의료기관에서 특별 관리 대상이 되는 와상환자, 고령자, 치매 환자들은 대소변을 스스로 처리할 수 없어 보호자나 간병인의 도움이 필요하다. 특히 대변에는 독성물질이 포함되어있어 습진이나 피부염, 두드러기의 발병 요인이 되므로 기저귀의 교체는 중요하다. 본 논문에서는 이러한 문제에 대하여 편의를 제공하고자 고령자의 다양한 배설 요건을 고려한 대소변 감지용 웨어러블 디바이스 설계를 제안하였다. 구현된 웨어러블 디바이스는 요양병원에서 사용되는 성인용 기저귀에 대소변을 감지할 수 있는 센서와 모듈을 부착한 형태로서 착용자의 배설유무를 LED로 확인할 수 있다. 측정된 데이터는 모듈 내 블루투스를 통해 스마트폰 앱에 실시간으로 전송되며 팝업알림으로도 배설 유무를 확인할 수 있다. 설계한 모듈을 통해 수집된 데이터와 실제 배설 유무를 비교하여 본 연구의 유효성을 검증하였다.
의료기관에서 특별 관리 대상이 되는 와상환자, 고령자, 치매 환자들은 대소변을 스스로 처리할 수 없어 보호자나 간병인의 도움이 필요하다. 특히 대변에는 독성물질이 포함되어있어 습진이나 피부염, 두드러기의 발병 요인이 되므로 기저귀의 교체는 중요하다. 본 논문에서는 이러한 문제에 대하여 편의를 제공하고자 고령자의 다양한 배설 요건을 고려한 대소변 감지용 웨어러블 디바이스 설계를 제안하였다. 구현된 웨어러블 디바이스는 요양병원에서 사용되는 성인용 기저귀에 대소변을 감지할 수 있는 센서와 모듈을 부착한 형태로서 착용자의 배설유무를 LED로 확인할 수 있다. 측정된 데이터는 모듈 내 블루투스를 통해 스마트폰 앱에 실시간으로 전송되며 팝업알림으로도 배설 유무를 확인할 수 있다. 설계한 모듈을 통해 수집된 데이터와 실제 배설 유무를 비교하여 본 연구의 유효성을 검증하였다.
A bedridden patients, elderly people, and dementia who are subject to special care at a medical institution can not handle the feces themselves and need the help of a guardian or care-giver. In particular, toxic substances are contained in the stools, which can cause eczema, dermatitis and urticaria...
A bedridden patients, elderly people, and dementia who are subject to special care at a medical institution can not handle the feces themselves and need the help of a guardian or care-giver. In particular, toxic substances are contained in the stools, which can cause eczema, dermatitis and urticaria, so it is important to replace diapers. In this paper, we propose a wearable device design for the detection of excretions in consideration of the various excretion requirements of the elderly. The device is a form in which a module are attached to an adult diaper used in a nursing hospital to detect excreta, and the presence or absence of a wearer can be confirmed by an LED. The measured data is transmitted to the smartphone app in real time via Bluetooth in the module and can be checked for popup notification. The validity of this study was verified by comparing the actual excretion with the data collected through the designed module.
A bedridden patients, elderly people, and dementia who are subject to special care at a medical institution can not handle the feces themselves and need the help of a guardian or care-giver. In particular, toxic substances are contained in the stools, which can cause eczema, dermatitis and urticaria, so it is important to replace diapers. In this paper, we propose a wearable device design for the detection of excretions in consideration of the various excretion requirements of the elderly. The device is a form in which a module are attached to an adult diaper used in a nursing hospital to detect excreta, and the presence or absence of a wearer can be confirmed by an LED. The measured data is transmitted to the smartphone app in real time via Bluetooth in the module and can be checked for popup notification. The validity of this study was verified by comparing the actual excretion with the data collected through the designed module.
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문제 정의
그러나, 요양병원에서는 첫 배뇨 시, 기저귀를 교체하지 않고 시간대에 맞춰 확인 후 교체를 하기 때문에, 다시 소변을 보게 될 경우, 일회성 측정보다 횟수를 확인할 수 있는 시스템의 구현이 필요하다. 따라서 향후 연구과제로 본 연구에서 사용된 온도 센서와 수분 감지 센서를 한 모듈에 적용하여 다회성 측정이 가능하도록 신뢰성을 높이고 6시간 단기 측정에서 24시간 장기 측정방식으로 실험 일정을 변경하여 대변도 측정이 가능하도록 하고자 한다.
