脈拍計の原理は反射型赤外線フォトインタラプタそのもの

脈拍を測る機械が売られています．値段は１０００円ぐらい．センサー部分を指でつまむと、脈拍が毎分６０回とか表示されます．

いったいこれの原理はどうなってるんだと思い、バラして調べたことがあります．
センサーの原理は、赤外線で動く反射型フォトインタラプタ↓そのものでした．２つの凹部が見えますが、片方が赤外LED、もう一方が赤外線センサです．ヘリカルスキャン装置を設計していたときには、リールモータの回転検出センサとしてよく使ってた安価なデバイスです．安価なセンサ＋オペアンプでアナログフロントエンドを構成できますから製品が￥１０００ぐらいと安いのもわかります．

ところで赤外線の反射率でどうして脈拍をカウントできるのでしょうか？
下図は指に赤外線を放射し、反射波を受信している様を表しています．人の皮膚の色は、脈拍の度ごとに毛細血管内の赤血球が密になったり疎になったりを繰り返しているので、赤くなったり白くなったりを脈拍周期で繰り返しているんです．なので皮膚の赤色の増減を高感度にセンスするとそれが脈拍と同じ周期なんです．

実際に、脈拍計の赤外センサの受光部をオシロで観測すると、脈拍と同期した数mVの電圧がピコピコするのを観測できました．光学測定なのでAC50Hzノイズが混入しませんからSNRも良好でした．

こんな特許を個人で保有したらお金が儲かってさぞやおいしかろうと思いました．

追記：２０２６．２．３

仕事でこれを作る必要が生じたので作りました．芸は身をタスク．

↓SIM兼回路図（クリックで拡大）

LEDに20mA流しました．

エミッタフォロアで取り出してるのは生の信号を取り出したいから．

コレクタからいくばくか増幅された信号を取り出せたらイイけど、動作点が定まらないので無理じゃないかな．

後段はセンサ出力を加工しま～す．

　1HzぐらいのHPF

　40HzぐらいのLPF

　x100アンプ

↓フォトインタラプタは秋月で買ったTPR-105Fというやつ．小さすぎるかな．

↓手作り回路状況

↓マジックテープにセンサを貼り付けておく．これを指に巻く．

↓x100増幅してこのくらいには見える．SN良好．コンパレータを通せばCPUでカウントとか出来そう．

注意としては、指にセンサを巻いたら腕ごとフリーにしておくことです．

センサと指の接触圧が変動するとDCがグワグワと変動してワケワカメになりんす．

かしこ