【生体計測　電子工作】　赤外線脈波計の電子回路部分

最終更新日 /2006/06/13/
私設研究所Neo-Tech-Lab.com  　
　トランジスタ技術()2006年3月号「電流センサ」の原稿を書いていて、かなり脱線して書いた没原稿部分です。
　写真１は赤外線リモコンにつかわれている赤外線ＬＥＤとジーメンス社製BPW 34Sという赤外線受光素子を使った赤外線脈波計です。指先や掌、お尻(洋式トイレを想定)など動脈が多い体の部分にこのセンサ部を押し付けることで、脈波を計測することができます。血液中には赤血球にヘモグロビンという成分が含まれていますが、ヘモグロビンには赤外線を吸光する特性があります。動脈は脈拍動を持ち、太さが変化します。このため、体表面から赤外線を照射し、反射あるいは透過する赤外線量を計測することで脈波を計測することができるのです。
　この赤外線吸光度は特定の波長では溶存酸素濃度によっても変化するため、血液中の溶存酸素濃度を非侵襲的に測定する場合に応用されています。また、赤外線吸光度が血糖値によって変化する波長もあるそうで、米国では血液を採取せずに済む赤外線血糖計を研究しているグループがあります。現状はキャリブレーションに問題があるようです。　

　電子回路は＋５V単一電源で動作します。その場合、回路図中の＋１２Vから＋５Vを得るために使用している３端子レギュレータは必要ありません。アクティブ・グランド回路を備えているため+2.5Vを中心に０Vから5Vの範囲に脈波信号が出力されます。PICマイコンで直接A/D変換することが可能です。
　心電計の場合は直接体に触れる電子計測回路であったので電気的絶縁対策は重要で絶対に省略してはいけないのですが、本赤外線脈波計は本質的に非侵襲計測法であるためビギナーでも作り易いと思います。

　主要部品（赤外線LED HIRL5015, SIEMENS社BPW 34S, OPアンプICL7621DCPA）はＲＳコンポーネントから入手することができます。


　秋月電子通商から購入できるグラフィック液晶モジュールSG12232を使った製作事例については2006年5月1日にＣＱ出版株式会社から発刊され た書籍「小型液晶の選び方と使い方」の 第６章(記事見本)で 詳しく記載しております。また、そのファームウェアは公開しております。ここからダウンロードしてください。
　
【写真１】
 【グラフ】　パソコンに取り込んだ脈波の例


2006年１月号の「心電計の製作」で用いたPICマイコンのハードウェアとファームウェアをそのまま利用して計測した脈波




　

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