最終修正日：2021/1/20
パルスオキシメータとは動脈血中のヘモグロビンの何%が酸素と結合しているかを測定する機械です。
コロナ禍で注目されています。コロナ陽性者が容体変化に同期して変化する血中酸素濃度をモニタ出来る装置だからです。
価格もコニカミノルタのPULSOX-1で\49800 オムロンHPO-1600-FP は \49800 と5万円程度します。
一方、量販品店に展示されている衛生用品扱い品だと10000円前後のようです。
そしてamazon等で扱っているガジェット扱い品は1000円程度でも購入できます。パルスオキシメータの原理は日本光電或いはコニカミノルタが開発して、それが改良され現在に至っているのかと思います。小型のLED光源及び受光器が出てきたことが普及に起因しており、医療機関では普通にディスポ扱いのように使われています。
コロナ禍では家庭で健康状態を知る情報源として非接触型の温度計が流行りましたが、陽性者が重症化する切掛を知る指針として血中酸素飽和度(SpO2)というパラメータが注目され、これが家庭でも計測出来る器具としてパルスオキシメータが注目されたようです。
原理図を見ていると赤色光(665nm)と遠赤外線光(880nm)で酸素と結びついたヘモグロビン(HbO2)と、酸素を離したヘモグロビン(Hb)においての吸光度曲線に出てくる差異を元に血中酸素飽和度を導きだしています。
原理図を見る限り透過センサでの計測です。
一方Arduinoでガジェットとして使う為のセンサがMaxim Integrated社からリリースされていました。何種類か有るようですが、MAX3010xと云う型番です。このセンサは、発光側と受光側が一体化しています。一寸勝手が違うようです。
透過型は指尖に密着させれば良いのかと思いますが、反射型は一定の距離が必要だと思われ、同じような計測器形状は出来ない様な気がします。
MAX030100 
Pulse Oximeter and Heart-Rate Sensorとしてリリースされています。 MAX030101 
緑色のLEDが搭載されています
High-Sensitivity Pulse Oximeter and
Heart-Rate Sensorとしてリリースされています。緑色LEDの目的はちゃんと調べる必要がありそうです。MAX030102 
High-Sensitivity Pulse Oximeter and
Heart-Rate Sensorとしてリリースされています。MAX030105 
緑色のLEDが搭載されています。
Smoke Detectionとしてリリースされていますが、MAX030101と構成が同じなのでPulse Oximeterとして使えます。レジスタに目的外の要素があるのかもしれません。
ただ、先人はMAX3010xを使ったパルスオキシメータを試作していました。紹介します。※承諾を得ていません。
- Sigfox社社員の方の記事です。MAX3010xとM5Stackで構築され、計測値もそれなりの値になっています。
センサユニットをMini Heart Rate Unit(sku:u029)にしたことで、一定のセンサ間距離が保てているようです。
https://qiita.com/ghibi/items/aa9ae016dbbe9138a505
通信機能を追加してあるので測定値データ転記を自動化できるメリットがありますね。- MAX30105は煙および粒子検出として使用できるとデータシートにあります。
JRCからリリースされている同様のchipを見つけました。NJL5501Rという型番です。MAX3010xと大きな違いはアナログ信号を読み取ることができます。SpO2を求めるためには、演算アルゴリズムを自分で求める必要があります。
https://www.njr.co.jp/news/2013/semi_20130425.html
- 学生の研究課題として、NJL5501Rを採用した『非接触酸素飽和度計測を目的とした簡易計測システム』が紹介されています。https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsmbe/57/6/57_230/_pdf
MAX3010xはLEDの点灯タイミングや強度調整は可能ですが、受信したアナログ波形を外部に取り出すことができません。- サンプリングレートは意識しないと波形データにエイリアスが出てしまいます。先の学生の研究では120S/sで行っているとありました。HRが60bpmとすると、1周期1秒、1波形100点ぐらいは必要とすればこのぐらいなのかなと思います。MAX3010xではサンプリングレートの関する情報は見つかっていません。
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