我想创建一些使用 Arduino 来收集和显示心电图数据的项目。它使用两个连接到身体(胸部)的电极。然后信号通过运算放大器传输到 Arduino ADC 引脚。Arduino 只连接到 PC。以这种方式连接人和Arduino板是否安全?
我应该采取一些安全措施吗?如果是,应该采取哪些措施?
我想创建一些使用 Arduino 来收集和显示心电图数据的项目。它使用两个连接到身体(胸部)的电极。然后信号通过运算放大器传输到 Arduino ADC 引脚。Arduino 只连接到 PC。以这种方式连接人和Arduino板是否安全?
我应该采取一些安全措施吗?如果是,应该采取哪些措施?
除非整个项目都是低电压和电池供电的,否则不建议这样做。即使变压器隔离,任何电源操作都可能是危险的。对主电源操作的患者连接设备有特定的安全要求,以防止由于设备或组件故障而导致的过度泄漏电流和潜在的安全隐患。
这些规定适用于专业医疗设备,但它们的存在是有原因的。你不应该认为忽略它们是安全的,即使它只是一个爱好项目。
在进行心电图测试时,电极的导电性比干性皮肤高得多,因此存在由小电压引发纤颤或其他心律失常的可能性,需要非常重视。大多数植入式起搏器的起搏器脉冲为 2mV 至 250mV。这不是很大的电压,如果您的设备不小心将其驱动到心脏,您可能会遇到很多麻烦。
简短回答:阅读 IEC 60601-2-25。
中等答案:如今,要做到这一点,您需要将所有数字信号光隔离在物理隔离边界上,并且必须隔离电源(即变压器)。对于这些人需要具备什么样的保护能力,有非常详细和严格的要求,包括能够承受数千伏的电击并且不越界。
您所有的放大和数据处理都需要在隔离边界的上游进行,基本上只有一个 UART 穿过它。简而言之,您基本上必须制作一个定制的 PCB 才能正确完成。
使用 TI ADS1298 之类的东西作为模拟前端,您可以通过 SPI 与之通信。
您将无法使用板载 A/D 读取 ECG 信号,它没有足够放大或没有足够的共模增益抑制。您将不得不使用仪表放大器。通过适当的设计(光耦合器),将电池供电的仪表放大器连接到 arduino 应该是相当安全的,至少我会这样做。(我会给仪表放大器供电,但我是个冒险的白痴)
如果您将 Arduino 连接到笔记本电脑并仅使用电池运行它是安全的(那么可能使您震惊的最高电压是笔记本电脑的电池电压 - 这应该足够安全)。
前段时间我用不同的部件做了一个类似的项目——我选择用电池为整个设备供电,并使用蓝牙将数据发送到计算机。