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ウェラブルセンサーやパッチによる熱中症の予防やモニタリングの研究

熱中症予測パッチの可能性について、ウェアラブルセンサーやパッチは、熱中症の予防やモニタリングにおいて大きな可能性を秘めています。熱中症予測パッチの現状と可能性について調査しました。
非侵襲的で継続的なモニタリングについて
汗は、タンパク質から代謝物、薬物に至るまで、豊富な分子情報を提供できる有望な生体液です。ウェアラブルセンサーは、皮膚から汗を非侵襲的かつ継続的に収集・分析できるため、リアルタイムで体の生理学的情報を把握するのに理想的です。
従来の熱ストレスモニタリングは集団ベースの測定が主流でしたが、個人に特化したアプローチが不足していました。ウェアラブルデバイスは、心拍数などの非特異的な物理的変数に依存しがちでしたが、汗の分子分析により、より詳細な情報が得られる可能性がある。
バイオマーカーの特定とモニタリング
ある研究では、健康な参加者を対象とした研究で、様々な熱ストレス条件下(周囲温度の上昇、相対湿度の上昇、運動、防護服着用)での汗のプロテオミクスおよびメタボロミクス分子シグネチャーが調査されました。
これにより、アミノ酸、マイクロバイオーム代謝物、タンパク質など、複数の候補バイオマーカーが特定されました。これらのバイオマーカー候補は、様々な熱ストレスを代謝的に区別し、急性モニタリングを可能にする初めての成功したアプローチであると考えられています
特定された主なバイオマーカー候補には以下が含まれます。
トリプトファン (Tryptophan)
急性熱ストレス下での変化をモニタリングでき、低・高熱ストレスの区別、環境的熱ストレスと能動的熱ストレスの区別が可能です。
トランス-3-インドールアクリル酸 (trans-3-Indoleacrylic acid)
トリプトファンの代謝物であり、全ての熱ストレス要因とほとんどの訪問段階を区別できる可能性がある。
ジペプチド(leu-leu、leu-phe)
熱ストレス要因間および訪問段階間の有意な識別が可能。
シトルリン (Citrulline)
深部体温(CBT)と負の相関を示した唯一の代謝マーカーであり、CBTの解釈に役立つ可能性がある。
テストステロン (Testosterone)
環境的熱ストレスと能動的熱ストレスを区別する上で良い指標となりました
フィブロモジュリン (Fibromodulin)
様々な訪問段階での熱ストレスの変化をモニタリングでき、特に運動時によく機能しました
ウェアラブルデバイスの具体的な機能
「ウェアラブル微小流体バイオセンサー」に関する研究では、全身の汗の喪失、発汗率、ナトリウム濃度、ナトリウム喪失を継続的に測定できるウェアラブルデバイスが開発された。
このデバイスには、皮膚温度、熱流束を記録する2つの温度センサーと、活動レベルをリアルタイムでモニタリングする加速度計が搭載されています。
重要な機能として、触覚モジュール(振動フィードバック)が搭載されており、一定の汗喪失閾値(例えば、500 mLの汗を失うごと、または体重の2%の純粋な水分喪失)に達すると、装着者に通知します。これにより、脱水や認知機能低下のリスクに関連するリアルタイムの汗喪失を知らせ、熱中症の早期警告として機能します。
*まさにこれができたらいいなと思っていたところです。
https://www.nature.com/articles/s41746-025-01466-9?fromPaywallRec=false
データはデバイスのメモリに保存され、スマートフォンやクラウドポータルにBluetooth経由で自律的に送信されます。これにより、個人レベルだけでなく、集団レベルでの水分補給や生理学的洞察を得ることができ、健康安全担当者が対応できるようになります。
今後の課題と展望
熱中症予測パッチの可能性は高いものの、実用化にはいくつかの課題があります。
臨床的価値の確認と多様な集団での研究
特定されたバイオマーカー候補の臨床的価値を、より多様な年齢層や併存疾患を持つ人々を対象とした臨床研究で確認する必要があります。
実生活環境への応用
研究室の標準化された設定から、複雑な実生活環境での応用へと移行する際の課題があります。
汗サンプルの信頼性向上
発汗率の変動、汗の蒸発、古い汗との混合、皮膚の汚染物質による汗組成の変化などを最小限に抑えるための対策が必要です。
効率的なエネルギー利用
ウェアラブルデバイスの電力消費は大きな課題であり、リチウムイオンバッテリーの代替や、太陽光、身体の動き、体液からエネルギーを収集するデバイスの統合が求められま
低濃度分析物の検出
ホルモンやタンパク質など、汗中の濃度が低い分析物を高感度で検出するためのセンサーの改良が必要です
安静時の発汗刺激と収集方法の改善
安静時でも十分な汗を非侵襲的に収集できる方法の開発が重要です
統合とインテリジェンスの向上
化学センサー、電気生理学的センサー、物理センサーを統合した多機能ウェアラブルセンサーのさらなる開発や、機械学習や深層学習に基づく高度なデータ処理アルゴリズムの統合により、迅速かつ正確なデータ分析と予測が可能になる。
これらの進歩により、熱中症予測パッチは、個人の健康管理、労働安全衛生、アスリートのパフォーマンス管理において、熱ストレスへの曝露を管理するための重要なツールとなる可能性がある。

