[IHF 총회] 생체신호 모니터링 기술
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[IHF 총회] 생체신호 모니터링 기술
  • 윤종원
  • 승인 2007.11.14 13:03
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김승환 <전자통신硏-헬스인포매틱스팀 책임연구원>
언제 어디서나 건강을 관리하고자 하는 유비쿼터스 헬스케어가 최근 많은 관심을 끌고 있다. 유비쿼터스 헬스케어는 정보통신기술이 의료와 접목되어 시간과 공간에 구애받지 않고 언제 어디서나 건강을 관리하고 증진시키며 질병을 예방하고 관리하는 새로운 형태의 의료서비스이다. 집에서, 직장에서, 차안에서, 야외에서 장소에 관계없이 건강에 관련된 정보를 수집하고 건강관리 서비스 센터에 전송하여 건강 이상 발생 여부를 확인하고 적절한 조치를 취하는 정보통신기술이 융합된 새로운 개념의 헬스케어, 그것이 바로 유비쿼터스 헬스케어이다.

유비쿼터스 헬스케어는 혈압, 혈당, 체중, 심전도, 운동량, 호흡, 온도 등 건강에 관련된 여러 가지 생체정보를 가정이나, 사무실, 자동차 내, 야외에서 손쉽게 측정하는 생체정보 감지기술과 측정된 생체정보를 다양한 통신기술을 이용하여 수집하고 전송하는 기술, 수집된 생체정보를 분석하여 적절한 조치를 취하는 분석 및 피드백 기술로 구성된다. 최근 생체정보를 측정할 수 있는 초소형 센서들이 많이 개발되고, 블루투스, 지그비 등 근거리무선통신기술과 이동통신기술의 발전으로 유비쿼터스 헬스케어가 기술적으로 가능하게 되어 많은 연구개발이 이루어지고 있다.

유비쿼터스 헬스케어는 건강에 대한 관심 증가, 질병의 진단과 치료에서 예방과 관리로의 헬스케어 패러다임의 변화, 인구구조의 변화 등 사회 경제적 요인들로 많은 관심을 받고 있다. 또한, 유비쿼터스 헬스케어는 고령화에 따른 미래사회의 여러 문제를 해결해 줄 수 있는 핵심기술이 될 것이라고 일컬어지고 있다.

최근 인구의 고령화가 사회문제로 크게 대두되고 있다. 선진국의 경우 2025년이 되면 60세 이상 인구가 전체 인구의 4분의 1을 넘을 것으로 전망된다. 우리나라도 2000년에 65세 이상 노인인구가 전체인구의 7%를 넘어 고령화사회에 진입했으며, 2007년에는 전체인구의 약 10%인 480 만 명이 65세 이상 노인이다. 이러한 노인인구 비율은 계속 증가하여 2019년 14%를 넘어 고령사회에 진입하고 2026년에는 20%를 넘어 5명 중 1명이 노인인 초고령사회에 이를 것으로 예상된다. 이러한 노인인구의 증가는 노인 의료비용의 증가를 통해 사회적 의료비 부담을 급격히 증가시킬 것으로 예상된다. 특히, 만성질환에 의한 의료비용의 증가가 크게 나타날 것으로 예상되어, 만성질환의 관리가 더욱 중요해질 것으로 보인다.

유비쿼터스 헬스케어는 인구의 고령화에 따른 의료비용의 급격한 증가를 질병의 원격 관리를 통해 완화시켜 줄 것으로 기대되는데, 2007년 삼성경제연구소 자료에 따르면 2006년도 국민건강보험 의료비 자료를 이용하여 원격 환자모니터링을 통한 의료비 절감효과를 분석한 결과 전체 의료비의 약 7.2%인 1.5조원의 의료비 절감효과가 있을 것으로 예측됐다. 이러한 의료비 절감효과는 노인인구의 증가에 따라 더욱 커질 것으로 예상된다.

