최근 노인인구의 증가하는 추세에 따라 만성질환자의 수도 증가하고 있으며 건강 관리문제가 중요하게 대두되고 있다. 본 논문에서는 만성질환자의 건강관리를 위한 유헬스케어 시스템을 구현하고자 한다. 제안한 만성 질환자 관리 시스템은 생체 계측 시스템과 모바일 게이트웨이 그리고 의료정보 관리 서버 그리고 클라이언트로 구성되면 생체 신호는 심전도, 혈압, 혈당, 산소포화도 등의 모듈로 구성하였다. 혈당체크는 이동성을 고려하여 생체계측 시스템으로 전송하는 방법과 게이트웨이로 전송하는 방법 중 선택할 수 있도록 구현하였다. 제안한 생체 계측 시스템과 모바일 게이트웨이는 블루투스 통신을 이용하여 전송한다. 전송된 생체 데이터는 모바일 게이트웨이에서 건강상태를 감시하거나 네트워크 서버로 전송하고 클라이언트을 이용하여 검색 할 수 있도록 하였다. 만성질환자의 생체신호 감시 시스템을 구현함으로서 측정되어진 생체 데이터를 모니터링하여 현재의 건강상태를 확인할 수 있었으며 모바일 환경에서 다양한 생체신호를 전송하였다.
최근 노인인구의 증가하는 추세에 따라 만성질환자의 수도 증가하고 있으며 건강 관리문제가 중요하게 대두되고 있다. 본 논문에서는 만성질환자의 건강관리를 위한 유헬스케어 시스템을 구현하고자 한다. 제안한 만성 질환자 관리 시스템은 생체 계측 시스템과 모바일 게이트웨이 그리고 의료정보 관리 서버 그리고 클라이언트로 구성되면 생체 신호는 심전도, 혈압, 혈당, 산소포화도 등의 모듈로 구성하였다. 혈당체크는 이동성을 고려하여 생체계측 시스템으로 전송하는 방법과 게이트웨이로 전송하는 방법 중 선택할 수 있도록 구현하였다. 제안한 생체 계측 시스템과 모바일 게이트웨이는 블루투스 통신을 이용하여 전송한다. 전송된 생체 데이터는 모바일 게이트웨이에서 건강상태를 감시하거나 네트워크 서버로 전송하고 클라이언트을 이용하여 검색 할 수 있도록 하였다. 만성질환자의 생체신호 감시 시스템을 구현함으로서 측정되어진 생체 데이터를 모니터링하여 현재의 건강상태를 확인할 수 있었으며 모바일 환경에서 다양한 생체신호를 전송하였다.
According to the recent increasing trend of the ages, numbers of patients with chronic diseases are increasing and issues for health care are importantly emerged. In this thesis the research implements U-health care system for health care of patients with chronic diseases. The suggested system for h...
According to the recent increasing trend of the ages, numbers of patients with chronic diseases are increasing and issues for health care are importantly emerged. In this thesis the research implements U-health care system for health care of patients with chronic diseases. The suggested system for health care of patients with chronic diseases composes bio measurement system, mobile gateway and medical information management server, and bio-signals are composed with modules such as electrocardiogram, blood pressure, blood sugar, oxygen saturation if configured as client. Blood sugar check was considered and implemented to be chosen the ways to transmit through bio measurement system or through gateway. Suggested bio measurement system and mobile gateway are transmitted through Bluetooth. The transmitted biodata is searched by observing health check through mobile gateway, by transmitting through network server, and by using client. By implementing bio signal observation system of patients with chronic diseases, present health check is available by monitoring measured bio data, and various bio signals are transmitted in the mobile environment.
According to the recent increasing trend of the ages, numbers of patients with chronic diseases are increasing and issues for health care are importantly emerged. In this thesis the research implements U-health care system for health care of patients with chronic diseases. The suggested system for health care of patients with chronic diseases composes bio measurement system, mobile gateway and medical information management server, and bio-signals are composed with modules such as electrocardiogram, blood pressure, blood sugar, oxygen saturation if configured as client. Blood sugar check was considered and implemented to be chosen the ways to transmit through bio measurement system or through gateway. Suggested bio measurement system and mobile gateway are transmitted through Bluetooth. The transmitted biodata is searched by observing health check through mobile gateway, by transmitting through network server, and by using client. By implementing bio signal observation system of patients with chronic diseases, present health check is available by monitoring measured bio data, and various bio signals are transmitted in the mobile environment.
