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心拍数モニター( HRM )は、心拍数をリアルタイムで測定/表示したり、後で調査するために心拍数を記録できる個人用モニタリング デバイスです。主に、さまざまなタイプの運動中に心拍数データを収集するために使用されます。心臓の電気的情報を測定することを、心電図 (ECG または EKG)と呼びます。
病院で使用される医療用心拍数モニタリングは、通常有線で、複数のセンサーが使用されます。ポータブル医療ユニットはホルターモニターと呼ばれます。消費者向け心拍数モニターは日常使用向けに設計されており、接続にワイヤーを使用しません。
歴史
初期のモデルは、胸部に取り付けられた電極リード線を備えたモニタリング ボックスで構成されていました。最初のワイヤレスEKG心拍数モニターは、フィンランド国立クロスカントリー スキー チームのトレーニング補助として、1977 年にPolar Electroによって発明されました。80 年代半ばに「強度トレーニング」がスポーツ界で人気を博したため、ワイヤレス個人用心拍モニターの小売販売が 1983 年に開始されました。[1]
テクノロジー
現代の心拍モニターは、心臓の信号を記録するために2つの異なる方法（電気的および光学的）のいずれかを使用するのが一般的です。両方のタイプの信号は、パントンプキンスアルゴリズムなどの心拍数を測定するための完全に自動化されたアルゴリズムを使用して、同じ基本的な心拍数データを提供できます。[2]
ECG (心電図) センサーは、心室の拡張と収縮を制御する電気信号によって生成される生体電位を測定します。通常は医療機器に実装されています。
PPG (光電式容積脈波記録法) センサーは光ベースの技術を使用して、心臓のポンプ作用によって制御される血液量を測定します。
電気
電気モニターは、胸部ストラップに装着するモニター/送信機と受信機の 2 つの要素で構成されています。心拍が検出されると無線信号が送信され、受信機はそれを使用して現在の心拍数を表示/判断します。この信号は、単純な無線パルスまたは胸部ストラップからの一意のコード化信号 ( Bluetooth、ANT、またはその他の低電力無線リンクなど) です。新しい技術により、1 人のユーザーの受信機が他の近くの送信機からの信号を使用したり (クロストーク干渉と呼ばれます)、盗聴したりすることが防止されます。古いPolar 5.1 kHz無線送信技術は水中でも使用できることに注意してください。Bluetooth と Ant+ はどちらも 2.4 GHz 無線帯域を使用するため、水中では信号を送信できません。
光学
最近のデバイスは光学技術を使用して、 LEDからの光を皮膚に当て、その光が血管でどのように散乱するかを測定することで心拍数を測定します。心拍数の測定に加えて、この技術を使用するデバイスの中には、血中酸素飽和度 ( SpO 2 ) を測定できるものもあります。最近の光学センサーの中には、前述のようにデータを送信できるものもあります。
携帯電話や腕時計などの新しいデバイスは、情報の表示や収集に使用できます。一部のデバイスは、心拍数、酸素飽和度、その他のパラメータを同時に監視できます。これには、速度、場所、距離を検出するための加速度計、ジャイロスコープ、GPSなどのセンサーが含まれる場合があります。[3]近年、スマートウォッチに心拍数モニターが搭載されることが一般的になり、人気が大幅に高まっています。[4]一部のスマートウォッチ、スマートバンド、携帯電話では、 PPGセンサーがよく使用されます。[5]
フィットネス指標
Garmin（Venu Sq 2およびLily*）、Polar Electro（Polar H9、Polar H10、Polar Verity Sense）、[6] Suunto、Samsung Galaxy Watch（Galaxy Watch 5およびGalaxy Watch 6*）、Google（ Pixel Watch 2* ）、Spade and Company、Vital Fitness Tracker**、Apple Watch（Series 7**、Series 9*、Apple Watch SE*、Apple Watch Ultra 2*）、Mobvoi（TicWatch Pro 5*）、Fitbit （ Versa 3 **およびVersa 4*）は、消費者向け心拍数製品を販売しているベンダーです。ほとんどの企業は、独自の心拍数アルゴリズムを使用しています。[7] [8]
正確さ
新型の手首型心拍モニターは、胸部ストラップ型のものとほぼ同等の精度を達成しており[9]、独立したテストでは最大95％の精度を示していますが、時には30％以上の誤差が数分間続くこともあります。[10] [より良い情報源が必要]光学式デバイスは、激しい運動中や水中で使用すると精度が低下する可能性があります。 [11]
