Arduinoで作る簡易ポリグラフ（嘘発見器）：皮膚電気活動（EDA）をリアルタイム可視化

概要

Arduino Nanoと2本の指電極で皮膚コンダクタンス（電気伝導度）を測定し、Arduino IDEのシリアル・プロッタでリアルタイム・グラフ表示する「簡易ポリグラフ」です。質問に対する生理的反応（緊張→発汗→コンダクタンス上昇）を可視化し、「嘘」の可能性を示唆します。※法的証拠能力なし。娯楽/教育用途のみ。

原理：電気皮膚反応（EDA/GSR）

交感神経興奮→汗腺活性化→皮膚表面の水分/電解質増加→電気抵抗低下（コンダクタンス上昇）。指先に微弱電流を流し、電圧降下からコンダクタンスを推定します。ArduinoのADC（10bit, 0-1023）で読み取り、シリアル出力。

必要なパーツ

• Arduino Nano R3 ×1
• 2kΩ 抵抗 ×1（電流制限/分圧）
• LED 緑/橙/赤 ×各1（レベル表示用）
• ベルクロ・テープ、アルミ箔（指電極自作用）
• 長めの導線 ×2（アナログ入力A0用、5V用）
• 段ボール、ホットグルー、テープ（ケース自作用）
• はんだごて、ハンダ、ワイヤー・ストリッパー

回路図

5V ───┬─── 長い導線 ─── 指電極(アルミ箔+ベルクロ) ─── 人体 ─── 指電極 ─── 長い導線 ─── A0
      │
      └─── 2kΩ ─── GND
      
D2 ─── 緑LED ─── 220Ω ─── GND  (低レベル: 20以上)
D3 ─── 橙LED ─── 220Ω ─── GND  (中レベル: 45以上)
D4 ─── 赤LED ─── 220Ω ─── GND  (高レベル: 60以上)

※LED用抵抗は記載なしだが220Ω推奨。電極間に2kΩを挟むことで最大電流≈2.5mAに制限（安全）。

スケッチ（全文）

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(2, OUTPUT); // 緑
  pinMode(3, OUTPUT); // 橙
  pinMode(4, OUTPUT); // 赤
  // 起動時LEDテスト
  digitalWrite(2, HIGH); delay(500);
  digitalWrite(3, HIGH); delay(500);
  digitalWrite(4, HIGH); delay(500);
}

void loop() {
  int val = analogRead(A0);
  // LED段階表示
  digitalWrite(4, val > 60 ? HIGH : LOW); // 赤: 高ストレス
  digitalWrite(3, val > 45 ? HIGH : LOW); // 橙: 中ストレス
  digitalWrite(2, val > 20 ? HIGH : LOW); // 緑: 反応あり
  Serial.println(val); // プロッタ用出力
  delay(20); // 50Hzサンプリング
}

使い方

1. 指電極を人差し指と中指（または薬指）に巻き付け、しっかり密着させる
2. ArduinoをPC接続、IDEでスケッチ書き込み
3. ツール → シリアル・プロッタ（ボーレート9600）を開く
4. 被験者をリラックスさせ、基準値（ベースライン）を確認
5. 既知の事実質問（「名前は？」「住所は？」）でベースライン確定
6. 重要質問を挟み、グラフの急上昇（コンダクタンス増）を観察

ケース自作のポイント

• 段ボールで「電子部品室（6cm幅）」と「電極収納室（9cm幅）」を仕切り
• 蓋にLED用穴3つ、電極コード用スリット
• 電極室の蓋はヒンジ式（テープ留め）で開閉可
• NanoのUSBコネクタ用切り欠き必須

限界と注意点

• 真のポリグラフは呼吸・心拍・血圧も同時測定。本機はEDA単一指標のみ
• 個人差大：ベースライン校正必須、同一人物の同条件比較のみ有効
• 動作アーティファクト（体動、会話、温度変化）でノイズ発生
• 電極接触不良でドリフト/スパイク発生しやすい
• 結果を対人判断/法的用途に使わないこと

改良アイデア

• AD8232等の専用フロントエンドICでノイズ除去・増幅
• 3Dプリント電極ホルダーで接触安定化
• Bluetooth（HC-05/ESP32）でワイヤレス化、スマホアプリでグラフ表示
• 心拍センサー（MAX30102）併用で多チャネル化
• 機械学習（TinyML）でパターン分類自動化

まとめ

最小部品で「生体信号可視化」を体験できる優れた入門プロジェクト。Arduino標準機能（ADC, Serial Plotter）のみで完結し、ハードウェア・ソフトウェア両面の学習効果が高い。ただし「嘘発見」としての信頼性は極めて低く、あくまで「身体反応の可視化デモ」として楽しむのが正しい使い方です。