KR100866553B1

KR100866553B1 - 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR100866553B1
Application number: KR1020080002096A
Authority: KR
Inventors: 강석봉
Original assignee: 주식회사 아이웨어; 강석봉
Priority date: 2008-01-08
Filing date: 2008-01-08
Publication date: 2008-11-03
Also published as: KR20080011715A

Abstract

의료인이 여러명의 환자를 담당하여 의료 서비스를 제공하는데 있어서, 환자의 갑작스런 건강상태 악화나 응급상황의 발생을 미리 예견하거나 응급 호출 체계로 의료인이 신속한 의료 서비스를 제공하게 된다면 의료 서비스 품질을 향상시킬 뿐만 아니라 환자 건강 악화방지와 생명 구명에도 크게 도움이 될 것으로 기대된다.

하지만 과거 무선통신 간병관리시스템 또는 간호사호출시스템은 유선통신을 무선통신으로 단순히 대체하는 수준으로 환자와 간병인 또는 의료인 간에 호출에 필요한 신호를 전달하는 수준으로 구현되었고, 상시 휴대하기에 부피가 크고 무거우며 구현비용이 과다하고 유비쿼터스 센서네트워크를 기반으로한 우수한 통신 부가기능 서비스를 제공하지 못했고 환자와 간병인 간의 상호 호출을 알리는 단순한 서비스를 제공하는 수준이어서 크게 활성화 되지 못했다.

본 발명은 유비쿼터스 센서네트워크 통신체계에 따른 간병관리시스템으로 상시 휴대가 가능하도록 소형화하고, 저전력 사용으로 장시간 사용이 가능하며, 충전방식을 적용하여 건전지 교환이 없는 환자단말기와 의료인단말기를 제공하며, 환자단말기는 각종 센서를 외장하여 환자상태를 파악할 수 있는 인터페이스를 제공하고 체온과 운동상태 등을 알리는 센서들을 내장하여 환자의 건강상태를 파악할 수 있도록 하며, IP네트워크와 선세네트워크를 함께 사용하여 설치비용을 대폭 절감함과 동시에, 기 설치된 IP네트워크가 유비쿼터스 센서네트워크 환경으로 변화되어 환자와 의료인이 병원과 요양원 등 다양한 종류의 의료시설들 내의 어느 곳에 있어도 유비쿼터스 센서네트워크에 의해 상호 호출 및 환자 상태를 파악할 수 있고, 센서네트워크 통신체계와 방식을 응용하여 환자와 간병인의 위치를 추정할 수 있는 시스템 및 그 방법의 제공에 관한 것이다.

특히 본 발명은 대부분 간병시설에 기 설치되어 환자를 관리하는 PC와 호출상황 등을 알리는 전광판 등에 대한 인터페이스를 제공하고, 기 설치된 인터넷에 연결되는 유무선 랜과 연동되는 구조와 방법을 제공하여 기존 장비와 시설을 활용하여 본 발명에 의한 간병관리 시스템을 구축할 수 있도록 하여, 간병관리 기능의 우수성뿐만 아니라 구축 및 설치비용을 대폭 감축시킴으로써 가격경쟁력이 우수한 간병관리시스템을 제공하게 되어 간병활동의 편리성 제공하고 간병 비용을 크게 절감시킬 수 있다.

간호사무선호출시스템, 센서네트워크, 게이트웨이, 라우터, 간병관리시스템

Description

유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템 및 그 방법{The ubiquitous sensor network nursing management system and the method}

본 발명은 유비쿼터스 센서네트워크 기술을 사용하여 환자를 간병하는 관리 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기존 유무선 네트워크 기술에 유비쿼터스 센서네트워크 기술을 접목하여 간병 활동을 보조하는 시스템 발명에 관한 것으로 간병 활동에 있어 사용 빈도가 높은 의료인과 환자 상호 간의 호출과 환자의 건강이상 상태와 응급상태를 의료인에게 알리는데 적합한 환자단말기와 의료인단말기 그리고 환자정보를 기록저장하고 분석하고 보여주는 간병관리서버PC와 환자단말기와 의료인단말기 간에 호출신호와 통화 등 다양한 형태의 데이터를 유비쿼터스 센서네트워크와 인터넷 통신으로 전달하는 센서IP게이트웨이와 이와 같은 장치들로 구성한 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템과 간병관리 서비스를 제공하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 병원과 요양원 등 입원치료를 담당하는 의료시설에는 본래의 목 적인 의료 서비스를 보조하기 위한 정보통신 기술이 사용되어 왔다. 의료시설에 사용되어왔던 정보통신 기술은 유선에서 무선화 되어가고 있으며, 또한 정보통신 기술이 무선에서 유비쿼터스로 진화함에 따라 의료를 지원하는 정보통신 기술도 유비쿼터스 환경으로 진화하게 될 것이다.

의료시설에서 사용된 정보통신 기술 중에서 응급상황이나 환자가 의료인이 필요한 여러가지 경우에 환자가 의료인을 호출하는 통신장치로 간호사 호출 시스템이 가장 널리 사용되었다.

간단한 유선 간호사 호출 시스템은 도 1과 같은 구성으로 이루어져 있다. 도 1을 참고하면, 종래 유선 간호사 호출 시스템은 각 병실에는 구비된 호출단자(130)와 간호사 호출처리기(140) 등을 포함한다. 이때, 호출 단자(130)는 유선으로 간호사 호출기에 연결하는 기능을 수행한다. 호출버튼(100)은 호출단자(130)의 잭(110)에 유선으로 연결된다. 따라서 환자가 호출버튼(100)을 누르면 간호사 호출기에 간호사를 호출한 병실번호 또는 침상번호를 알 수 있도록 구성되어 사용되었다.

인터넷의 발달로 의료시설에 무선 랜이 보편적으로 도입되면서, 무선 랜을 이용한 무선 간호사 호출 시스템이 도 2와 같이 의료시설에 적용되었다. 도 2에 도시된 바와 같이, 무선 랜을 이용한 무선 간호사 호출 시스템은 마이크 및 스피커(120), 간호사호출게이트웨이(150), IP네트워크 억세스포인트(160), 무선 IP전화기(170) 등으로 구성되어 있다. 간호사는 무선 IP 전화기(170)를 휴대하게 된다. 환자가 간호사를 호출하기 위해 호출버튼(100)을 누르면, 간호사 호출 신호가 발생 되어 간호사호출처리기(140)에 전달된다. 간호사호출처리기(140)와 간호사호출게이트웨이(150)는 전화선으로 연결되며, 간호사호출게이트웨이(150)는 수신한 신호를 IP네트워크 프로토콜로 변환하여 랜을 통하여 IP네트워크 억세스포인트(160)에 호출신호를 전달한다. 또한, 간호사가 무선 IP전화기(170)로 환자와 통화하는 경우 무선 IP전화기(170)의 음성은 VoIP로 IP네트워크 억세스포인트(160)를 통하여 간호사호출게이트웨이(150)에 전달되고, 간호사호출게이트웨이(150)는 수신한 VoIP 음성을 유선전화방식으로 변환하여, 간호사호출처리기(140)에 전달한다. 이때, 간호사호출처리기(140)는 간호사를 호출한 호출단자(130)에 있는 마이크와 스피커(120)를 통하여 통화할 수 있도록 구성되어 있다.

유비쿼터스 시대 도래에 따라 유비쿼터스 시대의 의료지원 방법으로 OCS(Order Communication System), EMR(Electronic Medical Record), PACS(Picture Archiving & Communication System), EMS(Emergency Medical System), TMS(Telemedicine System) 등이 연구되고 있으며 또한 u-City, u-Home에서도 삶의 질을 높이기 위한 유-헬스케어(u-Healthcare)가 연구되고 있다.

유-헬스케어는 기술적으로 해결해야 할 과제뿐만 아니라, 의료행위에 대한 법적 책임과 사생활보호 등 해결해야 할 사회적 과제도 함께 가지고 있다. 예를 들면 EMR은 개인정보가 공개되므로 사생활 침해 문제가 있으며 TMS는 현지에 의료인이 없는 경우 적법한 의료행위로 인정되지 않는 문제가 있다.

하지만 유-헬스케어는 기술적 과제뿐만 아니라 법적 과제와 사회적 과제도 해결되어야 하는 새로운 의료지원 기술 분야 외에도 기존 의료지원 방법에 유비쿼 터스 기술을 접목시켜서 의료 서비스 품질을 크게 향상시키고, 서비스 비용을 절감시킬 수 있으며, 또한 의료지원 서비스 영역을 확대시킬 수 있는 분야가 있다. 이와 같은 분야 중 하나가 간호사 호출 시스템이다.

기존 간호사 호출 시스템을 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템으로 진화시키는 방향은 기존 정보통신 시설과 별도로 새로운 정보통신시설과 장비로 구축하기 보다는 기존 정보통신 시설과 장비를 활용하고 기존 정보통신 시설과 장비가 제공하지 못하는 센서네트워크 시설을 추가하는 방향으로 구축되어야 설치비용이 절감되고 설치기간이 단축되며 또한 의료인이 본업이 아닌 의료보조 정보통신 신기술을 습득하는데 따른 스트레스와 교육시간 할당 등을 줄이는 바람직한 기술적용 방향이 될 것이다.

도 1에 도시된 유선 간호사호출시스템은 보통 입원병실 수가 20개 이상 되는 대부분의 의료시설에 설치되어 있다. 이와 유사한 유선 간호사호출시스템의 경우, 환자가 병실 내에 있을 경우에만 간호사를 호출 할 수 있고, 환자가 간호사를 호출했을 때 유선 간호사호출시스템은 호출 환자의 병실만을 알린다는 단점이 있다. 이러한 이유로, 종래에는 담당 간호사를 찾아서 환자의 호출을 알리는 것은 간호사호출시스템을 운영하는 사람이 해야 했다. 도 1과 같은 간호사호출시스템은 기능이 단순하지만 구입 및 운용비용이 저렴하여 많은 의료시설에 설치되어 사용되어 왔다.

도 1과 같은 유선 간호사호출시스템은 환자의 호출을 자동으로 담당간호사에게 전달하지 못한다는 문제점이 있어, 이를 해결하고자하는 기술로 대한민국 공개 특허 10-1999-232와 10-1999-30539, 10-2004-0021080, 10-2005-0077953과 같은 특허가 출원되었으나 등록되지 못했을 뿐만 아니라 상용화 되지도 못했다.

이 외에도, 도 1과 같은 유선 간호사호출시스템에서 간호사에게 원적외선 펄스신호를 발생하는 배지를 착용하도록 하여 간호사의 위치를 파악 할 수 있도록 하여 간호사에게 환자의 호출을 신속히 전달 할 수 있는 방법으로 미국특허 4,275,385가 등록되어 있다. 또한, 미국특허 4,275,385를 사용하고 음성통화 기능을 추가하여 간호사가 환자와 통화도 할 수 있는 장치가 미국특허 5,838,223으로 등록되어 있다.

도 1과 같은 유선 간호사호출시스템에서 환자의 병실 호출단자 잭(110)에 연결하는 호출버튼(100)을 연결하는 유선구간을 한 쌍의 단순한 무선통신 장치를 써서 무선통신 구간으로 대치하도록 하여 환자가 이동성을 갖도록 하는 장치가 미국특허 7,088,235로 2006년에 등록되었는데, 이 특허의 경우 가격이 싸고 누구나 설치 할 수 있도록 단순화하여 설치비용이 없다는 것이 특징이다.

앞에서 거론된 세 개의 미국특허 기술은 유선 간호사호출시스템에 무선 통신기술을 추가하여 간호사의 위치를 파악할 수 있도록 하고, 환자에게 이동성을 제공하는 것을 특징으로 하지만, 이 세 기술 모두 이미 시대가 지난 기술들로 평가된다.

인터넷 기술의 발달로 인해, 현재 대부분의 빌딩과 의료시설에는 인터넷을 사용하기 위한 랜(LAN: Local Area Network)이 설치되어 있다. 이러한 랜은 일반적으로 건물 층간에는 유선랜이 사용되고, 인터넷에 연결되는 장치들의 이동이 많은 구간에는 무선랜이 주로 사용되고 있다. 이와 같이 유/무선랜이 설치된 의료시설에는 무선 IP전화기를 이용한 간호사 무선호출시스템이 상용화되어 있는데, 그 예로는 547개의 병상과 매년 854,000명이 진료 받는 보스턴 메디컬 센터에 시스코 7920 무선 IP전화기를 사용한 Rauland사의 간호사무선호출시스템을 들 수 있다.

Rauland사의 간호사무선호출시스템은, 종래 유선 간호사호출시스템에서 제공하지 못했던 간호사의 이동성을 제공할 수 있으며, 환자와 간호사 간의 양방향 통신과 음성통화를 제공함으로써, 과거 유무선 간호사호출시스템의 문제점들을 모두 해결해 주게 되었다.

하지만, 무선 IP전화기를 사용하는 간호사무선호출시스템의 경우, 간호사들에게 50만원대의 고가 무선 IP전화기를 지급해야하기 때문에, 도입비용이 커서 국내에서는 전혀 활성화되지 못했으며, 또한 무선 IP전화기의 무선출력이 100mW로 커서 사용 시간이 짧고, 무게가 100그램 이상으로 무겁고, 그 크기가 커서 간호사가 상시 휴대를 선호하지 않는다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 대한민국 등록특허 10-0762443에서는 환자 휴대용 단말기, 간호사 휴대용 단말기, 이들의 무선신호를 처리하는 중앙처리 장치, 환자 휴대용 단말기와 간호사 휴대용 단말기의 무선 신호를 중앙처리 장치에 중계해주는 중계기, 호출정보를 표시하는 컴퓨터 단말기 및 호출상황 표시장치를 포함하는 간호사무선호출시스템이 개시되었다.

이러한 간호사무선호출시스템에는 저속 전송 속도를 갖는 홈오토메이션 및 데이터 네트워크를 위한 표준기술인 지그비(ZigBee) 통신기술이 적용되었다. 지그 비 통신은 10mW 이하의 저전력 통신방식으로 무선 IP전화기에 비해 1/10 정도의 전력만을 소모하게 된다. 소모전력이 작기 때문에 휴대가 용이하도록 가볍고, 작은 크기의 환자 휴대용 단말기와 간호사 휴대용 단말기를 제작할 수 있으며, 또한, 지그비 통신부품이 저가격이므로, 종래 무선 IP전화기를 사용한 간호사무선호출시스템보다 대폭 낮은 가격에 간호사무선호출시스템을 제공할 수 있는 장점이 있다.

하지만 이러한 간호사무선호출시스템은 의료시설에 이미 구축된 정보통신 시설을 사용하지 않고, 전용 중앙처리 장치를 사용하여 설치비용이 증가된다는 문제점이 있다. 또한, 중앙처리장지에 연결되는 별도의 호출정보를 표시하는 컴퓨터 단말기 및 호출상황 표시기가 요구됨에 따라 설치비용이 더욱 증가된다는 문제점이 있다.

이러한 간호사무선호출시스템의 환자 휴대용 단말기와 간호사 휴대용 단말기가 사용하는 지그비 통신주파수는 2.4GHz 대역으로, 무선랜과 같은 주파수 대역을 사용하기 때문에 무선랜이 설치된 대부분의 의료시설에서 무선랜 억세스포인트(AP:Access Point) 근방에서는 무선랜 신호출력의 간섭으로 통신거리가 대폭 축소되어 호출신호가 전혀 전달되지 않는다는 문제점이 있다.

또한, 사용전력을 감축시키는 모듈 및 방법을 제공하지 않기 때문에 AAA 규격의 건전지를 사용하는 경우, 수 시간 내에 건전지 전력이 모두 소모되어 호출신호를 발생시킬 수 없고, 게다가 충전회로를 포함하지 않아 건전지를 빈번하게 교환해주어야 하며, 건전지 대신 충전지를 사용하는 경우에는 별도의 충전기 구입비용이 소요된다는 등의 문제점이 있다.

이러한 간호사무선호출시스템의 경우, 중계기와 환자 휴대용 단말기와 간호사 휴대용 단말기는 무선통신 기술만 사용하므로, 층간에 철판 구조물을 사용하여 전파가 차폐되는 현대 건축물에서는 무선호출 신호가 층간에는 제한받을 수 있다는 단점도 있다.

게다가 간호사무선호출시스템은 무선 IP전화기를 사용한 간호사무선호출시스템에서 제공하는 음성통화 기능이 없어 환자가 간호사를 호출했을 때 간호사가 음성통화로 환자와 통화할 수 없다는 문제점이 있다.

따라서, 의료시설에 이미 구축된 정보통신 시설 및 장비를 활용하여 종래 기술의 문제점을 해결하고, 또한, 유비쿼터스 정보통신 환경이 제공하는 다양한 혜택이 환자와 의료인에게 제공될 수 있도록 하기 위한 새로운 방안이 요구되고 있다.

본 발명은 기존 의료시설에 이미 구축된 인터넷 및 의료관리 시스템 등을 그대로 사용하면서 유비쿼터스 센서네트워크 기술과 장치를 추가하여, 양방향 무선통신과 음성통신이 가능한 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템을 구현하여 상술한 간호사무선호출시스템의 문제점들을 해결하고자 한다.

또한, 이를 통해 간호사무선호출시스템의 구축비용을 대폭 감소시키고, 구축된 무선통신 기술과 장치들은 다양한 유비쿼터스 건강검진 센서들이 수집한 정보를 센서네트워크 신호로 수신하여 인터넷에 전달하는 유비쿼터스 의료센서 수신정보 전달 통신로를 제공하고자 한다.

