ウェアラブルとは？ウェアラブルデバイスのビジネス活用事例10選

ウェアラブルとは「身に着けられる」という意味を持つ言葉で、ウェアラブルデバイスとは、身体に装着もしくは着用できるデバイスのことを指す。

主に、時計型のスマートウォッチや、イヤホンなどのヒアラブルデバイスなど、さまざまなタイプのものが登場している。

CPUやメモリ、バッテリーなどの小型化が進んだことが、ウェアラブルデバイスの発展の背景にある。ウェアラブルデバイスを装着することにより、生体データの収集、活動データの収集、リアルタイム情報の提供などが可能になっている。

ウェアラブルデバイスの市場

IDCの情報によると、ウェアラブルデバイスの世界的な出荷台数は2020年に合計3億9,600万台になると予想されている。

これは、2019年に出荷された3億4,590万台から14.5％の増加を示す。IDCは、今後、出荷量は5年間の複合年間成長率（CAGR）が12.4％、2024年には合計6億3,710万台になると予測している。

新型コロナウイルスが世界経済に影響を与えたにもかかわらず、2020年上半期はプラスの結果をもたらした。ベンダーが生産を縮小し、エンドユーザーが隔離されたにもかかわらず、ウェアラブルの需要は安定していた。

製品	2020年の出荷	2020年の市場シェア	2024年の出荷	2024年の市場シェア	2020-2024 年平均成長率
ヒアラブル	234.3	59.2％	396.6	62.8％	14.1%
時計	91.4	23.1％	156.0	24.7％	14.3％
リストバンド	67.7	17.1％	74.4	11.8％	2.4％
その他	2.6	0.6％	4.8％	0.8％	16.7％
合計	396.0	100.0％	631.7	100.0％	12.4%

出典：Worldwide Wearables Market Forecast to Maintain Double-Digit Growth in 2020 and Through 2024, According to IDC

AppleWatchに見る、ウェアラブルデバイスの進化

Apple Watchを例に、ウェアラブルデバイスの進化を見てみる。Apple Watchは、2022年1月現在、第一世代が発売開始されてから、4年間で6世代の製品を販売しているが（SEを含むと7世代）、4年間で新たに追加された機能も多く、元々の機能も搭載するセンサーが高性能になることで、高度化している。

例えば、第一世代の時は、GPSが搭載されていなかったが、これはApple Watch単体での利用が想定されておらず、基本的には母艦となるiPhoneが近くにある前提での「スマートさ」であったことが伺える。

他にも、2016年時点では、まだ音声応答エンジンが世界中で話題になっていなかった。その後Amazon AlexaやGoogle Agentなどとともに、AppleからSiriが発表され、スマートウォッチにも標準搭載される流れとなるのだ。

最近では、血中酸素濃度センサーが搭載され、低酸素の状態を把握することができたり、転倒を認識して持ち主が危機状態であることを緊急通報することで、人命を救助することができたというニュースも記憶に新しい。

一つのウェアラブルデバイスのプロダクトラインで、ここまで進化しているものも、なかなかないが、Apple Watchはこの4年で大きな進化を遂げることができており、特にウェアラブルの中でもスマートウォッチの分野では業界のリーダー的存在となっている。

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ウェアラブルデバイスで測定できるバイタルデータ

ウェアラブルデバイスは、体に密着させて使うため、身体から収集できるデータである、「バイタルデータ」を収集することができる。これにより、データの経時的な変化を捉えることができるようになる。

特に、血圧や血糖値は、普段から測定することのメリットが認められている。

脳波

脳波は、脳の活動によって引き起こされる波のような信号である。脳内に存在する神経細胞同士が、電気信号を伝達させ様々な処理を行う。その電気信号発生の過程で同時に発生するのが脳波である。

脳波は、α波、β波、θ波、 δ波、γ波の5種類に分類される。それぞれの脳波には、心理・生理状態が反映されており、医療分野では、てんかんや睡眠障害などの診断で使用されている。

