KR20120120817A - 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템 - Google Patents
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Abstract
환자의 건강상태를 실시간으로 모니터링하고 수집된 정보를 병원이나 관리기관으로 전송하여 환자의 변화나 긴급사태에 미리 대비할 수 있도록 한 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템이 개시된다.
개시된 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템은, 실시간으로 생체정보를 측정하여 생체정보를 수집하고, 무선통신으로 상기 수집한 생체정보를 전송하는 센서 노드와; 상기 센서 노드로부터 전송된 생체정보를 취합하고, 상기 취합한 생체정보를 평가하여 환경의 변화량을 파악하며, 상기 취합한 생체정보를 외부 네트워크로 전송하기 위한 베이스 스테이션과; 상기 베이스 스테이션의 네트워크 모듈과 연계하여 측정 대상자의 생체정보와 이미지 정보를 전송받고, 디스플레이 프로그램을 기반으로 GUI형태로 환자 상태(측정 대상자)의 데이터를 화면에 디스플레이해주는 종합 통제 시스템을 구비한다.
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Description
본 발명은 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 환자의 건강상태를 실시간으로 모니터링하고 수집된 정보를 병원이나 관리기관으로 전송하여 환자의 변화나 긴급사태에 미리 대비할 수 있도록 한 센서 노드(sensor nodes)와 임베디드 기기(embedded terminal)에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 원격 환자 모니터링 시스템은, 언제 어디서나 의료 서비스를 받을 수 있도록 해주는 U-헬스케어(Healthcare) 서비스의 기반이 되는 시스템이다. 최근 U-헬스케어 서비스를 활성화하기 위한 움직임이 끊임없이 일고 있다. U-헬스 기술 시스템과 기기 개발에 나서는 것은 물론 만성질환자나 의료 취약지구 등을 대상으로 한 시범사업도 시작되고 있다. 특히, 정부에서도 스마트케어(U헬스케어+건강관리) 시범 서비스를 시작하면서 U-헬스케어에 대한 지원과 관심이 증가하고 있다. 스마트케어 서비스는 지속적인 건강관리가 필요한 만성질환자의 건강상태 등을 원격으로 관리 모니터링하고 환자에게 필요한 건강교육, 질환관리 등을 제공하는 신개념 의료서비스로 이를 위해서는 환자의 건강상태를 원격으로 모니터링하는 시스템이 기반이 되어야만 한다.
주지한 바와 같이, U-헬스케어는 IT(정보기술)와 BT(바이오기술)의 융합으로 네트워크를 통해 생체정보를 실시간으로 모니터링하고, 해당 데이터를 바탕으로 주치의 진료가 가능한 서비스를 말한다. 홈네트워크와 헬스케어를 연계함으로써, 가정에서 자신의 건강을 상시 모니터링하고, 자신의 건강상태에 맞는 조언을 원격지 전문가로부터 들을 수 있는 맞춤형 홈 헬스케어가 가능해진다.
고령화 사회로 접어들고 있는 미국과 일본을 비롯한 선진국들은 이미 수년전부터 U-헬스케어 시대에 대비하고 있다. 유럽의 의료기기 전문회사인 필립스 메디컬 시스템은 2002년부터 울혈성 심부전 환자의 건강관리를 위해 원격 모니터링 서비스를 제공하고 있다. 영국 임페리얼 대학과 미국의 인터치 헬스사도 2005년 의료 전문가가 무선기술을 이용해 원격지에 있는 환자와 통신할 수 있는 로봇을 개발했다.
스포츠용품 회사들도 예외는 아니다. 아디다스와 핀란드의 폴라사가 2005년 개발한 "프로젝트 퓨전"은 세계 첫 통합형 트레이닝 시스템이다. 심박수, 스피드, 거리 등을 측정하는 장비가 아디다스의 의류와 신발에 통합돼 개인의 건강상태에 따라 최적화된 트레이닝 프로그램을 조언해 준다.
국내에서도 코오롱아이넷, 비트컴퓨터, 인성정보 등 의료정보 업체를 비롯하여 LG CNS, 현대정보기술, 삼성전자. SK텔레콤, KT 등 대기업들도 U-헬스케어에 관심을 갖고 관련 사업을 추진 중이다.
