이제는 많이 익숙해진 대부분 애플 워치와 갤럭시 워치와 같은 웨어러블 기기에는 심박수와 심전도 센서가 들어있다. 지문 인식과, 안면 인식에 사용되는 센서를 이어 심박수 센서와 심전도 센서의 원리를 살펴보고자 한다.
아 여담으로 갤럭시 워치는 진작에 심전도 센서 기능이 있었다. 그리고 미국 FDA를 승인을 받아 미국에서는 몇 년 전부터 이용이 가능했다. 다만, 우리나라는 원격의료가 막혀 식약처에서 승인을 해주지 않았는데, 최근 이를 승인해줬기 때문에 국내에서도 갤럭시 워치에 심전도 센서를 사용할 수 있다.
심박도 센서의 원리는?
아래 사진은 웨어러블의 대표적인 애플워치의 사진이다. 애플워치4의 사진이긴 한데, 원리는 같다고 보면 된다.
애플워치4 뒷면 가운데에는 심박수 체크를 위한 LED 녹생광과 적외선 조명, 그리고 광다이오드가 있고, 심전도 체크를 위한 전극이 돌출부와 후면에 위치해있다.
대부분의 심박수 센서와 마찬가지로 LED 녹색광을 이용한 광혈류측정기(PPG)라고 불리는 방식을 사용한다. 혈관 속의 적혈구는 녹색광을 흡수하는 경향이 있다. 이를 통해 혈류량을 측정할 수 있으며, 녹색광 흡수량을 통해 심박수를 측정할 수 있게 된다. 즉, 초당 수백 번 사용자의 손목에 LED 녹색광을 비추며, 광다이오드로 녹색광의 흡수량을 측정하는 것이다.
참고로 운동하지 않을 때 애플 워치는 적혈구가 적색광을 반사한다는 것을 이용해 적외선 LED로 심박수를 측정하는데 이는 배터리를 절약하려는 방안으로 보인다.
심전도 센서의 원리는?
위에 애플워치4 사진에서 봤듯이 후면과 돌출된 부분에 두 개의 전극이 있다. 화면에 표시된 지시에 따라 30초간 손가락을 대고 있으면 자동으로 결과를 측정한다.
심장근육이 수축과 이완을 할 때 활동 전위가 생기고 심장에서 온몸으로 퍼져 나가는 전류를 일으킨다. 이 전류가 일으키는 몸 부위 사이의 전위차를 전극으로 감지하고 센서 회로에서 신호처리를 하여 화면으로 보여주는 것이다.
하지만 심전도는 12개의 파형을 측정하여 결과를 도출하는 반면, 애플워치를 비롯한 갤럭시 워치 역시 한 가지 파형만 보여준다. 식약처와 FDA 승인을 받았지만, 정밀 검사만큼 아주 정확하고 신뢰할 수 있는 단계는 아님을 알아둬야 한다.
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