Development of biopotential amplifier for ECG, EEG, EMG and EOG for educational purposes

Abstract

Elektrische signalen spelen een cruciale rol bij verschillende activiteiten van het menselijk lichaam. Het meten van elektrische potentiaalverschillen kan inzicht geven in het functioneren van verschillende lichaamsdelen. In dit werk richten de auteurs zich op elektrocardiografie (ECG), elektromyografie (EMG), elektro-oculogram (EOG) en elektro-encefalogram (EEG). Een biopotentiaalversterker conditioneert de verzamelde signalen. De afdeling biomedische techniek van de Polytechnische Universiteit van Cartagena had een nauwkeurige, robuuste en goedkope versterker nodig die de genoemde elektrogrammen kan uitvoeren. Om dit te realiseren is gekozen voor een instrumentatieversterker als kernelement, met extra schakelingen om ruis te filteren, de elektrische isolatie te verbeteren, bescherming tegen defibrillatieschokken, het toevoegen van een bekende DC offset en een versterking van het differentiële signaal met één enkele voeding. Na simulaties van de versterker werd een prototype ontworpen en op een printplaat gebouwd. Het is mogelijk om biopotentialen te ontvangen via een simulator of 3,5 mm jack. Configuratie van de bandbreedte en versterking gebeurt door het herplaatsen van jumpers. Het apparaat werd eerst gevalideerd met een biopotentialensimulator voordat het getest werd op een proefpersoon. Het heeft met succes een ECG uitgevoerd waarbij de verschillende golven te onderscheiden zijn. Verder is het met de EOG mogelijk om de richting te bepalen waarin de proefpersoon kijkt en kan de EMG het gebruik van spieren detecteren.