KR102446456B1 - 센서가 내장된 임플란트 및 이를 이용한 건강위험신호 감지 알림시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 센서가 내장된 임플란트 및 이를 이용한 건강위험신호 감지 알림시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 단일 또는 브릿지형태의 임플란트 내부에 움직임감지센서와 산소포화도측정센서를 무선통신부와 연결하여 설치함으로써 센서를 통해 동작의 급격한 변화와 산소포화도의 감소여부를 감지하여 노인과 기저질환자를 포함하는 노약자의 응급상태를 신속하게 감지하여 알림에 의해 대응할 수 있는 센서가 내장된 임플란트 및 이를 이용한 건강위험신호 감지 알림시스템에 관한 것이다.

Description

센서가 내장된 임플란트 및 이를 이용한 건강위험신호 감지 알림시스템{A implant with built in Sensor and Notification system for health risk signal detection using it}

본 발명은 센서가 내장된 임플란트 및 이를 이용한 건강위험신호 감지 알림시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 단일 또는 브릿지형태의 임플란트 내부에 움직임감지센서와 산소포화도측정센서를 무선통신부와 연결하여 설치함으로써 센서를 통해 동작의 급격한 변화와 산소포화도의 감소여부를 감지하여 노인과 기저질환자를 포함하는 노약자의 건강위험신호를 신속하게 감지하여 알림에 의해 대응할 수 있는 센서가 내장된 임플란트 및 이를 이용한 건강위험신호 감지 알림시스템에 관한 것이다.

최근 전 세계적인 초 고령화 사회 구조 형성에 따라 세계 각국은 의료 기기 산업, 고령 인구의 체계적인 관리시스템, 및 인체 집적 모니터링 시스템에 대한 커다란 관심을 나타내고 있고, 인체 삽입형 시스템에 대한 연구도 활발하게 진행되고 있다.

특히 홀로 생활하는 노인의 경우 쓰러짐, 심근경색 등과 같은 응급상황이 발생할 수 있는데 이를 신속하게 파악하지 못해 상황을 악화시키는 경우가 흔히 발생되고 있으므로, 이를 대비하는 대안으로 관심이 집중되고 있다.

이러한 관심이 집중되는 인체 삽입형 시스템은, 센서를 인체에 삽입하여 센서의 측정값을 단말기로 전달받아 정보를 분석해 필요한 진단이 이루어지게 하는 방식으로 진행되고 있다.

그러나 이와같이 센서는 측정수단은 물론 센서의 측정값을 단말기로 전달하기 위해 무선통신수단과, 각종센서를 작동시키기 위해 전원공급부 및 전원충전수단이 필요함으로 초소형화에는 큰 어려움이 있고, 관리를 위해 일정기간 경과후 확인이 가능한 구조로 제공되어야 함으로 인체에 삽입하는 위치에 큰 제한이 있다.

최근에는 부피가 다소 소형화된 센서를 인체에 내장하고 정기적인 점검 및 교체가 용이한 부위로는 인공치아인 임플란트가 그 대상으로 활용되고 있다. 상기 임플란트는 치아가 상실한 노인층 대다수가 이용하고 있는 것으로 보철을 치골에 고정시키고 보철에 인공치관을 결합하는 방식으로 인체에 식립하여 치아역할을 대체하도록 한다.

상기 임플란트는 보철 내부나 보철과 인공치관 사이에 충분한 공간을 제공하기 때문에 이러한 공간에 센서구성을 설치함으로써 외부변형에 의한 불편함없이 인체로부터 측정된 값을 실시간으로 제공할 수 있다.

한국등록특허 제10-1534182호(2015.06.30.등록; 이하 '선행문헌1'이라 함)는 혈당 측정이 가능한 치과용 임플란트를 제시하였다. 상기 선행문헌1은 구강내 치은열구에 접촉되는 임플란트 몸체(어버트먼트) 부분에 혈당센서유닛을 설치하여 치은열구에서 유출되는 치은열구액으로부터 혈당을 측정하게 한 것이다. 이러한 선행문헌1의 방식은 기존의 통증을 유발하는 채혈방식을 개선하여 통증없이 혈당측정이 가능하며, 무선통신을 통해 데이터리시버유닛으로 정보를 제공하여 혈당관리가 용이하게 이루어지게 하는 임플란트를 제시하였다.

한국등록특허 제10-2155354호(2020.09.07.등록; 이하 '선행문헌2'이라 함)는 무선운용 멀티센싱 임플란트 및 이를 포함하는 고위험 노인질환 상시 모니터링 시스템을 제시하였다. 상기 선행문헌2는 임플란트의 센서유닛부에 혈액센서인 제1센서를 장착하고, 임플란트의 프로세서유닛부에 비혈액성센서인 제2센서를 장착하여 혈액과 비혈액인 치은열구액 또는 타액으로부터 바이오마커를 검출하여 응급상황 여부를 판단하여 대응하게 하는 모니터링 시스템을 제시하였다.

상기 선행문헌1 및 선행문헌2는 노인환자의 신체기능 약화로 위험상태에 도달했는데도 불구하여 병원에 찾아가 치료를 받지 못할 경우 이를 해당 병원이나 관리자에게 정보를 제공하여 치료를 받을 수 있게 한 것이다. 특히 센서는 혈액이나 타액 또는 치은열구액으로부터 당뇨나 알츠하이머에 대한 바이오마커를 검출하여 판단하는 방식이다.

이러한 방식은 일정시간을 두고 변화되는 값을 측정하여 위험치를 넘는지를 판단하는 것으로, 당뇨나 알츠하이머 환자에 대한 관리에는 적합하지만, 고령환자가 기립성저혈압 등의 요인에 의해 쓰러져 실신하거나 심근경색 발작으로 거동을 할 수 없는 수초 또는 수분내의 긴박한 응급상황에 대해서는 전혀 대응할 수 없는 문제점이 있다.

