Ist es sicher, einen Arduino mit dem menschlichen Körper zu verbinden?

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Ich möchte ein Projekt erstellen, das ein Arduino verwendet, um EKG-Daten zu sammeln und anzuzeigen. Es werden zwei Elektroden verwendet, die am Körper (auf der Brust) angebracht sind. Das Signal wird dann über Operationsverstärker an einen Arduino-ADC-Pin übertragen. Das Arduino ist nur mit einem PC verbunden. Ist es für den Menschen und das Arduino-Board sicher, auf diese Weise verbunden zu werden?

Sollte ich Sicherheitsvorkehrungen treffen und wenn ja, welche?

Garnagar
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Gut, dass du die Situation erkannt hast, war nicht so einfach, wie es schien, und fragst, bevor du es tust. Related: electronics.stackexchange.com/questions/120596/…
Matt Young
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Die Verwendung eines an einen Arduino angeschlossenen PCs zur EKG-Messung ist sehr gefährlich. Diese Frage sollte geschlossen werden.
Leon Heller
Ich möchte einen Laptop benutzen (läuft auf Batterie), ist es sicherer?
Garnagar,
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@LeonHeller Wenn es Ihr Ziel ist, die Sicherheit der Menschen zu gewährleisten, ist das Schließen der Frage eines der schlimmsten Dinge, die Sie tun können. Gute Informationen schützen die Menschen, nicht das Fehlen.
Lily Finley
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@LeonHeller Überlegen Sie, einen Beitrag zu dieser Meta-Frage zu leisten: Wie verfahren wir mit gefährlichen Dingen? Was diese Frage betrifft, sollte sie meines Erachtens offen bleiben. Beachten Sie, dass wir noch keinen genauen Grund haben: "Zu gefährlich - solche Informationen sollten der Öffentlichkeit vorenthalten und nur an diejenigen weitergegeben werden, die wir für würdig erachten."
Adam Davis

Antworten:

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Es ist nicht ratsam, es sei denn, das gesamte Projekt ist Niederspannung und batteriebetrieben. Jeder Netzbetrieb kann gefährlich sein, selbst wenn der Transformator isoliert ist. Es gibt spezielle Sicherheitsanforderungen für netzbetriebene Geräte, die an Patienten angeschlossen sind, um sich vor übermäßigen Ableitströmen und möglichen Sicherheitsrisiken aufgrund von Geräteausfällen oder Komponentenfehlern zu schützen.

Diese Bestimmungen gelten für professionelle medizinische Geräte, sie sind jedoch aus einem bestimmten Grund vorhanden. Sie sollten nicht davon ausgehen, dass es sicher ist, sie zu ignorieren, auch wenn es sich nur um ein Hobbyprojekt handelt.

John D
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Ein kleiner Zusatz: Auch wenn das Projekt batteriebetrieben ist, kann es gefährlich sein, die Platine über einen Uart-USB-Konverter ohne galvanische Trennung anzuschließen.
Ashton H.
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^^ Das. Auf einem Desktop ist der USB-Boden die Erde, auf Laptops, wer weiß ... Insgesamt sollte eine USB-Verbindung in solchen Anwendungen als Netz behandelt werden. electronics.stackexchange.com/questions/120596/…
Matt Young
Praktische Empfehlung: Verwenden Sie eine kleine Sicherung auf der hohen Seite, z. B. 50 mA (es sollte nicht so viel Strom in einem EVG fließen !!) an einer Stelle, die den gesamten Stromfluss unterbrechen würde. Es wird einen gewissen Widerstand hinzufügen, so dass Sie dies möglicherweise berücksichtigen müssen oder nicht.
Hugh Nolan
@AshtonH .: Nicht nur "könnte sein", es ist definitiv. USB ist nicht isoliert, und obwohl dies zu mehreren gleichzeitigen Ausfällen führen würde, könnte das Testobjekt zappen.
Whatsisname
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Bei der Durchführung eines EKG-Tests sind die Elektroden viel leitfähiger als trockene Haut. Daher besteht die Möglichkeit, dass durch kleine Spannungen ein Flimmern oder eine andere Arrhythmie ausgelöst wird, und dies muss sehr ernst genommen werden. Die meisten Herzschrittmacherimpulse für implantierte Herzschrittmacher liegen zwischen 2 mV und 250 mV. Das ist nicht viel Spannung, und wenn Ihr Gerät dies versehentlich zum Herzen treibt, könnten Sie in große Schwierigkeiten geraten.

Kurze Antwort: Lesen Sie IEC 60601-2-25.

Mittlere Antwort: Um dies heutzutage zu tun, müssen alle Ihre digitalen Signale über eine physikalische Isolationsgrenze hinweg optisch isoliert sein, und Ihre Stromquelle muss isoliert sein (dh Transformatoren). Es gibt sehr detaillierte und strenge Anforderungen an die Art des Schutzes, den diese erfüllen müssen. Dazu gehört, dass sie es aushalten müssen, mit vielen Kilovolt gezappt zu werden und die Grenze nicht zu überschreiten.

