Безопасно ли подключать Arduino к телу человека?

14

Я хочу создать какой-нибудь проект, который использует Arduino для сбора и отображения данных ЭКГ. Он использует два электрода, которые прикреплены к телу (на груди). Затем сигнал передается через операционные усилители на вывод АЦП Arduino. Arduino подключен только к ПК. Безопасно ли таким образом соединять плату человека и плату Arduino ?

Должен ли я сделать некоторые меры предосторожности и если да, то какие?

Garnagar
источник
3
Хорошо, что вы признали ситуацию не так просто, как казалось, и спросили, прежде чем делать. Связанный: electronics.stackexchange.com/questions/120596/…
Мэтт Янг
1
Использование ПК, подключенного к Arduino, для измерения ЭКГ очень опасно. Этот вопрос должен быть закрыт.
Леон Хеллер
Я хотел бы использовать ноутбук (работает на батарее), это безопаснее?
Гарнагар
43
@LeonHeller Если ваша цель - обеспечить безопасность людей, закрытие вопроса - одна из худших вещей, которые вы можете сделать. Хорошая информация защищает людей, а не их отсутствие.
Лили Финли
3
@LeonHeller Подумайте над тем, чтобы внести свой вклад в этот мета-вопрос: какова наша политика в отношении опасных вещей? Что касается этого вопроса, я считаю, что он должен оставаться открытым. Обратите внимание, что пока у нас нет веской причины: «Слишком опасно - такая информация должна скрываться от общественности и предоставляться в тайне только тем, кого мы посчитали достойным».
Адам Дэвис

Ответы:

25

Это не рекомендуется, если весь проект не низкое напряжение и батарея. Все, что работает от сети, может быть опасно, даже если трансформатор изолирован. Существуют специальные требования безопасности для оборудования, подключенного к пациенту, для защиты от чрезмерных токов утечки и потенциальных угроз безопасности из-за отказов оборудования или компонентов.

Эти правила применяются к профессиональному медицинскому оборудованию, но они существуют по определенной причине. Не стоит полагать, что игнорировать их безопасно, даже если это просто хобби-проект.

Джон Д
источник
12
Небольшое дополнение: даже если проект работает от батареи, все равно может быть опасно подключать плату через преобразователь uart-usb без гальванической развязки.
Эштон Х.
5
^^ Это. На настольном компьютере заземление USB - это земля, на ноутбуках, кто знает ... В целом, подключение USB должно рассматриваться как сеть в этих типах приложений. electronics.stackexchange.com/questions/120596/…
Мэтт Янг
Практическая рекомендация: используйте небольшой предохранитель на верхней стороне, например, 50 мА или около того (этот большой ток не должен течь в ЭКГ !!) в месте, которое может погубить весь ток. Это добавит некоторое сопротивление, так что вы можете или не должны принимать это во внимание.
Хью Нолан
@AshtonH.: Не просто "может быть", это определенно так. USB не изолирован и, хотя это может привести к нескольким одновременным сбоям, это может привести к сбоям в тестировании.
whatsisname
7

При проведении теста ЭКГ электроды являются гораздо более проводящими, чем сухая кожа, поэтому существует вероятность запуска фибрилляции или другой аритмии от небольших напряжений, и к ней следует относиться очень серьезно. Большинство импульсов кардиостимулятора для имплантированных кардиостимуляторов составляют от 2 до 250 мВ. Это не очень большое напряжение, и если ваше устройство случайно направит его к сердцу, у вас могут возникнуть большие проблемы.

Краткий ответ: прочитайте МЭК 60601-2-25.

Средний ответ: чтобы сделать это в наши дни, вам нужно, чтобы все ваши цифровые сигналы были оптоизолированы через границу физической изоляции, а ваш источник питания должен быть изолирован (т.е. трансформаторы). Существуют очень подробные и строгие требования к тому, на какую защиту они должны быть способны, что включает в себя способность выдерживать воздействие много киловольт и не пересекать границу.

Все ваше усиление и обработка данных должны проходить выше вашей границы изоляции, и в сущности, только UART пересекает ее. Короче говоря, вам нужно сделать собственную печатную плату, чтобы сделать это правильно.