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문제 정의
무선 생체신호 획득에 관련된 하드웨어 즉, 생체신호 송수신 모듈과 사용할 목적에 맞는 형태의 하드웨어적인 시스템 구축과 기반 시설 등을 연구검토 한다. 그리고 무선새에 계측 시스템의 구현과 모바일 게이트웨이 간 데이터 전송 소프트웨어를 구현하고 기존의 시스템에서 적용 가능한 만성질환자 건강관리 U-health 시스템에 적용할수 있는 무선 생체 신호 획득 모듈을 개발하고자 한다.
본 논문에서는 유비쿼터스 시대의 핵심 기술인 무선 생체신호 계측기술을 바탕으로 다양한 만성 질환자 건강 감시, 응급환자 감시등 등의 원격의료 산업 분야에서 사용 가능하다. 따라서 이러한 무선 생체신호 계측 기술을 이용한 U-헬스케어의 신기술 적용하여 주관기관에서는 무선 생체신호 계측 기술들을 연구 분석하고 이를 적용하여 생체신호 통합 계측 시스템, 만성질환자 관리 시스템을 개발하며, 이를 활용하여 참여 기업에서는 유스케어 시스템을 이용하여 만성질환자 관리 시스템을 연구하고 설계하여 그 성능을 향상 시키고자 한다. 만성질환자의 관리 시스템은 일반적으로 사용되고 있는 심전도, 혈압, 산소포화도, 체온, 호흡, 혈당 등의 생체신호를 계측하여 모바일 데이터 통신망을 통하여 전송하여 원격 만성질환자의 정보를 관리하도록 하여 건강관리와 다양한 U-Life 분야에 적용가능 하도록 하였다.
본 논문에서는 유비쿼터스 시대의 핵심 기술인 무선 생체신호 획득 기술을 바탕으로 다양한 만성질환자의 건강 감시 및 응급환자 감시 등의 원격의료 산업 분야에서 사용 가능하다. 따라서 이러한 무선 생체신호 획득기술을 이용한 만성질환자의 관리를 위하여 신기술 적용하여 주관기관에서는 생체신호 계측 기술들을 연구 분석하고 이를 적용하여 생체신호 획득을 위한 Interface 모듈, 모바일 게이트웨이, 의료정보관리 모듈을 개발하며, 이를 활용하여 참여 기업에서는 u-Healthcare 플랫폼을 개발하여 만성질환자의 관리 시스템을 실현하고자 한다. 무선 생체신호 획득에 관련된 하드웨어 즉, 생체신호 송수신 모듈과 사용할 목적에 맞는 형태의 하드웨어적인 시스템 구축과 기반 시설 등을 연구검토 한다.
본 논문에서는 안드로이드 기반의 모바일 플렛폼을 이용한 통합형 유헬스케어 시스템 제안하여 만성질환자의 건강관리 서비스를 위한 시스템을 제안하였다.
그림 3은 혈당 측정 순서도를 나타낸다. 본 논문에서는 측정된 데이터를 생체 계측 시스템으로 전송하여 데이터 서버로 전송하는 방법과 모바일 게이트웨이로 전송하여 서버로 전송하는 방법을 선택적으로 사용할 수 있도록 하였다.
제안 방법
생체계측 센서모듈로는 심전도, 산소 포화도, 그리고 혈압 모듈로 구성하였으며 혈당은 계측 시스템의 RS-232를 이용하여 수집하거나 혈당계에서 직접 모바일 게이트웨이로 무선으로 전송 하도록 하였다. 그리고 메인보드는 생체신호처리 부분으로 부터 얻어지는 여러 가지 생체신호를 화면 표시 장치로 보내어 표시하는 기능, 생체신호로 부터 얻어지는 결과의 위험 여부를 사용자에게 알려주는 알람 기능, 사용자가 각종 모니터링의 알람 수치를 조정하거나, 기록을 확인하는 등의 목적을 위한 사용자 인터페이스 기능, 무선 데이터 전송 부분으로 구성하였다.
유 헬스케어 시스템에서 환자의 상태를 나타내는 생체신호는 매우 중요하다. 따라서 첫 번째로 무선과 유선 환경에서 수집된 심전도 신호의 상태를 측정하였다. 심전도 신호 상태를 평가하기 위하여 두 센서 노드간의 패킷 전달율(packet delivery ratio)을 산출하였다.
