[논문]의료 - IT융합기술 동향 및 전망(유헬스를 중심으로)

김승환

문제 정의

진행되었는지 소개하고자 한다. 또한, 유 헬스 표준화에 대하여 알아보고, 한국전자통신연구원(ETRI) 에서 연구개발하고 있는 유헬스 기술에 대하여 소개하고, 마지막으로 유헬스에 대한 전망과 기대효과를 알아보고 본 고를 마치고자 한다.
본 고에서는 유헬스의 등장배경을 알아보고유헬스를 구현하기 위해 국내외에서 어떤 연구개발이 진행되었는지 소개하고자 한다. 또한, 유 헬스 표준화에 대하여 알아보고, 한국전자통신연구원(ETRI) 에서 연구개발하고 있는 유헬스 기술에 대하여 소개하고, 마지막으로 유헬스에 대한 전망과 기대효과를 알아보고 본 고를 마치고자 한다.
본 고에서는 의료-IT융합기술의 현황 및 전망에 대하여 유헬스를 중심으로 살펴보았다. 유 헬스는 고령인구의 증가로 인한 의료비의 급증을 막고, 효율적인 의료서비스를 제공하여 전문의료진의 부족현상에 대비하며, 건강한 삶을 통한 삶의 질 향상 욕구를 충족시킬 수 있는 분야로 질병의 진단과 치료에서 예방과 관리로 변화하고 있는 의료서비스의 패러다임 변화에 발맞출 수 있는 해법을 제공한다.

제안 방법

ETRI에서 개발한 바이오센서 플랫폼은 모세관 힘을 이용하여 혈액 시료를 이송하고 필터를 통해 혈구를 제거하며 최적화된 반응이 일어나도록 조절할 수 있고, 형광감지 방식을 통해 CK-MB, cTnl, Myoglobin 등 3종의 심근경색 바이오마커를 고감도로 감지할 수 있도록 개발되었다. 바이오칩 내 필터를 통해 98% 이상의 혈구를 제거하며, 1 ng/ml의 미량 바이오마커를 감지할 수 있고, 정량분석이 가능흐}다.
ETRI에서는 반도체 기술을 이용하여 전립선암, 대장암, 간암 등 3종 암을 예진할 수 있는 반도체 바이오센서 칩에 대한 핵심기술도 확보하였다. 반도체 기술을 이용하여 나노선을 만들고 바이오마커에 의한 나노선의 전기적 성질 변화를 통해 1 pg/ml의 미량 바이오마커를 감지할 수 있으며, 정량 분석이 가능한 고감도 바이오센서로 저비용 센서칩 제작이 가능하다.
측정된 생체정보를 LifeShirt Recorder에 저장하여 PC 로 내려받아 VivoLogic 소프트웨어로 분석하여 건강 상태를 분석한다. 또한, VivoLog Digital Library를 이용하여 일상생활 중 발생하는 여러 가지 건강상태의 이상상황을 기록하여 분석에 활용하도록 구성되어 있다.
또한, 공진반사광 현상을 이용하여 혈액 내 심근경색 바이오마커를 비표지 방식으로 고감도로 감지할 수 있는 바이오센서도 개발하였다. 바이오마커로 인한 공진반사광 현상의 파장 변화를 통해 혈장에서 50 pg/ml의 미량 바이오마커를 감지할 수 있고, 플라스틱 사출성형으로 대량생산이 가능한 저가형 바이오센서 칩으로 휴대형리더기를 통해 바이오마커 정량분석이 가능하다.
바이오셔츠에는 전도성 섬유로 제작된 전위 센서가 내장되어 있어, 이를 통해 심전도를 측정하고, 생체신호 처리 모듈에는 가속도 센서가 내장되어 움직임에 의한 신호를 감지하여 속도, 운동량, 활동수준 등에 대한 정보를 수집한다. 또한, 바이오셔츠로부터 측정된 심전도를 분석하여심박수, 스트레스 지수, 호흡수, HRV(Heart Rate Variability) 등 건강관련 지표를 추출하며, 처리된 생체신호는 블루투스나 지그비 등 근거리무선통신으로 전송되고, 신호처리 모듈 내에플래쉬 메모리가 내장되어 측정된 정보를 저장한다.
바이오셔츠는 의복 형 생체신호 모니터링 시스템으로 천 소재 센서가 내장된 의복과 측정된 생체정보를 처리하여 무선 전송할 수 있는 생체신호 처리 모듈로 구성된다. 바이오셔츠에는 전도성 섬유로 제작된 전위 센서가 내장되어 있어, 이를 통해 심전도를 측정하고, 생체신호 처리 모듈에는 가속도 센서가 내장되어 움직임에 의한 신호를 감지하여 속도, 운동량, 활동수준 등에 대한 정보를 수집한다. 또한, 바이오셔츠로부터 측정된 심전도를 분석하여심박수, 스트레스 지수, 호흡수, HRV(Heart Rate Variability) 등 건강관련 지표를 추출하며, 처리된 생체신호는 블루투스나 지그비 등 근거리무선통신으로 전송되고, 신호처리 모듈 내에플래쉬 메모리가 내장되어 측정된 정보를 저장한다.
⑹. 심전도, 호흡, 가속도를 즉정할 수 있는 센서를 Garment에 내장하여 심박수 호흡지수, 자세, 활동수준 등을 측정하고, 별도의 측정기를 이용하여 혈압과 산소포화도를 측정한다. 측정된 생체정보를 LifeShirt Recorder에 저장하여 PC 로 내려받아 VivoLogic 소프트웨어로 분석하여 건강 상태를 분석한다.
의복의 특성을 잃지 않도록 생체정보 감지센서를 내장하는 것이 핵심기술이다. 아디다스와 폴라가 합작하여 운동 중 심박 수 등 생체신호를 즉정하여 시계형 단말로 전송하고 정보를 표시하는 의복형 트레이닝 시스템을 개발하여 출시하였다 ⑹. 의복형 트레이닝 시스템은 기존에 폴라에서 출시한 가슴띠 형태의 심박 수 측정기를 운동복 형태로 개발한 것이다.
유헬스는 혈압, 혈당, 체중, 심전도, 호흡, 체온, 운동량 등 건강에 관련된 여러 가지 생체정보를 가정이나, 사무실, 자동차 내, 야외 등에서 손쉽게 측정할 수 있는 생체정보 측정 기술과 측정된 생체정보를 다양한 유무선 통신기술을 이용하여 전송하여 수집하는 전송 기술, 수집된 정보를 분석하여 건강 및 질병을 관리하고 모니터링하는 정보분석 및 피드백 기술로 구성된다.
의복형 트레이닝 시스템은 기존에 폴라에서 출시한 가슴띠 형태의 심박 수 측정기를 운동복 형태로 개발한 것이다. 이시스템은 또한 신발 장착형 센서모듈을 통해 운동량 등을 측정하고 시계형 단말에 전송하여 정보를 표시하여 준다. 생체신호 측정 의복과 시계형 단말을 별도 구매할 수 있다.
있다 [61. 천소재 electrode와 piezoresistive 센서를 의복 안에 내장하여 심전도와 호흡 신호를 측정한다. 의복의 특성을 잃지 않도록 생체정보 감지센서를 내장하는 것이 핵심기술이다.