따라서, 고령화의 진행에 따라 비교적 빈번히 발생될 수 있는 실신이나 심근경색의 경우 기존 방식으로는 감지 및 신속한 대응이 어렵기 때문에 새로운 방식으로 감지하여 알림정보를 제공할 수 있는 새로운 시스템에 대한 필요성이 대두되었다.

한국등록특허 제10-1534182호(2015.06.30.등록) : 혈당 측정이 가능한 치과용 임플란트 한국등록특허 제10-2155354호(2020.09.07.등록) : 무선운용 멀티센싱 임플란트 및 이를 포함하는 고위험 노인질환 상시 모니터링 시스템

상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 센서가 내장된 임플란트 및 이를 이용한 건강위험신호 감지 알림시스템은,

임플란트 내부에 볼형태의 움직임감지센서를 장착하여 급격한 움직임을 감지하고, 잇몸을 통해 산소포화도를 측정하여 현재호흡상태를 신속하게 파악하여 실신 또는 심근경색에 의한 응급상황임을 판단하여 비상연락을 통한 알림이 이루어질 수 있는 임플란트 및 알림시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해소하기 위한 본 발명의 센서가 내장된 임플란트는,

센서가 내장된 임플란트에 있어서, 치골에 고정결합되고 내부에는 상측으로 개방된 공간이 형성되는 콘형태의 고정나사와; 상기 고정나사의 내측에 내입되도록 직접 나사결합 또는 연결나사를 통해 결합이 이루어지는 결합부와, 상기 결합부의 상부에서 상부측으로 확장된 콘형태로 형성되고 측면에는 잇몸과 접하고 상부면의 가장자리에는 안착면이 형성된 잇몸접촉부와, 상기 잇몸접촉부의 상부 중앙에서 상측으로 돌출되고 내측으로 설치공간이 제공되는 치관결합부로 형성된 받침대와; 상기 받침대의 치관결합부를 내포하도록 감싸고 하단이 안치면에 접촉되어 고정되는 인공치관;으로 임플란트를 구성하되,

상기 받침대의 치관결합부 내측 또는 인공치관의 내측공간에는, 움직임감지센서와, 상기 움직임감지센서에 전원을 공급하는 전원부와, 상기 움직임감지센서의 측정데이터를 외부로 무선송출하는 무선통신부와, 상기 전원부에 전원을 충전시키는 무선충전부와, 상기 각종 신호전달과 전원공급을 제어하는 제어부로 구성된 센서측정장치;가 더 설치된다.

상기 움직임감지센서는, 내부에 중공부가 형성된 구형몸체와; 상기 구형몸체의 내면에 일정간격으로 다수개가 돌출되고 각각에 고유값이 부여되는 접지전극과; 상기 다수개의 접지전극과 개별적으로 연결되어 구형몸체 내면의 일지점으로 모이도록 인쇄된 전극연결라인과; 상기 다수의 전극연결라인이 모인 일지점의 외측에 결합되어 각 전극연결라인을 개별적으로 제어부로 연결하는 회로연결부와; 상기 구형몸체 내부에 배치되고 적어도 3개의 접지전극에 의해 지지되는 지름으로 형성되어 구형몸체 내면으로부터 이격되고, 동시에 접하는 2개의 접지전극을 통전시키는 금속볼;을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 움직임감지센서는, 자이로센서일 수 있다.

또한, 상기 받침대의 잇몸접촉부에는, 하나 또는 다수개의 산소포화도측정센서가 설치되어, 산소포화도측정센서의 발광부와 수광부에 의해 잇몸에 형성된 핏줄의 광반사량으로 혈액 산소포화도를 측정할 수 있다.

아울러 센서가 내장된 임플란트를 이용한 건강위험신호 감지 알림시스템은,

단독 또는 브릿지형 임플란트 내에 설치되고, 움직임감지센서 및 산소포화도측정센서와, 상기 움직임감지센서 및 산소포화도측정센서에 전원을 공급하는 전원부와, 상기 움직임감지센서 및 산소포화도측정센서의 측정데이터를 외부로 무선송출하는 무선통신부와, 상기 전원부에 전원을 충전시키는 무선충전부와, 상기 각종 신호전달과 전원공급을 제어하는 제어부를 포함하는 센서측정장치와; 상기 센서측정장치로부터 응급신호에 대한 정보를 제공받고, 전담병원 또는 인근 당직병원에 정보를 전달하여 응급상황에 대응하게 하고, 해당 노인과 연결된 보호자단말기로 응급상황에 대해 정보를 제공하는 관리서버와; 상기 관리서버로부터 응급상황정보를 제공받는 보호자단말기;를 포함하여 구성되되,

상기 센서측정장치의 제어부는,

움직임감지센서로부터 급격한 움직임이 감지된 후 추가적인 움직임이 감지되지 않는 이상동작이 발생되면, 잇몸의 산소포화도를 측정하는 산소포화도측정센서로 전원을 공급하여 산소포화도를 연속측정해 산소포화도의 변화를 체크하는 이상동작발생시 산소포화도 변화 확인단계와; 연속 측정되는 산소포화도값이 평소 산소포화도값의 평균보다 10~30% 낮을 경우 응급상황으로 판단하여 측정된 산소포화도 변화값을 포함하는 응급신호를 생성하는 응급신호 생성단계와; 생성된 응급신호를 무선통신부에서 관리서버로 전송하여 응급상황을 전달하는 응급상황 무선송출단계;를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 관리서버는, 응급신호를 전송받은 다음 해당노인의 개인단말기로 비상연락하여 응답여부를 확인하고, 응답이 없을 경우 병원 및 보호자단말기로 응급상황에 대한 정보알림이 이루어지게 할 수 있다.

또한, 상기 관리서버는, 센서측정장치로부터 연속제공받은 움직임감지센서의 감지값과 산소포화도측정센서의 측정값의 데이터를 지속적으로 축적하고, 축적된 데이터는 인공지능의 딥러닝을 적용하여 정상범위의 감지값과 측정값을 산출하고, 산출된 데이터값을 새로 입력된 움직임감지센서의 감지값과 산소포화도측정센서의 측정값의 대조값으로 활용되도록 하고, 딥러닝에 의해 산출된 데이터값은 주기적으로 센서측정장치로 전송하여 응급신호 생성에 기준이 되는 평균값으로 사용되게 할 수 있다.

