Pulsímetro y oxímetro con Arduino y MAX30102


¿Qué es un MAX30102?

El MAX30102 es un sensor del fabricante Maxim Integrated que incorpora las funciones de pulsímetro y oxímetro en un único integrado que podemos usar junto con un procesador como Arduino.

La serie MAX3010x es un sensor óptico, que basa su funcionamiento en el distinto comportamiento que la sangre tiene ante la luz, en función de su grado de saturación de oxígeno.

Para ello, el MAX30102 incorpora dos LED, uno de espectro rojo y otro de infrarrojo. El MAX30102 se pone sobre la piel, por ejemplo en el dedo o la muñeca. El sensor detecta la luz reflejada, y determina el grado de saturación.

La comunicación con el MAX30102 se realiza a través de bus I2C, por lo que es muy sencillo conectarlo a un procesador como Arduino.

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El MAX30102 requiere una doble alimentación de 1.8V para la lógica, y 3V3 para los leds. Normalmente lo encontraremos en módulos de 5V que incorporan la adaptación de nivel necesaria.

El MAX30102 es un sensor es ampliamente usado en proyectos domésticos. Un ejemplo frecuente y vistoso es emplearlo junto a una pantalla OLED para visualizar el pulso.

El MAX30102 es un sensor de bajo coste diseñado para wearables, no es apto para aplicaciones médicas. No lo empleéis en aplicaciones de las que dependa la salud de personas.

Precio

Los MAX30102 son sensores bastante baratos. Podemos encontrar módulos por unos 1,65€ en vendedores internacionales de Ebay y Aliexpress.

Existen distintos tipos de módulos. Evitad comprar los que son verdes, tienen un defecto de diseño que hace que no funcionen correctamente.

Si tenéis uno de estos módulos verdes, puede que consigáis hacerlo funcionar eliminando las resistencias de la siguiente imagen.

¿Cómo funciona un MAX30102?

La pulsioximetría óptica es un método no invasivo para determinar el porcentaje de saturación de oxigeno en sangre. Su funcionamiento se basa en que la hemoglobina (Hb) y la hemoglobina saturada (oxihemoglobina, HbO2) tienen distintos coeficientes de absorción de luz para distintas longitudes de onda.

La sangre oxigenada absorbe mayor cantidad de luz infrarroja, mientras que la sangre poco oxigenada absorbe mayor luz roja. En partes del cuerpo donde la piel es suficiente fina y bajo la que pasan vasos sanguíneos, es posible emplear esta diferencia para determinar el grado de saturación.

El MAX30102 incorpora dos LED, uno de espectro rojo (660nm) y otro de infrarrojo (880nm), así como fotodiodos para medir la luz reflejada y un ADC de 18 bits y frecuencia de muestreo de 50sps (samples per second) a 3200sps.

También dispone de la electrónica necesaria para la amplificación y filtrado de la señal, cancelación de luz ambiental y rechazo a frecuencias de 50-60Hz (luz artificial) y compensación de temperatura.

El consumo del módulo es de hasta 50mA durante la medición, aunque la intensidad puede ajustarse programación, con un modo de bajo consumo de 0.7µA durante las mediciones.

Esquema de montaje

La conexión es sencilla, simplemente alimentamos el módulo desde Arduino mediante GND y 5V y conectamos el pin SDA y SCL de Arduino con los pines correspondientes del MAX30102.

Mientras que la conexión vista desde el lado de Arduino quedaría así.

En Arduino Uno, Nano y Mini Pro, SDA es el pin A4 y el SCK el pin A5. Para otros modelos de Arduino consultar el esquema patillaje correspondiente.
Verificar que vuestra placa es compatible con 5V antes de conectarla a Arduino. Si no, tendréis que usar un adaptador de nivel lógico.

Ejemplos de código

La lectura del MAX30102 puede ser algo compleja ya que implica bastante tratamiento de señal para obtener valores significativos.

Existen varias librerías para facilitarnos su uso. Una de ellas es la librería desarrollada por SparkFun, disponible en https://github.com/sparkfun/SparkFun_MAX3010x_Sensor_Library.

La librería es compatible con los sensores MAX30100, MAX30102 y MAX30105, aunque este último tiene un sensor adicional verde que el resto no tienen. Proporciona ejemplos de código, que resulta aconsejable revisar. Los siguientes ejemplos, por ejemplo, son modificaciones están basados a partir de los disponibles en la librería.

Pulsómetro y oxímetro

El siguiente ejemplo muestra el código necesario para obtener los valores de saturación y pulso cardíaco con el MAX30102.

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