본 논문은 만성질환을 갖고 있으면서도 일상생활을 하고 있는 환자들의 응급상황을 신속히 감지하여 능동적으로 대처할 수 있게 하는 u-Health 시스템의 개발에 관하여 기술한다. 기울기 및 진동 센서, GPS, CDMA 통신 모듈 등으로 구성된 PHCH(Personal Health Care Host) 장치에 의해 환자의 위급상황이 신속히 감지되면 현재 환자가 위치한 위치정보를 병원과 보호자의 모바일 단말기로 문자 전송하여 상황에 즉각 대처할 수 있도록 한다. 특히, 시스템은 신경회로망을 이용하여 센서로부터 수신되는 신호 데이터를 분석하고 기절 또는 발작 증상과 같은 응급상황을 신속히 판단한다. 또한 환자의 응급 상황시에 GPS 데이터를 이용하여 환자의 위치를 지도에서 확인할 수 있다. 일상생환을 하면서 항상 주의가 필요한 만성질환자에게 이 시스템을 적용시킴으로써 응급 상황에 신속히 대처하여 귀중한 생명을 구할 수 있을 것으로 기대된다.
블루투스, 지그비, RFID와 같은 저가의 저 전력 무선통신 기술의 실용화는 웰빙 바람과 함께 유비쿼터스 헬스케어에 대한 관심이 급격하게 증가하고 있으며 u-Health는 센서네트워크분야에서 가장 중요한 응용분야중 하나가 되고 있다. 특히 독거노인이나 실버타운의 노인을 위해 응급상황에 대한 대처가 가능한 의료서비스를 개발하는 것은 그 자체로 의미가 있으며 그 수요는 노령인구의 급속한 증가와 함께 지속적으로 늘어날 것으로 기대된다. 이에 본 논문은 일상생활에서 손가락에 착용한 반지모양의 pulse oximeter 센서에 의해 수집된 PPG 신호로부터 정확한 맥박 변화율을 이끌어내는 것에 대한 타당성을 보이고자 한다. 이를 위해 반사형과 투과형 2가지 종류의 반지센서를 제작하였으며 반지센서로부터 맥박데이터를 수집, 분석하고 응급상황에 대처할 수 있는 원격의 모니터링 시스템을 개발하였다.
미래 유비쿼터스 환경에 적합한 플랫폼은 모바일이면서 대용량 데이터를 자유롭게 송수신할 것이다. 그런 가운데 의료분야에서는 센서와 멀티미디어 기술의 발달에 발맞춰 개인이 휴대할 수 있는 휴대용이나 재택형 의료기기가 더욱 발전될 것이다. 그러한 다양한 의료기기 정보를 손쉽게 교환하고 전송하는 헬스케어용 단말기 또한 발전될 것이다. 이에 본 논문에서는 현재 모바일기기에 강력한 프로세서인 PXA255를 기반으로 이동성과 속도를 보장하는 WLAN을 연결하여 모바일 플랫폼에서의 의료 정보 전송을 통하여 효율적인 서비스를 위한 시스템을 제공하는데 중점을 두었다.
사용자의 활동 신호 또는 생체 신호를 무의식적이고 무구속적으로 측정하는 방법은 유비쿼터스 환경에서 헬스케어 뿐만 아니라 관련된 사용자 인터페이스를 실현하기 위해서 중요하다. 특히 무구속적인 측정은 장시간 동안 사용자의 활동을 모니터링하기 위한 활동 상태 추정 시스템에 사용되어야 한다. 본 논문에서는 가속도센서를 탑재한 핸드헬드 단말기의 시계열 가속도 분석을 통한 사용자 활동 상태 추정 기법을 제안한다. 제안된 사용자 활동 추정 시스템은 사용자의 불편함을 최소화하기 위해서 가속도센서를 사용자가 일상 생활동안 항상 휴대하고 있는 핸드헬드 단말기에 부착되어 구성되고, 이것을 실생활에서 실용적으론 구현하기 위해서 핸드헬드 단말기가 사용자에 의해서 휴대될 수 있는 위치를 앞주머니, 뒷주머니, 윗주머니, 가방, 허리, 손으로 쥐기 등과 같이 고려하였다.