또한, 상기 센서측정장치의 제어부는, 정상적인 상황에서 누적된 움직임의 범위를 벗어나 비정상적인 범위의 움직임이 지속적으로 감지되면 점검신호를 생성하여 관리서버로 전송하고; 관리서버는, 점검신호를 전송받으면 관리서버DB로부터 해당노인의 시술병원 정보를 검출하고, 시술병원에 통보하여 임플란트 또는 센서측정장치에 대한 점검이 이루어지게 할 수 있다.

상기 해결수단에 의한 본 발명의 센서가 내장된 임플란트 및 이를 이용한 건강위험신호 감지 알림시스템은,

임플란트에 움직임감지센서와 산소포화도측정센서를 포함하는 센서측정장치를 장착하여 두 센서의 측정값을 통해서 임플란트 착용자의 건강이상신호를 신속하게 판단하게 한 것이다. 특히 움직임감지센서에서 기존과 다른 이상움직임패턴이 감지된 다음 산소포화도측정센서에서 산소포화도 측정값의 급격한 변화가 감지되면 임플란트 착용자에게 실신이나 심근경색과 같은 응급상황이 발생된 것으로 판단하여 센서측정장치가 직접 외부로 응급신호를 송출하여 응급조치가 이루어지게 할 수 있다.

또한 임플란트에설치된 센서측정장치의 응급신호는 관리서버와 연결하여 보호자단말기 또는 응급조치병원이나 119에 응급상황을 알림으로써 근거리에서 신속한 접근을 통해 응급조치를 수행하여 생명을 연장시킬 수 있다.

이는 점진적으로 늘어나는 독거노인의 주요 사망원인인 실신후 또는 심근경색 발생 후 신속한 응급조치가 이루어지지 않아 사망하는 문제점을 해소할 수 있고, 노인 특히 독거노인에 대한 응급시 신속한 접근성을 제공하여 의료복지를 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 제공할 수 있다.

도 1a와 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 임플란트의 분해도 및 설치상태도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 임플란트 내세 설치되는 센서측정장치의 구성도.
도 3a은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 움직임감지센서를 도시한 개략도.
도 3b와 도 3c는 본 발명에 따른 접속부가 형성된 움직임감지센서의 구형몸체를 도시한 개략도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 임플란트에 설치된 산소포화도측정센서의 측정과정을 도시한 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 센서가 내장된 임플란트를 이용한 건강위험신호 감지 알림시스템을 도시한 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 센서측정장치 제어부의 제어단계를 도시한 흐름도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에서 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대 또는 축소하여 도시한 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되고 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1a와 도 1b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 임플란트의 분해도 및 설치상태도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 임플란트 내세 설치되는 센서측정장치의 구성도이다.

도면을 참조한 바와같이 본 발명에 따른 센서가 내장된 임플란트(10)는, 치골(91)에 고정결합되는 고정나사(20; fixture)와, 상기 고정나사에 하부가 결합되는 받침대(30; abutment)와, 상기 받침대의 상부에 결합되는 인공치관(40)으로 구성된다.

상기 고정나사(20)는, 하부가 협소하고 상부가 넓은 역방향 콘형태로 외면에는 나사산이 형성되어 치골(91)에 견고하게 결합된다. 고정나사의 내부에는 공간이 형성되어 후술되는 받침대의 하부가 결합되도록 구성된다.

상기 받침대(30)는, 상기 고정나사(20)의 상부로 내입되어 결합되는 결합부(31)가 하부에 형성된다. 상기 결합부(31)는 외면에 나사산이 형성되고, 이에 대응되는 암나사부를 고정나사 내면에 형성하여 직접 결합되게 할 수 있다. 이외에 결합부 내측으로 수직공을 형성하고, 수직공에 연결나사를 내입하여 연결나사의 하부 일부를 결합부 하단을 통해 하부로 노출시키고, 노출된 연결나사 부분이 고정나사 내측의 암나사부에 나사결합됨으로서 받침대를 고정나사에 일체로 결합시킬 수 있다.

상기 결합부 상부에는 상부측으로 확장된 콘형태의 잇몸접촉부(32)가 형성된다. 상기 잇몸접촉부(32)는 인체 치골상부의 잇몸에 측면이 접하면서 면적을 확장시켜 상부에 인공치관이 안착될 수 있는 공간을 확보한다. 또한, 잇몸접촉부(32)의 상부면에는 가장자리를 따라 안착면이 형성되고, 안착면에는 인공치관(40)의 하단부가 안착되어 인공치관을 통해 상부의 하중을 전달받도록 한다.

아울러 상기 잇몸접촉부의 상부측인 안착면 내측에는 상부로 돌출된 치관결합부(33)가 형성된다. 상기 치관결합부(33)는 인공치관(40)의 내측으로 내입되어 인공치관을 지지하는 것으로 인공치관으로 작용되는 수직하중 대부분은 치관결합부 부분을 통해서 받침대로 전달되도록 한다.

상기 인공치관(40)은, 대체할 치아의 형상을 하는 것으로, 금이나 백금 등 치아와 유사한 기능을 제공하는 다양한 공지된 소재로 제조될 수 있다. 상기 인공치관(40)은 내부에 받침대의 치관결합부(33)가 내입되는 공간을 형성하되 다단으로 형성하여 1단에만 치관결합부가 내입되어 상부에서 발생된 하중을 전달받아 치관결합부로 전달되게 하고, 2단의 공간은 상부에서 전달되는 하중이 전달되지 않으면서 후술되는 센서측정장치가 내장 설치되게 하는 등 빈공간을 활용하여 센서장치의 설치가 이루어지할 수 있다.

