KR20190048720A - 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 구조 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 구조에 관한 것으로, IEEE 11073 DIM(Domain Information Model)기반 디바이스 에이전트로서, 헬스케어 센서 디바이스와 측정된 생체정보를 교환하고, 측정된 생체정보를 전송하는 디바이스, IEEE 11073 DIM과 파이어(FHIR)의 프로토콜 변환을 지원하고 FHIR 메시지를 코앱(CoAP)기반으로 추가 제공하여 저전력/광대역 기술을 지원하며, 상기 디바이스에서 11073 DIM데이터를 수집하고, 11073 DIM데이터를 FHIR 리소스 콘텐츠에 매핑하며, FHIR 리소스 생성하는 IEEE 11073 DIM/FHIR 게이트웨이, 헬스케어 서버로서 탑재되는 FHIR 프로토콜 스택으로 CoAP와 HTTP기반의 FHIR 메시지 처리를 지원하며, 개인 헬스케어 정보와 디바이스를 관리하고, 상기 IEEE 11073/FHIR 게이트웨이와 통신하는 파이어(FHIR) 서버, 상기 파이버서버와 통신하고 디바이스로부터의 정보에 관한 내용을 통지받는 병원정보시스템서버를 포함한다.
Description
본 발명은 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 IEEE 프로토콜(IEE 11073 DIM) 통신을 구현하기 위해 전송 프로토콜로 코앱(CoAP)을 선택하고, 또한 높은 데이터 트래픽으로 인해 제한된 장치(PHD 또는 스마트폰 등)의 배터리 수명 부족 문제를 해결하기 위해 개인 건강 정보를 모니터링하여 코앱(CoAP)을 사용하여 파이어(FHIR)와 IEEE 프로토콜(IEEE 11073 DIM) 의 통합 아키텍처를 설계/구현하되 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 구조에 관한 것이다.
최근, 사물인터넷(IoT : Internet of Things)의 발달로 우리의 생활 여러 분야에 적용되어 사용되고 있다. 헬스케어, 스마트 홈, 스마트 시티 등 다양한 분야에 적용됨으로써 우리에게 편리함을 가져다주어 많은 변화를 겪고 있다. 그 중, 헬스케어 분야에서 사물인터넷의 기술이 급격하게 발전함으로써 이 기술을 사용하여 다양한 서비스를 배출하게 되어 사물인터넷 헬스케어라는 새로운 개념이 등장하게 되었다. 사물인터넷은 전자, 소프트웨어, 센서, 네트워크가 연결된 차량이나 건물 등 물리적인 네트워크를 의미하며 네트워크에 연결되어 이러한 객체들이 데이터를 수집하고 교환할 수 있도록 한다. 사물인터넷의 구현에는 다양한 프로토콜, 도메인 응용 프로그램이 필요하다.(사물인터넷용 플랫폼 표준, 2015년 1월 Sand Hill 참조, U. Muligan and R. Brennan, “The Platform Standard for the Internet of Things”Sand Hill, Jan, 2015).
오늘날, 세계에서는 점점 더 많은 사람들이 자신의 건강을 스스로 돌보고 유지하는 것이 중요하며 좋은 의료서비스를 받기 위해서는 사물인터넷이 중요한 분야가 되어가고 있다. 따라서 점점 더 많은 개인 의료 장치(Personal Health Device)가 많이 생산되면서 많은 제조업체에 의해 생산된다. 하지만 이러한 디바이스의 대부분은 각 제조업체의 자체 응용 프로그램을 사용하여 신호를 측정하거나 자체 전송 프로토콜을 사용하여 측정된 데이터를 교환 및 공유하여 상호운용성을 제공한다. 이 문제는 헬스케어 서비스에 영향을 미치는 주요 문제 중 하나이다. 이러한 상호운용성, 호환성, 신뢰성 등의 문제를 해결하기 위해 수많은 연구자들은 통일된 국제표준을 제시하였다.
PHD 측면에서 가장 중요한 표준 중 하나는 PHD의 상호운용성 문제를 해결하는 ISO/IEEE 11073 PHD표준이다. ISO/IEEE 11073 PHD 표준은 질병관리, 건강 및 피트니스 및 독립생활의 3가지 에이전트 장치 영역을 지원하므로 산소포화도 측정기, 혈압 모니터, 약물 모니터 등과 같이 광범위 하게 적용 할 수 있다. IEEE 11073 PHD 표준 제품군은 단일 “프레임 워크”표준 및 “장치 전문화”표준을 기반으로 한다. IEEE 11073-20601이라 불리는 이 프레임 워크 표준은 장치 전문화를 지원하기 위해 일반적인 데이터 유형, 메시지 유형 및 통신 모델을 정의한다. 장치 전문화 표준은 IEEE 11073-10404(혈압 모니터)와 같은 특정 유형의 개인 건강 장치에 대한 데이터 모델만 정의한다. 이러한 특정 개인 헬스케어 기기는 블루투스(Bluetooth)나 지그비(Zigbee)와 같은 기존의 전송 기술을 통해 전송되는 IEEE 11073-20601 최적화된 교환 프로토콜을 사용하여 측정 매개 변수를 인코딩한다.
