Loading article…
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、後で分析するために心拍数を記録したりできる個人用モニタリング機器です。主に、様々な種類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。心臓の電気情報を測定することは、心電図（ECGまたはEKG）と呼ばれます。
病院で使用される医療用心拍数モニターは通常有線接続で、複数のセンサーが使用されます。携帯型の医療機器はホルターモニターと呼ばれます。一般消費者向けの心拍数モニターは日常使用を想定して設計されており、接続に有線接続は使用しません。
初期のモデルは、胸に装着する電極リードのセットを備えたモニタリングボックスで構成されていました。最初のワイヤレス心電図心拍数モニターは、1977年にポーラーエレクトロ社によってフィンランドのナショナルクロスカントリースキーチームのトレーニング補助具として発明されました。80年代半ばに「強度トレーニング」がスポーツ界で人気の概念になると、1983年にワイヤレス個人用心拍モニターの小売販売が開始されました。[ 1 ]
現代の心拍数モニターは、心臓信号を記録するのに一般的に2つの異なる方法（電気的方法と光学的方法）のいずれかを使用します。どちらのタイプの信号も、Pan-Tompkinsアルゴリズムなどの完全に自動化されたアルゴリズムを使用して心拍数を測定することで、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、心臓の各腔の拡張と収縮を制御する電気信号によって発生する生体電位を測定するもので、通常は医療機器に搭載されています。
PPG（光電容積脈波計）センサーは、光を利用した技術を用いて、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。
電気式心拍モニターは、胸部ストラップまたは上腕バンド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、受信機はこの信号を使用して現在の心拍数を表示/判定します。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固有の符号化信号（Bluetooth、ANT、その他の低電力無線リンクなど）のいずれかです。最新の技術では、あるユーザーの受信機が近くの他の送信機からの信号を使用したり（クロストーク干渉として知られています）、盗聴したりすることを防止します。なお、旧型のPolar 5.1 kHz無線伝送技術は水中でも使用可能です。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。
より新しい機器では、LEDからの光を皮膚を通して照射し、血管からの散乱光を測定することで心拍数を測定する光学技術が用いられています。この技術を用いた機器の中には、心拍数の測定に加えて、血中酸素飽和度（SpO2 ）を測定できるものもあります。また、最近の光センサーの中には、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、情報を表示および/または収集するために使用できます。一部のデバイスは、心拍数、酸素飽和度、およびその他のパラメータを同時に監視できます。これらには、速度、位置、距離を検出するために、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、その人気は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、携帯電話は、 PPGセンサーをよく使用します。[ 5 ]
ACCO（Accofrisk）AIウォッチの製造元は、PixArt Imaging Inc.が開発したPAH8011ES光低消費電力心拍数モニタリングチップを用いて、脈波から心臓の健康パラメータを測定する方法を実装しています。同社によると、この人工知能システムとウェアラブルデバイスは、フィブリノーゲン（FIB）、冠動脈灌流圧（CCP）、中心静脈圧（CVP）、心筋灌流（CMBV）、心拍出量（CO）、心拍出力（CPO）、心筋血流供給・消費率（CMBR）、右心室一回拍出仕事量（RVSW）、心筋血流需要量（CMBN）、心筋酸素消費量（HOV）、全駆出率（GEF）、冠動脈疾患リスク指数（CHD-RI）、心機能指数（CFI）、心係数（CI）、左心室一回拍出仕事量指数（LVWI）、および全拡張末期容積指数といった心臓パラメータを測定するとのことです。 (GEDV)
Garmin (Venu Sq 2 および Lily*)、Polar Electro (Polar H9、Polar H10、および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* ) およびFitbit ( Versa 3** および Versa 4*) は、消費者向け心拍数製品を販売するベンダーです。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 ]
最新の手首装着型心拍数モニターは、胸ストラップ型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%の精度が示されていますが、30%を超える誤差が数分間続く場合もあります[ 10 ] 。光学式デバイスは、激しい運動中[ 11 ]や水中での使用時には精度が低下する可能性があります。
現在、光学式デバイスでは心拍変動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年に発売されたFitbit SenseからデバイスでHRVモニタリングの提供を開始しました。[ 14 ]
機械学習を用いた心拍数予測は、健康モニタリングやスポーツパフォーマンス研究において大きな注目を集めている。Namazi et al., 2025 は、スポーツ活動中にウェアラブルセンサーから収集した心拍数 (HR)、呼吸数 (BR)、RR 間隔などの生理学的データを用いて、Long Short-Term Memory (LSTM)、Physics-Informed Neural Networks (PINN)、1D Convolutional Neural Networks (1D CNN) など様々なモデルを評価した。この研究では、予測性能を向上させるために、特異スペクトル分析 (SSA) とこれらのモデルを組み合わせたハイブリッドアプローチを導入した。テストしたモデルの中で、SSA-LSTM 法は、特に多変量入力 (HR + BR + RR) を使用した場合に、最も低い予測誤差を示した。これらの結果は、運動や医療現場におけるリアルタイムの心血管モニタリングに、AI 駆動型の多変量予測モデルを使用することを支持するものである。[ 15 ]
ウィキメディア・コモンズにある心拍数モニター関連のメディア