[논문]휴대용 심전도 측정기와 스마트 기기 기반의 심건강 모니터링 및 위험도 알림 시스템

조진수

휴대용 심전도 측정기와 스마트 기기 기반의 심건강 모니터링 및 위험도 알림 시스템
Portable Electrocardiograph and Smart Device-based Heart Health Monitoring and Risk Notification System 원문보기

반도체디스플레이기술학회지 = Journal of the semiconductor & display technology, v.12 no.2, 2013년, pp.73 - 78

Abstract ▼ AI-Helper

This paper proposes a portable electrocardiograph and smart device-based heart health monitoring and risk notification system. The proposed system consists of a portable electrocardiograph and a smart device for a system user, and a web-based monitoring system for observers. This system can improve the convenience and efficiency of measurement by using a light-weight portable electrocardiograph and a smart device. In addition, any authorized person such as caregiver or family member who is not related to medical institution can monitor users'heart health in real-time using the web-based monitoring system. Therefore, a user and authorized remote observers can efficiently monitor and manage user's heart health in daily-life even without any medical institution's help, and can preemptively deal with any possible dangerous situations, such as degeneration of a cardiac disorder and sudden cardiac death.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 휴대용 심전도 측정기와 스마트 기기기반의 심건강 모니터링 및 위험도 알림 시스템을 제안한다. 본 시스템을 통해 사용자는 의료기관의 도움을받지 않고 일상생활에서 자신의 심건강을 체계적으로관리할 수 있다.
이에 따라 국내외에서는 심질환의 예방 및 관리를 위해 심건강을 모니터링하여 의료서비스를 제공하고자 하는 연구들이 지속적으로 진행되고 있다. 이에 본 논문에서는 휴대용 심전도 측정기와 스마트 기기 기반의 생활 밀착형 심전도 모니터링 및 위험도 알림 시스템을 제안한다(Fig. 1). 제안하는 시스템을 통하여 측정자(사용자 혹은 환자)는 일상생활에서 자신의 심건강을 실시간으로 확인하고 그 위험도에 따라 즉각적으로 대응함으로써 위험상황을 예방할 수 있다.

