Чи безпечно підключити ардуїно до людського тіла?


14

Я хочу створити якийсь проект, який використовує Arduino для збору та відображення даних ЕКГ. Він використовує два електроди, які прикріплені до тіла (на грудях). Потім сигнал передається через підсилювачі на штифт АЦП Arduino. Arduino підключено просто до ПК. Чи безпечно таким чином з'єднати як людину, так і дошку Arduino ?

Чи варто робити певні заходи безпеки і якщо так, то які?


3
Добре за те, що ти визнав ситуацію, було не так просто, як здавалося, і просити, перш ніж робити. Пов’язано: electronics.stackexchange.com/questions/120596/…
Метт Янг

1
Використання ПК, підключеного до Arduino, для вимірювання ЕКГ дуже небезпечно. Це питання слід закрити.
Леон Хеллер

Я хотів би використовувати ноутбук (працює на акумуляторі), це безпечніше?
Гарнагар

43
@LeonHeller Якщо ваша мета - захистити людей, закриття питання - це одна з найгірших речей, яку ви могли зробити. Хороша інформація захищає людей, а не їх відсутність.
Лілі Фінлі

3
@LeonHeller Поміркуйте, чи сприяти цьому мета-питанню: яка наша політика щодо небезпечних речей? Що стосується цього питання, я вважаю, що воно повинно залишатися відкритим. Зауважте, що поки що у нас немає чіткої причини "Занадто небезпечно - таку інформацію слід приховувати у громадськості та надавати в таємниці лише тим, кого ми вважаємо гідними".
Адам Девіс

Відповіді:


25

Не рекомендується, якщо весь проект не має напруги та працює від акумулятора. Все, що експлуатується, може бути небезпечним, навіть якщо трансформатор ізольований. Існують специфічні вимоги безпеки щодо обладнання, яке працює з пацієнтами, що працює на електромережі, для захисту від надмірних струмів витоку та можливих небезпек безпеки через несправності обладнання або компонентів.

Ці норми застосовуються до професійного медичного обладнання, але вони існують не просто так. Не слід вважати, що їх можна ігнорувати, навіть якщо це лише проект хобі.


12
Невелике доповнення: навіть якщо проект працює від акумулятора, все одно може бути небезпечним підключення плати через перетворювач uart-usb без гальванічної ізоляції.
Ештон Х.

5
^^ Це. На робочому столі USB-заземлення - це земля, на ноутбуках, хто знає ... Загалом, USB-з'єднання слід розглядати як мережу в таких типах програм. electronics.stackexchange.com/questions/120596/…
Метт Янг

Практична рекомендація: використовуйте невеликий запобіжник на високій стороні, наприклад, 50mA або близько того (такий сильний струм не повинен текти в ЕКГ !!) у місці, яке б знищило весь струм струму. Це додасть певного опору, тому вам, можливо, не знадобиться це враховувати.
Х'ю Нолан

@AshtonH .: Не просто "може бути", це, безумовно, є. USB не є ізольованим, і хоча це матиме кілька одночасних збоїв, він може закрити тесту.
whatsisname

7

Проводячи тест на ЕКГ, електроди значно провідніші, ніж суха шкіра, тому можливість виникнення фібриляції чи іншої аритмії від малих напруг є і потрібно поставитися дуже серйозно. Більшість імпульсів кардіостимулятора для імплантованих кардіостимуляторів - від 2мВ до 250мВ. Це не вся велика напруга, і якщо ваш пристрій випадково передає це до серця, у вас можуть виникнути великі проблеми.

Коротка відповідь: Прочитайте IEC 60601-2-25.

Середня відповідь: щоб зробити це в наші дні, потрібно мати усі цифрові сигнали опто-ізольовані через межу фізичної ізоляції, а джерело живлення має бути ізольованим (тобто трансформаторами). Існують дуже детальні та суворі вимоги щодо того, який захист повинен бути спроможним, що передбачає можливість протистояти тому, що вони зациклюються на багато кілограмів і не переходять межу.

Вся ваша ампліфікація та обробка даних повинна відбуватися вище від вашої межі ізоляції, в основному нічого, крім UART, що перетинає її. Коротше кажучи, вам належить зробити власну друковану плату, щоб зробити це належним чином.

