[HealthKit] watchOSで心電図（ECG）を取得する

Apple Watchでの心電図測定機能は、シリーズ4 / watchOS 5の頃から利用可能だったが（※）、iOS 14 / watchOS 7からはHealthKitに新APIが追加され、プログラムから心電図データにアクセスできるようになった。

※米国など利用可能地域に制限あり。日本で利用可能になったのはつい最近

ハードウェアとしては Apple Watch Series 4、Series 5、Series 6が対応している。

標準でインストールされている心電図 Appを用いた計測方法は以下：

Apple Watch の心電図 App で心電図をとる

人差し指でデジタルクラウンに触れた状態で計測する。

HealthKitではHKElectrocardiogramという新クラス（Electrocardiogramは「心電図」の意）を使用することでこの心電図の計測データを取得できる。

https://developer.apple.com/documentation/healthkit/hkelectrocardiogram

An HKElectrocardiogram is a collection of voltage values representing waveforms from one or more leads. The HKElectrocardiogram sample provides high-level details about the ECG reading, such as the sampling frequency or classification.
（HKElectrocardiogramは、1つまたは複数のリードからの波形を表す電圧値の集合体です。HKElectrocardiogram サンプルは、サンプリング周波数や分類など、ECG 読み取りに関する高レベルの詳細を提供します。）

なお、「計測の実行」自体は公式アプリからしかできないようだ。

HealthKit provides read-only access to electrocardiogram (ECG) data saved by Apple Watch.
（HealthKitは、Apple Watchで保存された心電図（ECG）データへの読み取り専用のアクセスを提供します。）

簡単な実装方法がこのリファレンスページに載っている。本記事ではその実装に関する諸々を書いていく。

なお、HealthKit × watchOSの基本実装としてはこちらのOSSを参考にするといいと思う。watchOS 2と冠しているが、多くの実装がwatchOS 7でもそのまま使える。

GitHub - shu223/watchOS-2-Sampler: Code examples for new features of watchOS 2.

心電図データを取得する

取得したいデータのタイプとしてHKElectrocardiogramTypeを指定してクエリ（HKSampleQuery）を生成し、実行（execute）するだけ。

// Create the electrocardiogram sample type.
let ecgType = HKObjectType.electrocardiogramType()


// Query for electrocardiogram samples
let ecgQuery = HKSampleQuery(sampleType: ecgType,
                            predicate: nil,
                            limit: HKObjectQueryNoLimit,
                            sortDescriptors: nil) { (query, samples, error) in
   if let error = error {
       // Handle the error here.
       fatalError("*** An error occurred \(error.localizedDescription) ***")
   }
   
   guard let ecgSamples = samples as? [HKElectrocardiogram] else {
       fatalError("*** Unable to convert \(String(describing: samples)) to [HKElectrocardiogram] ***")
   }
   
   for sample in ecgSamples {
       // Handle the samples here.
       
   }
}

// Execute the query.
healthStore.execute(ecgQuery)​

HKSampleQueryは従来から（HealthKitが登場したiOS 8から）あるAPIなので、タイプとしてHKElectrocardiogramTypeが加わった以外、何ら新しい要素はない。

ここでresultsHandlerのsamples引数から、HKElectrocardiogramオブジェクトの配列が得られる。

心房細動 (AFib) の判定

HKElectrocardiogramのclassificationプロパティからHKElectrocardiogram.Classification型のenum値を取得できる。

public enum Classification : Int {
   case notSet = 0
   case sinusRhythm = 1
   case atrialFibrillation = 2
   case inconclusiveLowHeartRate = 3
   case inconclusiveHighHeartRate = 4
   case inconclusivePoorReading = 5
   case inconclusiveOther = 6
   case unrecognized = 100
}

自分で計測してみた結果では`sinusRhythm`が得られた。

The sample exhibits no signs of atrial fibrillation. （サンプルには心房細動の兆候は見られない。）

平均心拍数の取得

取得した心電図内における平均心拍数が、HKElectrocardiogramのaverageHeartRateより取得できる。

var averageHeartRate: HKQuantity? { get }

電圧値を取得する

前述のようにして取得したHKElectrocardiogramオブジェクトから、さらにHKElectrocardiogramQueryを利用して次のように電圧値を取得できる。

// Create a query for the voltage measurements
let voltageQuery = HKElectrocardiogramQuery(ecgSample) { (query, result) in
   switch(result) {
   
   case .measurement(let measurement):
       if let voltageQuantity = measurement.quantity(for: .appleWatchSimilarToLeadI) {
           // Do something with the voltage quantity here.

       }
   
   case .done:
       // No more voltage measurements. Finish processing the existing measurements.

   case .error(let error):
       // Handle the error here.

   }
}

// Execute the query.
healthStore.execute(voltageQuery)

結果を処理するクロージャで次のようにprintすると、

case .measurement(let voltageMeasurement):
   if let voltageQuantity = voltageMeasurement.quantity(for: .appleWatchSimilarToLeadI) {
       print("voltage:\(voltageQuantity)")
   }
   
case .done:
   print("done")

実行時にドバーッと電圧値が出力される。

...
voltage:-11.8911 mcV
voltage:-14.4115 mcV
done

その数15000以上（15349）。これはHKElectrocardiogramのnumberOfVoltageMeasurementsプロパティの出力値と一致していた。

またHKElectrocardiogramのsamplingFrequencyを出力したところ、511.617 Hzとなった。計測時間は30秒程度ということになる。