2005년부터 유비쿼터스 사업을 추진해온 코오롱아이넷은 홈 네트워크와 IBS(빌딩자동화)를 중심으로 U-헬스케어 분야를 접목하며 가시적인 성과를 거뒀다. 2005년 강원도 만성질환 원격진료시스템 1차 사업을 완료한 이후 2006년부터는 서울대학교병원과 산학연 연구과제로 "EMR 기반의 미래 환경형 의료정보시스템 개발" 프로젝트를 추진하는 등 꾸준히 기반을 다졌다. 이 밖에도 2007년 경찰병원 및 경찰종합학교 원격진료시스템 구축, 2008년 원주 U 시티사업(공공보건 분야) USP 등 다양한 사업을 추진 중이다.
코오롱 아이넷은 다른 SI업체들이 처방전달시스템(OCS), 의료영상저장전송시스템(PACS) 등 애플리케이션 구축 시장에 집중하는 것과는 달리, 시장 차별화를 위해 환자위치정보, 진료대기 및 환자인식, 무구속 생체정보 모니터링 등 미래형 U병원 구축에 주력하였다. 또한, U도시의 주요 서비스 항목인 공공보건의료 분야에서 원격진료 및 독거노인 관리서비스 시스템 구축에도 주력할 계획이다.
인성정보가 SK텔레콤과 KT에 제공 중인 모바일 당뇨관리 서비스(하이케어 주치의 당뇨관리)도 눈여겨 볼만하다. 모바일 당뇨관리 서비스는 모바일용 혈당 측정기를 휴대전화에 연계, 언제 어디서나 손쉽게 자가 혈당 측정을 하고 측정된 수치는 자동으로 주치의에게 전달돼 관리를 받는 서비스다. 동전 크기의 모바일용 혈당 측정기기를 휴대전화에 연결해 자가 혈당을 측정하면 측정된 수치는 주치의와 보호자에게 자동으로 전송되고 실시간으로 그 결과가 통보된다. 또한, 정해진 기간 동안 혈당을 측정하지 않으면 "측정을 해달라"는 문자메시지가 발송되어 고객이 잊지 않고 지속적으로 혈당을 측정할 수 있다.
현대정보기술은 2005년부터 조직과 전략을 재정비하며 U시티 사업을 추진하고 있다. 서울아산병원 의료정보시스템 구축을 시작으로 국내 대형 IT서비스 업체 최초로 의료분야에 진출, 건국대학교병원, 경희대 동서신의학병원, 이대 목동병원 등 40여 개 이상의 프로젝트를 성공적으로 수행해왔다.
지난해부터 KT COOKTV, LG텔레콤 myLGtv를 통해 제공됐던 U-헬스 시범서비스가 검증과정을 마치고 상용화를 위한 마무리 단계에 접어들었다. 2일 KT와 LG데이콤에 따르면, 지난해부터 선보였던 IPTV 기반 U-헬스 서비스가 상용화를 위한 최종점검을 마친 것으로 확인됐다. 특히, 양방향 서비스를 보장하기 위한 IP 장애와 같은 네트워크 안전성 문제만 해결하면 된다는 점에서 기술 측면에서는 90% 이상 준비가 된 것으로 보인다. 두 회사는 각각 지난해 10월과 11월에 IPTV 기반의 u-헬스 시범서비스를 선보인 바 있다. KT는 지난해 10월 비트컴퓨터와 손잡고 "드림케어 TV"라는 U-헬스 서비스를, LG데이콤은 지난해 11월 유라클과 손잡고 "TV닥터"라는 U-헬스 시범서비스를 제공해오고 있다.
케어디 서비스는 국내 최초의 온라인 전문 당뇨 관리 서비스로 환자가 기본적인 건강자료(혈당, 혈압, 케톤, 체중 등)와 음식 종류와 식사량, 운동량 등을 사이트에 입력하면 병원의 담당의사와 전문관리팀(간호사, 운동전문가, 영양전문가)들이 측정치를 실시간으로 확인해 관리 지침을 내려주는 시스템을 서비스중이다.
이러한 기존의 환자 모니터링 시스템에서는 사용자(환자)가 전용 측정기를 이용하여 상태를 측정하고, 이 측정 정보를 컴퓨터나 웹에 저장하는 기법이 주로 사용되어 왔으며, 최근에야 컴퓨터에 연결된 측정기를 통하여 실시간으로 정보를 컴퓨터에 저장하는 기법들이 개발되고 있다. 이와 더불어 IPTV를 통하여 원격으로 의사와 환자가 상담하는 시스템들도 개발되고 있다. 이러한 환자 모니터링 시스템을 통하여 어느 정도 환자의 상태를 실시간으로 모니터링할 수는 있겠으나, 활용범위에 한계가 있다는 문제점이 있다.