The molecular signature of heat stress in sweat reveals non-invasive biomarker candidates for health monitoring

https://www.nature.com/articles/s41746-025-01466-9?fromPaywallRec=false

Wearable and flexible electrochemical sensors for sweat analysis:

https://www.nature.com/articles/s41378-022-00443-6

微量の汗を正確に連続測定可能、発汗量や速度を視覚化できるウェアラブルパッチを開発 筑波大学

https://sndj-web.jp/news/002876.php

熱中症対策にむけた深部体温と皮膚温の関係について

先週、厚労省の方々と熱中症の皮膚温を測定するデバイスの有用性についてお話を伺う機会がありました。そこで話をされた内容をもとに、少し深堀をしてみたので、備忘もかねて、掲載しておきます。体温をいかに捉えるかで、ついつい皮膚温で判断する方向に傾きがちですが、皮膚温の温度で熱中症の程度を見極めることは、現時点では、簡単ではないという理解をしておきたいと思います。

1. 背景と論点整理

  • 深部体温(core T) が 38 °Cを超えると熱中症発症リスクが急上昇する。

  • しかし現場で直腸温や鼓膜温を測るのは侵襲的・煩雑。

  • 皮膚温(skin T)を代替指標にできれば、ウェアラブルで早期警戒が可能──相関の有無と強さを検証した論文が鍵になる。

2. 相関を定量的に扱った主要研究

研究・対象 設計 / 測定 主な結果 意義
Sugie et al., 2019 建設作業環境シミュレーション(WBGT 25-31 °C, n = 11) 足背皮膚温・平均皮膚温・直腸温を連続測定 足背皮膚温と直腸温が**“強い相関”**。運動中の変化パターンが酷似し、WBGT 31 °C条件で熱中症症状出現事例も確認 現場で隠蔽部位(靴内)の皮膚温がコアT推定に有望
Kim & Lee, 2015 消防士 n = 8、PPE着用・空調 29-35 °C周期 12部位皮膚温+直腸温 額 R² 0.83、胸 R² 0.82でコアT推定可。外気変動があっても予測精度維持 顔面・前胸センサ×AIアルゴで実用的警報が可能 (ResearchGate)
Falcone et al., 2024 (Scoping Review) 16本のウェアラブル研究を整理 心拍+皮膚温のハイブリッドモデルが多く、コアT予測RMSE 0.3-0.5 °C 単独の皮膚温より多変量モデルで早期検出感度↑。実フィールド検証が増加中 (サイエンスダイレクト)
Firefighter smoke-dive試験, n = 19 皮膚温・胃内温を実火災環境で連続測定 火室終了後も胃内温が39 °C超へ上昇、皮膚温も遅延追従。温度ペアリングで早期警報モデルを作成中 (PMC)
Li et al., 2023 ISO-PHSモデル+実験9条件(n = 10) 7部位皮膚温→直腸温回帰 線形 r ≈ 0.73、Poisson係数 ≈ 0.96 皮膚温のみでもコアTトレンド推定は統計的に成立 (SSRN)

3. 研究から見える傾向と限界

  1. 部位依存性

  • 額・胸・足背など「外気と遮断されがちな/血流量が多い部位」は相関が高い。
  1. 環境・着衣の影響

  • PPE や靴下で覆われると熱放散が制限 → 皮膚温がコアTに近づきやすい。
  • 風が当たる露出部(前額など)は運動時に一時的に低下するため補正が要る。
  1. 単独指標としての限界

  • 大量発汗時は気化冷却で皮膚温がむしろ下がることがある。
  • 室温・湿度・心拍数・運動強度を合わせた 多変量モデル が実用レベルの誤差 (<0.5 °C) を実現。
  • しきい値
  • 多くの実験で皮膚温 > 35 °C 付近・あるいは皮膚-コアT差 < 3 °C になると「高リスク」警報を設定。

