フィットネストラッカー、スマートグラス、スマートウォッチなどのスマートウェアラブルは、近年大きな注目を集めています。 最も急速に発展しているウェアラブル技術の1つであるスマートウォッチは、活動追跡、睡眠監視、健康監視、通知、着信、緊急警報など、さまざまな利点を提供します。 ただし、ほとんどのスマートウォッチの機能は、センサーとチップに大きく依存しています。
スマートウォッチのコンポーネント
スマートウォッチは、さまざまな小さな部品で構成されており、外観から時計本体とストラップの2つの部分に分けることができます。 時計のストラップは、さまざまな素材で作ることができます。 時計本体は、センサー、チップ、電池、タッチスクリーン、ディスプレイ、およびその他のコンポーネントで構成されています。 従来の電子時計とは異なり、スマートウォッチのほとんどの機能は、このスマートガジェットに統合されたさまざまな電子部品によってもたらされます。
スマートウォッチはサイズが小さいですが、多くの機能モジュールを1つに統合できます。 これらのモジュールには、主に無線周波数ボード、Bluetoothボード、WiFiボード、電源管理ボード、およびさまざまなセンサーまたはチップが含まれます。
この記事で紹介するスマートウォッチのセンサーも、スマートウォッチに欠かせないコンポーネントの1つです。 さまざまなスマートウォッチセンサーの助けを借りて、スマートウォッチは健康モニタリングと運動追跡を実現できます。 さらに、心拍数、血中酸素、活動記録、睡眠の質などの測定機能を提供できます。 この記事では、主に、現在市場に出回っているスマートウォッチで最も使用されている7つのセンサータイプをリストします。
- 加速度計
- 心拍数モニター
- SpO2センサー
- 皮膚温度センサー
- ECGセンサー
- ジャイロスコープ
- GPS(全日本座標系)
この記事を読めば、いくつかのスマートウォッチセンサーとその仕組みについての一般的な考え方がわかります。
加速度計
加速度計は、加速度(物体の速度の変化率)を測定するために一般的に使用されます。大まかに言えば、ユーザーが動いているかどうかを検出できます。 その結果、すべてのタイプのスマートウォッチに見られる最も一般的なセンサーです。 たとえば、すべてのStarmaxスマートウォッチシリーズには、S5、S90(キッズウォッチ)、GTS6など、ユーザーの動きを追跡するための加速度計が装備されています。
スマートウォッチの加速度計の最も典型的な機能は、モーショントラッキングです。 Starmax GTS6を例にとると、Starmax GTS6に搭載された加速度センサーは、ランニングやジョギング中のユーザーの活動レベルを測定できます。 これらの測定値に基づいて、歩数をカウントし、距離、カロリー、およびその他のデータを計算できます。
加速度計は、地球の重力に対するデバイスの向きを知るために使用できるため、上向きの方向を決定することで、スマートウォッチのディスプレイを正しく向けることができます。 Starmaxのほとんどのスマートウォッチは、ユーザーの手首を上げてスマートウォッチのディスプレイをスリープ解除することで、この原理を採用しています。
心拍数モニター
心拍数モニター(HRM)、または心拍センサーは、心拍数と脈拍を検出して測定するように設計されています。 現在、ほとんどのスマートウォッチには、心拍数検出機能を実現するためにこのタイプのセンサーが組み込まれています。 Starmaxが開発したGTS4には、血流検出に光電式容積脈波記録(PPG)を使用してユーザーの心拍数と脈拍を測定する心拍数センサーも搭載されています。
心臓は、人体の血液輸送を担う重要な器官です。 健康な心臓は、適切な量の血液を適切な速度で体のすべての部分に送ります。 したがって、血流量の変化は心拍数と密接に関係しています。 ほとんどのスマートウォッチの心拍センサーは、この原理を使用して、手首の血流を検出することにより、ユーザーの心拍数と脈拍を測定します。
PPG(フォトプレチスモグラフィー)は、心拍数検出に最も広く使用されている技術です。 これは、光電手段を使用して血液量の変化を検出する非侵襲的な検出方法です。 PPG心拍センサーは、すべてのStarmaxスマートウォッチシリーズに搭載されています。
分光法の観点からは、赤と緑は補色であるため、理論的には赤い血液は緑色の光を吸収します。 そのため、PPG心拍センサーは、緑色の反射光の強さの変化を追跡することで心拍数や脈拍を検出できる有効なセンサーの1つです。
スマートウォッチのPPGセンサーは、通常、LED光源と光学検出器で構成されています。 LED光源は、最初にユーザーの手首に緑色の光を照らし、次に光学センサーが受信した反射光を検出し、その量をカウントします。 手首の皮膚は、血管内の赤血球が多いほど、より多くの緑色の光を反射します。 したがって、血管内の赤血球濃度の変化を追跡することにより、スマートウォッチは心拍数検出機能を実現できます。
心拍数の変化は身体の健康と密接に関連しており、心拍数が速すぎたり遅すぎたりすると、病気に関連している可能性があります。 静かで覚醒した状態の成人の通常の心拍数は、毎分60〜100拍である必要があります。 スマートウォッチで心拍数の変化を観察することで、体内の潜在的な健康状態の変化を時間内に発見することができます。
SpO2センサー
