Vízgazdálkodás, 1968 (8. évfolyam, 1-6. szám)
1968-02-01 / 1. szám
a változásra jellemzőnek tartható adatokat kaphatunk. (Nagy, Várady és Szakács, 1967.) Mindehhez azonban — legalábbis mai tudásunk szerint, a már említett egyéb szempontokat is figyelembe véve, és egyidejűleg kielégítve — kizárólag a biotelemetria teremti meg a reális lehetőséget. Végezetül — a biorádiótelemetriától várható eredmények lehetőségeit mérlegelve — nem túlozunk, ha megállapítjuk, hogy az egyre égetőbbé váló munkaegészségügyi problémák (rehabilitáció, azaz a könnyebb és nehezebb munkahelyek kérdése; munkaalkalmasság, a felvétel előtti és periodikus vizsgálatok; csökkent munkaképesség megállapítása stb.) megnyugtató, és nemcsak a mának, hanem a holnapnak is megfelelő módon való megoldása a biotelemetria széles körű alkalmazása nélkül elképzelhetetlen. A RÁDIÓBIOTELEMETRIÁS MÉRÉSEK MÓDSZERTANA A rádióbiotelemetriás módszer lényege a rádiózás elvéből következik. Amikor a drótnélküli távírót feltalálták, ill. megjelent az elektroncső, majd később felépültek a többfokozatú adó-vevő berendezések, kidolgozták a félvezetők fizikáját, valamint gyártási, ill. alkalmazási technológiáját, tulajdonképpen már adva is volt a biológia számára a rádióbiotelemetria minden lehetősége. (Nichols és Rauch, 1956.) Az „általános” jellegű rádiózás, azaz a drótnélküli információközlés lényege, hogy a vevővel közölni kívánt információt hangfrekvenciás rezgésekké átalakítva „ráültetjük” az adó rezgőkörébe létrehozott nagyfrekvenciás rezgésekre, vivő hullámokra, vagyis moduláljuk azokat. Ezeket a modulált jeleket felerősítjük és az adókészülék végerősítő rendszerének „nyitott” dipólusán, antennáján keresztül rádióhullámok alakjában kisugározzuk. A megfelelő távolságban levő vevő ezeket a frekvenciákat az antennarendszeren keresztül veszi, előerősíti, majd demodulálja, azaz az eredeti hangfrekvenciás rezgéssé alakított információt leválasztja a hordozó frekvenciáról. Végezetül felerősíti, és megfelelő formában a készüléket kiszolgálók tudomására hozza. A közönséges rádiótechnikában a közölni kívánt információk általában az emberi értelem számára könynyen felismerhető formában kódoltak: beszéd, zene, ének, zörej stb. Ezeket kell tehát olyan formába hozni, hogy velük az adó saját rezgéseit modulálhassuk. A hangfrekvenciás elektromos átalakítás kérdése, azaz az információt képező hangnak, mint rezgésnek a modulálásra alkalmassá tétele a mikrofon-elvvel ré gen megoldott kérdés. A biotelemetriában már ezen az első ponton komoly problémák jelentkeznek, mivel a vizsgálni és mérni kívánt paraméterek általában nem mint hangfrekvenciás rezgések jelennek meg. A szív frekvenciája, a légzés frekvenciája, a vér oxigéntartalma stb. mind olyan jellegű biofizikai mennyiségek, amelyeket először a telemetriás távközlés számára hozzáférhetővé kell tenni. Lényegében arról van tehát szó, hogy az említett funkciókat jelző paraméterekkel analóg változó villamosjeleket kell először előállítani, hogy ezekkel a rádióadó hullámait vezérelhessük, modulálhassuk (azaz megfelelő transducereket kell alkalmazni). Komplikálja a kérdést az is, hogy az említett és felsorolt jelek önmagukban, illetve dimenziójukban is lényegesen különböznek egymástól. [így pl. nyilvánvaló, hogy a légzésszám, a vér oxigénszintje, a bőr ellenállása, a szív akciós árama (EKG) egymástól teljesen eltérő jellegű és dimenziójú mennyiségek.] Távmérésük megvalósításához az szükséges tehát, hogy lehetőleg már az első lépésben közel azonos, egymással összemérhető szinten kaphassuk meg őket, mint elektromos mennyiségeket. A feladat nehézségeit jól érzékelhetjük, ha figyelembe vesszük éppen az előbb felsorolt példa kapcsán a következőket: A szív akciós árama elektromos feszültség változásokként mérhető és regisztrálható. Az így kapott elektromos jelsorozatunknak változhat mind a frekvenciája, mind az