Trichter-Stethoskop

Was das Kind lernt

• Dass Schall Schwingung ist und dass eine gespannte Membran die Schwingungen der Haut aufnimmt.
• Dass ein geschlossener Schlauch den Schall leitet, ohne dass er sich verteilt, und dass jedes Leck ihn verloren gehen lässt.
• Was die beiden Herztöne („bum-bum“) sind und dass sie von den Herzklappen beim Schließen erzeugt werden.
• Die Herzfrequenz zu messen (Schläge in 15 s × 4) und zu prüfen, dass sie bei Bewegung steigt und in Ruhe sinkt.

Vorher vorbereiten

• Probiere im Laden oder zu Hause, ob die Trichterspitze in den 8-mm-Schlauch passt: Sie muss mindestens 10–15 mm stramm hineingehen.
• Wenn der Schlauch aufgerollt und steif ist, lege ihn 5 Minuten in heißes Leitungswasser, damit er weich wird und sich gerade zieht.
• Frag, ob jemand eine Latexallergie hat; in dem Fall nimm einen Nitrilhandschuh oder Frischhaltefolie.
• Such dir zum Hören ein ruhiges Zimmer (ohne Fernseher oder Waschmaschine).
• Drucke die Hörkarte (Teil C) bei 100 % aus.

Materialien und Werkzeuge

• Durchsichtiger PVC-Schlauch (glasklar) — 50 cm (+50 cm zum Experimentieren) kaufen
  Innen-Ø 8 mm, Außen-Ø 11–12 mm, Wandstärke 1,5–2 mm (nicht zu weich)
• Großer Trichter (Bruststück) — 1
  aus Kunststoff, Öffnung Ø 70–80 mm, Spitze Ø 8–12 mm
• Kleiner Trichter (Ohrstück) — 1
  Öffnung Ø 45–50 mm, Spitze, die in den Schlauch passt
• Luftballon — 1 (+1 als Ersatz)
  aus Latex, normale Größe (aufgeblasen 25–30 cm), unbenutzt
• Gummibänder — 2
  die mit 2–3 Windungen fest um die Trichteröffnung sitzen
• Isolierband oder Gewebeband — 40 cm
  zum Abdichten der Verbindungen Schlauch–Trichter (dichtet besser als durchsichtiges Klebeband)
• Knete — 1 Kügelchen Ø 15 mm
  nur, wenn du abgeschnittene Flaschen verwendest, zum Abdichten am Flaschenhals
• Alkoholtücher — 2–3
  zum Reinigen des Ohrtrichters zwischen zwei Personen

Werkzeuge

• Schere — Luftballon und Schlauch schneiden
• Cuttermesser oder kleine Säge — die Trichterspitze kürzen, wenn sie dicker als der Schlauch ist Erwachsene
• Lineal — 50 cm Schlauch abmessen
• Stoppuhr (Handy) — Herzschläge in 15 s zählen

Teile und Vorlagen

• A · Schlauch ×1 — PVC-Schlauch Innen-Ø 8 mm
• B · Schnittführungsband für Flaschen (Alternative zu den Trichtern) ×1 — Papier
• C · Hörkarte der Brust ×1 — Papier

Schritt für Schritt

1. Schneide den Schlauch zu

   Miss 50 cm PVC-Schlauch ab und schneide ihn mit der Schere gerade ab. Wenn er gebogen ist, lege ihn 5 Minuten in heißes Leitungswasser und strecke ihn auf dem Tisch gerade.

2. Passe die Trichterspitzen an Erwachsene

   Steck die Spitze des großen Trichters in ein Schlauchende: Sie muss 10–15 mm stramm hineingehen. Ist sie zu dick, kürze die Spitze dort, wo ihr Außendurchmesser etwa 9 mm beträgt; ist sie zu dünn, wickle Isolierband darum, bis sie passt. Wiederhole das mit dem kleinen Trichter.

