心拍をモニターし、健康を守りましょう
心拍計は、心臓の活動を追跡・モニターするための実用的で便利なツールです。収集した心拍数データは、フィットネストレーニングプログラムの作成と実行、健康増進、場合によっては医療診断に活用できます。心拍計は定期的な健康診断に取って代わることはできませんが、特に体に異常な兆候が現れている場合には、自分の健康を管理・維持するために積極的な役割を果たすことができます。
心拍計、特に光学式心拍計の技術、用途、開発について詳しく見てみましょう。
心拍計とは？
心拍数モニターとは、心拍数や脈拍数を検出・測定する装置の一種です。近年の技術進歩により、これらの機器は装着できるほど小型化されており、その多くは高精度のセンサーを採用しています。
心拍数のモニタリングは、スマートウォッチやフィットネストラッカーなどのウェアラブルデバイスの機能として消費者を魅了しています。これらのデバイスは、スマートフォンやコンピューターにワイヤレスで接続でき、運動中の心拍数やその他の健康情報に便利にアクセスできます。さらに、日中のストレスや活動レベルをモニターしたり、夜間の睡眠の質を追跡することもできます。自宅でバイタルサインをモニターすることも可能で、これは特に、気づかないうちに症状が悪化する可能性のある特定の疾患を持つ患者にとって有益です。利便性と24時間稼働が、心拍数モニターの人気の鍵です。
心拍数モニターはどのように機能する？
基本的に、心拍数は1分間の心拍数を指し、脈拍数は心臓の拍動に反応して動脈が拡張する1分間の回数を指します。心拍数と脈拍数は通常、互いに異ならないか、わずかにずれるだけです。したがって、心拍数検出と脈拍数検出は心臓活動を追跡するための2つの異なる方法を提供します。心拍数モニターは通常、脈拍数と心拍数のモニターを容易にするために2種類のセンサーのうち1つを使用します。以下がそれらのものです：
- 電気的（心電図）： 各心拍はわずかな電流を発生します。電気信号を検出する心拍数モニターは、これらの電流を追跡することができます。
- 光学式（光心電図）： これらの装置は赤外線を用いて、心臓が血液を送り出す際の動脈拡張を観察します。これらの装置は脈拍数をモニターでき、血中酸素飽和度を推定できるものもあります。 特定の健康状態、薬剤、環境によっては、腕の脈拍を検出することが難しくなり、一部の心拍数モニターの動作が妨げられる可能性があることに留意する必要があります。
心拍計の最も一般的な種類とその精度は？
今日の心拍計は、その動作原理と使用モードによって分類することができます。スマートウォッチのように手首や前腕に装着するものもあれば、指輪のように指にはめるもの、胸ストラップにセンサーを取り付けるものなどがあります。モデルによっては、衣服に留めたりポケットに入れたりするデバイス自体に有線または無線で接続するものもあり、多くの新しいデバイスは携帯電話や他のデバイスに無線で接続できます。
- チェストストラップ型機器
これらのデバイスは、心拍数を追跡するために電子検出を使用します。胸にかけるストラップを通して心臓の電気的活動を検出します。これらの機器は、脈拍数ではなく心拍数を直接測定するため、正しく使用すれば最も正確です。そのため、安静時、ランニング中、自転車に乗っているとき、あるいはさまざまな運動器具を使用しているときなど、フィットネス・トラッキングにおいて卓越した精度を発揮します。 - 手首や前腕に装着するウェアラブル・デバイス
前腕と手首には、親指に向かって流れる橈骨動脈と、小指と薬指に向かって流れる尺骨動脈の2つの主要動脈があります。これらの動脈はどちらも、手首と前腕の表面の皮膚に大量の血液を送り込みます。そこで、手首や前腕に装着するウェアラブル機器には発光ダイオード（LED）と皮膚に密着するセンサーが搭載し、LEDの光で皮膚表面下の血管の微小な拡張を検出します。これらの装置は通常、安静時や歩行時に高い精度を発揮し、多くは歩行中や自転車に乗っているときにも高い精度を発揮します。 - スマートリング
指にアクセサリーとして装着するこれらのデバイスは、光学検出を使用して、装着者の心拍数やその他のバイタルサインを追跡します。このようなデバイスが市場に出回るようになったのは比較的最近ですが、初期の研究によると、安静時の精度は高いとされています。運動中やその他の活動中の精度はまだ検証されていません。 - パルスオキシメーター
一般的に指に装着するもので、光学的な検出方法を用いています。脈拍数と血中酸素濃度の両方を追跡することができます。医療現場では、医療従事者がある種の検査を行う際に役立つように、接着剤で固定したり、指に装着したりします。医療現場以外では、パルスオキシメーターは運動中の使用には適していません。 - スマートフォン
さまざまなプラットフォームのスマートフォンアプリが脈拍数を検出することができます。光学的検出を使用するものもあります。カメラのレンズに指を向けると、カメラのフラッシュが皮下の血管を照らし、脈拍を検出します。その他のアプリは、カメラそのものを顔に向け、目には見えても知覚できない皮膚の変化から脈拍数を検出します。スマートフォンのアプリでは、カメラで顔をスキャンするものよりも、カメラのレンズに触れて検出するものの方が一般的に高精度です。しかし、携帯電話やそのカメラは、主にこの目的のために設計されたものではないため、エラーが起こりやすいのはやむを得ません。
心拍数モニターを使用するリスクは非常に低いです。ほとんどの場合、最悪のシナリオは複合バンドやデバイス自体にアレルギーを発症する可能性があることです。しかし、これらの機器が安全に使用できるということは、正式な承認を受けた医療機器に取って代わることができるということではありません。
光学式心拍モニターとは？
その名が示すように、光学式心拍数モニターは光学センサーを使って人間の心拍数（脈拍数）を測定します。この方法は、フィットネストラッカーやスマートウォッチなどの様々なウェアラブルデバイスや、一部の医療機器に一般的に採用されています。
光学式心拍計の動作原理は、手首を血液が流れる際に、表皮（皮膚3層のうち一番外側の層）の毛細血管床内の血流の微細な変化を光で検出・測定するものです。光学式心拍計は、心臓が血液を送り出す際の血管容積の変化を反映する脈波を測定します。脈波は、光センサーと発光ダイオードによって検出された容積の変化として測定されます。センサーブロックは脈波検出用に特別に最適化された光学フィルターを使用しており、赤外光やその他の環境光源からの干渉を効率的に低減します。そのため、屋外でも高品質のパルス信号を収集することができます。このデータはスマートウォッチに保存され、毎日の心拍数や活動記録の分析に使用できます。
光学式心拍計は非侵襲的なので、運動、睡眠、日常生活などの活動を通して心拍数を継続的にモニターすることができます。ウェアラブル技術の人気機能である光学式心拍計は、ユーザーに貴重な健康・フィットネス情報を提供できるため、スマートヘルスのエコシステムにおいて重要な位置を占めています。
光学式心拍数モニターは、健康上の問題を早期に発見するために、個人の心臓と全体的な健康をモニターする力を与え、医療提供者に貴重な情報を提供します。技術が進歩し続けるにつれて、心拍数モニターとスマートヘルスの関係は間違いなくさらに強まるでしょう。より健康的で、より情報に基づいた生き方は、心拍数だけで実現できるのです。
