【生体計測学習用キット】 心電計ボード
実機には実装されていません。

【写真１】 生体計測学習キットの心電計基板

NeoTechLabNeoTechLab【はじめに】●本生体計測学習キットシリーズは医療機器ではありません。
●人または動物の疾患の診断・治療・予防には使うことはできません。
●機器や信号処理の動作原理を学習する目的でご使用ください。

NeoTechLab【図１】 ロジック回路図

スライドスイッチ

D
3.3V

CON

9V OFF

J1C1kΩ

105

RLED

107 TA48M033F

リセット回路3.3V 3.3V

3.3V GND GND 3.3V

■この基板はEPM240T100C5とEPM570T100C5が両方使えるように配線を行っている。

3.3V GND

未使用
78 77 768110020KΩ R００６P 9V

D

3.3V 3.3V 3.3V 3.3V 3.3V 3.3V 3.3V 3.3V 3.3V

3.3V 3.3V
１75nRESET

C74SW

C

7372104

未使用

83.3V

3.3V

EPSON

104

GND

3.3V

CLK20MHz304GND
3.3V

Altera CPLD MaxⅡ
EPM240T100C5nBRESET

22R 10KΩ

M

54

23I

53

24K

52

25O

nBRESET

22 TMS

未使用

24 TCKR 10KΩ
JTAG関連Comp SOutC

104C

104

33 34 35

3.3V GND

3.3V
GND
未使用

1GND

C

104

242233224215 /Reset

20RN-42619188179UART_CTS 1610UART_RTS 1511 VCC

UART_Tx 14
UART_Rx 1312 GND

GND

GND

35 29 34 33 32 31 28 3047

GND 3.3V

GND

GND

モジュール基板のピン配置

402625 TDO
1C

10451

TxD RxD

23 TDI

3.3V

104

7

3.3V3.3V

10KΩ RCC

104

Bluetoothモジュール
GND

3.3V
14

SG8002DC-80MHz

13.3V
GND
GND

GND
GND

5C

C

104

7170

クロック発生回路
3.3V

104

49 50

3.3V GND■図に記載していないが、CPLDの１０個の各電源ピン(3.3V)とクロックICの電源ピンには、0.1μFのバイパスコンデンサを接続している。

3.3V GND Tx
321

Rx /Reset
543534Rx

Tx /Reset

33

CPLDへ

3633

RxD
TxD

C

104C104

NeoTechLab【図２】 心電計アナログ回路部【ロジック回路部】【アナログ回路部】
計装用アンプ ×11ECG1反転増幅器 ×25

NJU7032D 20KΩ

20KΩ

2KΩ

R

R

R

10KΩ

2KΩ

R

R

2KΩ

R
C

105

R 2KΩ
10KΩ

20KΩ

NJU7032D20KΩ

R

R

R

C

INV
not

In-Buf

D-FF

50

NJU7032D

D49

1.65V
1.65V

Out-Buf103

NJU7032D

1MΩ R

RΣΔ-A/Dコンバータ

50KΩ

NJU7032D

1.65V

Q
カウンタ
回路へ

CK

NJU7032D
ECG2
NJU7032D

DCサーボ
(積分器)

5MHz clock
duty cycle 50%

D50KΩ R
1.65V

AGND
NJU7032D(CPLD内)