또한, 의료센서들 간에 무선신호가 저전력으로 송수신이 가능하도록 하여 센서모듈의 크기를 대폭 축소시켜, 휴대성을 크게 향상시키고, 환자단말기는 의료센서를 내장할 수 있도록 하고, 환자단말기가 고가 의료센서들을 외장하는 인터페이스를 갖고 있어, 이 인터페이스에 의료센서를 장착할 경우 환자가 수동으로 호출신호를 발생시키는 외에도 환자단말기에 부착시킨 의료센서가 감지한 환자 건강상태의 이상을 감지하면 자동으로 호출신호가 발생되고, 발생된 호출신호는 간호사뿐만 아니라 환자를 담당하는 담당의사와 담당간병조무사에게 적절한 경고순위로 환자의 호출상태와 환자의 위치를 알려주고 호출관리 뿐만 아니라 환자의 치유를 위한 환자 행동정보와 의료용센서네트워크디바이스 송신정보가 수집관리 되는 ‘유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템’을 발명하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템은 센서네트워크의 통신거리 증대를 위한 RF 증폭기기가 내장되며, 멀티미디어 데이터(센서 데이터, 제어 데이터, 호출 데이터 및 음성 데 이터)가 센서네트워크로 수신되면 인터넷 통신으로 송신하고, 멀티미디어 데이터가 인터넷 통신으로 수신되면 센서네트워크 통신으로 송신하는 센서IP게이트웨이; 일면에 구비된 호출 버튼의 입력을 통해 센서네트워크 통신으로 의료인을 호출하고, 의료인의 호출을 수신하기 위한 환자단말기; 환자정보의 기록 및 검색이 가능한 데이터 모듈, 환자정보를 확인하기 위한 LCD 장치 및 환자정보의 입력, 검색 및 호출을 위한 입력키로 이루어진 의료인단말기; 센서IP게이트웨이부터 인터넷으로 수신된 멀티미디어 데이터를 기록하고 판별하여, 환자단말기로부터 발생된 신호로 의료인단말기에 보낼 환자명, 환자 상태에 대한 적절한 경고순위, 환자단말기의 위치정보 및 라우팅경로를 포함하는 센서네트워크간병데이터를 생성하고, 상기 센서네트워크간병데이터를 센서IP게이트웨이에 전달하여 라우팅경로에 따라 의료인단말기가 센서네트워크간병데이터를 수신할 수 있도록 하는 간병관리프로그램이 구동되는 인터넷에 연결된 간병관리서버PC를 포함하되, 환자단말기 및 의료인단말기는 센서IP게이트웨이로부터 브로드캐스트되는 동기신호에 의해 동기화되는 센서네트워크 통신과 인터넷 통신을 사용하는 것이 바람직하다.

이때, 환자단말기와 의료인단말기는 의료센서와의 연결을 위한 인터페이스; 및 충전과 소프트웨어 업데이트를 위한 인터페이스포트를 더 포함하되, 환자단말기와 의료인단말기의 전원부는 상용전원으로 충전이 가능한 충전회로 및 충전지로 이루어진 것이 좋다.

또한, 환자단말기와 의료인단말기는 소비전력 감소를 위해 통신이 이뤄지지 않는 상태에서는 무선통신부에 공급되는 전원을 차단하는 전원차단모듈이 구비되는 것이 좋을 수 있다.

환자단말기와 의료인단말기는 상호간에 센서네트워크 통신으로 음성통화를 하기 위한 음성통신모듈이 구비되는 것이 바람직하다.

여기서, 환자단말기는 환자의 건강상태를 감지하여 건강에 이상이 있으면 자동으로 의료인 호출신호를 발생하는 센서가 구비되는 것이 가능하다.

간병관리서버는 센서네트워크 통신으로 수신된 멀티미디어데이터를 라우팅경로를 이용하여 센서네트워크 통신으로 중계하는 기능을 수행하는 센서네트워크라우터를 더 포함할 수 있다.

이때, 멀티미디어데이터에 포함된 명령어에 따라 제어되는 의료용센서네트워크디바이스를 더 포함하는 것이 좋을 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리방법은 환자단말기 또는 의료인단말기에 호출 신호가 입력되면 센서네트워크간병데이터를 생성하여, 센서네트워크간병데이터를 센서IP게이트웨이에 전달하는 단계; 센서IP게이트웨이에서 수신된 센서네트워크간병데이터를 인터넷 프로토콜 패킷의 페이로드인 인터넷 데이터 패킷을 생성하여, 인터넷 데이터 패킷을 인터넷 통신으로 간병관리서버PC에 전달하는 단계; 간병관리서버PC는 상기 페이로드에서 센서네트워크간병데이터를 추출하여, 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드에 있는 호출한 단말기(환자단말기 또는 의료인단말기) ID를 검색어로 호출되는 단말기(의료인단말기 또는 환자단말기) ID와 라우팅경로를 찾아 수신한 센서네트워크간병데이터의 해당필드에 기입한 센서네트워크간병데이터를 생성하는 단계; 센서네트워크간병데이터를 인터넷 데이터 패킷으로 만들어 라우팅경로에 따라 해당 센서IP게이트웨이에 전달하는 단계; 센서IP게이트웨이는 센서네트워크간병데이터를 추출하여 라우팅경로에 따라 의료인단말기들에 센서네트워크간병데이터를 전달하는 단계; 센서네트워크간병데이터가 수신되는 다수개의 의료인단말기 또는 환자단말기 중에서 센서네트워크간병데이터의 목적지 필드에 해당하는 의료인단말기 또는 환자단말기의 ID와 동일한 ID를 갖는 의료인단말기 또는 환자단말기에만 호출음 및 호출정보가 출력되고, 수신된 센서네트워크간병데이터를 이용하여 호출한 환자단말기 또는 의료인단말기로 보내기 위한 ACK데이터를 생성하여 센서네트워크로 송신하는 단계; 센서네트워크로 송신된 ACK데이터는 라우팅경로를 통하여 호출한 환자단말기 또는 의료인단말기로 전달되는 단계를 포함한다.

이때, 환자단말기는 구비된 호출키의 입력 또는 환자건강상태감지센서의 감지를 통해 호출신호가 송신되고, 의료인단말기는 구비된 기능키 및 LCD 화면을 통해 의료인이 담당하는 환자명과 호실에 대한 리스트 검색, 환자 선택 및 호출키의 입력을 통해 호출신호가 송신되도록 구성되는 것이 바람직하다.

또한, 센서네트워크간병데이터에는 출발지 필드에 호출하는 환자단말기 ID 또는 의료인단말기 ID가 기입되고, 명령필드에 호출명령이 기입되며, 목적지 필드에 호출 받는 의료인단말기 ID 또는 환자단말기 ID가 기입되는 것이 바람직할 수 있다.

여기에, 환자단말기와 의료인단말기에 각각 음성통신모듈이 구비됨으로써, 센서네트워크 통신을 이용한 상호간의 음성통화가 이루어지는 단계를 더 포함하는 것이 가능하다.

그리고 환자단말기와 의료인단말기는 충전회로, 충전지, 인터페이스 및 인터페이스포트가 구비됨으로써, 이를 이용하여 외부의 의료센서와 연결하는 단계; 및 충전과 소프트웨어 업데이트를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

먼저 본 발명의 도입비용 감축에 대하여 고려하면 입원환자를 수용하는 대부분의 의료시설에는 간호사호출시스템이 없더라도 환자관리에 사용되는 PC와 환자 안내를 위한 전광판과 인터넷 사용을 위한 유무선 랜이 설치되어 있기 때문에 이들을 간호사 무선호출 시스템에 사용하면, 간호사 무선호출 시스템에서 별도의 중앙처리장치나 중앙처리장치에 연결되어 호출정보를 표시하는 컴퓨터 단말기와 호출상황 표시장치를 제공하지 않아도 되고, 통신선로의 많은 부분을 이미 구축된 유무선 랜을 사용하므로 도입비용과 설치비용을 대폭 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 환자단말기와 의료인단말기는 무선랜 인터넷전화기 소모전력에 1/10이하를 사용하는 저전력 저속 무선통신 방식인 IEEE 802.15.4 기반 센서네트워크 기술을 사용하는데, 이 통신 방식의 저렴한 부품으로 제작하는 환자단말기와 의료인단말기는 무선랜 인터넷전화기와 호출기의 1/5정도 비용으로 제작할 수 있어 환자단말기와 의료인단말기 구입비용을 대폭 감소시킨다.

또한, 장거리 구간은 센서IP게이트웨이로 인터넷통신을 사용하므로 선세 네트워크에서 통신거리연장을 위해 많은 중계기를 사용하는 것과는 다르게 중계기 설 치 수가 적어 도입 비용과 설치비용이 적기 때문에 의료시설에 본 발명의 설치 활성화를 기대할 수 있게 해준다는 장점이 있다.

다음으로 본 발명의 환자단말기와 의료인단말기의 휴대 편리성을 고려해보면 무선랜 인터넷전화기는 상시 휴대하기에 너무 크고 무거우며, 지그비와 같은 무선통신도 0dBm의 무선출력을 내기 위해 50mW 정도의 전력을 사용하기 때문에 무선 송수신 전력이 커서 엠피쓰리(MP3) 휴대용음향기기가 AAA건전지 하나로 20시간 사용할 수 있는 것과는 달리 AAA 건전지로 4 시간 이상 사용이 불가하여 하루 정도를 건건지 교체 없이 사용하려면 큰 건전지를 사용해야하므로 상시 휴대하기에는 불편한 크기와 무게가 되며, 또한 건전지의 사용은 상시 휴대형 단말기의 모양을 휴대하기에 편리한 형태로 만드는데 제한적이게 하고, 건전지의 빈번한 교체로 인한 불편함과 건전지 구입비용의 과다 또는 충전지 사용 시에는 별도의 충전기 도입비용으로 불편을 초래한다.

따라서 본 발명에서는 IEEE 802.15.4 기반 센서네트워크를 사용하면서도 환자단말기와 의료인단말기의 무선통신부가 통신을 수행하지 않는 경우에는 동작되지 않도록 조절하여 종래의 지그비통신 간호사 호출용 단말기 보다 전력소모를 1/10 이하로 줄이기 때문에 초소형 건전지를 사용할 수 있게 하고, 충전회로를 내장시켜서 건전지 대신 충전지를 사용하도록 하여 초소형이면서도 휴대에 편리한 형태로 제작한다는 특징이 있다. 또한 충전기는 대부분 사람이 소유한 핸드폰 충전기를 사용할 수 있도록 하여 별도의 충전기 구입비용이 발생되지 않는다는 장점이 있다.

다음으로 본 발명의 무선통신 중계기에 대하여 고려해보면 건축물은 층간에 는 견고성을 위해 철골 구조물이 조밀하게 설치되어 무선통신 신호가 전달되기 어려우며 현대 건축물은 층간에 철판구조물이 설치되어 무선통신이 차폐되어 무선통신으로는 층간 통신이 불가하며, 무선통신은 동일 층 영역에서만 가능하다.

따라서, 본 발명에서는 의료시설의 층간 전파차폐 문제를 해결하기 위해 충간에는 의료시설에 설치된 랜으로 센서네트워크간병데이터를 전달하고 같은 층 내에서는 센서네트워크 통신을 사용하기 때문에 통신 구역이 의료시설 전체가 되며 센서네트워크라우터 근처에 무선 랜 억세스포인트가 있어 무선통신이 무선랜과 간섭으로 신호가 감쇄되는 경우 무선통신 송수신 출력을 증대시켜 무선통신 음영지역을 축소시킬 수 있다는 특징이 있다.

수신한 무선통신을 동일 주파수를 사용하여 무선통신으로 송신하는 중계방식은 무선 수신과 송신을 동시에 처리하지 못한다. 따라서 송신 중에는 수신이 되지 않기 때문에 중계기 수가 증가하면 수신한 무선신호를 송신하는 중에 수신 받을 무선신호가 발생될 확률이 증가하고, 이에 따라서 중계해야 할 데이터를 분실하는 확률도 증가 되는데, 1000노드 규모 정도의 센서네트워크에서 앤드 투 앤드 데이터 전달 시 데이터 분실 확률이 30%가 된다는 학계논문을 고려하면 무선호출 신호가 중계기를 통해 항상 전달될 수 있다고 보장할 수 없다.

본 발명의 무선통신 중계기는 무선통신 중계기를 통하여 전달되는데 따른 데이터 분실은 호출데이터를 발생시킨 단말기가 호출데이터 목적지의 응답(ACK)데이터를 받는 통신방법으로 호출신호 목적지의 응답데이터를 받지 못하면 호출데이터를 재발신하여 중계기의 데이터 분실에 의해 호출 신호가 분실되어도 재발신으로 호출데이터가 전달되며 중계기 전원은 사용 용량에 제한을 받지 않는 교류전원을 사용할 수 있다는 특징이 있다.

다음으로 호출신호의 처리에 대하여 고려해보면 호출신호가 지그비와 같은 저속 무선통신 방식만 사용하는 경우 저속무선통신으로 호출신호를 받아서 처리하는 중앙처리 장치와 중앙처리장치가 처리한 내용을 알리기 위해 중앙처리장치에 연결되어 호출정보를 표시하는 컴퓨터 단말기나 호출상황 표시장치가 필요하다. 또한 중앙처리장치가 지그비 무선통신 영역에 놓여야하기 때문에 설치 위치에 있어 제약을 받게 된다.

따라서, 본 발명에서는 센서네트워크 통신을 인터넷 통신으로 변환하는 센서IP게이트웨이를 고안함으로써 의료시설에 설치된 랜을 통하여 의료시설 내부와 인터넷이 설치된 의료시설 외부 어느 곳에서나 인터넷 통신으로 변환된 센서네트워크간병데이터 수신이 가능하며 별도의 호출신호 중앙처리 장치와 호출정보를 표시기 없이 처리해야할 센서네트워크간병데이터의 양에 따라 의료시설 내에 인터넷에 연결된 일반 PC 중 하나 또는 여러 대에서 센서네트워크간병데이터를 처리하여 인터넷으로 간병관련정보를 제공하여 인터넷에 연결된 모든 전광판과 PC에서 간병관련정보를 표시할 수 있다는 특징이 있다.

다음으로 음성통신에 대하여 고려해보면 무선 IP전화기의 경우 직접 공중통신망을 통하여 누구에게나 전화하여 통화 할 수 있지만 가격이 고가라는 문제가 있으며 지그비와 같은 저속 무선통신기술로 무선 IP전화기와 같이 직접 공중통신망을 통하여 누구에게나 전화하여 통화할 수 있게 하려면 무선 IP전화기와 유사한 고가 제품이 된다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명에서는 환자단말기와 의료인단말기 그리고 센서네트워크라우터에서 사용하는 센서네트워크 통신상에서는 직접 음성통신을 하도록 하고, 공중통신망을 통하여 외부에 통화 할 수 있는 기능은 구현하지 않아 환자단말기와 의료인단말기의 가격을 증가시키지 않으면서 음성통화가 되도록 하는 특징이 있다.

다음으로 유-헬스케어에 대하여 고려해 보면, 대한민국 의료법 34조 따르면 원격진료에 있어서 원격지에 현지 의료인이 있어야 원격 의료가 적법한데 유-헬스케어의 많은 분야가 의료비 감축을 위해 현지 의료인 부재를 가정한 진료방법으로 개발되어 현재의 법으로는 적법하지 않다. 하지만 의료시설 내에서 의료인이 의료기기에 수집된 의료정보를 유선으로 받아 사용하던 것을 유비쿼터스 센서네트워크로 받아서 사용하는 것은 원격진료와 달리 진료시설에서 의료인이 의료행위를 실시하는 것이므로 적법한 의료행위로 볼 수 있다.

따라서, 본 발명에서 센서네트워크라우터가 센서네트워크 통신기술로 의료시설 내에 의료기기들을 연결시키는 네트워킹 기능을 제공하여, 유선통신을 대체하는 무선 센서네트워크를 제공하는 것은 적법한 것이다. 또한, 센서네트워크라우터는 센서네트워크의 송신 무선출력 높이고 수신 감도를 증대하여 환자 신체에 부착되는 의료센서모듈에서 전력소모를 줄이기 위해 낮은 출력으로 무선통신 신호를 발신하여도 본 발명에서 제공되는 센서네트워크라우터의 조절된 수신감도로 인하여 신체에 부착된 센서모듈이 송신한 낮은 출력 신호가 센서네트워크라우터에 수신되고, 센서IP게이트웨이를 통해 인터넷으로 전달된다. 인체부착센서에 전달될 신호를 센 서네트워크라우터가 증폭시켜 전달하여 신체부착센서모듈의 수신감도가 낮더라도 수신이 가능하게 되어 신체 부착형의료센서모듈의 전력사용을 대폭 축소시켜줌으로써, 신체부착형센서모듈의 크기를 상시 휴대에 적합하도록 대폭 줄여준다. 또한, 환자단말기에 체온센서와 맥박센서 등과 같이 환자에 착용될 수 있는 형태의 초소형 센서를 환자단말기에 내장하는 인터페이스를 제공하여 환자 휴대용 단말기에 센서를 내장시키면 환자단말기가 인체접속형 건강감지 센서모듈 역할을 하도록 하는 것을 특징으로 한다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부한 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구체적인 구성 예로 환자단말기와 의료인단말기와 센서IP게이트웨이와 간병관리서버PC로 구성된 소규모 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템을 도 3으로 예시한다. 여기서 간병관리서버PC는 간병관리서버 프로그램이 구동되는 인터넷에 연결된 일반 PC를 의미한다.