Используйте что-то вроде TI ADS1298 в качестве аналогового интерфейса, с которым вы можете общаться через SPI.

как зовут
источник
«Все ваше усиление и обработка данных должны происходить выше границы изоляции». Не совсем так, вам просто нужно сделать это электрически безопасным способом. Вы можете легко заставить устройство типа Raspberry Pi (с безопасными источниками питания) выполнять обработку данных и безопасно отображать напряжение от 9 В без какой-либо изоляции. Это , вероятно , просто дешевле , чтобы изолировать как можно ближе к датчику , как это возможно.
Сэм
1
«Краткий ответ: прочитайте МЭК 60601-2-25.» Разве это не длинный ответ? МЭК 60601-2-25 содержит более 60 страниц.
Ajedi32
@ Ajedi32: коротко для меня, чтобы написать :)
псевдоним
@Sam: требования границы изоляции включают минимальный физический интервал и множество других требований. Ваша настенная бородавка не будет соответствовать требованиям.
whatsisname
@ Сэм. Я тоже не согласен со всем: « все ваши амплификации и обработка данных должны выполняться выше вашей границы изоляции ». Это правда, что было бы чертовски непрактично (если вообще возможно) пытаться заставить неусиленные ЭКГ-сигналы пересекать граница изоляции. Однако существует несколько вариантов расположения гальванической развязки. Можно даже выполнить механическое проектирование устройства с питанием от батареи таким образом, чтобы USB (для зарядки и считывания зарегистрированных данных) не мог быть подключен одновременно с электродным кабелем.
Ник Алексеев
2

Вы не сможете считывать сигналы ЭКГ с помощью встроенного аналого-цифрового преобразователя, он недостаточно усиливается или недостаточно подавляет синфазное усиление. Вам придется использовать инструментальный усилитель. При правильной конструкции (оптопара) должно быть достаточно безопасно подключать инструментальный усилитель с батарейным питанием к Arduino, по крайней мере, так я бы это сделал. (Я бы включил усилитель в приборной панели, но я рискую идиотом)

Сэм
источник
9
Для получения бонусного риска используйте один из этих поддельных адаптеров Apple для настенных розеток от eBay, но, пожалуйста, позвольте мне оформить страхование жизни на вас.
Спехро Пефхани
0

Безопасно, если вы подключаете Arduino к ноутбуку и запускаете его только от батарей (тогда самое высокое напряжение, которое может вас шокировать, - это напряжение батареи ноутбука - этого должно быть достаточно безопасно).

Некоторое время назад я сделал похожий проект, используя разные части - я решил питать все устройство от батарей и использовать Bluetooth для отправки данных на компьютер.

фило
источник
1
Нет, это небезопасно даже при использовании аккумулятора ноутбука. Имплантируемые импульсы кардиостимулятора могут составлять от 250 мВ до 2 мВ. Если этого достаточно, чтобы сигнализировать сердцебиение, 5 Вольт или больше от вашего ноутбука определенно способны на это.
whatsisname
@whatsisname Конец переднего усилителя каждой ЭКГ в мире питается от + 5В (должно быть). Он также не гальванически изолирован от пациента (этого не может быть).
Ник Алексеев
@NickAlexeev: да, но они предъявляют гораздо более строгие технические требования к безопасности, чем любой блок питания ноутбука.
whatsisname
@whatsisname Ссылки и подробности о «гораздо более жестких требованиях безопасности [для передних усилителей в передних концах ЭКГ]», пожалуйста? Имейте в виду, мы все еще говорим о напряжениях в шине питания постоянного тока.
Ник Алексеев
0

Самый простой и безопасный дизайн - использовать усилитель с батарейным питанием для усиления сигнала электродов, подключать усилитель к Arduino с батарейным питанием для сбора, обработки и хранения информации.
После отсоединения электродов от пациента подключите Arduino к ПК любым удобным для вас способом (можете) и перенесите данные на ПК.
Очевидно, что вы не используете этот аппарат на тех, кто имеет (носит) "ритм мейкер" !

Guill
источник