최근 무선 인체 네트워크 (WBAN)는 유비쿼터스 헬스케어 시스템에의 활용으로 주목 받고 있다. WBAN에서는 인체에 부착 되거나 이식되는 센서 노드와 PDA와 같은 휴대용 개인 베이스 스테이션 (BS)의 에너지 제약이 있고, 이 장치들의 제한된 계산 능력과 메모리 때문에 노드들이 수행하는 계산의 복잡도를 최대한 줄여야만 한다. 또한 생체 신호를 다루기 때문에 신뢰성 있는 데이터 전송이 필수적이다. 본 논문에서는 네트워크 코딩 오버헤드를 줄이고 에너지 효율을 높이기 위해 WBAN을 위한 시스테매틱 (systematic) 네트워크 코딩 기법을 제안한다. 제안하는 시스템을 마코프 체인 (Markov chain)을 이용해 모델링 하고 모든 노드가 BS로의 데이터 패킷 전송을 완료하는데 까지 소모되는 에너지를 최소화 하는 것을 최적화 문제로 정의 하였다. 다양한 환경에서 시뮬레이션을 수행 한 결과 기존의 전송 방법과 비교 했을 때 에너지 효율을 얻는 것을 보였다. 또한 기존의 WBAN에서의 네트워크 코딩의 디코딩 과정 보다 계산 복잡도가 낮아 네트워크 코딩으로 인한 계산 오버헤드를 줄였다.
유비쿼터스-헬스케어의 발전과 함께 사이버 공격에 대처하기 위한 개인의료정보 처리를 위한 CloudHIS의 망 분리를 기반으로 한 보안 강화를 제안한다. 모든 보안 위협으로부터 보호하고 명확한 데이터 보안 정책을 수립하기 위해 CloudHIS용 데스크톱 컴퓨팅 서버를 클라우드 컴퓨팅 서비스에 적용한다. 하이퍼 바이저 아키텍처를 갖춘 두 대의 PC를 사용하여 물리적 망분리를 적용하고 KVM 스위치를 사용하여 네트워크를 선택할 수 있다. 다른 하나는 두 개의 OS가 있는 하나의 PC를 사용하는 논리적 망분리이지만 네트워크는 가상화를 통해 분할된다. 물리적 망 분리는 인터넷과 업무망 모두에서 액세스 경로를 차단하기 위해 각 네트워크에 대한 PC의 물리적 연결이다. 제안된 시스템은 사용자의 실제 데스크톱 컴퓨터에서 서버 가상화 기술을 통해 인트라넷 또는 인터넷에 액세스하는 데 사용되는 독립적인 데스크톱이다. 보안 강화를 처리하기 위해 네트워크 분리를 통해 의료병원 정보를 처리하는 클라우드 시스템인 CloudHIS를 구성하여 해킹을 방지하는 적응형 솔루션을 구현할 수 있다.