상기 소규모 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템을 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 소규모 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템의 전체에 대한 블록구성도이고, 도 4는 환자단말기의 구성블럭도이고, 도 5는 의료인단말기의 구성블럭도이고, 도 6은 센서IP게이트웨이의 구성블럭도이고, 도 7는 간병관리서버PC의 구성블럭도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템은 랜(220)으로 연결된 좁은 공간 또는 건물 내의 서로 다른 층으로 이루어진 공간에 적용될 수 있으며, 또한, 지역적으로 멀리 떨어진 공간에도 적용될 수 있다.

여기서 랜(220)은 공간과 공간을 연결하며, 공간과 공간 내에 존재하는 인터넷 사용장비들이 연결될 수 있음은 당업자에 있어 자명할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템은 간병관리서버PC(230), 센서IP게이트웨이이A(250), 센서IP게이트웨이B(265), 의료인단말기A(270), 의료인단말기B(285), 환자단말기A(290) 및 환자단말기B(310) 등을 포 함할 수 있다.

이하, 도 3에 도시된 소규모 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템의 동작을 설명한다.

1) 네트워크 초기화과정 동작설명

(1) 간병관리서버PC(230)의 DHCP 동작으로 센서IP게이트웨이A(250)와 센서IP게이트웨이B(265)가 인터넷 주소를 할당받는다.

(2) 간병관리서버PC(230)는 센서IP게이트웨이A(250)와 센서IP게이트웨이B(265)를 인터넷상에서 가상적으로 연결하고, 미리 입력된 의료시설 정보와 센서IP게이트웨이 설치위치 정보를 참조하여, 센서IP게이트웨이A(250)와 센서IP게이트웨이B(265)가 사용할 센서네트워크 채널번호를 할당한다.

IEEE802.15.4 규격에 떠라 센서네트워크 한 채널 내에 6만개의 센서네트워크디바이스를 수용할 수 있으나, 본 실시 예에서는 센서네트워크를 지역적으로 분리 관리할 수 있는 간병관리서버PC(230)가 있으므로 하나의 센서IP게이트웨이와 연결되는 센서네트워크 디바이스들이 100개 이내가 되도록 하는 공간 구성으로 건물공간을 나누어 센서IP게이트웨이를 설치하여 센서네트워크 디바이스들의 수를 줄임으로써 실시간 음성통신을 할 수 있는 통신로 용량을 제공한다.

(3) 간병관리서버PC(230)로부터 센서네트워크 채널번호를 할당받은 센서IP게이트웨이A(250)와 센서IP게이트웨이B(265)는 할당받은 채널의 센서네트워크 코디네이터로 동작하며, 주기적으로 동기신호를 발신하여 자신의 동기신호를 받은 센서네 트워크 디바이스들이 자신의 동기신호에 동기하여 동작될 수 있도록 한다.

(4) 환자단말기A(290)와 환자단말기B(310)는 센서IP게이트웨이A(250)와 인접해 있으므로, 센서IP게이트위이A(250)가 발신하는 동기신호 수신강도가 가장 크므로 센서IP게이트웨이A(250)에 연결된 자식 센서네트워크 디바이스가 된다.

(5) 센서IP게이트웨이A(250)는 환자단말기A(290)와 환자단말기B(310)가 자신의 자식(child) 센서네트워크 디바이스가 되었음과 이들의 신호송신강도를 간병관리서버PC(230)에 전달한다.

(6)) 의료인단말기A(270)와 의료인단말기B(285)는 센서IP게이트웨이B(265)와 인접해 있으므로 센서IP게이트위이B(265)가 발신하는 동기신호 수신강도가 가장 크므로 센서IP게이트웨이B(265)에 연결된 자식 센서네트워크 디바이스가 된다.

(7) 센서IP게이트웨이B(265)는 의료인단말기A(270)와 의료인단말기B(285)가 자신의 자식 센서네트워크 디바이스가 되었음과 이들의 신호송신강도를 간병관리서버PC(230)에 전달한다.

(8) 간병관리서버PC(230)는 센서IP게이트웨이A(250)에서 받은 환자단말기A(290)와 환자단말기B(310)의 채널번호와 신호강도로 이들의 위치를 산출하고, 센서IP게이트웨이B(265)에서 받은 의료인단말기A(270)와 의료인단말기B(285)의 채널번호와 신호강도로 이들의 위치를 산출하여 데이터와 음성데이터스트림를 전달 할 라우팅경로를 만들어 저장한다.

(9) 의료인단말기A(270)를 소지한 의료인이 센서IP게이트웨이B(265) 근처에서 센서IP게이트웨이A(250) 쪽으로 이동하면 의료인단말기A(270)가 센서IP게이트웨 이B(265)에서 받는 동기신호 수신강도가 약해지므로 신호강도가 임계값 이하로 낮아지면 의료인단말기A(270)는 센서네트워크 코디네이터 스캔을 시작하여 임계값보다 큰 송신강도를 갖는 센서IP게이트웨이A(250)의 주기정보를 받게 되고, 이때 센서IP게이트웨이B(265)와 네트워크 연결을 끊고 센서IP게이트웨이A(250)와 연결된다.

(10) 이때 센서IP게이트웨이B(265)는 의료단말기A(270)가 자신의 자식 센서네트워크 디바이스 소속에서 분실되었음을 간병관리서버PC(230)에 알리고, 센서IP게이트웨이A(250)는 의료단말기A(270)가 자신의 자식 센서네트워크 디바이스 소속에 추가되었음을 간병관리서버PC에 알리므로 간병관리서버PC(230)는 의료인단말기A가 이동되어도 위치를 알게 된다. 간병관리서버PC는 전달받은 정보로 의료단말기A(270)의 라우팅경로를 센서IP게이트웨이B(265)에서 센서IP게이트웨이A(250)로 변경하여 정보전달에 사용한다.

2) 환자단말기A(290)에서 의료인단말기B(285)를 호출하는 동작설명

(1) 상기 네트워크 초기화과정이 진행되지 않았다면 상기 네트워크 초기화과정을 진행하여 간병관리서버PC(230)에 센서IP게이트웨이A(250)와 센서IP게이트웨이B(265)를 인터넷상에 가상적으로 연결하고, 센서IP게이트웨이A(250)에 환자단말기A(290)와 환자단말기B(310)가 자식 센서네트워크 디바이스로 연결되고 센서IP게이트웨이B(265)에 의료인단말기A(270)와 의료인단말기B(285)가 자식 센서네트워크 디바이스로 연결되고, 간병관리서버PC(230)는 센서IP게이트웨이A(250)와 센서IP게이 트웨이B(265)와 환자단말기A(290)와 환자단말기B(310)와 의료인단말기A(270)와 의료인단말기B(285)의 위치정보와 라우팅경로를 갖게 된다.

(2) 환자단말기A(290)는 호출 버튼을 누르거나 환자단말기 인터페이스에 내장시킨 환자건강상태감지 센서가 이상상태를 감지하면 호출명령을 센서네트워크간병데이터의 명령필드에 기입하고 환자단말기A(290) ID를 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드에 기입한 센서네트워크간병데이터를 생성하여 부모노드인 센서IP게이트웨이A(250)에 센서네트워크 통신으로 전달한다.

(3) 센서네트워크간병데이터를 수신한 센서IP게이트웨이A(250)는 센서네트워크로 수신한 센서네트워크간병데이터를 IP네트워크로 전환하여 간병관리서버PC(230)에게 전달한다.

(4) 센서네트워크간병데이터를 전달받은 간병관리서버PC(230)는 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드의 환자단말기A(290) ID를 검색어로 담당 의료인을 검색하여 의료인단말기B(285) ID를 찾아 센서네트워크간병데이터의 목적지 필드에 의료인단말기B(285)의 ID를 기입하고 라우팅경로를 기입하여 라우팅경로에 따라 센서IP게이트웨이B(265)에 전달한다.

(5) 센서IP게이트웨이B(265)는 수신한 센서네트워크간병데이터를 센서네트워크로 무선 전송한다.

(6) 센서IP게이트웨이B(265)와 동일 채널 센서네트워크로 연결된 모든 디바이스가 센서네트워크간병데이터를 받지만 의료인단말기B(285) 만이 수신한 센서네트워크간병데이터의 목적지 ID와 자신의 ID가 같으므로 수신한 센서네트워크간병데 이터를 유효한 데이터로 받아들여 처리한다.

(7) 센서네트워크간병데이터를 받아들여 처리하는 의료인단말기B(285)는 호출음을 발생시키고, LCD 창에 환자이름과 호실을 보이고, 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드에 있는 ID를 목적지 필드에 기입하고 자신의 ID를 출발지 필드에 기입한 ACK 데이터를 만들어 자신의 부모노드인 센서IP게이트웨이B(265)에 전달한다.

(8) 상기 ACK 데이터는 센서IP게이트웨이B(265)와 간병관리서버PC(230)와 센서IP게이트웨이A(250)로 하는 라우팅경로를 통하여 환자단말기A(290)에 전달된다.

(9) 상기 ACK 데이터를 환자단말기A(290)가 받지 못하면 의료인호출을 3회까지 재시도하며 ACK 데이터를 받지 못하는 경우 오류처리단계로 들어간다.

3) 의료인단말기B(285)로 환자단말기A(290)를 호출하는 동작설명

(1) 환자단말기A(290)에서 의료인단말기B(285)를 호출하는 동작설명 (1)과 같이 동작한다.

(2) 의료인단말기B(285)의 검색버튼을 누르면 LCD 창에 의료인이 담당한 환자명과 호실 리스트가 나타나며, 이 리스트를 스크롤하여 환자단말기A(290)를 선택하여 호출 버튼을 누르면 호출명령을 센서네트워크간병데이터의 명령필드에 기입하고 의료인단말기B(285) ID를 출발지 필드에 기입하고 환자단말기A(290) ID를 목적지 필드에 기입한 센서네트워크간병데이터를 생성하여 자신의 부모노드인 센서IP게 이트웨이B(265)에 센서네트워크 통신으로 전달한다.

(3) 센서네트워크간병데이터를 수신한 센서IP게이트웨이B(265)는 센서네트워크로 수신한 센서네트워크간병데이터를 IP네트워크로 전환하여 간병관리서버PC(230)게 전달한다.

(4) 센서네트워크간병데이터를 전달받은 간병관리서버PC(230)는 목적지 필드의 환자단말기A(290) ID를 검색어로 라우팅경로 정보를 검색하여 센서네트워크간병데이터에 기입하여 라우팅경로에 따라 센서IP게이트웨이A(250)에 전달한다.

(5) 센서IP게이트웨이A(250)는 수신한 센서네트워크간병데이터를 센서네트워크로 무선 전송한다.

(6) 센서IP게이트웨이A(250)와 동일 채널인 센서네트워크로 연결된 모든 디바이스가 센서네트워크간병데이터를 받지만 환자단말기A(290) 만이 수신한 센서네트워크간병데이터의 목적지 ID와 자신의 ID가 같으므로 수신한 센서네트워크간병데이터를 유효한 데이터로 받아들여 처리한다.

(7) 센서네트워크간병데이터를 받아들여 처리하는 환자단말기B(290)는 호출음을 발생시키고, 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드에 있는 ID를 목적지 필드에 기입하고 자신의 ID를 출발지 필드에 기입한 ACK 데이터를 만들어 자신의 부모노드인 센서IP게이트웨이A(250)에 전달한다.

(8) 상기 ACK 데이터는 센서IP게이트웨이A(250)와 간병관리서버PC(230)와 센서IP게이트웨이B(265)로 하는 라우팅경로를 통하여 의료인단말기B(285)에 전달된다.

(9) 상기 ACK 데이터를 의료인단말기B(290)가 받지 못하면 환자호출을 3회까지 재시도하며 ACK 데이터를 받지 못하는 경우 오류처리단계로 들어간다.

4) 환자단말기A(290)로 의료인단말기B(285)와 통화하는 동작설명

(2) 환자가 휴대한 환자단말기A(290)는 통화 버튼을 누르면 통화명령을 센서네트워크간병데이터의 명령필드에 기입하고 환자단말기(290) ID를 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드에 기입한 센서네트워크간병데이터를 생성하여 자신의 부모노드인 센서IP게이트웨이A(250)에 센서네트워크 통신으로 전달한다.

(4) 센서네트워크간병데이터를 전달받은 간병관리서버PC(230)는 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드의 환자단말기(290) ID로 담당 의료인을 검색하여 의료인단말기B(285) ID를 찾아 센서네트워크간병데이터의 목적지 필드에 의료인단말기B(285)의 ID를 기입하고 라우팅경로를 기입하여 라우팅경로에 따라 센서IP게이트웨이B(265)에 전달한다.

(5) 센서IP게이트웨이B(265)은 수신한 센서네트워크간병데이터를 센서네트워크로 무선 전송한다.

(6) 센서IP게이트웨이B(265)와 동일 채널인 센서네트워크로 연결된 모든 디바이스가 센서네트워크간병데이터를 받지만, 의료인단말기B(285) 만이 수신한 센서네트워크간병데이터의 목적지 ID와 자신의 ID가 같으므로 수신한 센서네트워크간병데이터를 유효한 데이터로 받아들여 처리한다.

(7) 센서네트워크간병데이터를 받아들여 처리하는 의료인단말기B(285)는 통화음을 발생시키고 LCD 창에 환자이름과 호실을 보이고, 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드에 있는 ID를 목적지 필드에 기입하고 자신의 ID를 출발지 필드에 기입한 ACK 데이터를 만들어 자신의 부모노드인 센서IP게이트웨이B(265)에 전달한다.

(10) 간병관리서버PC(230)는 센서네트워크간병데이터 처리과정에서 통화명령에 따라 환자단말기A(290)와 의료단말기B(285)를 연결시키는 음성통화로를 준비한 후 ACK 데이터의 라우팅경로 상에서 ACK 데이터를 받아서 송신한 후 준비한 음성통화로를 환자단말기A(290)와 의료인단말기B(285)에 할당하고 통화로 할당을 알리는 센서네트워크간병데이터를 전송한다.

(11) 음성통화로를 할당받은 환자단말기A(290)와 의료인단말기B(285)는 할당 받은 음성통화로 상에서 RTP(Real Time Protocol)을 사용하여 통화한다. 음성통신을 하기에는 센서네트워크가 저속이므로 ITU-T G.723 표준에 따른 음성데이터스트림 압축복원기술을 적용하여 8kbps 음성대역폭으로 통화와 수화가 되도록 한다.

(12) 환자단말기 또는 의료인단말기에서 종료키를 누르면 통화가 종료되고 간병관리서버PC는 할당했던 음성통신로를 회수하여 재사용 한다.

5) 의료인단말기B(285)로 환자 휴대단말기A(290)와 통화하는 동작설명

(1) 의료인단말기B(285)로 환자단말기A(290)를 호출하는 동작설명 (1)과 같이 동작한다.

(2) 의료인단말기B(285)의 검색버튼을 누르면 LCD창에 의료인이 담당한 환자명과 호실 리스트가 나타나며, 이 리스트를 스크롤하여 환자단말기A(290)를 선택하여 통화 버튼을 누르면 통화명령을 센서네트워크간병데이터의 명령필드에 기입하고 의료인단말기 ID를 출발지 필드에 기입하고 환자단말기A(290) ID를 목적지 필드에 기입한 센서네트워크간병데이터를 생성하여, 자신의 부모노드인 센서IP게이트웨이B(265)에 센서네트워크 통신으로 전달한다.

(3) 의료인단말기B(285)로 환자단말기A(290)를 호출하는 동작설명 (3)과 같이 동작한다.

(4) 의료인단말기B(285)로 환자단말기A(290)를 호출하는 동작설명 (4)와 같이 동작한다.

(5) 의료인단말기B(285)로 환자단말기A(290)를 호출하는 동작설명 (5)와 같 이 동작한다.

(6) 의료인단말기B(285)로 환자단말기A(290)를 호출하는 동작설명 (6)과 같이 동작한다.

(7) 센서네트워크간병데이터를 받아들여 처리하는 환자단말기B(290)는 통화음을 발생시키고, 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드에 있는 ID를 목적지 필드에 기입하고 자신의 ID를 출발지 필드에 기입한 ACK 데이터를 만들어 자신의 부모노드인 센서IP게이트웨이A(250)에 전달한다.

(8) 의료인단말기B(285)로 환자단말기A(290)를 호출하는 동작설명 (8)과 같 동작한다.

(9) 의료인단말기B(285)로 환자단말기A(290)를 호출하는 동작설명 (9)와 같이 동작한다.

(10) 간병관리서버PC(230)는 센서네트워크간병데이터 처리과정에서 통화명령에 따라 환자단말기A(290)와 의료단말기B(285)를 연결시키는 음성통화로를 준비한 후, ACK 데이터의 라우팅경로 상에서 ACK 데이터를 받아서 송신한 후 준비한 음성통화로를 환자단말기A(290)와 의료인단말기B(285)에 할당하고 통화로 할당을 알리는 센서네트워크간병데이터를 전송한다.

(11) 환자단말기A(290)로 의료인단말기B(285)와 통화하는 동작설명 (11)과 같이 동작한다.

