HRVの測り方：センサー・タイミング・精度

心拍変動（HRV）を測るには、センサーが心拍と心拍の正確な間隔を記録し、アプリがその間隔を数値にします。数値は通常RMSSDです。心臓の電気信号を読み取る心電図（ ECG ECG 心電図 皮膚に付けた電極で記録する、心臓の電気的な活動の記録。心電図に基づくRR間隔は、HRVを測るうえでの参照基準です。 心電図についてさらに詳しく ）の胸部ストラップは家庭で最も正確な方法で、脈を光で読み取る光電式容積脈波（ PPG PPG PPG 皮膚に光を当て、心拍ごとの血液の拍動を検出する光学的な方法。ほとんどの時計、リング、スマートフォンのカメラアプリが、これで心拍変動（HRV）を推定します。 PPGについてさらに詳しく ）のリング、腕時計、スマートフォンのカメラは、毎回同じ方法で測れば安静時には近い値が出ます。

家庭で使える測定方法

家庭で使える主な方法は4つです。これに、医師が使うことのある臨床用の心電図を加えて比べます。

方法ごとに専用のページがあります。胸部ストラップ、スマートフォンのカメラ、指クリップ、リング、臨床用心電図と24時間ホルターです。腕時計やリングの値がストラップと少し違う理由は、腕時計か胸部ストラップか：PPGがHRVに与える影響で説明しています。家庭での習慣ではなく研究を計画しているなら、HRVの研究方法で研究デザイン、条件の統制、分析を解説しています。

ウェアラブルデバイスは機種やソフトウェアの更新で変わります。自分のデバイスが何を表示するかは、アプリや取扱説明書で確認してください。デバイスごとの詳細はOura・WHOOP・Garmin・AppleのHRVにあります。

測定方法は、センサーが何を拾うかで2つの系統に分かれ、それぞれに弱点があります。

電気式 · ECG 心臓の電気的なスパイク（R波のピーク）の時刻を測ります。

• 臨床用の心電図、またはホルター心電計 複数の誘導 医療機関で、または24時間

  主な課題

  • 影響あり： 余分な拍や不規則な拍（見えるので取り除ける）
• 胸部ストラップ 朝の1回測定

  主な課題

  • 影響あり： 接触とフィット感（濡らして、ぴったり着ける必要がある）, 余分な拍や不規則な拍（見えるので取り除ける）
• 心電図パッチ 胸に貼る 24時間以上着用

  主な課題

  • 影響あり： 余分な拍や不規則な拍（見えるので取り除ける）

光学式 · PPG 皮膚の中で光が拾う脈波の時刻を測ります。

• スマートリング 指の付け根 夜間

  主な課題

  • 影響大： 動き, 余分な拍や不規則な拍（見逃されることが多い）
  • 影響あり： 接触とフィット感, 弱い脈、または冷え, サンプリングと時刻の取り方, 脈波の伝播時間
• スマートウォッチ、またはバンド 手首 夜間、または1回測定

  主な課題

  • 影響大： 動き, 余分な拍や不規則な拍（見逃されることが多い）
  • 影響あり： 接触とフィット感, 弱い脈、または冷え, サンプリングと時刻の取り方, 脈波の伝播時間
• スマートフォンのカメラ 指先をレンズに当てる 朝の1回測定

  主な課題

  • 影響大： 動き, 弱い脈、または冷え（室温が低いと測れなくなることがある）, 余分な拍や不規則な拍（見逃されることが多い）
  • 影響あり： 接触とフィット感, サンプリングと時刻の取り方, 脈波の伝播時間