또한 상기 인공치관(40)은 내입되는 받침대 치관결합부와의 정위치결합을 위해 내부홈을 다각기둥 또는 다각뿔형태로 형성할 수 있다. 여기서 받침대 치관결합부의 수평단면은 인공치관의 내부홈에 대응되는 다각단면으로 형성하여 받침대 치관결합부에 인공치관의 덮어서 장착할 때 인공치관이 치관결합부를 중심축으로 축회전하는 것을 방지해 정위치 결합이 이루어지게 할 수 있다.

이러한 구조에서 본 발명은 받침대(30)의 치관결합부(33) 내부 또는 인공치관(40)의 내측공간에는 센서측정장치(50)가 더 설치될 수 있다.

상기 센서측정장치(50)는 단독으로 식립된 임플란트 내부에 설치하거나, 2개이상의 인공치아를 연결하는 브릿지형 인플란트 내측에 설치하여 센서측정, 전원공급 및 무선통신이 이루어지게 할 수 있다.

도 2를 참조한 바와같이 상기 센서측정장치(50)는, 움직임감지센서(51)와, 전원부(52)와, 무선충전부(53)와, 무선통신부(54)와, 제어부(55)를 포함하여 구성된다.

상기 움직임감지센서(51)는, 임플란트를 식립한 착용자인 노약자의 움직임을 전방위에 대해 감지할 수 있는 다양한 센서가 사용될 수 있으며, 대표적인 예로는 자이로센서가 있다. 이러한 움직임감지센서는 제어부를 통해 전원부의 전원을 공급받아 지속적으로 움직임을 감지하여 그 감지값을 전송한다.

상기 전원부(52)는, 일정용량의 전원을 저장하여 지속적으로 제어부(55)를 통해 필요한 위치로 전원을 공급하며, 완충시 최소한 24시간 이상 바람직하게는 48시간 전원공급이 가능하여 비상시 대응이 가능하게 하는 것이 바람직하다.

상기 무선충전부(53)는, wifi 또는 생활전파 등의 미세전류를 이용하여 충전이 이루어지게 하는 것으로, 도면에는 별도의 구성으로 표시하였으나 전원부의 한 구성요소로 내장될 수 있다. 이러한 무선충전부의 구비에 의해 센서가 내장된 임플란트를 착용한 노약자는 와이파이 영역 등 미세전류가 전달되는 영역에 도달시 자동적으로 충전이 이루어지게 할 수 있다. 와이파이가 제공되지 않은 영역에서는 별도로 미세전류를 방출하는 무선충전기를 통해서 자동충전이 이루어지게 할 수 있다.

상기 무선통신부(54)는, 측정된 데이터를 다양한 통신망을 통해서 외부로 전송한다. 이러한 무선통신부는 제어부에서 제공받은 데이터를 암호화하여 송출시킬 수 있으나 바람직하게는 단순 데이터 송출방식을 적용하여 구성을 단순화할 수 있다.

상기 제어부(55)는, 전원부(52)의 전원을 움직임감지센서(51)로 지속적으로 제공하여 연속적인 움직임 감지가 이루어지게 하고, 움직임감지센서에서는 연속적인 감지데이터를 제공받으며, 제공받은 데이터는 즉시 또는 일정시간동안 임시저장한 다음 무선통신부(54)를 통해 관리서버(70)로 무선송출시킨다. 따라서 제어부(55)에는 데이더를 임시저장 또는 저장할 수 있는 램 또는 데이터저장부 기능을 포함할 수 있다. 상기 데이터저장부 기능을 포함할 경우 일정시간 움직임에 대한 패턴을 저장하고, 저장된 패턴을 기준으로 이상동작에 의한 이상패턴에 대한 판단기능도 수행할 수 있다. 아울러 제어부는 무선충전부에 의한 충전을 관리하며 과충전을 방지할 수 있는 등 센서측정장치 내의 각종신호전달과 전원공급을 제어한다.

이러한, 센서측정장치(50)는 제어부를 포함하여 하나의 몸체에 구성하고, 비교적 큰 부피를 차지하는 움직임감지센서(51)만 별도의 위치에 설치하여 전기적으로 연결시키는 구성으로 제공함으로써, 단일 임플란트에 적용시 공간적 분배를 용이하게 할 수 있다. 이외에 복수의 임플란트를 연결한 브릿지형 임플란트의 경우에는 연결된 다수개의 인공치관 내부공간 또는 인공치관을 연결하는 보철에 설치할 수 있으므로 비교적 부피가 큰 형태의 센서측정장치가 적용될 수 있다.

도 3a를 참조한 바와같이 본 발명에 따른 센서측정장치의 움직임감지센서(51)는, 구형몸체(511) 내면에 다수개의 접지전극(513)을 형성하고, 금속볼(516)이 이동하면서 최대 3개의 접지전극(513)에 동시접촉하여 통전이 이루어지는 방식을 통해 움직임 정보를 제공할 수 있다.

도시된 바와같이 본 발명의 실시예에 따른 움직임감지센서(51)는 먼저 구형몸체(511)를 구비한다. 상기 구형몸체(511)는 내부가 중공부로 형성된 공모양으로 수지제로 제조하여 자체적으로는 통전이 이루어지지 않게 한다.

상기 구형몸체 내면에는 일정 간격으로 접지전극(513)을 형성한다. 상기 접지전극은 구형몸체 내면에서 돌출된 돌기형태로 형성되며 각 돌출크기는 서로 동일하게 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 도 3b 및 도 3c를 참조한 바와같이 상기 구형몸체(511) 내면에는 각 접지전극(513)에 일단이 개별적으로 연결되어 구형몸체의 일지점인 접속부(512)로 모이도록 인쇄 또는 배선된 다수개의 전극연결라인(514)이 형성된다. 상기 전극연결라인(514)은 서로 겹치지 않거나 전기적인 간섭이 이루어지지 않도록 배선되어 신호전달의 오작동을 방지할 수 있다.

