Czy bezpiecznie jest podłączyć Arduino do ludzkiego ciała?

14

Chcę stworzyć projekt, który używa Arduino do gromadzenia i wyświetlania danych EKG. Wykorzystuje dwie elektrody przymocowane do ciała (na klatce piersiowej). Sygnał jest następnie przesyłany przez wzmacniacze operacyjne do pinu Arduino ADC. Arduino jest podłączone tylko do komputera. Czy połączenie człowieka i tablicy Arduino jest bezpieczne ?

Czy powinienem wykonać pewne praktyki bezpieczeństwa, a jeśli tak, to które?

arduino operational-amplifier safety

— Garnagar
źródło

3

Dobrze, że rozpoznałeś sytuację, nie było tak proste, jak się wydawało, i zapytałeś przed zrobieniem tego. Powiązane: elektronika.stackexchange.com/questions/120596/...

— Matt Young

1

Używanie komputera podłączonego do Arduino do pomiaru EKG jest bardzo niebezpieczne. To pytanie powinno zostać zamknięte.

— Leon Heller

Chciałbym korzystać z laptopa (działającego na baterii), czy jest to bezpieczniejsze?

— Garnagar,

43

@LeonHeller Jeśli Twoim celem jest zapewnienie ludziom bezpieczeństwa, zamknięcie pytania jest jedną z najgorszych rzeczy, które możesz zrobić. Dobra informacja chroni ludzi, a nie ich brak.

— Lily Finley,

3

@LeonHeller Rozważ przyczynienie się do tego pytania Meta: Jakie są nasze zasady dotyczące niebezpiecznych rzeczy? Jeśli chodzi o to pytanie, uważam, że powinno ono pozostać otwarte. Zauważ, że na razie nie mamy bezpośredniego powodu: „Zbyt niebezpieczne - takie informacje powinny być ukryte przed opinią publiczną i przekazywane w tajemnicy tylko tym, których uznaliśmy za godnych”.

— Adam Davis,

25

Nie jest wskazane, chyba że cały projekt jest zasilany niskim napięciem i bateryjnie. Wszystko zasilane z sieci może być niebezpieczne, nawet jeśli transformator jest izolowany. Istnieją szczególne wymagania bezpieczeństwa dla zasilanego z sieci urządzenia podłączonego do pacjenta w celu ochrony przed nadmiernymi prądami upływowymi i potencjalnymi zagrożeniami bezpieczeństwa wynikającymi z awarii urządzeń lub komponentów.

Przepisy te dotyczą profesjonalnego sprzętu medycznego, ale istnieją z jakiegoś powodu. Nie należy zakładać, że można je zignorować, nawet jeśli jest to tylko projekt hobby.

— John D.
źródło

12

Mały dodatek: nawet jeśli projekt jest zasilany bateryjnie, nadal może być niebezpieczne podłączenie płytki za pomocą konwertera uart-usb bez izolacji galwanicznej.

— Ashton H.

5

^^ To. Na pulpicie uziemienie USB jest uziemieniem, na laptopach, kto wie ... Ogólnie rzecz biorąc, połączenie USB powinno być traktowane jako sieć w tego typu aplikacjach. electronics.stackexchange.com/questions/120596/…

— Matt Young

Praktyczne zalecenie: użyj wysokiego bezpiecznika po stronie wysokiego napięcia, np. 50 mA lub więcej (taki prąd nie powinien płynąć w EKG !!) w miejscu, które zabiłoby cały przepływ prądu. To doda oporu, więc być może będziesz musiał wziąć to pod uwagę.

— Hugh Nolan,

@AshtonH.: Nie tylko „może być”, ale zdecydowanie tak jest. USB nie jest izolowane i chociaż wiązałoby się to z wieloma jednoczesnymi awariami, może zepsuć badanego.

— whatsisname

7

Podczas wykonywania badania EKG elektrody są znacznie bardziej przewodzące niż sucha skóra, więc istnieje możliwość wywołania migotania lub innej arytmii przy małych napięciach i należy je traktować bardzo poważnie. Większość impulsów stymulatora dla wszczepionych stymulatorów wynosi od 2 mV do 250 mV. To nie jest dużo napięcia, a jeśli twoje urządzenie przypadkowo wyrzuci je do serca, możesz mieć poważne kłopoty.

Krótka odpowiedź: przeczytaj IEC 60601-2-25.

Średnia odpowiedź: Aby to zrobić w dzisiejszych czasach, musisz mieć wszystkie cyfrowe sygnały optycznie izolowane ponad fizyczną granicą izolacji, a źródło zasilania musi być izolowane (tj. Transformatory). Istnieją bardzo szczegółowe i surowe wymagania dotyczące tego, jaki rodzaj ochrony muszą być w stanie zapewnić, co obejmuje zdolność wytrzymania bicia wielu kilowoltów i nie przekraczania granicy.

Całe twoje wzmocnienie i przetwarzanie danych musi odbywać się powyżej granicy izolacji, w zasadzie nie przekraczając jej tylko UART. Krótko mówiąc, po prostu musisz zrobić niestandardową płytkę drukowaną, aby zrobić to poprawnie.