各課題が各方法にどれだけ影響するか

	動き	接触とフィット感	弱い脈、または冷え	サンプリングと時刻の取り方	脈波の伝播時間	余分な拍や不規則な拍
電気式 · ECG
臨床用の心電図、またはホルター心電計	影響がほとんどないか、まったくない	影響がほとんどないか、まったくない	影響がほとんどないか、まったくない	影響がほとんどないか、まったくない	影響がほとんどないか、まったくない	影響が多少ある
胸部ストラップ	影響がほとんどないか、まったくない	影響が多少ある	影響がほとんどないか、まったくない	影響がほとんどないか、まったくない	影響がほとんどないか、まったくない	影響が多少ある
心電図パッチ	影響がほとんどないか、まったくない	影響がほとんどないか、まったくない	影響がほとんどないか、まったくない	影響がほとんどないか、まったくない	影響がほとんどないか、まったくない	影響が多少ある
光学式 · PPG
スマートリング	影響が大きい	影響が多少ある	影響が多少ある	影響が多少ある	影響が多少ある	影響が大きい
スマートウォッチ、またはバンド	影響が大きい	影響が多少ある	影響が多少ある	影響が多少ある	影響が多少ある	影響が大きい
スマートフォンのカメラ	影響が大きい	影響が多少ある	影響が大きい	影響が多少ある	影響が多少ある	影響が大きい

影響がほとんどないか、まったくない 影響が多少ある 影響が大きい

方法は2つのグループに分かれ、それぞれに課題があります。電気式（ECG）：臨床用の心電図、またはホルター心電計（医療機関で、または24時間）：余分な拍や不規則な拍は影響が多少ある. 胸部ストラップ（朝の1回測定）：接触とフィット感は影響が多少ある, 余分な拍や不規則な拍は影響が多少ある. 心電図パッチ（24時間以上着用）：余分な拍や不規則な拍は影響が多少ある. 光学式（PPG）：スマートリング（夜間）：動きは影響が大きい, 余分な拍や不規則な拍は影響が大きい, 接触とフィット感は影響が多少ある, 弱い脈、または冷えは影響が多少ある, サンプリングと時刻の取り方は影響が多少ある, 脈波の伝播時間は影響が多少ある. スマートウォッチ、またはバンド（夜間、または1回測定）：動きは影響が大きい, 余分な拍や不規則な拍は影響が大きい, 接触とフィット感は影響が多少ある, 弱い脈、または冷えは影響が多少ある, サンプリングと時刻の取り方は影響が多少ある, 脈波の伝播時間は影響が多少ある. スマートフォンのカメラ（朝の1回測定）：動きは影響が大きい, 弱い脈、または冷えは影響が大きい, 余分な拍や不規則な拍は影響が大きい, 接触とフィット感は影響が多少ある, サンプリングと時刻の取り方は影響が多少ある, 脈波の伝播時間は影響が多少ある。これ以外の課題は、影響がほとんどないか、まったくありません。

どの方法も測っているもの：拍と拍の間隔

どの方法も、基本の作業は同じです。心拍を一つずつ見つけ、次の心拍までの間隔を測り、その間隔をミリ秒で並べます。

心電図は、心臓を収縮させる電気信号を拾います。一拍ごとにR波という鋭い尖りが現れるので、二つの尖りの間隔がRR間隔です。尖りが鋭いため、タイミングを正確に取れます。HRVの標準では、正常な拍どうしの間隔であるNN間隔だけを使います。これは欧州心臓病学会と北米ペーシング・電気生理学会のタスクフォース（Task Force、1996）の定めです。

PPGセンサーは、皮膚に光を当てて、跳ね返ってくる光の量を測ります。心拍のたびに血液の波が細い血管を通り、反射する光が変化します。センサーは、電気の尖りではなく、脈波と脈波の間隔を測ります。この方法で測ったものは脈拍変動（ PRV PRV 脈拍変動（PRV） 脈拍と脈拍の間隔の変動を、時計、リング、スマートフォンのカメラが光学的に測ったもの。安静時は心拍変動（HRV）によく追従しますが、動いているときはずれていきます。 脈拍変動（PRV）についてさらに詳しく ）と呼ばれます。HRVによく似た代わりの指標ですが、完全な写しではありません。安静時には、心電図よりも短期の変動がわずかに大きく出る傾向があります。呼吸が、それぞれの脈が血管を伝わる様子に影響することが一因です（SchäferとVagedes, 2013）。脈波そのものと、それを乱すものはPPG：時計はどう脈を読むかで見られます。