Використовуйте щось на зразок TI ADS1298 як аналоговий передній кінець, з яким ви можете спілкуватися через SPI.


"Вся ваша ампліфікація та обробка даних повинна відбуватись вище від вашої межі ізоляції". Це зовсім не так, вам потрібно буде зробити це електрично безпечним способом. Ви можете легко зробити пристрій, подібний до малинового пі (наприклад, із безпечними джерелами живлення), обробляти дані та демонструвати безпечно від напруги 9 В і не мати ніде ізоляції. Це , ймовірно , просто дешевше , щоб ізолювати як можна ближче до датчика , як це можливо.
Сем

1
"Коротка відповідь. Прочитайте IEC 60601-2-25." Хіба це не довга відповідь? IEC 60601-2-25 - понад 60 сторінок.
Ajedi32

@ Ajedi32: коротко для мене писати :)
whatsisname

@Sam: вимоги до межі ізоляції включають мінімальні фізичні відстані та різноманітні інші вимоги. Ваша бородавка для стін не відповідає вимогам.
whatsisname

@ Я також не погоджуюся з усіма в тому, що " всі ваші посилення та обробка даних повинні відбуватися вище вашої межі ізоляції ". Це правда, що було б недоречно (якщо це взагалі можливо) намагатися змусити непроведені сигнали EKG перетинати межа ізоляції. Однак існує кілька варіантів, де влаштувати гальванічну ізоляцію. Можна навіть зробити механічну конструкцію пристрою, що працює на батареях, таким чином, щоб USB (для зарядки та зчитування зареєстрованих даних) не можна було підключити одночасно з кабелем електрода.
Нік Алексєєв

2

Ви не зможете читати сигнали ЕКГ за допомогою бортового A / D, він недостатньо посилюється або не вистачає загального відхилення посилення режиму. Вам доведеться використовувати підсилювач приладів. При правильній конструкції (опто-муфті) слід досить безпечно підключити підсилювач приладу, що працює на батареї, до ардуїно, принаймні, так би я це зробив. (Я би настінним підсилювачем підсилювального приладу, але я ризикую взяти ідіот)


9
Для бонусного ризику використовуйте один із тих підроблених адаптерів для підключення стінок Apple від eBay, але будь ласка, дозвольте мені зняти на вас деяку страховку життя.
Spehro Pefhany

0

Це безпечно, якщо ви підключите Arduino до ноутбука та запускаєте його лише за допомогою батарей (тоді найвища напруга, яка може вас шокувати, - це напруга акумулятора ноутбука - це повинно бути досить безпечно).

Я зробив подібний проект деякий час тому, використовуючи різні деталі - я вирішив живити весь пристрій від батарей і використовувати Bluetooth для передачі даних на комп'ютер.


1
Ні, це не безпечно навіть за допомогою акумулятора для ноутбуків. Імпульсні імпульси кардіостимулятора можуть бути від 250 мВ до 2 мВ. Якщо цього достатньо, щоб сигналізувати про серцебиття, напевно на це здатні 5 вольт і більше з вашого ноутбука.
whatsisname

@whatsisname Передній кінцевий підсилювач кожного ЕКГ у світі працює від + 5 В (це має бути). Ні він не є гальванічно ізольованим від пацієнта (цього не може бути).
Нік Алексєєв

@NickAlexeev: так, але вони мають набагато суворіші технічні вимоги до безпеки, ніж будь-яке джерело живлення ноутбука.
whatsisname

@whatsisname Посилання та подробиці щодо "набагато жорсткіших вимог щодо безпеки [для передніх підсилювачів на передній частині EKG]", якщо Ви бажаєте? Майте на увазі, ми все ще говоримо про напруги живлення постійного струму.
Нік Алексєєв

0

Найпростішим і безпечним дизайном було б використовувати підсилювач, що працює на акумуляторі, щоб підсилити сигнал електродів, підключити підсилювач до Arduino, що живиться від акумулятора, для збору, обробки та зберігання інформації.
Після від'єднання електродів від пацієнта , підключіть Arduino до комп'ютера так , як ви хочете (можуть), а також передавати дані на ПК.
Очевидно, ви не використовуєте цей апарат ні для кого, хто має (носить) "темп-мейкер" !

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.