따라서 이러한 무선 생체신호 계측 기술을 이용한 U-헬스케어의 신기술 적용하여 주관기관에서는 무선 생체신호 계측 기술들을 연구 분석하고 이를 적용하여 생체신호 통합 계측 시스템, 만성질환자 관리 시스템을 개발하며, 이를 활용하여 참여 기업에서는 유스케어 시스템을 이용하여 만성질환자 관리 시스템을 연구하고 설계하여 그 성능을 향상 시키고자 한다. 만성질환자의 관리 시스템은 일반적으로 사용되고 있는 심전도, 혈압, 산소포화도, 체온, 호흡, 혈당 등의 생체신호를 계측하여 모바일 데이터 통신망을 통하여 전송하여 원격 만성질환자의 정보를 관리하도록 하여 건강관리와 다양한 U-Life 분야에 적용가능 하도록 하였다.
따라서 이러한 무선 생체신호 획득기술을 이용한 만성질환자의 관리를 위하여 신기술 적용하여 주관기관에서는 생체신호 계측 기술들을 연구 분석하고 이를 적용하여 생체신호 획득을 위한 Interface 모듈, 모바일 게이트웨이, 의료정보관리 모듈을 개발하며, 이를 활용하여 참여 기업에서는 u-Healthcare 플랫폼을 개발하여 만성질환자의 관리 시스템을 실현하고자 한다. 무선 생체신호 획득에 관련된 하드웨어 즉, 생체신호 송수신 모듈과 사용할 목적에 맞는 형태의 하드웨어적인 시스템 구축과 기반 시설 등을 연구검토 한다. 그리고 무선새에 계측 시스템의 구현과 모바일 게이트웨이 간 데이터 전송 소프트웨어를 구현하고 기존의 시스템에서 적용 가능한 만성질환자 건강관리 U-health 시스템에 적용할수 있는 무선 생체 신호 획득 모듈을 개발하고자 한다.
본 논문에서 구현하고자 하는 유헬스케어 시스템의 구성은 그림 4와 같이 통합형 생체계측 시스템과 안드로이드 기반 스마트 폰을 이용한 모바일 게이트웨이로 구성하였다. 생체계측 시스템에서는 심전도와 호흡 모듈, 산소 포화도 모듈, 혈압 모듈 그리고 블루투스 모듈로 구성하였다.
안드로이드 기반 스마트폰을 이용하여 수신된 데이터를 다음 그림과 같이 블루투수를 이용하여 무선 생체 시스템으로부터 전송된 데이터를 수신하고 수신된 데이터는 파서를 통해 헤더와 데이터로 분석한다. 분석된 데이터를 그래픽 유저 인터페이스를 통하여 디스플레이하고 혈압은 원격 제어되도록 하였다. 또한 블루투수로 수신된 데이터는 무선 WiFi/3G망을 통하여 원격 서버로 전송하게 된다.
안드로이드 기반 게이트웨이 에서는 수신 프로토콜을 통하여 해더부와 데이터로 나눈다. 분석된 해더와 데이터를 그래픽모드에서 웨이브와 숫자 데이터를 디스 플레이 하도록 한다.
원격으로 생체신호를 감시하고자 구현한 시스템은 메인보드와 각 센서모듈로 구성하였다. 생체계측 센서모듈로는 심전도, 산소 포화도, 그리고 혈압 모듈로 구성하였으며 혈당은 계측 시스템의 RS-232를 이용하여 수집하거나 혈당계에서 직접 모바일 게이트웨이로 무선으로 전송 하도록 하였다. 그리고 메인보드는 생체신호처리 부분으로 부터 얻어지는 여러 가지 생체신호를 화면 표시 장치로 보내어 표시하는 기능, 생체신호로 부터 얻어지는 결과의 위험 여부를 사용자에게 알려주는 알람 기능, 사용자가 각종 모니터링의 알람 수치를 조정하거나, 기록을 확인하는 등의 목적을 위한 사용자 인터페이스 기능, 무선 데이터 전송 부분으로 구성하였다.
본 논문에서 구현하고자 하는 유헬스케어 시스템의 구성은 그림 4와 같이 통합형 생체계측 시스템과 안드로이드 기반 스마트 폰을 이용한 모바일 게이트웨이로 구성하였다. 생체계측 시스템에서는 심전도와 호흡 모듈, 산소 포화도 모듈, 혈압 모듈 그리고 블루투스 모듈로 구성하였다. 안드로이드 기반 게이트웨이 에서는 수신 프로토콜을 통하여 해더부와 데이터로 나눈다.