데이터처리

심전도, 호흡, 가속도를 즉정할 수 있는 센서를 Garment에 내장하여 심박수 호흡지수, 자세, 활동수준 등을 측정하고, 별도의 측정기를 이용하여 혈압과 산소포화도를 측정한다. 측정된 생체정보를 LifeShirt Recorder에 저장하여 PC 로 내려받아 VivoLogic 소프트웨어로 분석하여 건강 상태를 분석한다. 또한, VivoLog Digital Library를 이용하여 일상생활 중 발생하는 여러 가지 건강상태의 이상상황을 기록하여 분석에 활용하도록 구성되어 있다.

성능/효과

바이오셔츠의 측정 정확도는 병원용 장비와의 비교 실험 결과 시속 9 km의 속도로 뛸 경우에도 심전도 비트 측정 정확도가 99%에 이르며 병원용 장비와의 비트 상관도가 0.965로 나타났으며, 운동 중에도 안정적으로 비트를 검출할 수 있는 것으로 확인되었다. 이를 통해 바이오셔츠를조깅, 마라톤, 피트니스 센터 등에서 운동 중 생체정보 모니터링 시스템으로 활용할 수 있을 것으로 보이며, 다양한 형태의 서비스가 가능할 것으로 보인다.

후속연구

965로 나타났으며, 운동 중에도 안정적으로 비트를 검출할 수 있는 것으로 확인되었다. 이를 통해 바이오셔츠를조깅, 마라톤, 피트니스 센터 등에서 운동 중 생체정보 모니터링 시스템으로 활용할 수 있을 것으로 보이며, 다양한 형태의 서비스가 가능할 것으로 보인다.

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