. Hinzu kommt, daß der Anschaffungspreis '2üblicher" anatomischer Modelle sehr hoch ist und daß diese Modelle einem größeren Zuörcrkrei nicht gleiebzeitig zugänglich gemacht werden können, weil die Abmessungen zu gering sind. Außerdem wird das Verständnis durch die naturgetreue Wiedergabe komplizierter anatomischer Details wenig geförderte Den vorliegenden Neuerungen bezüglich der Einsatzmöglichkeiten der Modelle liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vielfältigen Strukturen von Lebewesen so zu gestalten, daß Struktur-Funktions-Zusammenhänge, Konstruktionsprinzipien und Bewegungsvorgänge direkt veranschaulicht werden können. Die Verwendungsmöglichkeit moderner audiovisueller Hilfamittel erscheint daher von zusätzlichem Wert.
• * b ef. 1 Die gestellte Aufgabe wird durch folgende Neuerungen erfindungsmäßig gelöst.
• Durch die Verwendung von durchsichtigem Kunststoff kann die komplizierte dreidimensionale Raumform in mehrere planparallele Ebenen zergliedert werden und in eine mehr flächige Anordnung gebracht werden. Die verschiedenen optischen Ebenen lassen die räumlichen und strukturellen Zusammenhänge aufgrund verschiedener Helligkeitsstufen stärker hervortreten.(Flächrw brechung). Die Kantenbrechung an den einzelnen Teilen ermöglicht eine optische Unterscheidung der einzelnen Teile und die direkte optische Zuordnung zur Teil-oder Gesamt funktion. Die Vereinfachung der Formen läßt anatomische Einzelheiten in ihrer Bedeutung für die Gesamtfunktion wichtig erscheinen. Die gelenkige Verbindung der einzelnen Teile erlaubt die gleichzeitige Betrachtung von Funktionen und Strukturen.
• Von nicht unerheblicher Bedeutung dürfte sein, daß bei Verwendung moderner audiovisueller Hilfsmittel diese Modelle auch einem größeren Zuhörerkreis vorgeführt werden können, daß ihre Abmessungen kleiner gehalten werden können und der Anschaffungapreis niedriger gehalten werden kann .
• Die mit den beschriebenen Neuerungen gemachte Brfindung erzielt in folgenden Punkten besondere Vorteile. Diese Modelle bedeuten eine zeitgemäße und erforderliche Erweiterung des Lehrmittelangebotes, sie ergänzen vorhandene Modellreihen sinnvoll, sie sind fächerübergreifend einzusetzen (Verkehrserziehung, Gesundheitsiehre, Ergonomie etc.), sie haben auch nach einigen Jahren nicht von der Aktualität ihrer Fragestellungen eingebüßt, ihr günstiger Anschaffungspreis dürfte einer weiten Verbreitung in allen allgemeinbildenden Schulen und Instituten förderlich sein.
• Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll zur Erläuterung der Neuerung näher beschrieben werden.
• Es handelt sich um ein Funktionsmodell eines lateralen Schnittes durch den menschlichen Kopf und die Halswirbelsäule (HWS) zur Darstellung des Struktur-Funktions-Zusammenhanges und des Bewegungsablaufes im Bereich der HWS , der Schädelbasis und der Schädelkapsel und ihrer Gefährdungen bei Verkehrsunfällen.
• Das vorliegende Modell besteht aus 6 verschiedenen Einzelteilen0 Grundplatte (1), Umrißplatte des menschlichen Kopfes (II), Schädelkapsel mit Oberkieferfortsatz (III), Jochbein (IV), Unterkiefer (V), HWS bestehend aus 7 Halswirbeln (VI.1 -VI.7).
• Die knöcherne Schädelkapsel (III) ist auf der Umrißplatte tII) im Punkte (2) beweglich. Das Jochbein (iv) ist im Punkte (1) mit der Schädelkapsel (III) fest verbunden, außerdem mit der Umrißplatte (II) und der Schädelkapsel (III) im Punkte (2) so befestigt, daß die Umrißplatte (II) gegen (III) beweglich bleibt.
• Der Unterkiefer (V) ist im Punkte (3) beweglich gegen die Schädelkapsel (III) gelagert. Die HWS (VI) ist im Punkte (4) beweglich auf der Umrißplatte (II) montiert. Die einzelnen Hals-wirbel (VI.1 -VI.7) sind untereinander durch Gummibänder in den Punkten (5), (6), und (7), (8) verbunden.
• Bei einer Drehung der Schädelkapsel (iii) gegen den Uhrzeigersinn nach v o r n e wird die Lage der Halswirbel (VI.1 - VI.7) verändert und die natürliche Krümmung der HWS abgeschwächt. Die Lage der Halswirbel (VI.1 - Ei.7) ändert sich dabei wenig.
• Bei einer Drehung der Schädelkapsel (III) im Uhrzeigersinn nach h i n t e n wird die Lage der Halswirbel - besonders die Wirbel (VI.3- VI.4) -stark verändert und es tritt eine übermäßige Knickung der Halswirbelsäule ein.
• Dieses Modell zeigt, daß die Lage des Schwerpunktes und der Ansatzpunkt und die Stützung des menschlichen Schädels durch die Halswirbelsäule optimal erfolgen kann. Bei einer entsprechenden Massenbeschleunigung des Körpers und plötzLich erfolgender Abbremsung kann eine daraus resultierende Pendelbewegung des Körpers und des Kopfes nach vorne und die anschließende schlagartige Rückwärtsbewegung nach hinten verbunden mit einer Uberdehnung bzw. Stauchung oder Knickung des Salsmarkes und der Wirbelkörper vom Menschen nicht verhindert werden. Dabei erweist sich jetzt die Position des menschliclen Schädels am oberen Ende der sehr beweglichen Halswirbelsäule als ein äußerst labiler Gleichgewichtzustand. Zusätzlich fällt auf, daß die Hauptmasse der Nalsmuskulatur zur Stützung des Schädels sich am Hinterkopf befindet und auf der Vorderseite fast völlig fehlt.
• Aufgrund der Analyse des Struktur-Funktions-Zusammenhanges und des erfolgenden Bewegungsablaufes erscheinen Sicherheitsgurte und Kopfstützen ein notwendiger und möglicher Schutz, weil sie verhindern, daß die Pendelbewegung des Körpers und des Kopfes ein gefährliches Ausmaß überschreiten. Die Kenntnis dieser Zusammenhänge müßte jedem Verkehrsteilnehmer vermittelt werden bzw. bekannt sein.