생체신호 계측 시스템과 안드로이드 기반의 모바일 플랫폼간의 통신 프로토콜은 MSB를 헤더(Header) 와 데이터의 구분으로 사용하는 방법을 사용하여 실질적으로 7 Bit 통신을 사용하는 프로토콜을 사용하였다.
따라서 첫 번째로 무선과 유선 환경에서 수집된 심전도 신호의 상태를 측정하였다. 심전도 신호 상태를 평가하기 위하여 두 센서 노드간의 패킷 전달율(packet delivery ratio)을 산출하였다. 실험을 통하여 유선 환경에서는 패킷 전달율 100%, 무선 환경에서는 평균적으로 패킷 전달율 98%를 얻었다.
안드로이드 기반 스마트폰을 이용하여 수신된 데이터를 다음 그림과 같이 블루투수를 이용하여 무선 생체 시스템으로부터 전송된 데이터를 수신하고 수신된 데이터는 파서를 통해 헤더와 데이터로 분석한다. 분석된 데이터를 그래픽 유저 인터페이스를 통하여 디스플레이하고 혈압은 원격 제어되도록 하였다.
이와 같이 구성된 시스템을 이용하여 모의 실험하였으며 각 모듈에서 발생 할 수 있는 임의의 가상 데이터를 만들어 전송하고 전송된 데이터를 각 설계 시스템에서 정상 동작여부를 실험하였다. 그림 6은 안드로이드 기반 갤럭시 탭에서 환자의 웨이브 데이터와 숫자 데이터를 출력할 수 있음을 보여 주고 있다.
통합형 생체계측 시스템은 심전도, 혈압, 산소포화도 및 혈당을 구성하였으며 수집된 데이터는 블루투수 무선통신를 이용하여 측정한 생체신호를 안드로이드 기반의 모바일 플랫폼 게이트웨이로 전송하여 만성질환자의 건강을 관리하고 모니터링 할 수 있도록 시스템을 구성하였다. 만성질환자의 생체신호 계측 시스템을 구현함으로서 측정되어진 생체 데이터를 감시하여 현재의 건강상태를 정상적으로 확인할 수 있었으며 보호자의 이동성을 보장 할 수 있는 장점을 보였다.
성능/효과
실험을 통하여 유선 환경에서는 패킷 전달율 100%, 무선 환경에서는 평균적으로 패킷 전달율 98%를 얻었다. 논문에서 측정된 패킷 전달율 98%는 QoS요구사항인 패킷 전달율 95%를 만족한다. 따라서 게이트웨이에서 모니터링 되는 심전도 신호는 매우 안정적이라고 할 수 있다
통합형 생체계측 시스템은 심전도, 혈압, 산소포화도 및 혈당을 구성하였으며 수집된 데이터는 블루투수 무선통신를 이용하여 측정한 생체신호를 안드로이드 기반의 모바일 플랫폼 게이트웨이로 전송하여 만성질환자의 건강을 관리하고 모니터링 할 수 있도록 시스템을 구성하였다. 만성질환자의 생체신호 계측 시스템을 구현함으로서 측정되어진 생체 데이터를 감시하여 현재의 건강상태를 정상적으로 확인할 수 있었으며 보호자의 이동성을 보장 할 수 있는 장점을 보였다.
심전도 신호 상태를 평가하기 위하여 두 센서 노드간의 패킷 전달율(packet delivery ratio)을 산출하였다. 실험을 통하여 유선 환경에서는 패킷 전달율 100%, 무선 환경에서는 평균적으로 패킷 전달율 98%를 얻었다. 논문에서 측정된 패킷 전달율 98%는 QoS요구사항인 패킷 전달율 95%를 만족한다.
제안한 시스템의 실험결과 무선생체 계측 데이터를 블루투스모듈과 안드로이드 기반의 모바일 플랫폼을 이용하여 실시간 데이터 수집이 가능하고 제어 또한 가능한 것으로 평가할 수 있었다.
