ضربان قلب که به آن ضربان نبض نیز می گویند، از ابتدای علم پزشکی به عنوان یک علامت حیاتی شناخته شده است و ارتباط مستقیمی با سلامت قلب و عروق دارد. امروز قصد داریم با استفاده از برد آردوینو و سنسور Easy Pulse V1.1 یک سیستم مانیتور ضربان قلب مبتنی بر کامپیوتر بسازیم. Easy Pulse یک سنسور تشخیص پالس است که از اصل انتقال عکس-پلتیسموگرافی (PPG) برای تشخیص سیگنال پالس از نوک انگشت استفاده می کند. خروجی سنسور توسط برد آردوینو خوانده می شود و سپس داده ها را از طریق یک رابط سریال به کامپیوتر منتقل می کند. یک برنامه رایانه شخصی با استفاده از زبان برنامه نویسی Processing برای نمایش سیگنال PPG دریافتی و ضربان قلب آنی ایجاد شده است.
معرفی مختصر Easy Pulse V1.1
سنسور Easy Pulse برای کاربردهای سرگرمی و آموزشی طراحی شده است تا اصل فتوپلتیسموگرافی (PPG) را به عنوان یک تکنیک نوری غیر تهاجمی برای تشخیص موج پالس قلبی عروقی از نوک انگشت نشان دهد. از یک منبع نور مادون قرمز برای روشن کردن انگشت در یک طرف استفاده می کند و یک آشکارساز نوری که در طرف دیگر قرار دارد، تغییرات کوچک در شدت نور ارسالی را اندازه می گیرد. تغییرات در سیگنال ردیاب نوری مربوط به تغییرات حجم خون در داخل بافت است. سیگنال فیلتر و تقویت می شود تا شکل موج PPG خوب و تمیزی به دست آید که با ضربان قلب همگام است. برای جزئیات بیشتر، Easy Pulse V1.1 را بخوانید .
راه اندازی سخت افزار
راه اندازی سخت افزار برای این پروژه بسیار ساده است. تنها چیزی که نیاز دارید یک سنسور Easy Pulse V1.1، یک برد آردوینو، یک رایانه شخصی و چند سیم است. خروجی PPG آنالوگ از برد Easy Pulse به کانال ADC آردوینو داده می شود تا برای پردازش بیشتر به تعداد دیجیتال تبدیل شود. من در این پروژه از یک برد کرودوینو ، شبیه سازی آردوینو Duemilanove، که توسط شرکت Elecrow ساخته شده است، استفاده می کنم .
Crowduino 100٪ با Arduino Duemilanuve سازگار است و دارای ویژگی های اضافی است. تفاوت عمده بین Crowduino و سایر بردهای سازگار با آردوینو این است که Crowduino دارای سوکت XBee است. بنابراین Crowduino نه تنها میتواند تمام سپرهایی را که با آردوینو Uno سازگار هستند، تطبیق دهد، بلکه با ماژولهای Xbee از Digi و هر ماژول با همان ردپای سازگار میشود.
تصویر زیر اتصال بین Easy Pulse، Crowduino و Power را نشان می دهد. سنسور Easy Pulse با ولتاژ +5V کار می کند. پایه Enable (EN) Easy Pulse به پین VCC گره خورده است تا سنسور فعال شود. یک جامپر 2 پین روی برد Easy Pulse برای انجام این کار وجود دارد. جامپر به طور پیش فرض بین پین VCC و EN قرار می گیرد، بنابراین برای انجام این کار نیازی به سیم خارجی ندارید. پین خروجی آنالوگ (AO) به کانال ورودی آنالوگ A0 Crowduino می رود. یک کابل mini USB برد Crowduino را به رایانه شخصی متصل می کند. منبع تغذیه Easy Pulse از برد Crowduino گرفته شده است.
در ادامه، متن انگلیسی این مطلب را میتوانید مشاهده نمایید:
The heart rate, also referred to as pulse rate, has been recognized as a vital sign since the beginning of medicine, and it is directly related to a person’s cadiovascular health. Today, we are going to make a PC-based heart rate monitor system using an Arduino board and Easy Pulse V1.1 sensor. Easy Pulse is a pulse detecting sensor that uses the principle of transmission photo-plethysmography (PPG) to sense the pulse signal from a finger tip. The sensor output is read by the Arduino board, which then transfers the data to the PC through a serial interface. A PC application is developed using Processing programming language to display the received PPG signal and instantaneous heart rate.
Brief introduction of Easy Pulse V1.1
The Easy Pulse sensor is designed for hobby and educational applications to illustrate the principle of photoplethysmography (PPG) as a non-invasive optical technique for detecting cardio-vascular pulse wave from a fingertip. It uses an infrared light source to illuminate the finger on one side, and a photodetector placed on the other side measures the small variations in the transmitted light intensity. The variations in the photodetector signal are related to changes in blood volume inside the tissue. The signal is filtered and amplified to obtain a nice and clean PPG waveform, which is synchronous with the heart beat. For more details, read Easy Pulse V1.1.