상기 구형몸체 접속부(512)에는 회로연결부(515)의 일단이 결합된다. 상기 회로연결부는 다수의 전극연결라인이 모인 구형몸체의 접속부(512)에 외측으로부터 삽입결합되어 각 전극연결라인(514)을 개별적으로 제어부(55)와 연결시킨다. 즉, 구형몸체의 전극연결라인이 모인 일지점인 접속부는 직선홈으로 형성하여 직선홈 내면에 각 전극연결라인이 일정간격 이격되어 배선되도록 하고, 상기 회로연결부는 상기 구형몸체의 접속부에 결합되고, 결합된 회로연결부(515)의 양측결합면는 회로라인(517)이 형성되어 구형몸체 내부의 전극연결라인(514)과 회로연결부의 회로라인(517)이 일대일 연결되어 제어부로의 개별적 연결이 가능하다. 상기 회로연결부는 필름형태의 회로를 사용하여 부피와 크기를 축소하여 연결성을 향상시킬 수 있다.

상기 구형몸체 내부에는 금속볼(516)이 더 내입된다. 상기 금속볼은 구형몸체 내부에 형성된 다수개의 접지전극(513) 중 적어도 2개에 접촉되어 통전이 이루어지게 한다. 즉, 상기 구형몸체 내부의 접지전극(513)은 전극연결라인(514)을 통해 전원이 공급되는 것으로, 접지전극은 바둑판 배열하여 인접한 접지전극과는 서로 다른 극으로 연결해 적어도 2개가 금속볼에 의해 동시접촉될 때 통전에 의해 이동방향이 감지되도록 할 수 있다. 또한, 중심에 +접지전극을 배치하고 그 주위에 -접지전극을 육각형으로 배치한 형태 등 다양한 형태로 배열될 수 있다.

또한 상기 금속볼(516)은, 구형몸체 내면의 접지전극(513) 중 3개 이상의 접지전극에 의해 지지되어 안착되되 금속볼 직경을 조절하여 안착 또는 이동시 금속볼 면이 구형몸체 내면에 접하는 것을 방지할 수 있다. 이는 금속볼이 이동하면서 구형몸체 내면에 배선된 전극연결라인을 타격하여 단선되는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기 접지전극(513)과 전극연결라인(514)이 형성된 구형몸체(511)는 도 3b를 참조한 바와같이 접속부(512)를 중심으로 양측으로 분리되어 반구 형태로 형성해 두 반구를 하나로 결합 또는 부착하여 구형태로 제공된다. 상기 반구형태에서 내면에 다수개의 접지전극와 전극연결라인을 형성하고, 전극연결라인은 접속부 내면까지 연장시켜 접속부로 장착 또는 부착되는 회로연결부의 회로라인과 각각 일대일 대응하여 연결되도록 한다.

아울러 본 발명의 센서측정장치(50)에는 산소포화도측정센서(56)가 더 설치될 수 있다.

도 1a와 도 4를 참조한 바와같이 산소포화도측정센서(56)는 받침대의 잇몸접촉부(32)에 매립설치되어 외부로 표출되도록 함으로서 접촉되는 착용자의 잇몸(92)에 광을 조사해 혈액 내의 산소포화도 측정으로 착용자의 호흡에 의한 산소공급상태를 판단하게 할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 산소포화도측정센서(56)는 제어부에 연결되어 전원공급 및 데이터 교환이 이루어지고, 발광부(561)와 수광부(562)가 내장되어 외부로 광을 조사하여 혈관에 의해 반사되는 반사광을 분석해 혈관내의 산소포화도를 측정한다. 이러한 산소포화도측정센서(56)는 받침대 잇몸접촉부(32)의 외면을 따라 어느 하나 또는 다수개를 설치하여 각 산소포화도측정센서의 값의 변화정도를 확인하여 보다 정확한 산소포화도를 통해서 실신으로 인한 응급상황임을 판단해 대응하게 할 수 있다.

물론 본 발명에는 표시하지 않았으나, 혈액을 통한 분석센서를 추가장착하여 혈당 심박수 심전도 등의 추가적인 기능을 확인하는 것 역시 본 발명의 권리범위에 포함한다 할 것이다.

도 5를 참조한 바와같이 본 발명에 따른 센서가 내장된 임플란트(10)는 이를 이용하여 건강위험신호 감지 알림시스템(1)에 적용해 급작스런 노약자의 건강위험신호를 신속하게 감지하여 응급대처시간을 단축시킬 수 있다.

상기 건강위험신호 감지 알림시스템(1)은, 노약자의 임플란트(10) 내에 설치되는 센서측정장치(50)와, 상기 센서측정장치와 무선연결되어 정보를 제공받아 지속적으로 관리하는 관리서버(70)와, 상기 관리서버로부터 응급상황정보에 대한 알림을 제공받는 보호자단말기(80) 및 병원을 포함하여 구성된다.

먼저 센서측정장치(50)는, 상술한 바와같이 노약자의 인공치아인 임플란트 시술이 임플란트 내에 설치되는 것으로, 움직임을 연속적으로 감지하는 움직임감지센서와, 잇몸의 핏줄을 이용하여 혈액의 산소포화도를 측정하는 산소포화도측정센서를 모두 구비하여 2가지 방식에 의해 응급상황을 확인하게 한다.

다음으로 상기 관리서버(70)는 센서측정장치(50)를 등록하여 고유번호를 부여하고, 착용한 노약자에 대한 기본적인 정보 예컨대 이름, 연령, 연락처, 비상연락처, 시술 또는 전담병원이나 인근 당직병원의 연락처 등 응급상황시 연락하여 조치할 수 있는 비상연락처에 대한 정보를 DB에 저장한다.

상기 관리서버(70)는 센서측정장치의 등록이 완료되면 센서측정장치로부터 실시간으로 측정값을 전송받으며, 전송받은 측정값은 개인DB에 저장한다. 이때 저장된 측정값은 소정시간동안 쌓은 대용량의 데이터를 분석하여 정상패턴 또는 정상범위등에 산출하고, 신규로 입력되는 측정값을 산출값과 대비하여 이상여부를 판단하게 할 수 있다. 상기 판단은 관리서버 이외에 센서측정장치의 제어부에서 이루어질 수 있으며 이상여부 판단도 센서측정장치의 제어부에서 판단하게 할 수 있다. 또한, 데이터 수집과 패턴분석 등의 정보는 관리서버나 센서측정장치 중 어느 하나에서 이루어져 다른 하나에 정보를 제공해 공유하게 할 수 있다.