Claims (1)

1. Patentansprüche: I. Oberbegriff der Patentansprüche Transparente biologische Funktionsmodelle aus Kunststoff als L e h r m i t t e 1 zur Demonstration von Struktur-Punktions-Zusammenhängen, Konstruktionsprinzipien und Bewegungsvorgängen bei Lebewesen oder bei Teilen von Lebewesen, welche in ihren Abmessungen so gehalten sind, daß sie auf einer Kunststoffplatte von DIN A-4 Größe montiert werden können.

   II. Oberbegriff der Unteransprüche Modelle nach Anspruch I) d a d u r c h g e -kennzeichnet, 1. d a ß die komplizierte Raumform (dreidimensional) von Lebewesen oder von Teilen von Lebewesen in mehrere planparallele Ebenen zergliedert und in eine mehr flächige Anordnung (zweidimensional) gebracht wird.

   2. d a ß die. nach Anspruch 1) sich ergebende Schichtung dazu verwendet wird, die verschiedenen optischen Ebenen anhand ihrer unterschiedlichen Helligkeitsstufen bestimmten Strukturen und punktionen zuzuordnen0 3. d a ß die nach Anspruch 1-2) sich ergeberte Kanten- und Ylächenbrechung dazu verwendet wird, die einzelnen Teile optisch voneinander abzugrenzen und die Lagebeziehung einzelner Teile zueinander zu verdeutlichen.

   4. d a ß durch eine Vereinfachung der anatomischen Einzelheiten erreicht wird, daß Struktur-Funktiona-Zusammenhänge, Konstruktionsprinzipien oder Bewegungsvorgänge unmittelbar vorgeführt werden können.

   5. d a ß durch die bewegliche Montage einzelner Teile erreicht werden kann, daß die Lagebeziehung einzelner Teile fortlaufend zur esamtfunktion in Beziehung gesetzt werden kann.

   III Zusatzansprüche Modelle nach Anspruch I) und II) d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß sie so gestaltet sind, 1. d a ß die Modellfunktion mit Hilfe von Bänder, die wichtige Muskelgruppen darstellen können, durchgeführt werden kann.

   2. d a Q die Bänder nach Anspruch Iliol) 80 angebracht werden, daß sie durch einen elektromotorischen Antrieb betätigt werden können.

   3. d a ß die Modelle mit Hilfe audiovisueller Mittel ch einer größeren Zuhörerkreib vorgeführt werden können.

   4. d a ß die Modelle mit Hilfe von Polarisationsfiltern für spannungsoptische Versuche verwendet werden können.