Użyj czegoś takiego jak TI ADS1298 jako analogowy interfejs, do którego możesz się komunikować poprzez SPI.

— Jaka jest nazwa?
źródło

„Całe twoje wzmocnienie i przetwarzanie danych musi odbywać się powyżej granicy izolacji”. To nieprawda, po prostu trzeba to zrobić w sposób bezpieczny elektrycznie. Możesz łatwo sprawić, że urządzenie podobne do Raspberry Pi (z bezpiecznymi zasilaczami) będzie przetwarzać dane i wyświetlać bezpiecznie przy 9V i nie będzie miało nigdzie izolacji. To prawdopodobnie tylko tańsze wyizolować jak najbliżej sondy jak to możliwe.

— Sam

1

„Krótka odpowiedź: przeczytaj IEC 60601-2-25.” Czy to nie jest długa odpowiedź? IEC 60601-2-25 ma ponad 60 stron.

— Ajedi32,

@ Ajedi32: skrót ode mnie do pisania :)

— whatsisname

@Sam: wymagania dotyczące granicy izolacji obejmują minimalne fizyczne odstępy i szereg innych wymagań. Twoja brodawka ścienna nie spełni wymagań.

— whatsisname

@Sam Ja też się nie zgadzam z tym wszystkim „ całe wzmocnienie i przetwarzanie danych musi odbywać się powyżej granicy izolacji. ” To prawda, że próba zmuszenia niezamplifikowanych sygnałów EKG do przekroczenia granicy granica izolacji. Istnieje jednak więcej niż jedna opcja, w której można zastosować izolację galwaniczną. Możliwe jest nawet wykonanie konstrukcji mechanicznej urządzenia zasilanego bateryjnie, tak aby USB (do ładowania i odczytu zarejestrowanych danych) nie mógł być podłączony jednocześnie z kablem elektrody.

— Nick Alexeev

2

Nie będziesz w stanie odczytać sygnałów EKG za pomocą wbudowanego układu A / D, nie wzmacnia on wystarczająco lub nie ma wystarczającego odrzucenia wzmocnienia w trybie wspólnym. Będziesz musiał użyć wzmacniacza instrumentacyjnego. Przy odpowiedniej konstrukcji (opto-sprzęgacz) podłączenie wzmacniacza oprzyrządowanego na baterie do arduino powinno być dość bezpieczne, przynajmniej tak bym to zrobił. (Chciałbym zasilić wzmacniacz oprzyrządowania do ściany, ale ryzykuję idiotą)

— Sam
źródło

9

Aby uzyskać dodatkowe ryzyko, skorzystaj z jednego z fałszywych adapterów ściennych Apple za 1 USD w serwisie eBay, ale pozwól, że wykupię na ciebie ubezpieczenie na życie.

— Spehro Pefhany

0

Jest to bezpieczne, jeśli podłączysz Arduino do laptopa i uruchomisz go tylko przy użyciu baterii (wówczas najwyższe napięcie, które może cię zszokować, to napięcie baterii laptopa - to powinno być wystarczająco bezpieczne).

Podobny projekt wykonałem jakiś czas temu przy użyciu różnych części - postanowiłem zasilić całe urządzenie z baterii i użyć Bluetooth do przesyłania danych do komputera.

— filo
źródło

1

Nie, korzystanie z baterii laptopa nie jest bezpieczne. Wszczepione impulsy stymulatora mogą wynosić od 250 mV do zaledwie 2 mV. Jeśli to wystarczy, aby zasygnalizować bicie serca, zdecydowanie wystarcza na to 5 woltów z laptopa.

— whatsisname

@whatsisname Przedni koniec wzmacniacza każdego EKG na świecie jest zasilany + 5 V (tak musi być). Ani nie jest izolowany galwanicznie od pacjenta (nie może być).

— Nick Alexeev

@NickAlexeev: tak, ale mają one o wiele bardziej rygorystyczne wymagania techniczne dotyczące bezpieczeństwa, niż jakikolwiek zasilacz laptopa.

— whatsisname

@whatsisname Odniesienia i szczegóły dotyczące „znacznie bardziej rygorystycznych wymagań bezpieczeństwa [dla przednich wzmacniaczy w frontach EKG]”, jeśli chcesz? Należy pamiętać, że nadal mówimy o napięciach szyn zasilających prądu stałego.

— Nick Alexeev

0

Najłatwiejszym i najbezpieczniejszym rozwiązaniem byłoby użycie wzmacniacza zasilanego bateryjnie w celu wzmocnienia sygnału elektrod, podłączenie wzmacniacza do zasilanego bateryjnie Arduino w celu przechwytywania, przetwarzania i przechowywania informacji.
Po odłączeniu elektrod od pacjenta podłącz Arduino do komputera w dowolny sposób i przenieś dane do komputera.
Oczywiście nie korzystasz z tego urządzenia na nikim, kto ma (nosi) „stymulator” !

— Guill
źródło