個人で試せる! ご購入はこちら キッ 発売 ト 開始 ! ダウンロード・データあります 生体センシング実験室 バ イ 第 7回 タ ル 手軽で非接触 OK! 赤外線脈波心拍数計測 上田 智章 脈波の計測に用いる ハードウェア 電極 パッド フォトダイオード 赤外線LED 図 1 赤外線 LED とフォトダイオードを利用して脈波 を測定する 静電容量型 センサ 心室心筋の収縮命令 15000 振幅（相対値） 10000 5000 0 加速度 センサ 0.5s 心電図 赤外線 脈波 R-R間隔 赤外線 LED −5000 −20000 時間 心拍出で高血圧時 振幅 （相対値） UART A-D 変換 シリ アル 通信 CPLD MAX II アンプ＆ フィルタ回路 9V 9Vから5V, 3.3V, 1.65V を作る 9V乾電池 006P アンプ＆ フィルタ回路 生体計測学習キットボード 図 4 連載を通して使用している生体計測学習キットボードと脈 波計測に使う回路 Bluetoothモジュール この波形を抽出するのが目的 0.5s CPLD MAX II 時間 図 3 赤外線脈波波形を 2 回微分したときのピーク間隔から心拍 数が求められる 脈波波形からは R-R 間隔を求められないため間隔をクッキリさせるため に 2 回微分した ● 今回やること…赤外線を使って測った脈波から 心拍数を求める 図 1 に示すように，赤外線を皮膚に照射し，反射光 の強度変化をフォトダイオードで測定することで脈波 を測定できます． 112 A-D 変換用 アナログ 回路 各センサを接続するため の9ピンDサブ・コネクタ 図 2 心電図と赤外線脈波波形の時間関係 Bluetooth モジュール アンプ＆ フィルタ回路 フォトディテクタ −15000 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 −0.2 −0.4 アンプ＆ フィルタ 回路 A-D変換の値を パソコンへ 赤外線脈波の計測回路 写真 1 生体計測学習キットボードを用いた 図 2 に心電図と赤外線脈波の同時観測例を示しま す．心電図では鋭い R 波のピーク時相を捕捉すること で R-R 間隔から心拍数を計算することができました． しかし，赤外線脈波はピーク位置がなだらかな変化し かなく，レベル変動も伴います．そこで，医療分野で は図 3 に示すように脈波を 2 回微分して得られた加速 度脈波を用います．心電図ほどではありませんが，鋭 第 1 回 心電図計測の予備知識…心臓のしくみ（2015 年 12 月号） 第 2 回 バイタル・センシング実験ボード＆心電図取得用電極（2016 年 1 月号） 第 3 回 心電図を取得する（2016 年 2 月号） 2016 年 6 月号
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