오우라 링 AI, NBA 선수 코로나19 증상 수일 전 조기 감지

코로나19는 여전히 헤드라인을 장식하는 관심사이며, 프로 스포츠 부문은 가장 눈에 띄는 피해자 중 하나입니다. 7월 NBA와 WNBA가 격리 프로토콜 하에 경기를 재개했을 때, 팀들은 선수들에게 건강을 지속적으로 모니터링하기 위해 오우라 링 착용 옵션을 제공했습니다.

오우라에 따르면, 링의 AI 알고리즘은 증상 발현 최대 3일 전 코로나19 증상 가능성을 플래그할 수 있으며, 정확도는 90%에 달합니다.

링의 분석 플랫폼은 웨스트버지니아 대학 록펠러 신경과학 연구소와의 협력으로 구축되었으며, 디바이스 내장 센서에서 나온 원시 생리 데이터를 머신러닝 모델이 섭취해 선수의 신체가 감염에 반응하기 시작할 시점을 예측합니다.

핵심 데이터 스트림에는 혈액 맥파 부피 메트릭(심박수, 심박변이도, 호흡수 계산용), 체온, 손 움직임, 정밀 타임스탬프가 포함됩니다. 모든 데이터는 동반 스마트폰 앱과 동기화된 후 클라우드 기반 AI 엔진으로 전송돼 실시간 분석을 받습니다.

온도 프로브와 가속도계 외에도 오우라 링은 광용적맥파(PPG) 센서를 내장하고 있습니다. 이 기술은 의료 기기와 손목 착용 웨어러블에서 오랫동안 사용되어 왔습니다. 배치에 따라 PPG 유닛은 하나 이상의 적색/적외선 LED, 녹색 LED, 또는 이들의 조합을 포토디텍터와 함께 사용해 반사광 또는 투과광을 측정함으로써 심박수와 혈액량 같은 생리적 파라미터를 도출합니다.

적외선(IR) LED는 근육까지 도달하는 더 깊은 조직 층을 관통해 더 풍부한 혈역학 신호를 제공합니다. 그러나 모션 아티팩트와 온도 변화에 더 취약합니다. 반면 녹색 LED는 모션 영향이 적지만 더 얕은 조직만 샘플링합니다. 가속도계로 움직임 방향을 포착함으로써 오우라 설계자들은 모션 노이즈를 완화하고 실환경에서 IR LED 사용을 가능하게 했습니다.

아래 그림과 같이 PPG 센서는 조직을 통해 반사되거나 투과된 빛을 방출하며, 결과 신호는 포토다이오드에 의해 포착됩니다.

이 다이어그램은 PPG 센서의 핵심 동작을 보여줍니다.

일반적인 PPG 유닛은 LED 이미터, 광학 검출기, 신호 처리 전자회로를 결합합니다. 펄스 변조 광과 동기 검출로 전력 소모를 줄이고 주변광 간섭을 제거합니다.

예를 들어 Analog Devices의 ADPD144RI 모듈은 두 개의 660nm 적색 LED와 두 개의 880nm IR LED를 갖추고, 이 파장에 최적화된 4세그먼트 포토디텍터와 짝을 이룹니다. 디바이스의 아날로그 프론트엔드는 트랜스임피던스 증폭, 주변광 제거, 프로그래머블 게인을 수행한 후 ADC를 통해 신호를 디지털 형태로 변환하고 결과를 하위 처리를 위해 누적합니다.

ADPD144RI PPG 모듈 블록 다이어그램.

ADPD144RI는 -40°C~+85°C에서 동작하도록 설계되었으며, LED 정션 온도 내성 105°C, ESD 정격 3000kV로 엄격한 실내 의료 배포에 적합합니다.

PPG 기술은 1930년대부터 시작되어 현재 의료 및 소비자 웨어러블의 증가하는 배열을 구동합니다. Medgadget은 2020년 4월 글로벌 의료 웨어러블 시장이 2019년 약 130억 달러에서 2025년까지 거의 380억 달러로 치솟을 것으로 전망했습니다.

오우라 링이 유망한 진전을 나타내지만, 그 예측 능력은 여전히 검증 중입니다. 주요 한계로는 웨어러블 코로나19 감지에 대한 독립적 연구의 제한적 수, 모션 유도 측정 오류 취약성, 증상 발현과 최대 전염성 사이의 불일치 등이 있습니다. FDA는 아직 어떤 웨어러블 디바이스도 코로나19 감지용으로 승인하지 않았습니다.

>> 이 기사는 자매 사이트 EDN에 원문 게재되었습니다.