즉, 이러한 시스템을 활용하기 위해서는 인터넷에 연결된 컴퓨터가 설치되어 있어야 하고, 사용자가 주기적으로 컴퓨터 앞에 앉아 상태를 측정하고 병원으로 이 정보를 전송해야 하는 것이다. 이러한 기존의 환자 모니터링 시스템에서는 환자의 활동범위가 제한되며 실시간으로 환자의 상태를 모니터링할 수 없다는 단점이 있다. 더구나 환자가 활동 중에 이상증상을 보일 경우 신속하게 대처할 수 없다는 큰 문제점이 있다.
한편, 우리나라는 2020년 유비쿼터스 사회 진입과 함께 65세 이상 노인인구가 전체 인구의 14%를 넘는 고령화사회에 들어설 것으로 예상하고 있다. 고령화에 따른 만성질환 환자의 증가로 인해 언제 어디서나 진료 가능한 의료 서비스에 대한 필요성도 나날이 높아지고 있다. 아울러 원거리에서도 쉽게 환자의 상황을 확인하고 적절한 조치를 취할 수 있는 관리적 의미의 헬스케어가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명은 상기와 같은 기존 환자 모니터링 시스템에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,
본 발명이 해결하려는 과제는, 환자의 건강상태를 실시간으로 모니터링하고 수집된 정보를 병원이나 관리기관으로 전송하여 환자의 변화나 긴급사태에 미리 대비할 수 있도록 한 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 실시간으로 정보를 수집하고 무선통신으로 수집된 정보를 빠르게 전송하는 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)에 기반하여 실시간으로 환자의 상태를 측정할 수 있는 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 온도, 습도, 그리고 기압 등의 기상상태를 측정하고, 경사도 및 가속도 등의 물체의 변화를 측정하고, 상기 측정한 정보를 평가하여 환경의 변화량을 파악하거나 다른 노드들로부터의 데이터들을 취합할 수 있도록 한 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는, 실시간으로 취합한 정보를 무선 통신을 통해 다른 노드나 외부 네트워크로 전송하여 사용자가 활용할 수 있도록 하며, 환자와 의사 또는 보호자와의 커뮤니케이션을 위한 인터페이스 기기를 제공하고자 한 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템"은,
실시간으로 생체정보를 측정하여 생체정보를 수집하고, 무선통신으로 상기 수집한 생체정보를 전송하는 센서 노드와;
상기 센서 노드로부터 전송된 생체정보를 취합하고, 상기 취합한 생체정보를 평가하여 환경의 변화량을 파악하며, 상기 취합한 생체정보를 외부 네트워크로 전송하기 위한 베이스 스테이션을 포함한다.
상기 센서 노드는,
측정 대상자의 생체 정보를 취득하기 위한 센서 모듈과;
상기 측정 대상자의 이미지 정보를 취득하기 위한 이미지 캡처 모듈과;
상기 센서 모듈과 이미지 캡처 모듈의 정보를 취합하여 생체정보로 만들어 전송하기 위한 네트워크 모듈과;
상기 네트워크 모듈에서 전송된 생체정보와 다른 센서 노드로부터 전송된 생체정보를 상기 베이스 스테이션에 전송하기 위한 통신 모듈을 포함한다.
상기 센서 모듈은,
상기 측정 대상자의 손가락에 설치되어, 맥박, 맥진, 혈중 산소 농도를 측정하는 맥박 센서 모듈과;
상기 측정 대상자의 손목에 설치되어, 혈압 및 혈당을 측정하는 혈압 센서 모듈을 포함한다.
상기 센서 모듈은,
현장의 온도, 습도, 기압을 측정하는 기상 센서 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 통신 모듈은,
내장된 노드 간 통신 프로토콜을 통해 다른 센서 노드의 생체정보를 전송받는 것을 특징으로 한다.
상기 베이스 스테이션은,
상기 센서 노드와 외부 인터넷 네트워크 간의 중계 역할을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 베이스 스테이션은,
원격에서 무선 통신을 통해 상기 센서 노드와 통신을 수행하여, 측정 대상자의 생체 정보를 획득하는 것을 특징으로 한다.
상기 베이스 스테이션은,
상기 센서 노드로부터 전송된 측정 대상자의 생체정보를 무선으로 수신하기 위한 통신 모듈과;
상기 통신 모듈에서 수신한 생체정보를 상기 외부 인터넷 네트워크로 전송하기 위한 네트워크 모듈과;
상기 네트워크 모듈을 통해 전달되는 측정 대상자의 생체정보를 평가하여, 상기 측정 대상자의 상태 변화 여부를 판별하고, 상기 판별 결과 상기 측정 대상자의 상태가 변화된 경우 이미지 촬영 제어와 경보 발생을 제어하는 환자상태 점검모듈과;
상기 환자상태 점검 모듈에서 발생한 이미지 촬영 제어에 따라 이미지를 촬영하는 이미지 촬영모듈과;
상기 환자상태 점검 모듈에서 발생한 경보 발생 제어신호에 따라 환자 상태 변화에 대한 경보를 발생하는 경보 발생 모듈을 포함한다.
