Ouraはどのように呼吸数を測定しますか?

Ouraの呼吸数の測定に関する詳細この記事では、Ouraの呼吸数の測定方法に関して説明し、呼吸数の変化を解釈する方法についての提案とOuraのアプローチの正確性について説明します。

Ouraの呼吸数の測定方法

Ouraアプリに表示される呼吸数は、前夜の1分間あたりの呼吸数の平均を示しています。呼吸数は、コンディションIcon_Readiness.pngタブとトレンドIcon_Trends.pngに表示されます。

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Ouraは、夜間の心拍数の1分ごとの変化から安静時の呼吸数を推定します。この計算ができるのは、心臓と肺が呼吸性洞性不整脈と呼ばれるプロセスによって密接に関連しているためです。この関係により、次のことが分かります。

  •  息を吸うと、心拍数が上昇
  •  息を吐くと、心拍数が低下

Ouraは、リングに搭載されたPPGセンサーを使用して、各心拍によって生成されるパルス波形を正確に測定できるため、連続した心拍と心拍の間隔をミリ秒単位で正確に測定することもできます。この心拍間隔は拍動間隔(IBI)とも呼ばれます。心拍変動(HRV)をよくご存知の場合、IBIはHRVの構成要素です。

夜間のIBI値をマッピングすると、「上下」のパターンが経時的に形成されます。これを視覚化したものが、下記の画像です。

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前述の呼吸性洞性不整脈の関係とは正反対に、IBI値の減少は吸気を示します。IBI値の増加は、呼気を示します。IBI値の視覚化マップで同時に発生する1回の増加・減少は、1回の呼吸に相当します(これらは、山のようなピークで、視覚的に「スパイク」として表示されます)。マップの1つの「スパイク」は1回の呼吸を表すため、このパターンが1分間に1分間に発生する回数を測定し、平均呼吸数を決定します。

呼吸数の解釈

健康な成人の平均呼吸数は、1分あたり12〜20回です。平均呼吸数の夜ごとの日次変動は、かなり小さい傾向があります(1分あたり1〜2回以内)。これは、安静時に必要な酸素の量が一定のままであることが多いため、呼吸数は非常に安定した測定基準になります。(以下の例に示されているように)平均から1分あたり2回を超える呼吸数の変化は、注意を払うべき兆候です。

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呼吸数は個人ごとに異なることに注意してください。つまり、自分のベースラインに対しての変化のみを比較し、他の人のデータとは比較しないでください。平均呼吸数、およびOuraでの典型的な変動を知っておくと、正常範囲を超えて変化したときに注意を払うことができます。

呼吸数がベースラインから上昇している場合は、体に負担がかかっていることを示している場合があります。

体への負荷が呼吸数の上昇の潜在的な原因と考えてください。

  •  病気との戦い:病気になっているとき、呼吸数が安静時心拍数の上昇とともに増加し、心拍変動が減少することがあります。気道感染症(気管支炎など)とに罹っている場合、呼吸数の増加は、肺の内部の短期の損傷と関係があります。これらのタイプの感染症は、肺のガス交換が行われる細胞に影響を与えることが多いため、これらの状況下では、酸素とCO2の交換プロセスの効率が自然に低下します。この低下を補うために呼吸数の上昇につながります。
  •  空気の質または高度:空気の質が低いと、生存に必要な酸素量を体に供給するため、体がより懸命に働く必要がある場合があります。これは、より良好な空気品質の環境で通常得られるのと同じ酸素量を得られず、体を維持するために1分あたりの呼吸数が多くなるためです。同様に、高地では空気の酸素含有量が少ないため、体が1回の呼吸で得られる酸素が少なくなり、標高が上がるにつれて呼吸数は自然に上昇します。
  •  長期的な呼吸の問題:激しいいびき、咳、過度の動きは、呼吸数の推定に使用される拍動間隔の安定した上下を妨げる可能性があります。このため、特に上記の状況のどれかが頻繁に当てはまる場合は、データに時折変動が見られることがあります。
  •  激しい運動:筋持久力や無酸素運動の激しい運動(HIITトレーニングなど)は、トレーニング後約20〜40分間呼吸数が上昇することがあります。特に就寝前、1日の後半に負荷の高いトレーニングを行うことを検討している場合は、これを覚えておくてください。
  •  不安:速く不規則な呼吸パターンは、不安の増大と関連します。
  •  ホルモンの変化:呼吸数の変化は月経周期の段階と相関するため、女性は呼吸数の変動が大きくなる傾向があります。呼吸は、周期の始め(卵胞期)に遅くなり、終わり(黄体期)に向かって速くなります。
  •  就寝中の室温:寝室で寝ていて、夜間暑くなったり寒くなったりする場合は、体がこれらの極端な温度を補うためにより懸命に働く必要があるため、呼吸数に変化が見られることがあります。暑い・寒い、どちらの条件下でも、呼吸数がわずかに上昇することがあります。

Ouraの呼吸数の精度

Ouraのデータサイエンスチームの依頼により行われた、光電式容積脈波記録法(PPG)を使用して測定した呼吸数と心電図(ECG)から得られた呼吸数の比較分析では、Ouraリングは1晩を通して、1分あたり1呼吸以内の精度であることが示されました。

心電図は、心臓の電気活動を測定する医療現場で行われる検査です。侵襲的なツールがないと呼吸を測定するのは困難であるため、ECG由来の呼吸数は確立された手法であり、医療グレードの研究現場で一般的に使用されており、信頼性が高いとされています。

この研究の結果、43名の健康な若年成人の被験者において、高(> 20)から低(< 14)までの呼吸数の全範囲で、OuraリングはECG測定と同等であることが示され、夜間の平均呼吸数を測定する有効なツールであることが証明されました。

デュークNUS医科大学とシンガポール国立大学で実施された研究の詳細についてはこちらをご覧ください。

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