전 세계적으로 노령인구가 급격히 증가하면서 만성질환자도 급증하고 있는 추세이다. 또한, 고도화된 현대사회와 과도한 업무, 서양화된 식습관, 그리고 운동부족은 젊은 층에서의 성인병 및 만성질환 증가를 부추기고 있다. 만성질환의 증가는 의료비 증가로 이어지고 결국은 국가재정 부담으로 돌아가게 된다. 만성질환자의 대부분은 지속적인 생체정보 측정과 이를 통한 관리가 필수적인데 매번 병원을 방문해 관리하는 것은 현실적으로나 비용적인 측면으로나 무리가 있는 것이 사실이다. 이러한 문제를 해결하고 언제 어디서나 시간과 공간에 구애받지 않고 생체정보를 원격에서 측정하고 관리 받을 수 있도록 하는 것이 U-헬스케어 서비스이다. U-헬스케어 서비스는 전통적인 의료 서비스에 정보통신 기술을 접목한 형태로 고령인구 및 만성질환자의 지속적인 관리를 위해 현재 주목 받고 있는 기술이다. U-헬스케어 서비스의 가장 중요하면서도 기본적인 요소는 원격지 사용자의 생체정보를 측정하고 수집할 수 있는 원격 생체정보 모니터링 기술이다. 이를 위해서는 다양한 종류의 생체정보 측정기기가 필요한데 장비나 시스템 간 통신 인터페이스의 상호 호환성이 매우 중요하다. 본 논문에서는 원격 생체정보 모니터링을 위한 표준 기술인 IEEE 11073 PHD를 소개하고 현재 IEEE 11073 PHD 표준에서 명시하고 있지 않은 보안 문제점과 필요 기술들을 분석하고자 한다. 또한, IEEE 11073 PHD에서 IEEE 11073-20601 표준 프로토콜을 이용한 사용자 인증 구조를 제안한다.
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.
의료 패러다임이 과거 치료 중심에서 예방 및 건강 관리중심으로 전환되면서 IT융합 의료서비스에 대한 요구가 증가하였고, 헬스케어서비스는 현재 급속히 보급되고 있는 스마트 기기를 바탕으로 수요자들의 일상생활에 매우 밀접하게 접근하여 자신의 의료, 건강, 그리고 복지 등을 복합적으로 관리 할 수 있는 스마트 헬스케어서비스가 대두되고 있다. 따라서 본 논문에서는 다양한 개인 건강기기의 데이터를 이용한 상호 운용성을 확보하기 위해 각 시스템 구성요소 간에 IEEE 11073 PHD(Personal Health Devices), HL7(Health Level 7) 등의 표준을 통하여 스마트 TV 환경에 따른 헬스케어서비스를 제공하기 위해 통합 게이트웨이를 설계하고 이를 기반으로 홈 헬스케어시스템을 구현하였다.
병원에 직접 가지 않아도 집에서 진료결과를 쉽게 확인할 수 있고 환자가 원하는 최적의 서비스를 최적의 타이밍에 제공받을 수 있다는 많은 장점에도 불구하고 현재 사용되고 있는 개인 헬스케어 기기는 제조사들이 만든 독자적인 소프트웨어 하드웨어 프로토콜로 인해 기기들 간의 호환성이 거의 없다. 이러한 문제 때문에 개인 헬스케어 기기와 셋톱박스 간의 표준화가 매우 필요하며, 이를 위해 본 연구에서는 IEEE P11073 표준을 이용하여 개인 헬스케어 기기와 셋톱박스 간의 생체 데이터 전송이 가능한 헬스케어 셋톱박스를 설계하였다. IEEE P11073 표준을 이용한 셋톱박스는 다양한 헬스케어 기기에 대한 독립적 데이터 전송을 가능케하여 헬스케어 시장의 활성화에 큰 기여를 할 것이라 기대한다.
개인 휴대단말기로부터 측정된 생체정보 데이터가 PHR에 데이터베이스화되기 위해서는 응용 계층 표준 프로토콜인 HL7 CDA 표준에 따라야 한다. 하지만 국제 표준 HL7 CDA는 병원 시스템 간 의료정보 전달을 위한 프로토콜이기 때문에 개인 건강 기기로부터 측정된 생체 정보가 IEEE 11073 PHD 표준에 준하여 전달하더라도 HL7 CDA 프로토콜과 연동될 수 없다. 즉, 모바일 단말기 기반의 u-헬스케어 모니터링 서비스를 위해서는 IEEE 11073 PHD와 HL7 CDA 간 메시지 변환 게이트웨이가 필요하다. 이에 본 논문에서는 개인 휴대단말기를 통해 원격지에 있는 의료진이 사용자의 생체데이터를 실시간 관리하기 위해 ISO/IEEE 11073과 HL7 CDA 간 메시지 변환 게이트웨이 및 HL7 기반 진단지원시스템을 설계하였다.
