최근 들어, 웹 서비스와 연동을 통해 생체정보 모니터링 서비스를 제공하기 위한 다양한 연구가 시도되고 있다. 의료정보전송 표준인 ISO/IEEE 11073 PHD에서는 ISO/IEEE 11073 에이전트와 ISO/IEEE 11073 매니저간의 생체정보 교환을 위해 비 IP (No-Internet Protocol) 기반의 최적화된 교환 프로토콜인 ISO/IEEE 11073-20601을 정의하고 있다. 이러한 ISO/IEEE 11073-20601을 이용한 비IP 기반의 시스템 구조는 사물인터넷 기반의 원격 생체정보 모니터링 서비스를 제공하는 데 적합하지 않다. 왜냐하면, 사물인터넷 기반 U-헬스케어 서비스에서 원격지의 IP가 탑재된 생체정보 측정 장치들을 관리 및 제어할 수 있는 기능을 지원하기 어렵기 때문이다. 게다가, ISO/IEEE 11073-20601에서 정의하고 있는 ACSE와 CMDISE는 구조적인 복잡도로 인해 구현하기 어렵고 복잡하기 때문에 사물인터넷 기반의 U-헬스케어 서비스를 제공하는데 적합하지 않다. 이러한 기존의 문제점을 해결하기 위해, 본 논문에서는 사물인터넷 기반의 생체정보 모니터링 서비스를 제공하기 위한 사물인터넷의 ISO/IEEE 11073 DIM/REST 기반 생체정보 모니터링 구조를 제안한다. 이를 위해 사물인터넷 기반 생체정보 모니터링 시스템 구조를 설계하였고, ISO/IEEE 11073 에이전트와 ISO/IEEE 11073 매니저간의 ISO/IEEE 11073 DIM/REST 기반의 메시지 교환 프로토콜을 설계하였다. 제안된 시스템 구조의 실현 가능성을 검증하기 위해 서비스 프로토타입을 구현하였다.
본 논문에서는 최근 IT 기술의 집약체인 스마트폰을 중심으로 국제표준인 ISO/IEEE11073, HL7을 준용하여 다양한 PHD(Personal Health Device)들과의 연결성을 지원하는 모바일 게이트웨이 플랫폼을 구축을 통하여 홈&모바일 헬스케어 분야에서 새로운 모델을 제시하고자한다. 아울러 핵심 기술 요소인 ISO/IEEE11073, HL7 적용을 통해 홈 헬스케어용 센서 기기에 대한 각종 기술을 축적 하고 최근에 활용이 보편화되고 있는 스마트폰을 활용한 헬스케어 플랫폼 적용으로 우수성을 확보하고자 한다.
본 논문에서는 ISO/IEEE 11073 개인건강기기(Personal Health Device: PHD) 표준을 임베디드시스템 상에 구현할 경우, 요구되는 시스템 재원을 파악하고자, ISO/IEEE 11073 개인건강기기 표준의 구현에 대한 복잡도 분석(Complexity Analysis)을 수행하였다. 다양한 개인용 건강기기 중 체중계, 혈압계, 그리고 혈당계의 구현된 프로그램을 기반으로 모의코드를 작성하였다. 그리고 난 후 프로그램 메모리 공간 및 데이터 메모리 공간 두 개의 다른 관점에서 복잡도 분석모델을 하였다. 개인건강기기는 그 특성상 재원 또는 성능의 제약이 있어 본 연구의 결과는 상기 표준의 구현에 요구되는 추가적인 시스템 재원을 추정하는데 유용하게 활용될 수 있다.
최근 u-헬스 중심으로 건강 건강관리를 위해 수많은 PHD(Personal Healthcare Device)가 개발, 상용화 되고 있다. 하지만 대부분의 기기(PHD)들은 각각의 자체적인 프로토콜을 사용하여 통신을 하고 있기 때문에 타 기기간의 상호호환의 어려움이 있다. 이러한 문제점을 개선하고자 ISO와 IEEE에서는 표준화 프로토콜 IEEE11073-20601을 제정하였다. 본 논문에서는 표준 프로토콜 ISO/IEEE11073-20601을 이용하여, ECG(Electrocardiogram) 신호를 수신한 데이터를 Android OS 기반 태블릿에서 보여주고자 한다.
본 논문은 ISO/IEEE 11073 개인건강기기 표준에서 정의된 PM-store 개념을 적용하여 주기적으로 발생하는 대용량 측정 데이터의 전송 프로토콜을 구현할 경우, 개인건강기기의 중앙처리장치(CPU)에서 수행해야 하는 명령사이클(instruction cycles)의 수를 기반으로 한 복잡도 분석에 대한 연구이다. PM-store의 구성에 따라 중앙처리 장치가 처리해야 할 명령 사이클의 수에 대한 분석모델을 제시하였다.
유헬스 서비스는 사물인터넷 장치와 스마트 기기와 같은 모바일 장치를 사용하기 때문에 휴대가 간편한 소형 컴퓨팅 장치로 구성되어 있으며, 기존 컴퓨터에서 수행하던 작업을 동시에 수행할 수 있다. 환자의 생체정보를 이동통신망 환경에서 의료진과 환자 및 환자의 가족의 스마트기기로 실시간으로 전달할 수 있도록 bluetooth HDP기반의 메시지 구조를 사용하였다. ISO/IEEE 11073 PHD 표준을 기반으로 agent와 manager 사이의 통신 방법을 정의하였다. 의료진과 환자 및 환자의 가족이 스마트 기기를 통하여 실시간으로 확인할 수 있도록 안드로이드 기반의 모니터링 애플리케이션을 구현하여 일상생활에서 사용되고 있는 스마트 기기에서 동작을 확인함으로써 생체정보의 원활한 송수신을 확인하였다.