(12) 환자단말기A(290)로 의료인단말기B(285)와 통화하는 동작설명 (12)와 같이 동작한다.

도 3에서 보인 소규모 “유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템”에서 사용하는 환자단말기를 도 4 환자 휴대용 단말기 구성블럭도로 설명한다.

도 4로 환자단말기의 의료인 호출을 설명하면,

호출키(291)를 누르면 MCU(Micro Control Unit)(294)가 신호를 받아서 전송할 호출 센서네트워크간병데이터를 만들고 RF(Radio Frequency)(293)에 전원을 공급한 후 센서네트워크간병데이터를 RF(293)로 전달한다. RF(293)는 센서네트워크 통신으로 센서네트워크간병데이터를 송신한다.

센서네트워크간병데이터를 송신한 후 738미리초 동안 센서네트워크에서 ACK 데이터 수신을 기다려 ACK 데이터를 RF(293)가 받으면 MCU(294)는 RF에 전원을 차단하고, ACK 데이터를 받지 못하면 호출 센서네트워크간병데이터를 재송신하고 ACK 데이터 수신을 기다리는 동작을 3회하고 그래도 ACK 데이터를 받지 못하면 오류처리한다.

도 4로 환자단말기의 의료인단말기와 통화를 설명하면,

통화키(292)을 누르면 MCU(294)가 신호를 받아서 전송할 통화 센서네트워크간병데이터를 만들고, RF(293)에 전원을 공급한 후 센서네트워크간병데이터를 RF(293)로 전달한다. RF(293)는 센서네트워크 통신으로 센서네트워크간병데이터를 송신한다.

오류처리가 되지 않은 경우 MCU(294)는 RF(293)에 전원을 공급하여 통화로 할당 센서네트워크간병데이터를 대기하여 수신한다.

통화로할당 센서네트워크간병데이터가 RF(293)로 수신되면 RF(293)는 인터럽트로 MCU(294)에 알리며 MCU(5)는 RF(5)로부터 통화로할당 센서네트워크간병데이터를 가져와서 통화로할당 명령에 따라 음성코덱(295)을 활성화하고 통화신호 데이터스트림을 만들어 음성코덱(295)에 보낸다. 음성코덱(295)은 ITU-T G.723 기능을 내장한 칩을 사용하는 것이 바람직하다. 음성코텍(295)은 통화신호 데이터스트림을 아날로그 전기신호로 변환하여 스피커(297)에 보내어 통화신호음을 발생시킨다.

이후 환자가 마이크(296)에 말하면 음성코덱(295)은 ITU-T G.723 규격에 따라 5.3Kbps 통신에 맞도록 압축된 음성데이터스트림을 만들어 음성코덱(295)의 출럭버퍼에 저장하고, 인터럽트로 MCU(294)에 알린다. MCU(294)가 음성코덱(295)으로부터 인터럽트를 받으면 음성코덱(295)의 출력버퍼에서 ITU-T G.723으로 압축된 음성데이터스트림을 받아서 RTC(Real Time Control) 프로토콜 규격에 따라 PES(Packetize Entity Stream)으로 만들어 RF(293)로 보낸다. PES의 출발지 필드에 는 자신의 ID가 기입되고 목적지 필드에는 통화상대 단말기 ID가 기입된다. RF(293)는 PES를 센서네트워크로 송신한다.

RF(293)가 PES를 수신하면 인터럽트로 MCU(294)에 알리고 MCU(294)는 RF(293)로부터 PES를 받아와서 PES로부터 ITU-T G.723 압축음성데이터스트림을 추출하여 음성코텍(295)의 입력버퍼에 전달한다. 음성코덱(295)은 입력버퍼를 폴링하여 데이터가 있으면 음성전기신호로 변환하여 스피커(297)로 보내어 소리로 변환시켜 수화가 되도록 한다.

통화 도중 RF(293)가 센서네트워크 통신으로 통화종료 센서네트워크간병데이터를 받거나 통화키(291)가 눌려짐을 MCU(294)가 감지하면 MCU(294)가 통화종료 센서네트워크간병데이터를 송신하고 통화를 종료한다.

도 4로 환자단말기의 저전력 사용방법을 설명하면,

MCU(294)는 도 3으로 설명된 네트워크 초기화 동작 중에 센서IP게이트웨이A(250)로부터 채널번호를 받고 센서IP게이트웨이의 자식 센서네트워크 디바이스가 되며 센서IP게이트웨이의 주기적인 동기신호를 받게 된다. MCU(294)는 내장된 타이머로 동기신호 수신 간격에 맞추는 웨이크업 타이머로 설정하여 구동시키고 MCU(294)와 RF(293)와 음성코덱(295)을 비활성 상태로 두어 소비전류를 0.1mA이하로 낮추어 전력소비가 거의 없도록 한다. 또한 MCU(293)는 비활성화되기 전에 호출키(201)와 통화키(292)가 조작되면 인터럽트를 받아 자신이 활성화 되도록 설정한다.

웨이크업 타이머에서 타임아웃이 발생되면 MCU(294)가 활성화되어 RF(294)를 활성화 시켜서 주기적인 동기신호를 받고 동기신호에 자신에게 전달될 센서네트워크간병데이터가 있음이 표시되어 있으면 활성화 상태를 유지하여 센서네트워크간병데이터를 받아서 처리하고 비활성화 된다. 호출키(291)나 통화키(292)가 눌러지면 MCU(294)에 인터럽트가 발생되어 MCU(294)가 활성화되어 FR(293)와 음성코덱(295)을 활성화하여 호출 또는 통화를 처리하고 처리가 완료되면 MCU(294)는 RF(293)와 음성코덱(295)과 자신을 비활성화 시킨다.

주기적인 동기신호는 92.16밀리초 간격으로 발생되고 환자단말기가 동기신호에 받기위해 활성화되는 시간은 2.88밀리초 임으로 이와 같은 방법으로 전력소비를 절약하면 휴대용 단말기가 상시 동작되는 경우보다 1/32로 줄어들어 3시간 동작되는 전원으로 4일 정도를 동작하게 된다.

도 4로 환자단말기의 충전 방법을 설명하면,

충전회로(298)는 충전지(299)을 환자단말기 전원입력으로 연결시켜 환자단말기가 동작되도록 하고, 충전기 전압이 하한기준전압 이하로 떨어지면 충전지와 환자단말기 전원입력을 차단하여 충전지의 과방전을 막는다. 또한 충전회로(298)는 외부연결단자(302)에 충전기가 연결되면 충전지를 외부연결단자와 연결시켜 충전되도록 하고 충전지 전압이 상한기준전압 이상이면 외부연결단자와 연결을 차단시켜 과충전을 막는다.

도 4로 환자단말기의 센서내장 방법을 설명하면,

MCU(294)에 12bit 분해능을 갖는 ADC(Analog Digital Converter) 단자에 1℃ 온도변화에 대해 10mV의 전압변위를 갖는 LM21 등과 같은 저가 접착식온도센서(305)를 연결하여 0.1℃의 체온 분해능을 갖게 한다. 그리고 MCU(294)의 다른 ADC 단자에 2차원 가속센서(306)를 연결하여 움직임을 파악하게 한다. 환자단말기에 내장되는 온도센서와 2차원 가속센서는 의료용 센서 가격의 1/100 정도이므로 환자단말기 제조 가격을 미미한 수준으로 증가 시키면서도 환자에 상시 착용되어 체온과 운동성에 이상을 파악하게 하는 우수한 적용결과를 보인다. 예를 들어 설명하면 의료용 온도센서 가격은 정확한 온도측정을 위한 신뢰성 기술적용에 따른 비용증대와 일반 온도센서에 대비하여 소량생산과 소량소비로 인해 고가격이다. 환자단말기에 의료용 온도센서를 적용하면 체온과 체온 변화를 정확히 측정할 수 있지만 의료용 체온계 가격으로 환자단말기 가격이 두 배 이상 증대된다. 따라서 정확한 체온은 의료인이 사용하던 종래 방법으로 측정하고 환자단말기의 가격을 경미하게 증가시키는 체온변화 측정용 온도센서를 적용하는 것이 바람직하다. 항온동물인 사람의 체온이 변한다면 항온기능을 유지하는 건강기능에 장애가 발생된 것이다. 따라서 정확한 체온을 알지 않아도 접착식 온도센서(305)로 체온변화를 알아내면 건강 이상을 감지 할 수 있게 된다. 칩 형태의 2차원 가속센서(306)는 ADXL311과 같은 저가칩 사용이 바람직하다. 또한 상품화에 있어서 환자단말기에 접착식 온도센서(305)와 2차원 가속센서(306)를 적용하지 않음으로써 가격을 저렴화 한 제품을 제공할 수도 있다.

도 4로 환자단말기의 오류처리를 설명하면,

환자단말기는 아날로그 부품인 RF(293)와 음성코덱(295) 그리고 접착식 온도센서(305)와 2차원 가속도센서(306)를 갖고 있어 내장된 아날로그 기준 값이 여러 가지 이유로 변경되면 오동작되거나 동작이 정지되는 경우가 발생되며 MCU(294)에서 PWM(Pulse Width Modulation)을 수행하게 되어 PWM이 동기를 맞추지 못하면 오동작하게 되고, 충전지의 전압강하로 오동작되는 경우가 발생되며 또한 센서네트워크 동작에서 원하는 ACK 데이터를 받지 못하는 경우에도 오동작하게 된다. 핸드폰을 포함한 대부분의 휴대용 통신제품이 예기치 않은 상황에서 오동작 할 수 있지만 본 환자단말기의 경우 오동작되면 응급상황을 발신할 수 없어 환자단말기의 가치가 낮아지게 되므로 오동작에 대한 대책이 마련되어야 한다. 오동작에 대한 대책은 추가비용 없이 구현되는 방법으로 MCU(294)가 내장한 워치독 카운터를 동작시켜 MCU(294)가 워치독 타임아웃 전에 워치독 카운터를 갱신하지 못하면 리셋되도록 하여 MCU(294)가 정지되지 않도록 한다. RF(293)의 경우 음성데이터스트림 송수신을 제외하고 응답신호를 기다리게하여 주워진 재시도 횟수 내에 응답을 받지 못하면 RF(293)를 리셋시킨다. 또한 수신신호 강도로 통신거리 이탈이 발생되거나 충전지의 전압강하로 오류가 발생될 경우가 예상되면 MCU(294)는 LED(300)을 점등하여 경고를 보낸다. 또한 마지막 방법으로는 소프트 리셋으로 정상 동작되지 않는 경우 LED를 점등하여 사용자가 리셋키(301)로 하드웨어 리셋을 할 수 있도록 한다.

도 4로 환자단말기의 외부 인터페이스 단자를 설명하면,

환자단말기의 핸드폰잭외부연결단자(302)는 충전과 외부부착 센서모듈과 프로그램 업데이트를 위한 인터페이스를 담당한다. 이와 같은 인터페이스를 위하여 외부연결단자는 24핀 표준 핸드폰잭으로 사용하는 것이 바람직하다. 충전은 핸드폰 충전기를 사용하게 하여 환자단말기를 위한 별도의 충전기가 필요 없게 한다. 핸드폰잭외부연결단자(302)에 MCU(294)의 GPIO(General Purpose Input Output)를 연결시켜 고가 센서모듈은 필요시 외부연결단자에 접촉시켜 MCU(294)가 직접제어 할 수 있도록 한다. 환자단말기 프로그램 업데이트는 핸드폰 잭을 USB인터페이스로 변환하는 젠더를 사용하여 일반 PC로 프로그램 업데이트를 할 수 있도록 한다. 따라서 PC에 핸드폰잭을 USB인터페이스로 변환하는 젠더를 사용하여 핸드폰잭외부연결단자(302)를 연결시킨다. PC는 외부연결단자(302)를 통하여 USB 인터페이스로 USB제어기(307)에 연결되며, USB제어기(307)은 UART인터페이스로 MCU(294)에 연결되며 PC에서 USB로 다운로드 되는 프로그램을 USB제어기(307)가 UART인터페이스로 변환하여 MCU(294)에 전달하기 때문에 MCU(394)는 UART인터페이스로 프로그램 업데이트를 하게 된다.

도 5로 도 3에서 보인 소규모 “유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템”에서 사용하는 의료인단말기를 설명한다.

도 5로 의료인단말기의 환자 호출을 설명하면,

SoC(System On Chip)(271)는 검색버튼으로 정의된 기능키(272)를 누르면 LCD(273)에 의료인이 담당한 환자명과 호실에 대한 리스트가 나타내며 이 리스트를 스크롤 버튼으로 정의된 기능키(272)로 스크롤하여 호출하려는 환자를 선택하여 호출버튼으로 정의된 기능키(272)를 누르면 호출명령을 센서네트워크간병데이터의 명령 필드에 기입하고 의료인단말기 ID를 출발지 필드에 기입한 호출 센서네트워크간병데이터를 만들고 RF(293)에 전원을 공급한 후 센서네트워크간병데이터를 RF(293)로 전달한다. RF(293)는 무선 센서네트워크로 센서네트워크간병데이터를 송신한다.

센서네트워크간병데이터를 송신한 후 738미리초 동안 센서네트워크에서 ACK 데이터 수신을 기다려 ACK 데이터를 RF(293)가 받으면 SoC(271)는 RF(293)와 LCD(273)의 전원을 차단하고, ACK 데이터를 받지 못하면 호출 간병데이터를 재송신하고 ACK 데이터 수신을 기다리는 동작을 3회하고 그래도 ACK 데이터를 받지 못하면 오류처리한다.

도 5로 의료인단말기의 환자 통화를 설명하면,

SoC(271)는 검색버튼으로 정의된 기능키(272)를 누르면 LCD(273)에 의료인이 담당한 환자명과 호실에 대한 리스트가 나타내며, 이 리스트를 스크롤 버튼으로 정의된 기능키(272)로 스크롤하여 통화하려는 환자를 선택하여 통화 버튼으로 정의된 기능키(272)를 누르면 통화명령을 센서네트워크간병데이터의 명령필드에 기입하고 의료인단말기 ID를 출발지 필드에 기입한 통화 센서네트워크간병데이터를 만들고 RF(293)에 전원을 공급한 후 센서네트워크간병데이터를 RF(293)로 전달한다. 이때, RF(293)는 무선 센서네트워크로 센서네트워크간병데이터를 송신한다.

오류처리가 되지 않은 경우 SoC(271)는 RF(293)에 전원을 공급하여 통신로 할당 센서네트워크간병데이터를 대기하여 수신한다.

통화로할당 센서네트워크간병데이터가 RF(293)로 수신되면 RF(393)는 인터럽트로 SoC(271)에 알리며 SoC(271)는 RF(293)로부터 통화로할당 센서네트워크간병데이터를 가져와서 통화로할당 명령에 따라 음성코덱(295)을 활성화하고 통화신호 데이터스트림을 만들어 음성코덱(295)에 보낸다. 음성코덱(295)은 ITU-T G.723 기능을 내장한 칩을 사용하는 것이 바람직하다. 음성코텍(295)은 통화신호 데이터스트림을 아날로그 전기신호로 변환하여 스피커(295)에 보내어 통화신호 소리를 발생시킨다.

이후 의료인이 마이크(297)에 말하면 음성코덱(295)은 ITU-T G.723 규격에 따라 5.3Kbps 통신에 맞도록 압축된 음성데이터스트림을 만들어 음성코덱(295)의 출럭버퍼에 저장하고 인터럽트로 SoC(271)에 알린다. SoC(271)가 음성코덱(295)으로부터 인터럽트를 받으면 음성코덱(295)의 출력버퍼에서 ITU-T G.723으로 압축된 음성데이터스트림을 받아서 RTC(Real Time Control) 프로토콜 규격에 따라 PES(Packetize Entity Stream)으로 만들어 RF(293)로 보낸다. PES의 출발지 필드에 는 자신의 ID가 기입되고 목적지 필드에는 통화상대 단말기 ID가 기입된다. RF(293)는 PES를 센서네트워크로 송신한다.

RF(293)가 PES를 수신하면 인터럽트로 SoC(271)에 알리고 SoC(271)는 RF(294)로부터 PES를 받아와서 PES로부터 ITU-T G.723 압축음성데이터스트림을 추출하여 음성코덱(295)의 입력버퍼에 전달한다. 음성코덱(295)은 입력버퍼를 폴링하여 데이터가 있으면 음성전기신호로 변환하여 스피커(297)로 보내어 소리로 변환시켜 수화가 되도록 한다.

통화 중에 RF(293)가 센서네트워크 통신으로 통화종료 센서네트워크간병데이터를 받거나 종료키로 정의한 기능키(272)가 눌려짐을 SoC(271)가 감지하면 SoC(271)가 통화종료 센서네트워크간병데이터를 송신하고 통화를 종료한다.

도 5로 의료인단말기의 저 전력 사용방법을 설명하면,

SoC(271)는 도 3으로 설명된 네트워크 초기화 동작이 중에 부모 센서IP게이트웨이B(265)로부터 채널번호를 받고, 센서IP게이트웨이의 자식 센서네트워크 디바이스가 되며 부모 센서IP게이트웨이의 주기적인 동기신호를 받게 된다. SoC(271)는 내장된 타이머로 동기신호 수신 간격에 맞추는 웨이크업 타이머로 설정하여 구동시키고 SoC(271)와 RF(293)와 음성코덱(295)과 LCD(273)를 비활성 상태로 두어 소비전류를 0.2mA이하로 낮추어 전력소비를 대폭 감축한다. 또한 SoC(271)는 비활성화되기 전에 기능키(272)가 조작되면 인터럽트를 받아 활성화 되도록 설정한다.

