ポータブルCOVID-19診断クリニック：詳細コンポーネント概要

必要な部品と用品

Maxim MAXREFDES100# ヘルスセンサープラットフォーム	×1
UV-C LED 5mm（Innotek推奨、汎用も可）	×10
Digilent IR近接センサー	×1
Arduino Mega 2560	×1
DFRobot I2C 16×2 LCDディスプレイモジュール	×1
Seeed Grove 水霧化器（アトマイザー）	×1
USB A-Bケーブル	×1
汎用PNPトランジスタ	×2
レーザーダイオード 2ピン	×1
Seeed Grove デジタル光センサー	×1
Adafruit ペリスタルティック液体ポンプ（シリコンチューブ付、5-6V）	×1
モバイルバッテリー（5V USB出力×2）	×1
PNPトランジスタ TO-220 (TIP42C等)	×1

必要な工具・機器

• 銅箔テープ（導電性）
• 電工ハサミ
• ジャンパーワイヤー（オス-メス、150mm×40本）
• 段ボールカッター
• 両面テープ
• はんだごて
• 可変電源 3-12V（または5V USB×2のモバイルバッテリー）

使用ソフトウェア

• Arduino IDE
• Arduinoblocks

プロジェクト概要

インド出身の筆者が考案した、マスク除菌・手指消毒・バイタルサイン測定を一体化したポータブル診断クリニックです。Arduino Mega 2560とMaxim MAXREFDES100（医療グレードセンサー）を核に、段ボール製筐体で低コスト・高携帯性を実現しています。

材料費（概算）

• MAXREFDES100: $157.50
• Arduino Mega: $57.30
• ペリスタルティックポンプ: $24.95
• LCD: $5.98
• IRセンサー: $1.85
• 銅箔テープ: $11.96
• UV-C LED: $4.08
• その他（ブレッドボード、トランジスタ、ジャンパー等）: $2.72
• 合計: 約 $261 (約959 AED)

構造セットアップ

1. 段ボール 10cm×25cm を2枚用意し、銅箔テープを平行に2本貼る（正極・負極）
2. 各銅箔にUV-C LEDを5個ずつはんだ付け
3. 16×2 I2C LCDが入る長方形の穴を開ける

Arduinoハードウェア接続

I2C 16×2 LCD

• SCL → Pin 21
• SDA → Pin 20
• VCC → 5V
• GND → GND

銅箔・UV LEDユニット（2系統）

• 両ユニットのGND → ブレッドボードGNDレール（Mega GNDと接続）
• Pin 50, 52 → 各BC557 PNPトランジスタのベース
• 銅箔ユニットの正極 → 各トランジスタのコレクタ
• 両エミッタ → Mega 5Vピン
• ※ 片方のユニットのみ先に固定し、後で段ボール補強材を入れてからもう片方を固定

水霧化器

• VCC → 5V
• GND → 共通GNDレール
• EN → Digital Pin 40

レーザーダイオード

• 赤線(VCC) → 5V
• 青線(GND) → GND

3ピン光センサー

• VCC → 3.3V
• GND → GND
• OUT → Digital Pin 48
• 青色ポテンショメータで閾値調整：レーザーが遮られたらOFF、当たればONになるよう調整

Arduinoスケッチ（マスク除菌制御）

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

void setup() {
  pinMode(48, INPUT);  // 光センサー
  lcd.init(); lcd.noCursor(); lcd.backlight();
  pinMode(50, OUTPUT); pinMode(52, OUTPUT); pinMode(40, OUTPUT);
  lcd.backlight(); lcd.display(); lcd.clear();
}

void loop() {
  if (digitalRead(48)) {  // レーザー遮断＝マスク投入・蓋閉じ検知
    delay(1000);
    lcd.clear(); lcd.print("Lower the lid");
    delay(500);
    lcd.clear(); lcd.print("Wait 30 mins");
    digitalWrite(50, LOW);  // UV LEDユニット1 ON
    digitalWrite(52, LOW);  // UV LEDユニット2 ON
    digitalWrite(40, HIGH); // 霧化器 ON
    delay(1800000);         // 30分待機
    digitalWrite(50, HIGH); digitalWrite(52, HIGH); digitalWrite(40, LOW);
    lcd.clear(); lcd.print("Remove the mask!");
  } else {
    digitalWrite(50, LOW); digitalWrite(40, LOW);
    lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Please place");
    lcd.setCursor(0,1); lcd.print("a mask in!");
  }
}