次の図は、同じ心拍について二つの信号を並べたものです。

1. 脈波伝播時間：脈波は、R波のピークから1秒に満たない遅れで手首に届きます。
2. 伝播時間は呼吸や血圧で変わるため、PP間隔はRR間隔の正確なコピーにはなりません。
3. 時刻のばらつき：丸みのある波は、立ち上がり点、最も急な立ち上がり、ピークのどこでも時刻を決められ、どれを使うかで拍の時刻が少しずつ変わります。
4. サンプリング周波数が低い場合：1秒に25サンプルだと、センサーは40 msごとに1点しかとらえられず、ピークの時刻は丸められます。

同じ心拍を示す2本の波形が上下に並んでいます。上はECGで、拍ごとに背の高い鋭いR波のピークがあり、ピークとピークの間のかっこに「RR間隔」と書かれています。下はPPGで、拍ごとになめらかで丸みのある脈波があります。どの脈もR波のピークから少し遅れて始まり、この遅れ（脈波伝播時間）は拍ごとに少しずつ違います。ある脈には、立ち上がり点、最も急な立ち上がり、ピークを覆う網掛けの帯があり、検出器が拍の時刻として使いうる点を示しています。別の脈には、低速のセンサーが40 ms間隔で取るサンプルが点で示され、どの点もピークにぴったりとは重なっていません。脈のピークとピークの間のかっこには「PP間隔」と書かれています。

アプリは間隔のリストを得ると、計算式を当てはめます。実際の数値を使った計算は、レッスンHRVの求め方：拍から数値までにあります。

旧ソ連の宇宙医学では、1960年代にすでに、この間隔を使って宇宙飛行士がストレスにどう対処しているかを調べていました。経緯は旧ソ連の宇宙医学とHRVで紹介しています。

心電図とPPG：どちらが正確か

基準になるのは心電図です。電気の尖りはタイミングを取りやすく、血流に左右されません。

PPGは、じっとしているときにはよく機能します。両者を比べた研究のレビューでは、PPGは安静時なら十分に正確でしたが、短期の変動をわずかに多く見積もる傾向がありました。身体活動や一部の精神的ストレスがあると一致度は大きく下がり、許容できない水準になることもありました（SchäferとVagedes, 2013）。リングや腕時計のバンドがゆるいと、センサーが皮膚と安定して接しなくなるため、問題がさらに大きくなることがあります。

大半のウェアラブルデバイスが、何時間もじっとしている睡眠中にHRVを測る理由の一つがこれです。より詳しい比較は、手首のHRVは胸部ストラップと同じくらい正確？をご覧ください。腕時計か胸部ストラップか：PPGがHRVに与える影響では、光が数値になるまでの流れを追い、1ミリ秒ごとの誤差がどこから来るかを示し、インタラクティブなグラフで試せるようにしています。

どのHRVの値が表示されるか

同じ心拍でも、計算式によってかなり違う数値になります。

• RMSSDは、各間隔が直前の間隔とどれだけ違うかを見ます。心臓に対する迷走神経（ 休息と消化 休息と消化 副交感神経系 自律神経系の「休息と消化」の枝。おもに迷走神経を通して心拍を遅くし、心拍変動（HRV）の拍ごとの変動の大半を生み出します。 副交感神経系についてさらに詳しく ）の影響を示す、時間領域の主な指標です（ShafferとGinsberg, 2017）。大半のリング、バンド、腕時計が、これに基づく値を表示します。
• SDNN SDNN SDNN 記録に含まれるすべてのNN間隔の標準偏差で、単位はミリ秒です。全体の変動を表し、値は記録時間に強く左右されます。 SDNNについてさらに詳しく は、記録内のすべての間隔の標準偏差です。ゆっくりした変動も含み、記録が長いほど大きくなるため、長さの違う記録のSDNNは比べるべきではありません（Task Force, 1996）。Apple Watchは、HRVをSDNNとして保存します（Apple Developer Documentation）。
• lnRMSSD lnRMSSD lnRMSSD RMSSDの自然対数で、単位はありません。対数をとるとRMSSDの値の散らばりが整い、日ごとの変化を比べたり分析したりしやすくなります。 lnRMSSDについてさらに詳しく は、RMSSDの自然対数です。アスリート向けのアプリの一部が使っており、スコアに換算し直すこともあります。

