의료기기는 다학제적 융합기술 분야이자 고 부가가치 산업으로 IT 기술의 발전과 초고령화 사회의 본격화로 높은 성장 가능성이 전망된다. 이 중 피부 부착형 (웨어러블) 및 인체 삽입형 (임플랜터블) 소형 의료기기는 포화된 스마트폰 시장에 새로운 성장 원동력으로 작용할 것이다. 따라서 본고에서는 생체삽입형 및 부착형 소형 의료기기 중 생체삽입형 전극 어레이, 스마트 콘택트 렌즈, 피부부착형 헬스 모니터링 디바이스의 개발 사례를 알아보고, 궁극적 소형 의료기기로 손꼽히는 복용형 디바이스에 대한 전망을 알아본다. 또한 각 유형별로 현재 극복해야 할 기술적 한계와 문제점을 짚어본다.
빅데이터 기술의 발전에 따라 여러 분야에서 빅데이터의 필요성이 증가하고 있다. 그중 최근 의료 산업은 치료 중심에서 예방과 건강관리 중심으로 변화됨에 따라 질병 발생 가능성 예측 및 개인 맞춤형 의료 서비스의 중요성이 증대되고 있다. 이를 위해서는 개인의 생체정보를 수집할 수 있는 디바이스와 수집된 데이터를 분석할 빅데이터 시스템이 필요하다. 본 논문에서는 저가형 웨어러블 디바이스를 이용한 생체정보 빅데이터 시스템을 설계하였다. 웨어러블 디바이스는 심장 박동수와 걸음 수, 활동량 등의 기본적인 생체정보를 획득할 수 있는 Mi Band를 이용하였고, 수집된 생체정보는 MongoDB를 이용하여 NoSQL 형식으로 저장한 후 분석하였다. 본 연구의 결과를 기반으로 차후에는 Hadoop 등을 사용하여 실제 의료 환경에서 사용이 가능한 빅데이터 시스템을 구축하고 다양한 의료 정보용 웨어러블 디바이스와 연계하여 실제 의료 서비스에서 사용이 가능할 수 있다.
생명을 위협하는 주요한 소형혈관 치료를 위한 의료기기의 생체재료로서 박막니티놀이 최근 소개되었고, 다양한 실험실 실험(in vitro)과 생체실험(in vivo)을 통하여 혈액적합성과 소형혈관치료 디바이스로서의 가능성에 대한 연구가 이루어졌다. 이 글에서는 박막니티놀의 특성, 제조방법 그리고 이 재료를 이용한 디바이스인 뇌동맥류 유량 조절 스텐트(cerebral aneurysm flow-diverting stent)와 말초동맥질환 스텐트 그라프트(peripheral artery disease stent graft)에 대하여 설명을 하였다.
본 논문에서는 일반 가정이나 건물 내에서 일종의 바이오센서인 개인건강 디바이스를 이용함에 있어, 각 디바이스들과 이들로부터 개인 생체정보를 수집하는 게이트웨이간 통신 시 환자의 개인정보를 보호할 수 있는 새로운 프라이버시 보호 방법을 제안한다. 제안하는 방법은 이전 [1]에서 제안한 프라이버시 보호 방법보다 추가적인 무결성 보장 및 전송 보안을 통해 훨씬 강건하고 안전하며 국제 표준인 ISO/IEEE 11073-20601[2]을 준수하고 있어 다양한 개인건강 디바이스들에 상호 호환이 가능하다는 장점이 있다.
신규 의료기기 개발 기술의 발전으로 다양한 형태로 손쉽게 생체 정보 및 의료 정보를 얻을 수 있는 기술이 증가하고 있다. 이러한 정보 수집 기술과 기기들의 증가로 생체 정보는 일상생활의 라이프로그와 함께 의료서비스의 주요 정보로 활용되고 있다. 그러나 다양한 생체신호의 활용성이 증가하고 있지만 보안적인 측면을 고려하지 않는 문제점을 갖고 있다. 또한, 의료현장에서 환자의 생체신호와 의료영상정보는 개별적인 디바이스에 의해 생성되며, 통합 관리되지 못하는 실정이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서, 본 논문에서는 생체신호와 의사의 소견정보를 포함하여 QR 코드화하고 이와 연계된 의료영상정보와 통합하고자 한다. 이를 위해, 의료영상정보 표준인 DICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine)과 기존 생체신호 계측기들로부터 수집된 생체신호를 QR 코드화하여 의료영상정보에 통합한 이미지 파일 스킴을 제시한다. 그리고 시스템 구현 환경은 의료영상기기와 생체신호 수집을 위한 생체신호 계측기 그리고 스마트 디바이스와 PC로 구성하였다. 의료기기나 생체 신호 계측장치로부터 데이터를 전송 받기 위한 의료영상이미지 정보와 생체신호의 ROI 추출을 위하여 .NET Framework를 사용하여 QR 서버 모듈을 윈도우 서버 2008 운영체제에서 운영되도록 구현하였다. QR 서버 모듈의 주요기능은 의료영상기기로부터 생성된 DICOM파일을 파싱하고, 식별 ROI 정보를 추출하여 데이터베이스에 저장하여 관리한다. 또한, EMR, OCS와 같은 환자의 의료정보는 기본 정보 및 긴급상황 시 필요한 ROI 정보를 추출하여 QR코드화 하여 관리한다. 또한 생체 계측 기기로 환자 식별에 사용될 PID (patient identification) 와 함께 생체 정보를 전송 받을 경우 생체 정보의 크기에 따라 이를 해당 환자의 ROI와 함께 QR코드화 하여 관리하며, 생체 정보 파일 또한 저장하여 관리한다. 전송받은 생체정보가 QR코드로 변환할 최대 사이즈 이상일 경우 서버를 통해 생체정보에 접근할 수 있는 URL 정보를 QR코드화 한다. 또한 QR 코드 형태로 제공되는 정보는 .NET 프레임워크가 설치된 PC와 Android기반의 스마트 단말기상에 뷰어 프로그램을 통해 확인함으로 인증된 클라이언트만이 관련 정보를 확인할 수 있도록 하였다. 끝으로 응용 서비스의 수행결과를 통해 기존 의료영상정보와 생체신호 그리고 환자의 건강정보가 통합되어 의료현장에서 적용하는데 적합한 의료정보 서비스를 제공함을 보였다.
