[논문]스마트폰을 이용한 고령자용 스마트 간병 시스템

조면균

doi:10.22156/cs4smb.2017.7.5.129

[국내논문] 스마트폰을 이용한 고령자용 스마트 간병 시스템
Smart Elderly-care System using Smart-phone 원문보기

융합정보논문지 = Journal of Convergence for Information Technology, v.7 no.5, 2017년, pp.129 - 135

초록
AI-Helper

본 논문에서는 스마트폰과 생체센서를 사용하여 몸이 불편한 고령자의 상태를 수시로 모니터링하고 보호자 및 간병인으로 하여금 언제, 어디서나 최고의 의료서비스를 제공할 수 있도록 하는 시스템을 제안한다. 제안 시스템은 아두이노를 기반으로 병실에 설치된 다양한 생체센서들을 통해 고령자의 상태를 모니터링하고 고령자가 필요로 하는 생리적, 의료적 서비스를 제공할 수 있게 할뿐 아니라, 만일의 경우 보호자에게 알려 위급한 순간을 대처할 수 있게 하였다. 결론적으로, 본 논문은 아두이노와 안드로이드 애플리케이션(앱)을 이용하여 고령자가 사용하는 독서 등을 생체센서가 달린 홈 서버로 동작하게 하고, 간병인 및 보호자의 스마트폰을 원격관리 및 긴급호출 시스템으로 구성함으로써 향후 만성질환 고령자와 간병인 모두에게 의료서비스 만족도를 향상 시키는 중요한 방안을 제시한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we propose a system to monitor the condition of elderly people who are uncomfortable by using smart-phone and biometric sensor at any time and for care-givers to provide with the best medical service anytime and anywhere. The proposed system monitors the status of the elderly through various bionic sensors installed in the hospital ward based on the Arduino system and not only provides the physiological and medical services required by the elderly, but also informs the guardian so that he can cope with the emergency. In conclusion, this paper suggests that a reading light used by elderly people can operate as a home server with a biosensor using Arduino and Android applications (Apps.), and the smart-phone of care-givers is configured as a remote management and a emergency call system. Therefore, this study suggests important ways to improve the satisfaction of medical service for the both elderly people and care-givers of chronic diseases in the future.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 장에서는 스마트폰으로 홈기기를 원격 제어하는 소규모 스마트홈 시스템을 구현한 기존기술을 소개하고, 그 문제점을 도출하고 아두이노 기반의 스마트 간병 시스템이 기존기술 대비 가지는 특징 및 장점을 소개하고자 한다.
그러므로 본 논문에서는 가격이 싸고 확장성이 뛰어난 아두이노를 기반으로 하여, 독거노인의 가정에서 고령자가 원하는 맞춤식 편의성과 안전성을 보장할 수 있는 간단하고 경제적인 스마트 홈 기반 간병 시스템을 구축하고자 한다.
두 번째 부분은 자동생체정보 저장시스템인데 환자의 생체신호를 기록하고 실시간 인터페이스 시스템을 구성하여 실시간 환자식별을 실시한다. 이 연구의 목적은 환자 모니터링, 추적 및 데이터 관리를 위한 신뢰성 있고 비교적 저렴한 시스템으로 개발하여 복잡하고 귀찮은 바이오의학 공학의 표준화를 간소화 하는 것이다.
그러므로 기존 기술들이 가진 단점을 보완하기 위하여, 재택의 독거노인 및 만성질환의 고령자와 그 보호자(가족, 사회복지사, 간병인) 모두의 인간적인 만족감화 편리성을 극대화하기 위한 고령자용 스마트 간병 시스템이 필요하게 되었다. 제안 시스템의 주된 목적은 경제적으로 어렵고 보호자와 멀리 떨어져 있어 주기적인 건강 모니터링 및 긴급 상황에 효율적이게 대응하기 위한 효과적이고 경제적인 시스템을 제공하는 것이다. 이를 통해, 고령 환자에게는 인간적인 만족감을, 간병인과 가족에게는 원격관리의 편리성을, 사회 및 공공기관에게는 경제적인 사회복지 시스템 전파의 수단을 제공할 수 있다.
본 논문에서는 만성질병으로 치료를 받고 있는 고령환자와 간병인 또는 가족과 떨어져서 홀로 살고 있는 고령자와 그 자녀들 간의 연결고리를 형성함과 동시에 각자의 삶의 질을 최대한 보장하는데 초점을 맞추었다. 제안하는 시스템에서는 신체 온도, 맥박, SpO2 및 기저귀 교체 시간을 확인할 수 있도록 생체 인식 센서를 모듈 형태로 기저귀 밴드에 부착 하였다.

