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oF: Arduino+openFrameworksで心拍を取得する

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2014年11月に心拍のビジュアライザーを作りました。
3,000人の方に体験して頂きました。その節はありがとうございます。
http://pulsephase.pfq.jp/

ということで、その時に使った心拍センサーとoFでの値の取得方法について書いていきます。
基本的にはArduinoでセンサーを繋いで、それをoFで拾うというシンプルな方法になります。

[01] 使用した心拍センサー

004.jpg

Pulse Sensor
heart-rate beats per minute for arduino
http://pulsesensor.com/

Arduinoに繋いで使えるシンプルな心拍センサーです。(この記事を書いてる時に知ったのですが、Kickstarterから出できたようですね)

日本からの場合はこちらで購入できます。

スイッチサイエンス
https://www.switch-science.com/catalog/1135/

中身は上の写真の通りセンサー本体と、指に巻き付けるテープやベルクロなどが入っています。
また、そのままだと基板が露出しているので、グルーガンで表面を覆う必要があります。
下記のビデオを参考に工作をして下さい。
http://pulsesensor.com/blogs/news/7406100-getting-started-video

僕の場合はグルーガンの芯に透明度の高いものを使いました。(下記リンク参照)
半透明のもので覆ってしまうと、LEDの光が遮られてしまうので精度が落ちます。
http://www.amazon.co.jp/dp/B006JZCRE2/

また、作業はキッチンペーパーの上で行うときれいにコーティング出来て良いです。

[02] 心拍センサーをArduinoに繋ぐ

下図の用にArduinoにPulse Sensorを接続をします。
ArduinoはUNO(Rev3)を使用しました。

  • 赤ライン: 5V
  • 黒ライン: GND
  • 紫ライン: A0

001.png

そして、下記ページから Latest Arduino code version 1.2 をDLします。
http://pulsesensor.com/pages/code-and-guide

この中にある、 PulseSensorAmped_Arduino_1dot2.ino をArduinoに書き込みます。
書き込みが成功したら、Pulse Sensorに指を押し付けます。(第一関節の間当たりが結構取れやすいです)
すると、Arduinoの'L'LEDが心拍数に合わせて点滅します。('L'LEDはArduinoにくっついてるDigital Pin側のちっこいLED)

ここまででArduino側のセッティングは完了です。

[03] oFで値を取得

まず、Arduino側の処理とoFでの処理の切り分けの説明。
先ほどの PulseSensorAmped_Arduino_1dot2.ino と同じフォルダに Interrupt.ino というファイルがあると思うのですが、この2つのファイルの中で心拍数(BPM)とIBI(インターバル)を計算しています。

以下の箇所でシリアルにデータを飛ばしているので、oFではこのデータを取得するだけでOKです。

PulseSensorAmped_Arduino_1dot2.ino
void loop(){
  sendDataToProcessing('S', Signal);     // send Processing the raw Pulse Sensor data
  if (QS == true){                       // Quantified Self flag is true when arduino finds a heartbeat
        fadeRate = 255;                  // Set 'fadeRate' Variable to 255 to fade LED with pulse
        sendDataToProcessing('B',BPM);   // send heart rate with a 'B' prefix
        sendDataToProcessing('Q',IBI);   // send time between beats with a 'Q' prefix
        QS = false;                      // reset the Quantified Self flag for next time    
     }
  
  ledFadeToBeat();
  
  delay(20);                             //  take a break
}

...

void sendDataToProcessing(char symbol, int data ){
    Serial.print(symbol);                // symbol prefix tells Processing what type of data is coming
    Serial.println(data);                // the data to send culminating in a carriage return
}

oFのコードはAddon化したので抜粋しますが、

    1. シリアルに接続
    1. Arduinoから飛んできたバイトデータをパースし取得
    1. 2を繰り返す

という手順でoFから心拍(BPM)やIBI(インターバル)が取得出来ます。

Addonはこちらからどうぞ。(変なところあったらこちらまでご連絡を https://twitter.com/h_hayashi
https://github.com/hisahayashi/ofxArdPulseSensor

上記のAddonを読み込んだあと、下記の記述を追加すれば値が取得出来ると思います。
ただしMacでしか確認していないので、シリアルのポート取得らへんがWindowsだとコケる可能性があります。

ofApp.h
#include "ofxArdPulseSensor.h"

...

public:
    ofxArdPulseSensor pSensor;
    PulseData pData;

ofApp.cpp
//--------------------------------------------------------------
void ofApp::setup(){
    ofSetFrameRate(60);
    ofBackground(0,0,0);
    
    pSensor.setup();
}

//--------------------------------------------------------------
void ofApp::update(){
    pSensor.update();
    pData = pSensor.getSensor();
}

//--------------------------------------------------------------
void ofApp::draw(){
    
    bool bSetupArduino = pData.bSetupArduino;
    int pulseVal = pData.pulseVal;
    int bpm = pData.BPM;
    int ibi = pData.IBI;
    
    string msg = "";
    msg += "FPS: " + ofToString(ofGetFrameRate()) + "\n";
    msg += "bSetupArduino: " + ofToString(bSetupArduino) + "\n";
    msg += "pulseVal: " + ofToString(pulseVal) + "\n";
    msg += "BPM: " + ofToString(bpm) + "\n";
    msg += "IBI: " + ofToString(ibi) + "\n";
    ofSetColor( 255, 255 );
    ofDrawBitmapString(msg, 20, 20);
}

005.png

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