DE9100799U1 - Vorrichtung zum Hörbarmachen der menschlichen Pulsschläge - Google Patents

Description

Dipl.-lng. (FH) S 39

Franz Neymeyer

Patentanwalt
Haselweg 20

7730 Villingen 24

Anmelder: Fa. Systee, Entwicklungsgesellschaft medizinischer Geräte mbH D-7211 Frittlingen

Vorrichtung zum Hörbarmachen der menschlichen Pulsschläge.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Hörbarmachen der menschlichen Pulsschläge mit einer elektrischen Energiequelle, einer elektronischen Auswerteinheit, wenigstens einem akustischen Signalgeber, z.B. einem Lautsprecher, und einem opto-elektrischen Sensor, der aus einer Lichtquelle als Sender und einem lichtempfindlichen Widerstand oder Element als Empfänger besteht, zwischen welche ein durchblutetes Körperteil z.B. ein Öhrmuschelabschnitt, als Meßobjekt einbringbar ist.

JEs sind Vorrichtungen der gattungsgemäßen Art bekannt,

bei welchen eine Lichtquelle und ein lichtempfindlicher widerstand, welche einen optischen Sensors bilden an den

Schenkeln eines klammerartigen Halters einander gegenüberliegend angeordnet sind. Der Sensor ist mittels elektrischer Leitungen mit einer entfernt davon angeordneten Auswerteinheit verbunden. Die Auswerteinheit ist in einem stationären Gehäuse untergebracht, welches eine ', ,_ ^ &igr; j ,elektrische Energiequelle zur Stromversorgung der ^ilX:^fiilAüswerteinheit und des Sensors enthält. Des weiteren ist

^{§"&EEgr; ^y: j-, &Igr;*·*¹ diesem Gehäuse ein akustischer Signalgeber in Form ei-

,* ^? _, nes Lautsprechers angeordnet, der von einem Tongenerator ^ir,;/ , der Auswerteinheit im Takt des Pulses beaufschlagt vird.

Im Betrieb wird der klammerartige Halter z.B. an das Ohrläppchen einer Person angeklemmt, so daß das Ohrläppchen in der Meßstrecke, welche aus der Lichtquelle und dem lichtempfindlichen widerstand des Sensors gebildet ist, liegt.

Ein lichtempfindlicher Widerstand, wie er bei derartigen Vorrichtungen eingesetzt wird, ändert seinen Widerstandswert in Abhängigkeit von der Helligkeit, d.h. in Abhängigkeit von der Lichtmenge, welche auf ihn fällt. Die Lichtstärke der Lichtquelle ist dabei so groß, daß liicht- ^: strahlen das Ohrläppchen durchdringen und zum lichtempfindlichen Widerstand gelangen, wobei der klammerartige Halter so ausgebildet ist, daß eine Beeinflußung durch die äußeren Lichtverhältnisse, wie z.B. Sonnenlicht oder

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eine vorhandene Raumbeleuchtung ausgeschlossen ist. Durch das mit der Pulsfrequenz durch das Ohrläppchen pulsierende Blut verändert sich die Lichtdurchlässigkeit des Ohrläppchens mit der Pulsfrequenz. Während eines PuIsschlages, d.h., wenn das Blut im Ohrläppchen strömt, ist die Lichtdurchlässigkeit des Ohrläppchens geringer als zwischen den einzelnen Pulsschlägen, wenn keine Blutströmung vorliegt. Dadurch gelangen in Abhängigkeit vom Pulsschlag unterschiedlich große Lichtmengen zum lichtempfindlichen Widerstand, so daß sich dessen Eigenwiderstand im zeitlichen Verlauf mit der Pulsfrequenz laufend ändert.