自動手指消毒ディスペンサー（追加機能）

IR近接センサー + ペリスタルティックポンプ + TIP42C PNPトランジスタで、マイコン不要の自動噴霧を実現。

• トランジスタベース → IRセンサーOUT
• コレクタ → ポンプ正極
• エミッタ → ブレッドボード正極レール
• IRセンサーVCC/GND → 同レール

注意: フリッツィング図は古く、トランジスタ足配置がモデルにより異なるため、テキストの接続説明を優先してください。

MAXREFDES100 セットアップ（PC GUI / Androidアプリ）

詳細手順は製品ページまたは動画 こちら を参照。要点：

1. HDKアダプタ経由でPC接続、ファームウェア更新用COMポート確認
2. USB-C直結でGUI用COMポート確認
3. GUIダウンロード・起動、ボーレート9600でポートスキャン→接続
4. Opticalタブで指を置き「Start Monitor」→ SpO2等取得
5. ECG MUXでOPEN-P/NをConnected、EN_ECG/EN_RTOR有効化、Plotsタブで心電図波形確認
6. Temperatureタブで息を吹きかけて温度上昇確認
7. Androidアプリ（APK）をインストール、BLEで接続、基本バイタル表示可能（SpO2はPC版のみ）

筐体への組み込み

• MAXREFDES100を小箱に収め、光学センサー窓を露出
• ECGリードをケーブルに半田付け、湿式電極パッド装着
• 長期測定用に付属コイン電池ホルダー（CR2032）装着可能
• マスク除菌室内部に段ボール仕切りを入れ、電子部品を熱・湿気から遮蔽
• マスク投入後30分経過まで取り出さないこと

本プロジェクトの特長と意義

• 検知と防護の一体化: MAXREFDES100で無症状感染者のSpO2低下を早期発見、UV-C除菌と自動消毒で感染拡大防止
• 低コスト: 同等機能の専用機は$500超だが、段ボール筐体で$200-300に抑制
• 耐久性: 段ボールは200℃まで溶けず、世界最高気温56.7℃でも全部品動作可能。耐パンチ性・衝撃吸収性も高い
• EMシールド: 木質繊維がUV-Cまでの電磁波を遮蔽
• 酸素吸着: 段ボール内部は好気性微生物が死滅する低酸素環境
• 高携帯性: U-Haul箱サイズで軽量、病棟間移動容易
• 生分解・リサイクル可能: 使用後は部品を取り外し再利用、段ボールは土に還る
• 高カスタマイズ性: パーツ増減・Arduinoコード変更で多用途展開可能
• 低消費電力: 全システムで15V（モバイルバッテリーなら10V）駆動

筆者は約4ヶ月を費やし、同じ苦労を他のメイカーがしなくて済むよう詳細を公開しました。質問・感想はコメント欄へ。医療従事者の皆様と共に、パンデミック曲線を平坦化する一助となれば幸いです。Stay safe!

コード

マスク除菌制御スケッチ

#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

void setup() {
  pinMode(48,INPUT);
  lcd.init(); lcd.noCursor(); lcd.backlight();
  pinMode(50, OUTPUT); pinMode(52,OUTPUT); pinMode(40, OUTPUT);
  lcd.backlight(); lcd.display(); lcd.clear();
}

void loop() {
  if (digitalRead(48)) {
    delay(1000);
    lcd.clear(); lcd.print("Lower the lid");
    delay(500);
    lcd.clear(); lcd.print("Wait 30 mins");
    digitalWrite(50,LOW); digitalWrite(52,LOW);
    digitalWrite(40,HIGH);
    delay(1800000);
    digitalWrite(50,HIGH); digitalWrite(52,HIGH); digitalWrite(40,LOW);
    lcd.clear(); lcd.print("Remove the mask!");
  } else {
    digitalWrite(50,LOW); digitalWrite(40,LOW);
    lcd.setCursor(0,0); lcd.print("Please place");
    lcd.setCursor(0,1); lcd.print("a mask in!");
  }
}

回路図・配線メモ

• PNPトランジスタ接続: ベース→デジタルピン、コレクタ→銅箔ユニット正極、エミッタ→Arduino 5V
• 通常のLCDをI2C LCDに置き換え
• ポンプ駆動: TIP42C PNP、ベース→IRセンサーOUT、コレクタ→ポンプ正極、エミッタ→USBケーブルから12V取り出し