このため、同じ夜にリングとApple Watchを着けると、どちらも間違っていなくても、違う数値が出ることがあります。それぞれの指標は、レッスンRMSSD、SDNN、lnRMSSDの解説で説明しています。

測るタイミング：夜間か朝か

主なやり方は2つあります。

夜間。 リング、バンド、大半の腕時計は睡眠中に測り、その夜の値を1つ表示します。操作は不要で、長い時間帯の測定なのでノイズがならされます。ただし、どの時間帯を使うかはメーカーごとに違います。一晩全体のこともあれば、一部のこともあり、深い睡眠に重みをかけた値のこともあります。

朝。 起きてすぐ、たいていは横になった姿勢で、自分で短く測ります。多くのアスリートや研究者がこの方法を取っています。アプリ利用者を対象にした大規模な研究では、起床直後に横になったまま、スマートフォンのカメラまたは外付けの心拍センサーで、1〜5分間測っていました（AltiniとPlews, 2021）。

どちらの方法も、一つに決めて続ければ役に立ちます。夜間の値と朝の値は置き換えられないので、1つの推移の中で混ぜないでください。詳しくは夜間と朝のHRV、どちらが役立つ？をご覧ください。

記録時間はどれくらい必要か

短時間の記録の従来の標準は5分間です（Task Force, 1996、ShafferとGinsberg, 2017）。安静時のRMSSDなら、ずっと短い測定でも使えます。成人3,387人を対象にした研究では、10秒間の心電図1回でもすでに有効なRMSSDが得られ、2分間の測定は5分間の基準とほぼ完全に一致しました。SDNNには少なくとも30秒間、または10秒間の測定を何回か平均することが必要でした（Munozら, 2015）。

ShafferとGinsbergは注意も加えています。誤りを丁寧に取り除けば、安静時の1分間程度の短い測定でも足りる場合がありますが、短い測定を5分間や24時間の値と自由に入れ替えるべきではない、というものです（ShafferとGinsberg, 2017）。したがって、毎日のRMSSDなら1〜5分間で構いません。ただし、いつも同じ長さにしてください。

臨床の記録は、尺度が違います。ホルター心電計は、日常生活を送る間の24時間にわたって心電図を記録します。この長さでは、SDNNが心臓のリスクを見積もるための基準の指標です（ShafferとGinsberg, 2017）。24時間のSDNNは、活動、睡眠、ストレスを含む1日全体を表すので、2分間の朝のRMSSDや、リングの夜間の値とは比べられません。

さらに詳しく SDNNが記録時間に大きく左右される理由

SDNNは、記録内のすべての間隔のばらつきを測ります。記録が長いほど、姿勢や体内時計による変化のようなゆっくりした変動まで含まれるため、SDNNは記録が長くなるにつれて大きくなり続けます。5分間のSDNN、24時間のSDNN、腕時計の短い単発の測定値を直接比べられないのは、このためです（Task Force, 1996）。RMSSDは隣り合う拍だけを見るので、長さの影響を受けにくくなります（Munozら, 2015）。

信頼できる測定のしかた

研究のガイドラインは、毎回同じ時刻と同じ姿勢で測ること、数分間落ち着いてから始めること、普通に呼吸すること、話したり動いたりしないこと、事前にカフェインや激しい運動を避けることを求めています（Labordeら, 2017）。家庭での朝の測定に置き換えると、次のようになります。

