Kann ein Oszilloskop als EKG verwendet werden?

Ich war in der Praxis meines Arztes und bemerkte ein EKG-Gerät, das wie ein Standard-Oszilloskop aussah. Tatsächlich war sein Gehäuse fast identisch mit meinem Zweikanal-Tektonix 1104b. Der Hauptunterschied bestand darin, dass es mehr Sonden hatte, aber ich habe nicht überprüft, ob sie mit verschiedenen Kanälen verbunden waren.

Kann ich zum Beispiel mein Endoskop als EKG verwenden? Wenn ja, bedarf es irgendwelcher Modifikationen?

Es wird Front-End/Verstärker für EKG benötigt .
Was ist mit der Anzahl der Kanäle?
Ich erinnere mich, dass ich einige interessante Wellenformen gesehen habe, als ich die Anschlüsse dieser billigen zusammenlötbaren Oszilloskope berührte. Ich frage mich, was die Wellenform war.
Wahrscheinlich 50 Hz (oder 60 in einigen Ländern) Netzbrummen (elektrisches Feld), das von Ihrem Körper aufgenommen wird.
Ha! Hier die Elektronik. Es gab eine ähnliche Diskussion, nachdem ich mich engagiert hatte. Sie können es auf StackExchange suchen.
Ich frage mich, ob Darlington-Transistoren verwendet werden.
Die vielen EKG-Sonden werden in spezifische "Ableitungen" unterschieden, die die EKG-Leute interpretieren. Die häufigste Spur oder "Ableitung" ist das "I"-Signal und es ist die Differenz zwischen den Sonden des linken Arms (-) und des rechten Arms (+). Siehe ecgwaves.com/topic/… für die Platzierung von 10 Sonden und den 12 „Ableitungen“. Ein gemeinsames Referenzsignal ist das Wilson Central Terminal (WCT), das die Sonden des linken Arms, des rechten Arms und des Beins zu einer Nullreferenz summiert/mittelt, gegen die viele der anderen Sonden gemessen werden.
Ich liebe diese Antwort. Ich habe nur die oberflächlichsten Kenntnisse über EE (ich bin früh zu Comp Sci gewechselt!), aber dies war eine faszinierende Lektüre.

Antworten (3)

Absolut ja. Aber Sie brauchen ein Frontend.

Ein EKG ist normalerweise nur ein Instrumentenverstärker oder ein mehrstufiger Verstärker mit möglichst vielen dB Gleichtaktunterdrückung.

Das Problem ist, dass Menschen Beutel mit elektrolytreichen Flüssigkeiten und Fleisch mit der richtigen Kombination aus Widerstand auf der Außenseite (Haut) und relativ niedriger Impedanz gegenüber Wechselstromsignalen sind, die alle Arten von abgestrahlten EMI ständig in unsere Haut einkoppeln.

Wenn Sie jemals versehentlich die Spitze einer Lautsprecherbuchse mit Ihrem Finger berührt haben, oder zum Teufel, versuchen Sie einfach, Ihren Finger mit Ihrem Oszilloskop zu untersuchen (ist das nicht das Erste, was man mit einem neuen Oszilloskop macht? Ich weiß, es ist für mich! ), du wirst sehen, was ich meine. Es gibt wahrscheinlich ein oder zwei Volt von 50 Hz oder 60 Hz Welligkeit nur von der Verkabelung in Ihrem Haus.

Dies stellt ein Problem dar, wenn versucht wird, elektrische Signale zu erkennen, die ihren Ursprung tief im Inneren des von der Haut eingeschlossenen Fleischsacks haben, wobei all diese Rauschkopplung direkt an der Oberfläche versucht, sie zu übertönen.

Wo diese laute Müllkopplung in Ihre Haut in der Größenordnung von ein oder zwei Volt liegt, betragen die Signale von Ihrem Herzen (zumindest am Erfassungspunkt auf Ihrer Haut) etwa 1 mV von Spitze zu Spitze. Um eine gute Wellenform zu erhalten, sollten Sie in der Lage sein, Spitzen von nur 20 µV klar zu sehen.

Sie können also ein Oszilloskop nicht ohne Hilfe verwenden, Sie können eines sicherlich als sehr effektives EKG / EKG mit einem Frontend verwenden.