1.65V
50KΩ R

心電計
ECG1 AGND ECG2C104

アクティブグランド

５４３２１D-subコネクタ
９Ｐ メス９ＥＣＧ１ＡＧＮＤ

ＥＣＧ２ＲＧＬ右側電極

参照極左側電極

８７６NeoTechLab【表１】 部品表
調達先【CPLDブロック】
Altera MaxII EPM240T100C52.54mmピンヘッダー2×10EPSON SG8002DC-20MHz (3.3V)
タクトスイッチ(赤色)
汎用小信号高速スイッチング・ダイオード 1N4148 100V200mA
絶縁型ラジアルリード型積層セラミックコンデンサー０．１μＦ５０Ｖ２．５４ｍｍ ５００個入
金属皮膜抵抗10kΩ1/6W
金属皮膜抵抗20kΩ1/6W【電源部】
006P電池ボックス ピン付 BH-9V-1P
横型スライドSW 1回路2接点 ON-ON SS-12SDH2
低損失三端子レギュレーター 3.3V500mA TA48M033F(SQ)
整流用ショットキーダイオード（１００Ｖ１Ａ）１Ｓ１０
絶縁型ラジアルリードタイプ積層セラミックコンデンサ１μＦ５０Ｖ５ｍｍピッチ ５００個入絶縁型ラジアルリードタイプ積層セラミックコンデンサ １００μＦ６．３Ｖ ５ｍｍ １０個入
3mm黄色LED OSYL3133A 100個入
ジャンパー
金属皮膜抵抗1kΩ1/6W【Blutooth通信モジュール】
マイクロチップ Bluetoothモジュール RN-42-I/RM
Ｓ４０Ｗ－４３３８Ｇ シングルライン両端 ４０Ｐ, 金メッキ, 丸ピン【ΣΔ型A/Dコンバータ部】6ch分
2回路入りCMOSオペアンプ NJU7032D
絶縁型ラジアルリード型積層セラミックコンデンサー０．０１μＦ５０Ｖ±１０％５ｍｍ５００個入絶縁型ラジアルリード型積層セラミックコンデンサー０．１μＦ５０Ｖ２．５４ｍｍ ５００個入
金属皮膜抵抗2kΩ1/6W【心電計】心拍2回路入りCMOSオペアンプ NJU7032D
絶縁型ラジアルリードタイプ積層セラミックコンデンサ１μＦ５０Ｖ５ｍｍピッチ ５００個入絶縁型ラジアルリード型積層セラミックコンデンサー０．１μＦ５０Ｖ２．５４ｍｍ ５００個入
金属皮膜抵抗1MΩ1/6W
金属皮膜抵抗2kΩ1/6W
金属皮膜抵抗10kΩ1/6W
金属皮膜抵抗20kΩ1/6W
汎用小信号高速スイッチング・ダイオード 1N4148 100V200mA
金属皮膜抵抗50kΩ1/6W
Ｄサブコネクタ ９Ｐ メス 基板取付用 Ｌタイプ インチネジ
Ｄサブコネクタ ９Ｐ・オス（半田付けタイプ）【プリント基板】 (本体) P板.com 55枚時【プリント基板】（Bluetoothモジュール） P板.com 55枚時

DegiKey
秋月電子通商
秋月電子通商
秋月電子通商
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共立電子エレショップ
秋月電子通商
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秋月電子通商
秋月電子通商
秋月電子通商通販コード 単価[円] 個数

C-00078
P-03931
P-03646
I-00941
P-04143

P-02683
I-00538
1S10P-04149
P-02243I-00564

1002
25300
10221010

金額備考欄

部品番号

1 ¥1,002
CPLD1¥25 2×10(1個50円)を半分使用 JTAG
1¥300
IC11¥10SW11¥2 50本100円
D112¥24 500個1000円
C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8, C9, C10, C11, C12
3¥30
R2, R3, R4
1¥10R1
小計 ¥1,403

5066
100
35
3
405.5

11111111101
小計¥50¥66¥100¥35 1A30V程度で十分¥3 500個入り1500円¥40 10個入り400円¥6 100個入り550円¥10 カーボン抵抗で良い¥310

Battery
SW2TA48M033F
D3C15C16LED
J1R5

秋月電子通商せんごくネット通販

M-0761218004.725

1 ¥1,8005¥24小計 ¥1,824

秋月電子通商
秋月電子通商
秋月電子通商I-02591
P-04147
P-04143

1002.82101112小計¥100¥3 500個1400円¥2 500個1000円¥20¥125NJU7032D
C19C18R8, R9

秋月電子通商
秋月電子通商
秋月電子通商I-02591
P-04149
P-04143

秋月電子通商I-00941

秋月電子通商
秋月電子通商C-00645
C-00029100
32101010102105040

31312241311小計¥300¥3 500個入り1500円¥6 500個1000円¥10¥20¥20¥40¥2 50本100円
¥30
¥50
¥40
¥521

NJU7032D
C21C17, C20, C22, C23
R12
R11, R18
R16, R17 (シルクミスでR16 ２重登録)
R13, R14, R15, R16 (シルクミスでR16 ２重登録)
D4
R6, R7, R10
CN1★コネクタの備品

795.945496.8

11¥796 ５５枚発注時、43,777円¥497 ５５枚発注時、27,324円

合計 ¥5,475

NeoTechLab【図３】 心電計ボードとのデータ通信【コマンド】 PC⇒心電計ボード
bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0
ST SPSTSP