ただし個人差が大きく、連続トレンド+主観症状(めまい・悪心) の組み合わせが推奨。

4. 実務・デバイス開発への示唆

課題 具体アクション
センサ配置 額 or 胸+閉塞部(足背/太腿)など2点以上を取得し平均 or 重み付け回帰
アルゴリズム 皮膚温×心拍×WBGT を入力にした勾配ブースティング/LSTM が現場検証で実用域
警報設計 ①上昇速度 > 0.03 °C/min、②皮膚温>35 °C、③皮膚-心拍複合指数(例 PSI)>6 —— のAND条件2/3で警報など多段階ロジック
ユーザフィードバック 主観症状レポートをアプリで簡単入力→トレンド学習に反映し個体差補正
法律・安全衛生連携 日本の改正安衛法(2025/6/1)で義務化された WBGT記録+体調把握 に組み合わせるとコンプライアンスと労務リスク低減が両立
  • 研究数は近年急増し、皮膚温と熱中症リスクには「中~強相関」 が確認されつつある。

  • 単一センサより多変量/機械学習アプローチ が精度・早期警報性能を押し上げている。

  • 事業化する場合は “部位選定・アルゴリズム・ユーザ症状連携” の三位一体設計が肝要。

  • さらなる実地検証(建設現場・屋外スポーツ・農業など多様環境)と大規模データが次の研究課題。

熱中症対策に向けた体調申告型見守りサービス「heat119.click」提供開始

PRTIMESより、リリースをしました。

リンク先はこちらになります。

熱中症対策に向けた体調申告型見守りサービス「heat119.click」提供開始

ブロードバンドジャパン株式会社(本社:東京都千代田区、代表取締役:水野裕識)は、令和7年6月1日より施行される改正労働安全衛生法に対応する熱中症予防サービス「heat119.click」の提供を開始。

2025年5月29日 14時00分

職場の熱中症対策 体調申告型見守りサービス

👉 「heat119.click」サービス紹介ポータル  紹介サイト

■「heat119.click」の特長

  • 体調の見える化
    作業員がスマートフォンから自身の体調を申告。管理者は異常傾向を即座に把握可能です。
  • リーダー通知機能
    体調不良の兆候がある作業員を検知し、リーダーに通知。声掛けや初期対応を迅速化します。
  • 組織単位での予測と分析
    蓄積されたデータをもとに、現場ごとの傾向を可視化。発症リスクの高まる時間帯やWBGT上昇時の対策を事前に講じることが可能です。

■未然防止のための「heat119.click」活用と現場運用

高温多湿な作業環境において、従業員が暑熱順化を意識した行動を取ることは、熱中症予防の基本です。「heat119.click」は、以下のような安全衛生を意識した運用をサポートします。

現場ごとのWBGT値を基準とした作業行動基準の設定 作業員一人ひとりの状態を記録・申告し、現場の安全文化醸成に貢献 「冷却・飲水・休憩」行動のタイミングを上長のコミュニケーション支援します。

熱中症リスクは、いままさに経営課題です。企業の信頼にも直結する時代となり、「heat119.click」は、法制度対応を意識した「社員と会社を防衛する」を実現するツールとしてご活用いただけます。

 

■6月からトライアル運用開始

東証プライム企業と、トライアル運用を開始します。炎天下の作業現場を本サービスが見守り続けることで、体調変化をいち早く捉えられるか確認します。「見えない不調」を現場で捉える——「あのとき声をかけていれば」──そうした後悔を、ゼロに。労災ゼロを目指す最前線の取り組みを始めます。

 

■ブロードバンドジャパン株式会社について

ブロードバンドジャパン株式会社は、ヘルスケア分野における情報技術を活用し、働く人々の健康維持と業務生産性向上を支援するサービスを提供しています。
生体情報をセンシングとICTを融合し、社会課題の解決と持続可能な成長に取り組んでいます。

 

スマートリングのスコア比較(睡眠スコア・体調スコア)

スマートリングを広く活用するにはという視点から活動をつづけています。

水野裕識(みずのひろのり)です。

最近、大手企業様とのミーティングでも、対象を誰ににするとよいのかという話になりました。

睡眠の不調を訴える社員全体に着けて頂くことができれば良いはずです。また、ご自身の環境が、大きく変わってしまった方に着けて頂くのが良さそうだという話になりつつあります。

生体情報は、非常に客観的な数字です。客観的とは、心拍数や心拍変動を、意識して変化することができない数字だということです。また、心拍数が心拍変動そのものから、普通の人ではその良し悪しを語ることは、難しいです。

昨今のスマートリングには、スコアという総合的な指標があります。これは、とても利用価値の高い数字です。睡眠スコアとコンディションスコアは、50-70で良くない、70-85は良い、85以上は非常に良いという風に睡眠と体調を表わしてくれます。一般の人は、このスコアを見て安心したり不安になったりします。

