Ruhe, bitte! Nur zu - fügen Sie Ihre Alarme hinzu. Aber bitte nur diejenigen, die wirklich benötigt werden

Ich bin ein Fan älterer schwarzweißer britischer Krimis und Filme, wie sie in dem langen, aber aufschlussreichen Essay „The Simple Art of Murder“ des Krimiautors Raymond Chandler aus dem Jahr 1950 besprochen werden. (Hey, wir haben alle unsere schrulligen Vorlieben!) Zu meinen Lieblingsfilmen gehört der 1946 ausgestrahlte Film Green for Danger über einige anscheinend versehentliche Todesfälle in einem britischen Landkrankenhaus während des Zweiten Weltkriegs, die natürlich keineswegs zufällig waren.

Als ich diesen Film zum ersten Mal sah, gab es eine dramatische Szene, die in einem großen Aufwachraum spielt. Im Gegensatz zu vielen der heutigen Krankenhauseinrichtungen war es in diesem überfüllten Raum unheimlich still. Von EKG-Monitoren, Blutdruckmessgeräten, Infusionspumpen, Beatmungsgeräten oder anderen Geräten waren keine Pieptöne, Glockentöne, Rhythmen oder Warnalarme zu hören, die irgend jemanden hätten ablenken können. Der einfache Grund für die Ruhe war, dass es zu dieser Zeit noch keine allgemein gebräuchlichen medizinisch-elektronischen Geräte mit Patientenanschluss gab. Die Abwesenheit von Geräuschen hatte zur Folge, dass sich meine Aufmerksamkeit viel mehr auf diese Szene konzentrierte, als es mit Geräuschen möglich gewesen wäre.

Diese ruhige Krankenhaussituation hat sich sicherlich verändert, und zwar dramatisch. Operationssäle, Intensivstationen, Aufwachräume und sogar Patientenzimmer wurden bald zu einer Welt der Elektronik mit einer damit verbundenen Kakophonie von Klängen, von denen jeder einzelne nützlich und gut gemeint ist, die sich aber in vielen Fällen immer noch zu einem disharmonischen Konzert addieren. All dieser Lärm war nicht nur nicht gut für die Patienten, sondern die vielen gleichzeitig auftretenden Geräusche führen zu einem Phänomen, das als Audiomaskierung bezeichnet wird und bei dem das Gehirn die einzelnen Geräusche (in der Regel Alarme) und ihre Bedeutung nicht unterscheiden kann. Tatsächlich werden so viele Alarme und Warnungen bald kontraproduktiv, da das medizinische Personal schnell beschließt, sie zu ignorieren oder für die persönliche mentale Gesundheit einfach abzuschalten.

In den letzten Jahren hat es einen Gegentrend gegeben, da eigenständige medizinische Geräte vernetzt wurden und Krankenhäuser ihre Intensivstationen und Hochpflegebereiche mit Patientenmonitoren aufgerüstet haben, die lautlos an eine nahe gelegene Zentralstation berichten. Bei dieser Anordnung beobachten eine oder mehrere Krankenschwestern mehrere Bildschirme, die sich über mehrere Räume erstrecken, und diese Bildschirme zeigen Blitzalarme an, wobei der Ton nur für kritische Alarmzustände reserviert ist. Es ist unnötig, jedem Patienten aus den verschiedenen Einheiten ein lokales Audiobett zur Seite zu stellen, da es ist wenig sinnvoll wäre.

Dennoch gibt es sicherlich einen Bedarf und Platz für Audiosignale im medizinischen Umfeld. Es gibt sogar eine Norm, die in weiten Grenzen definiert, welche Art von Audiosignale medizinische Elektronik unter welchen Bedingungen erzeugen soll. Trotz eines ziemlich nichtssagenden Titels ist ISO/IEC 60601-1-8, „Medizinische elektrische Geräte - Teil 1-8: Allgemeine Anforderungen für grundlegende Sicherheit und grundlegende Leistungsmerkmale“, die Schlüsselnorm für Audio in dieser Anwendungsnische.

Einen bedeutungsvollen Ton erzeugen

Wenn Sie einem Produkt eine Audioausgabe hinzufügen müssen - ob medizinisch oder anderweitig - ist es in der Regel sinnvoll, mit einer einfachen Lösung zu beginnen, wenn das alles ist, was Sie benötigen, um die regulatorischen Anforderungen zu erfüllen. Ein Ausgangspunkt könnte eine Komponente wie der Piezo-Summer ASI12N35MTRQ von Mallory Sonalert sein: Einfacher geht es nicht (Abbildung 1). Dieses selbsterregte Bauteil benötigt nur eine Gleichspannung, um einen Grundton bei 3500 ±500 Hertz (Hz) zu erzeugen. Er wird direkt von einer 3-Volt- bis 15-Volt-Versorgung betrieben, verbraucht bei 12 Volt nur 10 Milliampere (mA) und liefert 83 Dezibel (dB) in einem Abstand von 10 Zentimetern (cm).