본 논문에서는 이러한 문제를 해결하고 의료서비스의 질을 높이고자 요양병원에 입원 중인 고령환자들의 배뇨특성을 기반으로 배설기관의 위치를 파악하고, 대소변을 감지할 수 있는 탈부착형 웨어러블 디바이스를 설계하였다. 성인용 기저귀 내부에 대소변을 감지할 수 있도록 수분감지센서를 설계하여 부착하고 배설이 감지된 센서의 위치에 따라 모듈에 내장된 LED가 각각 다른 색으로 변화한다.
제안 방법
온도센서를 이용한 실험군 A와 수분감지 센서를 이용한 실험군 B로 5명씩 나누어 측정하고 해당 군의 피실험자 실제 배설 데이터와 비교하였다. 단시간 측정으로는 대변 감지 비교 데이터를 수집하기에 어려움이 있어 소변 감지 데이터를 기준으로 신뢰성을 판단하였다.
대소변 감지센서는 유연성이 좋아 여러 형태로 변형이 가능한 muRata사의 NTC 서미스터 NXFT15WF104FA2B를 사용하여 온도를 측정하는 방법과 피복이 벗겨진 금속 선 부분에 수분이 닿으면 저항이 감소하여 대소변을 감지하는 방법 두가지를 채택하여 사용하였다. 고령환자의 배설 상태를 검출하기 위하여 대소변이 배출되는 위치에 그림 4와 같이 부직포 소재의 의료용 반창고를 이용하여 부착하였다.
본 논문에서는 스마트폰 앱과 연동이 가능한 대소변 감지용 웨어러블 디바이스를 두 가지 방법으로 설계하였다. 구현된 웨어러블 디바이스는 요양병원에서 사용되는 성인용 기저귀에 대소변을 감지할 수 있는 센서와 모듈을 부착한 형태로서 착용자의 배설유무를 LED와 앱을 통하여 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 인지기능 및 신체기능이 떨어지는 요양병원의 고령환자 및 와상환자, 치매환자 등을 대상으로 기존 성인용 기저귀에 부착하여 사용이 가능한 대소변 감지용 웨어러블 디바이스를 설계하였다. 설계한 웨어러블 디바이스의 전체적인 구성은 기저귀에 부착가능한 대소변 감지 센서와 블루투스 통신이 가능한 측정 모듈, 측정한 데이터를 수집하여 표시하기 위한 스마트폰 앱으로 구성되어진다.
0칩이 내장되어있어 측정된 데이터와 배설유무는 스마트폰이나 태블릿 PC를 통해 실시간으로 확인이 가능하다. 설계한 웨어러블 디바이스를 통해 수집된 데이터와 실제 배설 유무를 비교하여 본 연구의 유효성을 검증하였다.
온도센서를 이용한 실험군 A와 수분감지 센서를 이용한 실험군 B로 5명씩 나누어 측정하고 해당 군의 피실험자 실제 배설 데이터와 비교하였다. 단시간 측정으로는 대변 감지 비교 데이터를 수집하기에 어려움이 있어 소변 감지 데이터를 기준으로 신뢰성을 판단하였다.
대상 데이터
대소변 감지모듈은 센서로부터 대소변 배설 유무를 전송받기위한 센서부, 데이터 획득 및 출력부, 무선 데이터 송신부로 나뉘어져있다. MCU는 2.4GHz의 저전력 기반 블루투스 4.0이 내장되어있는 Texas Instruments사의 CC2541을 사용하여 그림 5와 같이 설계하였다. CC2541은 8051 CPU core 기반으로 온도, 습도, 압력, 가속도계, 자이로스코프, 자력계등의 센서를 이용하여 스마트폰과 연동이 가능한 헬스케어 제품에 사용되고 있다.
설계한 웨어러블 디바이스의 테스트를 위하여 60∼80대 고연령층 여성 10명을 대상으로 6시간동안 대소변검출 유무를 측정하여 데이터를 수집하였다.
데이터처리
신뢰도 분석을 통해 실험군의 정확도를 비교하였으며 cronbach’s alpha>0.6인 경우를 신뢰성이 있음으로 판단하였다.
성능/효과
본 논문에서는 스마트폰 앱과 연동이 가능한 대소변 감지용 웨어러블 디바이스를 두 가지 방법으로 설계하였다. 구현된 웨어러블 디바이스는 요양병원에서 사용되는 성인용 기저귀에 대소변을 감지할 수 있는 센서와 모듈을 부착한 형태로서 착용자의 배설유무를 LED와 앱을 통하여 확인할 수 있었다. 설계한 모듈을 통해 수집된 데이터와 실제 배설 유무를 비교한 결과, 실제 결과와 87% 이상 일치함을 보여 설계한 웨어러블 디바이스의 신뢰성을 검증하였다.
