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NHKニュース　おはよう日本 より

心臓移植が受けられるまでVADとよばれる心機能を補助する医療機器をつけたまま入院生活を送る。
日本でVADを保有している病院は13か所しかない。
その数少ないVADを保有する埼玉医科大学国際医療センターの映像にT28が映った。

USB PD充電器から任意の電圧を取り出す「USB PD VoltageSelector」を作製しました。
身近にあるUSB PD充電器を電源として活用してみようというのが今回の趣旨です。


■ 実現方法
どうやってUSB PD充電器から任意の電圧を取り出すのか？
今回キーデバイスとなるのは中国WCH社のIC CH224K です。
電工作愛好者の強い味方、秋月電子通商で60円で売ってました。
このICを使うことで、任意の電圧を指定して取り出す“PDトリガー”ができます。

■ 回路図
本回路図は設計思想の探究の一環として公開するものです。
技術的な正確性や安全性について保証するものではなく、
利用に伴う責任はすべて利用者に帰属します。



上図はCH224Kのデータシートを参考に作図した回路図です。
機能別に回路図上段のPDトリガー回路と下段のスイッチ回路があります。

出力が20Vのとき、PDトリガー回路の1kΩの抵抗で消費される電力は
計算上 0.28W と通常のリード線抵抗器の定格0.25Wをわずかに超えます。
2kΩの並列接続するなど工夫が必要です。

ちょっと工夫したのはスイッチ回路の方。
ロータリスイッチのポジションを 1, 2, 3, 4, 5 の順に切り換えると、
CFG1～3は 2進数で 4, 0, 1, 3, 2 の順に変化し、
出力は 5V, 9V, 12V, 15V, 20V に変化します。
ポジション6はストッパーをかけて物理的に選択不可にします。

スイッチ回路出力段のインバータ2段によるバッファは
波形整形の役割でハイ(1) か ロー(0) かをハッキリさせ、出力を安定させます。
このバッファがないと、安定した動作が得られませんでした。

インバータICの電源はCH224Kの1番ピン(VDD)からとっています。
1番ピンはシャントレギュレータで3.3Vなのですが、インバータIC1個なら
これでドライブできるようです。

■ 部品実装
回路図どおりユニバーサル基板に部品をはんだ付けで実装します。

■ 動作確認
左側のUSB-CコネクタにUSB PD充電器を接続、右側のターミナルブロックに
デジタルマルチメータを接続し出力を確認します。
ロータリスイッチを切り換え、任意の電圧を取り出すことができました。



12V出力をサポートしてないUSB PD充電器を接続した場合、12Vを選択すると
9Vが出力される仕様のようです。

USB PD VoltageSelectorは、身近な充電器を多用途の電源に変える小さな工夫です。
設計思想の探究の一環として公開しましたので、ぜひ参考にしていただければ幸いです。

9/15放送 NNNドキュメント「move your heart医療機器開発に挑む医師」より

心臓病の子どもが何度も受けなければならない過酷な手術を1回でも減らすため、
新たな医療機器開発に挑む大阪医科大学附属病院・小児心臓血管外科医・根本慎太郎氏。
新開発の成長とともに伸びて広がるパッチで子どもの心臓に空いた二つの穴を塞ぐ手術をする。
写真はその手術中の様子。T28がいる。