ウェアラブルで創造性を発揮する – Thermal Earring のご紹介

眼鏡、指輪、ベルト、帽子に続いて、別のアクセサリーがウェアラブルの世界に登場しました: 体温を測定できるスマートイヤリングです。

ワシントン大学（UW）の研究者らが最近発表した、Thermal Earring と呼ばれる画期的なスマートイヤリングです。このデバイスはイヤリングの独特な位置: 頭部に近く、体と密接に結びつく領域を活かしており、時計や他のウェアラブルとは異なります。

このワイヤレスウェアラブルは耳たぶの温度を常時監視します。サイズと重さは小さなクリップペーパーとほぼ同じです。ハードウェアのプロトタイプは長さ31 mm、幅11.3 mm、重さ335 mgです。

小型で軽量なため実際のジュエリーに組み込むことができ、宝石や樹脂製のファッションデザインで個性化しても精度に影響しません。

研究チームは二重センサー設計を開発し、人体の体温変化と環境変化を区別できるようにしました。磁気クリップで一つのセンサーを耳に装着し、もう一つのセンサーは約1インチ下に吊り下げて室温を測定します。 

安静時の耳たぶ温度測定は±0.32°C の範囲で安定していることが分かりました。さらに、製品はわずか14.4 µW を消費し、バッテリー寿命は28日です。

ACMのインタラクティブ・モバイル・ウェアラブル・ユビキタス技術会議録に掲載されたところ、Thermal Earring の性能は安静時の皮膚温度感知においてスマートウォッチを上回りました。さらに、その研究では6人のユーザーを対象に、食事、運動、ストレス、排卵のサインを監視する可能性が示されました。

このウェアラブルについて、共同研究リーダーでありワシントン大学 Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering (CSE) の博士課程学生である徐秋月氏は、インタビューで多くの人がスマートウォッチを「ファッション性がなく、かさばって不快」と感じているため、耳たぶからのユニークなアプローチを探求し始めたと述べました。

「手や手首ではなく、耳たぶの皮膚温度を測定する方がはるかに正確であることが分かりました。」 

– 徐秋月

彼はまた、この発見によりセンサーの一部を垂らして皮膚温度とは別に室温を測定できるオプションが得られたと付け加えました。

しかし、イヤリングとして見た目を保ちつつ、数日ごとに充電できるだけの耐久性を持たせる小型ウェアラブルを作ることは「エンジニアリング上の課題」でした。電池持ちを長くしたい場合、より大きなバッテリーが必要となり、サイズが大きくなるからです。さらに、デバイスをワイヤレス化するにもエネルギーが余計に必要です。

そこで、共同執筆者の劉宇佳氏は「バランスが難しい」と述べました。彼は現在カリフォルニア大学サンディエゴ校に在籍していますが、研究当時はワシントン大学電気・コンピュータ工学部の修士課程学生でした。

ワシントン研究財団の資金提供を受け、研究チームはイヤリングの消費電力を可能な限り効率化し、同時にバッテリー、Bluetoothチップ、アンテナ、2つの温度センサーのスペースを確保しました。

製品はペアリング用にBluetoothを使用して送信を行い、他のデバイスと併用しないことで電力消費を抑えています。また、Thermal Earring は温度を読み取り送信した後、電力節約のために深いスリープ状態に入ります。

連続的な耳たぶ温度に関する研究が不足しているため、研究者は将来の研究指針となる潜在的な応用も検討しました。その一つが発熱の継続的モニタリングです。体温は発熱を示す重要なバイタルサインですから。

発熱患者5名に対し、デバイスは平均で耳たぶ温度が10.62°F（5.92°C）上昇したことを報告し、20名の健康な患者の温度と比較しました。

「長期的なモニタリングは、発熱を捉える感度を高める方法です。発熱は一日の中で上下することがあるからです。」 

– Dr. Mastafa Springston（ワシントン大学医学部救急医学部門の共同著者）

興味深いことに、通常の状態（発熱以外）では体の中心温度は比較的一定ですが、耳たぶの温度はより変動しやすく、デバイスの新たな活用法を提示します。

チームはテストを行い、Thermal Earring がストレス、運動、食事に伴う温度変動を捉えることを確認しました。また、試験やプレゼンテーションといった急性ストレス要因も耳たぶ温度に測定可能な変化をもたらすことが分かりました。

さらに、安静時に6人のユーザーでテストした結果、イヤリングは平均0.58°F（0.32°C）の変動を示し、スマートウォッチの0.72°Cの変動と比較しても同等でした。これは排卵や月経トラッキングに必要な0.28°C〜0.56°Cの範囲内に収まります。

Apple (AAPL ) WatchやFitbitなどの人気ウェアラブルにも温度センサーは搭載されていますが、徐氏はそれらが提供するのは1日の平均温度だけだと言います。さらに、これらのデバイスは手首や手から温度を測定するため、「排卵を追跡するにはノイズが多すぎる」と指摘しています。