제안 방법

일반적으로 의사는 환자와의 상담을 통해 수동으로 추적하여 환자 기록을 유지 및 관리하였으므로 환자의 병력정보(건강 데이터) 확보 및 적절한 시기에 의료서비스를 못하게 되어 환자와 사회 모두에게 금전적인 손해를 초래하였다. 그리하여 Fig. 2와 같이 스마트 환자관리, 모니터링 및 추적시스템을 설계하였다. 먼저 RFID를 이용하여 환자마다 고유한 ID를 생성하고 환자의 생체신호 (체온, SpO2, 맥박)를 기록 및 저장하여 모니터링을 실시한다.
2와 같이 스마트 환자관리, 모니터링 및 추적시스템을 설계하였다. 먼저 RFID를 이용하여 환자마다 고유한 ID를 생성하고 환자의 생체신호 (체온, SpO2, 맥박)를 기록 및 저장하여 모니터링을 실시한다. 만약 이상신호가 발견되면 의사에게 알람(경고)를 전송하고 의사는 환자의 고유코드를 스캔한 후 환자정보를 검색한다[10,11].
본 연구에서 제안하는 시스템은 재택 노인을 위한 거대한 장치가 포함된 홈네트워크 시스템이나 의료 전문가를 위한 원격진료 시스템이 아니라, 재택 고령 환자와 그 가족 및 간병인을 위한 효율적이고 경제적인 원격 모니터링 및 간병보조 시스템에 관한 것이다. 예를 들면 환자와 간병인 사이에 가장 힘든 부분인 대소변 처리, 야간의 간병인 도움확인, 긴급상황 대비 및 약 먹을 시간 자동알림 등의 간병인에게 가장 필요한 요소만을 뽑아 효과적으로 처리할 수 있는 스마트 간병 시스템을 제안하였다.
예를 들면 환자와 간병인 사이에 가장 힘든 부분인 대소변 처리, 야간의 간병인 도움확인, 긴급상황 대비 및 약 먹을 시간 자동알림 등의 간병인에게 가장 필요한 요소만을 뽑아 효과적으로 처리할 수 있는 스마트 간병 시스템을 제안하였다. 특히, 아두이노 기반의 LED 독서등과 스마트폰을 연계한 간단한 시스템을 구성함으로써 경제적으로 여유가 없는 고령 환자와 가족들에게 실질적으로 도움이 되는 시스템을 제안한다.
LED 독서등에 포함된 음성센서 및 카메라를 통하여 환자의 신음 소리나 도움을 요청하는 소리를 감지하여 일정수준 이상이면 간병인에게 알람이 가도록 하고 카메라 모듈을 통하여 서는 일정시간마다 사진을 찍어 간병인에게 전송한다.
단순 알람의 경우 10분간의 간격을 두고 짧은 알람 메시지가 간병인의 스마트폰으로 전송되고 긴급 알람의 경우 간병인이 알람을 확인하여 끌 때 까지 지속적으로 전송하도록 한다. 또한 고령환자에게 간병인이 환자의 요청을 인지했다는 신호를 알리기 위하여 LED 독서등이 켜지거나 미리 약속한 음악이 스피커를 통하여 전송됨으로써 상호 간단한 소통이 이루어지도록 했다.
두 번째로 복약지도 서비스에 관하여 설명하면 다음과 같다. 먼저 간병인이 자신의 스마트폰에 환자가 먹어야할 약의 정보와 먹는 시간 정보를 입력하면 자신의 스마트폰에 알람이 뜰뿐만 아니라 환자에게도 일어나서 약을 먹을 준비를 할 수 있게 약속된 음악과 LED 등이 켜지도록 하였다. 이렇게 함으로써 간단한 아두이노 기반의 생체센서와 우노보드를 내장한 LED 독서등, 그리고 간병인의 스마트폰을 통하여 간단하지만 효율적인 스마트 간병 시스템을 구성할 수 있다.