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.
의료 기술의 발달로 인한 평균 수명의 연장은 인구 고령화, 의료비 증가, 전문 의료 인력 부족 등 다양한 사회 문제를 야기 시켰다. 이에 따라 고도화 된 IT 기술을 의료 서비스 시장에 융합하여 최소한의 비용으로 삶의 질을 향상시킬 수 있는 유헬스 연구가 진행되고 있다. 하지만 대부분의 관련 연구들이 의료 표준 기술을 지원하지 않아 기존 의료 기기 간 호환성 및 확장성이 없고, 의료 기관 마다 다른 메시지 포맷을 사용하여 상호운용성을 보장 받을 수 없다. 따라서 본 논문에서는 현재 상용화된 비표준 개인 건강 기기에 의료 기기간 표준 전송 기술인 IEEE 11073을 지원할 수 있는 확장 모듈을 개발하고 IEEE 11073을 이용하여 개인 건강 기기로부터 수집된 정보를 전송받아 쉽고 간편하게 통합 관리 할 수 있는 스마트폰 기반의 통합 매니저를 개발하였다. 또한 매니저에 저장된 정보를 표준 데이터 포맷인 HL7을 이용하여 의료 센터로 전송함으로써 표준 기술이 지원되는 모든 의료 기관으로부터 실시간 의료 서비스를 제공 받을 수 있는 유헬스 시스템을 설계/구현하였다.
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.
21세기 의료서비스 패러다임이 사후 치료에서 사전 예방 및 관리 중심으로 바뀜에 따라 M2M 기반의 U-헬스케어 응용 서비스가 점차로 중요 해지고 있다. M2M 기반의 U-헬스케어 응용 서비스는 휴대단말에 장착된 센서를 통해 생체 정보를 측정하여, 원격지에 있는 의료진이 만성 질환자 혹은 일반인의 건강 상태를 실시간에 관리가 가능 하도록 한다. 본 논문에서는 국제 표준 기반의 M2M을 위한 U-헬스케어 응용 서비스 기반 IEEE 11073/HL7 변환게이트웨이 구조를 설계 및 구현 하였다. 구체적으로, 생체 신호 측정을 위한 에이전트 장치와 처리를 위한 매니저 장치간의 생체 정보 교환을 위한 ISO/IEEE 11073 표준과 다양한 보건의료 정보시스템 간의 데이터 교환을 위한 ANSI HL7 간 프로토콜 변환 게이트웨이를 설계 및 구현 하였다. 최종적으로 제안된 구조의 기능 검증을 위해, 개발된 게이트웨이를 사용하여 생체신호측정 센서 (ECG, SpO2)를 활용하여 측정, 수집 및 처리하는 M2M을 위한 U-헬스케어 응용 서비스 가반 IEEE/HL7 변환게이트웨이를 개발하였다.
모바일 헬스케어 서비스에서 생체 정보의 신뢰성 있는 전송은 매우 중요하다. 본 논문에서는, 6LoWPAN의 멀티 홉 무선네트워크의 모바일 헬스 케어 모니터링 서비스에서 신뢰성 있는 생체 정보 전송 기술을 제안한다. 또한, IEEE 11073-20601 프로토콜을 확장하였으며 IPv6 네트워크를 사용한 6LoWPAN 기반의 6LoWPAN 멀티-홉 무선 센서네트워크에서 생체 정보를 안정적으로 전송하기 위하여 신뢰성 있는 경로 구축 방법을 제안한다. 6LoWPAN은 IPv6 패킷을 전송하기 위하여 MAC계층의 상위 계층에 적응 계층을 올려 센서 네트워크에 부합하는 점 등으로 인해 현재 가능성을 인정받고 있다. 본 논문에서는 6LoWPAN의 센서들이 소형이고 저가이며 배터리를 사용할 수 있음을 고려하고 모바일 헬스케어 응용환경에 적합한 네트워크 시스템인 만큼 신뢰성 있고 전력 소비 및 알고리즘 수행의 복잡도를 최소화하는 라우팅 절차 및 알고리즘을 제시한다. 본 논문에서 제안된 방법의 우수성을 증명하기 위하여 NS-3을 사용하여 AODV 프로토콜과 성능을 비교하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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