Diese Widerstandsänderung wird von der Auswerteinheit erfaßt, welche beispielsweise einen Tongenerator, welcher mit einem Lautsprecher verbunden ist ansteuert. Der Tongenerator wird dabei immer dann aktiviert, wenn das Ohrläppchen Blutdurchflossen ist, d.h. der lichtempfindliche Widerstand groß ist. Zwischen den Pulsschlägen ist die Lichtdurchlässigkeit des Ohrläppchens wieder größer, so daß sich der Widerstandswert des lichtempfindlichen Widerstand verringert, was zur Folge hat, daß die Auswerteinheit den Tongenerator deaktiviert und das vom Lausprecher abgegebene Tonsignal unterbrochen wird. Dadurch wird ein der Pulsfrequenz entsprechendes intermittierendes Tonsignal erzeugt, das die Pulsfrequenz hörbar macht.

Die bekannten Vorrichtungen werden beispielsweise in stationären me dizinischen Einrichtungen zur Überwachung bzw. Überprüfung der körperlichen Leistungsfähigkeit von ^Personen eingesetzt. Eine Anwendung im sportlichen Bereich, z.B. zur Überwachung der Pulsfrequenz eines Langstreckenläufers während des Trainings oder eines iWettkampfes ist mit den bekannten Vorrichtungen nicht möglich, da diese von der zu überwachenden Person nicht mitgeführt werden können. Des weiteren kann das Tonsignal bei diesen bekannten Vorrichtungen von ümweltgeräuschen übertönt werden, so daß eine sichere Kontrolle des Pulsfrequenz zumindest erschwert ist.

Der Erfindung liegt dem gemäß die Aufgabe zu Grunde eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die leicht von einer Person aitgeführt werden kann, ohne diese Person in ihrer Bewegungsfreiheit einzuschränken, wobei die sichere Wahrnehmbarkeit des Tonsignals gewährleistet sein soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß daß die Energiequelle, die Auswerteinheit, der Signalgeber und der Sensor mit einer definierten Meßstrecke in einem oder zwei mit einem elastischen Haltebügel versehenen Ohrmuschel-Gehäusen angeordnet sind, die wie ein Kopfhö-

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rer oder ein Kapselgehörschutz tragbar sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird vorteilhaft erreicht, daß insbesondere ein Sportler, der eine Sportart ausübt, bei welcher es zumindest kurzzeitig auf höchste Konzentration und körperliches Stillhalten ankommt, wie z.B. bei Sportschützen, Bogenschützen oder bei Biathlon, jederzeit seine Pulsfrequenz überprüfen und beeinflussen kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein äußerst geringes Gewicht auf, und sie läßt sich am Kopf selbsthaltend anbringen, so daß der Sporttreibende bei der Ausübung seiner Sportart nicht behindert ist»

Des weiteren gewährleistet die Anordnung des Lautsprechers direkt in einem Ohrmuschel-Gehäuse und damit in nächster Nähe des Ohres eines Benutzers, daß eine Beeinträchtigung bäw. eine übertönung des akustischen Lautsprechersignals von Umweltgeräuschen sicher vermieden wird. In gleicher Weise vorteilhaft ist auch die Verwendung von Ohrmuschel-Gehäusen eines Kapselgehorschutzes, da durch die Geräuschdämpfung, die derartige Gehäuse gegen Umweltgeräusche aufweisen, die Wahrnehmbarkeit des akustischen Signals sicher gewährleistet ist. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es einer Person jederzeit möglich, ihre Pulsfrequenz zu überwachen, ohne daß die Person durch die Vorrichtung in ihrere Bewegungfrei-

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heit eingeschränkt wird.

Durch die Ausgestaltung der Erfindung gemäß den Ansprüchen 2, 3 und 4 ist sichergestellt, daß beim Aufsetzen ider Vorrichtung ein Teil der Ohrmuschel, s.B» -&idigr;&pgr;&tgr; o1>ere ikand der Ohrmuschel, in die Meßstrecke d. h. zwischen die Lichtquelle und den lichtempfindlichen Widerstand bzw, das lichtempfindliche Element gelangt und somit eine sehr einfache Handhabung bei optimaler größtmögliche Funitionssicherheit gewährleistet ist.