amplitúdója. A légzésszám méréséhez előzőleg valamilyen megfelelő mechanoelektrikus átalakítót kell szerkeszteni, amely a légzéssel párhuzamosan bizonyos jelsorozatokat ad. Ezeknek frekvenciája az időben lényegesen lassabban változik, mint az előbbi. A vér oxigénszintje az oximetriás transzmissziós mérési elv alapján mint két fényelem áramának különbsége jelentkezik elektromos információként. Jellemző rá, hogy az időben a jel amplitúdója változik, mégpedig viszonylag lassan. Gyakorlatilag hasonló a helyzet a bőrellenállást illetően is. Látható tehát, hogy egyszerre több szempontot is figyelembe kell venni a biológiai jeleknek analóg elektromos jellé történő konverziójánál. Eddig még nem is beszéltünk arról, hogy a felsorolt négy elektromos jel is igen különböző, azaz egymástól nagymértékben eltérő nagyságrendben jelentkezik. További probléma lesz tehát az is, hogy az egyik jelet erősíteni kell, a másikat nem. (A jeleket mindenesetre nivellálni kell.) A felsorolt követelmények jól demonstrálják azt a jelentős különbséget, ami az egyszerű rádiós információközlés és a biotelemetrikus módszer között fennáll. További problémák is jelentkeznek még ezen a területen. A megfelelő elektromos jellé átalakított biológiai jeleket, ill. jellemzőket, a transducerekből a rádiótechnika gyakorlatának megfelelően az adó rezgéseire ültetjük, azaz a vivő frekvenciáját moduláljuk velük. (Ismeretes módon az adó rezgéseinek amplitúdóját vagy frekvenciáját modulálhatjuk. A szóba jöhető URH-technikában az utóbbi módszert alkalmazzuk.) Újabb problémaként vetődik itt fel az adó megkívánható teljesítményének a kérdése. Általánosságban a biotelemetriánál csak ritkán jelentkezik nagy teljesítményigény az adóval szemben. (Nem beszélünk itt az űrközi, ill. űrkutatási problémakörben megnyilvánuló biotelemetriás igényekről.) A drót nélkül, tehát rádióhullámokkal áthidalandó távolság mindig az adott problémáktól függ ugyan, de viszonylatukban legfeljebb néhány száz métert jelent maximálisan. A jelek átvitele sokszor ennél lényegesen kisebb távolságokra szükséges. így van ez az esetünkben is, ahol a rádiótelemetriás információ-átvitel nem a vizsgálat célja, hanem annak egyéb módon nem pótolható módszere. A rádióbiotelemetria a már hangsúlyozott módon csupán arra hivatott, hogy a folyamatos mérést — a dolgozó munkáját és mozgását gátló, sok esetben akadályozó vezetékek nélkül — megvalósítsa. A bányászat viszonylatában tehát érthető, ha az áthidalandó távolság a legtöbb esetben néhány, vagy esetleg néhány tíz méter. Az átvitt jeleket a megfelelően konstruált antennarendszeren keresztül a vevőkészülék veszi, erősíti, demodulálja, majd végerősíti, és a megfelelő elektromechanikus átalakítójára kivezérli. Ismeretes, hogy a közönséges rádiótechnikában ez az átalakító a hangszóró. A biotelemetriában, ahol a jelek eleve kódoltak, a demodulálás után eredeti elektromos jellé konvertált alakjukban állanak újra előttünk, így azokat a kiértékelés céljából előbb a mérés tartamára, illetve a további időkre is megfelelően tárolni kell. A munkahelyi mérések tényét és különös előnyeit véve figyelembe nyilvánvalónak látszik, hogy nem tarthatjuk célszerűnek az olyan megoldást, amelynek alkalmazásával a jeleket a vevőről azonnal valamiféle grafikus módon jelenítenénk meg, azaz alakítanánk át az eredetileg az egész rendszer bemenetére került jelekkel analóg szignálókká. Ehelyett eredményesebbnek ígérkezik valamilyen elektromos, vagy elektromágneses memóriában történő tárolásuk, ahonnan bármikor és akárhányszor visszahívhatók. Erre a célra a legmegfelelőbbnek a magnetofonszalagos rögzítés látszik. A magnetofonszalagról a rögzítés után, megfelelő laboratóriumi körülmények között történhet meg a jelek visszahívása, végleges dekódolása, azaz az eredeti, a beadott jeleknek quantitative megfelelő alakban történő megjelenítése. Hardy András 12