   Prüfe: Zieh vorsichtig am Schlauch: Der Trichter darf nicht herausrutschen.

3. Bereite den Luftballon vor

   Dehne den Luftballon ein paarmal mit den Händen, damit er weicher wird. Schneide den Hals genau dort ab, wo er breiter wird (etwa 3 cm vom Mundstück). Übrig bleibt eine Gummikuppel mit einem runden Loch.

4. Spanne die Membran

   Steck den Rand des großen Trichters in das Loch des Luftballons und zieh den Gummi über die ganze Öffnung von Ø 75 mm, wie das Fell einer Trommel. Zieh abwechselnd an den Seiten, bis auf der flachen Fläche keine Falte mehr bleibt.

   Prüfe: Tippe mit dem Finger darauf: Es muss „tack“ machen wie eine Trommel, nicht „flopp“.
   Tipp: Zu zweit geht es leichter: Einer hält den Trichter, der andere zieht den Ballon darüber.

5. Befestige die Membran

   Leg ein Gummiband mit 2–3 Windungen um den Trichterrand, über den Luftballon. Umwickle das Gummiband einmal mit Isolierband, damit es sich nicht löst, wenn du gegen die Brust drückst.

6. Verbinde den Schlauch mit dem Bruststück

   Steck den Schlauch mindestens 10 mm tief auf die Spitze des großen Trichters. Umwickle die Verbindung 3-mal mit Isolierband, sodass 1 cm Spitze und 1 cm Schlauch bedeckt sind.

7. Bring das Ohrstück an

   Steck das andere Schlauchende auf die Spitze des kleinen Trichters und dichte es genauso mit 3 Windungen Band ab. Dieser Trichter wird auf das Ohr gelegt, nicht hinein.

8. Dichtigkeitstest

   Leg den kleinen Trichter auf dein Ohr und kratze ganz sanft mit dem Fingernagel über die Membran. Halte dann die Handfläche auf die Membran und puste sanft in den kleinen Trichter: An den Verbindungen darf keine Luft entweichen.

   Prüfe: Das Kratzen muss laut und deutlich zu hören sein. Klingt es schwach, prüfe die Verbindungen und dichte sie neu ab.

9. Such den Herzschlag

   Setz dich in einem stillen Zimmer 2 Minuten ruhig hin. Leg die Membran auf die Haut oder ein dünnes T-Shirt, unter die linke Brustwarze (oranger Kreis auf Karte C), und drück leicht. Leg den kleinen Trichter aufs Ohr und halte dir das andere Ohr mit einem Finger zu.

   Tipp: Wenn du nichts hörst, verschiebe den Trichter jeweils um 2 cm, ohne ihn abzuheben, und halte 5 Sekunden die Luft an.

10. Zähle den Ruhepuls

    Zähle mit der Stoppuhr 15 Sekunden lang die „Bum-bums“ (jedes Doppelpochen ist ein Herzschlag). Nimm das Ergebnis mal 4 und schreib es auf: Das sind deine Herzschläge pro Minute.

    Tipp: Beispiel: 22 Schläge in 15 s × 4 = 88 Schläge pro Minute.

11. Hüpf und hör noch einmal hin

    Mach 20 Hüpfer mit geschlossenen Füßen (oder renn 1 Minute) und hör sofort hin. Zähle wieder 15 s und nimm das mal 4. Wiederhole das nach 1 Minute und nach 3 Minuten, um zu sehen, wie der Puls wieder sinkt.

12. Reinigen und aufbewahren

    Reinige den Ohrtrichter mit einem Alkoholtuch, bevor jemand anderes ihn benutzt. Bewahre das Stethoskop mit locker aufgerolltem Schlauch auf (Windungen von 15 cm oder mehr), damit er nicht abknickt.

Funktioniert es? Der Test

Hör in der Stille, mit der Membran unter der linken Brustwarze, je 15 s hin: in Ruhe, direkt nach 20 Hüpfern und nach 1 und 3 Minuten.