Durch die Ausgestaltung der Erfindung gemäß den Ansprüchen 5 und 6 wird eine optimale Gewichtsverteilung erreicht, wodurch ein ungewolltes, selbstständiges Verrutechen der Vorrichtung verhindert wird.

Dureh die Ausgestalt-ung der Erfindung g^mäß Ansprucii 7 vird ein energiesparender Einsatz der Vorrichtung ermöglicht, da die Vorrichtung in einfacher Weise während unkritischer Phasen der Sportausübung abschaltbar ist,

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung nach Anspruch wird vorteilhaft erreicht, daß eine Person während des Einsatzes der Vorrichtung nicht durch frei herumhängende Kabel behindert wird.

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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung gemäß Anspruch wird eine Verschnmutzung des lichtempfindlichen Elementes bzw. des lichtempfindlichen Widerstandes sicher vermieden und zugleich die Empfindlichkeit des Sensors erhöht.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden nä-

her erläutert:

Fig. 1 eine Vorrichtung der erfindungsgemäßen Art in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 ein Ohrmuschel-Gehäuse mit Sensor in Ansicht; Fig. 3 ein Ohrmuschel-Gehäuse mit Energieversorgung in Ansicht; ,

Fig. 4 ein Teilschnitt IV-IV aus Fig. 2; Fig. 5 eine Schaltskizze des elektronischen Aufbaues.

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Die in Fig. 1 in perspektivischer Darstellung gezeigte Vorrichtung 1 der erfindungsgemäßen Art zum Hörbarmachen der menschlichen Pulsfrequenz besteht aus einem federelastichen Spannbügel 2, zw&L ovalen, kapselartigen Ohrmuschel-Gehäusen 3, 4 und zwei ovalen Ringpolstern 5, 6 aus weichem Stoff, welche abnehmbar an jeweils einem Ohrmuschel-Gehäuse 3, 4 befestigt sind. Die Ringpolster 5,6 weisen jeweils eins im wesentlichen ovale Ausnehmung 7 auf, welche zur Aufnahme eines menschlichen Ohrs dient. Die Ohrrauschel-Gehäuse 3, 4 sind jeweils mittels eines Befestigungselemtes 8 am Spannbügel 2 verstellbar befe-

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Btigt.

Zur Aufnahme der Befestigungselemte 8 ist der Spannbügel 2 an seinen beiden Enden mit zwei in Benutzungslage annähernd parallel zueinander verlaufenden geraden Endabschnitten 9, 10 versehen, welche jeweils einen langloch-'-artigen Dürchbruch 11 aufweisen. Die Befestigungselemente 8 weisen jeweils ein T-förmiges, drehbares Endstück 12 auf/ welches durch den Durchbruch 11 hindurchsteckbar ist und die beiden Schenkel 11' des Durchbruches 11 durch Drehen um 90° hintergreift, so daß das Befestigungselement 8 im Durchbruch 11 verschiebbar arretiert ist.

Das Ohrmuschel-Gehäuse 3 enthält einen Lautsprecher 13, eine Batterie 14 als elektrische Engeriequelle und einen EIN/AUS-Schalter 15. Diese elektronischen bzw. elektrischen Bauteile 13, 14, 15 sind über Verbindungskabel 16 mit den elektronischen bzw. elektrischen Bauteilen, welche im Ohrmuschel-Gehäuse 4 angeordnet sind, verbunden. Die Verbindungskabel 16 sind am Spannbügel 2 mittels dreier Befestigungsklemmen 17, 18, 19 befestigt.