상기 베이스 스테이션의 네트워크 모듈과 연계하여 측정 대상자의 생체정보와 이미지 정보를 전송받고, 디스플레이 프로그램을 기반으로 GUI형태로 환자 상태(측정 대상자)의 데이터를 화면에 디스플레이해주는 종합 통제 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 종합 통제 시스템은,
상기 베이스 스테이션과 통신을 수행하여 측정 대상자의 측정 정보를 전달받기 위한 네트워크 모듈과;
상기 네트워크 모듈을 통해 전달받은 측정 대상자의 측정 정보를 내장된 디스플레이 프로그램을 이용하여 GUI형태로 측정 대상자 데이터를 디스플레이하는 디스플레이 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 디스플레이 모듈은,
이미지 보기 기능을 포함하고, 관리자에 의해 이미지 보기 기능이 선택되면 상기 베이스 스테이션으로부터 전송된 이미지 정보를 화면에 디스플레이해주어, 현장을 실시간으로 보여주는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 환자의 건강상태를 실시간으로 모니터링하고 수집된 정보를 병원이나 관리기관으로 전송하여 환자의 변화나 긴급사태에 미리 대비할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 실시간으로 정보를 수집하고 무선통신으로 수집된 정보를 빠르게 전송하는 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)에 기반하여 실시간으로 환자의 상태를 측정할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 온도, 습도, 그리고 기압 등의 기상상태를 측정하고, 경사도 및 가속도 등의 물체의 변화를 측정하고, 상기 측정한 정보를 평가하여 환경의 변화량을 파악할 수 있으며, 다른 센서 노드들로부터의 데이터도 취합할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 실시간으로 취합한 정보를 무선 통신을 통해 다른 노드나 외부 네트워크로 전송함으로써 사용자가 활용할 수 있는 장점이 있으며, 환자와 의사 또는 보호자와의 커뮤니케이션을 위한 인터페이스 기기를 제공해줄 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 "센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템"의 전체 구성도.
도 2는 도 1의 각부 상세 구성도.
도 3은 본 발명에서 환자 정보 디스플레이의 실시 예도.
도 4는 본 발명에서 이미지 디스플레이 정보의 예시도.
도 2는 도 1의 각부 상세 구성도.
도 3은 본 발명에서 환자 정보 디스플레이의 실시 예도.
도 4는 본 발명에서 이미지 디스플레이 정보의 예시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명에 따른 "센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템"의 전체 구성도로서, 센서 노드(100), 베이스 스테이션(임베디드 기기)(200), 원격 촬영 시스템(300), 데이터 베이스(400), 종합 통제 시스템(500), 환자 진단 시스템(600)으로 구성된다.
센서 노드(100)는 실시간으로 측정 대상자(환자)의 생체정보를 측정하여 생체정보를 수집하고, 무선통신으로 상기 수집한 생체정보를 전송하는 역할을 하는 것으로서, 실시간으로 정보를 수집하고 무선통신으로 수집된 정보를 빠르게 전송하는 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)에 기반하여 생체정보를 측정 및 전송한다.
이러한 센서 노드(100)는 도 2에 도시한 바와 같이, 시간 정보를 제공하는 타이머 모듈(101)과; 측정 대상자의 생체 정보를 취득하며, 주변 환경 정보를 취득하는 센서 모듈(102)과; 상기 측정 대상자의 이미지 정보를 취득하기 위한 이미지 캡처 모듈(103)과; 상기 센서 모듈(102)과 이미지 캡처 모듈(103)의 정보를 취합하여 생체정보로 만들어 전송하기 위한 네트워크 모듈(104)과; 상기 네트워크 모듈(104)에서 전송된 생체정보와 다른 센서 노드로부터 전송된 생체정보를 상기 베이스 스테이션(200)에 전송하기 위한 통신 모듈(105)을 포함한다.
이러한 센서 노드는 복수로 구현되며, 각각의 센서 노드의 상세 구성은 동일하며 작용 또한 동일하므로, 중복 기재를 회피하기 위해서 본 발명에서는 하나의 센서 노드(100)에 대해서만 설명하기로 하며, 각각의 센서 노드는 내장된 노드 간 통신 프로토콜을 통해 다른 센서 노드의 생체정보를 전송받게 된다.
