Galwanometr strunowy
Galwanometr strunowy to czuły, szybko reagujący przyrząd pomiarowy, który wykorzystuje pojedyncze cienkie włókno drutu zawieszone w silnym polu magnetycznym do pomiaru małych prądów. W użyciu do oświetlania cienkiego włókna używane jest silne źródło światła, a układ optyczny powiększa ruch włókna, umożliwiając jego obserwację lub rejestrację za pomocą fotografii. Zasada galwanometru strunowego była używana w elektrokardiogramach aż do pojawienia się elektronicznych wzmacniaczy lampowych w latach dwudziestych XX wieku.
Historia
Podmorskie systemy telegrafu kablowego z końca XIX wieku wykorzystywały galwanometr do wykrywania impulsów prądu elektrycznego, które można było zaobserwować i zapisać w wiadomości. Szybkość, z jaką galwanometr mógł wykrywać impulsy, była ograniczona jego bezwładnością mechaniczną oraz indukcyjnością cewki wieloobrotowej zastosowanej w przyrządzie. Clément Adair, francuski inżynier, zastąpił cewkę znacznie szybszym drutem lub „strunką”, tworząc pierwszy galwanometr strunowy.
Dla większości celów telegraficznych wystarczyło wykryć istnienie impulsu. W 1892 roku André Blondel opisał właściwości dynamiczne instrumentu, który mógł mierzyć kształt fali impulsu elektrycznego, oscylografu .
Augustus Waller odkrył aktywność elektryczną serca i wykonał pierwszy elektrokardiogram w 1887 roku. Ale jego sprzęt był powolny. Fizjolodzy pracowali nad znalezieniem lepszego instrumentu. W 1901 roku Willem Einthoven opisał tło naukowe i potencjalną użyteczność galwanometru strunowego, stwierdzając: „Pan Adair już zbudował instrument z drutami rozciągniętymi między biegunami magnesu. Był to odbiornik telegraficzny”. Einthoven opracował czułą formę galwanomtera strunowego, która umożliwiła fotograficzną rejestrację impulsów związanych z uderzeniem ciepła. Był liderem w stosowaniu galwanometru strunowego w fizjologii i medycynie, co doprowadziło do powstania dzisiejszej elektrokardiografii. Einthoven otrzymał 1924 Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny za swoją pracę.
Przed galwanometrem strunowym naukowcy używali urządzenia zwanego elektrometrem kapilarnym do pomiaru aktywności elektrycznej serca, ale to urządzenie nie było w stanie uzyskać wyników na poziomie diagnostycznym. Willem Einthoven zaadaptował galwanometr strunowy na Uniwersytecie w Leiden na początku XX wieku, publikując pierwszą rejestrację jego użycia do zarejestrowania elektrokardiogramu w książce Festschrift w 1902 roku. Pierwszy ludzki elektrokardiogram zarejestrowano w 1887 roku; jednak dopiero w 1901 r. uzyskano wymierny wynik z galwanometru strunowego. W 1908 roku lekarze Arthur MacNalty , MD Oxon i Thomas Lewis połączyli siły, aby jako pierwsi w swoim zawodzie zastosować elektrokardiografię w diagnostyce medycznej. [ potrzebne źródło ]
Mechanika
Galwanometr Einthovena składał się z powlekanego srebrem włókna kwarcowego o długości kilku centymetrów (patrz zdjęcie po prawej) i znikomej masie, które przewodziło prądy elektryczne z serca. Na to włókno działały silne elektromagnesy umieszczone po obu jego stronach, co powodowało boczne przemieszczenie żarnika proporcjonalnie do prądu przenoszonego przez pole elektromagnetyczne . Ruch we włóknie był mocno powiększony i rzutowany przez cienką szczelinę na poruszającą się kliszę fotograficzną.
Włókno zostało pierwotnie wykonane przez wyciągnięcie włókna szklanego z tygla ze stopionym szkłem. Aby wytworzyć wystarczająco cienkie i długie włókno, strzała została wystrzelona w poprzek pokoju, tak że wyciągnęła włókno ze stopionego szkła. Wytworzone w ten sposób włókno zostało następnie pokryte srebrem , aby zapewnić ścieżkę przewodzenia prądu. Dokręcając lub poluzowując żarnik można bardzo dokładnie regulować czułość galwanometru.
Oryginalna maszyna wymagała chłodzenia wodnego dla potężnych elektromagnesów, wymagała 5 operatorów i ważyła około 600 funtów.
Procedura
Pacjenci siedzą z obiema rękami i lewą nogą w oddzielnych wiaderkach z roztworem soli. Wiadra te działają jak elektrody przewodzące prąd z powierzchni skóry do włókna. Trzy punkty styku elektrod na tych kończynach tworzą tak zwany trójkąt Einthovena , zasadę wciąż stosowaną we współczesnym zapisie EKG.