Die gesamte Verstärkung und Datenverarbeitung muss vor Ihrer Isolationsgrenze erfolgen, wobei im Grunde nichts als ein UART diese Grenze überschreitet. Kurz gesagt, Sie müssen im Grunde eine benutzerdefinierte Leiterplatte herstellen, um es richtig zu machen.

Verwenden Sie so etwas wie den TI ADS1298 als analoges Front-End, mit dem Sie über SPI kommunizieren können.

Whatsisname
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"Ihre gesamte Verstärkung und Datenverarbeitung muss vor Ihrer Isolationsgrenze erfolgen." Das stimmt überhaupt nicht, Sie müssen es nur auf eine elektrisch sichere Weise tun. Sie könnten leicht ein Himbeer-Pi-ähnliches Gerät (mit sicheren Netzteilen) dazu bringen, Daten zu verarbeiten und sicher an einer 9-V-Spannung anzuzeigen, ohne dass irgendwo eine Isolierung vorhanden ist. Es ist wahrscheinlich nur billiger, so nah wie möglich an der Sonde zu isolieren.
Sam
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"Kurze Antwort: Lesen Sie IEC 60601-2-25." Ist das nicht die lange Antwort? IEC 60601-2-25 umfasst mehr als 60 Seiten.
Ajedi32
@ Ajedi32: kurz für mich zu schreiben :)
Whatsisname
@Sam: Die Anforderungen an die Isolationsgrenze umfassen minimalen physischen Abstand und eine Vielzahl anderer Anforderungen. Ihre Wandwarze wird die Anforderungen nicht erfüllen.
Whatsisname
@Sam Ich bin ebenfalls nicht einverstanden mit all dem, "dass Ihre Verstärkung und Datenverarbeitung vor Ihrer Isolationsgrenze stattfinden muss ". Es ist wahr, dass es verdammt unpraktisch wäre (wenn überhaupt möglich), zu versuchen, die unverstärkten EKG-Signale über die Grenze zu leiten Isolationsgrenze. Es gibt jedoch mehr als eine Option für die Anordnung der galvanischen Trennung. Es ist sogar möglich, das batteriebetriebene Gerät mechanisch so zu gestalten, dass USB (zum Laden und Auslesen von protokollierten Daten) nicht gleichzeitig mit dem Elektrodenkabel eingesteckt werden kann.
Nick Alexeev
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Mit dem integrierten A / D können Sie keine EKG-Signale lesen, es wird nicht ausreichend verstärkt oder die Gleichtaktverstärkung wird nicht ausreichend unterdrückt. Sie müssen einen Instrumentenverstärker verwenden. Mit dem richtigen Design (Optokoppler) sollte es ziemlich sicher sein, einen batteriebetriebenen Instrumentenverstärker an ein Arduino anzuschließen, zumindest würde ich das so machen. (Ich würde den Instrumentenverstärker an der Wand betreiben, aber ich bin ein Idiot, der das Risiko eingeht.)

Sam
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Verwenden Sie für das Bonusrisiko einen dieser gefälschten Apple-Adapter von eBay im Wert von 1 US-Dollar. Lassen Sie mich jedoch eine Lebensversicherung für Sie abschließen.
Spehro Pefhany
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Es ist sicher, wenn Sie Arduino an den Laptop anschließen und ihn nur mit Batterien betreiben (dann ist die höchste Spannung, die Sie schockieren könnte, die Batteriespannung des Laptops - das sollte sicher genug sein).

Ich habe vor einiger Zeit ein ähnliches Projekt mit verschiedenen Teilen durchgeführt. Ich habe mich dafür entschieden, das gesamte Gerät über Batterien mit Strom zu versorgen und über Bluetooth Daten an den Computer zu senden.

filo
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Nein, es ist nicht einmal mit einem Laptop-Akku sicher. Implantierte Schrittmacherpulse können von 250 mV bis zu 2 mV reichen. Wenn das ausreicht, um einen Herzschlag zu signalisieren, sind 5 Volt oder mehr von Ihrem Laptop definitiv dazu in der Lage.
Whatsisname
@whatsisname Das Frontverstärker-Ende jedes EKGs auf der Welt wird mit +5 V (muss es sein) versorgt. Es ist auch nicht galvanisch vom Patienten getrennt (kann nicht sein).
Nick Alexeev
@NickAlexeev: Ja, aber sie stellen weitaus strengere technische Anforderungen an die Sicherheit als jedes Laptop-Netzteil.
Whatsisname
@whatsisname Hinweise und Details zu den "weitaus strengeren Sicherheitsanforderungen [für die Frontverstärker in den EKG-Frontends]", bitte? Denken Sie daran, wir sprechen immer noch über DC-Versorgungsschienenspannungen.
Nick Alexeev
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Das einfachste und sicherste Design wäre, einen batteriebetriebenen Verstärker zu verwenden, um das Elektrodensignal zu verstärken, den Verstärker mit einem batteriebetriebenen Arduino zu verbinden, um die Informationen zu erfassen, zu verarbeiten und zu speichern . Schließen Sie
nach dem Trennen der Elektroden vom Patienten Arduino an den PC an, wie Sie möchten (können), und übertragen Sie die Daten auf den PC.
Offensichtlich Sie nicht verwenden , das Gerät auf jeden, der hat (trägt) einen „Schrittmacher“ !

Guill
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