Ein solches Frontend ist nicht besonders schwierig herzustellen. Die Bandbreite und Frequenz von Signalen des menschlichen Herzens sind ... ziemlich langsam im Zusammenhang mit analoger Elektronik. Das macht ein Frontend besonders fehlerverzeihend, und Sie können es sogar mit nur einem IC auf einem Steckbrett aufbauen.

Im Wesentlichen läuft alles auf zwei Dinge hinaus: Sie brauchen viel Verstärkung und viel Gleichtaktunterdrückung.

Die Gleichtaktunterdrückung wird im einfachsten Fall dadurch erreicht, dass die Massereferenz des Operationsverstärkers über einen niedrigen (aber nicht zu niedrigen) Widerstand wie 100 Ω mit Ihrem eigenen Körper verbunden wird. Dies ist die Leitung, die dazu neigt, sich weit von Ihrer Brust entfernt zu verbinden, z. B. am Winkel oder am Bein. Dadurch wird sichergestellt, dass nur das Rauschen aufgenommen und als Gleichtakt zurückgewiesen wird, wodurch das Herzsignal übrig bleibt (das viel zu schwach ist, um so weit entfernt in Ihrem Knöchel oder wo auch immer zu sein).

Eine leistungsstärkere Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, tatsächlich einen zweiten Operationsverstärker zu verwenden, um die Massereferenz (Ihre Haut) anzusteuern und den größten Teil des Gleichtaktrauschens aktiv auszulöschen.

Wenn Sie nach „EKG-Frontend-Schaltung“ suchen, finden Sie einige vollständige Schaltpläne unterschiedlicher Einfachheit oder Komplexität.

Jeder von ihnen kann funktionieren, aber es hängt letztendlich davon ab, welches Leistungsniveau akzeptabel ist.

Ich habe persönlich dieses und ein anderes ähnliches gemacht, das auch einen Fahrer für das rechte Bein verwendete, den ich anscheinend nicht finden kann, und beide haben meine Erwartungen übertroffen. Sie haben ganz gut funktioniert:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Sicherheitshinweis

Befestigen Sie nichts, was mit Ihrem Körper verbunden ist, so an einem Oszilloskop, das direkt in die Wand gesteckt wird. Sie müssen einen Trenntransformator verwenden, um das Oszilloskop vollständig zu isolieren, damit kein Massepfad durch Sie (und wahrscheinlich durch das elektrische Leitungssystem Ihres Herzens) geführt werden kann. Echte EKGs sind vollständig isoliert, wenn sie überhaupt in die Wand gesteckt werden.

Schlussbemerkung: Ihr Körper wird nicht mit elektrischem Strom betrieben.

Es läuft mit Ionenstrom. Elektrischer Strom hat Elektronen als Ladungsträger, aus denen dieser Strom besteht, aber in Ihrem Körper fließen eher positive Ionen als Elektronen, die beispielsweise Ihre Muskeln bewegen.

Aus diesem Grund müssen Sie eine Art Elektrolyt zwischen einer Elektrode und Ihrer Haut verwenden, der eine Halbzelle bildet und die Umwandlung der Ionenströme in elektrische Ströme zur Verwendung mit Ihrem EKG-Frontend ermöglicht.

Der Kauf geeigneter medizinischer Elektroden ist ideal, aber ich kann persönlich bestätigen, dass Alufolie mit etwas Shampoo darauf geschmiert zur Not funktionieren kann, wenn Sie wirklich ungeduldig sind, das zu testen, was Sie hergestellt haben. Ihre Ergebnisse können abweichen.

Verwenden Sie einen Trenntransformator und lassen Sie sich nicht versehentlich verletzen oder töten. Darüber hinaus ist dies tatsächlich ein großartiges Projekt, das nicht zu schwer oder teuer zu bauen ist, wenn Sie ausreichend interessiert und motiviert sind. Viel Glück!