웨이크업 타이머에서 타임아웃이 발생되면 SoC(271)가 활성화되어 RF(293)를 활성화 시켜서 주기적인 동기신호를 받고 동기신호에 자신에게 전달될 센서네트워크간병데이터가 있음이 표시되어 있으면 활성화 상태를 유지하여 센서네트워크간병데이터를 받아서 처리하고 비활성화 된다. 기능키(272)가 눌러지면 SoC(271)에 인터럽트가 발생되어 SoC(271)가 활성화되어 과정에서 FR(293)와 음성코덱(295)과 LCD(273)를 활성화하여 호출 또는 통화가 처리하고, 처리가 완료되면 SoC(271)는 RF(293)와 음성코덱(295)과 LCD(273)와 자신을 비활성화 시킨다.

주기적인 동기신호는 92.16밀리초 간격으로 발생되고 환자단말기가 동기신호에 받기위해 활성화되는 시간은 2.88밀리초이므로, 이와 같은 방법으로 전려소비를 절약하면 의료인단말기가 상시 동작되는 경우보다 1/32로 줄어들어 3시간 동작되는 전원으로 4일 정도를 동작하게 된다.

의료인단말기의 충전 방법은 도 4로 설명된 환자단말기와 유사하다

도 5로 의료인단말기의 오류처리를 설명하면,

의료인단말기는 아날로그 부품인 RF(293)와 음성코덱(295)을 갖고 있어 내장된 아날로그 기준 값이 여러 가지 이유로 변화되면 오동작되거나 동작이 정지되는 경우가 발생되며 SoC(271)에서 PWM(Pulse Width Modulation)을 수행하게 되어 PWM이 동기를 맞추지 못하면 오동작하게되고 충전지의 전압강하로 오동작되는 경우가 발생되며 또한 센서네트워크 동작에서 원하는 ACK 데이터를 받지 못하는 경우에도 오동작하게 된다. 오동작에 대한 대책은 추가비용 없이 구현되는 방법으로 SoC(271)가 내장한 워치독 카운터를 동작시켜 SoC(271)가 워치독 타임아웃 전에 워치독 카운터를 갱신하지 못하면 리셋되도록하여 SoC(271)가 정지되지 않도록 한다. RF(293)의 경우 음성데이터스트림 송수신을 제외하고 응답신호를 기다리게하여 주워진 재시도 회수내에 응답을 받지 못하면 RF(293)를 리셋시킨다. 또한 수신신호 강도로 통신거리 이탈이 발생되거나 충전지의 전압강하로 오류가 발생될 경우가 예상되면 SoC(271)는 LED(300)을 점등하여 경고를 보낸다. 또한 마지막 방법으로는 소프트 리셋으로 정상 동작되지 않는 경우 LED를 점등하여 사용자가 리셋키(301)로 하드웨어 리셋을 할 수 있도록 한다.

도 5로 의료인단말기의 외부 인터페이스 단자를 설명하면,

의료인단말기의 USB외부연결단자(274)은 충전과 프로그램 업데이트를 위한 인터페이스를 담당한다. 이와 같은 인터페이스를 위하여 외부연결단자는 USB형태가 바람직하다. 충전은 PC를 사용하게 하여 별도의 충전기가 필요 없게 한다. 의료인단말기 프로그램 업데이트는 USB인터페이스를 사용하여 일반 사용자 PC로 프로그램 업데이트를 할 수 있도록 한다. 따라서 PC에 USB케이블을 사용하여 USB외부연결단자(274)을 연결시키면 PC는 USB외부연결단자(274)를 통하여 USB 인터페이스로 SoC(271)에 연결되며 PC에서 USB로 단운로드 되는 프로그램을 USB를 통하여 SoC(271)에 전달하기 때문에 SoC(271)는 프로그램 업데이트를 하게 된다.

도 6으로 도 3에서 보인 소규모 “유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템 ”에서 사용하는 센서IP게이트웨이를 설명한다.

먼저 도 6으로 센서IP게이트웨이 초기화 과정을 설명하면,

센서IP게이트웨이는 전원이 공급되면 DHCP 클라이언트로 IP네트워크에서 간병관리서버PC(230)로부터 IP를 할당받아 간병관리서버PC(230)의 IP 네트워크 클라이언트가 된다. 그 다음 센서IP게이트웨이는 IP네트워크로 간병관리서버PC(230)에서 센서네트워크 채널을 할당받아서 할당받은 채널의 센서네트워크 코디네이터로 동작하여 자신의 센서네트워크 영역에 센서네트워크 동기신호인 비이콘을 송신한다. 따라서 센서네트워크영역 내에 있어 센서IP게이트웨이의 비이콘을 수신하는 환자단말기와 의료인단말기는 Association 과정을 통해 센서IP게이트웨이에 자식 센서네트워크로 연결되고, 센서IP게이트웨이는 이들의 부모노드가 되며 자신에 연결된 환자단말기와 의료인단말기에 대한 Neighbor 테이블을 갖게 된다. 그리고 Neighbor 테이블을 IP네트워크를 통하여 간병관리서버PC(230)에 전달하여 간병관리서버PC(230)가 이 정보로 라우팅 테이블을 만들 수 있게 한다. 라우팅 테이블 상에 환자단말기와 의료인단말기의 목적지는 간병관리서버PC(230)가 되고 경유지는 자신이 Association된 부모 센서IP게이트웨이이고, 센서IP게이트웨이의 위치는 고정되어 있기 때문에 라우팅경로 상에 있는 부모 센서IP게이트웨이의 위치로 환자단말기와 의료인단말기의 위치를 알 수 있게 된다.

센서IP게이트웨이 Neighbor 테이블을 갱신하기 위해 주기적으로 Neighbor 테이블에 있는 환자단말기들과 의료인단말기에 센서네트워크 송수신 출력 신호세기를 문의하여 결과 값을 받아서 간병관리서버PC(230)에 전달하여 간병관리서버PC(230) 에서 센서네트워크 송수신 출력 신호세기 문의 결과 값을 거리로 환산하여 환자단말기들과 의료인단말기가 부모 센서IP게이트웨이로부터 떨어진 거리를 알 수 있게 한다. 또한 센서IP게이트웨이는 주기적인 네트워크 송수신 출력 신호세기 문의에 응답하지 못하는 환자단말기와 의료인단말기가 있으면 Neighbor테이블에서 제거하고 간병관리서버PC(230)에 알린다.

또한, 다른 지역에서 이동해서 자신의 비이콘을 수신하여 Association되는 환자단말기나 의료인단말기가 있으면, 센서IP게이트웨이는 Association과정에서 자신의 Neighbor 테이블에 추가되고, 간병관리서버PC(230)에 추가된 환자단말기나 의료인단말기를 알린다.

도 6으로 센서IP게이트웨이가 센서네트워크간병데이터를 센서네트워크에서 받아 IP네트워크로 전달하는 과정을 설명하면,

환자단말기 또는 의료인단말기가 센서네트워크간병데이터를 송신하면 센서IP게이트웨이는 자신의 neighbor 테이블에 환자단말기와 의료인단말기 엔트리(Entry)가 초기화과정에서 생성되어 있으므로 수신한다. 센서IP게이트웨이는 수신한 센서네트워크간병데이터를 IP프로토콜 페이로드로 하는 IP프로토콜 패킷을 만든다.

센서네트워크간병데이터에 IP프로토콜을 추가하여 패킷을 만드는 이유는 센서네트워크는 250Kbps 전송속도로 송수신되여 전송속도가 낮은 반면 IP 네트워크는 100Mbps로 전송속도가 400배 빠르고, 센서IP게이트웨이는 100MHz SoC기반 장비지만 간병관리서버PC(230)는 GHz CPU기반 장비이기 때문에 용량과 속도가 100배 정도 되 므로 센서IP게이트웨이의 전산부하를 작게 하는 방향으로 환자간병 시스템을 구성하기 때문이다.

센서IP게이트웨이는 IP 패킷으로 만든 센서네트워크간병데이터를 IP네트워크를 통하여 간병관서버리PC(230)에 전달한다.

센서IP게이트웨이에서는 호출과 통화요청 명령을 전달하는 센서네트워크간병데이터와 음성데이터스트림을 전달하는 센서네트워크간병데이터는 센서네트워크 통신 프로토콜의 페이로드가 다를 뿐 같은 방식으로 전달되므로 이들을 구별하여 처리하지 않고 동일하게 처리한다.

도 6으로 센서IP게이트웨이가 센서네트워크간병데이터를 IP네트워크에서 받아 센서네트워크로 전달하는 과정을 설명하면,

간병관리서버PC(230)는 센서네트워크간병데이터를 IP네트워크 프로토콜의 페이로드에 넣은 IP 데이터 패킷을 만들어 랜(220)를 통하여 센서IP게이트웨이A(250)로 전달한다. 센서네트워크간병데이터를 IP 네트워크 프로토콜 패킷의 페이로드에 넣은 IP 데이터 패킷을 전달 받은 센서IP게이트웨이A(250)의 IP네트워크모듈(253)은 IP 데이터 패킷에서 센서네트워크간병데이터를 추출하여 센서IP변환모듈(251)로 보낸다. 센서IP변환기모듈(251)은 추출한 센서네트워크간병데이터의 라우팅경로가 맞으면 센서네트워크모듈(252)에 센서네트워크간병데이터를 전달한다. 센서네트워크모듈(252) 목적지 ID가 자신의 neighbor 테이블에 있으면 센서네트워크에 센서네트워크간병데이터를 센서네트워크로 송신한다. 환자단말기A(290)와 환자단말기 B(310)는 모두 센서네트워크를 통하여 센서IP게이트웨이A(250)가 송신한 센서네트워크간병데이터를 수신하지만 목적지ID가 자신의 ID와 같은 환자단말기A(290) 또는 환자인단말기B(310)는 수신한 센서네트워크간병데이터를 처리하지만 목적지ID가 자신의 ID와 다른 환자단말기A(290) 또는 환자단말기B(310)는 수신한 센서네트워크간병데이터를 처리하지 않고 버리게 된다.

도 7로 그림3에서 보인 소규모 “유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템”에서 사용하는 간병관리서버PC를 설명한다.

도 7로 간병관리서버PC의 구성을 설명하면,

간병관리서버PC(230)은 랜(220)에 연결된 PC로 윈도우 또는 리눅스 등 상용 PC용 운영체제(236)상에서 구동되는 간병관리서버 응용프로그램이 구동되는 일반 PC이다. 간병관리서버 응용프로그램 내에는 음성통신교환기모듈(231)와 센서라우터모듈(232)과 모니터모듈(236)과 음성통신교환기 모듈(237)이 구동되며 센서라우터 테이블(235)과 환자DB(234)와 의료인DB(233)를 갖는 구성으로 되어있다. 그리고 DHCP서버모듈(231)과 연동된다.

도 7로 간병관리서버PC(230)의 초기화 과정을 설명하면,

간병관리서버PC(230)에 있는 DHCP서버모듈(231)이 동작되면서 랜(220) 상에 있는 센서IP게이트웨이A(250)와 센서IP게이트웨이B(265)로부터 IP주소 할당 요청을 받아서 IP 주소를 할당한다. 센서라우터모듈(232)는 DHCP서버모듈(231)이 센서IP게 이트웨이A(250)에 할당한 IP 주소를 저장하고 또한 센서네트워크 채널을 결정한다. 센서네트워크 채널은 홀수와 짝수가 센서IP게이트웨이 설치위치에 따라 교대로 결정되며 홀수 채널번호를 부여받은 센서IP게이트웨이가 활성화되는 기간 동안 짝수 채널번호를 부여받은 센서IP게이트웨이는 비활성화상태에 놓이게 된다. 따라서 센서네트워크의 전파가 도달되지 않은 전파음영영역을 없애기 위해 센서IP게이트웨이 설치 간격을 조밀하게 하여도 홀수와 짝수 센서IP게이트웨이들 간에 활성화되는 시간이 달라 홀수와 짝수 센서IP게이트웨이 신호가 상호 간섭되지 않게 된다. 이 후 센서라우터모듈(232)은 센서IP게이트웨이A(250)에 센서네트워크 채널 번호를 보내고, 센서IP게이트웨이A(250)로부터 센서IP게이트웨이A(250)에 자식 센서네트워크 디바이스로 연결된 환자단말기A(290)과 환자단말기B(310)의 ID를 받아서 이들을 센서라우팅 테이블(235)에 등록한다. 환자단말기A(290)과 환자단말기B(310)는 모두 센서IP게이트웨이A(250)의 자식 노드이므로 센서라우팅 테이블(235)에는 환자단말기A(290)과 환자단말기B(310)의 라우팅 경로에는 센서IP게이트웨이A(250) IP 주소와 센서IP게이트웨이 센서네트워크 ID가 등록된다. 만일 환자단말기A(290)가 센서IP게이트웨이A(250)로부터 멀어져서 센서IP게이트웨이A(250)의 센서네트워크 송수신 신호강도 문의에 응답하지 못하면 센서IP게이트웨이A(250)의 Neighbor 테이블에서 삭제되고 센서IP게이트웨이A(250)가 간병관리서버PC(230)에게 환자단말기A(290)가 Neighbor 테이블에서 삭제되었음을 알려주면 간병관리서버PC(230)의 센서라우터모듈(232)은 센서라우터테이블(235)에 있는 환자단말기A(290)의 라우팅정보를 수정하게 된다.

환자DB(234)에는 환자가 소지한 환자단말기 ID와 환자의 성명과 주민번호와 입원호실 등과 환자의 담당의사 담당간호사 담당조무사 등 환자관리에 필요한 정보가 보유되며, 의료인DB(233)에는 의사, 간호사, 조무사가 소지한 의료단말기 ID와 근무시간과 시간별로 진료 또는 간호해야 할 환자정보 등이 보유되고 환자DB(234)와 의료인DB(233)가 환자ID와 의료인ID로 연동되어 환자가 환자단말기의 호출버튼을 누르면 호출버튼이 눌린 환자단말기 ID로 환자의 담당의사와 간호사와 조무사에게 호출시간에 따라 적절한 호출순위가 정해져서 통보되도록 설정된다.

도 7로 환자단말기A(290)에서 의료인단말기B(285)를 호출하는 간병관리서버PC(230) 동작을 설명하면,

(1) 간병관리서버PC(230)가 초기화과정을 진행하지 않았다면 초기화과정을 진행하여 간병관리서버PC(230)는 센서라우팅 테이블(235)과 환자DB(234) 그리고 의료인DB(233)가 생성되도록 한다.

(2) 센서라우터모듈(232)은 센서IP게이트웨이A(250)로부터 센서네트워크간병데이터를 IP 네트워크 프로토콜의 페이로드로 하는 IP 데이터 패킷을 수신하여 센서네트워크간병데이터를 추출한다.

(3) 센서라우터모듈(232)은 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드에 있는 환자단말기ID를 검색어로 의료인DB(233)를 검색하여 의료인단말기B(285)의 ID를 찾는다.

(4) 의료인단말기B(285) ID를 검색어로 센서라우팅테이블(235)을 검색하여 간병관리서버PC(230)에서 의료인단말기B(285)로 센서네트워크간병데이터를 보내는 라우팅 경로를 센서네트워크간병데이터의 라우팅경로에 기입하고, 목적지 필드에 의료인단말기B(285)의 ID를 기입하여 센서IP게이트웨이B(285)에 전달되도록 한다.

(5) 센서라우터모듈(232)은 센서IP게이트웨이B(285)의 ACK 데이터를 받아서 IP 네트워크 프로토콜의 페이로드로 하는 IP 데이터 패킷을 수신하여 센서네트워크간병데이터를 추출한다.

(6) ACK 데이터는 라우팅정보를 보유하고 있으므로 라우팅 경로에 따라 ACK 데이터를 센서IP게이트웨이A(250)에 전달한다.

도 7로 의료인단말기B(285)로 환자단말기A(290)를 호출하는 간병관리서버PC(230)의 동작을 설명하면,

(1) 간병관리서버PC(230)가 초기화과정을 진행하지 않았다면, 초기화과정을 진행하여 간병관리서버PC(230)의 센서라우팅 테이블(235)과 환자DB(234) 그리고 의료인DB(233)가 생성되도록 한다.

(2) 센서라우터모듈(232)은 센서IP게이트웨이B(265)로부터 센서네트워크간병데이터를 IP 네트워크 프로토콜의 페이로드로 하는 IP 데이터 패킷을 수신하여 센서네트워크간병데이터를 추출한다.

(3) 센서네트워크간병데이터의 목적지 필드에서 환자인단말기A(290)의 ID를 추출하고 환자인단말기A(290)의 ID로 센서라우팅테이블(235)을 검색하여 간병관리서버PC(230)에서 의료인단말기B(285)로 센서네트워크간병데이터를 보내는 라우팅 경로를 센서네트워크간병데이터의 라우팅경로에 기입하여 센서IP게이트웨이B(285)에 전달되도록 한다.

(4) 센서라우터모듈(232)은 센서IP게이트웨이A(250)의 ACK 데이터을 받아서IP 네트워크 프로토콜의 페이로드로 하는 IP 데이터 패킷을 수신하여 센서네트워크간병데이터를 추출한다.

(5) ACK 데이터는 라우팅정보를 보유하고 있으므로 라우팅 경로에 따라 ACK 데이터를 센서IP게이트웨이B(265)에 전달한다.