베이스 스테이션(200)은 상기 센서 노드(100)로부터 전송된 생체정보를 취합하고, 상기 취합한 생체정보를 평가하여 환경의 변화량을 파악하며, 상기 취합한 생체정보를 외부 네트워크로 전송하는 역할을 한다.
이러한 베이스 스테이션(200)은 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 센서 노드(100)로부터 전송된 측정 대상자의 생체정보를 무선으로 수신하기 위한 통신 모듈(201)과; 상기 통신 모듈(201)에서 수신한 생체정보를 상기 외부 인터넷 네트워크로 전송하거나 내부로 전달하는 네트워크 모듈(202)과; 상기 네트워크 모듈(202)을 통해 전달되는 측정 대상자의 생체정보를 평가하여, 상기 측정 대상자의 상태 변화 여부를 판별하고, 상기 판별 결과 상기 측정 대상자의 상태가 변화된 경우 이미지 촬영 제어와 경보 발생을 제어하는 환자상태 점검모듈(203)과; 상기 환자상태 점검 모듈(203)에서 발생한 이미지 촬영 제어에 따라 이미지를 촬영하는 이미지 촬영모듈(204)과; 상기 환자상태 점검 모듈(203)에서 발생한 경보 발생 제어신호에 따라 환자 상태 변화에 대한 경보를 발생하는 경보 발생 모듈(205)을 포함한다.
이러한 베이스 스테이션(200)은, 상기 센서 노드(100)와 외부 인터넷 네트워크 간의 중계 역할을 수행하며, 원격에서 무선 통신을 통해 상기 센서 노드(100)와 통신을 수행하여, 측정 대상자의 생체 정보를 획득하게 된다.
원격 촬영 시스템(300)은 상기 베이스 스테이션(200)과 연계하여, 상기 베이스 스테이션(200)의 제어에 따라 현장을 촬영하여 이미지 정보를 베이스 스테이션(200)에 전달하는 역할을 한다.
데이터 베이스(400)는 상기 베이스 스테이션(200)에서 획득한 정보를 저장하는 역할을 하는 것으로서, 내부에 데이터 관리 모듈을 포함하는 것이 바람직하다.
종합 통제 시스템(500)은 상기 베이스 스테이션(200)의 네트워크 모듈과 연계하여 측정 대상자의 생체정보와 이미지 정보를 전송받고, 디스플레이 프로그램을 기반으로 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)형태로 환자 상태(측정 대상자)의 데이터를 화면에 디스플레이해주는 역할을 한다.
이러한 종합 통제 시스템(500)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 스테이션(200)과 통신을 수행하여 측정 대상자의 측정 정보를 전달받기 위한 네트워크 모듈(501)과; 상기 네트워크 모듈(502)을 통해 전달받은 측정 대상자의 측정 정보를 내장된 디스플레이 프로그램을 이용하여 GUI형태로 측정 대상자 데이터를 디스플레이하는 디스플레이 모듈(502)을 포함한다.
여기서 디스플레이 모듈(502)은 이미지 보기 기능을 포함하고, 관리자에 의해 이미지 보기 기능이 선택되면 상기 베이스 스테이션(200)으로부터 전송된 이미지 정보를 화면에 디스플레이해주어, 현장을 실시간으로 보여주게 된다.
환자 진단 시스템(600)은 원격에서 환자의 상태를 진료하고 확인하기 위해 의사가 사용하는 시스템으로서, 통상의 네트워크가 가능한 퍼스널컴퓨터라고 할 수 있다. 모니터를 통해 실시간으로 환자의 상태 데이터를 확인하고, 시각적으로 환자의 상태와 현장의 이미지를 확인할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템은, 무선 센서를 이용하여 측정 대상자(환자)의 건강 상태를 실시간으로 모니터링하고, 수집된 정보를 병원(환자 진단 시스템)이나 관리기관(종합 통제 시스템)으로 전송하여 환자의 변화나 긴급사태에 대비하게 된다.
특히, 센서 노드(100)는 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)를 기반하여, 실시간으로 환자의 상태를 측정하고 수집된 정보를 병원이나 관리기관으로 전송하게 된다.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 센서 노드(100)의 센서 모듈(102)은 측정 대상자(환자)의 생체 정보를 취득하게 되고, 기상 센서를 통해 주변 환경 정보를 취득하고, 타이머 모듈(101)에서 획득한 시간 정보를 기반으로 정보를 생성하여 네트워크 모듈(104)에 제공한다.
