Có an toàn để kết nối một Arduino với cơ thể con người?

14

Tôi muốn tạo một số dự án sử dụng Arduino để thu thập và hiển thị dữ liệu ECG. Nó sử dụng hai điện cực được gắn vào cơ thể (trên ngực). Tín hiệu này sau đó được truyền qua op-amps đến chân Arduino ADC. Arduino được kết nối chỉ với một PC. Có an toàn cho cả con người và bo mạch Arduino được kết nối theo cách này không?

Tôi có nên thực hiện một số prautions an toàn và nếu vậy, cái nào?

arduino operational-amplifier safety

— Garnagar
nguồn

3

Tốt cho bạn để nhận ra tình huống không đơn giản như nó có vẻ, và hỏi trước khi làm. Liên quan: Electronics.stackexchange.com/questions/120596/ từ

— Matt Young

1

Việc sử dụng PC được kết nối với Arduino để đo ECG là rất nguy hiểm. Câu hỏi này nên được đóng lại.

— Leon Heller

Tôi muốn sử dụng máy tính xách tay (chạy trên batery), nó có an toàn hơn không?

— Garnagar

43

@LeonHeller Nếu mục tiêu của bạn là giữ an toàn cho mọi người, việc đóng câu hỏi là một trong những điều tồi tệ nhất bạn có thể làm. Thông tin tốt giữ cho mọi người an toàn, không thiếu.

— Lily Finley

3

@LeonHeller Cân nhắc đóng góp cho câu hỏi Meta này: Chính sách của chúng tôi về những thứ nguy hiểm là gì? Theo như câu hỏi này, tôi tin rằng nó vẫn nên mở. Lưu ý rằng cho đến nay chúng tôi không có lý do chặt chẽ "Quá nguy hiểm - thông tin đó nên được giữ kín khỏi công chúng và chỉ được cung cấp bí mật cho những người mà chúng tôi cho là xứng đáng."

— Adam Davis

25

Không nên dùng trừ khi toàn bộ dự án là điện áp thấp và hoạt động bằng pin. Bất cứ điều gì chính hoạt động có thể nguy hiểm ngay cả khi biến áp bị cô lập. Có các yêu cầu an toàn cụ thể đối với thiết bị gắn liền với bệnh nhân được vận hành để bảo vệ chống lại dòng rò quá mức và các nguy cơ an toàn tiềm ẩn do lỗi thiết bị hoặc linh kiện.

Những quy định áp dụng cho các thiết bị y tế chuyên nghiệp, nhưng chúng ở đó vì một lý do. Bạn không nên cho rằng an toàn khi bỏ qua chúng ngay cả khi đó chỉ là một dự án sở thích.

— John D
nguồn

12

Một bổ sung nhỏ: ngay cả khi dự án chạy bằng pin, vẫn có thể nguy hiểm khi kết nối bảng thông qua bộ chuyển đổi uart-usb mà không cách ly điện.

— Ashton H.

5

^^ Cái này Trên máy tính để bàn, mặt đất USB là trái đất, trên máy tính xách tay, ai biết ... Nhìn chung, kết nối USB nên được coi là nguồn chính trong các loại ứng dụng này. Electronics.stackexchange.com/questions/120596/

— Mạnh

Khuyến nghị thực tế: sử dụng một cầu chì nhỏ ở phía cao, ví dụ 50mA hoặc hơn (dòng điện này không nên chảy trong ECG !!) tại một vị trí sẽ giết chết tất cả dòng chảy hiện tại. Nó sẽ thêm một số kháng cự để bạn có thể hoặc không cần phải xem xét điều đó.

— Hugh Nolan

@AshtonH.: Không chỉ "có thể", nó chắc chắn là như vậy. USB không bị cô lập và mặc dù nó sẽ liên quan đến nhiều lỗi đồng thời, nó có thể hạ gục đối tượng thử nghiệm.

— whatsisname 16/07/2015

7

Khi thực hiện xét nghiệm ECG, các điện cực có độ dẫn điện cao hơn nhiều so với da khô, do đó, khả năng gây ra rung tâm hoặc rối loạn nhịp tim khác từ điện áp nhỏ là cần thiết và cần phải được thực hiện rất nghiêm túc. Hầu hết các xung tạo nhịp cho máy tạo nhịp được cấy ghép là từ 2mV đến 250mV. Đó không phải là toàn bộ điện áp, và nếu thiết bị của bạn vô tình lái nó vào tim, bạn có thể gặp rắc rối lớn.

Câu trả lời ngắn gọn: Đọc tiêu chuẩn IEC 60601-2-25.

Câu trả lời trung bình: Để thực hiện điều đó trong những ngày này, bạn cần phải cách ly tất cả các tín hiệu số của mình qua ranh giới cách ly vật lý và nguồn điện của bạn phải được cách ly (tức là máy biến áp). Có những yêu cầu rất chi tiết và nghiêm ngặt về loại bảo vệ nào cần có khả năng, trong đó liên quan đến việc có thể chịu được việc bị bắn với nhiều kiloVolts và không vượt qua ranh giới.

Tất cả các khuếch đại và xử lý dữ liệu của bạn cần diễn ra ở thượng nguồn của ranh giới cô lập của bạn, về cơ bản không có gì ngoài một UART vượt qua nó. Nói tóm lại, về cơ bản, bạn phải tạo ra một PCB tùy chỉnh để thực hiện đúng.

