N°001 · 心拍センサー

スマートウォッチが心拍数を測る仕組み

スマートウォッチは、1秒間に数百回、緑色の光を肌に向けて点滅させています。その理由を解説します。

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スマートウォッチの裏側では、緑色のLEDが肌に向けて点滅し、光センサーが戻ってくる光の量を測っています。血液は緑色の光を吸収するため、心臓が拍動するたびに戻ってくる光が約1%弱まり、その弱まる間隔から心拍数がわかります。

スマートウォッチが心拍数を測る仕組み

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1秒間に数百回、緑色の光を肌に向けて点滅させています。

肌に緑色の光を当てる

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LEDの隣にある光センサーが、戻ってくる光の量を測ります。

なぜ光は緑色なのか

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血液が吸収する緑色の光の量は、赤色の光の約120倍です。

光が届く深さは1 mm未満

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皮膚の下にある細い血管に、ちょうど届く深さです。

拍動のたびに光の吸収が増える

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手首の血液が増えると、センサーに戻ってくる光が減ります。

光の変化はわずか1%

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拍動のたびに繰り返されるこの小さな変化が、脈拍です。

光が弱まる間隔＝心拍数

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光が弱まる間隔が0.8秒なら、心拍数は1分間に75回です。

精度が下がる原因

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ゆるいバンド、冷えた肌、そして濃い色のタトゥーのインクです。

心電図（ECG）と皮膚温も測れる

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ECG：りゅうずに触れると、30秒で心臓の電気信号を読み取ります。皮膚温：睡眠中、2つのセンサーが5秒ごとに手首の温度を測ります。あとから排卵日を推定するためです。

こういう仕組みです。

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登場するスマートウォッチは一般的なデザインです。スポンサーはついていません。Appleとは提携関係にありません。

登場する機器は一般的なイラストであり、実在の製品ではありません。スポンサーはついていません。

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AIツールの力を借りて制作し、一次資料と照らし合わせて確認しています。動画にはコンテンツ認証情報（Content Credentials、C2PA）が付いています。

出典

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  1. LEDs flash "hundreds of times per second"support.apple.com
  2. 4 green LEDs at 525 nm (Series 6 to 9, Ultra, Ultra 2)developer.apple.com

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  1. LEDs + photodiodes measure light returned (photoplethysmography)support.apple.com

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  1. "Blood is red because it reflects red light and absorbs green light"support.apple.com
  2. HbO2 absorption: 39,957 at 530 nm vs 320 at 660 nm (about 120x)omlc.org

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  1. Green reaches about 0.3 to 0.8 mm, near infrared 1.5 to 2.5 mmjournals.plos.org
  2. Epidermis about 0.1 mm, dermis about 1.6 mm (forearm, as wrist proxy)qims.amegroups.org

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  1. "When the heart beats, the volume of blood in the wrist increases, leading to increased light absorption"apple.com

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  1. Pulse changes reflected green light by about 0.6 to 2%journals.plos.org

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  1. ML models fuse PPG and accelerometer data; motion is filteredapple.com
  2. 0.8 s between beats = 75 bpm (illustration)Calculation from the cited figures

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  1. Tattoo ink can block light; fit and cold skin reduce accuracysupport.apple.com

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  1. ECG: finger on the Digital Crown, 30 s, single-leadsupport.apple.com
  2. Temperature: two sensors, every 5 s overnight, 0.1 °C changes, retrospective ovulation estimatessupport.apple.com
  3. Temperature: two sensors, every 5 s overnight, 0.1 °C changes, retrospective ovulation estimatessupport.apple.com