본 장에는 3장에서 설명하였던 스마트 간병 시스템을 간단하고 경제적으로 구현하기 위하여 아두이노 기반의 우노보드로 구성된 홈 서버부와 여러 개의 생체센서로 구성된 생체센서 측정부로 나누어 구현하였다. 먼저 H/W구성에 대해서 설명하고 스마트폰 앱(애플리케이션)으로 구현한 스마트 간병시스템 S/W를 설명하기로 한다.
제안하는 시스템의 특징은 기존 대형 인프라기반의 홈네트워크 시스템이나 정확한 생체진단기와 의사의 원격진료의 구현을 위해 소개되어 던 스마트 헬스케어 시스템과 달리 경제적으로 어려운 노인환자와 그 간병인을 주된 수요계층으로 설정하였다. 그러므로 장치가 적고 가벼워서 설치 및 운영이 간단해야 하고 합리적인 가격으로 구매하여 쉽게 사용가능해야 한다.
5는 크게 2개의 부분으로 나뉜 아두이노 기반의 스마트 간병시스템의 H/W구성을 나타내었다. 먼저 생체 센서 부분을 설명하면, 환자의 신체 근처인 기저귀 밴드에 부착 된 바이오센서는 생체 데이터(움직임, 체온)을 측정하고 손가락에 끼워진 산소포화도 측정기는 환자로부터 산소포화도와 맥박정보를 수집한다. 두 번째로 홈서버 부분을 설명하면 아두이노 기반의 우노보드(홈 서버)에 수집된 데이터는 블루투스 통신을 통해 간병인의 스마트폰으로 전송되며, 수신 된 데이터는 환자를 보살피는데 적절하게 사용된다.
3번의 모니터링 및 응답 아이콘을 누르면 환자의 요청 및 약먹을 시간에 맞추어 환자쪽 LED 독서등을 켜고 동시에 약속된 음악이 스피커로 흘러나가도록 했다. 4번의 긴급콜은 응급상황시 119로 전화함과 동시에 가족(친지)에게 환자의 긴급정도를 문자로 보내는 기능을 스마트폰에 장착하였다.
4번의 긴급콜은 응급상황시 119로 전화함과 동시에 가족(친지)에게 환자의 긴급정도를 문자로 보내는 기능을 스마트폰에 장착하였다. 5번의 팁은 환자의 간병에 있어서 필수적인 정보 및 건강관리 정보를 알려주는 기능을 수행한다.
7은 위에서 설정한 알람의 결과로 긴급 상황시 알림 및 복약지도가 필요한 시점의 알람을 표시한 그림이다. 이처럼 일반적인 환자의 움직임, 기저귀 교환 시점 그리고 환자의 호출에 대한 3가지 경우의 일반 알람과 환자의 상태가 극도로 나빠졌거나 긴급호출에 해당하는 긴급알람이 다르게 울려 간병인이 적절하게 조치를 취할 수 있도록 했다.
본 논문에서는 만성질병으로 치료를 받고 있는 고령환자와 간병인 또는 가족과 떨어져서 홀로 살고 있는 고령자와 그 자녀들 간의 연결고리를 형성함과 동시에 각자의 삶의 질을 최대한 보장하는데 초점을 맞추었다. 제안하는 시스템에서는 신체 온도, 맥박, SpO2 및 기저귀 교체 시간을 확인할 수 있도록 생체 인식 센서를 모듈 형태로 기저귀 밴드에 부착 하였다. 그러나 현재로서는 유선으로 연결되어 있고 크기가 크기 때문에 불편하다.