예컨대, 센서 모듈(102)은 환자 상태 측정 프로그램을 이용하며, 맥박 센서모듈을 손가락에 착용하고, 맥박 측정, 맥진 측정, 혈중 산소 농도를 측정하며, 혈압 센서 모듈을 손목에 착용하고, 혈압 측정, 혈당을 측정한다.
아울러 기상 센서를 통해 주변 환경의 온도, 습도 및 기압 등을 측정하게 된다.
각각의 정보는 실시간으로 측정하게 되며, 측정 대상자의 손목이나 손가락에 센서 모듈을 장착하기 때문에, 측정 대상자의 활동에 대한 제약이 발생하지 않는다.
이미지 캡처 모듈(103)은 촬영된 영상으로부터 이미지를 캡처하여 네트워크 모듈(104)에 전달하게 되고, 네트워크 모듈(104)은 상기 캡처한 이미지 정보와 센서 모듈(102)을 통해 실시간으로 전달되는 생체 정보(혈압, 맥박, 심전도, 기타)와 기상 정보(온도. 습도, 기압, 기타)를 측정 대상자의 정보로 만들어 통신 모듈(105)에 전달한다.
통신 모듈(105)은 상기 네트워크 모듈(104)을 통해 전달되는 측정 대상자의 생체 정보 데이터 및 기상 데이터를 무선 통신을 통해 베이스 스테이션(200)으로 전송한다. 아울러 통신 모듈(105)은 노드 간 통신 프로토콜을 통해 다른 센서 노드로부터 전송된 데이터를 상기 베이스 스테이션(200)에 중계해주는 역할도 수행한다. 여기서 데이터 중계는 일반적인 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)에서 노드 간 통신 프로토콜을 통해 다른 노드의 데이터를 중계해주는 과정과 동일하다. 이러한 통신 모듈(105)은 2.4GHz에서 동작하는 TelosB제품을 사용하였다.
여기서 네트워크상의 모든 센서 노드들이 동시 다발적으로 데이터를 전송하고자 하면 네트워크에 혼잡이 발생할 수 있으므로, 본 발명에서는 노드들을 중재하는 중재 알고리즘을 적용하여 노드들 간의 데이터 전송 효율을 높였다.
베이스 스테이션(200)에서는 센서 노드들로부터 데이터를 수집하여 외부 인터넷 네트워크를 통해 종합 통제 시스템(500)으로 전송하거나 환자 진단 시스템(600)으로 전송한다.
여기서 베이스 스테이션(200)은 사용자 인터페이스 단말기로 사용될 임베디드 기기로서, 수집된 정보를 디스플레이할 프로그램과 환자와 의사 간 대화를 위한 프로그램이 내장된다. 이러한 베이스 스테이션(200)은 Crossbow사 제품인 Stargate를 사용하였다. Stargate는 센서 노드를 부착할 수 있는 인터페이스를 제공하여 센서 노드와 통신을 할 수 있어, 센서 노드로 명령을 전달하거나 센서 노드로부터 데이터를 수집하는 기능을 수행할 수 있다.
베이스 스테이션(201)의 통신 모듈(201)은 각각의 센서 노드(100 ~ 100')로부터 전송된 생체정보 데이터 및 기상 데이터를 수신하여 네트워크 모듈(202)에 전달하게 되고, 네트워크 모듈(202)은 각각의 센서 노드로부터 수집한 데이터를 종합 통제 시스템(500) 및 환자 진단 시스템(600)으로 전송하여 관리자가 환자(측정 대상자)의 상태를 실시간으로 파악할 수 있도록 한다. 아울러 환자 상태 점검 모듈(203)에서 수집한 생체 정보 데이터의 평가를 수행하여, 환자 상태의 변화 여부를 판별하게 된다.
여기서 환자 상태의 변화 여부는 이전 환자의 생체 정보와 실시간으로 측정되어 전달되는 환자의 생체 정보를 지속적으로 비교하여, 그 변화 여부로 환자 상태에 변화가 발생했는지를 판별하게 된다. 물론 변화 여부를 판별하기 위한 범위를 설정하여, 아주 미세한 변화에는 반응하지 않으며, 어느 정도의 변화가 발생한 경우에만 환자 상태에 변화가 발생한 것으로 판별하는 것이 바람직하다.