脳波を測定する主な方法は、5種類ある。自由度の高さから脳波計での測定が用いられることが多いが、これまでの脳波計による測定では、電極を固定するために伝導性を持った脳波ペーストを頭皮上に使用する必要があった。そのため、脳波測定後は洗髪する必要があり、ユーザビリティが悪かった。

測定方法	概要	特徴
機能的磁気共鳴画像法	脳の血液量の変化をMRIで観測する方法	固定設備での実施、空間分解能が高い
近赤外線分光法	光源と受光センサーを用いて脳の血液量の変化を観測する方法	脳だけでなく筋肉の状態を計測することも可能
侵襲式	体内に端子を埋め込み直接電気信号を取り込む方法	精度が高いが、倫理的な問題があり利用が限定的
脳磁計	脳の神経活動に伴って発生する磁場を頭皮上から計測する方法	時間分解能が高い、計測装置が大型で高価
脳波計	頭皮上に置いた電極から直接測定する方法	自由度が最も高い

脳波は、てんかんの検査や睡眠障害の検査に用いられている。最近では、ブレイン・マシン・インターフェースやニューロフィードバックに活用されている。

NextMind

https://youtu.be/yfzDcfQpdp0

NextMindは、脳の視覚野の電気信号を読み取り、入力コマンドへと変換する最先端のウェアラブルデバイスだ。軽量でAR/VRヘッドバンドや帽子などあらゆるものにクリップして利用することが可能である。株式会社ハコスコが2021年5月から日本での取り扱いを開始している。

InnerEye AI プラットフォーム

イスラエルのInnerEye社が開発した「InnerEye AI プラットフォーム」は、脳波を用いてAIを学習させることができる。画像データを認識した時に発生する脳波をモニターし、その脳波データと画像データをラベリングし学習させることで、その利用者の経験や技術に基づいたAIを設計することができるようになる。

心拍数

心拍数とは、1分あたりの鼓動の数である。心拍数を測定することで、身体の様々な状態を可視化することができる。

脈拍数とは、身体の各部の血管が1分間に拍動する回数を示す。不整脈がない人の場合、心臓の拍動1回分は、身体の隅々に脈拍として伝わるため、心拍数＝脈拍数となる。

心拍数の測定には、大きく4つの方法がある。心電図法、光電脈波法、血圧計法、心音図法の4種類だ。

光電脈波法には、透過型と反射型があり、測定方法が異なる。反射型は測定箇所によらず測定することができるため、スマートウォッチを中心に採用がされている。

測定方法	概要	特徴
心電図法	心拍動ごとに発生する微弱な電気パルスを計測する方法	身体の所定の位置に電極を取り付ける必要がある
光電脈波法	赤外線などを照射させることで、血液の流れによる光学的な変化を捉える方法	身体の場所や測定機器の装着具合によってはうまく測定できないことがある
血圧計法	心拍に合わせた血管の脈動を圧力センサーなどで検出する方法	自動血圧計で測定されることが多い
心音図法	心音をマイクなどで収集しグラフとして記録し心拍数を検出する方法	心雑音も合わせて収集されるため、心臓の異常を可視化することも可能

心拍数を測定することで、スポーツや運動時の強度測定以外にも、日常の様々な場面において活用できる。

血圧

血圧とは、心臓から送り出された血流が血管の内壁を押す力のことである。

心臓がポンプのように収縮と弛緩を繰り返し、血管に圧力をかけることで全身の組織に血液を届けている。高血圧とは、安静にしていても血圧の高い状態が長く続いた状態のことを指す。

高血圧の状態が長く続くと、心臓や血管に負担がかかり、脳卒中や心筋梗塞、心不全といった病気を引き起こす恐れがある。

血圧の測定方法は、オシロメトリック法とコロトコフ法の2種類が代表的であり、家庭でよく利用されている電子血圧計はオシロメトリック法のものが主流になっている。

また、脈拍から血圧を検出する方法もある。この方法を用いることで、連続した血圧データを収集することが可能で、これまでよりも病気の早期発見・早期治療につながることが期待されている。家庭で測定する血圧の重要性が認められるようになってきている。

