Bilder med förklarande text finns  i Bildbilaga

Bilderna nedan klickbara till större format

Mingograf typ 12

Världens första vätskestråleskrivare -  bläckstråleskrivare.

Direktskrivande elektrokardiograf

Den första vätskestrålande EKG-apparaten konstruerades av doktor Rune Elmqvist 1931. Han utvecklade och förbättrade den till en användarvänlig EKG-apparat, som han kallade Mingograf 1948. Nackdelen med den tidigare fotografiska registreringen var att den skedde på dyrt fotografiskt papper, som dessutom måste framkallas innan man kunde se kurvorna.
Mingograf 12 är en trekanalig elektrokardiograf, som är unik, eftersom den kan registrera alla tre extremitetsavledningarna samtidigt. För att förstärka de svaga signalerna från hjärtat användes känsliga, högohmiga rörförstärkare med ena ingångspolen jordad. Det uppstod då svårigheter när man ville registrera tre avledningar samtidigt. Det visade sig att det räcker med två för två extremitetsavledningar. Den tredje kan ”skapas” genom att man matade den tredje förstärkaren med skillnaden mellan utgångsströmmarna från de båda andra förstärkarna. (Denna lösning ledde till Rune Elmqvists första patent.)

Enligt Rune Elmqvist ska elektroderna placeras på kroppen och de svaga hjärtsignalerna (avledningarna) mätas enligt följande:

De olika mätpunkterna (hjärtats signaler) inkopplas med avledningsväljaren som har följande lägen:

 

0	Kalibrering
I, II, III	Extremitetsavledningar
AVR, AVL och AVF	Avledningar
CV	Bröstavledning (Wilsons 0-elektrod)
CR	Bröstavledning höger arm
CF	Bröstavledning vänster ben

Mingograf 12 innehåller en galvanometer som slungar en ytterst tunn vätskestråle ”bläckstråle” med hög hastighet och högt tryck från ett litet munstycke mot registreringspapperet. Den har en egenfrekvens av c:a 700 - 1000 Hz som gör att den lämpar sig för registrering av hjärtats oregelbundna kurvformer.
Munstycket är fäst vid en metalltrådsslinga, som är vridbart upphängd i ett magnetfält. Munstycket följer med slingan då den vrider sig under inverkan av strömmen från förstärkaren. Det rörliga systemets låga tröghetsmoment och höga torsionskraften i glasröret ger skrivsystemet hög resonansfrekvens.
Skrivvätskan är en stabil kemisk lösning av blå färg som levereras i små flaskor. Flaskan trycks endast ned på sin plats i apparatens frontpanel. För att få en jämn utskrift på papperet måste vätskans tryck anpassas till pappershastigheten och strålens skrivhastighet. Den lägre hastigheten fordrar ett lägre tryck och mindre vätskemängd per volymenhet för erhållande av god skrift. Streckbredden är inställbar inom olika gränser. Pappersmatningen utgöres av en synkronmotor, växellåda med sex hastigheter, undre drivrulle och övre motrulle. Pappersrullen kan flyttas i tre lägen, som ger avstånden (strållängderna) 20, 40 och 60 mm mellan galvanometerns vridningscentrum och papperet.

Förstärkarna är av differentialtyp. Ingångarna är då symmetriska med avseende på jord (apparatens chassi). Chassiet jordas via nätkabeln till nätets jordpotential. Hjärtsignalerna från patientkablarna kopplas till förstärkarnas ingångar. Ingångsimpedansen är 2 MΩ mellan mätpunkterna röd och gul och med mittpunkten svart, som då är ansluten till chassit. Förstärkarnas spänningsförstärkning är 100 gånger i varje steg.
Slutstegets utsignal är anpassad för att styra den lågohmiga galvanometern (0,7 Ω är galvanometerslingans slingresistans).
Ett betydelsefullt manöverorgan är manöverratten. När registrering ska ske, vrides manöverratten ett halvt varv. Därvid sprutar skrivvätskan ur galvanometerns munstycke, samtidigt som drivmotorn för papperstransporten startar. När registrering skall avslutas, återföres manöverratten till utgångsläget.
Kalibrering av förstärkarnas känslighet och avlänkningssystemet kan utföras genom kortvarig nedtryckning av kalibreringsknappen. Kalibreringsspänningen är noggrann = 1 mV.
 

Galvanometer

Galvanometern är Mingografens intressantaste och mest unika komponent. (Se vidstående figurer.)
Skrivarevätskan sprutas genom ett fint munstycke mot papperet. Munstycket är fäst vid en metalltrådsslinga, som är vridbart upphängd i ett magnetfält.

Strömkänsligheten är ca 9 mA per vridningsgrad och slingans resistans ca 0,7 Ω. Det rörliga systemet med det mycket lätta munstycket ger skrivaresystemet hög resonansfrekvens c:a 700 Hz. För att uppnå erforderlig dämpning i det rörliga systemet får glasröret passera genom ett kort utanpåliggande rör som är fyllt med olja.
Vätskemängden ”bläckmängden” per tidsenhet måste vara riklig för att möjliggöra skrivning av stora amplituder med hög frekvens, hög skrivhastighet. Vid låg skrivhastighet blir vätskemängden oftast riklig så att risk för plumpbildning kan uppstå i skriften. För att eliminera detta problem får vätskan passera genom en tryckfallsventil (placerad mellan pump och galvanometer) och vid behov får ”bläckmängden” fördelas över en bredare linje. De lägre pappershastigheterna fordrar således ett lägre tryck och mindre vätskemängd för att erhålla en god skrift på papperet.
Strålens diameter är vid munstycksöppningen Ø=0,01 mm men växer sedan till följd av luftmotståndet.
 

Störkänslighet

Den högohmiga Mingografen som registrerar mycket svaga signaler från hjärtat, blir känslig för elektromagnetiska störningar från andra externa störkällor i närheten.
De störningsvägar och kopplingsvägar som förekommer är: Galvanisk förbindelse, kapacitiva kopplingar, induktiva kopplingar och strålning.

Vid EKG-registrering ska följande riktlinjer följas för att undertrycka störningar:

• Patienten
  Patienten skall ligga bekvämt och avspänd på en bred brits. Han får ej beröra stora metallföremål, såsom britsunderrede eller värmeelement. Ej heller får någon beröra patienten eller de anlagda elektroderna.

• Anläggning av elektroderna
  För att säkerhetsställa ett störningsfritt elektrokardiogram är det viktigt, att elektroderna anlägges omsorgsfullt. Kontaktmotståndet mellan hud och elektrod skall vara så lågt och stabilt som möjligt.

• Elektrometriska störningar
  Störningar i elektrokardiogrammet indikerar en obalans i det elektriska systemet. (Systemet utgöres av elektrokardiograf, patient och närmaste omgivning.) Mingografens avstörningsprincip grundar sig på den förutsättningen, att störningarna från omgivningen ”träffar” alla avledningsställen med samma intensitet. Detta är svårt att uppnå praktiskt.

• Skärmade undersökningsrum
  För att uppnå god skärmning mot yttre störningar bör elektrokardiografen, patientkablar, elektroder och patient placeras i ett skärmat undersökningsrum.

Författare: Skrivet och sammanställt av Göran Gustafsson.

Foto: Göran Gustafsson och Erland Hall.

Bildbehandling: Göran Gustafsson

Senast uppdaterad: 2019-04-29.
 

Källa: Elema, Siemens Elema, Järnhs Elektriska.