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心拍数を計測する適切な方法とは?



2010年12月26日 14:36

SUUNTO t1cが我が家にやってきてから約1カ月、そろそろベルトの装着にも慣れてきたようだ。

 "ベルト"をする事に違和感を感じえない男子はいるのだろうか。まるでブラジャーを装着しているような感覚で、とても"やさしい気持ち"になる事は無い。実は心拍数の測定モノに頼らずとも簡単に出来る。例えば橈骨(トウコツ)動脈を指で触れ、5秒カウントして12をかければ心拍数の把握が出来る。橈骨動脈は親指側の手首付近で拍動を感じる場所を探す事が出来れば、道具もいらず誰でも測定する事が出来る。まぁスポットチェックだけどね。

 ただし、連続モニタが必要な場合、一々測定するにはいささか煩雑。そう、トレーニングやエクササイズの場合は"連続モニタリング"が必要な訳である。そのために測定する方法は以下2つ。


・心臓の電気的な信号をセンシングして、波形-波形間の時間を計測し、数値化する方法

・指先や耳たぶなどから赤外線センサーを用いて、脈波-脈波間の時間を計測し、数値化する方法


 前者はトランスミッターベルトと呼ばれるセンサーが2点内臓されたベルトを胸に巻き、心電図信号を計測したのち、受信器側へ無線送信され受信器側で数値化される。後者は2種類の赤外線センサーが内臓されたユニットを指先や耳たぶなどに装着する。それぞれ一長一短ある訳だが、計測の安定性と言う点からは前者に勝る方法は無い。スポーツジム等々では後者が一般的だが、それは"室内"と言う安定的な環境での計測が第一条件となっており、野外での測定ではセンサの外れやノイズ等々の影響が受けやすい。それぞれの波形を並べてみる。


2.jpg
上段が心電図波形、下段が脈波波形(指尖容積波形)


 ちょいと専門的な話となるが、心電図波形では一番高い波高(R波)から次の波高までの時間を計測して1分間当たりの心拍数を計測している。脈波も同様に波の一番高い部分間の時間を測定する訳だが、心電図波形の方がやや複雑であり、実はアルゴリズムが作りやすい。一方の脈波はシンプルな波を示すので、センサ外れやノイズの影響を受けやすい。またセンシングの方法であるが、心電図はセンサ部分の問題さえクリア出来れば、安定的な信号が比較的取得しやすいのに比べ、脈波は光学的に色素量をカウントしているため、センサ部分固定の問題だけなく、自身のヘモグロビン濃度や酸素濃度の影響を受けやすい。それと末梢での循環動態を表示するので、実際の心拍数と乖離する事もある。特に高負荷状態のトレーニングでは正常な心臓をお持ちの方でも不整脈が発生する事もある。

 正確な脈拍数を測定する意義は、医学的な問題でも無い限り必要ないのかも知れないが、実はそうでもないのだ。波形が一やま落ちただけで数値が大幅に変化する。つまりは150bpmで計測していた場合、一やまあたりの時間は2500msecであるから5000msecの計測となり、脈波は75bpmを表示する。誤差が倍となる訳で一やまごとの正確な計測が実現出来なければalarmの誤警報が多発する事となる。つまりは心拍の一つ一つを安定的に計測出来る方法が最も適切と言う事になる。

 まぁ、こう考えるとトランスミッターベルトの不快感もがまんしなければならない。もしかしたら将来的にはもっと有効な心拍計測が出来る機械も開発されくるだろう。例えばiPhoneアプリでも実際の拍動をイヤホンからカウントして脈拍を計測するアプリが開発されている。


Heart Monitor - Bluespark

 まぁ、アイディアそのものは面白いし、脈波波形が画面上に映し出されるのもgoodであるが、動脈を見つけるのが案外難しいし、連続モニタも出来ない。しかも有料アプリなのだが、こんなアプリを買ってみたりもした。


 私的にはこの分野に少々の期待を持ちたい。先日の風速計測アプリもそうであるが、iPhone/iPodのイヤホンをセンサとしていろいろな計測が可能になるのではないかと。現在こんなアプリも開発中らしい。

20101103iPhone-Pulsear_L.jpg
イヤホン型センサで耳内のヘモグロビン吸光度から心拍や酸素濃度を計測する

心拍数をモニタしながら音楽を聞けるiPhoneイヤホン
 
現在、スイスの冒険家が実際に使用して、バイタルサインの計測を行っているようです。まだまだ出てくるには時間がかかるかな。



※少々覚え違いがあるかも知れません。ご指摘はコメント欄まで。


by カエレバ




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コメント

  1. KEN | URL | aR5DLEYU

    Re: 心拍数を計測する適切な方法とは?

    なるほど~。疑問がかなりクリアになりました。ありがとうございます。

    やはりしばらくは、ベルトを巻き付けなければならなそうですね。
    でも、ネットで色々調べていたら、下記のような商品がありました。
    http://www.miowatch.jp/chest-strap.html

    心臓からの電気信号を腕でフィルタリングして受ける仕様なのでしょうかね。
    でも、これは継続して測れないのかな・・・

  2. maruRR | URL | -

    Re: 心拍数を計測する適切な方法とは?

    これいいですね。価格的にも手が出やすいんじゃないでしょうか。


    私も出来るとすれば腕かなって思っていたのですが、腕の場合2点で測定するのが少々不安定だと思います。医療用のようにセンサをピンポイントで張りつけるタイプが一番わずらわしく無いと思いますが、ポイントを決めるのに少々テクニックがいりますし、そう言う意味ではベルト式ってのは合理的なのかも知れませんね。

  3. moumou | URL | -

    Re: 心拍数を計測する適切な方法とは?

    う~む、なるほど興味深い記事ですね。私も胸ベルトの装着は面倒に思っている一人ですから。KENさん紹介のmioは面白そうですね。これで正確に計れるなら買いたいですね。値段も手頃だし。

  4. maruRR | URL | -

    Re: 心拍数を計測する適切な方法とは?

    >>moumouさん

    KENさんの教えてくれた心拍計って無線じゃないのもポイントですよね。本体そのもので測定ですから混線の心配も無い。たぶん理論的には正確だと思いますよ。

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