Apakah aman untuk menghubungkan Arduino ke tubuh manusia?

14

Saya ingin membuat beberapa proyek yang menggunakan Arduino untuk mengumpulkan dan menampilkan data EKG. Ia menggunakan dua elektroda yang melekat pada tubuh (di dada). Sinyal kemudian ditransmisikan melalui op-amp ke pin Arduino ADC. Arduino terhubung hanya ke PC. Apakah aman bagi manusia dan papan Arduino untuk dihubungkan dengan cara ini?

Haruskah saya melakukan tindakan pencegahan keamanan dan jika demikian, yang mana?

arduino operational-amplifier safety Garnagar
sumber
3
Bagus untuk Anda mengenali situasi itu tidak sesederhana kelihatannya, dan bertanya sebelum melakukannya. Terkait: electronics.stackexchange.com/questions/120596/...
Matt Young
1
Penggunaan PC yang terhubung ke Arduino untuk pengukuran EKG sangat berbahaya. Pertanyaan ini harus ditutup.
Leon Heller
Saya ingin menggunakan laptop (berjalan dengan batery), apakah lebih aman?
Garnagar
43
@LeonHeller Jika tujuan Anda adalah menjaga orang tetap aman, menutup pertanyaan adalah salah satu hal terburuk yang bisa Anda lakukan. Informasi yang baik membuat orang aman, bukan kekurangannya.
Lily Finley
3
@LeonHeller Pertimbangkan untuk berkontribusi pada pertanyaan Meta ini: Apa kebijakan kami tentang hal-hal berbahaya? Sejauh pertanyaan ini, saya percaya itu harus tetap terbuka. Perhatikan bahwa sampai saat ini kami tidak memiliki alasan yang dekat "Terlalu berbahaya - informasi seperti itu harus dirahasiakan dari publik dan hanya diberikan secara rahasia kepada mereka yang kami anggap layak."
Adam Davis

Jawaban:

25

Tidak disarankan kecuali seluruh proyek bertegangan rendah dan baterai dioperasikan. Segala induk yang dioperasikan dapat berbahaya bahkan jika transformatornya terisolasi. Ada persyaratan keselamatan khusus untuk peralatan terpasang pasien yang dioperasikan induk untuk melindungi dari arus bocor yang berlebihan dan potensi bahaya keselamatan karena kegagalan peralatan atau komponen.

Peraturan itu berlaku untuk peralatan medis profesional, tetapi ada karena suatu alasan. Anda tidak boleh berasumsi bahwa mengabaikan mereka itu aman walaupun itu hanya proyek hobi.

John D
sumber
12
Tambahan kecil: bahkan jika proyek ini bertenaga baterai masih mungkin berbahaya untuk menghubungkan papan melalui konverter uart-usb tanpa isolasi galvanik.
Ashton H.
5
^^ Ini. Pada desktop, USB ground adalah earth, pada laptop, siapa tahu ... Secara keseluruhan, koneksi USB harus diperlakukan sebagai sumber listrik dalam jenis aplikasi ini. electronics.stackexchange.com/questions/120596/...
Matt Young
Rekomendasi praktis: gunakan sekering kecil di sisi yang tinggi, misalnya sekitar 50mA (arus banyak ini seharusnya tidak mengalir dalam EKG !!) di lokasi yang akan membunuh semua aliran arus. Ini akan menambah beberapa hambatan sehingga Anda mungkin atau mungkin tidak perlu mempertimbangkannya.
Hugh Nolan
@AshtonH.: Bukan hanya "mungkin", yang paling pasti adalah. USB tidak terisolasi dan meskipun itu akan melibatkan beberapa kegagalan simultan, itu bisa menghancurkan subjek uji.
whatsisname
7

Ketika melakukan tes EKG, elektroda jauh lebih konduktif daripada kulit kering, sehingga kemungkinan memicu fibrilasi atau aritmia lainnya dari tegangan kecil ada dan perlu diperhatikan dengan sangat serius. Kebanyakan pulsa alat pacu jantung untuk alat pacu jantung implan berasal dari 2mV hingga 250mV. Itu tidak terlalu banyak tegangan, dan jika perangkat Anda secara tidak sengaja mendorong itu ke jantung, Anda bisa berada dalam masalah besar.

Jawaban singkat: Baca IEC 60601-2-25.

Jawaban sedang: Untuk melakukannya akhir-akhir ini, Anda perlu memiliki semua sinyal digital Anda yang diisolasi secara opto melintasi batas isolasi fisik, dan sumber daya Anda harus diisolasi (mis. Transformer). Ada persyaratan yang sangat terperinci dan ketat tentang perlindungan seperti apa yang harus mampu dilakukan, yang mencakup kemampuan untuk menahan diri dengan sengatan listrik dengan banyak kiloVolts dan tidak melewati batas.