RFID/USN은 유비쿼터스 컴퓨팅을 위한 핵심 기술로써 다양한 센서기술과 프로세서 집적기술 그리고 무선 네트워크 기술을 이용해서 실제 물리적 환경 정보를 원격에서 손쉽게 수집하고 모니터링 하는 것이 가능하다. 특히 의료분야는 U-Healthcare와 결합된 보건의료산업과 서비스에서 국제적인 경쟁력을 확보한 수 있을 것으로 기대되고 있다. 하지만 USN은 RFID의 표준 관리 시스템인 EPCglobal 아키텍처와 갚은 표준 프레임워크의 부재로 상호 운영 및 글로벌 센서 네트워크 구현에 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 USN의 센서 노드를 관리하는 시스템인 SIP 기반의 USN 관리 시스템 (UMS)을 제안한다. UMS는 세션 관리 기능 및 이동성 지원을 제공하는 SIP(Session Initiation Protocol)라는 인터넷 표준 프로토콜에 기반을 두고 있다. UMS 아키텍처는 기존의 SIP 아키텍처에 UUA(USN User Agent)와 UNS(USN Name Server)를 추가함으로써 이동성을 고려한 센서 노도의 위치 및 상태를 관리하게 된다. UUA는 제한된 능력의 센서 노드를 대신해 위치 등록과정을 수행하고 UNS는 센서 노드의 위치 추적을 위해 이름 변환 서비스를 제공한다. 제안하는 관리 시스템은 하나의 통일된 규격이 존재하지 않는 현재의 센서 네트워크를 통합 및 연동을 쉽게 히여 인터넷을 기반한 글로벌한 센서 네트워크 구축을 가능하게 한다. 또한, 인터넷 표준 프로토콜인 SIP를 사용하기 때문에 다른 서비스 및 프로토콜과의 연동이 쉽고 SIP 기반의 기존 자원을 재활용 활 수 있는 장점을 가진다. 본 논문에서는 제안하는 UMS를 기반으로 혈액관리 시스템의 시나리오를 통해 타당성을 검증한다.
In this study, ubiquitous health care system attaching in chair to monitor ECG for health care was developed at the unconsciousness state. The system conveniently and simple measured ECG at non-consciousness. We measured the contact impedance to skin-electrode of metal mesh electrodes of the system. Contact impedance enable the electrode to use for ECG measurement. The results are that the impedance of the metal mesh electrodes according to sizes is low when the size is 4$cm^2$. As the result, when the size of the metal mesh electrode is 4$cm^2$, the electrode is fit for ECG measurement. We can acquired by positing the arm on the metal mesh electrode. The ECG signal was detected using a high-input-impedance bio-amplifier, and then passed filter circuitry. The measured signal transmitted to a PC through the bluetooth wireless communication and monitored. Data of the non-constrained ECG system attaching in chair is noise-data when comparing metal mesh electrode with the Ag/Agcl electrode but the data is significant to monitor ECG for check the body state.
요골 동맥의 중앙 부에 위치 한 "관"이란 곳에 영구자석 부착하여 맥의 움직임에 따라 발생하는 자기장의 변화를 홀센서로 정량화하여 맥진파형을 측정하는 집게형 맥진기를 개발하였다. 홀소자 맥진센서로 얻어진 전기적 신호로 심전도와 용적맥파계를 사용해 동시에 측정된 맥박수, 비침습적 혈압, 호흡수, 맥파전달속도와 공간맥파전달속도를 환자감시장치에 디스플레이하였다. 개발된 장치는 한방과 양방의 의료용 저장 매체와 새롭게 시도되거나 융합되어지고 있는 환자감시 장비 및 유비쿼터스 헬스케어 시스템 개발에 도움이 될 것이다.
센서네트워크는 유비쿼터스 환경을 실현할 수 있는 기술로서, 최근 무인 경비 시스템이나 에너지 관리, 환경 모니터링, 홈 자동화, 헬스케어와 같은 다양한 분야에 적용 가능하다. 하지만 센서네트워크의 무선 통신 특성은 도청과 전송 메시지에 대한 위변조, 서비스 거부 공격에 취약하다. 현재 센서네트워크 상에는 안전한 통신을 위해 ECC(elliptic curve cryptography)를 통한 PKC(public key cryptography)암호화 기법이 사용된다. 해당 기법은 RSA에 비해 작은 키길이를 통해 동일한 암호화 강도를 제공하기 때문에 제한된 성능을 가진 센서상의 적용에 적합하다. 하지만 ECC에 요구되어지는 높은 부하 때문에 센서상의 구현을 위해서는 성능개선이 필요하다. 본 논문에서는 센서 상에서의 ECC를 가속화하기 위해 ECC연산의 핵심연산인 곱셈에 대한 최적화 기법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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