現在、心拍変動は光学式デバイスではあまり利用できません。[12] Appleは2018年にApple WatchデバイスにHRVデータ収集を導入しました。 [13] Fitbitは2020年にリリースされたFitbit Senseから、自社デバイスでHRVモニタリングを提供し始めました。[14]
参照
参考文献
- ^ Burke E 編 (1998)。精密心拍数トレーニング。イリノイ州シャンペーン: ヒューマンキネティクス。ISBN 978-0-88011-770-8。
- ^ Pan J、Tompkins WJ (1985 年 3 月)。「リアルタイム QRS 検出アルゴリズム」。IEEE Transactions on Bio-Medical Engineering。32 ( 3): 230–236。doi : 10.1109 /TBME.1985.325532。PMID 3997178。S2CID 14260358 。
- ^ Lloret J 、Sendra S、Ardid M、 Rodrigues JJ (2012)。「2.4GHz ISM周波数帯域での水中無線センサー通信」。 センサー。12 ( 4): 4237–4264。Bibcode : 2012Senso..12.4237L。doi : 10.3390/ s120404237。PMC 3355409。PMID 22666029。
- ^ Saygin D, Tabib T, Bittar HE, Valenzi E, Sembrat J, Chan SY, et al. (2020). 「特発性肺動脈性高血圧症における肺細胞集団の転写プロファイリング」.肺循環. 10 (1). doi :10.1109/ISBB.2015.7344944. PMC 7052475. PMID 32166015. S2CID 10254964.
- ^ Song, Victoria (2022年4月1日). 「スマートウォッチで心拍数を測定する方法 / 近年、スマートウォッチは心臓の健康に関する機能を強化している」The Verge . 2024年2月27日閲覧。
- ^ Sawh, Michael (2021年6月4日). 「Polar Verity Senseレビュー」. techradar.com . 2024年2月27日閲覧。
- ^ アレックス・コロン、アンジェラ・モスカリトロ（2023年12月20日）。「2024年のベストスマートウォッチ（*注：PC Magazineの2024年トップ10選出）」pcmag.com 。 2024年2月27日閲覧。
- ^ 「スマートウォッチのトップ3のランキング（**注：2022年のスマートウォッチレビューのトップ3）」。smartwatchreview.org。2023年12月20日。 2024年2月27日閲覧。
- ^ Sartor F, Gelissen J, van Dinther R, Roovers D, Papini GB, Coppola G (2018). 「健康な個人と冠動脈疾患患者の不均一なサンプルにおける手首装着型光学式心拍計と胸部ストラップ式心拍数の比較」BMC Sports Sci Med Rehabil . 10 : 10. doi : 10.1186/s13102-018-0098-0 . PMC 5984393 . PMID 29881626.
{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ Haskins T (2022年4月23日). 「胸ストラップと手首による心拍数測定の精度」CardioCritic.com。
- ^ 「心拍数モニタリングのためのECGとPPG：どちらが最適か？」neurosky.com 2015年1月28日 2018年11月28日閲覧。
- ^ Barnhart P (2022年3月21日). 「手首型モニターは信頼できるか?」All The Stuff。
- ^ Caldwell S (2018年3月26日). 「心拍変動（HRV）：それは何なのか、そしてなぜAppleはそれを追跡するのか？」iMore . 2022年1月24日閲覧。
- ^ 「Fitbitのタイムラインと歴史」verizon.com . 2024年5月13日閲覧。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズの心拍数モニターに関連するメディア- Python プログラム ECG-pyview を使用した ECG 記録の視覚化。胸部ストラップ ベースの ECG スポーツ選手によって生成された生データを視覚化するシンプルな Python プログラム。最長数日間にわたる ECG 記録を検査できます。(オープン ソース、非商用、matplotlib を使用)。デモ ビデオ。