도 7로 환자단말기A(290)로 의료인단말기B(285)와 통화하는 간병관리서버PC 동작을 설명하면,

(1) 간병관리서버PC(230)가 초기화과정을 진행하지 않았다면 초기화과정을 진행하여 간병관리서버PC(230)는 센서라우팅테이블(235)과 환자DB(234) 그리고 의료인DB(233)가 생성되도록 한다.

(3) 센서라우터모듈(232)은 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드에 있는 환자단말기ID로 의료인DB(233)를 검색하여 의료인단말기B(285)의 ID를 찾는다.

(4) 의료인단말기B(285) ID로 센서라우팅테이블(235)을 검색하여 간병관리서버PC(230)에서 의료인단말기B(285)로 센서네트워크간병데이터를 보내는 라우팅 경 로를 센서네트워크간병데이터의 라우팅경로에 기입하고, 목적지 필드에 의료인단말기B(285)의 ID를 기입하여 센서IP게이트웨이B(265)에 전달한다.

(5) 음성통신교환기모듈(237)은 센서네트워크간병데이터의 명령어 필드에 있는 통화명령에 따라 환자단말기A(290)와 의료단말기B(285)를 연결시키는 음성통화로를 준비한다.

(6) 센서라우터모듈(232)은 센서IP게이트웨이B(6)의 ACK 데이터을 받아서IP 네트워크 프로토콜의 페이로드로 하는 IP 데이터 패킷을 수신하여 센서네트워크간병데이터를 추출한다.

(7) ACK 데이터는 라우팅정보를 보유하고 있으므로 라우팅 경로에 따라 ACK 데이터를 센서IP게이트웨이A(250)에 전달한다.

(8) 음성통신교환기모듈(237)은 음성통화로를 환자단말기A(290)와 의료인단말기B(285)에 할당하고, 음성통화로할당 센서네트워크간병데이터를 만들어 라우팅경로에 따라 환자단말기A(290)와 의료인단말기B(285)에 보낸다.

(9) 환자단말기 또는 의료인단말기에서 통화키를 누르면 통화종료 센서네트워크간병데이터가 발생되어 라우팅경로에 따라 간병관리서버PC(230)의 음성통신교환기모듈(237)에 전달된다.

(10) 음성통신교환기모듈(237)은 통화종료 명령에 따라 할당했던 음성통신로를 회수하여 재사용 한다.

도 7로 의료인단말기B(285)로 환자 휴대단말기A(290)와 통화하는 간병관리서 버PC(230)의 동작을 설명하면,

(1) 간병관리서버PC(230)가 초기화과정이 진행되지 않았다면 초기화과정을 진행하여 간병관리서버PC(230)의 센서라우팅테이블(235)과 환자DB(234) 그리고 의료인DB(233)가 생성되도록 한다.

(2) 의료인단말기B(285)로 환자단말기A(290)를 호출하는 간병관리서버PC(230)의 동작설명 (2)와 같이 동작한다.

(3) 의료인단말기B(285)로 환자단말기A(290)를 호출하는 간병관리서버PC(230)의 동작설명 (3)과 같이 동작한다.

(4) 음성통신교환기모듈(237)은 센서네트워크간병데이터의 명령어 필드에 있는 통화명령에 따라 환자단말기A(290)와 의료인단말기B(285)를 연결시키는 음성통화로를 준비한다.

(5) 센서라우터모듈(232)은 센서IP게이트웨이B(265)의 ACK 데이터를 받아서IP 네트워크 프로토콜의 페이로드로 하는 IP 데이터 패킷을 수신하여 센서네트워크간병데이터를 추출한다.

(7) 음성통신교환기모듈(237)은 음성통화로를 환자단말기A(290)와 의료인단말기B(285)에 할당하고, 음성통화로할당 센서네트워크간병데이터를 만들어 라우팅경로에 따라 환자단말기A(290)와 의료인단말기B(285)에 보낸다.

(8) 음성통신교환기모듈(237)은 환자단말기 또는 의료인단말기에서 종료키를 누르면 통화종료 센서네트워크간병데이터가 발생되어 간병관리서버PC(230)에 전달한다.

(9) 음성통신교환기모듈(237)은 통화종료 명령에 따라 할당했던 음성통신로를 회수하여 재사용 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 구체적인 구성 예로 환자단말기와 의료인단말기와 의료용센서네트워크디바이스와 센서네트워크라우터와 센서IP게이트웨이와 간병관리 서버PC와 간병관리클라이언트PC와 전광판으로 구성된 대규모 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템을 도 8로 예시한다.

상기 대규모 “유비쿼터스 간병 시스템”을 도 8을 참조하여 상세히 설명한다. 도 8은 대규모 유비쿼터스 센서네트워크간병관리 시스템에 대한 블록구성도이고, 도 9는 의료용센서네트워크디바이스의 구성블럭도이고, 도 10는 간병관리클라이언트PC와 인터넷 전광판의 구성블럭도이다.

도 8을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템은 랜(220)으로 연결된 좁은 공간 또는 건물 내의 서로 다른 층으로 이루어진 공간에 적용될 수 있으며, 또한, 지역적으로 멀리 떨어진 공간에도 적용될 수 있다.

여기서 랜(220)은 공간과 공간을 연결하며, 공간과 공간 내에 존재하는 인터 넷 사용장비들이 연결될 수 있음은 당업자에 있어 자명할 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템은 간병관리서버PC(230), 센서IP게이트웨이이A(250), 센서IP게이트웨이B(265), 의료인단말기A(270), 의료인단말기B(285), 환자단말기A(290), 환자단말기B(310), 의료용센서네트워크디바이스(320), 센서네트워크라우터(330), 간병관리클라이언트PC(340) 및 인터넷전광판(350) 등을 포함한다.

여기서 환자단말기와 의료인단말기와 센서IP게이트웨이의 동작은 전술된 소규모 유비쿼터스 센서네트워크 환자간병 시스템과 유사하므로 설명을 생략한다.

도 8에서는 구성도의 복잡성을 줄이기 위하여 장치들을 종류별로 하나 또는 두 개만 표시하여 설명하지만 대형 의료시설에서 3000개의 환자단말기와 1000개의 의료인단말기와 500개의 의료용센서네트워크디바이스와 300대의 센서네트워크라우터와 200대의 센서IP게이트웨이와 5대의 간병관리서버PC와 500대의 간병관리클라이언트PC와 50대의 전광판이 사용될 수 있으며 그보다 많은 장비가 구성되어 사용 될 수도 있다.

도 8에서 보인 대규모 유비쿼터스 센서네트워크간병관리 시스템의 동작을 설명한다.

1) 네트워크 초기화과정 동작설명

(1) 환자간병 시스템의 초기화 과정을 간병관리서버PC(230)가 동작되는 상태 에서 센서IP게이트웨이A(250)와 센서IP게이트웨이B(265)가 DHCP 클라이언트로 간병관리서버PC(230)에 연결을 요청한다.

(2) 간병관리서버PC(230)는 센서IP게이트웨이A(250)와 센서IP게이트웨이B(260)를 인터넷상에서 가상적으로 연결하고, 미리 입력된 의료시설 정보와 센서IP게이트웨이 설치위치 정보를 참조하여 센서IP게이트웨이A(250)와 센서IP게이트웨이B(270)가 사용할 센서네트워크 채널번호를 할당한다.

IEEE802.15.4규격에 따라 센서네트워크 한 채널은 6만개의 센서네트워크디바이를 수용할 수 있으나, 본 실시 예에서는 센서네트워크를 지역적으로 분리 관리할 수 있는 간병관리서버PC(230)가 있으므로 하나의 센서IP게이트웨이 채널에 연결되는 센서네트워크디바이스들이 100개 정도가 되도록 하는 공간 구성으로 건물공간을 나누고, 간병관리가 필요한 공간에 센서IP게이트웨이를 설치하여 센서IP게이트웨이에 종속되는 센서네트워크디바이스 수를 작게 하여, 센서네트워크 통신 부하를 줄여줌으로써 센서네트워크 디바이스들이 실시간 음성통신을 할 수 있는 통신로 용량을 제공한다.

(3) 간병관리서버PC(230)로부터 센서네트워크 채널번호를 할당받은 센서IP게이트웨이A(250)와 센서IP게이트웨이B(265)는 할당받은 채널의 센서네크워크 코디네이터로 동작하며 주기적으로 동기신호를 발신하여 자신의 동기신호를 받은 센서네트워크디바이스들이 자신의 동기신호에 동기하여 동작될 수 있도록 한다.

(4) 환자단말기A(290), 환자단말기B(310) 및 의료용센서네트워크디바이 스(320)는 센서IP게이트웨이A(250)와 인접해 있으므로 센서IP게이트위이A(250)가 발신하는 동기신호 수신강도가 가장 크므로 센서IP게이트웨이A(250)에 연결된 자식 센서네트워크 디바이스가 된다.

(5) 센서IP게이트웨이A(250)는 환자단말기A(290)와 환자단말기B(310)와 의료용센서네트워크디바이스(320)가 자신의 자식 센서네트워크 디바이스가 되었음과 이들의 신호송신 강도를 간병관리서버PC(230)에 전달한다.

(6) 센서네트워크라우터(330)는 센서IP게이트웨이B(265)와 인접해 있으므로 센서IP게이트웨이B(265)가 발신하는 동기신호 수신강도가 가장 크므로 센서IP게이트웨이B(265)에 연결된 라우터로 동작하며 주기적으로 동기신호를 발신하여 자신의 동기신호를 받은 센서네트워크디바이스들이 자신의 동기신호에 동기하여 동작될 수 있도록 한다. 동기신호 발신은 센서IP게이트웨이B(265)이 비활성시간영역을 사용하며 신호가 겹치지 않게 한다.

(7) 센서IP게이트웨이B(260)는 센서네트워크라우터(330)가 자신의 자식 센서네트워크디바이스가 되었음과 센서네트워크라우터(330)의 신호송신강도를 간병관리서버PC(230)에 전달한다.

(8) 의료인단말기A(270)와 의료인단말기B(285)는 센서네트워크라우터(330)와 인접해 있으므로 센서네트워크라우터(330)가 발신하는 동기신호 수신강도가 가장 크므로 센서네트워크라우터(330)에 연결된 자식 센서네트워크디바이스가 된다.

(9) 센서네트워크라우터(330)는 의료인단말기A(270)와 의료인단말기B(285)가 자신의 자식 센서네트워크 디바이스로 형성되고 이들의 신호송신 강도를 센서IP게 이트웨이B(265)에 전달하고, 센서IP게이트웨이B(265)는 전달받은 내용을 간병관리서버PC(230)에 전달한다.

(10) 간병관리서버PC(230)는 센서IP게이트웨이A(250)에서 받은 환자단말기A(290)와 환자단말기B(310)와 의료용센서네트워크디바이스(320)의 채널번호와 신호강도로 이들이 센서IP게이트웨이A(250)에서 떨어진 거리를 산출하며, 같은 방법으로 센서IP게이트웨이B(265)에서 받은 센서네트워크라우터(330)와 의료인단말기A(270)와 의료인단말기B(285)의 채널번호와 신호강도로 이들의 위치를 산출하여 데이터와 음성데이터스트림의 전달을 위한 라우팅경로를 만들어 저장한다.

(11) 의료인단말기A(270)을 소지한 의료인이 센서네트워크라우터(330) 근처에서 센서IP게이트웨이A(250) 쪽으로 이동하면 의료인단말기A(270)가 센서네트워크라우터(330)에서 받는 동기신호 수신강도가 약해지므로 신호강도가 임계값이하로 낮아지면 의료단말기A(270)는 센서네트워크 코디네이터 검색을 시작하여 임계값보다 큰 송신강도를 갖는 센서IP게이트웨이A(250)의 주기정보를 받게 되고, 이때 센서네트워크라우터(330)와 센서네트워크 연결을 끊고 센서IP게이트웨이A(250)와 연결된다.

(10) 이때, 센서네트워크라우터(330)는 의료단말기A(270)가 자신의 네트워크 소속에서 제외되었음을 간병관리서버PC(230)에 알리고, 센서IP게이트웨이A(250)는 의료인단말기A(270)가 자신의 네트워크에 추가되었음을 간병관리서버PC(230)에 전달하므로 간병관리서버PC는 의료인단말기A(270)가 이동되어도 위치를 알게 된다. 간병관리서버PC(230)는 전달받은 정보로 의료단말기A(270)의 라우팅경로를 센서IP 게이트웨이B(265)와 센서네트워크라우터(320)에서 센서IP게이트웨이A(250)로 변경하여 정보전달에 사용한다.

(11) 간병관리클라이언트PC(340)와 인터넷전광판(350)은 간병관리서버PC(230)에 자신의 IP와 ID와 설치위치정보 등을 알려서 인터넷상에서 IP로 가상 연결된다. 간병관리서버PC(230)는 간병관리클라이언트PC(340)와 인터넷전광판(350) ID와 위치정보로 내과병동 또는 외과, 소아과 병동 등에 있음을 알 수 있다. 본 설명에서는 설명의 복잡성을 줄이기 위해 간병관리클라이언트PC(340)와 인터넷전광판(350)이 특정 병동에 같이 위치해 있는 경우만 설명하지만 서로 다른 병동에 있고 서로 다른 정보를 보일 수 있다.

2) 환자단말기A(290)에서 의료인단말기B(285)를 호출하는 동작설명

(1) 상기 네트워크 초기화과정이 진행되지 않았다면 상기 네트워크 초기화과정을 진행하여 간병관리서버PC(230)에 센서IP게이트웨이A(250)와 센서IP게이트웨이B(265)가 인터넷상에 가상적으로 연결되고, 센서IP게이트웨이A(250)에 환자단말기A(290)와 환자단말기B(310)와 의료용센서네트워크디바이스(320)가 자식 센서네트워크 디바이스로 연결되고 센서IP게이트웨이B(265)에 센서네트워크라우터(330)가 자식 센서네트워크디바이스로 연결되고 센서네트워크라우터(330)에 의료인단말기A(270)와 의료인단말기B(285)가 자식 센서네트워크디바이스로 연결되고, 간병관리서버PC(230)가 센서IP게이트웨이A(250)와 센서IP게이트웨이B(265)와 센서네트워크라우터(330)와 환자단말기A(290)와 환자단말기B(310)와 의료용센서네트워크디바이 스(320)와 의료인단말기A(270)와 의료인단말기B(285)의 위치정보와 라우팅경로를 갖게 된다. 또한 간병관리서버PC(230)에 IP네트워크로 간병관리클라이언트PC(340)와 인터넷전광판(350)이 연결되고 간병관리서버PC(230)는 이들의 IP와 ID 그리고 위치정보를 알게 된다.

(2) 환자가 휴대한 환자단말기A(290)의 호출 버튼을 누르거나 환자단말기 인터페이스에 장착시킨 환자건강상태감지 센서가 이상상태를 감지하면 호출명령을 센서네트워크간병데이터의 명령필드에 기입하고 환자단말기A(290)가 갖는 고유 ID를 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드에 기입한 센서네트워크간병데이터를 생성하여 자신의 부모노드인 센서IP게이트웨이A(250)에 센서네트워크 통신으로 전달한다.

(4) 센서네트워크간병데이터를 전달받은 간병관리서버PC(230)는 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드를 검색어로 담당 의료인을 검색하여 의료인단말기B(285)의 ID를 찾아 센서네트워크간병데이터의 목적지 필드에 의료인단말기B(285)의 ID를 기입하고 라우팅경로를 기입하여 라우팅경로에 따라 센서IP게이트웨이B(260)에 IP네트워크로 전달한다.

(5) 간병관리서버PC(230)는 센서네트워크간병데이터와 보유한 내부 자료로 호출한 환자명과 호실 그리고 담당 의료인 등의 데이터를 간병관리클라이언트PC(340)와 인터넷전광판(350)에 IP네트워크 통신으로 보낸다.

(6) 간병관리클라이언트PC(340)와 인터넷전광판(350)은 수신한 데이터를 화면에 보이고 신규 데이터 수신을 정해진 소리신호로 알린다.

(7) 센서IP게이트웨이B(260)는 수신한 센서네트워크간병데이터의 라우팅경로에 따라 센서네트워크라우터(330)로 센서네트워크간병데이터를 전달한다.

(8) 센서네트워크라우터(330)와 동일 채널인 센서네트워크로 연결된 모든 디바이스가 센서네트워크간병데이터를 받지만 의료인단말기B(285) 만이 수신한 센서네트워크간병데이터의 목적지 ID와 자신의 ID가 같으므로 수신한 센서네트워크간병데이터를 유효한 데이터로 받아들여 처리한다.

(9) 센서네트워크간병데이터를 받아들여 처리하는 의료인단말기B(285)는 호출음을 발생시키고 LCD 창에 환자이름과 호실을 보이고 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드에 있는 ID를 목적지 필드에 기입하고 자신의 ID를 출발지 필드에 기입한 ACK 데이터를 만들어 센서네트워크라우터(330)에 전달한다.

(10) 상기 ACK 데이터는 센서네트워크라우터(330)와 센서IP게이트웨이B(265)와 간병관리서버PC(230)와 센서IP게이트웨이A(250)의 전달경로를 통하여 의료인을 호출한 환자단말기A(290)에 전달된다.

(11) 상기 ACK 데이터를 환자단말기A(290)가 받지 못하면 의료인호출을 3회까지 재시도하며 ACK 데이터를 받지 못하는 경우 오류처리단계로 들어간다.

