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レッスン41: 心拍数モニター

このArduinoプロジェクトでは、MAX30102パルスオキシメーターセンサーとSSD1306 OLEDディスプレイを使用してシンプルな心拍数モニターを作成することを目指します。コードは心拍間の時間を測定することで心拍数を計測します。4回の測定を行い、その平均を計算し、得られた平均心拍数をOLEDスクリーンに表示します。センサーが指を検出しない場合、センサーに指を正しく配置するようユーザーに促します。

必要なコンポーネント

このプロジェクトでは、以下のコンポーネントが必要です。

一式キットを購入するのが便利です。こちらのリンクをご覧ください:

Name	ITEMS IN THIS KIT	LINK
Universal Maker Sensor Kit	94	Universal Maker Sensor Kit

以下のリンクから別々に購入することもできます。

Component Introduction	Purchase Link
Arduino UNO R3 or R4	購入
パルスオキシメータおよび心拍センサーモジュール (MAX30102)	購入
OLEDディスプレイモジュール (SSD1306)	-
ブレッドボード	購入

配線

../_images/Lesson_41_Heart_rate_monitor_uno_bb.png

コード

注釈

ライブラリをインストールするには、Arduinoライブラリマネージャを開き、 "SparkFun MAX3010x" 、 "Adafruit SSD1306" 、および **"Adafruit GFX"**を検索してインストールしてください。

コード解析

このプロジェクトの基本原理は、MAX30102センサーを使用して指を通る血流の脈動をキャプチャすることです。血液が体内を流れると、指先の血管内の血液量に微小な変化が生じます。センサーは指を通して光を照射し、吸収または反射された光の量を測定することで、これらの微小な容積変化を検出します。次の脈拍までの時間間隔を使用して、1分間の心拍数（BPM）を計算します。この値は4回の測定の平均を取り、OLED画面に表示されます。

ライブラリのインクルードと初期宣言:

コードは、OLEDディスプレイ、MAX30102センサー、および心拍数計算用の必要なライブラリをインクルードすることから始まります。さらに、OLEDディスプレイの構成と心拍数計算用の変数が宣言されます。

注釈

ライブラリをインストールするには、Arduinoライブラリマネージャを開き、"SparkFun MAX3010x" 、"Adafruit SSD1306" 、および**"Adafruit GFX"**を検索してインストールしてください。
```
#include <Adafruit_GFX.h>  // OLED  libraries
#include <Adafruit_SSD1306.h>
#include <Wire.h>
#include "MAX30105.h"   // MAX3010x library
#include "heartRate.h"  // Heart rate  calculating algorithm

// ... Variables and OLED configuration
```
このプロジェクトでは、いくつかのビットマップも作成しました。 PROGMEM キーワードは、配列がArduinoマイクロコントローラのプログラムメモリに格納されることを示します。プログラムメモリ(PROGMEM)にデータを格納することで、大量のデータがRAMを占有するのを防ぐことができます。
```
static const unsigned char PROGMEM beat1_bmp[] = {...}

static const unsigned char PROGMEM beat2_bmp[] = {...}
```

セットアップ関数:

I2C通信を初期化し、シリアル通信を開始し、OLEDディスプレイを初期化し、MAX30102センサーを設定します。

void setup() {
    Wire.setClock(400000);
    Serial.begin(9600);
    display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, SCREEN_ADDRESS);
    // ... Rest of the setup code

メインループ:

ここにコア機能が含まれています。センサーからIR値を読み取ります。指が検出されると（IR値が50,000を超えると）、プログラムは心拍が検知されるかどうかを確認します。心拍が検知されると、OLED画面にBPMを表示し、脈拍間の時間を使用してBPMを計算します。そうでない場合は、センサーに指を置くようユーザーに促します。

また、2つの心拍ビットマップを用意しており、これらのビットマップを切り替えることで、動的な視覚効果を実現できます。
```
void loop() {
  // Get IR value from sensor
  long irValue = particleSensor.getIR();

  //If a finger is detected
  if (irValue > 50000) {

    // Check if a beat is detected
    if (checkForBeat(irValue) == true) {

      // Update OLED display
      // Calculate the BPM

      // Calculate the average BPM
      //Print the IR value, current BPM value, and average BPM value to the serial monitor

      // Update OLED display

    }
  }
  else {
    // ... Prompt to place the finger on the sensor
  }
}
```