Semua amplifikasi dan pemrosesan data Anda perlu dilakukan di hulu dari batas isolasi Anda, dengan dasarnya tidak ada yang lain selain UART yang melewatinya. Singkatnya, pada dasarnya Anda harus membuat PCB khusus untuk melakukannya dengan benar.

Gunakan sesuatu seperti TI ADS1298 sebagai ujung depan analog, yang dapat Anda komunikasikan melalui SPI.

Apa namanya
sumber
"Semua amplifikasi dan pemrosesan data Anda perlu dilakukan di hulu dari batas isolasi Anda" Tidak benar sama sekali, Anda hanya perlu melakukannya dengan cara yang aman secara listrik. Anda dapat dengan mudah membuat perangkat seperti raspberry pi (dengan catu daya yang aman) melakukan pemrosesan data dan menampilkan dengan aman dari 9V dan tidak memiliki isolasi di mana pun. Ini mungkin hanya lebih murah untuk mengisolasi sebagai dekat dengan probe mungkin.
Sam
1
"Jawaban singkat: Baca IEC 60601-2-25." Bukankah itu jawaban yang panjang? IEC 60601-2-25 lebih dari 60 halaman.
Ajedi32
@ Ajedi32: kependekan bagi saya untuk menulis :)
whatsisname
@ Sam: persyaratan batas isolasi termasuk jarak fisik minimum dan berbagai persyaratan lainnya. Kutil dinding Anda tidak akan memenuhi persyaratan.
whatsisname
@ Sam, saya juga tidak setuju dengan semua dalam " semua amplifikasi dan pengolahan data Anda perlu dilakukan di hulu batas isolasi Anda. " Memang benar bahwa akan sangat tidak praktis (jika mungkin) untuk mencoba membuat sinyal EKG yang tidak teramplifikasi melintasi batas isolasi. Namun, ada lebih dari satu opsi tempat mengatur isolasi galvanik. Bahkan dimungkinkan untuk melakukan desain mekanis dari perangkat yang bertenaga baterai sehingga USB (untuk pengisian dan pembacaan data yang dicatat) tidak dapat dicolokkan bersamaan dengan kabel elektroda.
Nick Alexeev
2

Anda tidak akan dapat membaca sinyal EKG dengan A / D on-board, itu tidak cukup kuat atau memiliki cukup penolakan penguatan mode umum. Anda harus menggunakan amplifier instrumentasi. Dengan desain yang tepat (opto-coupler) seharusnya cukup aman untuk menghubungkan amplifier instrumentasi bertenaga baterai ke Arduino, setidaknya itulah yang akan saya lakukan. (Saya akan dinding daya penguat instrumentasi, tapi saya mengambil risiko idiot)

Sam
sumber
9
Untuk risiko bonus gunakan salah satu adapter plug dinding Apple palsu seharga $ 1 dari eBay, tapi tolong biarkan saya mengambil asuransi jiwa untuk Anda.
Spehro Pefhany
0

Aman jika Anda menghubungkan Arduino ke laptop dan menjalankannya hanya menggunakan baterai (maka tegangan tertinggi yang dapat mengejutkan Anda adalah tegangan baterai laptop - yang seharusnya cukup aman).

Saya membuat proyek serupa beberapa waktu lalu menggunakan bagian yang berbeda - Saya memilih untuk menyalakan seluruh perangkat dari baterai dan menggunakan Bluetooth untuk mengirim data ke komputer.

filo
sumber
1
Tidak, itu tidak aman bahkan menggunakan baterai laptop. Denyut nadi alat pacu jantung dapat mulai dari 250mV hingga serendah 2mV. Jika itu cukup untuk sinyal detak jantung, 5 volt atau lebih dari laptop Anda pasti mampu melakukannya.
whatsisname
@whatsisname Ujung penguat depan dari setiap EKG di dunia ini didukung oleh + 5V (harus). Baik itu diisolasi secara galvanis dari pasien (tidak mungkin).
Nick Alexeev
@NickAlexeev: ya, tetapi mereka memiliki persyaratan teknis yang jauh lebih ketat untuk keselamatan yang dipenuhi daripada catu daya laptop mana pun.
whatsisname
@whatsisname Referensi dan detail untuk "persyaratan keamanan yang jauh lebih ketat [untuk amplifier depan di ujung depan EKG]", apakah Anda mau? Perlu diingat, kita masih berbicara tentang tegangan rel suplai DC.
Nick Alexeev
0

Desain yang paling mudah, dan aman , adalah dengan menggunakan amplifier bertenaga baterai untuk memperkuat sinyal elektroda, menghubungkan amplifier ke baterai Arduino bertenaga baterai untuk menangkap, memproses dan menyimpan informasi.
Setelah melepaskan elektroda dari pasien , hubungkan Arduino ke PC dengan cara apa pun yang Anda inginkan (dapat), dan transfer data ke PC.
Jelas, Anda tidak menggunakan peralatan ini pada siapa pun yang memiliki (memakai) "pembuat kecepatan" !

Guill
sumber