유비쿼터스 헬스케어 기술에 대하여 국내외에서 많은 연구가 진행되고 있다. 필립스에서는 원격 모니터링 플랫폼을 개발하고 있는데, 가정에 비치된 기기를 이용하여 간편하게 체중, 혈압, 심전도, 혈당 등을 가정에서 측정하고 측정된 생체정보를 무선으로 댁내 원격 스테이션에 전송하여 인터넷을 통해 서비스센터에 있는 데이터 서버에 저장하고 이를 건강관리사가 모니터링하여 건강을 관리해주는 플랫폼을 개발하고 있다. IBM에서도 이동형 무선 헬스케어 시스템을 개발하고 있는데, 몸에 붙이는 심전도 측정기, 손목형 혈압 측정기, 체중계 등을 이용하여 간편하게 생체정보를 측정하고 이를 무선으로 전송하여 건강관리 서비스를 제공받는 형태이다. 나이키에서는 운동량을 측정할 수 있는 센서를 내장한 신발을 개발하였다.

국내에서도 혈당측정기와 휴대전화를 결합한 당뇨폰이 개발되었다. 당뇨폰은 혈당측정기로 측정된 혈당을 휴대전화를 통해 서비스센터로 전송하여 혈당 변화를 인터넷을 통해 손쉽게 확인할 수 있는 기술이다. 최근에는 운동량을 측정할 수 있는 휴대전화도 연구되고 있다. 또한, 침대, 의자 등에 생체정보를 측정할 수 있는 센서를 내장하여 수면 중 또는 작업 중 건강상태를 모니터링하는 기술도 연구되고 있다.

최근 생체정보를 모니터링할 수 있는 센서가 내장된 옷에 대한 연구도 미국과 프랑스, 이태리 등 유럽을 중심으로 많이 이루어지고 있다. 천 소재의 심전도, 온도, 호흡 등 생체정보를 측정할 수 있는 센서를 개발하고 이를 의복에 내장하여 옷을 입고 있으면 건강에 관련된 정보를 실시간으로 수집한다. 이렇게 수집된 생체정보는 무선통신을 통해 서비스센터로 전송되어 분석되고 조치된다. 국내에서도 한국전자통신연구원(ETRI)에서 바이오셔츠라는 생체정보를 측정할 수 있는 옷을 개발하였다.

바이오셔츠바이오셔츠 신호처리 모듈바이오셔츠는 심전도를 측정할 수 있는 천소재 센서를 의복에 내장하여 옷을 입고 있으면 자연스럽게 심전도를 측정하도록 되어 있으며, 측정된 신호는 신호처리 모듈에서 처리되어 블루투스나 지그비 등 근거리무선통신으로 휴대전화나 PDA 등 휴대단말로 전송되도록 구성되어 있다. 바이오셔츠는 심전도 외에 가속도 신호를 실시간 측정하여 속도와 운동량 정보를 제공하고 있으며, 호흡수, 온도 등도 측정이 가능하다. 또한, 신호처리 모듈 내에 플래쉬 메모리가 내장되어 측정된 정보를 저장할 수 있으며, 심박수와 속도가 적정 범위를 벗어날 경우 경보를 줄 수 있다. 바이오셔츠는 병원용 장비와 비교 실험 결과 시속 9 km의 속도로 뛸 경우에도 심전도 비트 측정 정확도가 99%에 이르며 병원용 장비와의 상관도가 0.96으로 매우 높아 운동 중에도 안정적으로 심박수를 측정할 수 있는 것으로 확인되었다. 한국전자통신연구원에서는 몸에 직접 붙여 심전도 등 생체정보를 측정하여 무선으로 전송할 수 있는 바이오패치도 개발하고 있으며, 낙상을 감지하여 알려주는 낙상폰도 개발하고 있다. 또한, 생활 패턴을 모니터링하여 이상 패턴 발생시 알려주고 건강한 생활을 하도록 유도하는 생활관리시스템도 연구개발하고 있다.

바이오셔츠와 바이오패치는 건강관리에 활용할 수 있으며, 특히, 마라톤 등 운동 중 발생할 수 있는 위험상황을 예방하는데 활용될 수 있다. 또한, 운동 중 심박수와 속도를 측정하여 기록향상을 위한 훈련 프로그램에 활용할 수 있고, 비만관리에도 적용 가능하며, 소방관과 같이 위험상황에 직면할 수 있는 직업 종사자들에게도 적용 가능하다.

유비쿼터스 헬스케어는 고령화로 인한 미래사회 문제를 해결해 줄 수 있는 핵심기술로 질병의 진단과 치료에서 예방과 관리로의 헬스케어 패러다임 변화를 이끌고 있으며, 이를 위해 생체신호를 간편하게 언제 어디서나 측정할 수 있는 생체신호 모니터링 기술에 대한 많은 연구개발이 진행되고 있다.

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