„Befestigen Sie nichts, was mit Ihrem Körper verbunden ist, an einem Oszilloskop, das direkt in die Wand gesteckt wird. Sie müssen einen Trenntransformator verwenden, um das Oszilloskop vollständig zu isolieren.“ Warum? Sie berühren ständig die Sonden und Knöpfe eines Oszilloskops. Oszilloskope, die ihre Benutzer durch Stromschläge töten, wären ziemlich unbeliebt.
@Michael-Elektroskope fallen manchmal wie jedes andere elektrische Gerät aus und können den Benutzer schockieren, genau wie alles andere im Falle einer Fehlfunktion. Wenn Sie es mit der Hand berühren und Strom zu Ihren Füßen fließt, berührt es kaum Ihr Herz. Unangenehm, schädlich, aber meist leicht überlebbar. Aber wenn Sie zwei Elektroden mit Herz direkt dazwischen haben, dann würde ein solcher Unfall Strom direkt durch Ihr Herz fließen lassen, wo er die größte Chance hat, Sie zu töten. Nun, Gehirn könnte schlimmer sein, aber das war's.
Dies ist eine brillante Antwort. Es hat mich fast dazu gebracht, einen solchen Verstärker zu bauen, und ich brauche nicht im Entferntesten einen.
Für alle, die sich gefragt haben, ob das rechte Bein nur durch Konvention gewählt wurde, es ist am weitesten vom Herzen entfernt. Ich fühle mich ziemlich dumm, mich nicht daran zu erinnern
@Michael Es gibt einen großen Unterschied zwischen "Testausrüstung, die von einem bewussten Benutzer verwendet wird, der entweder ein Enthusiast oder professionell ausgebildet ist, bei dem das Unfallrisiko bekannt ist und bei dem die Verbindungen in diesem Fall die meiste Zeit schnell unterbrochen werden können". und "etwas, das mit Elektroden verbunden ist, die an einem PATIENTEN in einem gefährdeten Bereich angebracht sind".
@2e0byo: Ich habe die Treibersoftware für ein solches Gerät bereit, wenn jemand die analoge Hardwareseite bauen kann. Ich habe es bis einschließlich des A/D-Wandlers am Laufen. Es scheiterte an diesem Punkt, weil weder ich noch mein Partner gut genug löten konnten.
Ich möchte als zusätzliche Warnung hinzufügen, dass man kein Oszilloskop verwenden darf, das an etwas angeschlossen ist , das an die Wand angeschlossen ist, es sei denn, das EKG-Frontend enthält einen sicherheitsbewerteten Trennverstärker. Ich möchte auch betonen, dass es einen großen Unterschied zwischen der Schockstärke gibt, die man bekommt, wenn man etwas mit trockener Haut berührt, und einer Verbindung mit einer Elektrode, die bewusst darauf ausgelegt ist, die Hautleitfähigkeit zu maximieren.
Als ich in der Schule war, haben wir einige EKG-Überwachungen mit einem Oszilloskop durchgeführt. Das Frontend war ein unabhängiges Modul, das von einer 9-V-Batterie gespeist wurde, und der BNC-Ausgang verwendete eine Art galvanische Trennung. Keine schlechte Idee, um wirklich für Sicherheit zu sorgen, wenn Dinge von 17-jährigen Schülern benutzt werden....
@Michael Berühren Sie die Anschlüsse einer 9-V-Batterie mit Ihrem Finger. Berühren Sie nun die Terminals mit Ihrer Zunge. Wenn Sie aufgehört haben, „Autsch“ zu sagen, werden Sie erkennen, dass das, was Sie mit Ihren Fingern berühren können, möglicherweise kein guter Plan für leitfähigere Teile Ihres Körpers ist.
Glücklicherweise haben die meisten Menschen Haut auf Brust und Rücken, die 9 Volt standhalten kann.
Gute Antwort, aber ich denke nicht, dass die Verwendung eines Trenntransformators eine gute Idee ist: (1) Es schützt den Patienten nicht vor jedem Fehler im Bereich, da die Netznennspannung den Patienten bei einigen Fehlern sowieso erreichen könnte; (2) es negiert die Vorteile des Netz-Erdleiters (wenn der Trenntransformator ihn bricht) oder es verbindet den Patienten indirekt mit der Netz-Erde, was für Menschen nicht sicher ist (deshalb haben ESD-Armbänder diesen 1-Mohm-Widerstand) ... .
... Das Richtige ist, das Front-End mit einer Technik (Signaltransformatoren, Optokoppler usw.) vom Oszilloskop zu isolieren und es über eine Niederspannungsbatterie oder einen isolierten SELV-Stromversorgungskreis mit Strom zu versorgen.
@Graham Für das, was es wert ist, gibt es eine (möglicherweise apokryphe) Geschichte von jemandem, der die Sonden eines normalen Multimeters (das mit genau dieser 9-Volt-Batterie betrieben wird) durch die Haut beider Daumen sticht und es so einstellt, dass es "Widerstand misst". Der Strom floss dann quer durch den Körper und ließ ihr Herz stehen bleiben und sie starben. Der tatsächliche Widerstandswert wird nicht angegeben.
@htmlcoderexe Ja, ich habe früher die Darwin Awards verfolgt. Link für Neugierige ist darwinawards.com/darwin/darwin1999-50.html Ich dachte, ein Experiment, das die Menschen sicher zu Hause durchführen könnten, wäre jedoch vorzuziehen! ;)

