에어팟 호흡 횟수 추정 관련 연구 발표한 애플

애플은 애플워치 등 웨어러블 기기를 이용한 건강 모니터링에 주력하고 있다. 이번에는 에어팟을 이용해 호흡 횟수를 추정하는 연구 논문을 발표했다.

호흡 횟수는 마시고 내쉬는 걸 1회로 한 것으로 성인 기준으로 1분간 12∼20회가 정상치로 알려져 있다. 호흡 횟수 증가는 용태가 급변하는 전조이자 합병증 조기 발견 등 단서가 되는 바이탈사인이기도 하다.

논문은 애플 공식 사이트 기계학습 연구 페이지에 게재한 착용형 마이크를 통해 얻은 호흡 오디오에서 호흡 속도 추정이라는 제목이다. 구체적으론 에어팟이라는 제품명은 나와 있지 않지만 여기서 말하는 마이크 내장 웨어러블 기기와 헤드폰은 에어팟 시리즈라고 볼 수 있다.

이번 연구 목적은 미적 감각이 뛰어나고 저렴한 장치가 호흡 횟수 추정과 심폐 기능 추적에 사용될 수 있다는 걸 증명하고 싶다는 취지를 담았다. 또 논문에선 착용 마이크에서 캡처한 숨소리를 대상으로 정상적인 호흡과 심한 호흡을 구별하기 위해 기계학습 네트워크 모델이 사용된 것으로 밝혀져 있다. 또 호흡 소리 패턴을 검출해 호흡 횟수를 추정한다.

왜 헤드폰 마이크를 호흡 횟수 측정에 사용하려고 할까. 논문에선 코와 입술에 설치한 온도 감지 센서로 호흡 상태를 감지하는 장치인 서미스터, 흉부와 복부에 벨트를 감고 호흡에 의한 탄성으로 측정하는 호흡 트랜스듀서, 음향 센서는 호흡 패턴을 정확하게 추정할 수 있지만 일상 사용에는 편안하지 않다는 것이다. 이에 비해 헤드폰은 비교적 경제적이고 사용하기 쉽고 편안하고 미적으로도 뛰어나다고 장점을 설명하고 있다.

이번 연구에선 신체 활동 중 호흡 횟수를 추정하는데 초점을 맞추고 있는 반면 유사 기술이 숨이 차거나 호흡 곤란에 대한 임상 시나리오에도 사용할 수 있다고 언급하고 있다. 운동 중 호흡 곤란은 의학 연구에 자주 이용하는 사망률에 대한 강력한 독립적인 예측 인자가 될 수 있다는 것이다.

이번 데이터 수집에 있어 참가자는 운동 전과 중, 후 녹음하라는 메시지를 보낸다. 또 애플워치에 의한 심박수 측정값도 동반 데이터로 포함되어 가능한 데이터를 잡으려 한다. 이런 데이터는 신경망 도움으로 해석되고 여기에서 CCC(Concordance Correlation Coefficient) 0.76, MSE(Mean Squared Error) 0.2라는 결과가 나와 호흡 횟수 추정은 실행 가능하다는 판단을 기술하고 있다.

애플이 이번 조사 결과를 바탕으로 에어팟을 이용한 호흡 횟수 검색 기능을 iOS 등에 포함할지 여부는 알 수 없다. 하지만 애플 경영진은 에어팟 센서에서 얻은 데이터를 건강 관련 기능을 통합 가능성을 시사한 것도 있고 차세대 에어팟은 생체 측정 기능 일부로 ALS를 통합한다는 정보도 있다. 호흡 횟수 측정 앱이나 건강 지표가 증가하는 형태로 연구 성과가 활용될 수 있다. 관련 내용은 이곳에서 확인할 수 있다.