또한, 상기 정상패턴 또는 정상범위 등의 대조에 사용되는 기준값인 평균값 산출은, 인공지능을 통한 딥러닝을 활용하여 산출하게 할 수 있다. 예컨대 상기 관리서버(70)는, 센서측정장치(50)로부터 연속제공받은 움직임감지센서의 감지값과 산소포화도측정센서의 측정값의 데이터를 지속적으로 축적하고, 축적된 데이터는 인공지능의 딥러닝을 활용하여 정상범위의 감지값과 측정값을 산출할 수 있다. 상기 산출된 데이터값은 센서에 의해 새로 입력된 움직임감지센서의 감지값과 산소포화도측정센서의 측정값의 대조값으로 활용하여 정상신호 유무를 판단하게 할 수 있다. 이와같이 딥러닝에 의해 산출된 데이터값은 주기적으로 센서측정장치(50)로 전송하여 응급신호 생성에 기준이 되는 평균값으로 사용되게 할 수 있다. 상기 딥러닝 기술을 적용하면 데이터 축적량이 증가될수록 정상유무를 판단하는 기준값의 신뢰도를 향상시킬 수 있고, 허용오차의 폭을 좁힐 수 있어 보다 정확한 진단이 이루어지게 할 수 있다.

상기 보호자단말기(80)는 관리서버(70)에 유무선으로 연결된다. 상기 보호자단말기(80)는 응급상황시 관리서버로부터 노약자의 응급알림을 제공받는다, 아울러 보호자는 평상시 보호자단말기를 통해 관리서버에 연결하여 실시간 측정자료를 제공받아 정상적인 센서측정값인지를 확인할 수 있다.

이와같이 본 발명의 건강위험신호 감지 알림시스템(1)은, 노약자가 실신할 경우 급격한 위치이동에 따른 이상동작을 움직임감지센서로부터 감지하고, 실신 또는 심근경색 등에 의해 호흡이 원활하지 않은 경우 급격하게 낮아지는 혈액내 산소포화도의 변화를 잇몸에 접촉된 산소포화도측정센서로부터 측정하여 정상적인 환경에서의 착용자 수치와 대비하여 차이가 클 경우 응급상황으로 판단해 등록된 각 연락처로 연락해 응급처치가 이루어지게 할 수 있다.

먼저 제어부(55)는 일반적인 환경에서 착용자의 이동상황 등에 대한 움직임감지센서(51)의 감지값의 이동방향을 저장하여 반복적인 패턴을 확인한다.

즉, 움직임감지센서(51)의 접지전극(513)은 각각 고유번호가 부여됨으로 착용자의 움직임에 따라 금속볼(516)이 회전이동하면서 순차적으로 접지전극에 접촉되고, 접촉된 순서대로 고유번호를 갖는 신호가 제어부로 전송되어 패턴이 입력된다.

예컨대 음식물을 섭취할 때에는 위아래 또는 측면으로의 움직임이 많고 지속적으로 움직임이 감지되고, 일어나거나 앉을 때에는 이동방향에 따라 센서의 금속볼이 순차적으로 접지전극을 접촉하여 이동되므로 인접한 접지전극을 순차적으로 접지하는 감지가 이루어지고, 잠을 자기 위해 누울 때에는 눕는 과정에서의 연속적인 패턴 후 이동감지가 이루어지지 않게 된다.

따라서 상기 각 상황에 대한 패턴은 데이터가 축적됨에 따라 반복적으로 이루어짐으로 일정한 수의 패턴으로 움직임을 정형화할 수 있으며, 현재 입력되는 감지값의 패턴을 정형화된 패턴과 대비함으로써 평상시 움직임인지 이상동작인지를 판단하게 할 수 있다.

아울러 산소포화도측정센서(56)는, 일정주기마다 센서와 접한 잇몸에 광을 조사하여 반사광을 통해 잇몸 혈액의 산소포화도를 측정하며, 평상시의 측정된 데이터로의 평균값을 통해 기준산소포화도를 설정하고, 움직임감지센서의 이상동작 감지에 의한 추가 측정시에는 측정값을 설정된 기준산소포화도와 대비하여 그 차이가 클 경우 응급상황임을 판단하게 한다.

따라서 이 두가지 센서의 측정값을 참조하여 노약자가 실신하거나 심근경색이 발생된 응급상황을 신속하게 판단하여 비상연락망을 이용한 알림으로 응급조치가 이루어지게 할 수 있는등 초동조치시간을 단축시켜 생명을 유지하게 하는 시스템을 제공할 수 있다.

도 6을 참조하여 센서측정장치 제어부의 제어단계를 살펴보면,

먼저 이상동작발생시 산소포화도변화를 확인하는 단계를 수행한다.

본 단계는 움직임감지센서에 연속적으로 미세전류를 공급하여 작동이 이루어지게 하고, 착용자의 움직임이 발생될 때마다 움직임감지센서에서 감지된 연속적인 감지값을 전달받으며, 전달받은 연속 감지값은 이미 정형화된 패턴과 대비하여 이상여부를 판단한다.

예컨대 임플란트를 식립한 착용자가 실신하게 되면 천천히 하강하지 않고 급격하게 하강한후 바닥에 크게 부딪치면서 상하로 불규칙한 이동패턴이 이루어진 다음 움직임이 멈추게 되는데 이는 기존 평상시 행동시 발생될 수 없는 이상패턴이다.

따라서 급격한 움직임이 감지된 후 추가적인 움직임이 감지되지 않는 이상동작이 확인되면, 제어부는 산소포화도측정센서로 전원을 긴급 공급하여 산소포화도를 연속측정해 잇몸 혈관 혈액의 산소포화도에 대한 측정값을 연속적으로 제공받아 산소포화도의 변화여부를 확인한다.

