2017년 7월 15일

스마트워치의 심장 박동 수 측정 원리 (Optical Heart Rate Sensor)

운동을 제대로 해보기 위해 스포츠 스마트워치를 하나 샀는데, 기능 중에 하나가 분당 심장 박동수를 측정해주는 것이다.
특별히 심박계를 차고 있는 것도 아닌데, 어떻게 손목에서 심박을 측정할 수 있을까? 궁금해서 좀 찾아보았다.

정답은 Pulse Oximetry 라는 기술에 근거한 광학적인 심박 측정 센서를 이용한 것이었다.

혈액 속에 헤모글로빈이 산소를 머금을 때와 산소가 빠졌을 때의 광학적인 반응이 다르게 나타나는 원리다. 이를 이용해서 손목 부분에서 적외선 혹은 붉은 LED를 피부로 주기적으로 쏘면서 반사 정도의 차이를 이용해서 심박을 계산해 낼 수 있다고 한다.

즉 Optical 심박계는

먼저는, 빛을 피부로 쏘는 장치와
둘째로는, 빛의 반사를 측정해내는 광학 장치와
마지막으로, 움직임을 측정하는 가속기 장치를 가진다.

이를 이용해서 내부적인 알고리즘으로 센서로부터 오는 여러 정보들을 취합, 최대한 에러를 없애고, 정확한 심박만을 골라내는 작업 거쳐 심박이 기록된다.

이 심박 측정의 정확도를 높이기 위해서 LED의 숫자를 2개 이상 가져가는 경우가 많다고 한다. 이럴 경우 피부의 색깔이나, 두께, 형태학적인 오류를 상대적으로 잘 피하면서 심박을 추출할 수 있다.