Arduino UNOでリアルタイム心電図表示 - uECGデバイスとOLED活用

必要な部品と材料

プロジェクト概要

uECGデバイスから心電図データを無線（nRF24）で受信し、Arduino UNOでOLEDにリアルタイム波形表示するプロジェクト。作者が公開している（GitHub）を使うと実装が大幅に簡略化されます。別途RF24ライブラリとAdafruit SSD1306ライブラリが必要。

1. 回路図・配線

• nRF24: SPI接続（D13=SCK, D12=MISO, D11=MOSI）、CS→D10, CE→D9
• 重要：nRF24は必ず3.3V電源で駆動（5V不可）。3.3V-GND間に1-10µFコンデンサー推奨（電圧安定化）
• OLED: I2C接続（SDA→A4, SCL→A5）、電源5V。モジュールにI2Cプルアップ抵抗内蔵なら追加不要。無い場合は4.7kΩを3.3Vにプルアップ

完成写真：コンパクトにまとまったプロトタイプ

2. コード解説

ライブラリの例題としても同梱。主な流れ：

#include <uECG.h>
#include <Wire.h>
#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define SCREEN_WIDTH 128
#define SCREEN_HEIGHT 64
#define OLED_RESET -1
Adafruit_SSD1306 display(SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, &Wire, OLED_RESET);

int rf_cen = 9; // nRF24 CE
int rf_cs = 10; // nRF24 CS

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while(!display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C)) { /* エラー処理 */ }
  display.display(); delay(100);
  uECG.begin(rf_cs, rf_cen); // nRF24初期化
  delay(100);
  display.clearDisplay();
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(WHITE);
  display.cp437(true);
  display.display();
  delay(100);
}

uint32_t prev_data_count = 0;
uint32_t prev_displ = 0;
uint8_t ecg_screen[128]; // 波形描画用バッファ（128ピクセル幅）
int ecg_screen_len = 128;
float ecg_avg = 0, ecg_max = 1, ecg_min = -1;
int ecg_size = 40; // 波形振幅スケール
int displ_phase = 0; // 描画フェーズ分割用

void loop() {
  uECG.run(); // 必ず毎ループ呼ぶ（パケット取りこぼし防止）
  uint32_t data_count = uECG.getDataCount();
  int new_data = data_count - prev_data_count;
  prev_data_count = data_count;

  if (new_data > 0) {
    uint32_t ms = millis();
    int16_t ecg_data[8];
    uECG.getECG(ecg_data, new_data); // 生ECGデータ取得
    for(int x=0; x ecg_max) ecg_max = ecg_data[x];
      if(ecg_data[x] < ecg_min) ecg_min = ecg_data[x];
      int ecg_y = 63 - ecg_size * (ecg_data[x] - ecg_min) / (ecg_max - ecg_min + 1);
      ecg_screen[ecg_screen_len-1-new_data+x] = ecg_y;
    }

    // 描画は30msごとに4フェーズで分割実行（loopブロッキング回避）
    if (ms - prev_displ > 30) {
      prev_displ = ms;
      if (displ_phase == 0) {
        // 文字情報エリア描画
        display.clearDisplay();
        display.setCursor(0,0);
        display.print("BPM: "); display.println(uECG.getBPM());
        display.print(" RR: "); display.println(uECG.getLastRR());
        display.print("steps: "); display.print(uECG.getSteps());
        // バッテリー残量バー表示
        int batt_mv = uECG.getBattery();
        int batt_perc = constrain((batt_mv - 3300)/8, 0, 100);
        // ...バー描画コード省略...
      }
      if (displ_phase == 1) {
        // 波形前半描画
        for(int x=1; x