1. 毎回同じ時刻に、できれば起きてすぐ測ります。
2. 毎回同じ姿勢（横になるか座る）で測ります。
3. 測定中は、じっとして声を出さないようにします。
4. 普通に呼吸します。意図して呼吸をゆっくりにしないでください。
5. コーヒーや運動の前、メッセージを確認する前に測ります。
6. 同じデバイス、同じアプリ、同じ記録時間を使います。

詳しい手順は、レッスンHRVを正しく測るにはにあります。

測定を台無しにするもの

拍と拍の間隔のリストに紛れ込む誤りは、2種類あります。

• 技術的な誤り（アーチファクトとも呼ばれます）。動き、センサーの接触不良、電極のゆるみにより、デバイスが拍を見逃したり、ない拍を数えたりすることがあります。
• 生理的な誤り。 余分な拍動 余分な拍動 異所性拍動 心臓の通常のペースメーカー以外の場所から始まり、たいてい早く来る拍動。よくあるものですが、取り除くか補正しない限り心拍変動（HRV）を乱します。 異所性拍動についてさらに詳しく （異所性拍動）や心房細動は実際に起きているものですが、HRVが捉えようとしている種類の変動ではありません。

どちらもよくあることで、拍を1つ見逃したり余分に数えたりするだけで、結果が大きく変わることがあります（Labordeら, 2017）。HRVの標準は、こうした拍を見つけて取り除くか補正することを求めており（Task Force, 1996）、編集の方法自体が数値を変えることもあります（Peltola, 2012）。アプリは自動でこの処理をしますが、完璧なフィルターはありません。測定中に話したり姿勢を変えたりすると、動きも加わります。いつもと違う単発の値は、疑ってかかってください。

光学センサーでは、誤りが入り込む場所がさらに増えます。光からHRVの数値になるまでの各段階で、精度が少しずつ失われることがあります。

1. 1 皮膚に光を当てる LEDで光を当て、戻ってきた光をフォトダイオードが測ります。 ここで失われる精度： 日光が入り込んだり、きつすぎる、またはゆるすぎるフィット感で信号が変わったりします。
2. 2 生の信号 大きくて安定した信号レベルの上に、拍ごとの小さな波形が乗っています。 ここで失われる精度： 動きによって、脈より大きな揺れが加わります。
3. 3 フィルター ドリフトとノイズをなめらかにして取り除きます。 ここで失われる精度： 手が冷たいときのように脈が弱いと、残る信号がわずかになります。
4. 4 各脈を見つける 検出器が、各波の中の1点を拍の時刻として選びます。 ここで失われる精度： サンプリング周波数が低く、ピークが丸いと、各拍の時刻がぼやけます。
5. 5 間隔 脈と脈の間隔をミリ秒で並べます。 ここで失われる精度： 拍を見逃すと2つの間隔が1つの長い間隔になり、余分な拍があると1つの間隔が2つに分かれます。
6. 6 間隔の整理 誤りとみられる間隔を取り除くか、補います。 ここで失われる精度： 編集の方法そのものが結果を変えます。
7. 7 HRVの数値 選んだ解析ウィンドウにRMSSDなどの式を当てはめます。 ここで失われる精度： 解析ウィンドウはメーカーごとに異なり、夜全体、その一部、深い睡眠の間などがあります。

影響が大きい指標： RMSSD、pNN50、HF、SD1 · 影響が小さい指標： 平均心拍数、SDNN、LF

上から下へ続く7つの段階です。皮膚に光を当てる、生の信号、フィルター、各脈を見つける、間隔、間隔の整理、HRVの数値。各段階の横には、そこで入り込みうる誤差があります。日光とフィット感の悪さ、動き、弱い脈、低いサンプリング周波数と丸みのあるピーク、見逃した拍や余分な拍、編集の方法、解析ウィンドウの選び方です。最後の帯には、RMSSD、pNN50、HF、SD1が最も影響を受け、平均心拍数、SDNN、LFは影響が小さいと書かれています。

