ثبت سیگنال های فیزیولوژیک

در سال ۱۸۴۷، دستگاه کیموگراف (Kymograph) یا ثبت کننده امواج (Wave Writer)  توسط کارل لودویگ، طراحی شد، کیموگراف اولین دستگاهی بود که برای مستند کردن اطلاعات آزمایشگاهی مورد استفاده قرار گرفت. کیموگراف های اولیه از یک استوانه  تشکیل شده است که با سرعت مشخص حول یک محور می چرخد؛ این استوانه دوده اندود شده و قلم ثبات با خراش دادن دوده اثر خود را بر جای می گذارد.

لودویگ به رابطه میان تعداد تنفس و تغییرات فشارخون بسیار علاقه مند بود، او در ابتدا فشارخون حیوانات آزمایشگاهی را توسط مانومتر پوازولیه Poiseuiller اندازه گیری می کرد که یک طرف آن توسط یک کاتتر به شریان حیوان آزمایشگاهی متصل بود، او از این طریق نمی توانست تغییرات سطح جیوه را که بر اثر نوسانات مداوم فشارخون به وجود می آمد، به طور دقیق ثبت کند و از طرفی او می بایست تغییرات فشار خون را با تغییرات فشار هوا در قفسه سینه به طور هم زمان ثبت کند برای رفع این مشکل، او کیموگراف را طراحی نمود و روی سطح مانومتر جیوه ای آن شناور کوچکی قرار داد که به یک قلم ثبات متصل بود، این قلم روی کاغذ دوده اندودی که روی یک رول چرخان نصب می شد قرار می گرفت و نوسانات سطح جیوه را که ناشی از تغییرات فشارخون حیوان آزمایشگاهی بود به صورت خراشهایی روی کاغذ دوده اندود به طور گرافیکی ثبت می نمود. از این طریق جزئی ترین تغییرات فشارخون ثبت شده قابل محاسبه و قابل مقایسه با سایر ثبتها  در شرایط متفاوت بود. برای ثبت زمان بر روی کیموگراف از مترونوم مکانیکی استفاده می شد. عقربه مترونوم در هر واحد زمان بر روی استوانه دوده اندود اثری بر جای می گذاشت که نمایانگر مقیاس زمانی ثبت بود. اثرات داروها توسط کیموگراف ثبت می شد و با یکدیگر مقایسه می شد بنابراین فارماکولوژی به یمن حضور کیموگراف، به سرعت تبدیل به یک علم مستقل شد. در موزه مجازی انجمن کیموگرافهای متعددی یافت می شود که بعضی از آنها از بدو تأسیس دانشگاه تهران تا کنون مورد استفاده قرار گرفته است.

کشفیات بسیار مهمی توسط کیموگراف انجام شد، که یکی از مهم ترین آنها کشف اولین نوروترنسمیتر (استیل کولین) توسط اتو لوی Otto Loewy و همکاران درسال ۱۹۲۶ می باشد. همچنین اثرات دیژیتال (Digitalis) روی عضله قلبی توسط  کیموگراف نشان داده شد. در سال ۱۹۱۸، کوشنی Cushny و مکنزی Mackenzi در مطالعه ای که توسط کیموگراف انجام گرفت اثرات درمانی دیژیتال را در فیبریلاسیون دهلیزی شرح دادند. کاربرد بالینی دیژیتال تا به امروز در آریتمی های قلبی باقی مانده است.

در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم، برای ثبت غیرتهاجمی نبض و تنفس از ابزارهای مکانیکی مختلفی استفاده می شد که در بعضی از آنها قلم ثبات بر روی کاغذ سیگنال فیزیولوژیک را به ثبت می رسانند. در موزه مجازی انجمن، تعدادی از این ابزارها و پلی گراف متصل به آن وجود دارد. از جمله این دستگاه ها اسفیگموگراف Sphygmograph می باشد که با اتصال به محل شریان رادیال قابلیت ثبت نبض را دارد. فشار نبض به صورت مکانیکی موجب حرکت قلم شده که اثرات آن روی کاغذ یا استوانه دوده اندود ثبت می شود. در موزه مجازی یک اسفیگموگراف از نوع دوجن ریچاردسون Dudgeon Richardson  وجود دارد که در گروه فیزیولوژی دانشکده پزشکی دانشگاه  تهران مورد استفاده قرار می گرفت. علاوه بر آن برای ثبت نبض شریان های عمقی، نظیر رانی و بازویی از اسیلوگراف کپسولی پاشون Capsule Oscillograph of Pachon  استفاده می شد که نمونه ای از آن در موزه مجازی وجود دارد. برای ثبت حرکات قفسه سینه، ابزار مکانیکی به نام پنوموگراف مارهMarey Pneumograph  وجود داشته است که نمونه ای از آن در گروه فیزیولوژی دانشکده پزشکی دانشگاه تهران موجود است.

در اوایل قرن بیستم، استوانه های دوده داده شده جای خود را به پلی گراف های جوهری دادند. این پلی گراف هالی قدیمی ساخته شده توسط شرکت بولیت Boulitte در موزه مجازی انجمن موجود است. در نیمه قرن بیستم، فیزیوگرافهای مدرن مجهز به آمپلی فایر و مدارهای الکترونیکی جایگزین کیموگراف مکانیکی شدند. در دانشگاه های ایران تعداد زیادی از این فیزیوگرافها موجود است که عمدتا ساخت شرکت Narco یا Lafayette می باشند. در دو دهه اخیر، با پیشرفت صنایع دیجیتال و ورود آن به تحقیقات فیزیولوژی، مبدل های آنالوگ به دیجیتال امکان ثبت کامپیوتری سیگنالهای فیزیولوژیک میسر شده است. کارل فردریش ویلهلم لودویگ Carl Friedrich Wilhelm Ludwig^د(۲۹ دسامبر ۱۸۱۶- ۲۳ آوریل ۱۸۹۵)، فیزیولوژیست برجسته آلمانی، در دانشگاه لایپزیک Leipzig، انستیتو فیزیولوژی را بنیانگذاری کرد که امروزه به پاس تلاش های او در بهبود روش های تحقیقات در فیزیولوژی، به نام انستیتوی فیزیولوژی کارل لودویگ نامیده می شود. او در زمینه های مختلفی از جمله فیزیولوژی فشارخون، دفع ادرار و بیهوشی به مطالعه پرداخت. لودویگ به همراه رودولف بوخیم Rudolf Buchheim، و اسکار شیمدبرگ Oswald Schmiedeberg، مبتکران روشهای جدید تحقیقات در فیزیولوژی، در میانه قرن نوزدهم میلادی بودند که توانستند با ادغام شیمی و فیزیولوژی با همدیگر فارماکولوژی تجربی را به عنوان یک علم مستقل، پایه گذاری کنند. به منظور بزرگداشت مقام کارل لودویگ، از سال ۱۹۳۳ مدال افتخار کارل لودویگ توسط انجمن کاردیولوژی آلمان، به کشفیات برجسته در زمینه تحقیقات قلب و عروق به محققان اعطاء می شود.