Различные системы регистрации непрерывной информации

и их эксплуатационные характеристики.

Понятие о двухкоординатных самописцах.

Аналоговые регистрирующие и отображающие устройства обычно применяются для представления информации об изменении одного или нескольких параметров, которые желательно контролировать непрерывно (например, в случаях получения ЭКГ), когда необходим график изменения контролируемой величины во времени или зависимость изменения одного параметра от другого.

Результаты аналоговой регистрации часто используются в качестве отчетной ими контрольной документации и служат для последующего более глубокого изучения изменяемого объекта. В зависимости от формы выдачи информации принципа построения и конструкции, аналоговые устройства отображения и регистрации можно разделить на показывающие (стрелочные) приборы, самопишущие приборы и светолучевые регистрирующие устройства.

Самопишущие приборы или просто самописцы в зависимости от способа осуществления записи подразделяются на перьевые, самописцы со струйной записью, с тепловой записью, с электрохимической записью и т.д.

Светолучевые регистрирующие устройства (осциллографы) разделяются на осциллографы, требующие последующей обработки и устройства, не требующие последующей обработки носителя информации.

Требования, предъявляемые к устройствам отображения и регистрации медицинской информации:

1. Минимальная погрешность. Величина ее существенно зависит от способа отображения или регистрации и конструкции соответствующего устройства.

2. Минимальная потребляемая мощность.

3. Высокая чувствительность. Последняя определяется величиной

энергии, затрачиваемой для получения на единицу площади носителя

следа определенной интенсивности или контрастности.

4. Максимальный частотный диапазон для сохранения в процессе отображения или регистрации полного частотного спектра исследуемого параметра.

5. Быстродействие, определяющее скорость вывода информации из измерительной системы. Это качество в настоящее время является одним из основных факторов, ограничивающих быстродействие системы в целом.

6. Максимальная емкость регистрирующего устройства. Емкость регистратора определяет количество информации, которое может быть записано, лимитируя количество параметров, которое может регистрироваться на носителе, и время непрерывной работы устройства без замены носителя.

7. Сохраняемость информации после регистрации. Записанная информация должна длительное время сохраняться без дополнительной защиты энергии, то есть при выключенном питании. Сохранение информации дает возможность в последующем более глубоко и внимательно изучить протекающий в объекте процесс или же на последующих этапах использовать ЭЦВМ.

8. Удобство считывания и расшифровки информации. Выходные данные должны быть представлены в четкой и наглядной форме с обозначением масштаба и единиц измерения.

9. Простота эксплуатации и надежность. Удобства отображения и регистрации в целом должны иметь длительный срок службы, который во многом определяет срок службы всей измерительной системы, и быть надежными в работе.

10. Минимальные габариты и масса.

11. Универсальность. Регистрирующие и отображающие устройства должны обеспечивать возможность работы в рамках различных систем измерения и в различных режимах. Эти условия легче удовлетворяются при агрегатно-блочном принципе построения измерительных систем.

В устройствах отображения медицинской информации показывающие (стрелочные) приборы могут применяться в совокупности с другими видами регистраторов (например, в самописцах) или самостоятельно.

Как правило, в медицинской аппаратуре применяются промышленные образцы стрелочных приборов электромагнитной или магнитоэлектрической систем. Для использования этих приборов в специальных целях они градуируются в величинах выходного параметра. Наибольшее распространение стрелочные приборы в медицинской технике получили в системах наблюдения за состоянием пациента в качестве индикаторов основных параметров, в специализированных приборах (например, для измерения температуры, частоты пульса и других параметров), лабораторном оборудовании и др. Такие приборы отградуированы в градусах Цельсия, в количестве сердечных сокращений в минуту и т.д. и позволяют сразу отсчитывать измеряемый параметр.

Самопишущие приборы построены на принципе преобразования электрической энергии сигнала в механическую и поэтому их часто называют механическими регистрирующими приборами.

Основным преимуществом чернильного метода является простая возможность получения готовой кривой непосредственно в ходе эксперимента с минимальной задержкой, связанной только с инерционностью пишущего прибора. Большой запас ленты и ее малая стоимость позволяют вести длительную непрерывную запись. Конструкции чернильных самописцев надежны, просты в управлении и дешевы в эксплуатации.

В чернильноперьевой записи используется вибратор, на котором установлено перо, а в качестве носителя информации бумага в виде ленты, которая протягивается перпендикулярно направлению движения пера и тем самым позволяет развернуть измеряемую информацию во времени, то есть получить двухкоординатный график.

Важнейшим элементом чернильного самописца является вибратор, построенный по принципу электромагнитных или магнитоэлектрических приборов.

Основные характеристики вибраторов обоих типов определяются моментом подвижной системы вибраторов, массой, длиной и трением пера, свойствами носителя информации и другими факторами.

Работа электромагнитного вибратора основана на взаимодействии поля постоянного магнита с магнитным полем, создаваемым управляющим током, который протекает по неподвижным катушкам. Между катушками в обойме находится якорь, который может вращаться на осевом стержне в подшипнике. В результате взаимодействия двух магнитных потоков, встречающихся в якоре, в последнем возникает механический вращающийся момент.

Вибраторы электромагнитной системы позволяют регистрировать процессы в диапазоне частот от 0 до 150 Гц.

Большим преимуществом всех перьевых самописцев является возможность многоканальной записи.

Перьевая запись позволяет неискаженно зарегистрировать лишь весьма низкочастотные процессы. Запись более высокочастотных процессов можно успешно осуществлять с помощью струйных регистраторов (самопишущих гальванометров).

Недостатком метода струйной записи является засорение капилляра при использовании чернил низкого качества.

При струйной записи, как и при чернильной, запись происходит не в прямоугольных координатах, а по дуге, что приводит к значительным нелинейным искажениям.

Тепловая запись - метод регистрации, осуществляемый путем снятия слоя вещества со специальной ленты - носителя. Сама эта лента представляет собой бумагу, покрытую с лицевой стороны слоем легкоплавкого вещества белого цвета (парафин, смесь воска с мелом и т.п.). Запись осуществляется с помощью электромагнитного регистратора, у которого вместо капилляра на конце штифта помещена проволока с участком, нагреваемым электрическим током.

Тепловая запись часто используется в электрокардиографах.

Электрохимическая запись основана на процессе образования красящих веществ на поверхности бумаги при прохождении через нее электрического тока.

Светолучевые регистрирующие устройства широко применяются для регистрации быстро меняющихся процессов.

Основным элементом рассматриваемых устройств является магнитоэлектрический гальванометр. Используют магнитоэлектрические гальванометры двух типов: рамочные и шлейфные.

Основным недостатком светолучевых регистрирующих устройств является необходимость проявления бумаги или фотопленки, что достаточно трудоемко и требует специального оборудования.

Понятие о двухкоординатных самописцах.

Кроме однокоординатных самописцев, фиксирующих временную зависимость, в исследовательской практике получили распространение двухкоординатные самописцы. При регистрации поперечная рейка перемещается поступательно, ее смещение пропорционально одному из подаваемых сигналов (параметров) "x". Вдоль рейки пропорционально изменению второго параметра "y" перемещается каретка с писчиком. В результате писчик совершает сложное движение и оставляет на бумаге график

функции y = f(x).