Abbildung 1: Dieser piezobasierte Summer ASI12N35MTRQ ist selbsterregt und benötigt nur eine angelegte Gleichspannung; er erzeugt einen Aufmerksamkeit erregenden 3500Hz-Ton bei 83 dB aus einer 12-Volt-Versorgung. (Bildquelle: Mallory Sonalert)

Natürlich gibt es Situationen, in denen eine Audioausgabe mit fester Frequenz eine große Einschränkung wäre. In diesen Fällen ist eine Komponente wie z.B. der magnetische Summerwandler CT-1205H-SMT-TR von CUI Devices eine praktikable Wahl, da er Töne im Bereich von 200 Hz bis 5 Kilohertz (kHz) erzeugen kann (Abbildung 2).

Abbildung 2: Der magnetische Summerwandler CT-1205H-SMT-TR kann Grundtöne über den unteren Teil des Audiospektrums von etwa 200 Hz bis 5 kHz erzeugen. (Bildquelle: CUI Devices)

Er arbeitet mit einer 3-Volt- bis 7-Volt-Versorgung und liefert 92 dB (typisch) bei 2400 Hz aus einer 5-Volt-Versorgung, während er 60 mA zieht. Die erforderliche Treiberschaltung ist ebenfalls einfach: Sie besteht aus einem einzelnen Transistor, der durch einen softwaregesteuerten digitalen Ausgangspin ein- und ausgeschaltet wird, um eine Rechteckwelle mit der gewünschten Frequenz und dem gewünschten Zeitmuster zu erzeugen (Abbildung 3).

Abbildung 3: Ein spektrumübergreifender magnetischer Summer wie der CT-1205H-SMT-TR ist nicht selbsterregt, lässt sich aber dennoch mit einer einfachen Rechteckwelle mit der gewünschten Frequenz ansteuern. (Bildquelle: CUI Devices)

Geräuschüberlastung: nicht nur ein Problem bei medizinischen Geräten

Es ist eine gute Idee, das gesamte Audiomenü kurz zu halten, und nicht nur, um Maskierungen zu vermeiden. Selbst wenn zu einem Zeitpunkt nur ein einziges Audiosignal vorhanden ist, können typische Endbenutzer von Verbrauchergeräten verwirrt oder getäuscht werden. Mein 2019er Subaru Outback produziert mindestens 15 verschiedene Tonmuster, viele davon aufgrund schwer zu unterscheidender Ursachen. Einige dieser Pieptöne, Glockenschläge und Ding-Dongs sind eindeutig zuzuweisen, wie z.B. eingeschaltete Scheinwerfer, aber es gibt immer noch viele, die ich nicht entschlüsseln konnte. Natürlich war es unmöglich, sie zu erfassen und aufzuzeichnen, wenn sie plötzlich auftreten, oder sie zumindest dazu zu bringen, sich konsequent zu wiederholen. Ich könnte versuchen, den Autohändlern den Ton zu beschreiben, aber sie hätten wahrscheinlich keine Ahnung, wovon ich spreche.

Ich habe sogar das Internet befragt, um zu sehen, ob es einen geposteten Satz von Audiodateien und ihre Bedeutungen gibt (z.B. „ding-dong-dong-dong-ding“ bedeutet, dass Sie fast kein Benzin mehr haben), aber auch dort war ich nicht erfolgreich. Ich habe auch recherchiert, ob es eine SAE- oder IEC-Norm für diese Wagengeräusche und ihre Bedeutung analog zu der für Zugpfeifen und -hupen gibt, aber anscheinend gibt es keine.

Fazit

Bei so vielen praktikablen Möglichkeiten, mit Piezo-Summern, Magnet-Summern und sogar kleinen Lautsprechern Klang in Ihrem Produkt zu erzeugen, ist die Versuchung groß, diese maximal zu nutzen. Aber wenn es darum geht, Ihrem Produkt Warn- und Alarmtöne hinzuzufügen, ist weniger oft besser. Obwohl Audiosignale im Prinzip einen nützlichen Zweck erfüllen, können zu viele von ihnen bald kontraproduktiv werden. Denken Sie also bitte sorgfältig aus der Sicht des Endbenutzers darüber nach, bevor Sie sich dem hingeben. Und falls Sie eine „Dekodier“-Liste für Audiosignale für Kraftfahrzeuge finden, lassen Sie es mich bitte wissen!

Empfohlene Literatur:

Designtechniken zur Erhöhung der Audioausgabe eines Piezo-Wandler-Summers

Bewährte Praktiken für das Design von Mikrolautsprechergehäusen