スマート健康モニタリングステーション：Arduino、Bluetooth、センサーで構築

必要な部品と材料

部品	数量	備考
Arduino UNO	1	メインマイコンボード
ジャンパーワイヤー（汎用）	1セット	配線用
DHT11 温度・湿度センサー（3ピン）	1	環境温度と湿度を測定
温度センサー（DS18B20等）	1	防水プローブタイプ推奨
抵抗 10kΩ	2	プルアップ用
HC-05 Bluetoothモジュール	1	スマホとの無線通信用
心拍センサー	1	指先で心拍数を測定

使用するアプリとオンラインサービス

MIT App Inventor 2 - Androidアプリ開発（ノーコード）
Arduino IDE - スケッチの書き込み・デバッグ

プロジェクト概要

複数のセンサーとBluetooth通信、スマートフォンアプリを組み合わせ、体温・心拍数・環境温湿度をリアルタイムでモニタリングする健康管理ステーションを構築します。Arduino UNOを中核に、DHT11で環境温湿度、DS18B20で体表温度、光学式心拍センサーで心拍数を取得し、HC-05経由でスマホアプリにデータを送信します。アプリ側では数値表示やグラフ化、閾値超過時のアラート機能を実装可能です。

配線と回路図

各センサーとモジュールを以下のように接続します：

DHT11: データピン → デジタルピン7、VCC → 5V、GND → GND
DS18B20: データピン → デジタルピン2（4.7kΩプルアップ）、VCC → 5V、GND → GND
心拍センサー: 信号ピン → アナログピンA0、VCC → 5V、GND → GND
HC-05: TX → デジタルピン10（SoftwareSerial RX）、RX → デジタルピン9（SoftwareSerial TX、分圧必要）、VCC → 5V、GND → GND

詳細な配線図はプロジェクトページのSchematicsセクションを参照してください。

Arduinoスケッチ

以下のコードをArduino IDEでコンパイル・書き込みしてください。心拍検出には割り込みベースのアルゴリズムを使用し、2ms周期で信号をサンプリングしてBPMを算出します。

#include <SoftwareSerial.h>
#include <cactus_io_AM2302.h>
#define AM2302_PIN 7
#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>
#define ONE_WIRE_BUS 2
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);
AM2302 dht(AM2302_PIN);
SoftwareSerial Bluetooth(10, 9); // RX, TX

String Data;
int pulsePin = 0;
int blinkPin = 13;
volatile int BPM;
volatile int Signal;
volatile int IBI = 600;
volatile boolean Pulse = false;
volatile boolean QS = false;
volatile int rate[10];
volatile unsigned long sampleCounter = 0;
volatile unsigned long lastBeatTime = 0;
volatile int P = 512;
volatile int T = 512;
volatile int thresh = 512;
volatile int amp = 100;
volatile boolean firstBeat = true;
volatile boolean secondBeat = false;

void interruptSetup() {
  TCCR2A = 0x02;
  TCCR2B = 0x06;
  OCR2A = 0X7C;
  TIMSK2 = 0x02;
  sei();
}

ISR(TIMER2_COMPA_vect) {
  cli();
  Signal = analogRead(pulsePin);
  sampleCounter += 2;
  int N = sampleCounter - lastBeatTime;
  if (Signal < thresh && N > (IBI / 5) * 3) {
    if (Signal < T) { T = Signal; }
  }
  if (Signal > thresh && Signal > P) { P = Signal; }
  if (N > 250) {
    if ((Signal > thresh) && (Pulse == false) && (N > (IBI / 5) * 3)) {
      Pulse = true;
      digitalWrite(blinkPin, HIGH);
      IBI = sampleCounter - lastBeatTime;
      lastBeatTime = sampleCounter;
      if (secondBeat) {
        secondBeat = false;
        for (int i = 0; i <= 9; i++) { rate[i] = IBI; }
      }
      if (firstBeat) {
        firstBeat = false;
        secondBeat = true;
        sei();
        return;
      }
      word runningTotal = 0;
      for (int i = 0; i <= 8; i++) {
        rate[i] = rate[i + 1];
        runningTotal += rate[i];
      }
      rate[9] = IBI;
      runningTotal += rate[9];
      runningTotal /= 10;
      BPM = 60000 / runningTotal;
      QS = true;
    }
  }
  if (Signal < thresh && Pulse == true) {
    digitalWrite(blinkPin, LOW);
    Pulse = false;
    amp = P - T;
    thresh = amp / 2 + T;
    P = thresh;
    T = thresh;
  }
  if (N > 2500) {
    thresh = 512;
    P = 512;
    T = 512;
    lastBeatTime = sampleCounter;
    firstBeat = true;
    secondBeat = false;
  }
  sei();
}