アーチファクトと余分な拍

これらの問題は、それぞれ拍と拍の間隔のリストに固有の形を残します。拍を見逃すと、間隔の1つが約2倍の長さになります。誤検出があると、1つの間隔が二つに割れます。心臓自体が出す余分な拍があると、短い間隔の次に長い間があきます。動きがあると、一連の値が散らばります。短い測定では、これらが1つあるだけでRMSSDが数倍になることがあるため、アプリは検出して補正し、補正が必要な拍が多すぎるときは数値を出しません。

正常な間隔 誤った間隔 心臓の実際の動き

• 見逃した拍 測定の誤り 間隔が1つだけ約2倍に長くなります。検出器が拍を1つ飛ばしました。
• 誤った拍 測定の誤り 1つの間隔が2つの短い間隔に分かれます。拍ではないものを拍として数えました。
• 異所性拍動 実際の心拍 短い間隔の後に、長い間があきます。心臓の通常のペースメーカー以外の場所から始まった、早いタイミングの拍です。
• 体動によるノイズ 測定の誤り 長すぎる値と短すぎる値が散らばって続きます。動きが信号を覆い隠しました。

心拍と心拍の間の時間を示す4つの小さなグラフで、問題ごとに1つあり、それぞれ通常の安静時のリズムを示す薄い線に重ねて描かれています。見逃した拍：1つの値が前後の約2倍の高さになり、点が1つ少なくなります。誤った拍：1つの正常な値が、約半分の高さの2つの値に置き換わります。異所性拍動：線よりかなり低い値のすぐ後に、かなり高い値が続きます。短い間隔の後に長い間があくかたちです。体動によるノイズ：線の上下に大きく散らばった値が続きます。

アーチファクトと余分な拍では、日常でこれらが起きる理由、補正のしくみ、デバイスが測定をスキップすることがある理由を説明しています。

ウェアラブルデバイスは心電図にどこまで近いか

睡眠中は、最も良いものなら近い値が出ます。独立した研究では、健康な成人13人が夜間に複数のデバイスを、胸部ストラップの心電図（Polar H10）とあわせて着け、延べ536夜を記録しました。夜間のRMSSDについて、心電図との一致は次のとおりでした（Dialら, 2025）。

• Oura Ring Gen 4：一致度0.99、平均誤差は約6%
• Oura Ring Gen 3：0.97、約7%
• WHOOP 4.0：0.94、約8%
• Garmin Fenix 6：0.87、約11%
• Polar Grit X Pro：0.82、約16%

一致度は0から1までの値で、1が完全な一致です。平均誤差は、デバイスと心電図の典型的な差をパーセントで表したものです。これは健康な成人を対象にした小規模な研究で、特定の機種を調べています。Apple Watchは含まれていません。詳細とほかの研究はOura・WHOOP・Garmin・AppleのHRVにあります。光によるタイミングの取得でどの値が影響を受けやすいかは、パラメーターごとの表とほかの検証研究とともに、腕時計か胸部ストラップか：PPGがHRVに与える影響で扱っています。

これまでに確認した査読済みの検証研究を、対象人数と一致度の数値とともに、デバイス検証トラッカーにまとめています。

ウェアラブルデバイスなしで測る

リングや腕時計は必須ではありません。安静時であれば、費用の少ない方法が2つあります。

• 胸部ストラップと無料のアプリ。 朝の測定で、心電図と同等の品質で拍のタイミングを取れます。
• スマートフォンのカメラアプリ。 レンズとライトに指先をのせます。健康な成人29人を対象にした研究では、5分間の安静時に、スマートフォンのカメラによるRMSSDは心電図とよく一致しました（Plewsら, 2017）。結果はアプリと、じっとしていられるかどうかに左右されます。

詳しくはスマートフォンのカメラでHRVは測れる？をご覧ください。