オムロン ウェアラブル血圧計「HeartGuide」

オムロンのウェアラブル血圧計「HeartGuide」は、常時手首に装着可能な腕時計サイズの血圧計だ。オシロメトリック法で血圧を測定する。「HeartGuide」は医療機器認証を取得している。

ASUS VivoWatch BP (HC-A04)

ASUSが販売しているスマートウォッチ「VivoWatch BP (HC-A04) 」には、心電図センサーと光電脈波センサーがついており、脈波伝搬時間を測定できる。

脈波伝搬時間とは、心臓から押し出された血液が、脈波を測定している箇所まで届く時間のことだ。この脈波伝搬時間に対して、利用者の血管の硬さなどのパラメーターを加えた方程式を利用すれば血圧を算出することができると言われている。

しかし、「VivoWatch BP」は医療機器ではないため、測定結果は参考値であり、測定結果をもとに服薬スケジュールを変更しないようにと注意書きがHP上でされている。

血糖値

血糖値とは、血液中に含まれるブドウ糖の濃度のことである。食前と食後で変化し、低すぎると低血糖、高すぎると高血糖を引き起こす。

高血糖の状態が長く続くと、血管が傷ついて動脈硬化を引き起こし、糖尿病などの様々な病気を発症する危険が高まる。血糖値の測定は、目的に応じて、食前や食後の様々なタイミングで行われる。血糖値の自己測定を行うことで、血糖値のコントロールをすることができる。

血糖値は、食事や運動などの要因で数値が変わるため、診察時に測定した結果のみでは、適正な血糖値になっているのか判断することが難しい。そのため、診察時以外にも、自分で血糖値を測定する必要がある。

血糖値を測定する方法として、SMBG（Self-Monitoring Blood Glucose）、CGM（Continuous Glucose Monitoring）、FGM（Flash Glucose Monitoring）の3種類がある。

SMBGは血液を採取し直接血糖値を測定しているが、CGMとFGMは皮下組織間質液中の糖濃度を測定し、血糖値を推測している。

名称	測定対象	測定方法	特徴
SMBG	血糖値	穿刺針を用いて指先等から採血し、血糖測定電極に塗布する。	測定のたびに痛みを伴う。 測定の頻度は使用者の測定回数による。
CGM	間質液中の糖濃度	腹部などに専用のセンサーとデータの記録機器などを装着する。	連続的に測定が可能なため、断続的な血糖値の変化を確認することができる。 機器の較正のためにSMBGが必要。
FGM	間質液中の糖濃度	上腕の後ろ側に専用のセンサーを装着する。	連続的に測定が可能なため、断続的な血糖値の変化を確認することができる。 センサーにリーダーをかざすことで値を確認できる。

DBLG1

DBLG1は１型糖尿病の患者向けに、最適なインスリンの投与量を決定し、インスリンポンプを通して、患者に投与する。

CGMにより5分間隔で、皮下中の糖濃度を計測し、Bluetoothによりハンドセットに送信する。また、利用者は、運動量や食事量などをハンドセットに入力する。ハンドセットはこれらのデータをアルゴリズムにより解析し、最適なインスリン投与量を決定する。

その後、ハンドセットはBluetoothによりインスリンポンプに指示を送り、インスリンポンプは決定された量のインスリンを利用者に投与する。これらAIを活用したシステムを、diabeloopは、hybrid closed-loop systemと呼んでいる。この他に、血糖値によりアラートをあげる機能を持つ。

針などを刺さずに血糖値を測定する血糖値センサー

株式会社クォンタムオペレーションは、CES2021にて、非侵襲の血糖値センサーがついたウェアラブルデバイスを発表した。

同センサーには、グルコースが吸光する光を出す光センサーが付いていて、反射光を測定することで、グルコース量を測定するものだという。

体温

人間は恒温動物のため、体温を常に一定に保つようになっている。人の体温は測定する場所によって異なり、体表面の温度を「皮膚温」、脳や内臓などの体内部の温度を「深部体温」という。

「皮膚温」は、体の中心から離れるほど、外的影響を受けて低くなる。正確な体温を知るには深部体温の測定が必要であるが、すぐに測定することは難しい。また、安静時の体温を「基礎体温」と呼ぶ。基礎体温を測定することで、女性の身体の状態を知る手がかりになる。

