การเชื่อมต่อ Arduino กับร่างกายมนุษย์ปลอดภัยหรือไม่?

14

ฉันต้องการสร้างโครงการที่ใช้ Arduino เพื่อรวบรวมและแสดงข้อมูลคลื่นไฟฟ้าหัวใจ มันใช้สองขั้วไฟฟ้าที่แนบมากับร่างกาย (บนหน้าอก) จากนั้นสัญญาณจะถูกส่งผ่าน op-amps ไปยัง Arduino ADC pin Arduino เชื่อมต่อกับพีซี ปลอดภัยหรือไม่สำหรับทั้งมนุษย์และบอร์ด Arduinoที่จะเชื่อมต่อด้วยวิธีนี้?

ฉันควรทำข้อควรระวังเพื่อความปลอดภัยและหากเป็นเช่นนั้น

arduino operational-amplifier safety

— Garnagar
แหล่งที่มา

3

ดีสำหรับคุณที่ตระหนักถึงสถานการณ์นั้นไม่ง่ายอย่างที่คิดและถามก่อนทำ ที่เกี่ยวข้อง: electronics.stackexchange.com/questions/120596/…

— Matt Young

1

การใช้พีซีที่เชื่อมต่อกับ Arduino สำหรับการวัดคลื่นไฟฟ้าหัวใจนั้นเป็นสิ่งที่อันตรายมาก คำถามนี้ควรปิด

— Leon Heller

ฉันต้องการใช้แล็ปท็อป (ที่ทำงานบน batery) ปลอดภัยกว่าหรือไม่

— Garnagar

43

@LeonHeller หากเป้าหมายของคุณคือการทำให้คนปลอดภัยการปิดคำถามเป็นหนึ่งในสิ่งที่แย่ที่สุดที่คุณสามารถทำได้ ข้อมูลที่ดีช่วยให้คนปลอดภัยไม่ขาด

— Lily Finley

3

@LeonHeller ลองพิจารณาคำถามนี้: นโยบายของเราเกี่ยวกับสิ่งที่เป็นอันตรายคืออะไร? เท่าที่คำถามนี้ไปฉันเชื่อว่ามันควรจะยังคงเปิดอยู่ โปรดทราบว่า ณ ตอนนี้เรายังไม่มีเหตุผลที่ชัดเจนว่า"อันตรายเกินไป - ข้อมูลดังกล่าวควรได้รับการสงวนไว้จากสาธารณชนและจะมอบเป็นความลับแก่ผู้ที่เราถือว่ามีค่าเท่านั้น"

— Adam Davis

25

ไม่แนะนำให้เลือกเว้นแต่โครงการทั้งหมดจะใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำและใช้แบตเตอรี่ แหล่งจ่ายไฟหลักใด ๆ ที่อาจเป็นอันตรายแม้ว่าหม้อแปลงแยกได้ มีข้อกำหนดด้านความปลอดภัยเฉพาะสำหรับอุปกรณ์ที่ต้องใช้กับผู้ป่วยที่ใช้ไฟเพื่อป้องกันกระแสไฟฟ้ารั่วไหลมากเกินไปและอันตรายจากความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้นเนื่องจากอุปกรณ์หรือส่วนประกอบล้มเหลว

กฎระเบียบเหล่านั้นมีผลบังคับใช้กับอุปกรณ์การแพทย์มืออาชีพ แต่มีไว้สำหรับเหตุผล คุณไม่ควรคิดว่าจะปลอดภัยที่จะเพิกเฉยต่อสิ่งเหล่านี้แม้ว่าจะเป็นเพียงงานอดิเรก

— จอห์นดี
แหล่งที่มา

12

การเพิ่มเล็ก ๆ : แม้ว่าโครงการจะใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ก็ยังอาจเป็นอันตรายต่อการเชื่อมต่อบอร์ดผ่านตัวแปลง uart-usb โดยไม่ต้องแยกกัลวานิก

— Ashton H.