Es gibt sehr einfache integrierte Frontends, die die notwendige Signalkonditionierung durchführen. Nur als Beispiel: AD8232

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Auch in Tafeln erhältlich:

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Quelle: funfun

Eine andere (schwierigere) Option wäre eine benutzerdefinierte Schaltung, die auf einem Instrumentenverstärker basiert, um den DC-Offset zu entfernen und die Filterung durchzuführen, die Ihr Oszilloskop benötigt, um das Signal korrekt zu erfassen.

Bearbeiten: Um einige zusätzliche Informationen zum Unterschied zwischen Elektroden und Elektroden bereitzustellen:

Wikipedia-Artikel über Elektrokardiographie

ecgwaves.com

Grundsätzlich führen Sie Differentialmessungen durch, die eine Referenz (normalerweise zum rechten Bein) bereitstellen, um die Entfernung der Basislinie zu verbessern.

12-Kanal-EKG:

  • 4 Elektroden an allen 4 Gliedmaßen (RA, LL, LA, RL)
  • 6 Elektroden am Präkordium (V1–6)
Dies ist keine Anfängerschaltung, gehen Sie mit der vorgefertigten PWB.
Wenn Sie in die Praxis Ihres Arztes gehen, werden normalerweise viele Leitungen verwendet. Bis zu 12. Dieses Board ist für ein 3-Kanal-EKG vorgesehen, und dies ist eine übliche Arbeitsweise von tragbaren EKG-Monitoren (auch Holter-Monitore genannt). Es ist auch erwähnenswert, dass Sie zur Verwendung des Sparkfun-Boards auch ein spezielles Kabel mit drei Elektroden kaufen / herstellen möchten, das an einem Ende den Stecker zum Board und am anderen Ende 3 Druckknöpfe hat. Diese Boards sind großartig und ich besitze ein paar.
@bfris Dies ist ein One- Lead-Frontend. Wenn ein medizinischer Techniker von einer EKG-Ableitung spricht, meint er ein Paar Pads für das Herzpotential und möglicherweise auch einen Beinantrieb. Einige Pads können von „Leads“ gemeinsam genutzt werden. Es ist also ein vorderes Ende mit einer Leitung, drei Elektroden.
Wie viele Kanäle brauchen Sie also für sagen wir 12 Leads? Sind die Signale gemischt? Verzeihen Sie die Sprache meines Laien.
@ user148298 Ich habe der Antwort einige Verweise hinzugefügt

Ein EKG-Gerät hat ein Display, das einem Oszilloskop nicht unähnlich ist. Das ist klar genug.

Was einem Oszilloskop jedoch fehlt, ist die Erkennungs- und Verstärkungsschaltung, die die elektrischen Impulse des Herzens aufnimmt und sie entsprechend verstärkt/konditioniert, damit sie auf einem Bildschirm angezeigt oder auf Papier geplottet werden können.

Sie könnten ein EKG-Frontend für Ihr Oszilloskop bauen und ein (wahrscheinlich) grobes EKG-ähnliches Gerät haben.

Ich habe diesen Artikel über die Funktionsweise von EKGs und eine Beispielschaltung gefunden, die Ihnen helfen könnte, wenn Sie dies weiter verfolgen möchten:

EKG

Kann ein Oszilloskop als EKG verwendet werden?
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