スマートウォッチが登場する以前、初期のスマートバンドには画面さえ搭載されていませんでした – 一部のモデルはボタンが一つだけであり、同期したデータを確認するにはモバイルアプリへの接続が必要でした。2015年から2018年までの期間は、スマートバンドの市場拡大期とみなすことができます。本質的に、スマートウォッチはスマートバンドの延長であり、どちらも広義の同じカテゴリに属しています。必ずしもバンドより時計型のほうが購入価値があるとは限りません。確かに時計型は画面が大きく機能も豊富ですが、その分バッテリー持続時間は一般的にバンド型よりも短くなるためです。
したがって、スマートバンドのセンサ技術について議論する際には、論理的にスマートウォッチのカテゴリも含めるべきです。さらに、技術の進歩に伴い、現代のスマートバンドに搭載されたセンサ技術は年々進化しています。スペースの制約があるため、ここでは一般的なものやいくつかの新しいセンサ技術を簡単に紹介します。
1. 専用の歩数計測：加速度センサ
簡単に言えば、加速度センサは加速度を検出し、それを電気信号に変換して、歩数や移動距離、消費カロリーを推定します。これには一般的にホール効果、GMR（巨大磁気抵抗効果）、TMR（トンネル磁気抵抗効果）、および特定のアルゴリズムなどの技術が含まれます。
2. 心拍数モニタリング：光学式心拍センサおよび生体電気インピーダンスセンサ
心拍数を測定する最も一般的な方法は、バンド／ウォッチの裏側に搭載された従来型の光学式心拍センサーです。このセンサーは皮膚とその下の血管に緑色のLED光を照射し、光の吸収変動を計算することで心拍数を算出します。これにより活動状態の検出を支援し、心臓の異常を検知して適切なタイミングでアラートを発することも可能です。
もう一つのタイプは生体電気インピーダンスセンサーで、人体が持つ固有のインピーダンスを利用して血流をモニタリングし、そのデータを心拍数、呼吸数、皮膚電気反応などの具体的な指標に変換します。多様なデータを統合的に処理するため、検出精度が向上し、より参考価値の高い情報が得られます。
3. 睡眠モニタリング：3つの異なるアプローチ
基本的な睡眠モニタリングは、加速度センサー（アクセルロメータ）を使用して睡眠状態を判断します。その原理は単純で、睡眠中は体の動きが最小限かつ稀になるため、動きが検出されなければ睡眠していると見なします。ある程度の正確さがありますが、誤判定されやすいという課題もあります。たとえば、ベッドの中でじっとしながらずっとスマートフォンを見ている場合、この方法ではそれを睡眠と判断してしまう可能性があります。
二つ目の方法は心拍数を組み合わせて睡眠状態を判定するもので、心拍センサーを利用しています。PPG（生体電気図法：Photoplethysmography）を用いてHRV（Heart Rate Variability：心拍変動）の検出を行います。これは加速度センサーのみに頼る方法よりも高い精度を持っています。
第3の方法は、CPC分析を使用して睡眠を検出するものです。この原理は、睡眠中のECG（心電図）と呼吸の間の連動関係を活用し、覚醒状態、浅い睡眠、深い睡眠の状態を包括的に判定するものです。現在、この方法はより高い精度を提供しており、ユーザーが病気である場合や静止しているが目を覚ましている場合（前述の通り）などの誤判定率を低減できます。ただし、この方式は通常、高級スマートウェアラブル製品に搭載されており、コストが高くなる傾向があります。100元帯のバンドや1,000元以下のスマートウォッチでは一般的に使用されていません。
4. 血中酸素飽和度（SpO2）モニタリング：光学センサー
前述の通り、原理は心拍数モニタリングと同様です。背面のモジュールが皮膚に押し当てられて光を発し、血液によって部分的に吸収された光の変動をフォトダイオードが検出することで、血中酸素状態を分析します。異なる点は、このプロセスでは赤外線光がよく使用され、さまざまな干渉要因の影響を受けやすいことです。そのため、バンド／時計でのSpO2モニタリングの精度には限界があり、参考程度にとどめるべきです。
5. 画面の明るさ調整：環境光センサー
スマートフォンの自動輝度調整と同様に、この機能は周囲の照度を環境光センサーで検出し、画面の明るさがユーザーにとって常に見やすいように自動調整されます。
6. 手首の上げ動作による画面点灯：加速度センサーおよびジャイロセンサー
この機能は、加速度センサとジャイロスコープを使用してバンド／時計の状態を検出し、多くの場合、複雑なアルゴリズムを含みます。「手首の持ち上げ」の判定には、デバイスの位置、画面の向きの変化、その他の要因を評価して、画面が意図しないタイミングで点灯するのを防ぎ、不必要なバッテリー消費を回避するようにしています。
7. グローバル位置測定および活動ルート記録：GPSセンサ
スマートフォンのGPSと同様に、同じモジュールを搭載したスマートウォッチは、独立して位置測定を行い、活動ルートを追跡できます。ただし、この機能モジュールは比較的高価であるため、低価格帯のスマートバンドにはあまり搭載されておらず、プロフェッショナル向けスポーツウォッチに多く見られます。
8. 体温検出：温度センサ
検出原理はシンプルです：サーミスタと高精度の温度センサーを使用して、単発または連続的な体温のモニタリングを実現します。これは近年発売された健康監視機能付きスマートウォッチ（例：血圧／血糖値用のもの）に一般的に搭載されており、補助的な機能として利用されています。
9. 血圧および血糖値モニタリング：多様で複雑な対応センサーモジュール、場合によってはアルゴリズムのみに依存
この2つの主要なモニタリング機能は、医療検診分野に向けつつあり、主に中高年層や特定の健康管理が必要なユーザーをターゲットとしています。しかし、これらの機能の精度には大きなばらつきがあります。
血圧測定機能を備えたスマートウォッチを例に挙げると、従来のスマートウォッチは光センサーに頼って心拍数の状態から範囲を推定するだけです。一方、真の振動測定法（オシロメトリック法）を採用している製品ははるかに信頼性が高いと言えます。このような時計では、測定時にストラップ内にマイクロエアバッグを組み込む必要があります。この方法なら、少なくとも何らかの参考価値を持つ数値を得ることが可能になります。
非侵襲的血糖値モニタリング機能を備えた時計に関しては、現時点では非常に標準化されていない機能です。ほとんどの製品が光センサーとアルゴリズムを組み合わせて推定値を提供しており、これはあくまで日常の体調管理における参考値としてのみ考慮されるべきです。
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