다음으로는 응급신호 생성단계가 수행된다.

이전 단계에서 연속 측정된 산소포화도값이 평상시 측정된 값보다 크게 낮아지면 응급상황으로 판단하여 응급신호를 생성한다. 이때 산소포화도의 변화는 평소의 평균보다 10~30% 낮아질 경우 응급상황으로 판단하게 된다. 또한, 산소포화도의 변화가 서서히 낮아지는 것이 아닌 수초 사이에 급격하게 낮아지는 변화여부로 추가적으로 확인하여 판단에 참고할 수 있다.

상기한 바와같이 이상움직임 또는 이상움직임후 움직임 감지가 정지되고, 산소포화도가 급격하게 낮아지는 2가지 조건이 모두 만족하게 되면 제어부는 응급상황으로 판단하여 응급신호를 생성하는 것이다.

이어서 응급상황정보 무선송출단계가 수행된다.

제어부는 응급신호를 무선통싱부를 통해서 관리서버로 전송되게 한다. 이때 이상움직임 패턴과 산소포화도 변화에 대한 정보를 같이 제공하여 신호발생근거자료로 참조하게 할 수 있다.

한편, 센서측정장치의 제어부를 통해서 응급신호를 전달받은 관리서버는,

긴급 연락망을 통한 응급상황 정보 전달단계를 수행한다. 즉, 센서측정장치의 응급신호에는 센서측정장치의 고유번호가 포함되어 있으므로 관리서버내의 해당 DB로부터 용이하게 정보독출이 이루어질 수 있다.

관리서버는 센서측정장치와 연계된 DB로부터 비상연락 전화번호정보를 독출하여 해당 연락처로 응급정보를 전달한다. 즉, 메시지형태로 전달하거나 직접 연결하여 응급상황이 발생됨을 전달할 수 있다. 여기서 응급상황의 전달여부를 확인하기 위해 메시지 전달의 경우에는 답변메시지가 오는지 여부를 판단하고, 전화연결의 경우 상대측과 통화하여 응급상황을 전달하는 시간동안 통화가 이루어지는지 여부를 통해 상대측와의 연결을 확인하고, 연결이 되지 않은 경우 즉시 다른 비상연락 번화번호로 응급정보를 시도하여 착용자인 노약자에게 신속한 초동 응급조치가 이루어지게 할 수 있다.

상기 관리서버는, 센서측정장치로부터 응급신호를 전송받으면, 해당 센서측정장치가 장착된 착용자인 노약자의 개인단말기로 비상연락하여 응답여부를 확인하는 확인절차가 더 이루어질 수 있다.

센서측정장치가 2가지 센서의 측정값을 이용하여 긴급상황을 판단하고 있지만, 잘못된 판단이 발생될 수 있으므로 확인전화를 시도하여 재차확인이 이루어지는 것이다. 이때, 통화가 이루어질 경우 응급상황 해제 또는 필요한 조치가 이루어지게 하고, 통화가 이루어지지 않을 경우에는 병원 및/또는 보호자단말기로의 응급상황에 대한 정보알림이 이루어지게 할 수 있다.

한편, 센서측정장치의 제어부는, 정상적인 상황에서 누적된 움직임의 범위를 벗어난 비정상적인 움직임 즉, 기존 축적데이터로부터 생성된 패턴을 벗어난 비정상적인 패턴이 지속적으로 감지되면 점검신호를 생성하여 관리서버로 전송할 수 있다.

상기 관리서버는 센서측정장치로부터 점검신호를 전송받으면 DB를 검색하여 점검신호를 보낸 센서측정장치를 장착한 착용자의 시술병원정보나 관리병원정보를 검출하고, 검출된 병원에 점검요청알림을 제공하여 해당병원으로부터 임플란트 또는 센서측정장치에 대한 점검이 이루어지게 할 수 있다. 물론 착용자 단말기에도 알림정보를 제공하여 최대한 빠른 시간내에 방문하여 점검을 받도록 안내할 수 있다.

상기한 바와같이 구성되는 본 발명에 따른 센서가 내장된 임플란트는, 1차로 움직임감지센서를 통해서 비정상적인 움직임을 감지하고, 2차로 산소포화도측정센서를 통해 잇몸 내 혈관혈액의 산소포화도를 측정하여 급격한 변동이 있는지를 확인할 수 있다. 이때 두가지 조건으로 모두 만족할 경우 착용자인 노약자는 실신하거나 심근경색등 심혈관 장애가 발생된 것으로 판단하여 응급신호를 발생시키고 발생된 응급신호는 무선으로 연결된 관리서버로 전송하며, 관리서버의 DB에 저장된 연락번호로 알림문자 또는 전화통화를 통해서 응급상황임을 통지시켜 긴급 출동 및 신속한 응급치료가 이루어지게 할 수 있다.

1 : 시스템
10 : 임플란트
20 : 고정나사
30 : 받침대
31 : 결합부 32 : 잇몸접촉부
33 : 치관결합부
40 : 인공치관
50 : 센서측정장치
51 : 움직임감지센서 52 : 전원부
53 : 무선충전부 54 : 무선통신부
55 : 제어부 56 : 산소포화도측정센서
511 : 구형몸체 512 : 접속부
513 : 접지전극 514 : 전극연결라인
515 : 회로연결부 516 : 금속볼
517 : 회로라인
561 : 발광부 562 : 수광부
70 : 관리서버
80 : 보호자단말기
91 : 치골 92 : 잇몸

Claims (8)