성능/효과

그러므로 이러한 기존기술의 한계와 문제점을 극복하기 위해 본 논문에서는 환자용 독서등(Reading Light)에 각종 센서와 반응기기 및 아두이노 보드를 내장시킴으로써 간병인은 스마트폰을 이용하여 원격으로 고령 환자의 상태를 모니터링 하여 긴급 상황에 대비하게하고 환자에게는 약먹는 시간알림 및 건강 유지정보 등을 알려주는 간병인의 역할을 할 수 있게 한다.
이상과 같이 제안하는 스마트 간병시스템을 사용하면 적은 비용과 간단한 설치만으로도 환자와 간병인이 모두 만족할 수 있는 기능을 제공하고 만약의 경우 긴급알람 및 긴급콜 버튼을 이용하여 긴급구조 및 응급치료가 가능하다. 향후 외부에서 인터넷이나 와이파이를 이용하여 관리자용 홈 서버에 접속하여 원격 모니터링 및 원격 간병인 관리가 가능하도록 최선을 다하겠다.

후속연구

한편, 헬스케어용 의료비 지출의 상당부분은 고령 환자 특히 만성질환이나 치매를 앓고 있어서 지속적인 모니터링과 의료 치료가 필요한 재활단계 고령자 및 그 간병인에게 지출될 것으로 예상된다. 그러므로 최근 고령 환자용 모니터 시스템이 환자의 질병치료와 간병인의 편의를 돕기 위해 개발되었으며 점점 더 많은 사람들 이러한 방법들을 찾고 있다[9-11].
이상과 같이 제안하는 스마트 간병시스템을 사용하면 적은 비용과 간단한 설치만으로도 환자와 간병인이 모두 만족할 수 있는 기능을 제공하고 만약의 경우 긴급알람 및 긴급콜 버튼을 이용하여 긴급구조 및 응급치료가 가능하다. 향후 외부에서 인터넷이나 와이파이를 이용하여 관리자용 홈 서버에 접속하여 원격 모니터링 및 원격 간병인 관리가 가능하도록 최선을 다하겠다.
그러나 현재로서는 유선으로 연결되어 있고 크기가 크기 때문에 불편하다. 하지만, 기술 개발의 속도를 감안할 때 곧 개선된 시제품으로 완성되기를 기대한다.
제안된 고령 환자 간병 시스템은 혼자 사는 노인과 멀리 떨어져있는 자녀들 사이의 원격 모니터링 및 응급 서비스에까지 확장 될 수 있다. 향후 단순 환자 케어서비스에서 벗어나 혹시 모를 응급상황에 응급구조원에게 평소의 만성질병과 응급처치에 반드시 필요한 정보를 자동으로 알려주는 기능을 추가하여 고령 환자용 통합 의료 서비스 시스템으로 확장하고자 한다.
제안된 고령 환자 간병 시스템은 혼자 사는 노인과 멀리 떨어져있는 자녀들 사이의 원격 모니터링 및 응급 서비스에까지 확장 될 수 있다. 향후 단순 환자 케어서비스에서 벗어나 혹시 모를 응급상황에 응급구조원에게 평소의 만성질병과 응급처치에 반드시 필요한 정보를 자동으로 알려주는 기능을 추가하여 고령 환자용 통합 의료 서비스 시스템으로 확장하고자 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	2030년에 고령자가 세계인구의 몇 %를 차지할 것인가?	고령자의 비율이 빠르게 증가하고 있으며, 2030년까지 현재보다 2배로 증가하여 세계인구의 20%를 차지하게 될 것이다[1,2]. 한편 미국은퇴자협회(AARP)의 최근 설문조사에 따르면, 은퇴인구의 86%가 다른 곳으로 이동하지 않고 현재 자신이 거주하는 곳에서 노년을 보내길 원하는 것으로 나타났다.
	고령자용 스마트 간병 시스템은 무엇을 제공하나?	제안 시스템의 주된 목적은 경제적으로 어렵고 보호자와 멀리 떨어져 있어 주기적인 건강 모니터링 및 긴급 상황에 효율적이게 대응하기 위한 효과적이고 경제적인 시스템을 제공하는 것이다. 이를 통해, 고령 환자에게는 인간적인 만족감을, 간병인과 가족에게는 원격관리의 편리성을, 사회 및 공공기관에게는 경제적인 사회복지 시스템 전파의 수단을 제공할 수 있다.
	간단하고 경제적인 스마트 홈 기반 간병 시스템을 구축하려면 무엇을 기반으로 하는 것이 좋은가?	그러므로 본 논문에서는 가격이 싸고 확장성이 뛰어난 아두이노를 기반으로 하여, 독거노인의 가정에서 고령자가 원하는 맞춤식 편의성과 안전성을 보장할 수 있는 간단하고 경제적인 스마트 홈 기반 간병 시스템을 구축하고자 한다.

참고문헌 (11)

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M. J. Lee & H. K. Kang. (2017). Effects of Mobile based-Healthcare Service using Human Coaching to the Self-care of Diabetes. Journal of Convergence for Information Technology, 7(4), 83-89.

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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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