体温の測定方法には、電子体温計などに代表される温度センサーを用いた方法や、赤外線センサーによる測定方法がある。体温計の中には、実測式体温計と予測式体温計がある。

Fitbit Sense

https://youtu.be/BZFk02rEk9c Fitbit Senseは、睡眠時の皮膚温を測定する。最低3日分のデータから基準体温を推定し、毎朝、睡眠時の皮膚温を基準値と比較することができる。

Oura Ring

Oura Ringは、装着している指の皮膚体温を測定する。 2週間の基準データから、直近の睡眠時の体温がどのくらい変化しているかがアプリ上で表示される。米プロバスケットボールリーグのNBAでは新型コロナウイルス感染症の影響もあり、選手の体調管理のために導入された。

血中酸素飽和度

血中酸素飽和度とは、血液中の酸素の量のことである。

肺から取り込まれた酸素は、赤血球に含まれるヘモグロビンと結合して全身に運ばれる。血液の中を流れている赤血球に含まれるヘモグロビンの何％が酸素と結合しているかを表している。

新型コロナウイルス感染症の影響を受け、注目が高まっている。新型コロナウイルス感染症では、継承であっても急速に肺炎が進行し重症化するケースがある。こうした重症化の傾向は、血液中の酸素濃度の変化に現れるため、連続的に血中酸素飽和度を測定することで、悪化にいち早く気付くことができる。

その他手術中に生命維持のために連続的にモニターされたり、睡眠時無呼吸症興奮の簡易検査として利用されたりしている。

血中酸素飽和度は、主にパルスオキシメーターで測定される。パルスオキシメーターは、赤い光の出るプローブに指を挟むことで測定する。

プローブにある受光部センサーが拍動する動脈の血流を検知し、光の吸収値から計算し血中酸素飽和度を表示する。仕組みとしては、心拍数の測定法である光電脈波法と似ている。

Apple Watch Series6では、光学式心拍センサーが再設計され、血中酸素飽和度を測定する機能が追加された。その他各社スマートウォッチでも測定する機能が追加されている。

ウェアラブルデバイスで測定できる活動データ

身体活動

身体活動を計測するために、近年では、3軸加速度センサーや角速度を測定できるジャイロセンサーが利用されることが多い。

加速度センサーによって収集できる活動データには、エネルギー消費量。活動強度、活動強度別時間、行動種類、睡眠状態、歩数などがある。

測定された加速度から分析を行うことで、どのような行動をしているか、どのくらいのエネルギー消費量があるかなどを算出している。しかし、加速度センサーの設置位置によっては、運動強度やエネルギー消費量が正しく取れないことがあるため、心拍数と掛け合わせて身体活動を計測するデバイスもある。

また加速度センサーは垂直方向の重力加速度を常に測定しているため、重力加速度がどの軸の向きで観測されているかによって、寝ているか、座っているか、歩いているかなどの、利用者の姿勢を分類することも可能である。

ボッシュの自己学習AIセンサー

https://youtu.be/wxV2Ght7zKA

ボッシュが提供している自己学習AIセンサーには、あらかじめ学習した15種類以上のアクティビティが登録されている。更に初期設定にはないアクティビティは、メーカーで学習させたり、個人で学習させたりすることが可能である。

AI搭載センサーで変わる、ウェアラブルの未来　ーボッシュの新MEMS「BHI260AP」

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筋活動

筋肉が収縮する時、発生する活動電位を筋電位という。その筋電位を分析することで、人間の筋肉の動きを見ることができるので、義手やパワードスーツの操作や、リハビリなどに用いられる。

筋電位を測定するためには筋電センサを使用する。筋電位が体表に到達するまでに非常に小さな電位になってしまうため増幅を行う。

筋電位によって筋肉活動を可視化することで、運動中の筋肉の動きを確認できたり、無意識の筋肉運動を確認することができる。

野球の投球時の手のひらの筋活動の計測

早稲田大学、北里大学、科学技術振興機構による共同研究によると、皮膚に貼り付けるだけで表面筋電図を計測できる極薄電極「電子ナノ絆創膏」を開発し、手のひらの筋肉に貼り付けることで、投球時の表面筋電図を計測することに成功したという。 これにより、アスリートが違和感なくデバイスを装着し、その場で自身のデータを確認できるようになることが期待されるという。