환자 상태에 변화가 발생한 경우, 환자 상태 점검 모듈(203)은 이미지 촬영 모듈(204)과 경보 발생 모듈(205)을 컨트롤하게 되고, 이미지 촬영모듈(204)에서는 원격 촬영 시스템(300)과 연계하여 환자의 이미지 정보를 획득하여 이를 화면상에 표시하게 된다. 여기서 베이스 스테이션(200)은 사용자 인터페이스 단말기로서, 의사가 휴대하거나 보호자가 휴대하는 단말기이다. 그리고 도면에는 도시하지 않았지만 기능 입력을 위한 키 입력모듈과 환자의 이미지 정보나 생체 정보, 기상 정보를 화면에 표시하기 위한 표시장치(LCD)가 기본적으로 구비된다. 따라서 의사나 보호자는 표시장치의 화면을 통해 환자의 생체 정보 변화나 환자의 이미지 정보를 확인할 수 있게 되는 것이다.
아울러 경보 발생 모듈(205)은 환자 상태 점검 모듈(203)에 의해 환자 상태에 변화가 발생한 것으로 판단이 되면, 경보를 발생하여 관리자(의사, 보호자, 기타)가 이를 인지하도록 한다. 경보 발생 모듈(205)에 의해 경보가 발생하면 관리자는 화면을 통해 환자의 변화 상태를 인지하게 되고, 이후 긴급하게 후속 조치를 취하여 긴급 사태에 대하여 빠르게 대처하게 된다.
한편, 베이스 스테이션(200)에서 전송되는 수집 정보들은 데이터 베이스(400)에 데이터베이스화되어 저장되며, 종합 통제 시스템(500)은 네트워크 모듈(501)을 통해 베이스 스테이션(200)으로부터 전송된 환자 데이터를 실시간으로 전송받게 된다.
이후 디스플레이 모듈(502)에서 내장된 디스플레이 프로그램을 이용하여, 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 형태로 화면에 환자 데이터를 디스플레이하여, 관리자가 용이하게 환자 상태를 확인할 수 있도록 한다.
또한, 기상 데이터도 디스플레이 모듈(502)에서 화면에 표시해주어, 관리자가 환자 주변의 상황도 확인할 수 있도록 한다.
여기서 환자 정보 디스플레이 프로그램은 도 3과 같이 JMF(Java Media Framework)을 이용하였다. 화면의 좌측에는 무선 센서 노드가 생체 센서를 이용하여 측정한 후 전송한 환자의 상태 정보를 시간 축(가로 축)을 기준으로 그래프 형태로 나타내주어 환자의 상태를 실시간으로 파악할 수 있도록 해준다. 아울러 화면의 우측에는 의사와 환자의 이미지 정보를 실시간으로 갱신해주어 의사가 환자의 이미지 정보와 상태 정보를 같이 보면서 환자를 원격 진찰할 수 있도록 한다.
이미지 압축에는 JPEG 압축 기법을 사용하였으며, 초당 4프레임의 속도로 이미지를 촬영, 압축하여 실시간 전송 프로토콜인 RTP(Real-time Transport Protocol)로 전송하도록 하였다. 환자와 의사 간의 대화 지원을 위하여 음성 정보(오디오)도 RTP로 전송하게 된다. 도 4는 이미지 디스플레이 정보의 예시 도이다.
환자의 영상 정보를 수집하여 환자의 상태 측정 데이터와 함께 디스플레이하면 환자의 상태를 더욱 정확하게 모니터링할 수 있다. 이를 위해서 본 발명에서는 카메라(원격 촬영 시스템)를 이용하여 환자의 영상 정보를 수집하게 된다.
한편, 본 발명의 베이스 스테이션(200)은 상기와 같이 종합 통제 시스템(500) 및 환자 진단 시스템(600)에 센서 노드로부터 수집한 환자 데이터를 전송하는 것도 가능하지만, 외부 인터넷 네트워크를 통해 전자액자와 같은 장비와도 연동을 하여, 환자의 보호자들이 동시에 또는 선택적으로 환자의 상태를 확인하는 것도 가능하고, 환자와 대화하는 것도 가능하다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100… 센서 노드
102… 센서 모듈
103… 이미지 캡처 모듈
104… 네트워크 모듈
200… 베이스 스테이션(임베디드 기기)
202… 네트워크 모듈
203… 환자상태 점검 모듈
204… 이미지 촬영모듈
205… 경보 발생 모듈
102… 센서 모듈
103… 이미지 캡처 모듈
104… 네트워크 모듈
200… 베이스 스테이션(임베디드 기기)
202… 네트워크 모듈
203… 환자상태 점검 모듈
204… 이미지 촬영모듈
205… 경보 발생 모듈
Claims (12)
- 실시간으로 생체정보를 측정하여 생체정보를 수집하고, 무선통신으로 상기 수집한 생체정보를 전송하는 센서 노드와;
상기 센서 노드로부터 전송된 생체정보를 취합하고, 상기 취합한 생체정보를 평가하여 환경의 변화량을 파악하며, 상기 취합한 생체정보를 외부 네트워크로 전송하기 위한 베이스 스테이션을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 상기 센서 노드는,
측정 대상자의 생체 정보를 취득하기 위한 센서 모듈과;
상기 측정 대상자의 이미지 정보를 취득하기 위한 이미지 캡처 모듈과;
상기 센서 모듈과 이미지 캡처 모듈의 정보를 취합하여 생체정보로 만들어 전송하기 위한 네트워크 모듈과;
상기 네트워크 모듈에서 전송된 생체정보와 다른 센서 노드로부터 전송된 생체정보를 상기 베이스 스테이션에 전송하기 위한 통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템.
