스마트 안경이나 머리에 쓰는 디스플레이와 같은 입는(웨어러블) 전자기기가 다양하게 나왔으나, 현재 대중화된 것은 스마트 워치나 밴드다. 스마트 워치와 밴드는 스마트폰의 원격 조종·보조 알람 수신 장치 역할을 하기도 하지만, 주로 부각되는 것은 건강 관리를 위한 데이터 생산기능이다.

스마트폰에서 건강 정보를 생산하는 장치의 원리는 크게 전기와 빛으로 나눠볼 수 있다.

인체는 전기적으로 보면 복잡한 구성을 지니고 있다. 자체적으로 전기 신호를 생산하기도하고, 피부는 저항이 높아 절연체에 가까운 반면, 수분과 전해질이 풍부한 일부 조직은 전류가 흐르기 좋다.

스마트 워치의 심전도 분석(ECG) 분석이나, 체성분 분석은 이러한 인체의 전기적 특성을 이용한다. 주로 이러한 검사는 사지의 전극을 부착해 전기적 변화를 측정하는 방식으로 이뤄진다. 병원의 ECG나 건강 검진용 체성분(체저항) 분석 기기는 흉부나 사지에 전극을 붙여 인체의 전기적 특성을 잰다.

스마트 워치는 측정 데이터를 분석하는 동시에 전극 역할도 한다. 하지만 상대적으로 측정 전극의 수가 모자라기 때문에 스마트 워치의 용두(크라운)와 같은 추가 전극에 반대편 손가락을 가져다가 붙여 일종의 '회로'를 만들어 인체의 전기적 특성을 잰다.

스마트 워치의 경우에는 전극이 작고 수도 적기 때문에, 조금이라도 더 오차를 줄이기 위해 움직임을 최소화하라는 지시문이 나오는 경우가 많고, 측정 결과는 '참고용'으로 의료 조치를 취하기 위해서는 전문가의 소견을 별도로 받으라는 주의문이 따라 붙는다.

심장은 자체적인 전기 신호를 동방결절에서 만들어낸다. 이 신호가 심방과 심실사이에 있는 방실 결절로 이어지고, 심실 수축이 시작된다. 이 전기 신호 발생이 규칙적으로 일어나지 않거나 너무 느려지면 부정맥 등 질환으로 이어지기도 한다. 이때 미세하게 변화하는 심장의 주기적 전기 활성을 측정하는 방식으로 이뤄진다.

체성분 분석은 수분 함량과 성분 차이로 근육과 지방, 체액의 저항이 다르다는 원리를 이용한다. 이 경우 다양한 방식, 경로로 미세 전류를 보내고 측정한 결과를 종합해 신체의 수분, 근육, 지방 등의 구성비율과 분포를 파악한다.

애플워치6에 새롭게 탑재된 '혈중 산소 포화도 측정' 기능과 측정을 위한 4개 LED 클러스터. © 뉴스1

한편, 스마트 기기에 쓰이는 맥박 센서에는 녹색광·적색광·적외선 등이 이용된다.

센서에 쓰이는 빛(녹색광·적색광·적외선)은 피부 속으로 들어가면서 일부는 반사되고 일부는 혈관에 도달한다. 혈관에 도달한 빛은 핏속의 헤모글로빈에서 색에 따라 흡수·반사된다. 이렇게 헤모글로빈 때문에 달라진 빛을 측정하는 것이다. 이 측정값을 분석하면 혈관이 심장 박동에 따라 부풀었다 줄어드는 것을 알 수 있어 맥박을 측정할 수 있다.

혈중 산소포화도 측정도 비슷한 원리를 이용한다. 헤모글로빈이 산소와 많이 결합할수록 피는 선홍빛을 띠고, 헤모글로빈이 산소와 떨어지면 검붉은 색(암홍색)을 뜬다. 이렇게 색이 달라지는 이유는 헤모글로빈과 산소가 결합하면서 빛의 파장에 따라 흡수하는 정도가 다르기 때문이다. 산소포화도 측정기에서는 여러 파장의 빛을 내보내고, 헤모글로빈 흡수율 차이로 달라지는 돌아오는 빛의 특성을 이용한다.

최근에는 눈물과 땀을 분석해, 혈당, 호르몬 수준, 혈중 약물 잔류량 등을 분석하기 위한 연구 결과가 속속 발표되고 있다.

기사제공=뉴스1(시애틀N 제휴사)