1. 센서가 내장된 임플란트에 있어서,
   치골(91)에 고정결합되고 내부에는 상측으로 개방된 공간이 형성되는 콘형태의 고정나사(20)와; 상기 고정나사의 내측에 내입되어 직접 나사결합 또는 연결나사를 통해 결합이 이루어지는 결합부(31)와, 상기 결합부의 상부에서 상부측으로 확장된 콘형태로 형성되고 측면에는 잇몸(92)과 접하고 상부면의 가장자리에는 안착면이 형성된 잇몸접촉부(32)와, 상기 잇몸접촉부의 상부 중앙에서 상측으로 돌출되고 내측으로 설치공간이 제공되는 치관결합부(33)로 형성된 받침대(30)와; 상기 받침대의 치관결합부(33)를 내포하도록 감싸고 하단이 안치면에 접촉되어 고정되는 인공치관(40);으로 구성하되,
   상기 받침대의 치관결합부(33) 내측 또는 인공치관(40)의 내측공간에는,
   움직임감지센서(51)와, 상기 움직임감지센서에 전원을 공급하는 전원부(52)와, 상기 움직임감지센서의 측정데이터를 외부로 무선송출하는 무선통신부(54)와, 상기 전원부에 전원을 충전시키는 무선충전부(53)와, 상기 각종 신호전달과 전원공급을 제어하는 제어부(55)로 구성된 센서측정장치(50)가 더 설치되고;
   상기 움직임감지센서(51)는,
   내부에 중공부가 형성된 구형몸체(511)와;
   상기 구형몸체의 내면에 일정간격으로 다수개가 돌출되고 각각에 고유값이 부여되는 접지전극(513)과;
   상기 다수개의 접지전극(513)과 개별적으로 연결되어 구형몸체 내면의 일지점으로 모이도록 인쇄된 전극연결라인(514)과;
   상기 다수의 전극연결라인이 모인 일지점에 구형몸체 외측으로부터 결합되어 각 전극연결라인을 개별적으로 제어부(55)로 연결하는 회로연결부(515)와;
   상기 구형몸체 내부에 배치되고 적어도 3개의 접지전극에 의해 지지되는 지름으로 형성되어 구형몸체 내면으로부터 이격되고, 동시에 접하는 2개의 접지전극을 통전시키는 금속볼(516);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 센서가 내장된 임플란트.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 받침대(30)의 잇몸접촉부(32)에는, 하나 또는 다수개의 산소포화도측정센서(56)가 설치되어, 산소포화도측정센서의 발광부(561)와 수광부(562)에 의해 잇몸에 형성된 핏줄의 광반사량으로 혈액 산소포화도를 측정하는 것을 특징으로 하는 센서가 내장된 임플란트.
5. 제1항 또는 제4항에 의해 제조되어 단독 또는 브릿지형 임플란트 내에 설치되고, 움직임감지센서(51) 및 산소포화도측정센서(56)와, 상기 움직임감지센서 및 산소포화도측정센서에 전원을 공급하는 전원부(52)와, 상기 움직임감지센서 및 산소포화도측정센서의 측정데이터를 외부로 무선송출하는 무선통신부(54)와, 상기 전원부에 전원을 충전시키는 무선충전부(53)와, 상기 각종 신호전달과 전원공급을 제어하는 제어부(55)를 포함하는 센서측정장치(50)와;
   상기 센서측정장치로부터 응급신호에 대한 정보를 제공받고, 전담병원 또는 인근 당직병원에 정보를 전달하여 응급상황에 대응하게 하고, 해당 노인과 연결된 보호자단말기로 응급상황에 대해 정보를 제공하는 관리서버(70)와;
   상기 관리서버로부터 응급상황정보를 제공받는 보호자단말기(80);를 포함하여 구성되되,
   상기 센서측정장치(50)의 제어부는,
   움직임감지센서로부터 급격한 움직임이 감지된 후 추가적인 움직임이 감지되지 않는 이상동작이 발생되면, 잇몸의 산소포화도를 측정하는 산소포화도측정센서로 전원을 공급하여 산소포화도를 연속측정해 산소포화도의 변화를 체크하는 이상동작감지시 산소포화도 변화 확인단계와; 연속 측정되는 산소포화도값이 평소 산소포화도값의 평균보다 10~30% 낮을 경우 응급상황으로 판단하여 측정된 산소포화도 변화값을 포함하는 응급신호를 생성하는 응급신호 생성단계와; 생성된 응급신호를 무선통신부에서 관리서버로 전송하여 응급상황을 전달하는 응급상황 무선송출단계;를 수행하고,
   상기 관리서버(70)는,
   센서측정장치(50)로부터 연속제공받은 움직임감지센서의 감지값과 산소포화도측정센서의 측정값의 데이터를 지속적으로 축적하고, 축적된 데이터는 인공지능의 딥러닝을 적용하여 정상범위의 감지값과 측정값을 산출하고, 산출된 데이터값을 새로 입력된 움직임감지센서의 감지값과 산소포화도측정센서의 측정값의 대조값으로 활용되도록 하고, 딥러닝에 의해 산출된 데이터값은 주기적으로 센서측정장치로 전송하여 응급신호 생성에 기준이 되는 평균값으로 사용되게 한 것을 특징으로 하는 센서가 내장된 임플란트를 이용한 건강위험신호 감지 알림시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 관리서버(70)는,
   응급신호를 전송받은 다음 해당노인의 개인단말기로 비상연락하여 응답여부를 확인하고, 응답이 없을 경우 병원 및 보호자단말기(80)로 응급상황에 대한 정보알림이 이루어지게 한 것을 특징으로 하는 센서가 내장된 임플란트를 이용한 건강위험신호 감지 알림시스템.
7. 제5항에 있어서,
   상기 센서측정장치(50)의 제어부는, 축적된 움직임의 범위를 벗어나 비정상적인 범위의 움직임이 지속적으로 감지되면 점검신호를 생성하여 관리서버(70)로 전송하고;
   관리서버는, 점검신호를 전송받으면 관리서버DB로부터 해당노인의 시술병원 정보를 검출하고, 시술병원에 통보하여 임플란트 또는 센서측정장치에 대한 점검이 이루어지게 한 것을 특징으로 하는 센서가 내장된 임플란트를 이용한 건강위험신호 감지 알림시스템.
8. 삭제

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