EKG-anturin datan välitys iPhonelle

Abstract

Insinöörityön tavoitteena oli kehittää Nordic Semiconductorin nRF51822-piiriin pohjautuva järjestelmä, joka selvittää EKG-anturilta saadusta datasta sydämen lyöntitiheyden ja lähettää sen Bluetooth low energyn välityksellä iPhonelle, jossa se esitetään tarkoitusta varten luodulla sovelluksella. Insinöörityö toteutettiin osana Metropolia Ammattikorkeakoulun tutkimus- ja kehitysyksikkö Electrian ja Tampereen teknillisen yliopiston HealthSens-projektia.

Työhön valittiin käytettäväksi nRF51822-piirin sisältävä nRF51822 development kit -moduuli sekä nRF6310-kehitysalusta, joiden valintaan päädyttiin niiden ominaisuuksien perusteella. nRF51822-piirin ohjelmistokehitykseen käytettiin avoimen lähdekoodin työkaluja, joiden valintaan vaikuttivat projektiin osallistuneiden henkilöiden aikaisemmat positiiviset kokemukset kyseisistä työkaluista.

Ennen varsinaisen järjestelmän kehittämistä tutustuttiin työssä käytetyn piirin ominaisuuksiin sekä muihin työn kannalta olennaisiin aiheisiin kuten Bluetooth low energyyn ja elektrokardiografiaan, joka on sydämen sähköistä toimintaa selvittävä tutkimus. nRF51822-piirin ohjelmiston kehityksessä käytettiin hyväksi Nordic Semiconductorin laite-kirjastoja sekä EP Limitedin QRS-kompleksin tunnistinta, joiden avulla EKG-anturin datasta saatiin selvitettyä QRS-kompleksien paikat, ja niiden avulla laskemaan sydämen lyöntitiheys.

iPhonelle kehitetty sovellus pohjautui Nordic Semiconductorin nRFready iOS demo app -sovellukseen, jolle luotiin uusi yksinkertaistettu käyttöliittymä. Sovelluksen kehitys toteutettiin Applen Xcode-kehitysympäristöllä.

Työn lopputuloksena syntyi sydämen lyöntitiheyden selvittävä järjestelmä, joka esitti sydämen lyöntitiheyden iPhone-sovelluksessa.

The purpose of this bachelor’s thesis was to create an nRF51822-chip based system which calculates heart rate from ECG signal and sends it to iPhone 5 via Bluetooth low energy. For showing the heart rate in iPhone it was also necessary to develop an iPhone application. This bachelor’s thesis was undertaken as part of a project called HealthSens carried out in cooperation between Electria, a research and development unit in the Helsinki Metropolia University of Applied Sciences, and Tampere University of Technology.

The nRF51822 development kit module and nRF6310 development platform were chosen for this project because of their features. The software for them was developed with open source tools, such as Vim and GCC.

The system developed used Nordic Semicondutor’s device library and analog to digital converter for the sampling of signal and EP Limited’s QRS complex detector for detecting QRS complexes. After detection of QRS complexes, heart rate was calculated from QRS complexes and sent to iPhone.

The iPhone application was based on the nRFready iOS demo application and only a newsimplified graphical user interface was developed for it. Xcode IDE was used for iPhone application development.

In conclusion, the project was successful and the system and iPhone application met the expectations.