- 청구항 2에 있어서, 상기 센서 모듈은,
상기 측정 대상자의 손가락에 설치되어, 맥박, 맥진, 혈중 산소 농도를 측정하는 맥박 센서 모듈과;
상기 측정 대상자의 손목에 설치되어, 혈압 및 혈당을 측정하는 혈압 센서 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템.
- 청구항 3에 있어서, 상기 센서 모듈은,
현장의 온도, 습도, 기압을 측정하는 기상 센서 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템.
- 청구항 2에 있어서, 상기 통신 모듈은,
내장된 노드 간 통신 프로토콜을 통해 다른 센서 노드의 생체정보를 전송받는 것을 특징으로 하는 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템.
- 청구항 1에 있어서, 상기 베이스 스테이션은,
상기 센서 노드와 외부 인터넷 네트워크 간의 중계 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템.
- 청구항 6에 있어서, 상기 베이스 스테이션은,
원격에서 무선 통신을 통해 상기 센서 노드와 통신을 수행하여, 측정 대상자의 생체 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템.
- 청구항 7에 있어서, 상기 베이스 스테이션은,
상기 센서 노드로부터 전송된 측정 대상자의 생체정보를 무선으로 수신하기 위한 통신 모듈과;
상기 통신 모듈에서 수신한 생체정보를 상기 외부 인터넷 네트워크로 전송하기 위한 네트워크 모듈과;
상기 네트워크 모듈을 통해 전달되는 측정 대상자의 생체정보를 평가하여, 상기 측정 대상자의 상태 변화 여부를 판별하고, 상기 판별 결과 상기 측정 대상자의 상태가 변화된 경우 이미지 촬영 제어와 경보 발생을 제어하는 환자상태 점검모듈과;
상기 환자상태 점검 모듈에서 발생한 이미지 촬영 제어에 따라 이미지를 촬영하는 이미지 촬영모듈과;
상기 환자상태 점검 모듈에서 발생한 경보 발생 제어신호에 따라 환자 상태 변화에 대한 경보를 발생하는 경보 발생 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 베이스 스테이션의 네트워크 모듈과 연계하여 측정 대상자의 생체정보와 이미지 정보를 전송받고, 디스플레이 프로그램을 기반으로 GUI형태로 환자 상태(측정 대상자)의 데이터를 화면에 디스플레이해주는 종합 통제 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템.
- 청구항 9에 있어서, 상기 종합 통제 시스템은,
상기 베이스 스테이션과 통신을 수행하여 측정 대상자의 측정 정보를 전달받기 위한 네트워크 모듈과;
상기 네트워크 모듈을 통해 전달받은 측정 대상자의 측정 정보를 내장된 디스플레이 프로그램을 이용하여 GUI형태로 측정 대상자 데이터를 디스플레이하는 디스플레이 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템.
- 청구항 10에 있어서, 상기 디스플레이 모듈은,
이미지 보기 기능을 포함하고, 관리자에 의해 이미지 보기 기능이 선택되면 상기 베이스 스테이션으로부터 전송된 이미지 정보를 화면에 디스플레이해주어, 현장을 실시간으로 보여주는 것을 특징으로 하는 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
상기 베이스 스테이션의 네트워크 모듈과 연계하여 측정 대상자의 생체정보와 이미지 정보를 전송받고, 디스플레이 프로그램을 기반으로 GUI형태로 환자 상태(측정 대상자)의 데이터를 화면에 디스플레이해주는 환자 진단 시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 노드와 임베디드 기기에 기반한 원격 환자 모니터링 시스템.
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- 2011-04-25 KR KR1020110038601A patent/KR101226188B1/ko not_active IP Right Cessation
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