void setup() {
  Bluetooth.begin(9600);
  Serial.begin(9600);
  dht.begin();
  sensors.begin();
  interruptSetup();
}

void loop() {
  sensors.requestTemperatures();
  dht.readHumidity();
  dht.readTemperature();
  if (isnan(dht.humidity) || isnan(dht.temperature_C)) { return; }
  if (QS == true) {
    Serial.print(sensors.getTempCByIndex(0));
    Serial.print(" ");
    Serial.print(dht.temperature_C);
    Serial.print(" ");
    Serial.print(dht.humidity);
    Serial.print(" ");
    Serial.println(BPM);
    Bluetooth.print(sensors.getTempCByIndex(0));
    Bluetooth.print(" ");
    Bluetooth.print(dht.temperature_C);
    Bluetooth.print(" ");
    Bluetooth.print(dht.humidity);
    Bluetooth.print(" ");
    Bluetooth.println(BPM);
    QS = false;
  }
  delay(1500);
}

スマートフォンアプリの作成（MIT App Inventor 2）

App InventorにGoogleアカウントでログイン
新規プロジェクト「HealthMonitor」を作成
デザイナー画面で以下のコンポーネントを配置：
- ListPicker（Bluetoothデバイス選択用）
- Label ×4（体温、環境温度、湿度、心拍数表示用）
- BluetoothClient（非表示コンポーネント）
- Clock（データ受信ポーリング用、タイマー間隔1000ms）
ブロックエディターで以下のロジックを構築：
- ListPicker.BeforePicking → BluetoothClient.AddressesAndNamesを設定
- ListPicker.AfterPicking → BluetoothClient.Connectで接続
- Clock.Timer → BluetoothClient.ReceiveTextでデータ受信、スペース区切りで分割し各Labelに表示
「Build」→「App (save .apk to my computer)」でAPKを生成・インストール

動作確認とトラブルシューティング

シリアルモニタ（9600bps）で「体温環境温度湿度心拍数」がスペース区切りで出力されることを確認
心拍センサーは指先を軽く当て、動かさないように固定すると安定します
HC-05のRXラインは必ず分圧（1kΩ＋2kΩ等）して3.3Vレベルにしてください
Bluetooth接続が不安定な場合、モジュールの電源をArduino 5Vから独立させると改善することがあります

拡張アイデア

データをGoogleスプレッドシートやFirebaseに蓄積し、長期トレンドを可視化
閾値超過時にLINE Notifyやメールでアラート通知
バッテリー駆動化し、ウェアラブルデバイスとして小型化
SpO2センサー（MAX30100/30102）を追加し、血中酸素濃度も測定

参考リンク

GitHubリポジトリ: Tutorials-for-arduino
DHT11ライブラリ: Adafruit DHT Sensor Library
OneWire / DallasTemperature: Arduino Temperature Control Library

Arduino Nanoで作る「食べさせロボット」：超音波センサーで食べ物検知し口を開閉スマート水耕栽培システム：Arduino Mega 2560とセンサーで自動制御

製造プロセス

3Dプリント

自動制御システム

産業技術