후속연구
본 논문에서는 유비쿼터스 시대의 핵심 기술인 무선 생체신호 계측기술을 바탕으로 다양한 만성 질환자 건강 감시, 응급환자 감시등 등의 원격의료 산업 분야에서 사용 가능하다. 따라서 이러한 무선 생체신호 계측 기술을 이용한 U-헬스케어의 신기술 적용하여 주관기관에서는 무선 생체신호 계측 기술들을 연구 분석하고 이를 적용하여 생체신호 통합 계측 시스템, 만성질환자 관리 시스템을 개발하며, 이를 활용하여 참여 기업에서는 유스케어 시스템을 이용하여 만성질환자 관리 시스템을 연구하고 설계하여 그 성능을 향상 시키고자 한다.
본 논문에서는 유비쿼터스 시대의 핵심 기술인 무선 생체신호 획득 기술을 바탕으로 다양한 만성질환자의 건강 감시 및 응급환자 감시 등의 원격의료 산업 분야에서 사용 가능하다. 따라서 이러한 무선 생체신호 획득기술을 이용한 만성질환자의 관리를 위하여 신기술 적용하여 주관기관에서는 생체신호 계측 기술들을 연구 분석하고 이를 적용하여 생체신호 획득을 위한 Interface 모듈, 모바일 게이트웨이, 의료정보관리 모듈을 개발하며, 이를 활용하여 참여 기업에서는 u-Healthcare 플랫폼을 개발하여 만성질환자의 관리 시스템을 실현하고자 한다.
본 연구에서 개발한 통합형 생체신호 계측 시스템과 안드로이드 플랫폼을 연동하여 만성질환자의 건강관리서비스가 가능한 시스템을 구현하여 유비쿼터스 사회구현에 일조 및 지속적 지능적 원격 유 헬스케어로 인한 생활의 변화에 영향을 주며 환자의 의료서비스에 대한 비용절감 행정의 효율성 임상연구의 용이성 및 접근성 향상을 위한 유 헬스 의료 정보 서비스 시스템에 좋은 예가 될 수 있다고 본다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
유헬스케어 시스템이란?
또한 노인인구의 급격한 고령화가 계속 진행되고 있으며 질병의 구조가 변화하여 암, 순환기 질환(심장병, 뇌졸중), 당뇨병 등의 이른바 생활 습관병의 증가가 심각한 사회문제로 대두되었기 때문이다. 유헬스케어 시스템은 정보통신기술을 이용하여 의료기관이 아닌 장소에서 일반인, 환자, 장애인, 고령자 등 사용자의 건강상태 체크와 건강 관리 등의 의료서비스를 제공하기 위해 네트워크와 연계한 시스템이다. 유헬스케어 시스템은 주로 신전도, 혈압, 혈당, 산소포화도 등 주로 생체현상을 측정하여 건강상태를 체크할 수 있도록 구성된다.
생체신호 측정 모듈은 어떠한 과정을 통해 생체신호를 게이트웨이로 전송하는가?
생체신호 측정 모듈의 구성은 센싱부에서 측정된 생체신호는 잡음제거 및 증폭부에서 생체신호를 처리 가능한 신호형태를 생성한다. 증폭된 생체신호는 ADC를 거쳐 헬스 신호처리부에서 건강지수로 산출되며 산출된 건강지수는 블루투스를 통해 안드로이 기반의 게이트웨이로 전송된다. 전송된 신호는 안드로이드 기반의 모바일 플랫폼을 통해 유헬스케어 정보관리 서버로 전송된다.
만성질환자는 건강 관리상 어떠한 행동적인 문제를 가지는가?
일반적으로 만성질환은 최소 3개월 이상 연속되는 병적 상태로 정상에서 벗어난 장애로서 돌이킬 수 없는 병리적 변화에 의한 영구적인 기능 장애를 초래하며 재활을 통해 특히 훈련, 장기간의 지도, 관찰과 간호가 요구되어지는 상태이다. 만성질환자는 건강 관리상 두 요소의 행동적인 문제를 가지고 있는데 첫째, 질병이 조절은 되나 완치되지는 않기 때문에 평생 치료 및 자가 간호가 강조되고, 둘째 만성질환은 증상을 항상 야기 시키지는 않으나 질병 치료와 자가 간호는 신체 증상이 없을지라도 항상 계속되어야 한다는 점이다. 이상의 두 요소 때문에 만성 질환자는 환자로서 지켜야 할 행위에서 쉽게 이탈하여 회복을 지연시키거나 질병을 악화시키게 되므로 만성질환자의 역할 행위는 단순한 문제가 아니다[1].
참고문헌 (9)
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