したがって、チームは特に女性にとって魅力的な応用を中心に、デバイスの新たな利用方法を探求しています、と彼女は付け加えました。

しかし、これらの発見は予備的なものであり、各ユースケース向けにモデルを訓練するためのデータがさらに必要です。現在、研究はさまざまな潜在的利用に焦点を当てています。デバイスは一般に提供される前にさらなるテストが必要で、商業的にはまだ入手できません。

Thermal Earring の将来のバージョンでは、心拍数と活動量のモニタリング統合に関心があります。

「最終的には、健康モニタリング用のジュエリーセットを開発したいです。」 

– 徐

イヤリングは温度や心拍数などの活動・健康指標を感知するために使用されますが、ネックレスは心電図モニターとして機能し、より効果的な心臓健康データを提供できると彼女は付け加えました。

しかしそれだけではありません。徐はさらに、イヤリングの揺れから得られる太陽エネルギーや動的エネルギーでデバイスを駆動することも検討しています。

日常生活におけるスマートウェアラブルの台頭

ワシントン大学の研究者によるこの研究は、初期の探索とイヤリングベースのウェアラブルを通じて、将来の自動活動検出の基盤を提供することを目的としています。このようなウェアラブルは新しいかもしれませんが、スマートアクセサリーはますます一般的になっています。

ウェアラブルは身体に装着するよう設計された電子デバイスで、リアルタイムの健康・ウェルネス・フィットネスの追跡、トレーニング、教育など、さまざまな目的に使用できます。

最初の人気ウェアラブルの一つは2009年に登場したFitBitです。当時は歩数、移動距離、消費カロリーの追跡しかできませんでしたが、それ以来大きく進化しました。現在、これらのウェアラブルははるかに多機能で、私たちの生活の不可欠な一部になる大きな可能性を示しています。

技術の進歩によりこれらのデバイスのコストが下がり、広範な採用が進んでいます。その結果、世界のウェアラブルデバイス市場規模は今後4年間で3800億ドルを超えると予測されています、Facts and Factors によると。

2024年の年次Consumer Electronics Show（CES）では、スタートアップや大手テック企業が最新のイノベーションを披露し、さらに注目を集めました。その中の一つがEvolve MVMTで、歩行バイオメトリクスを追跡し、かかと衝撃を減らす『ライトウォーキング』を採用して関節損傷の一般的な原因を軽減します。

スマートグラスに関しては、イベントで披露された新しいASUS AirVision M1がマルチモニター体験を示しました。一方、Solos の AirGo3 スマートグラスは昨年後半に発売され、デバイス内蔵のマイクとスピーカーを通じてリアルタイムで言語を翻訳するChatGPT搭載のLive Translate機能を備えています。

さらに、TCL の AR スマートグラス RayNeo X2 は、スマートアシスタント、リアルタイム翻訳、3Dインタラクティブマップナビゲーションに加え、写真・動画撮影、音楽再生、接続されたスマートフォンからの通知サポートを備えています。

昨年、Meta（旧Facebook）は新しい Ray‑Ban を発表しました。これらのスマートグラスは、最大音量が高く、低音が伸び、指向性オーディオが改善されたカスタム設計スピーカーと、写真・動画品質を向上させる超広角12MPカメラを搭載しています。Ray‑Ban Meta スマートグラスは、Qualcomm (QCOM ) Snapdragon AR1 Gen1 プラットフォームで駆動され、写真・動画処理の品質が向上します。スマートタッチを備える他のアクセサリには、リング、ベルト、ヘッドバンド、フットウェア、衣類があります。

Movano Health の Evie Ring は心拍数、睡眠の質、皮膚温度、血中酸素レベル、月経症状を追跡し、健康インサイトを提供します。一方、Zepp Health (ZEPP ) の Amazfit Helio Ring は、身体活動とメンタルウェルビーイングの両方を測定する包括的なウェルネスツールとして登場しました。このスマートリングは高度なモニタリング、分析、ガイダンスを備え、詳細な睡眠追跡と回復統計を提供します。

ウェアラブルを開発する企業は、メンタルヘルスへの関心を高めています。例えば、Apollo Neuro は穏やかな振動で神経系を刺激し、ストレス管理に役立てています。

さらに、心拍変動（HRV）とストレス管理を最適化することで全体的なウェルビーイングを向上させます。次に、ストレス追跡とマインドフルネスに特化したスマートウォッチ NOWATCH があり、アプリで生理データを追跡し、神経系のバランスを取る方法を提供します。

ヘッドバンドに関しては、脳活動、心拍数、呼吸、身体の動きを測定して睡眠サポートを提供します。一方、ヘルメットは職場の安全性向上を目的として設計され、さまざまなセンサーと触覚フィードバックで身体の動きを検知します。