これらのスコア値は、要素要因として7-9のパラメターを分析して、このスコアが計算されるようになっています。このスコアを少し高めるには、この複数の要因を理解して、対応することで、スコアを意識して高めることができます。

私は、常に複数のリングを身に着けていますので、このリングの特性は誰よりも理解しています。

今回は2つのリングの睡眠スコアと体調スコアを比較した結果をお示ししたいと思います。2つのリングとは、OuraリングとUltraHumanリングの睡眠スコアと体調スコア(期間:2024-12-10~2025-03-12)の比較です。

2つのリングが出してくるスコアに相関があるかどうかについてです。
私はこのリングスコアを観ているので、自身の主観とこれらのスコアの相関について把握しています。統計学的にはどうなのか、評価をしてみたいと思います。


左の図は、2つのリングの睡眠スコアが、2つの相関係数ともに、相関があったと判断できました。ピアソンの相関係数では、ほぼ0.7に近いので、睡眠スコアは非常に近い判定をしているという結果であります。

右の図は、2つのリングのコンディションスコアが、2つの相関係数ともに、相関係数値から、相関があると出ました。睡眠スコアほど強くはありませんが、0.5以上なので体調スコアは近い値を出していることになります。

左の図は、横軸がOuraの睡眠スコア、縦軸がUltraHumanの睡眠スコアです。睡眠スコアがかなり強い相関があるという意味は、この水色の線にスコアが寄っていることでわかります。右の図は、コンディションスコアの相関を示すものですが、左の図のようには相関が強くはないものの、正の相関があるということを示しています。

この結果から、2つのスマートリングが毎日私たちに出してくるスコアは似ているものであり、睡眠スコアはかなり似ているといえます。ともに複数の要因分析をしながら、スコア値を出しているので、その要因が少し違っていたとしても、スコアとしてみると、かなり近い値として見ることができると理解することができるでしょう。左の図は、睡眠スコアが上下の緑線の幅に注目したときに、平均と上下の信頼区間(95%)の幅の中に、スコア値が収まっている様子がみられます。このことからも、睡眠スコアが2つのリング同士で、強い相関があるということがわかります。一方、右の図の体調スコアは、睡眠スコアほど強い相関はないものの、信頼区間の範囲収まっていて、相関は見られると判断できています。

ここまでで何が言えるかというと、2つのスマートリングの睡眠と体調スコアには正の相関があって、概ね似たような数字を出してくるということで、自身の体感ともマッチしてくるということになります。この体感ともマッチの具合がとても大事であり、このスコアを高めるにはあと何を実践すれば良いのかという考え方にも通じ、行動変容にもつながっていくこととなります。

分かりやすい事例でお伝えします。

夜間寝る直前まで、ワインを飲み食事もしてたら、心拍数は高いまま変動も低位のままで眠りにつくことなります。この心拍数の高い状態が、眠っているはずなのに、何時間も続くことを検出したときに、睡眠スコアと体調スコアは低くするように判定されるということになります。ですので、眠る前のアルコールや飲食は、理想の睡眠からは、スコアは悪くでるということになります。

スマートリングには、このような原因を理解しえるストーリがその他にも沢山入っています。スコアが低い原因が分かるようにできています。このなぜどうしての気持ちで、スコアと真摯に向き合うことで、睡眠と体調が良くなっていくことの助けになっていくと思います。

これが、スマートリングによる睡眠や体調を良くする大きな力です。

2025年始動しました

2025年1月22日

2025年が始動しました。

今年のプランを具体化するため、様々な対応を行っております。
水野裕識(みずのひろのり)です。

本年は、健康経営に向けたサービスを具現化し、形にし、実際にお客様に使っていただくことを目指しております。そのために、以下のポイントに注力します。

1)健康経営の課題がどこにあるのかを把握すること。

2)具体的に何が必要とされているのかを明確にすること。

3)必要なサービスを提供するため、どのポイントに注目すべきかを定めること。

4)サービスの提供を通じて、どのような改善が得られるのかを示すこと。

1-3までは、これまでの取り組むにより、少しずつ明らかになったと思います。
今年は4番にチカラを注いで、様々な方とのお話を通して、確信に変えていきたいと思います。

そして、これらの流れを明確にし、お客様にサービスをご利用いただく中でデータを収集していきます。そのデータを基にサービスをさらに改善し、質の向上を図ります。

また、一貫した姿勢で丁寧にご説明を行い、お客様の理解と納得を得ることで、次の受注に繋げていく所存です。

本年も何卒よろしくお願い申し上げます。

水野裕識 拝