Im Ohriüuschel-Gehäüse 4 sind ein -zweiter Lautsprecher 20 und eine Auswerteinheit 21 angeordnet. Die Ohrmuschel-Gehäuse 3, 4 weisen jeweils eine frontseitige Auflagefläche 22 auf, welche mit einer ovalen Ausnehmung 23 versehen

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ist, deren Größe und Form der Ausnehmung 23 versehen ist, welche in ihrer Größe der Ausnehmung 7 des Ringpolsters 5 bzw. 6 entspricht. Auf der Auflagefläche 22 des Ohrmuschel-Gehäuses 4 ist eine Trägerplatte 24 angeordnet, auf welcher ein lichtempfindlicher Widerstand 25 derart befestigt ist, daß er innerhalb der Ausnehmung 23 an deren s.Begrenzungskanten 26 des dhrmuschel-GehäT2ses 4 liegt. _f

Die Ringpolster 5, 6 der Ohrmuschel-Gehäuses 3, 4 sind mit einer schaumstoffartigen Füllung 27 versehen, wobei die Füllung 27 des Ringpolsters 5 des Ohrmuschel-Gehäuses 4, wie aus Fig. 4 zu erkennen ist, eine Ausnehmung 28 zur. Aufnahme einer Lichtquelle 29, z,B. einer Leuchtdiode, und deren Anschlußkabel 30 aufweist. Die Leuchtdiode 29 ragt durch die Wand 31 des Ringpolsters 5 in die Ausnehmung 7 des Ringpolsters 5 hinein und ist so im Ringpolster 5 angeordnet, daß sie dem lichtempfindlichen Widerstand 25 gegenüberliegt und von diesem einen Abstand a von wenigstens 5 mm aufweist.

Dabei bilden die Leuchtdiode 29 und der Widerstand 25 eine Meßstrecke 38, in welche ein Teil der menschlichen Ohrmuschel bsiis Aufsetzen dar Vorrichtung 1 einführbar ist. Der Widerstand 25 ist durch eine dünne weiße, lichtdurchlässige Filzeinlage 36 abgedeckt. Die Filzeinlage 36* schützt den lichtempfindlichen Widerstand 25 vor Ver-

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schmutzung, wodurch eine Beeinträchtigung der Funktionssicherheit sicher vermieden wird. Des weiteren wirkt die Filzeinlage 36 als Diffusor, welcher eine Streuung des von der Lichtquelle 29 abgestrahlten Lichtes bewirkt, so daß dieses Licht auf eine größere Fläche des lichtempfindlichen Widerstandes 25 gleichmäßiger verteilt wird. Durch die Lichtverteilüng auf die gesamte Oberflä-, ehe des lichtempfindlichen Widerstandes 25 wird eine Erhöhung der Empfindlichkeit des Sensors erreicht.

Für die Ausnehmung 23 der Auflagefläche 22 des Ohrmuschel-Gehäuses 3 ist ebenfalls eine Abdeckung vorgesehen, die zweckmäßigerweise aus demselben Material bestellt, wie die Abdeckung 36 des lichtempfindlichen Elemntes 25,

Anstatt der Filzeinlage 36 können zur Abdeckung des lichtempfindlichen Widerstandes 25 bzw. der ovalen Ausnehmung 23 auch andere lichtdurchlässige Materialien, verwendet werden.

^fWie aus Fig. 5 erkennbar ist, besteht die Auswerteijiheit 21 aus einem Signalverstärker 32 und einem Schwellenkomparator 33 welcher einen nachgeschalteten Tongenerator 34 ansteuert. Der Signalverstärker 32 verstärkt das vom lichtempfindlichen Widerstand 25 kommende analoge Signal und leitet das verstärkte Analogsignal zum Schwelleakom-

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parator 33. Der Schwel lenkoinparat or 33 digitalisiert das Analogsignal des Signalverstärkers 32 derart, daß ab einer gewissen Signalhöhe der Tongenerator 34 aktiviert wird.