SpO2センサーは、血中酸素飽和度センサーとも呼ばれ、血液中の酸素を運ぶヘモグロビンの量を検出することにより、酸素飽和度を測定します。 スマートウォッチでSpO2レベルを監視することは、SpO2センサーの助けを借りて最近非常に便利です。
SpO2センサーは、2つの異なる波長の光(通常は赤色と赤外線)を使用して皮膚を照らし、血液中の酸素飽和度を測定します。 酸素化ヘモグロビンは、より多くの赤外光を吸収し、赤色光を少なくすることができます。 対照的に、脱酸素化ヘモグロビンは赤外線よりも大量の赤色光を吸収します。
したがって、これら2種類の光が血液を通過する比率を計算することにより、血中酸素飽和度の結果をSpO2として知られるパーセンテージで表示できます。 SpO2測定値が95%以上の被験者は健康であると見なされました。
スマートウォッチのSpO2センサーは、通常、手首に酸素がどれだけ効率的に供給されるかを測定することで、血中酸素濃度または酸素飽和度を監視します。 SpO2センサーを搭載したスマートウォッチを使用すると、着用者は血中酸素レベルを簡単に追跡して、健康上の潜在的な異常を検出できます。
血中酸素飽和度に反映される情報は、体調の変化に不可欠です。 そのため、慢性閉塞性肺疾患や睡眠時無呼吸症候群などの呼吸器疾患の検出に使用できます。 たとえば、ユーザーが深い睡眠状態にあるときや、喫煙や飲酒などの不健康な生活習慣が原因で、酸素飽和度が大幅に低下する可能性があります。
皮膚温度センサー
皮膚温度センサーは、人の皮膚の表面から放出される熱エネルギーを測定します。 このセンサーは、ユーザーの体温を検知し、健康状態の監視に役立てることができます。 環境、身体活動、健康上の問題など、さまざまな要因が体温の変化を引き起こす可能性があります。
皮膚温度センサーを搭載したスマートウォッチは、ユーザーの体温を監視することで、時間の経過に伴う皮膚温度の微妙な変化を追跡できます。 異常な体温は身体の病気の初期の兆候である可能性があるため、潜在的な病気を早期に発見するのに役立ちます。
Starmaxの売れ筋スマートブレスレットであるS5 Fitness Tracker には、体温を便利に検出するための皮膚温度センサーも装備されています。 また、 Apple Watch Series 8などのスマートウォッチでは、皮膚温度センサーが女性の月経追跡や妊孕性予測をサポートすることもできます。
ECGセンサー
心電図(ECGまたはEKG)は、心臓の電気的活動を測定するために使用される効果的な医療検査です。 この医療検査では、心拍が生成する微小な電気信号を捕捉して記録するための心電図センサーが必要です。 心電図トレースまたは心電図トレースと呼ばれる心臓の電気的活動を示すグラフは、ユーザーの心臓活動を評価するのに役立ちます。
心電図機能を備えたスマートウォッチは、心筋収縮の電気信号を正確に測定し、各心拍間の時間を計算することにより、心房細動やその他の不規則性などの心拍状態を検出するのに役立ちます。 医療グレードの心電図とSpO2を測定する酸素濃度計を備えた Withings ScanWatch は、高度な健康モニタリング機能を備えた最新のスマートウォッチの優れた例です。
心電図センサーが心拍センサーなどの他のセンサーと連携して動作すると、潜在的な健康上の問題を示す可能性のある心拍リズムの変化を検出して追跡できます。 これらのセンサーを搭載したスマートウォッチは、ユーザーの心臓を継続的に監視し、異常が発生した場合に警告することができます。
ジャイロスコープ
ジャイロスコープと加速度計は、どちらも物体の動きを測定するために使用されるセンサーですが、動作が異なります。 ジャイロスコープは、主に物体の角度を監視して、その角速度と方向の変化を捉えるために使用されます。 一部のスマートウォッチメーカーは、加速度計とジャイロスコープを組み合わせて三角測量を行い、物体の向きをより正確に把握しています。
GPS(全日本座標系)
ハイエンドスマートウォッチのもう一つの人気機能である全地球測位システム(GPS)は、衛星信号を使用してデバイスの正確な位置を特定し、その動きを経時的に追跡します。 その結果、より正確な歩数カウントが可能になります。 さらに、毎日の活動レベルをより詳細に把握できます(たとえば、適切なランニングやサイクリングのルートを計画するなど)。 ただし、GPSスマートウォッチは信号受信の要件が比較的高いため、価格は比較的高くなります。 リアルタイムの位置特定は、GPSスマートウォッチのバッテリー寿命が短くなることも意味します。
結論
結論として、スマートウォッチは、この記事で紹介した 7 つのセンサーを含むさまざまなセンサーを通じて、私たちの身体的健康を効果的に監視するための強力なツールです。 さらに、スマートウォッチの技術は、センサーや半導体などの進歩とともに進化し続けます。
これらのさまざまなスマートウォッチのセンサーとパーツを効果的に組み合わせることで、スマートウォッチデバイスの無限の可能性の世界を切り開くことができます。 スマートウォッチのデザインにおける革新性と実用性の組み合わせにより、スマートウォッチは今後数年間で私たちのライフスタイルに大きな影響を与えるでしょう。
スマートウォッチの設計と製造について何かアイデアがある場合は、 Starmaxチームに直接お問い合わせください。 プロフェッショナルなソリューションを提供できます。