Was passieren soll: Man hört deutlich zwei Schläge pro Herzschlag („bum-bum“ oder „lub-dub“). In Ruhe hat ein Kind von 6–12 Jahren etwa 70–110 Pulsschläge pro Minute; nach 20 Hüpfern steigt der Puls um 20–50 und kehrt in 2–3 Minuten zu seinem Wert zurück. Beim Kratzen über die Membran ist das Geräusch laut; mit der Membran in der Luft hört man kaum etwas.

Wenn etwas nicht klappt

• Man hört nichts — Leck an einer Verbindung oder schlaffe Membran. Lösung: Dichte die Verbindungen mit Isolierband ab und spanne den Luftballon neu, bis er wie eine Trommel klingt.
• Man hört viele Reibegeräusche — Die Membran bewegt sich auf der Kleidung oder der Schlauch streift irgendwo. Lösung: Leg sie auf die Haut oder ein dünnes T-Shirt, halt still und fass den Schlauch beim Hören nicht an.
• Der Herzschlag ist sehr leise — Falsche Stelle, Hintergrundgeräusche oder das Ohrstück dichtet am Ohr nicht ab. Lösung: Such die Stelle unter der linken Brustwarze, schalte den Fernseher aus und drück den kleinen Trichter mit der Hand ans Ohr.
• Der Schlauch rutscht vom Trichter — Spitze zu dünn. Lösung: Mach die Spitze mit 2–3 Windungen Isolierband dicker, bevor du sie hineinsteckst.
• Der Schlauch knickt ab und es ist nichts mehr zu hören — Schlauch zu weich oder Kurve zu eng. Lösung: Nimm einen Schlauch mit 1,5–2 mm Wandstärke und vermeide Kurven mit weniger als 5 cm Radius.
• Man hört ein Summen oder „Meeresrauschen“ — Das offene Ohrstück fängt Geräusche aus dem Zimmer auf. Lösung: Dichte das Ohr gut mit dem Trichter ab und halte dir das andere Ohr mit dem Finger zu.

Sicherheit

• Schrei nie, puste nie kräftig und klopf nie auf die Membran, während jemand anderes zuhört: Der Schall geht ihm direkt ins Ohr.
• Steck weder den Schlauch noch sonst etwas in den Gehörgang: Der Trichter wird auf das Ohr gelegt.
• Luftballons: Ballonstücke können bei Kindern unter 8 Jahren zum Ersticken führen; sammle alle Reste ein. Achte auf Latexallergien.
• Das Cuttermesser oder die Säge zum Kürzen der Spitze benutzt ein Erwachsener.
• Das ist ein wissenschaftliches Spielzeug, kein medizinisches Gerät: Wenn du etwas hörst, das dich beunruhigt, frag den Kinderarzt; stelle keine Diagnosen.

Die Wissenschaft dahinter

Für die Kinder

Jedes Mal, wenn dein Herz schlägt, schließen sich kleine Türchen in seinem Inneren (die Herzklappen) und machen „bum-bum“, wie eine Tür, die zufällt. Dieses Pochen lässt deine Brust ein kleines bisschen zittern. Der Gummi des Luftballons, gespannt wie eine Trommel, zittert mit und drückt die Luft im Schlauch. Weil die Luft eingeschlossen ist, kann das Zittern nicht entweichen und wandert durch den Schlauch bis zu deinem Ohr, so wie eine Stimme durch ein Spielzeugtelefon aus Schlauch. Nach dem Hüpfen brauchen deine Muskeln mehr Blut, und das Herz schlägt schneller.