歯ぎしり検査をサポートするウェアラブル筋電計

株式会社ジーシーが販売しているウェアラブル筋電計は、睡眠時に着用することで、睡眠時の筋活動を記録し歯ぎしりの検査をサポートするものだ。データはSDカードに保存され、PCにインストールした専用ソフトウェアで確認することができる。

アイトラッキング

アイトラッキングとは、眼球の運動を分析し「どこをどのように見ているか」を可視化する技術である。

アイトラッキングの結果には、視線の動きがプロットされた映像の他に、視線の動きを追って、視線の順番や滞留時間を表す「ゲイズプロット」と視線の滞留時間をサーモグラフィーのように示す「ヒートマップ」がある。

アイトラッキングの測定方法には、接触型と非接触型がある。

接触型には、サーチコイル法、EOG法などがあり、非接触型には、角膜反射法、強膜反射法などがある。非接触型は、頭部を固定する必要がなく、自然な状態で視線データを収集することができる。

方法	測定方法	特徴
サーチコイル法	コンタクトレンズの内部にコイルを巻き込んだものを利用者が装着し、磁場内で電位の変化を見る方法	精度が高く測定範囲が広いなどのメリットがあるが、角膜への影響から長時間の仕様は向いていない
EOG法	目の周囲に電極を貼り付けることで、目を動かしたときの電位差を見る方法	他の筋肉の影響を受けるため、精度や安定度が低くなるとされる
角膜反射法	角膜上に写った光源の虚像が移動するのをビデオカメラで検出する方法	眼球の大きさが人によって異なるため、キャリブレーションを行う必要がある
強膜反射法	黒目（角膜）と白目（強膜）の境界部分に光を当て、反射率の違いにより目の動きを検出する方法	外部光の影響に弱く、精度を高めるためには、外部光が入らない状況で実施する必要がある

ウェアラブルデバイスの活用事例（製造業）

ヒアラブルを使い、物流拠点で音声グループコミュニケーションを簡単に

物流業者のコクヨロジテムは、リコーの開発したヒアラブルコミュニケーションデバイス「BONX WORK」およびクラウドサービス「BONX for BUSINESSを全国の物流拠点に導入し、2020年3月から運用を開始した。 最大30人とハンズフリーで一斉連絡することが可能になり、音声を切り口として、構内作業と物流管理の作業をより正確に、安全に、そしてスピーディに進められる。

MRグラスで、自動車の整備作業の効率化

日本マイクロソフトは、トヨタが、HoloLens2を、2020年10月より全国の GR Garage 56 店舗に順次導入し、自動車の整備作業の効率化を開始した。

その結果、従来の 2Dのマニュアルでは解りづらかった部品やコネクタの配置などの配線や艤装に関する情報を、3D で実車に重ね合わせて表示することで、正確な位置を直感的に理解できるようになった。

ARグラスで製造ラインのダウンタイムを最小に

JMACSは多品種の電線、ケーブルを開発、製造することに強みがあるメーカーだ。短納期を実現する際に問題になるのが、製造装置の故障や不良品対応。管理監督者が支援した場合、短時間で復旧できる事例がほとんどだが、支援が得られない場合にダウンタイムが伸びてしまう。この問題を解決するために、エプソンの業務用スマートグラス「MOVERIO Pro」を導入した。

スマートグラス導入後、夜間であっても製造ライン停止へ即座に対応でき、ダウンタイムが減少し、不良品による損失額の約1/3を削減した。

スマートウェアで、作業員の体調管理

暑熱ストレスが問題視される近年では予防と対策へのニーズが高まり、高温多湿の過酷な環境下で働く従業員の見守りやスポーツ中の暑熱対策が重要な社会課題となっている。

ミツフジと前田建設工業は、産業医科大学との共同研究により開発された心拍情報から深部体温上昇変化の推定ができるアルゴリズムを使用し、スマートウェアから取得した心拍情報に基づき、暑熱環境下でのリスクを可視化するアプリケーションを開発した。