0 サンプル出力停止
1 サンプル出力許可
0 16bit, 100SPS
1 13bit, 800SPS【サンプリングデータ】 心電計ボード⇒PC
CPLD内部でバイナリデータは４桁のHexデータ単位にAscii文字形式に変換（“0”, “1”, “2”, “3”, “4”, “5”, “6”, “7”, “8”, “9”, “A”, “B”, “C”, “D”, “E”,“F”）され、４文字の後に改行コード（CR+LF）２バイトが追加されて送信される。上位桁から順に送信される。
【 0xA4F2 を送信する場合】
第1バイト

第2バイト

第3バイト

第4バイト

第5バイト

第6バイト

“A”

“4”

“F”

“2”

CRLF

NeoTechLab【写真２】 市販の心電計用ディスポ電極の例
(A)

(B)

●Amazonで購入できる心電計用ディスポ電極 電極部は銀－塩化銀。導電性ゲル。
コヴィディエン 心電計用電極[ケンドール アルボ] H124 スタンダード 50個入 /8-7554-01

NeoTechLab【写真３】 ステンレス金具を電極として代用する場合
１）

２）

Dサブコネクタに接続のこと

３）

４）

サポーターなどを利用して圧をかけて接触抵抗を下げる

接触抵抗を下げるためECG
クリームを使用のこと

【写真４】 浴槽心電計実験用電極の例

ステンレスワイヤ電極【図４】 ステンレスワイヤ電極の構造
アクリル円板３枚で糸巻きを構成
結束金具

熱収縮チューブで絶縁

タイラップで結束

ステンレスワイヤ

吸盤

NeoTechLab【写真５】 浴槽心電計実験用電極の取り付け事例

NeoTechLab■ケーブルを引っ張って心電計ボードが濡れたりしないように、ビニール袋に入れて保護し、ケーブルも必ず接着テープなどで固定します。

接着テープで固定【図５】 電極取り付け事例
参照電極は浴槽内面上で心臓から最も離れた位置が好ましい
測定電極は浴槽側面上で湯水に浸り心臓に近い位置であること

RRL
F

F
１) 電極の取り付け推奨位置

L２) 電極取り付け推奨位置

【図６】浴槽心電図の生波形の例

NeoTechLabNeoTechLab【図７】 腕時計タイプの電極取り付け事例
miniUSBコネクタ

歩行やジョギング時の心電図計測c

短距離走、マラソン等の激しい運動時の心電図計測●安静時の心電図計測●歩行やジョギング時の心拍計測（ソフト処理必要）

心電図測定用電極（ステンレスまたは導電性ゲル電極）

ここに、ステンレスまたは導電性ゲル電極を取り付ける

NeoTechLab【図８】 シャワー心電図
シャワーヘッド内部に電極１を、排水溝に電極２を仕込んで、シャワー水流をプローブの代わりにすることも可能でした。
ただし、ノイズは非常に多いです。

13

NeoTechLab【図１０】 電極貼り付け位置の事例
本心電計基板は３個の電極での心電図測定を前提としています。

ECG1

AGND

ECG2

ECG1

AGND

ECG2

NeoTechLab【Appendix】～Windows10でBluetoothのペアリングを行う方法～【ステップ１】タスクバーに表示される『新しい通知』アイコン【ステップ４】『Bluetooth』で右クリック【ステップ２】『新しい通知』アイコンを右クリック【ステップ５】『設定を開く』アイコンを右クリック【ステップ３】『アクションセンターを開く』

NeoTechLab【ステップ６】
Bluetoothをオンにしてデバイスを検出【ステップ８】パスコードを『はい』で承認【ステップ９】ペアリング完了時【ステップ７】
検出したデバイスをクリックで選択。
『ペアリング』をクリック。

ペアリングしたシリアルポート番号の調べ方【A】 ペアリングで関連付けられたシリアルポート番号の調べ方

NeoTechLab【C】 右クリックでメニューを表示してプロパティーをクリック【D】ハードウェア・タブにポート番号の情報がある【B】 デバイスとプリンターで未指定のデバイスを見る

NeoTechLab【ダウンロード】●ドキュメント
http://www.neo-tech-lab.co.uk/VitalMonitor/ECG.pdf●C#プログラム
Visual Studio 2013 ExpressのC#プロジェクトファイル
http://www.neo-tech-lab.co.uk/VitalMonitor/ECG_Monitor.zip【公開可能な技術面の問い合わせ】●下記Twitterアカウントまで
https://twitter.com/NeoTechLab