제안 방법

이 때, 서버 내에는 해당 측정자를 위한 측정 채널이 생성되며, 측정자는 1명 이상의 관찰자가 자신의 채널에 접속할 때까지 대기한다. 그리고 관찰자는실시간 모니터링 메뉴를 통해 활성화된 측정 채널이있는지 확인한다. 측정 채널이 존재하면 바로 원하는 채널을 선택하여 모니터링 채널에 입장하며, 측정 채널이 없으면 새로운 채널이 생성될 때까지 대기한다.
그러나 이것만으로는 잠재되어 있는 위험 정도를 명확히 알 수없다. 따라서 본 모듈에서는 기존 연구 결과들을 분석하여 안정시 심박의 위험 정도를 분류하기 위한 기준을 정의하고, 그 위험 정도에 따라 적절한 알림을 제공한다.
또한 제안하는 시스템에서는 웹 브라우저를 지원하는 스마트 기기만 있으면 원격지의 여러 관찰자들이 동시에 측정자의 심건강을 실시간으로 모니터링 가능한 웹 기반의 모니터링 시스템을 제공한다.
5(b))으로 분류된다. 먼저 실시간모니터링 및 심박의 위험도 알림 기능에서 관찰자는모니터링 시스템에 접속하여 자신에게 모니터링 권한을 부여한 측정자의 측정 채널이 생성되어있는지 확인한다. 측정 채널이 생성되면 관찰자는 채널에 입장하여 측정자의 심전도와 심박, 그리고 심박의 위험도를 실시간으로 안내 받으며, 위험 심박에 대해서는 시스템을 보고 있지 않아도 위험 상황을 알 수 있도록 음향 알림을 제공받는다.
2와 같은 프로세스를 가진다. 먼저, 측정자가심전도 측정기를 착용하고 측정기와 스마트 기기를 연결한 후, 해당 모듈을 통해 서버 연결 및 측정 시작을요청한다. 이 때, 서버 내에는 해당 측정자를 위한 측정 채널이 생성되며, 측정자는 1명 이상의 관찰자가 자신의 채널에 접속할 때까지 대기한다.
제안하는 시스템에서 측정자는 스마트 디바이스를 통해, 관찰자는 웹 페이지를 통해 측정자의 건강 상태를 실시간으로 확인하며 심박의 위험도에 따른 안내를 제공받는다. 본 모듈은 정상 및 안전 심박에서는 알림을 제공하지 않으며, 증상을 동반하지 않는 잠재적 위험 구간과 경고 알림 구간에서는 사용자에게 적절한 알림을 통해 발생 가능한 위험을 미연에 방지하도록권고한다. 또한 증상이 뒤따르는 위험 심박 구간에서는 위급한 상황이 발생될 확률이 높으므로 관찰자들에게도 음향 알림을 제공한다.
제안하는 시스템은 측정자의 심전도(ECG: Electro-cardiogram)와 심박(심장박동, HR: Heart Rate) 측정을 위한 휴대용 심전도 측정기(Portable Electrocardio-graph), 측정된 심전도와 심박을 분석하여 웹 브라우저에 실시간으로 전송하며 측정에 필요한 콘텐츠를 제공하는 스마트 기기(Smart Device), 그리고 서버를 통해 전송된 신호를 관찰자들에게 실시간으로 출력하고 모니터링에 필요한 콘텐츠를 제공하는 웹 기반의 모니터링 시스템으로 구성되어 있다. 본 시스템은 이러한 구성요소들을 이용하여 주요 모듈인 실시간 모니터링과 심박의 위험도 알림 기능을 통해 사용자의 심건강을 실시간으로 모니터링 및 관리할 수 있는 환경을 제공한다. 본 논문은 다음과 같이 구성된다.
본 절에서는 앞에서 언급된 관련 연구들을 기반으로 하여 심박을 위험 정도에 따라 계층화하고 각 위험도별 적절한 알림을 제공하는 모듈 설계를 설명한다.
제안하는 시스템에서 심박의 위험도 알림 모듈은 위험도에 따라 안정시 심박을 분류하고 분류된 구간별로적절한 알림을 제공한다. 본 절에서는 앞에서 정의한 심박의 위험도에 따라 알림을 제공하는 프로세스를 보여준다(Fig.
제안하는 시스템은 측정자를 위한 심전도 측정기와스마트 기기, 그리고 관찰자를 위한 웹 기반 모니터링시스템으로 구성되며, 스마트 기기와 모니터링 시스템간 통신의 중개 및 측정 데이터의 저장은 서버를 통해이루어진다. 시스템의 구성요소 중 심전도 측정기는 측정을 위한 두 개의 본체와 커넥터(connector), 그리고 휴대용 전극으로 구성되어 있으며, 블루투스(Bluetooth)클래스-2를 사용하여 10 m 이내에 있는 기기와 통신한다.
제안하는 시스템은 측정자의 심전도(ECG: Electro-cardiogram)와 심박(심장박동, HR: Heart Rate) 측정을 위한 휴대용 심전도 측정기(Portable Electrocardio-graph), 측정된 심전도와 심박을 분석하여 웹 브라우저에 실시간으로 전송하며 측정에 필요한 콘텐츠를 제공하는 스마트 기기(Smart Device), 그리고 서버를 통해 전송된 신호를 관찰자들에게 실시간으로 출력하고 모니터링에 필요한 콘텐츠를 제공하는 웹 기반의 모니터링 시스템으로 구성되어 있다. 본 시스템은 이러한 구성요소들을 이용하여 주요 모듈인 실시간 모니터링과 심박의 위험도 알림 기능을 통해 사용자의 심건강을 실시간으로 모니터링 및 관리할 수 있는 환경을 제공한다.
1). 제안하는 시스템을 통하여 측정자(사용자 혹은 환자)는 일상생활에서 자신의 심건강을 실시간으로 확인하고 그 위험도에 따라 즉각적으로 대응함으로써 위험상황을 예방할 수 있다. 또한 제안하는 시스템에서는 웹 브라우저를 지원하는 스마트 기기만 있으면 원격지의 여러 관찰자들이 동시에 측정자의 심건강을 실시간으로 모니터링 가능한 웹 기반의 모니터링 시스템을 제공한다.
제안하는 시스템의 실시간 모니터링 모듈은 휴대용심전도 측정기로 획득한 심전도 및 심박 데이터를 측정자의 스마트 기기와 관찰자들의 웹 기반 모니터링시스템에 실시간으로 전송 및 출력하는 기능을 수행하며, Fig. 2와 같은 프로세스를 가진다. 먼저, 측정자가심전도 측정기를 착용하고 측정기와 스마트 기기를 연결한 후, 해당 모듈을 통해 서버 연결 및 측정 시작을요청한다.