WBAN(Wireless Body Area Network) 기술은 인체 내부 및 외부에 부착한 디바이스들을 무선으로 연결하여 통신할 수 있는 근거리 무선 통신 기술로서 IEEE 802.15.6 TG BAN을 중심으로 물리 계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층 및 응용계층 등에서 표준화가 진행되고 있다. WBAN 환경을 지원하기 위해서는 센서 노드 디바이스 뿐만 아니라 WBAN 미들웨어 및 WBAN 응용 서비스 등의 WBAN 핵심 기술의 개발이 필요하다. 본 논문에서는 3G, 4G, WiFi를 통하여 환자의 생체 정보를 정확하고 신속하게 전달하기 위한 목적으로 WBAN 환경을 위한 의료용 메시지 구조를 설계하고 WBAN 게이트웨이 관리 엔진을 통하여 BN으로부터 들어온 환자의 생체 정보를 스마트폰에서 확인할 수 있는 의료용 애플리케이션을 구현하였다.
최근 개인의 생체 데이터를 수집·활용하여 적시에 효과적인 예방과 치료를 제공하는 맞춤형 의료 및 서비스가 가능하며, 사용자의 헬스케어에 활용되고 있다. 실시간 건강관리 서비스로 개발하여 스마트폰, PC 태블릿 등을 활용하여 각 개인에게 정보를 제공·수집된 데이터를 통해 경보하고 관리자에게 분석 데이터 및 결과를 알려서 양방향 커뮤니케이션을 지원하며, 이에 따른 건강관리를 구성할 수 있는 시점에 직면하고 있다. 본 연구에서는 생체신호를 통한 헬스케어 디바이스와 실시간 건강관리 시스템을 포함하는 스마트 웨어러블 헬스케어 기술 동향을 분석하여 현재 시점에서의 기술개발 특허 출원에 대비하고자 한다. 스마트 웨어러블 헬스케어 기술 관련 특허는 연구개발 집중도가 비교적 높은 것으로 조사되었다. 분석 구간 전반에 걸쳐 한국은 실시간 헬스케어 시스템에 대한 특허 활동에 집중하고 있으며, 미국 및 유럽은 생체기술을 통한 헬스케어 디바이스에 대한 특허 활동을, 일본은 생체기술을 통한 헬스케어 디바이스 및 시스템 전반에 걸쳐 특허 활동을 활발하게 하는 것으로 나타났다. 생체기술을 통한 헬스케어 디바이스와 실시간 건강관리 시스템에 대한 특허는 최근 한국에서 시장을 주도하고 있으며, 해당 기술에 대한 특허 및 시장을 확보하고 있는 것으로 나타남에 따라 스마트 웨어러블 헬스케어 기술은 시장진입 장벽이 높은 분야로 판단된다. 향후 기술을 상업화시킬 계획이 있다면 제품의 형상, 제조방법 및 기타 관련 기술 시스템에 대한 특허권을 획득하여 특허 포트폴리오를 구축하는 것이 중요하다.
Because arrhythmia occurs irregularly, it should be examined for at least 24 hours for accurate diagnosis. For this reason, this paper developed firmware software for arrhythmia detection and prevented consumption of temporal and human resources and enabled continuous management and early diagnosis. Prior to the experiment, the interval between the R peaks of the QRS Complex was calculated using the Pan-Tompkins algorithm. The developed firmware software designed and implemented an algorithm to detect arrhythmia such as tachycardia, bradycardia, ventricular tachycardia, persistent tachycardia, and non-persistent tachycardia, and a data transmission format to monitor the collected data based on BLE. As a result of the experiment, arrhythmia was found in real time according to the change in BPM as designed in this paper. And the data quality for BLE communication was verified by comparing the sensor's serial communication value with the Android application reception value. In the future, wearable devices for real-time arrhythmia detection will be lightweight and developed firmware software will be applied.
최근 급성 질환으로 인한 사망률은 꾸준히 증가하고 있다. 이러한 급성 질환은 초기 증상 발생 시 올바른 인지와 신속한 대처가 요구된다. 그러나 유지 관리비용 면에서 모든 개인의 응급상황을 관리할 수 있는 의료시스템은 구축하기 어렵다. 본 논문에서는 언급한 문제점을 해결하기 위해 웨어러블 디바이스와 개인건강기록 시스템을 제안한다. 웨어러블 디바이스에서 측정한 심박 체온의 생체신호로 응급 상황을 판별해 지정된 보호자에게 알린다. 또한, 응급버튼을 통해 곧바로 응급상황을 알린다. 개인이나 가족과 관련된 건강정보를 관리할 수 있는 개인건강기록(Personal Health Record)을 제공한다. 본 시스템을 통해 사용자의 응급상황에 신속하게 대처하여 생명을 보호할 수 있을 것으로 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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