ウェアラブル技術市場は、過去10年間で劇的な変革を遂げました。歩数をカウントするシンプルな3軸加速度計から、心拍変動（HRV）や血中酸素濃度（SpO2）の追跡、さらには心電図（ECG）の測定まで可能な、手首に装着する高度な計測機器へと進化しました。
しかし、ウェアラブル機器の「聖杯」――非侵襲性血糖値測定とカフレス血圧測定――へと向かう中で、業界は物理的な限界に突き当たっています。その限界とは、発光ダイオード（LED）です。
ウェアラブル革命の原動力となってきたLEDですが、ハイエンド光ファイバーの世界から新たな挑戦者が出現しました。スーパールミネッセントダイオード（SLEDまたはSLED）です。SLED対LEDの戦いは、まさに臨床グレードの生体認証トラッキングの未来を賭けた戦いとなっています。
1. 光の物理学：プレイヤーを理解する
SLED がなぜ突然シリコンバレーや MedTech の中心地で話題になっているのかを理解するには、まず、SLED が現在スマートウォッチの背面に搭載されている LED とどう違うのかを理解する必要があります。
LEDとは？（現在の標準）
発光ダイオードは自然放出光によって光を生成します。電流が半導体材料を通過すると、電子は「正孔」に落ち込み、光子の形でエネルギーを放出します。この光は：
- 非干渉性:光波は位相が揃っていません。
- 全方向:あらゆる方向に拡散します。
- ブロードバンド:広範囲の波長をカバーします。
スポーツやアウトドア用途における基本的な心拍数トラッキング（PPG）にはLEDが優れており、楽しさも加わります。しかし、雪がセンサーの精度に影響を与えるウィンタースポーツなどのアクティビティでは、LEDの限界が顕著になります。LEDは安価でエネルギー効率が高く、様々な色（心拍数用は緑、酸素用は赤/赤外線）で使用できます。
SLEDとは何ですか？（チャレンジャー号）
スーパールミネッセント・ダイオードはハイブリッド型です。レーザーダイオードのパワーと指向性を持ちながら、LEDの低コヒーレンス性を持つとよく言われます。増幅された自然放出光（ASE）によって動作します。
SLEDは、LEDと同様のプロセスで生成された光を光導波路を通して増幅します。その結果、次のような光源が実現します。
- 高輝度: LED よりもはるかに強力です。
- 空間コヒーレンス:光を狭い方向性のあるビームに集中させることができます。
- 時間的非干渉性: LED と同様に、幅広いスペクトルを持っているため、レーザーに悩まされる「スペックル」ノイズを防ぎます。
2. LEDが次世代生体認証で苦戦する理由
LEDが10年間も動作しているのに、なぜ言葉遊びを変えるのでしょうか？その答えは信号対雑音比（SNR）にあります。
肌の色と体毛の問題
標準的なLEDベースのPPGセンサーは、多様な対象者への対応が難しい場合が多い。メラニンや毛髪はLEDからの拡散光を吸収または散乱させるため、信号が弱くなる。これを補うため、メーカーはしばしば出力を「上げる」傾向があるが、これはバッテリーの消耗を招き、熱雑音を発生させる。
深さの制限
LEDは「表面レベル」のデータを提供します。光は非干渉性で散乱が速いため、より複雑なバイオマーカー（間質グルコースなど）が存在する皮下組織の深部まで光を伝達することができません。
モーションアーティファクト危機
LED光は拡散するため、時計が肌に触れると光路が大きく変化します。この「モーションアーティファクト」により、ランニング中に時計のグリップを調整しているだけで、心拍数が突然180bpmまで急上昇することがあります。
3. SLEDの優位性：光子レベルの精度
SLED は、明るさ、指向性、低コヒーレンスという3 つの異なる物理的利点を通じて LED の主な制限を解決します。
I. 高スペクトル電力密度
SLEDは、LEDよりも狭いスペクトル範囲に大幅に高い出力を放射できるため、拡散光に伴うノイズを低減し、データ分析の精度を向上させます。つまり、光は皮膚のより深部まで浸透し、最も貴重な健康データを含む毛細血管床や組織間液に到達します。
II. 光学的な「スペックル」の除去
なぜレーザーを使わないのかと疑問に思うかもしれません。レーザーは明るく、指向性があります。しかし、レーザーは時間的なコヒーレンスが高く、「スペックル」と呼ばれる粒状の干渉パターンを引き起こします。センサーが1マイクロメートルでも動くと、スペックルパターンが変化し、健康データに大きな誤差が生じます。SLEDはコヒーレンスが低いため、レーザーのノイズを気にすることなくレーザーの出力を得ることができます。
III. 方向性結合
SLED光は指向性ビームとして放射されるため、拡散LEDよりもはるかに効率的に最新のシリコンフォトニクスチップや光ファイバーセンサーに結合できます。これにより、「ラボオンチップ」技術の小型化が可能になります。
4. 応用：非侵襲性血糖モニタリング