분석 결과, 신뢰도 통계량에서 Cronbach’s alpha 값이 0.870으로 산출되어 온도센서를 이용한 웨어러블 디바이스와 실제 측정값의 신뢰도는 87% 일치함을 확인할 수 있었다.
분석 결과, 신뢰도 통계량에서 Cronbach’s alpha 값이 1.000으로 산출되어 수분 감지 센서를 이용하여 설계한 웨어러블 디바이스와 실제 측정값의 신뢰도는 100% 일치함을 확인할 수 있었다.
구현된 웨어러블 디바이스는 요양병원에서 사용되는 성인용 기저귀에 대소변을 감지할 수 있는 센서와 모듈을 부착한 형태로서 착용자의 배설유무를 LED와 앱을 통하여 확인할 수 있었다. 설계한 모듈을 통해 수집된 데이터와 실제 배설 유무를 비교한 결과, 실제 결과와 87% 이상 일치함을 보여 설계한 웨어러블 디바이스의 신뢰성을 검증하였다.
실험 결과, 온도센서를 이용한 실험군보다 수분 감지 센서를 이용하여 측정할 경우 실제 측정 데이터와 유사함을 확인할 수 있었다. 짧은 시간 내에 소변과 대변을 모두 측정하기에는 어려움이 있어 소변 측정에 국한되는 변수가 있었다.
짧은 시간 내에 소변과 대변을 모두 측정하기에는 어려움이 있어 소변 측정에 국한되는 변수가 있었다. 온도센서를 이용하면 피측정자의 체온도 함께 측정이 가능하여 건강상태를 확인할 수 있는 장점이 있었으나 침상온도, 인체온도의 변수가 고려되어야함이 확인되었다. 수분 감지 센서를 이용하면 결과적으로 실제 측정 값과 일치함을 확인하였으나 적은 소변량에도 반응하기 때문에 재사용이 어려운 문제점도 발견되었다
후속연구
또한, 대소변 감지 시스템을 스마트폰 및 태블릿 PC를 통한 소규모 통신에서 향후 병원시스템에 적용이 가능한 다중 모니터링 시스템으로 발전시킬 경우, 현재 요구되는 전문적인 간호 서비스의 질을 보다 더 높일 수 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
기존의 대소변 감지에 사용되는 방법으로는 어떤 것이 있는가?
기존의 대소변 감지에 사용되는 감지방법으로는 기저귀 흡수체의 변색을 통해 확인하는 방법, 온도센서를 이용한 방법, 수분센서를 이용한 방법 등이 있다. 기저귀에 특정 색채를 인쇄하여 배설 시 변색되는 원리를 이용하는 방법은 보호자가 일일이 확인해야하는 불편함과 특수처리 된 기저귀를 사용해야하기 때문에 범용성이 떨어지는 문제점을 가진다.
스마트 병원 시스템이 필요로 하는 것은?
스마트 병원 시스템은 심전도, 산소포화도, 체온, 혈압과 같이 개인 고유의 생체정보가 내재되어 있는 생체신호가 요구되며, 이러한 생체정보의 처리 기술과 빅데이터 기반의 분석 및 응용 기술을 필요로 한다. 그러나 이러한 시스템에 관한 의료기기 인증 기준과 생체신호 보안 기술은 아직 미흡하여 의료 현장 적용을 위해서는 지속적인 기술개발이 필요하다[16, 17].
대소변 감지용 웨어러블 디바이스는 어떻게 구성되는가?
본 연구에서는 인지기능 및 신체기능이 떨어지는 요양병원의 고령환자 및 와상환자, 치매환자 등을 대상으로 기존 성인용 기저귀에 부착하여 사용이 가능한 대소변 감지용 웨어러블 디바이스를 설계하였다. 설계한 웨어러블 디바이스의 전체적인 구성은 기저귀에 부착가능한 대소변 감지 센서와 블루투스 통신이 가능한 측정 모듈, 측정한 데이터를 수집하여 표시하기 위한 스마트폰 앱으로 구성되어진다. 이에 대한 전체 블록도를 그림2에 도시하였으며, 블록도를 가시화하여 그림 3으로 나타내었다.
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