스마트 헬스케어 서비스(smart healthcare service)는 예방적 건강관리와 웰니스(wellness)를 위한 수요자 중심의 능동적 서비스 제공을 목표로 한다. 최근, 스마트 헬스케어는 스마트폰을 사용하여 기초체력 운동 지수, 섭취 칼로리, 심박 체크 등의 다양한 서비스를 제공할 수 있다. 그러나 미비한 개인건강기기 표준화로 아직까지 상용 가능한 서비스 모델이 없는 실정이다. 이에 본 논문에서는 산소포화도 측정계를 사용하여 Bluetooth HDP를 기반으로 ISO/IEEE 11073 표준을 지원하는 안드로이드 스마트 헬스케어 Manager를 설계, 구현하였다.
의료기기는 헬스케어 서비스를 위한 필수요소로 최근 의료와 관련된 스마트폰 애플리케이션의 증가와 함께 스마트폰과 연결되는 의료기기를 활용한 스마트 헬스케어가 대두되고 있다. 이러한 스마트 헬스케어는 현재 ISO/IEEE 11073 표준을 통해 의료기기와 게이트웨이를 연결하여 임상정보를 전송하고 게이트웨이는 HL7 CDA 표준 문서를 통해 전자 건강 기록 및 개인 건강 기록 시스템, 임상 워크플로우 및 임상 의사 결정 지원 시스템과 같은 유형의 의료 서비스 시스템과 연동하는 솔루션이다. ISO/IEEE 11073은 DIM(Domain Information Model)이라는 정보 모델을 기반으로 하며 HL7 v3인 CDA는 RIM(Reference Information Model)이 있기 때문에 상이한 인터페이스간의 매핑 매커니즘을 필요로 한다. 이에 본 논문에서는 스마트폰 환경에서 의료 응용 애플리케이션에서의 효율적인 의료기기 데이터 운용을 위해 RMIM(Refined Message Information Model) 기반의 IEEE 11073 DIM/HL7 v3 RIM 표준 인터페이스 변환 방법을 제안한다.
사물 인터넷 (Internet of Things : IoT) 환경에서 IoT 디바이스들은 전원이나 메모리 등의 물리적 구성요소들에 의해 제한되며 대역폭, 무선 채널, 처리율, 페이로드 등의 네트워크 성능 또한 제한적임에도 불구하고 타 IoT 디바이스들과 리소스를 공유한다. 특히 IoT 헬스케어 서비스에 있어서 원격 디바이스 정보 관리 뿐만 아니라 원격 환자 정보관리가 매우 중요하며, 더욱이, 사물인터넷 헬스케어 디바이스와 헬스케어 플랫폼간 상호연동성 지원이 매우 중요하다. 이를 위해서는 헬스케어 디바이스와 헬스케어 플랫폼간 데이터 정보 표현, 데이터 전송 표현, 메시지 규격 등이 사물인터넷 환경에 적합한 국제표준 준수가 매우 필요하다. 하지만, 기존의 국제의료정보 전송표준인 ISO/IEEE 11073 PHD (Personal Healthcare Device) 표준에서는 사물인터넷 환경 (네트워크 프로토콜)을 고려하지 않아 사물인터넷 헬스케어 서비스에 적용하기 어렵다. 이를 위해 본 논문에서는 사물인터넷 표준인 oneM2M과 의료정보 전송표준인 ISO/IEEE 11073 DIM(Domain Information Model)을 적용한 사물인터넷 헬스케어 시스템을 설계 및 구현하였다. 구현을 위해 oneM2M 기반인 OM2M 플랫폼을 활용하였고, 헬스케어 디바이스와 OM2M 플랫폼간 효율적인 전송 구문에 대한 평가를 위해 HTTP와 CoAP간, XML과 JSON간 단일 처리과정의 패킷 사이즈와 전송 패킷 수 등을 성능 분석하였다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제12권4호
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pp.1396-1414
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2018
With the proliferation of the Internet of Things (IoT) healthcare devices, significant interoperability issue arises where devices use proprietary data transfer protocols. The IHE PCD-01 standard has been suggested for the exchange of healthcare data in ISO/IEEE 11073 PHD data model. However, the PCD-01 is not efficient to be used in the IoT environment. This is because the use of SOAP for PCD-01 may be too complex to be implemented in the resource-constrained IoT healthcare devices. In this paper, we have designed a communication system to implement ISO/IEEE 11073 and IHE PCD-01 integration using the IETF CoAP. More specifically, we have designed the architecture and procedures, using CoAP, to seamlessly transmit the bio-signal from the tiny resource-constrained IoT healthcare devices to the server in a standardized way. We have also built the agent, gateway, and PCD-01 interface at the server, all of which are using the CoAP as a communication protocol. In order to evaluate the performance of the proposed system, we have used the PCD data to be transmitted over CoAP, MQTT, and HTTP. The evaluation of the system performance shows that the use of CoAP results in faster transaction and lesser cost than other protocols, with less battery power consumption.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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