心拍センサーとは?仕組み・精度・ウェアラブルでの活用を解説

心拍センサーとは、光学式センサーで心拍数を計測する機能です。仕組みや精度の違い、スマートウォッチでの活用法を解説します。

心拍センサーとは

心拍センサーとは、スマートウォッチや活動量計の裏面に搭載された、心拍数(1分間の拍動回数)をリアルタイムで計測するセンサーです。主にPPG(光電容積脈波)方式と呼ばれる光学式センサーが使われており、緑色のLEDを肌に照射して血流の変化を読み取ることで心拍数を算出します。

詳しい解説

光学式心拍センサーの仕組み

PPGセンサーは、緑色のLEDライトを手首の皮膚に向けて照射し、血液中のヘモグロビンが光を吸収する量の変化を検出します。心臓が拍動するたびに血流量が変わるため、その周期を読み取ることで心拍数を計算します。緑色のLEDが採用される理由は、血液による光の吸収率が高く、測定精度が得やすいためです。

精度に影響する要因

光学式心拍センサーの精度は、装着状態や使用環境によって変動します。

  • 装着の緩さ: バンドが緩いとセンサーと肌の間に隙間ができ、精度が下がる
  • 肌の色やタトゥー: 光の透過率が変わるため、読み取り精度に影響する場合がある
  • 激しい運動時: 手首の動きが激しいと一時的に精度が低下することがある
  • 気温: 血管が収縮する寒冷環境では精度が下がりやすい

医療グレードの精度を求める場合は、胸バンド型の心拍計が最も正確です。ただし、日常的な健康管理やエクササイズの目安としては、最近のスマートウォッチの精度で十分実用的です。

心拍データの活用

心拍センサーで取得したデータは、さまざまな場面で活用できます。ワークアウトモードでは運動強度の目安として心拍ゾーン(脂肪燃焼、有酸素、無酸素など)を表示します。睡眠トラッキングでは睡眠中の心拍変動から睡眠の質を推定します。また、安静時心拍数の長期的な推移を見ることで、体調の変化やフィットネスレベルの向上を把握することもできます。

心拍異常の検知

Apple WatchやPixel Watchなどの上位モデルでは、心拍数が異常に高い・低い場合にアラートを送る機能を搭載しています。心房細動(不整脈の一種)を検知する機能を持つモデルもあり、健康管理ツールとしての役割が広がっています。

選び方のポイント

1. センサーの数と配置

LEDとフォトダイオードの数が多いほど精度が高くなる傾向があります。上位モデルほどセンサーの数が多く、複数の波長を使って測定するマルチスペクトル方式を採用しています。

2. 常時計測に対応しているか

24時間の常時心拍計測に対応していれば、安静時心拍数の変化を細かく把握できます。ただし常時計測はバッテリー消費が増えるため、バッテリー持ちとのバランスも考慮しましょう。

3. 対応する健康機能

心拍データを基にしたSpO2計測や睡眠分析など、どこまで高度な健康機能が使えるかはモデルによって異なります。自分が必要とする機能に対応しているか確認しましょう。