Für Erwachsene

Herztöne sind niederfrequente Schwingungen (20–200 Hz), die beim Schließen der Klappen entstehen: der erste (S1) durch die Segelklappen (Mitral- und Trikuspidalklappe) zu Beginn der Systole, der zweite (S2) durch die Taschenklappen (Aorten- und Pulmonalklappe) an ihrem Ende. Die Brustwand schwingt mit Amplituden im Mikrometerbereich. Die Membran (Diaphragma) koppelt diese Schwingung an ein kleines, geschlossenes Luftvolumen (Trichter + Schlauch ≈ 60–80 cm³): Eine winzige Auslenkung einer großen Fläche (≈ 44 cm² bei Ø 75 mm) erzeugt eine merkliche Druckänderung, und der Schlauch wirkt als Wellenleiter, der die kugelförmige Ausbreitung des Schalls verhindert (in freier Luft fällt die Intensität mit 1/r²). Jedes Leck wirkt als Hochpassfilter und lässt gerade die tiefen Herztöne verschwinden; ein langer oder weicher Schlauch dämpft durch Reibung an der Wand. Die gespannte Membran hebt mittlere Frequenzen etwas hervor (Lunge, 100–1000 Hz); ohne Membran (Glocke direkt auf der Haut) hört man die tiefen Töne besser. Die Ruheherzfrequenz bei Kindern von 6–12 Jahren liegt bei ≈ 70–110 Schlägen/min und steigt bei Bewegung wegen des höheren O₂-Bedarfs der Muskeln (Sympathikusaktivierung).

• Schwingung: schnelle Hin- und Herbewegung, die Schall erzeugt.
• Membran: dünne, gespannte Haut, die mit dem Schall schwingt.
• Herzklappe: Tür im Herzen, die das Blut nur in eine Richtung durchlässt; beim Schließen macht sie ein Geräusch.
• Puls: Anzahl der Herzschläge in einer Minute.
• Stethoskop: Instrument der Ärzte, um Geräusche im Körper abzuhören.

Nach Alter

• 5–7 Jahre: Der Erwachsene passt die Spitzen an und spannt den Luftballon; das Kind klebt das Band, macht den Kratztest und hört zu. Statt 15 s zu zählen, ahmen die Kinder den Rhythmus mit „langsamem“ und „schnellem“ Klatschen nach.
• 8–10 Jahre: Sie bauen alles selbst, zählen 15 s und nehmen mal 4. Lass sie die Familientabelle anlegen.
• 11–12 Jahre: Lass sie ein Diagramm zur Erholung des Pulses nach der Bewegung zeichnen und Schläuche unterschiedlicher Länge und Dicke vergleichen. Challenge: Stethoskop für beide Ohren mit einem Y-Stück.

In der Gruppe oder in der Klasse

Paare: ein Stethoskop pro Paar (50 cm Schlauch, 2 Trichter, 1 Luftballon). Eine 10-m-Rolle Schlauch reicht für 20 Stethoskope. Vor der Einheit: den Schlauch zuschneiden, prüfen, ob die Trichter passen, und nach Latexallergien fragen. Einheit von 45 min: 20 min Bauen, 10 min Herzschlag suchen in der Stille (die Gruppe um völlige Ruhe bitten), 15 min Hüpfen und Messen mit gemeinsamer Tabelle an der Tafel. Alkoholtücher auf jedem Tisch, um die Ohrstücke zu reinigen.

Challenges

• Baue ein Stethoskop für beide Ohren mit einem Y-Stück aus dem Aquariumbedarf und zwei kleinen Trichtern.
• Entwirf das empfindlichste Bruststück: Probiere Trichter mit Ø 50, 75 und 100 mm und Membranen aus Luftballon und aus Folie.
• Hör das Ticken einer Uhr durch einen Holztisch: Wandert der Schall besser durch Holz oder durch Luft?
• Nimm den Herzschlag mit dem Handymikrofon auf, das am kleinen Trichter anliegt, und zähle die Spitzen in der Wellenform.

Weitere kostenlose Projekte

• Schnurtelefon
• Tonleiter aus Flaschen
• Gummiband-Gitarre im Karton

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