Sử dụng một cái gì đó như TI ADS1298 như một giao diện tương tự, mà bạn có thể giao tiếp thông qua SPI.

— tên là gì
nguồn

"Tất cả các khuếch đại và xử lý dữ liệu của bạn cần diễn ra ở thượng nguồn của ranh giới cách ly của bạn" Không đúng chút nào, bạn sẽ chỉ cần thực hiện theo cách an toàn về điện. Bạn có thể dễ dàng tạo ra một mâm xôi pi như thiết bị (có nguồn cung cấp năng lượng an toàn) để xử lý dữ liệu và hiển thị an toàn khi tắt 9V và không bị cô lập ở bất cứ đâu. Có lẽ chỉ cần rẻ hơn để cô lập càng gần đầu dò càng tốt.

— Sam

1

"Câu trả lời ngắn: Đọc tiêu chuẩn IEC 60601-2-25." Đó không phải là câu trả lời dài sao? IEC 60601-2-25 dài hơn 60 trang.

— Ajedi32

@ Ajedi32: viết tắt của tôi để viết :)

— whatsisname 16/07/2015

@Sam: các yêu cầu của ranh giới cách ly bao gồm khoảng cách vật lý tối thiểu và một loạt các yêu cầu khác. Mụn cóc tường của bạn sẽ không đáp ứng các yêu cầu.

— whatsisname 16/07/2015

@Sam Tôi quá không đồng ý với tất cả trong " tất cả các khuếch đại và xử lý dữ liệu của bạn cần diễn ra ở thượng nguồn của ranh giới cách ly của bạn. " ranh giới cách ly. Tuy nhiên, có nhiều hơn một lựa chọn về nơi sắp xếp cách ly điện. Thậm chí có thể thực hiện thiết kế cơ học của thiết bị chạy bằng pin sao cho USB (để sạc và đọc dữ liệu đã ghi) không thể cắm cùng lúc với cáp điện cực.

— Nick Alexeev

2

Bạn sẽ không thể đọc tín hiệu ECG với A / D trên bo mạch, nó không khuếch đại đủ hoặc có đủ loại bỏ chế độ chung. Bạn sẽ phải sử dụng một bộ khuếch đại thiết bị. Với thiết kế phù hợp (opto-coupler), việc kết nối bộ khuếch đại thiết bị chạy bằng pin với arduino là khá an toàn, ít nhất đó là cách tôi sẽ làm. (Tôi sẽ cung cấp năng lượng cho bộ khuếch đại thiết bị, nhưng tôi là một kẻ liều lĩnh)

— Sam
nguồn

9

Đối với rủi ro tiền thưởng, hãy sử dụng một trong những bộ chuyển đổi cắm tường Apple giả $ 1 từ eBay, nhưng vui lòng để tôi mua bảo hiểm nhân thọ cho bạn.

— Spehro Pefhany

0

Sẽ an toàn nếu bạn kết nối Arduino với máy tính xách tay và chỉ chạy nó bằng pin (khi đó điện áp cao nhất có thể gây sốc cho bạn là điện áp pin của máy tính xách tay - đủ an toàn).

Tôi đã thực hiện một dự án tương tự trước đây bằng cách sử dụng các bộ phận khác nhau - Tôi đã chọn cấp nguồn cho toàn bộ thiết bị từ pin và sử dụng Bluetooth để gửi dữ liệu tới máy tính.

— filo
nguồn

1

Không, nó không an toàn ngay cả khi sử dụng pin máy tính xách tay. Các xung tạo nhịp được cấy ghép có thể từ 250mV đến thấp đến 2mV. Nếu đủ để báo hiệu nhịp tim, 5 volt trở lên từ máy tính xách tay của bạn chắc chắn có khả năng.

— whatsisname 16/07/2015

@whatsisname Đầu cuối của bộ khuếch đại phía trước của mọi EKG trên thế giới được cung cấp bởi + 5V (phải có). Không phải là cách ly điện với bệnh nhân (không thể).

— Nick Alexeev

@NickAlexeev: có, nhưng họ có các yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt hơn rất nhiều để đảm bảo an toàn hơn bất kỳ nguồn cung cấp điện cho máy tính xách tay nào.

— whatsisname

@whatsisname Tài liệu tham khảo và chi tiết về "các yêu cầu nghiêm ngặt hơn nhiều về an toàn [đối với các bộ khuếch đại phía trước ở mặt trước EKG]", nếu bạn vui lòng? Hãy nhớ rằng, chúng ta vẫn đang nói về điện áp đường sắt cung cấp DC.

— Nick Alexeev

0

Thiết kế đơn giản và an toàn nhất là sử dụng bộ khuếch đại chạy bằng pin để khuếch đại tín hiệu điện cực, kết nối bộ khuếch đại với Arduino chạy bằng pin để thu thập, xử lý và lưu trữ thông tin.
Sau khi ngắt kết nối các điện cực với bệnh nhân , hãy kết nối Arduino với PC theo bất kỳ cách nào bạn muốn (có thể) và chuyển dữ liệu sang PC.
Rõ ràng, bạn không sử dụng thiết bị này cho bất kỳ ai có (mặc) một "nhà sản xuất tốc độ" !

— Chém
nguồn