ミツフジと前田建設、ウェアラブル機器からの心拍情報で暑熱環境のリスクを可視化する技術を開発

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ウェアラブルデバイスの活用事例（製造業以外）

見守り：子ども用腕時計型見守りスマートフォン

Oaxisから発売されている「myFirst Fone R1」は、​4GLTE通信サービスを提供している音声／データ通信用SIMと専用アプリを使うことで、両親などの保護者がもつスマートフォンとリアルタイムでのビデオ・音声通話ができる。連続使用時間は48時間（スタンバイ時間）。

見守り：在宅高齢者の見守りサービス

セコムは高齢者見守りサービス「セコム・ホームセキュリティ」を提供している。その中のオプションサービスとして、ウェアラブルデバイスを利用した「セコム・マイドクターウォッチ」を提供している。

リストバンド型のデバイスを装着することで、緊急ボタンが押されたときや転倒を検知した時にセコムに緊急通報されるようになっている。また、デバイスによって活動量の測定も可能だ。消費カロリー量や歩数を収集し表示させることができる。

保険：運動データを利用した民間保険の取り組み

住友生命「Vitality」は、健康増進を応援し、リスクを減らすサポートをする生命保険だ。

現在「アクティブチャレンジ Apple Watch」というプログラムを実施している。Apple Watchに記録される歩数や心拍数などの運動データを同期し、月間の目標を達成することで、達成状況に応じたVitalityコインを受け取ることができる。Vitalityコインは、電子マネーギフト等に交換が可能。

住友生命とソフトバンク、IoTを活用した健康情報・健康増進活動のデータ収集プラットフォームの構築で提携、Discoveryの「Vitality」を日本に導入

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ヘルスケア：新型コロナウイルス感染症の拡大防止

海外では、新型コロナウイルス感染症の早期発見を行うために、ウェアラブルデバイスから収集する生体データを利用できないかという研究が進んでいる。

ドイツ連邦保健省内の組織であるRobert Koch Instituteは、「Corona Data Donation」というアプリを立ち上げた。このアプリは、ウェアラブルデバイスの利用者から生体データを送信してもらうことで、パンデミックを封じるための対策が機能しているかを分析できるという。

合計で100万人以上のユーザーがアプリに登録し、50万人以上が積極的にデータを送信しているという。

建設業：現場の作業をスマートグラスで遠隔支援など

建設業界では、現場から離れたところにいる熟練の技術者がインターネットを介して映像や音声を共有し、遠隔地からリアルタイムに支援を行う遠隔支援や、現場監督者の視察や検査などにスマートグラスが活用されている。

NSWと株式会社竹中工務店の建設現場における遠隔支援による業務効率化を目的に、産業用スマートグラス「RealWear（HMT-1）」を活用した検証を2020年11月より2021年6月まで実施した。

竹中工務店がすでに社内でコミュニケーションツールとして活用しているマイクロソフト社の「Microsoft Teams」に、NSWが提供する「RealWear」を組み合わせ、事務所と現場間のリアルタイムな情報共有や遠隔支援を行うことで建設プロジェクトの進捗状況を測った。

NSWと竹中工務店、建設現場において産業用スマートグラス「RealWear」を用いた業務デジタル化の効果を検証

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その他：体温発電で充電不要なウェアラブルデバイス「MOTHER」

「MOTHER」は体温で発電することによって充電不要で、24時間365日止まることなくユーザーの活動量、睡眠、消費カロリー、心拍数を測定することが出来るウェアラブルデバイスだ。

体温による発電には、 MATRIX INDUSTRIES社の温度差発電技術を用いており、外気と体温の温度差を利用して、高度な熱電ジェネレーターが体温を電気に変換することで24時間365日止まることなくユーザーの身体情報を測定することを可能としている。

日本ガイシ、メンテナンスフリーIoTを実現する「EnerCera」　－CES2020レポート６

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