3) 의료인단말기B(285)로 환자단말기A(290)를 호출하는 동작설명

(2) 의료인이 의료인단말기B(285)에서 검색버튼을 누르면 LCD 창에 의료인이 담당한 환자명과 호실에 대한 리스트가 나타나며 이 리스트를 스크롤하여 호출하려는 환자를 선택하여 호출 버튼을 누르면 호출명령을 센서네트워크간병데이터의 명령필드에 기입하고 의료인단말기B(285) ID를 출발지 필드에 기입하고 호출되는 환자가 휴대한 환자단말기A(290) ID를 목적지 필드에 기입한 센서네트워크간병데이터를 생성하여 자신의 부모노드인 센서네트워크라우터(330)에 센서네트워크 통신으로 전달한다.

(3) 센서네트워크간병데이터를 수신한 센서네트워크라우터(330)는 자신의 부모노드인 센서IP게이트웨이B(265)에 센서네트워크간병데이터를 전달하며, 센서IP게이트웨이B(265)는 센서네트워크로 수신한 센서네트워크간병데이터를 IP네트워크로 전환하여 간병관리서버PC(230)게 전달한다.

(4) 센서네트워크간병데이터를 전달받은 간병관리서버PC(230)는 목적지 필드에 있는 환자단말기A(290)의 ID를 참조하여 센서네트워크간병데이터에 라우팅경로를 기입하고 센서네트워크간병데이터를 라우팅 경로에 따라 센서IP게이트웨이A(250)에 IP네트워크로 전달한다.

(5) 간병관리서버PC(230)는 센서네트워크간병데이터와 보유한 내부 자료로 호출한 환자명과 호실 그리고 담당 의료인 등의 데이터를 간병관리클라이언트PC(340)와 인터넷전광판(350)에 IP네트워크로 보낸다.

(6)간병관리클라이언트PC(340)와 인터넷전광판(350)은 수신한 데이터를 화면 에 보이고 신규 데이터 수신을 정해진 소리신호로 알린다.

(7) 센서IP게이트웨이A(250)는 라우팅경로에 따라 수신한 센서네트워크간병데이터를 센서네트워크로 무선 전송한다.

(8) 센서IP게이트웨이A(250)와 동일 채널인 센서네트워크로 연결된 모든 디바이스가 센서네트워크간병데이터를 받지만 환자단말기A(290) 만이 수신한 센서네트워크간병데이터의 목적지 ID와 자신의 ID가 같으므로 수신한 센서네트워크간병데이터를 유효한 데이터로 받아들여 처리한다.

(9) 센서네트워크간병데이터를 받아들여 처리하는 환자단말기B(290)는 호출음을 발생시키고 환자호출데이터의 출발지 필드에 있는 ID를 목적지에 등록하고 자신의 ID를 출발지 필드에 등록한 ACK 데이터를 만들어 자신의 부모노드인 센서IP게이트웨이A(250)에 전달한다.

(10) 상기 ACK 데이터는 센서IP게이트웨이A(250)와 간병관리서버PC(230)와 센서IP게이트웨이B(265)와 센서네트워크라우터(330)의 라우팅경로를 통하여 의료인단말기B(285)에 전달된다.

(11) 상기 ACK 데이터를 의료인단말기B(285)가 받지 못하면 환자호출을 3회까지 재시도하며 ACK 데이터를 받지 못하는 경우 오류처리단계로 들어간다.

4) 환자단말기A(290)로 의료인단말기B(285)와 통화하는 동작설명

(2) 환자가 휴대한 환자단말기A(290)의 통화 버튼을 누르면 통화명령을 센서네트워크간병데이터의 명령필드에 기입하고 환자단말기A(290)가 갖는 고유 ID를 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드에 기입한 센서네트워크간병데이터를 생성하여 자신의 부모노드인 센서IP게이트웨이A(250)에 센서네트워크 통신으로 전달한다.

(3) 센서네트워크간병데이터를 수신한 센서IP게이트웨이A(250)는 센서네트워크로 수신한 센서네트워크간병데이터를 IP네트워크로 전환하여 간병관리서버PC(230)게 전달한다.

(4) 센서네트워크간병데이터를 전달받은 간병관리서버PC(230)는 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드를 검색어로 담당 의료인을 검색하여 의료인단말기B(285)의 ID를 찾아 센서네트워크간병데이터의 목적지 필드에 의료인단말기B(285)의 ID를 기입하고 라우팅경로를 기입하여 라우팅 경로에 따라 센서IP게이트웨이B(265)에 전달한다.

(5) 간병관리서버PC는 센서네트워크간병데이터와 보유한 내부자료로 호출한 환자명과 호실 그리고 담당 의료인 등의 데이터를 간병관리클라이언트PC(340)와 인터넷전광판(350)에 IP네트워크로 보낸다.

(7) 센서IP게이트웨이B(260)은 수신한 센서네트워크간병데이터의 라우팅경로에 따라 센서네트워크라우터(330)로 센서네트워크간병데이터를 전달한다.

(8) 센서네트워크라우터(330)와 동일 채널인 센서네트워크로 연결된 모든 디 바이스가 센서네트워크간병데이터를 받지만 의료인단말기B(285) 만이 수신한 센서네트워크간병데이터의 목적지 ID와 자신의 ID가 같으므로 수신한 센서네트워크간병데이터를 유효한 데이터로 받아들여 처리한다.

(9) 센서네트워크간병데이터를 받아들여 처리하는 의료인단말기B(285)는 호출음을 발생시키고 LCD에 환자이름과 호실을 보이고 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드에 있는 ID를 목적지 필드에 기입하고 자신의 ID를 출발지 필드에 기입한 ACK 데이터를 만들어 센서네트워크라우터(330)에 전달한다.

(12) 간병관리서버PC(230)는 센서네트워크간병데이터 처리과정에서 통화명령에 따라 환자단말기A(290)와 의료단말기B(285)를 연결시키는 음성통화로를 준비한 후 ACK 데이터의 전달경로 상에서 ACK 데이터를 받아서 송신한 후 준비한 음성통화로를 환자단말기A(290)와 의료인단말기B(285)에 할당한다.

(13) 음성통화로를 할당받은 환자단말기A(285)와 의료인단말기B(290)는 할당받은 음성통화로 상에서 RTP(Real Time Protocol)을 사용하여 통화한다. 음성통신에는 센서네트워크가 저속이므로 ITU-T G.723 표준에 따른 음성데이터스트림 압축복원기술이 적용하여 8kbps 음성대역폭으로 통화와 수화가 되도록 한다.

(14) 환자단말기A(290) 또는 의료인단말기B(285)에서 통화키를 누르면 통화가 종료되고 간병관리서버PC(230)는 할당했던 음성통신로를 회수하여 재사용 한다.

5) 의료인단말기B(285)로 환자 휴대단말기A(290)와 통화하는 동작설명

(2) 의료인이 의료인단말기B(285)에서 검색버튼을 누르면 LCD창에 의료인이 담당한 환자명과 호실에 대한 리스트가 나타나며, 이 리스트를 스크롤하여 통화하려는 환자를 선택하여 통화 버튼을 누르면 통화명령을 센서네트워크간병데이터의 명령필드에 기입하고 의료인단말기B(285) ID를 출발지 필드에 기입하고 환자단말기A(290) ID를 목적지 필드에 기입한 센서네트워크간병데이터를 생성하여 부모노드인 센서IP게이트웨이B(265)에 센서네트워크 통신으로 전달한다.

(5) 의료인단말기B(285)로 환자단말기A(290)를 호출하는 동작설명 (5)와 같이 동작한다.

(7) 의료인단말기B(285)로 환자단말기A(290)를 호출하는 동작설명 (7)과 같이 동작한다.

(8) 의료인단말기B(285)로 환자단말기A(290)를 호출하는 동작설명 (8)와 같이 동작한다.

(9) 센서네트워크간병데이터를 받아들여 처리하는 환자단말기B(290)는 통화음을 발생시키고, 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드에 있는 ID를 목적지에 등록하고 자신의 ID를 출발지 필드에 등록한 ACK 데이터를 만들어 센서IP게이트웨이A(250)에 전달한다.

(10) 간병관리서버PC(230)는 센서네트워크간병데이터 처리과정에서 통화명령에 따라 환자단말기A(290)와 의료단말기B(285)를 연결시키는 음성통화로를 준비한 후 ACK 데이터의 전달경로 상에서 ACK 데이터를 받아서 송신한 후 준비한 음성통화로를 환자단말기A(290)와 의료인단말기B(285)에 할당한다.

(11) 의료인단말기B(285)로 환자단말기A(290)를 호출하는 동작설명 (11)와 같이 동작한다.

(13) 환자단말기A(290)로 의료인단말기B(285)와 통화하는 동작설명 (13)과 같이 동작한다.

(14) 환자단말기A(290)로 의료인단말기B(285)와 통화하는 동작설명 (14)와 같이 동작한다.

6) 의료용센서네트워크디바이스(320)가 의료인단말기B(285)을 호출하는 동작설명.

의료센서네트워크디바이스(320)은 인공심장 박동기, 인공호흡기, 심박체크 등의 동작상태를 감지하는 센서부의 신호를 받아 신호값이 허용범위를 벗어나는 경우 경고신호를 발생시키게 되고 간단한 조작은 원격지에 있는 간병관리서버PC에서 실시하게 한다.

(1) 상기 네트워크 초기화과정이 진행되지 않았다면 상기 네트워크 초기화과정을 진행하여 간병관리서버PC(230)에 센서IP게이트웨이A(250)와 센서IP게이트웨이B(265)가 인터넷상에 가상적으로 연결되고, 센서IP게이트웨이A(250)에 환자단말기A(290)와 환자단말기B(310)와 의료용센서네트워크디바이스(320)가 자식 센서네트워크 디바이스로 연결되고 센서IP게이트웨이B(265)에 센서네트워크라우터(330)가 자식 센서네트워크디바이스로 연결되고 센서네트워크라우터(330)에 의료인단말기A(270)와 의료인단말기B(285)가 자식 센서네트워크디바이스로 연결되고, 간병관리서버PC(230)가 센서IP게이트웨이A(250)와 센서IP게이트웨이B(265)와 센서네트워크라우터(330)와 환자단말기A(290)와 환자단말기B(310)와 의료용센서네트워크디바이스(320)와 의료인단말기A(270)와 의료인단말기B(285)의 위치정보와 라우팅경로를 갖게 된다. 또한 간병관리서버PC(230)에 IP네트워크로 간병관리클라이언트PC(340)와 인터넷전광판(350)이 연결되고 간병관리서버PC(230)는 이들의 IP와 ID 그리고 위치정보를 알게 된다.

(2) 인공심장 박동기, 인공호흡기, 심박체크 등의 동작상태감지하는 센서에 의료센서네트워크디바이스(320)가 연결되어 미리 설정된 이상상태 발신 임계값을 넘는 센서신호가 발생되면 의료센서네트워크디바이스(320)가 경고명령을 센서네트워크간병데이터의 명령필드에 기입하고 의료센서네트워크디바이스(320)가 갖는 고유 ID를 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드에 기입한 센서네트워크간병데이터를 생성하여 부모노드인 센서IP게이트웨이A(5)에 센서네트워크 통신으로 전달한다.

(4) 센서네트워크간병데이터를 전달받은 간병관리서버PC는 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드의 의료센서네트워크디바이스(320) ID로 담당 의료인을 검색하여 의료인단말기B(285)의 ID를 찾아 센서네트워크간병데이터의 목적지 필드에 의료인단말기B(285)의 ID를 기입하고 라우팅경로를 기입하여 센서IP게이트웨이B(265)에 전달한다.

(5) 간병관리서버PC(230)는 센서네트워크간병데이터와 보유한 내부 자료로 경고신호를 발신한 의료센서네트워크디바이스(330)가 연결된 의료장비와 의료장비 위치 그리고 담당 의료인 등의 데이터를 간병관리클라이언트PC(340)와 인터넷전광판(350)에 IP네트워크로 보낸다.

(6) 간병관리클라이언트PC(340)와 인터넷전광판(350)은 수신한 데이터를 화면 또는 인터넷전광판에 보이고 신규 데이터 수신을 정해진 소리신호로 알린다.

(7) 센서IP게이트웨이B(265)은 수신한 센서네트워크간병데이터의 라우팅경로에 따라 센서네트워크라우터(330)로 센서네트워크간병데이터를 전달한다.

(9) 센서네트워크간병데이터를 받아들여 처리하는 의료인단말기B(285)는 호출음을 발생시키고 LCD 창에 의료장비명과 이동 위치를 보이고, 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드에 있는 ID를 목적지 필드에 기입하고, 자신의 ID를 출발지 필드에 기입한 ACK 데이터를 만들어 센서네트워크라우터(330)에 전달한다.

(10) 상기 ACK 데이터는 센서네트워크라우터(330)와 센서IP게이트웨이B(265)와 간병관리서버PC(230)와 센서IP게이트웨이A(250)로 전달경로를 통하여 경고신호를 발신한 의료센서네트워크디바이스(320)에 전달된다.

(11) 상기 ACK 데이터를 의료센서네트워크디바이스(320)가 받지 못하면 경고명령을 3회까지 재시도하며 ACK 데이터를 받지 못하는 경우 오류처리단계로 들어간다.

7) 간병관리서버PC(230)가 의료용센서네트워크디바이스(320)의 임계값을 제어하는 동작설명

의료센서네트워크디바이스(320)가 의료장비의 센서신호를 저장하지만 상시 센서네트워크로 전달하면 의료센서네트워크디바이스(320)의 전력소비가 커서 의료센서네트워크디바이스(320)의 전원이 고갈되는 문제와 센서네트워크에 과다한 센서네트워크간병데이터를 발송하여 센서네트워크에 과부하가 걸리므로 허용범위 이외의 신호가 발생되는 경우에 경보명령을 발신한다.

(1) 의료용센서네트워크디바이스(320)가 의료인단말기B(285)을 호출하는 동작설명 (1)과 같다.

(2) 간병관리서버PC(230)는 인공심장 박동기, 인공호흡기, 심박체크 등의 동작상태감지하는 센서에 연결된 의료센서네트워크디바이스(320)의 이상상태 발신 임계값 변경요청을 의료인으로부터 입수한다.

(3) 간병관리서버PC(230)는 자신의 ID를 출발지로하고 의료센서네트워크디바이스(320) ID를 목적지로하는 라우팅경로와 임계값 변경명령과 변경하려는 임계값을 갖는 센서네트워크간병데이터를 작성하여 라우팅 경로에 따라 센서IP게이트웨이A(250)에 IP네트워크로 전달한다.

(4) 센서네트워크간병데이터를 수신한 센서IP게이트웨이A(250)는 IP네트워크로 수신한 센서네트워크간병데이터를 센서네트워크로 변환하여 의료센서네트워크디바이스(320)에 전달한다.

(5) 센서네트워크간병데이터를 받아들여 처리하는 의료센서네트워크디바이스(320)는 임계값을 변경시키고 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드에 있는 ID를 목적지 필드에 기입하고 자신의 ID를 출발지 필드에 기입한 ACK 데이터를 만들어 센서IP게이트웨이A(250)에 전달한다.

(6) 상기 ACK 데이터를 수신한 센서IP게이트웨이A(250)는 센서네트워크로 수신한 센서네트워크간병데이터를 IP네트워크로 변환하여 간병관리서버PC(230)에 전달한다.

(7) 상기 ACK 데이터를 간병관리서버PC(230)가 받지 못하면 임계값 변경을 3회까지 재시도하며 ACK 데이터를 받지 못하는 경우 오류처리단계로 들어간다.

8) 간병관리서버PC(230)가 의료용센서네트워크디바이스(320)의 저장내용을 수신하는 동작설명

(2) 간병관리서버PC(230)는 인공심장 박동기, 인공호흡기, 심박체크 등의 동작상태감지하는 센서에 연결된 의료센서네트워크디바이스(320)에 저장데이터송신요청을 의료인으로부터 입수한다.

(3) 간병관리서버PC(230)는 자신의 ID를 출발지로하고 의료센서네트워크디바이스(320) ID를 목적지로 하는 라우팅경로와 저장데이터송신요청명령을 갖는 센서네트워크간병데이터를 작성하여 센서IP게이트웨이A(250)에 IP네트워크로 전달한다.

(5) 센서네트워크간병데이터를 받아들여 처리하는 의료센서네트워크디바이 스(320)는 저장데이터를 센서네트워크 전송단위로 나누고, 각 전송단위에 전송순서번호를 부여하여 센서네트워크 프로토콜 페이로드에 기입하고 센서네트워크데이터의 출발지 필드에 있는 ID를 목적지 필드에 기입하고, 자신의 ID를 출발지 필드에 기입한 센서네트워크데이터를 만들어 센서IP게이트웨이A(250)에 전달한다.

(6) 상기 센서네트워크데이터를 수신한 센서IP게이트웨이A(250)는 센서네트워크로 수신한 센서네트워크데이터를 IP네트워크로 변환하여 간병관리서버PC(230)에 전달한다.

(7) 상기 센서네트워크데이터를 수신한 간병관리서버PC(230)는 데이터를 저장하고 의료용센서네트워크디바이스(320)에 ACK 데이터를 보낸다.

(8) ACK 데이터를 수신한 의료용센서네트워크디바이스(320)는 다음 전송순서번호를 부여한 센서네트워크데이터를 만들어 센서IP게이트웨이A(250)에 전달한다.

