와이파이로 호흡과 심박수를 모니터링하는 스마트홈

웨어러블 디바이스가 이제는 신기하지 않게 되었습니다. 심박수를 재는 시계와 호흡을 기록하는 목걸이 등이 근래 나타나고 있는 기기입니다. 그런데 스마트홈도 그러한 기술발전의 연속선상에 있습니다. 많은 기업들이 신사업으로 모색하는 영역입니다. 최근 서울에서 열린 'CHI conference 2015'에서 MIT의 Fadel Adib이 와이파이를 이용하는 연구를 발표하였습니다. 심박수와 호흡을 재고 모니터링하는 기술입니다.

< 동영상1. 시스템이 설치된 벽을 통하여 무선으로 모니터링 >

와이파이로 모니터링하는 스마트홈

'Vital-Radio'라는 이름의 시스템입니다. 저출력의 전파를 사용하여 심장 박동수와 호흡의 패턴을 정확히 측정합니다. 신호의 출력원에서 8미터 이내의 범위라면 최대 3명까지 동시에 측정이 가능합니다.

그림 1. 흉부의 움직임 변화가 신호 반사 시간을 변화시킨다.

구조와 작동 원리는 간단합니다. 와이파이(Wi-Fi) 허브에서 송신한 전파를 사람이 반사하게 됩니다. 이를 통해 반사되어 돌아온 micro-second(s) 단위의 시간을 측정합니다. 이를 통해 정확한 거리를 계산합니다. 호흡의 경우에는 흉곽의 움직임을 측정합니다. 심박수는 피부의 진동과 같은 매우 작은 거리의 변화를 측정합니다.

그림 2. 여러 반사 신호를 구분한다.

이번 프로젝트의 가장 큰 문제는 같은 공간에 있는 다른 요인 중에서 측정하고 싶은 사람의 반사만 집어내는 것입니다. FDA에서 인가한 기기와 측정 정밀도를 비교하였습니다. 기존 승인된 설비에 비해 호흡은 99.3%, 심박수는 98.5%의 정확도를 보였습니다. 상업화가 안된 논문 수준의 연구임을 감안하면 대단한 수준의 결과입니다.

< 동영상2. 아기가 잠자는 모습을 외부에서 살펴볼 수 있다 >

호흡과 심박수를 실시간 체크

아기의 호흡과 노인의 심장 박동을 모니터링하는 시스템으로 활용이 가능할 것으로 보고 있습니다. 향후에 상업화가 되면 여러가지 종류의 웨어러블 디바이스를 몸에 지니고 있지 않아도 측정 시스템이 내장된 벽으로 실시간 측정이 가능할 것입니다. 그리고 개인 스마트폰으로 쉽게 확인할 수 있게 되리라 예상됩니다.