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애플워치 6, 혈액 산소 센서 믿을 수 없다

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코로나 19(COVID-19) 대유행 초기, 약국에서 품귀 현상이 나타난 것은 마스크와 손 소독제뿐만이 아니었다. 혈중 산소량 감소가 코로나19 환자에서 나타나는 징후가 있다는 소식에 맥박산소측정기(Pulse oximeter)도 부족했다.

맥박 산소측정기 또는 맥박 산소포화도 측정기로 불리는 전자 기기는 저렴하고 바늘로 찌르지 않는 비침습 기기로 적혈구가 운반하는 산소에 접근하기 위해 빛의 파장, 즉 LED 조명과 광다이오드를 사용한다.

산소가 많은 세포는 적외선을 더 많이 흡수하고, 산소를 적게 운반하지 않는 세포는 그 반대다. 그와 같은 정보로 알고리즘이 혈액 산소의 수준을 계산할 수 있다.

대부분의 건강한 사람들의 경우 산소 포화도(SpO2)가 90% 이상이지만, 코로나 19 환자 경우, 그 수치는 80%대로 떨어진다. 이 경우 장기 기능을 저하시킬 수 있으며, 호흡곤란, 가슴 통증, 두통, 빠른 심박(심장 두근거림) 등이 나타날 수 있다.

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애플은 지난 15일(현지시각) 신제품 발표에서 맥박 산소측정 기능이 탑재된 애플워치 시리즈 6( Apple Watch Series 6)을 공개했다.

녹색, 적색, 적외선 LED 4개 그룹과 4개 광다이오드(photodiode)를 함께 사용해 혈액 산소 포화도를 측정한다. 빨간색 및 적외선 LED는 산소 측정에 관여하며 녹색 LED는 펄스 속도를 확인한다. 애플워치 6 산소 포화도 측정은 낮 동안에는 필요에 따라 검사를 수행할 수 있으며, 수면 중에는 자동으로 실행된다.

애플은 이 웨어러블을 "건강과 행복(fitness and wellness)"이라고 홍보하고 있다. 기존 심전도(ECG) 센서와 달리 의료기기라고 말하지 않고 있다. 이는 애플워치 6가 FDA(미국식품의약품)로부터 의료기기로 승인을 받지 않았다는 것을 의미한다.

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실제로 워싱턴포스트는 기존 맥박산소측정기 의료기기와 애플워치, 핏비트 등 성능을 비교한 결과 손목시계용 기기 신뢰도가 많이 떨어진다고 지난 23일(현지시각) 보도했다. 같은 기기가 시간에 따라 측정 수치가 불규칙하게 나타났다.

관련 전문가들은 “어느 정도 공학 지식이 있으면 맥박산소측정기를 만드는 것은 비교적 간단하다”며, “하지만 임상적으로 신뢰할 수 있는 기기를 만드는 것은 정말 어렵다"고 말한다.

왜 이런 문제가 나타날까. 우선 그 이유는 간단하다.

기존 FDA 승인을 받은 맥박산소측정기는 대개 손가락 끝이나 귓불에 대고 측정한다. 이곳들은 손목에 비해 모세혈관이 더 많아서 신호를 더 잘 잡아낼 수 있다. 측정 부위가 얇아 빛이 통과할 수 있기 때문이다. 하지만 손목에서 측정하는 방식은 빛 통과가 어려워 본질에서 정확도가 떨어진 방식인 반사광에 의존해야 한다.

현재 애플은 애플워치 맥박산소측정 기능을 활용해 다양한 건강 관련 연구를 시작하고 있다. 심부전 관리와 천식 관리 등을 비롯해 혈액 산소 수치 변화를 코로나 19와 인플루엔자의 조기 경고 신호로 활용한다는 계획이다.

하지만 전 세계 헬스케어 시장을 선도하겠다는 애플의 야심 찬 계획에서 애플워치 산소 포화도 측정 신뢰도가 발목을 잡을 수 있다. 애플 역시 이 부분에서 고심이 많을 것이다.

한편, 2018년 출시된 4세대 애플워치에 탑재된 ‘심전도(ECG)’ 측정 기능은 전 세계에서 많은 사람의 목숨을 살리고 있다. 출시 당시 애플워치 4 ‘심전도(ECG) 센서’는 FDA 사전인증 파일럿 프로그램(Pre-Cert Pilot Program)으로 의료기기 승인을 받았다.

김들풀 기자 itnews@

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