(9) 의료용센서네트워크디바이스(320)가 간병관리서버PC(230)에 보낼 저장센서데이터가 임계용량 이하가 될 때까지 간병관리서버PC(230)에 데이터를 보내고 ACK를 받는 동작을 반복한다.

도 8에서 보인 대규모 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템에서 사용하는 센서네트워크라우터를 설명한다.

센서네트워크라우터(330)는 전원이 공급되면 센서IP게이트웨이B(260)에서 발신되는 센서네트워크 동기신호인 비이콘을 수신하기 위해 센서네트워크를 스캔하게 된다. 센서네트워크라우터(330)가 센서네트워크를 스캔하면서 수신하는 비이콘 신 호세기는 위치상으로 가장 근접한 센서IP게이트웨이B(265)가 발신하는 비이콘이 가장 세기 때문에 센서네트워크라우터(330)는 센서IP네게이트웨이B(265)에 Association을 진행하여 센서IP게이트웨이B(265)의 센서네트워크 디바이스가 되고, 센서네트워크라우터(330)는 센서네트워크 트리구조의 부모노드로 센서IP네게이트웨이B(265)을 갖게 된다. 센서네트워크라우터(330)는 Neighbor 테이블에 자신의의 센서네트워크 주소와 라우팅에 필요한 정보를 기입한다. 센서IP네게이트웨이B(260)의 주기정보프레임에는 활성영역(Active area)와 비활성영역(Inactive Area)가 있으며 비활성영역은 활성영역의 2배로 정해 사용한다.

센서네트워크라우터(330)는 부모노드인 센서IP네게이트웨이B(265)가 송신하는 비이콘 정보를 보고 비활성영역을 선정하여 자신의 비이콘을 보내게 되는데 비이콘의 주기는 자신의 센서네트워크 주소가 홀수이면 부모노드인 센서IP네게이트웨이B(265)가 송신하는 비이콘의 비활성영역 시작되는 주기에 보내고, 짝수이면 센서IP네게이트웨이B(265)가 송신하는 비이콘의 비활성영역 시작되는 주기에 홀수인 다른 센서네트워크라우터가 보내는 주기정보의 활성영역만큼 떨어진 주기로 비이콘 프레임을 보낸다. 따라서 동일 채널을 사용하는 부모노드인 센서IP게이트웨이B(265)와 동료 센서네트워크라우터 간에 무선통신 간섭이 발생되지 않는다.

센서네트워크라우터(330)가 주기정보를 발신하면 의료인단말기A(270)와 의료인단말기B(285)가 센서네트워크라우터(330)의 주기정보를 수신하여 센서네트워크라우터(330)에 Association 과정을 통해 센서네트워크라우터(330)에 센서네트워크 자식노드로 연결되고 센서네트워크라우터(330)는 이들의 부모노드가 되며 자신에 연 결된 의료인단말기A(270)와 의료인단말기B(285)에 대한 Neighbor 테이블을 갖게 된다. 그리고 Neighbor 테이블을 센서IP게이트웨이B(265)를 통하여 간병관리서버PC(230)에 전달하여 간병관리서버PC(230)가 이 정보로 라우팅 테이블을 만들 수 있게 한다. 라우팅 테이블 상에 의료인단말기A(270)와 의료인단말기B(285)의 목적지는 간병관리서버PC(230)가되고 경유지는 자신이 Association된 센서네트워크라우터(330)와 센서IP게이트웨이이B(265)이고 센서네트워크라우터(330) 위치는 고정되어 있기 때문에 라우팅 경로 상에 있는 센서네트워크라우터(330) 위치로 의료인단말기A(270)와 의료인단말기B(285)의 위치를 알 수 있게 된다.

센서네트워크라우터(330) Neighbor 테이블을 갱신하기 위해 주기적으로 Neighbor 테이블에 있는 의료인단말기A(270)와 의료인단말기B(285)에 센서네트워크 송수신 출력을 문의하여 결과 값을 받아서 간병관리서버PC에 전달하여 간병관리서버PC(230)에서 센서네트워크 송수신 출력문의 결과값을 거리로 환산하여 의료인단말기A(270)와 의료인단말기B(285)가 센서네트워크라우터(330)로부터 떨어진 거리를 알 수 있게한다. 또한 센서네트워크라우터(330)는 주기적인 네트워크 송수신 출력 문의에 응답하지 못하는 환자단말기와 의료인단말기와 의료센서네트워크디바이스가 있으면 Neighbor테이블에서 제거하고 간병관리서버PC(230)에 알린다.

또한 다른 지역에서 이동해서 자신의 비이콘을 수신하여 association되는 환자단말기나 의료인단말기 또는 의료센서네트워크디바이스가 있으면 센서네트워크라우터(330)는 Association과정에서 자신의 Neighbor 테이블에 추가하고 간병관리서버PC(230)에 추가된 환자단말기나 의료인단말기 또는 의료센서네트워크디바이스를 알린다.

도 8에서 보인 대규모 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템”에서 사용하는 의료센서네트워크디바이스를 도 9의 의료센서네트워크디바이스 구성블럭도로 설명한다.

의료센서네트워크디바이스(320)은 SoC(271)에 의해 제어된다. SoC(271)는 의료기기(324)에 내장된 동작감지센서(323)와 연결된 외부센서인터페이스(322)를 통하여 센서 데이터를 입수한다. 외부센서인터페이스(322)는 RS-232 또는 RS485 등이 사용된다. 센서 데이터를 입수한 SoC(271)는 Flash메모리(321)에 입수한 센서 데이터를 기록한다. 또한 SoC(271)는 무선안테나(325)으로 수신된 센서네트워크 동기신호와 센서네트워크간병데이터를 RF(293)로 받아서 처리하는데 센서네트워크간병데이터가 임계값변경명령이면 RF(293)로 전달할 센서 데이터 임계값을 변경하고, 센서네트워크간병데이터가 센서 데이터전송명령이면 센서네트워크 통신방법에 따라 Flash(321)에 저장했던 센서데이터를 RF(293)를 통하여 센서네트워크 통신으로 무선 송신한다.

도 8에서 보인 대규모 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템에서 사용하는 간병관리클라이언트PC와 인터넷전광판을 도 10으로 설명한다.

간병관리클라이언트PC(340)는 PC에 구동되는 응용프로그램을 구현할 수 있는 기술자가 이해할 수 있는 수준으로 도시하였다. 간병관리클라이언트PC(340)는 랜(220)을 통하여 간병관리서버PC(230)와 연결되고, 인터넷 통신 프로그램(341)과 운영체제(343)와 여러가지 응용프로그램들과 함께 간병관리클라이언트 프로그램(342)이 설치되어 동작하는 일반 PC다. 간병관리크라이언트 프로그램(342)은 콜백함수로 간병관리서버PC(230)에서 랜(220)과 인터넷통신프로그램(341)을 거처 운영체제(343가 받은 간병관리데이터를 받는다. 간병관리데이터를 받은 간병관리크라이언트 프로그램(342)은 모니터(344)에 수신한 간병관리정보를 보인다. 또한 단순 전광판(345)이 간병관리클라이언트PC(340)에 연결된 경우 단순 전광판(345) 화면에도 간병관리정보를 보인다.

인터넷전광판(350)은 간병관리서버PC(230)가 인터넷으로 보낸 간병관리데이터를 받아서 LCD에 보이는 전광판이다.

인터넷 전광판(350)은 인터넷 통신 포트(351)를 통하여 수신된 간병관리데이터를 MCU(294)가 LCD(352)로 보이고 인터넷으로 수신된 음향데이터스트림을 음향코덱(353)에 보내고 음향코덱(353)이 음향데이터스트림을 소리로 변환하여 스피커 보내어 소리를 발생시키는 기능을 갖는 일반적인 인터넷연동 전광판이다. 따라서 간병관리서버PC(230)에서 전광판 IP주소로 간병관리데이터와 음향데이터스트림을 보내면 전광판 화면에 간병관리데이터가 보이게 되고 음향이 발생된다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수 적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 간단한 유선 간호사 호출 시스템을 나타낸 설명도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 무선 랜을 이용한 무선 간호사 호출 시스템의 구성을 나타낸 설명도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소규모 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템에 대한 구성블록도이다.

도 4는 도 3에 도시된 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템의 환자단말기를 나타낸 구성블록도이다.

도 5은 도 3에 도시된 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템의 의료인단말기를 나타낸 구성블록도이다.

도 6는 도 3에 도시된 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템의 센서IP게이트웨이를 나타낸 구성블록도이다.

도 7는 도 3에 도시된 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템의 간병관리서버PC를 나타낸 구성블록도이다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 대규모 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템에 대한 구성블록도이다.

도 9은 도 8에 도시된 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템의 의료용센서네트워크디바이스를 나타낸 구성블록도이다.

도 10은 도 8에 도시된 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템의 간병관리 클라이언트PC와 인터넷 전광판을 나타낸 구성블록도이다.

Claims

환자관리에 사용되는 간병관리서버PC와 인터넷 사용을 위한 유무선 랜이 이미 설치되어 있고 유비쿼터스 센서네트워크 기술을 사용하여 환자를 간병하는 관리시스템에 있어서,

센서네트워크의 통신거리 증대를 위한 RF 증폭기기가 내장되며, 멀티미디어 데이터(센서 데이터, 제어 데이터, 호출 데이터 및 음성 데이터)가 센서네트워크로 수신되면 인터넷 통신으로 송신하고, 상기 멀티미디어 데이터가 인터넷 통신으로 수신되면 센서네트워크 통신으로 송신하는 센서IP게이트웨이;

일면에 구비된 호출 버튼의 입력을 통해 상기 센서네트워크 통신으로 의료인을 호출하고, 의료인의 호출을 수신하기 위한 환자단말기; 및

환자정보의 기록 및 검색이 가능한 데이터 모듈, 상기 환자정보를 확인하기 위한 LCD 장치 및 상기 환자정보의 입력, 검색 및 호출을 위한 입력키로 이루어진 의료인단말기를 포함하여 이루어지고,

상기 간병관리서버PC는, 상기 센서IP게이트웨이부터 인터넷 통신으로 수신된 멀티미디어 데이터를 기록하고 판별하여, 환자단말기로부터 발생된 신호로 의료인단말기에 보낼 환자명, 환자 상태에 대한 적절한 경고순위, 환자단말기의 위치정보 및 라우팅경로를 포함하는 센서네트워크간병데이터를 생성하고, 상기 센서네트워크간병데이터를 센서IP게이트웨이에 전달하여 라우팅경로에 따라 의료인단말기가 센서네트워크간병데이터를 수신할 수 있도록 하는 간병관리프로그램이 구동되도록 인터넷에 연결되고,

상기 라우팅 경로는, 상기 간병관리서버PC로부터 할당받은 상기 센서IP게이트웨이의 채널번호, 및 상기 센서IP게이트웨이가 상기 환자단말기 및 의료인단말기로 주기적으로 브로드캐스트하는 수신강도 문의로 수신한 신호세기값을 거리로 환산하여 산출된, 상기 환자단말기 및 의료인단말기가 상기 센서IP게이트웨이로부터 떨어진 거리의 판별로 정해지고,

무선통신 간섭 감축을 위해 상기 센서IP게이트웨이의 채널번호는 이웃하는 센서IP게이트웨이와 교대로 홀수 또는 짝수 채널번호로 할당되고, 홀수 및 짝수 채널번호 중 어느 하나의 채널번호가 할당된 센서IP게이트웨이가 활성화되는 동안에 홀수 및 짝수 채널번호 중 다른 하나의 채널번호가 할당된 센서IP게이트웨이는 비활성화되며,

상기 환자단말기는 환자의 건강상태를 감지하여 건강에 이상이 있으면 자동으로 의료인 호출신호를 발생하는 센서가 구비되는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 환자단말기와 의료인단말기는 의료센서와의 연결을 위한 인터페이스; 및

충전과 소프트웨어 업데이트를 위한 인터페이스포트를 더 포함하되,

상기 환자단말기와 의료인단말기의 전원부는 상용전원으로 충전이 가능한 충전회로 및 충전지로 이루어진 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 환자단말기와 의료인단말기는 소비전력 감소를 위해 통신이 이뤄지지 않는 상태에서는 무선통신부에 공급되는 전원을 차단하는 전원차단모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템.
제 3 항에 있어서,

상기 환자단말기와 의료인단말기는 상호간에 센서네트워크 통신으로 음성통 화를 하기 위한 음성통신모듈이 구비되는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 간병관리서버는 센서네트워크 통신으로 수신된 멀티미디어데이터를 라우팅경로를 이용하여 센서네트워크 통신으로 중계하는 기능을 수행하는 센서네트워크라우터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 멀티미디어데이터에 포함된 명령어에 따라 제어되는 의료용센서네트워크디바이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리 시스템.
환자관리에 사용되는 간병관리서버PC와 인터넷 사용을 위한 유무선 랜이 이미 설치되어 있고 유비쿼터스 센서네트워크 기술을 사용하여 환자를 간병하는 관리시스템에서의 간병관리방법에 있어서,

환자단말기 또는 의료인단말기에 호출 신호가 입력되면 센서네트워크간병데이터를 생성하여, 상기 센서네트워크간병데이터를 센서IP게이트웨이에 전달하는 단계;

상기 센서IP게이트웨이에서 수신된 센서네트워크간병데이터를 인터넷 프로토콜 패킷의 페이로드인 인터넷 데이터 패킷을 생성하여, 상기 인터넷 데이터 패킷을 인터넷 통신으로 상기 간병관리서버PC에 전달하는 단계;

상기 간병관리서버PC는 상기 페이로드에서 센서네트워크간병데이터를 추출하여, 상기 센서네트워크간병데이터의 출발지 필드에 있는 호출한 단말기(환자단말기 또는 의료인단말기) ID를 검색어로 호출되는 단말기(의료인단말기 또는 환자단말기) ID와 라우팅경로를 찾아 수신한 센서네트워크간병데이터의 해당필드에 기입한 센서네트워크간병데이터를 생성하는 단계;

상기 센서네트워크간병데이터를 인터넷 데이터 패킷으로 만들어 라우팅경로에 따라 해당 센서IP게이트웨이에 전달하는 단계;

상기 센서IP게이트웨이는 센서네트워크간병데이터를 추출하여 라우팅경로에 따라 다수개의 의료인단말기 또는 환자단말기에 센서네트워크간병데이터를 전달하는 단계;

상기 센서네트워크간병데이터가 수신되는 다수개의 의료인단말기 또는 환자단말기 중에서 센서네트워크간병데이터의 목적지 필드에 해당하는 의료인단말기 또는 환자단말기의 ID와 동일한 ID를 갖는 의료인단말기 또는 환자단말기에만 호출음 및 호출정보가 출력되고, 수신된 센서네트워크간병데이터를 이용하여 호출한 환자단말기 또는 의료인단말기로 보내기 위한 ACK데이터를 생성하여 센서네트워크로 송신하는 단계; 및

상기 센서네트워크로 송신된 ACK데이터는 라우팅경로를 통하여 호출한 환자단말기 또는 의료인단말기로 전달되는 단계를 포함하여 이루어지고,

상기 라우팅 경로는, 상기 간병관리서버PC로부터 할당받은 상기 센서IP게이트웨이의 채널번호, 및 상기 센서IP게이트웨이가 상기 환자단말기 및 의료인단말기로 주기적으로 브로드캐스트하는 수신강도 문의로 수신한 신호세기값을 거리로 환산하여 산출된, 상기 환자단말기 및 의료인단말기가 상기 센서IP게이트웨이로부터 떨어진 거리의 판별로 정해지고,

무선통신 간섭 감축을 위해 상기 센서IP게이트웨이의 채널번호는 이웃하는 센서IP게이트웨이와 교대로 홀수 또는 짝수 채널번호로 할당되고, 홀수 및 짝수 채널번호 중 어느 하나의 채널번호가 할당된 센서IP게이트웨이가 활성화되는 동안에 홀수 및 짝수 채널번호 중 다른 하나의 채널번호가 할당된 센서IP게이트웨이는 비활성화되는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리방법.
제 8 항에 있어서,

상기 환자단말기는 구비된 호출키의 입력 또는 환자건강상태감지센서의 감지를 통해 호출신호가 송신되고,

상기 의료인단말기는 구비된 기능키 및 LCD 화면을 통해 의료인이 담당하는 환자명과 호실에 대한 리스트 검색, 환자 선택 및 호출키의 입력을 통해 호출신호가 송신되는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리방법.
제 8 항에 있어서,

상기 센서네트워크간병데이터에는 출발지 필드에 호출하는 환자단말기 ID 또 는 의료인단말기 ID가 기입되고, 명령필드에 호출명령이 기입되며, 목적지 필드에 호출 받는 의료인단말기 ID 또는 환자단말기 ID가 기입되는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서네트워크 간병관리방법.
제 8 항에 있어서,

상기 환자단말기와 의료인단말기에 각각 음성통신모듈이 구비됨으로써, 센서네트워크 통신을 이용한 상호간의 음성통화가 이루어지는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서네트워크를 이용한 유비쿼터스 간병관리방법.
제 8 항에 있어서,

상기 환자단말기와 의료인단말기는 충전회로, 충전지, 인터페이스 및 인터페이스포트가 구비됨으로써, 이를 이용하여 외부의 의료센서와 연결하는 단계; 및

충전과 소프트웨어 업데이트를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센서네트워크를 이용한 유비쿼터스 간병관리방법.