スマートウェアに関しては、センサーが体のさまざまな部位に組み込まれています。例えば、ARTEMIS ボディスーツは内蔵ヒートパネルと経皮的電気神経刺激（TENS）ジェルパッドを備え、熱と微細振動で月経痛を緩和します。

AI Pin さえあります。Humane の小型で四角いハイテクデバイスは胸に装着でき、写真撮影、会話、ジェスチャー、またはバーチャルアシスタントの呼び出しが可能です。シャツやブラウスに取り付けるよう設計されたこのデバイスは、Ai Pin と呼ばれ、スマートフォンへの依存を止めることを目指しています。

同社のCEOであるベサニー・ボンジオーノは、これを「世界初のコンテキストコンピュータ」と呼び、AIをどこへでも持ち込む機会を提供すると述べています。スマートグラスやARヘッドセットよりも侵襲性が低いことを意図しています。Humane は Microsoft (MSFT ) 、OpenAI CEO サム・アルトマン、Salesforce (CRM ) CEO マーク・ベニオフ、LG、Volvo、Qualcomm のベンチャー部門などの支援を受けています。

一方、スマートベルトは視覚障害者を支援し、職場での従業員安全性を向上させるよう設計され、健康と安全のためのウェアラブル技術の大きな進歩を示しています。スマートフットウェアの領域へは、Baliston が CES 2024 で革新的なリサイクル可能スマートシューズを発表しました。このシューズは埋め込みセンサーと歩行分析技術を備え、ユーザーの姿勢改善、血液循環の促進、腰痛の軽減、疲労の軽減を目指しています。

また、Milbotix のような企業は認知症や自閉症スペクトラム障害の消費者を対象にしています。彼らの SmartSocks は心拍数、汗のレベル、動きを追跡し、着用者のストレス上昇を検知して、より迅速な介入を提供します。

スマートウェアラブルは、GPT‑4 のような大規模言語モデルが普及するにつれ、生成AIの活用も進めています。Microsoft は、カメラ、マイク、スピーカー、ネットワークインターフェース、プロセッサ、ストレージを備えた未来的なAI搭載スマートバックパックの特許を出願しました。

生成AIを活用した他の製品には、Apple Series 9 Watch、Rewind Pendant（現実世界で話したことや聞いたことを暗号化してスマートフォンに保存する）や、ベルトや手首に装着できる小型デバイス Tab（AIアシスタント、カメラ、マイク、スピーカー、GPSを内蔵）があります。

これにより、ウェアラブルの未来は有望であり、巨大な可能性を秘めていることが明らかです。技術が進化するにつれ、さらに創造的で高度なデバイスが登場し、ウェアラブルはますます魅力的で影響力のあるものになるでしょう。

革新的なウェアラブルを開発する企業

スマートウェアラブルの領域では、多くの企業が革新的な製品を開発しており、ここではこの分野の代表的な企業をいくつか見てみましょう:

#1. Apple

同社の製品カテゴリには iPhone、iPad、Mac、ウェアラブル、ホーム、アクセサリが含まれます。ウェアラブル分野では、Apple Watch を提供しており、心拍数モニタリング、ECG、転倒検知などのさまざまな健康追跡機能が追加されています。

Apple Watch では、心肺フィットネス、高・低心拍数アラート、ECG測定、不整脈通知などの機能を活用でき、AFib エピソードを追跡して生活習慣がどのように影響するかを確認できます。

このテックジャイアントの時価総額は2.89兆ドルで、Apple の株価は185.84ドル（年初来 -2.79%）です。売上高（TTM）は3857億ドル、EPS（TTM）は6.43、P/E（TTM）は29.12です。Apple は配当利回り0.51% も支払っています。

#2. FitBit

現在は Google の一部である Fitbit は、活動、心拍数、睡眠などをモニタリングするフィットネストラッカーとスマートウォッチで知られています。新しいデバイスは健康追跡センサーを搭載し、詳細な睡眠追跡、心拍数追跡、SpO2 監視、AFib 監視、EDA センサー、ECG センサー、加速度計を提供します。同社は AI を活用して、運動目標などのより深い健康インサイトを提供したいと考えています。

Google の時価総額は1.83兆ドルで、株価は146.39ドル（年初来 +5.61%）です。売上高（TTM）は3073.9億ドル、EPS（TTM）は5.80、P/E（TTM）は25.44です。

結論

スマートアクセサリーは単に新しい生活様式です。しかし、課題がないわけではありません。データ保護とプライバシーはウェアラブルにおける最大の懸念事項の一つであり、正確で信頼できるデータ収集を確保する必要があります。また、デバイス間の相互運用性が限られており、医療システムへの統合が困難です。

しかし、これらの課題があるにもかかわらず、技術は絶えず進化しており、ウェアラブルもそれに伴って進化します。ウェアラブルがより革新的で創造的になるほど、採用が拡大し、私たちの健康が向上します。

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