5

^^ นี้ บนเดสก์ท็อปพื้น USB คือโลกบนแล็ปท็อปที่รู้จัก ... โดยรวมแล้วการเชื่อมต่อ USB ควรได้รับการพิจารณาว่าเป็นแหล่งจ่ายหลักในแอปพลิเคชันประเภทนี้ electronics.stackexchange.com/questions/120596/…

— Matt Young

คำแนะนำการใช้งาน: ใช้ฟิวส์ขนาดเล็กที่ด้านสูงเช่น 50mA หรือมากกว่านั้น (กระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่นี้ไม่ควรไหลในคลื่นไฟฟ้าหัวใจ !!) ในตำแหน่งที่จะฆ่ากระแสทั้งหมด มันจะเพิ่มความต้านทานบางอย่างดังนั้นคุณอาจจะหรืออาจไม่จำเป็นต้องคำนึงถึงเรื่องนั้น

— Hugh Nolan

@AshtonH.: ไม่ใช่แค่ "อาจเป็น" แน่นอนที่สุดคือ USB ไม่ได้ถูกแยกออกและแม้ว่ามันจะเกี่ยวข้องกับความล้มเหลวหลายอย่างพร้อมกัน

— whatsisname

7

เมื่อทำการทดสอบคลื่นไฟฟ้าหัวใจอิเล็กโทรดมีความนำไฟฟ้ามากกว่าผิวแห้งดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะหรือภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะอื่น ๆ จากแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กและต้องดำเนินการอย่างจริงจัง พัลส์เครื่องกระตุ้นหัวใจส่วนใหญ่สำหรับเครื่องกระตุ้นหัวใจแบบฝังอยู่ระหว่าง 2mV ถึง 250mV นั่นไม่ใช่แรงดันไฟฟ้าทั้งหมดและหากอุปกรณ์ของคุณขับไปยังหัวใจโดยไม่ได้ตั้งใจคุณอาจมีปัญหาอย่างมาก

คำตอบสั้น ๆ : อ่าน IEC 60601-2-25

คำตอบปานกลาง: ในการทำวันนี้คุณต้องมีสัญญาณดิจิตอลทั้งหมดของคุณแยกจากกันในขอบเขตการแยกทางกายภาพและแหล่งพลังงานของคุณจะต้องถูกแยกออก (เช่นหม้อแปลง) มีข้อกำหนดที่ละเอียดและเข้มงวดมากเกี่ยวกับชนิดของการป้องกันที่จำเป็นต้องมีซึ่งเกี่ยวข้องกับความสามารถในการต้านทานการถูก zapped ด้วย kiloVolts จำนวนมากและไม่ข้ามเขตแดน

การขยายและการประมวลผลข้อมูลทั้งหมดของคุณจำเป็นต้องเกิดขึ้นเหนือขอบเขตแยกของคุณโดยทั่วไปแล้วไม่มีอะไรนอกจาก UART จะข้ามมัน ในระยะสั้นคุณจะต้องสร้าง PCB แบบกำหนดเองเพื่อทำมันอย่างถูกต้อง

ใช้สิ่งที่ชอบ TI ADS1298 เป็นส่วนหน้าแบบอะนาล็อกซึ่งคุณสามารถสื่อสารผ่าน SPI

— whatsisname
แหล่งที่มา

"การขยายและการประมวลผลข้อมูลทั้งหมดของคุณจำเป็นต้องเกิดขึ้นเหนือขอบเขตการแยกของคุณ" ไม่เป็นความจริง แต่อย่างใดคุณจะต้องทำอย่างปลอดภัยด้วยระบบไฟฟ้า คุณสามารถสร้างอุปกรณ์ราสเบอร์รี่ปี่ได้อย่างง่ายดาย (ด้วยแหล่งจ่ายไฟที่ปลอดภัย) ทำการประมวลผลข้อมูลและแสดงผลอย่างปลอดภัยจาก 9V และไม่มีการแยกออกจากกัน มันอาจจะถูกกว่าการแยกให้ใกล้กับโพรบมากที่สุด

— Sam

1

"คำตอบสั้น ๆ : อ่าน IEC 60601-2-25" นั่นคือคำตอบที่ยาวใช่ไหม IEC 60601-2-25 มีความยาวมากกว่า 60 หน้า

— Ajedi32

@ Ajedi32: สั้น ๆ สำหรับฉันที่จะเขียน :)

— whatsisname

@ Sam: ข้อกำหนดของขอบเขตการแยกรวมถึงการเว้นวรรคทางกายภาพขั้นต่ำและข้อกำหนดอื่น ๆ อีกมากมาย หูดผนังของคุณจะไม่ตอบสนองความต้องการ

— whatsisname

@Sam ฉันไม่เห็นด้วยกับทุกคนใน "การขยายและการประมวลผลข้อมูลทั้งหมดของคุณต้องเกิดขึ้นเหนือขอบเขตการแยกของคุณ " มันเป็นความจริงที่ว่ามันจะเป็นไปไม่ได้ (ถ้าเป็นไปได้) เพื่อพยายามทำให้สัญญาณ EKG ขอบเขตการแยก อย่างไรก็ตามมีมากกว่าหนึ่งตัวเลือกสำหรับตำแหน่งที่จะจัดการแยกกัลวานิก เป็นไปได้ที่จะทำการออกแบบเชิงกลของอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เช่น USB (สำหรับการชาร์จและการอ่านข้อมูลที่บันทึกไว้) ไม่สามารถเสียบในเวลาเดียวกันกับสายอิเล็กโทรด

