EKG-Verstärker

(2008) – Aufbau und Test eine einfachen 1-Kanal EKG-Verstärkers


Das Oszilloskopbild des EKG-Verstärkerausgangs

Als ich stolzer Besitzer eines Speicheroszilloskopes wurde und ich mich an dem Gerät austobte, lagen zwei Projekte auf der Hand:
- Ein 2-Kanal Signalgenerator (XY-Betrieb, OpAmp-Schaltungen und Filterschaltungen betrachten)
- Ein EKG-Verstärker (ein wenig hat wohl auch meine frühere Tätigkeit im Rettungsdienst beigetragen)

Der Verstärker basiert auf eine Abwandlung eines Verstärkers von dieser Seite >>http://formica.nusseis.de/EKG/<<, auf welche ich wiederum von dieser Seite aus gestoßen bin >>http://johannes.lampel.net/<<.
Im wesentlichen handelt es sich um eine Transistor-Verstärkung und Entkopplung des Signals über Elkos. Die Transistoren werden an über die Wahl der Widerstände an einen angenehmen Arbeitspunkt gebracht.
=> Die verstärkten Signale gehen an einen OpAmp-Differenzverstärker
=> weiter zum OpAmp-Verstärker (mit dem Poti einstellen), der geichzeitig für die nötige Signalstabilität für die folgenden Filter liefert
=>OpAmp-Tiefpass 2.=>OpAmp-Tiefpass 2. (also insgesamt Tiefpass 4. Ordnung).
Am Ende erhält man eine verstärktes Differenzsignal (bis zu 400fache Verstärkung), welches durch einen 25MHz Tiefpass 4.Ordnung gelaufen ist und gar nicht mal so schlecht aussieht.

Bei einer Batterieversorgung von 9V (geteilte Versorgung: +4,5V, 0V und -4,5V) hat das brauchbare Signal eine absolute Höhe von ca. 2-4V. Leider ist die Qualität des Signals sehr von der Kontaktierung, der Leitung und ihrer Abschirmung abhängig.

Letzlich beste Ergebnisse mit einem Koaxialkabel je Ableitungskontakt (Innen genutzt, Außen dient als Schirmung) und Krokoklemmen, welche an die EKG-Elektroden (mit Silberchlorid im Kontaktgel) führen.

Vorzüge dieses Verstärkers:
- Nur zwei Kontaktierungen und sehr simpler Aufbau ohne teure Komponenten (2 Transistoren, 1 QuadOpAmp, Elkos, Poti)
- Wenn man alles ordentlich ausführt, erhält man ein tolles Signal, auf dem man sehr deutlich(!) die P-Welle, den QRS-Komplex und die T-Welle sehen kann.

Probleme:
- Gute Abschirmung nötig (verdrillen, kurze Leitungswege oder gleich Koaxkabel nehmen)
- Elkos haben beste Ergebnisse erziehlt, andere Kondensatortypen (für die 10,47,100µ) waren nicht sehr überzeugend
- Sehr gute Hautkontaktierung nötig (super Ergebnis mit original EKG-Elektroden (Ag, Ag/Cl) oder: viel Spuckem ruhig sitzen und kurze verdrillte Drähte zwischen Daumen und Zeigefinger halten)
- Sehr anfällig gegen Bewegung
- Kalibrierung für medizinische Auswertung ist bei aktuellem Aufbau nicht möglich
- ST-Streckenhebungen/Senkungen sind nicht annähernd auszumachen (auf normalen 3-Kanal aber auch nicht sehr gut, dazu braucht es normalerweise ein 12er EKG)

Verbesserungen:
- Galvanisierung der Krokoklemmen für besseren Kontakt.
- Hab noch passende Druckknöpfe für die EKG-Elektroden aufgetrieben, müssten aber für bessere Kontaktierung noch galvanisiert werden.


Videos


Hier nochmal ein QRS-Komplex in Vergrößerung.

 

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind markiert *