성능/효과

또한 스마트 기기는 안드로이드(Android) 환경에서 구현하여 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 TV 등 안드로이드 플렛폼을 기반으로 하는 모든 스마트 기기에 적용 가능하다. 마지막으로 웹 기반 모니터링 시스템은구글의 크롬(Chrome) 브라우저에 최적화되도록 구현하였으며, 웹 브라우저를 지원하는 모든 기기에서 언제든지 접속할 수 있다. 이들 구성요소 중 심전도 측정기와 스마트 기기 간 통신에는 블루투스를 사용하며, 스마트 기기와 모니터링 시스템은 와이어리스 랜(Wireless Lan)을 사용하여 통신한다.
제안하는 시스템에서 측정자는 스마트 디바이스를 통해, 관찰자는 웹 페이지를 통해 측정자의 건강 상태를 실시간으로 확인하며 심박의 위험도에 따른 안내를 제공받는다. 본 모듈은 정상 및 안전 심박에서는 알림을 제공하지 않으며, 증상을 동반하지 않는 잠재적 위험 구간과 경고 알림 구간에서는 사용자에게 적절한 알림을 통해 발생 가능한 위험을 미연에 방지하도록권고한다.

후속연구

현재 본 논문에서 제안한 심박의 위험도 알림 모듈은안정 상태에서의 심박에만 해당한다. 따라서 향후 운동,수면 등 다양한 상태에서 심박의 위험도를 판단할 수있도록 모듈을 개선함으로써 보다 유용하고 체계적인심건강 관리 시스템을 구축할 예정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	심질환의 특징은?	심질환(Heart Disease)은 국내 사망원인 순위에서도지속적으로 높은 순위를 차지하고 있는 질환으로 한번 발병하면 성공적인 수술 후에도 재발률이 높아 치료 이후에도 지속적인 관리가 필요하다[1]. 또한 심질환은 그 종류에 따라 평소에 증상을 느끼지 못하다가증세가 급격하게 악화되거나 급성 심장사로 이어지기도 한다.
	성인의 가장 이상적인 안정시 심박 범위는?	임상적으로 보았을 때, 성인의 가장 이상적인 안정시 심박은 60 ~ 80 bpm 이다. 고도의 훈련을 받은 운동선수는 40 ~ 60 bpm, 신생아는 120 ~ 150 bpm 등 특정연령대나 특수한 조건하에서는 차이가 있지만, 일반적으로 성별이나 연령에 관계 없이 거의 비슷한 심박 패턴을 보인다.
	본 논문에서 제안한 휴대용심전도 측정기와 스마트 기기 기반의 생활 밀착형 심전도 모니터링 및 위험도 알림 시스템이 제공하는 기능은?	1). 제안하는 시스템을 통하여 측정자(사용자 혹은 환자)는 일상생활에서 자신의 심건강을 실시간으로 확인하고 그 위험도에 따라 즉각적으로 대응함으로써 위험상황을 예방할 수 있다. 또한 제안하는 시스템에서는 웹 브라우저를 지원하는 스마트 기기만 있으면 원격지의 여러 관찰자들이 동시에 측정자의 심건강을 실시간으로 모니터링 가능한 웹 기반의 모니터링 시스템을제공한다. 따라서 의료진뿐 아니라 간병인이나 가족 등측정자의 심건강에 대한 모니터링을 원하는 이들은 언제 어디서든 실시간으로 측정자의 심장 상태를 모니터링할 수 있다.

참고문헌 (12)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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