Der Tongenerator 34 steuert mit einer voreinstellbaren Frequenz über einen Lautstärkeregler 35, der z.B. in Form einer Drehpotentiometers ausgebildet sein kann, die beiden Lautsprecher 13 und 20 an. Da das Signal des lichtempfindlichen Widerstandes 25 sich mit der pulsierenden Durchblutung eines sich zwischen der Leuchtdiode 29 und dem lichtempfindlichen Widerstand 25 befindlichen Ohrmuschelabschnitts einer Person in seiner Größe verändert, pulsiert das Analogsignal des Signalverstärkers 32 ebenfalls mit der Pulsfrequenz dieser Person. Der Schwellenkomparator 34 erzeugt dementsprechend ein digitales Signal, welches zwischen einem Wert 0 und einem Maximalwert mit der Pulsfrequenz wechselt. Demzufolge wird der Tongenerator 34 ebenfalls mit der Pulsfrequenz ein- bzw. ausgeschaltet, so daß über die Lautsprecher 13, 20 die einzelnen Pulsschläge hörbar werden. Der Lautstärkeregler 35 ist mittels eines Regelknopfes 37, welcher außen am Ohrmuschel-Gehäuse 4 einfach bedienbar angeordnet ist, einstellbar, so daß eine Übertönung des akustischen Signals der beiden Lautsprecher 13, 20 von lauten Umweltgeräuschen sicher vermieden werden kann.

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Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Ohrmuschel-Gehäusen, wie sie z.B. bei einem Kapselgehörschutz Verwendung finden, da diese den Umweltgeräuschpegel stärk

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vermindern und somit ^rdie sichere Wahrnehmbarkeit des akuistischeri Signals der Lautsprecher 13, 20 gewährleistet ist.

Claims (9)

S 39 Schützansprüche

1. Vorrichtung zum Hörbarmachen der menschlichen Pulsschläge mit einer elektrischen Energiequelle, einer elektronischen Auswerteinheit, wenigstens einem akustischen Signalgeber, z.B. einem Lautsprecher, und einem opto-elektrischen Sensor, der aus einer Lichtquelle als Sender und einem lichtempfindlichen Widerstand oder Element als Empfänger besteht, zwischen welche ein durchblutetes Körperteil z.B. ein Ohrmuschelabschnitt, als Heßobjekt einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die Energiequelle (14), die Auswerteinheit (2I)₇ der Signalgeber (13, 20) und der Sensor (25, 29) mit einer definierten Meßstrecke (38) in einem oder zwei mit einem elastischen Haltebügel (2) versehenen Ohrmuschel-Gehäusen (3, 4) angeordnet sind, die wie ein Kopfhörer oder ein Kapselgehörschutz tragbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (29) des Sensors (25, 29) in ei-

nem im wesentlichen ovalen Kingpolster (5) eines Ohrjnuschel-Gehäuses (4) auf der gehäusefernen Seite der- -_t art angeordent ist, daß sie in eine vom Ringpolster

(5) umschlossene Ausnehmung (7) hineinragt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (25) des Sensors (25, 29) unterhalb der Lichtquelle (29) in der Ausnehmung (7) >im Bereich einer Auflageebene (22) des OhrrauscheL-Gehäuses (4), auf welcher das Ringpolster (5) auf !.Legt, angeordnet ist.

%. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringpolster (5) abnehmbar am Ohrmuschel-Gehäuse (4) befestigt ist und eine Dicke aufweist, die größer ist als die durch den Abstand (a) zwischen der Lichtquelle (29) und dem Empfänger (25) definierten Meßstrecke (38) von etwa 5 mm.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteinheit (21) zusammen mit einem Lautsprecher (20) in demselben Ohrmusctiel-Gehäuse (4) angeordnet ist, welches das Ringpolster (5) mit dem Sensor (25, 29) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch

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gekennzeichnet, daß in einem zweiten Ohrmuschel-Gehäuse (3) die Energiequelle (14) in Form einer Batterie oder eines wiederaufladbaren Akkumulators zusammen mit einem zweiten Lautsprecher (13) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dädurchr gekennzeichnet, daß in der Gehäusewand des zweiten Ohrmuschel-Gehäuses ein EIN-AUS-Schalter (15) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ohrmuschel-Gehäuse (3> 4) an den beiden Schenkeln (9, 10) eines bogenförmigen, federelastischen Haltebügels (2) verstellbar befestigt sind, an dem Verbindungskabel (16) entlang geführt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (25) durch eine dünne helle, lichtdurchlässige, diffundierende Abdeckung (36) abgedeckt ist.