ウェアラブルの歴史の中で最も期待されている機能は、非侵襲性血糖値モニタリングです。特に冬が近づき、寒さに耐える人々にとって日常的な検査が煩雑になる中で、その期待は高まります。世界中の5億人の糖尿病患者にとって、指先を刺す必要がなくなり、日常生活にシームレスに溶け込むスマートウォッチは、メリアム・ウェブスター辞典の定義によれば、人生を変えるような可能性を秘めています。
SLEDが鍵となる理由：グルコースを光学的にモニタリングするには、近赤外線（NIR）分光法が必要です。グルコース分子は光スペクトルにおいて非常に弱い「指紋」を持っています。
- LEDはあまりにも「鈍い」計測器であり、その光は拡散しすぎていて、グルコースによる光吸収の微細な変化を捉えることができません。
- SLEDは、グルコースの特定の吸収帯に合わせて調整できる、高強度で安定した広帯域光源を提供します。
この分野の現在のリーダーである Rockley Photonics や、Apple と関係があると噂されるいくつかの研究機関などは、AI アルゴリズムが血糖値を正確に計算するために必要な「クリーンな」データを提供するため、SLED ベースのアーキテクチャへと方向転換しています。
5. アプリケーション：カフレス血圧測定
高血圧は「サイレントキラー」です。現在の血圧計は脈拍到達時間（PAT）を用いて血圧を推定できますが、精度が低い場合が多く、従来のカフによる頻繁な校正が必要です。
SLEDの未来：カフなしで血圧を正確に測定するには、センサーが動脈内の圧力波の正確な形状を検出する必要があります。SLEDは、光干渉断層計（OCT）
のようなセンシングをウェアラブルなフォームファクターで 実現します。SLEDを使用することで、センサーは動脈壁の拡張と収縮をマイクロメートル単位の精度で「画像化」できます。この高忠実度データにより、キャリブレーション不要の真の血圧モニタリングが可能になります。
6. 未来をエンジニアリングする：SLEDの課題
SLEDがそんなに優れているなら、なぜ今のFitbitやApple Watchのすべてに搭載されていないのでしょうか？ 大きなハードルが3つあります。電力、発熱、そしてコストです。
1. バッテリーの消耗
SLEDは高輝度状態を実現するためにより多くの電流を必要とします。消費者が1週間のバッテリー駆動時間を求める時代において、SLEDの高い消費電力は大きな技術的トレードオフとなります。
2. 熱管理
SLEDは温度に敏感です。熱くなると波長が変化します。医療グレードのセンサーにとって、波長の変化は致命的です。ウェアラブルデバイスのエンジニアは現在、小型の熱電冷却器（TEC）と高度な放熱材料の開発に取り組んでおり、SLEDを人間の手首上で安定させています。
3. 価格差
PPGセンサー用の標準的な緑色LEDは、大量購入の場合数セントです。一方、高性能SLEDは数十ドルもかかります。家電メーカーにとって、部品表（BOM）に30ドル追加すると、小売価格が100ドル以上も跳ね上がる可能性があります。
7. 2025 ～ 2030 年のロードマップ: 私たちはどこへ向かうのか?
私たちは現在、「ハイブリッド時代」にいます。フラッグシップウェアラブル製品の多くは、より優れたAIと多波長アレイによってLEDの可能性を最大限に引き出しています。しかし、2025年以降のロードマップは明確です。
- フェーズ 1 (2024 ～ 2025 年): SLED は、特殊な「Pro」医療用ウェアラブルおよび在宅臨床モニタリング デバイスに搭載されます。
- フェーズ 2 (2026 ～ 2027 年):シリコン フォトニクスによる小型化により、SLED をプロセッサと同じチップに統合できるようになり、消費電力が削減されます。
- フェーズ 3 (2028 年以降): SLED 搭載スマートウォッチが標準となり、非侵襲的な血糖値、乳酸値、血圧のモニタリングが可能になります。
8. 結論: 未来はどちらなのか?
では、SLED は生体認証追跡の未来なのでしょうか?
答えは微妙に「はい」です。
LEDは消えることはありません。基本的な歩数計、睡眠トラッキング、そしてスポーツ関連の指標において、LEDは現在も、そしてこれからも、最も費用対効果が高く、エネルギー効率の高いソリューションであり続けます。マスマーケットにとって「十分な」技術と言えるでしょう。
しかし、ウェアラブルの医療化においては、SLEDこそが紛れもない未来です。医師が信頼できる診断ツール、つまり心臓病の早期兆候を検知し、糖尿病などの慢性疾患をモニタリングし、外科手術レベルの精度を提供するツールとして、私たちの腕時計を機能させたいのであれば、自然放出の限界を超えなければなりません。
LEDからSLEDへの移行は、「ガジェット」から「医療機器」への移行です。製造コストが下がり、シリコンフォトニクスの統合が成熟するにつれて、SLEDは現代の最も重要なヘルステック革命の原動力となるでしょう。
