[메디게이트뉴스 박도영 기자] 미국 침구 기업인 슬립넘버(Sleep Number)가 '360 스마트 침대'에 대한 대규모 리얼월드 데이터 2건을 발표했다. 하나는 1820만 스마트 침대 수면 세션 데이터에 따른 심장 박동 변동이었고, 나머지는 수면 및 생체 측정을 사용해 만든 코로나19 감염 예측 및 추적 모델이었다.

18일 관련업계에 따르면 슬립넘버는 10~13일(현지시간) 온라인으로 열린 미국수면의학회 및 수면연구회 연례학술대회(SLEEP 2021)에서 360 스마트 침대를 사용한 새로운 연구 데이터 2건을 포스터로 발표했다. 360 스마트 침대는 수면자의 움직임을 디지털 방식으로 감지하고, 자동으로 탄력을 조절해 편안하게 잠을 유지할 수 있도록 만들어진 가구다.

연구팀은 코로나19 양성인 사람 122명과 음성인 사람 1603명의 360 스마트 침대에서 수집된 데이터를 분석해 방해받지 않는(unobtrusive) 수면 메트릭을 기반으로 코로나19 예측 모델을 구축했다. 연구에는 2019년 1월부터 2020년 10월까지 심장탄도법 데이터에서 얻은 수면 시간과 수면의 질, 편안한 수면 시간, 잠에 들기까지 걸리는 시간, 호흡률, 심박수 및 움직임 수준 등의 데이터가 포함됐다.

그 결과 코로나19 양성군에서 수면 시간 증가, 평균 호흡률과 평균 심박수 증가 및 수면의 질 저하와 증상 악화가 관련이 있었다. 코로나19 음성군에서는 수면 및 심폐 지표에 심각한 장애가 관찰되지 않았다.

예측 모델 평가 결과 수신자 조작 곡선 아래 영역(AUC) 추정치는 0.84±0.09로 웨어러블 센서에서 보고된 값과 유사했다. AUC 값이 1.0에 가까울수록 모델이 더 정확해지는데, 코로나19 양성 그룹에서 처음 자가 보고된 증상 발생일 이상으로 데이터 세트를 확장했을 때 AUC 추정치는 0.93±0.05로 개선됐다.

슬립넘버 측은 "우리가 아는 한 이는 스마트 침대 플랫폼을 사용해 수면 중 방해받지 않고 비침습적으로 수집된 리얼월드, 종적(longitudinal) 데이터를 평가한 첫 번째 연구다"면서 "360 스마트 침대로 측정한 수면 지표는 코로나19 및 기타 호흡기 질환과 관련된 증상 발생을 예측하고 추적할 수 있는 잠재력을 가진 것으로 입증된 장기 건강 데이터의 고유한 소스다. 슬립넘버는 감기와 인플루엔자, 사스(SARS)와 같은 질병의 증상을 감지하기 위해 이러한 기능을 확장하려 노력하고 있다"고 밝혔다.

스마트 침대를 통해 측정한 야간 심박수 변동성은 연령과 성별, 요일에 따라 달라지는 것으로 나타났다. 360 스마트 침대 플랫폼 심박동변동(HRV)을 사용한 관찰 결과에 따르면, 심박동변동은 필수적인 신체 기능을 조절하는 자율신경계(ANS)의 활동을 평가하는데 일반적으로 사용됐고 HRV에 반영되는 자율신경계 기능 변화는 라이프스타일과 노화, 심폐 질환, 수면 상태, 생리학적 스트레스를 포함한 요인을 반영했다.

슬립넘버는 "심박동변동은 감정적이든 신체적이든 스트레스 상황에서 더 낮고 편안한 상태에서 더 높다"면서 "HPV 연구에 대한 관심이 높지만 현재까지 많은 모집단을 대상으로 밤새 HPV 값을 확립한 연구는 거의 없다"고 연구의 의미를 설명했다.

연구팀은 인구 수준에서 HRV 변화를 더 잘 이해하기 위해 360 스마트 침대 37만 9225개의 1820만 수면 세션의 심장 박동 간격의 야간 표준편차(SDNN, standard deviations in normal-to-normal)를 분석했다. 일반적으로 심장박동 간격의 표준편차가 높을수록 스트레스에 대한 더 나은 건강 및 심장 반응과 연관이 있으며, 수치가 낮을수록 심장 활동이 불량한 것으로 알려져있다.

또한 야간 심장박동 간격의 표준편차와 연령, 성별, 요일 사이에 중요한 단면적 연관성이 발견됐다. 50세 미만 수면자의 표준편차는 연간 약 2.1밀리초(milliseconds)의 속도로 감소했고, 50~65세는 수평을 유지했으며, 그 후에는 약간 증가했다. 50세 미만 여성은 남성보다 표준편차 값이 낮고, 서서히 하락하는 것으로 나타났지만, 50세 이상이 되면 이 추세가 역전됐다.

심장 박동 간격의 표준편차 값은 일반적으로 주말에 가장 높았고, 주 중반에 가장 낮았다. 여성의 표준편차 값은 주초에 높게 출발해 U자형 패턴을 따라 주 중반에 가장 낮고 주말까지 상승하는 반면, 남성에서는 주초에 높게 출발했지만 L자형 패턴을 따라 빠르게 하락해 주 내내 낮은 수준을 유지했다.

슬립넘버 측은 "이러한 결과는 360 스마트 침대를 사용해 밤새 심장박동 간격 데이터를 측정하는 것이 심박수 변동성에 의존하는 모집단의 건강 모델을 평가하는데 유용하고 생태학적으로 유효하다는 것을 보여준다"고 밝혔다.