— Nick Alexeev

2

คุณจะไม่สามารถอ่านสัญญาณ ECG ด้วย A / D ออนบอร์ดมันไม่ได้ขยายเพียงพอหรือมีการปฏิเสธโหมดทั่วไปที่ได้รับเพียงพอ คุณจะต้องใช้เครื่องขยายเสียง instrumentation ด้วยการออกแบบที่เหมาะสม (opto-coupler) มันควรจะค่อนข้างปลอดภัยในการเชื่อมต่อแอมพลิฟายเออร์เครื่องมือวัดที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เข้ากับอาร์ดิโนอย่างน้อยก็เป็นอย่างนั้น (ฉันจะเพิ่มกำลังให้กับแอมพลิฟายเออร์ของเครื่องมือ แต่ฉันเสี่ยงต่อการเป็นคนงี่เง่า)

— แซม
แหล่งที่มา

9

สำหรับความเสี่ยงจากโบนัสให้ใช้อะแดปเตอร์ปลั๊กติดผนัง Apple $ 1 อันปลอมจาก eBay แต่โปรดให้ฉันทำประกันชีวิตให้คุณ

— Spehro Pefhany

0

ปลอดภัยถ้าคุณเชื่อมต่อ Arduino กับแล็ปท็อปและเรียกใช้โดยใช้แบตเตอรี่เท่านั้น (จากนั้นแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่อาจทำให้คุณตกใจคือแรงดันแบตเตอรี่ของแล็ปท็อป - ซึ่งควรปลอดภัยพอ)

ฉันทำโปรเจ็กต์ที่คล้ายกันเมื่อไม่นานมานี้โดยใช้ส่วนต่าง ๆ - ฉันเลือกใช้พลังงานทั้งอุปกรณ์จากแบตเตอรี่และใช้บลูทู ธ เพื่อส่งข้อมูลไปยังคอมพิวเตอร์

— Filo
แหล่งที่มา

1

ไม่มันไม่ปลอดภัยแม้จะใช้แบตเตอรี่แล็ปท็อป พัลส์ของเครื่องกระตุ้นหัวใจที่ฝังไว้นั้นมีตั้งแต่ 250mV ถึงต่ำถึง 2mV หากเพียงพอที่จะส่งสัญญาณการเต้นของหัวใจ, 5 โวลต์หรือมากกว่าจากแล็ปท็อปของคุณสามารถแน่นอน

— whatsisname

@whatsisname แอมพลิฟายเออร์ด้านหน้าของ EKG ทุกแห่งในโลกนั้นขับเคลื่อนโดย + 5V (ต้องเป็น) ไม่แยกจาก galvanically จากผู้ป่วย (ไม่สามารถ)

— Nick Alexeev

@NickAlexeev: ใช่ แต่พวกเขามีข้อกำหนดด้านวิศวกรรมที่เข้มงวดเพื่อความปลอดภัยมากกว่าแหล่งจ่ายไฟแล็ปท็อป

— whatsisname

@whatsisname ข้อมูลอ้างอิงและรายละเอียดสำหรับ "ข้อกำหนดที่เข้มงวดยิ่งขึ้นเพื่อความปลอดภัย [สำหรับแอมพลิฟายเออร์ด้านหน้าในส่วนหน้า EKG]" ถ้าคุณโปรด? โปรดทราบว่าเรายังคงพูดถึงแรงดันไฟฟ้าของรางจ่ายไฟกระแสตรง

— Nick Alexeev

0

การออกแบบที่ง่ายและปลอดภัยที่สุดคือการใช้แอมพลิฟายเออร์ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เพื่อขยายสัญญาณอิเล็กโทรดเชื่อมต่อแอมพลิฟายเออร์กับ Arduino ที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เพื่อจับภาพประมวลผลและจัดเก็บข้อมูล
หลังจากตัดการเชื่อมต่อขั้วไฟฟ้าจากผู้ป่วยให้เชื่อมต่อ Arduino กับพีซีในแบบที่คุณต้องการ (สามารถ) และถ่ายโอนข้อมูลไปยังพีซี
เห็นได้ชัดว่าคุณไม่ได้ใช้อุปกรณ์นี้กับใครก็ตามที่มี "เครื่องทำจังหวะ" !

— Guill
แหล่งที่มา