IEEE 11073 PHD 모델링에는 DIM(Domain Information Model), SM(Service Model), CM(Communication Model)이 있다. DIM은 헬스케어 기기 및 생리학적 데이터를 설명하고, SM은 헬스케어 기기 및 데이터와의 상호작용을 정의한다. CM은 연결 상태 시스템 및 통신 특성을 관리한다. IEEE 1107 P는 에이전트와 매니저의 두 가지 역할을 정의하는데, 에이전트는 개인 헬스케어 데이터를 수집하여 관련 관리자에게 전송하는 노드이고, 매니저는 하나 이상의 에이전트 시스템에서 데이터를 수신하는 노드이다.
헬스케어 서비스 제공자의 관점에서 다양한 헬스케어 서비스 제공자가 사용하는 소프트웨어 응용 프로그램 간에 임상 및 관리 데이터를 전송하기 위한 HL7표준이라고 하는 일련의 국제 표준이 있다. HL7표준은 시스템 간의 원활한 통신에 필요한 언어, 구조 및 데이터 형식을 설정하고 한쪽 당사자 간에 통신하는 방법을 정의한다. HL7표준은 임상 실습과 보건 서비스의 관리, 제공 및 평가를 지원하며 세계에서 가장 보편적으로 사용된다.
과거에는 헬스케어 데이터 통신 및 교환을 위한 상호운용성 규격인 HL7 v2.x 및 v3과 HL7 v3 기반의 임상 데이터 교환 모델인 HL7 CDA가 널리 사용되었었다. 현재에 들어와서는 임상 데이터의 상호운용성을 향상시키기 위해 파이어(FHIR:Fast Health Interoperable Resources)가 등장하였고, 데이터 형식 및 요소(리소스)를 설명하고 전자 헬스케어 기록을 표준으로 교환하기 위한 API(Application Programming Interface)로 정의하였다. FHIR는 HL7의 이전 데이터 형식 표준을 기반으로 하여 최신 웹 표준을 활용하고 구현 가능성에 주력하면서 HL7 v2, HL7 v3 및 CDA의 장점을 결합했다고 볼 수 있다. FHIR은 HTTP기반의 RESTful 프로토콜, 사용자 인터페이스 통합을 위한 HTML 및 Cascading Style Sheets, 데이터 표현을 위한 JSON 또는 XML, 결과를 위한 Atom 등 최신 웹 기반 API기술을 사용한다. FHIR를 사용하면 컴퓨터, 태블릿 PC, 스마트폰에 이르는 다양한 장치의 헬스케어 서비스 제공자와 이용자에게 헬스케어 데이터를 쉽게 제공할 수 있고, 타사 응용 프로그램 개발자가 기존 시스템에 쉽게 통합할 수 있는 응용 프로그램을 제공할 수 있다.
앞에서 설명한 표준을 통해 IEEE 11073 PHD가 전송 계층과 독립적이라는 것을 쉽게 알 수 있다. 대부분의 PHD는 제한된 배터리, 제한된 처리 및 저장 기능을 가진 자원 제약 장치에 속하기 때문에 낮은 에너지 소비 프로토콜이 필요한 실정이다. 이와 같은 필요성에 대한 대책으로서, IETF 코어 워킹 그룹(CoRE Working Group)은 엠투엠(M2M:Machine-to-Machine) 어플리케이션을 위한 코앱(CoAP:Constrained Application Protocol)프로토콜을 설계하였다.
코앱(CoAP)은 사물인터넷의 제한된 노드 및 제한된 네트워크에서 사용하기 위한 특수 웹 전송 프로토콜이다. 또한 레스트(REST)모델을 기반으로 하여 사용자가 스마트장치를 포함하는 리소스 디렉토리를 쉽게 관찰할 수 있다.
[선행기술문헌]
대한민국특허등록번호 제10-1623389호(2016년05월17일)
본 발명은 IEEE 프로토콜(IEE 11073 DIM) 통신을 구현하기 위해 전송 프로토콜로 코앱(CoAP)을 선택하고, 또한 높은 데이터 트래픽으로 인해 제한된 장치(PHD 또는 스마트폰 등)의 배터리 수명 부족 문제를 해결하기 위해 개인 건강 정보를 모니터링하여 코앱(CoAP)을 사용하여 파이어(FHIR)와 IEEE 프로토콜(IEEE 11073 DIM) 의 통합 아키텍처를 설계/구현하되 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면,
IEEE 11073 DIM(Domain Information Model)기반 디바이스 에이전트로서, 헬스케어 센서 디바이스와 측정된 생체정보를 교환하고, 측정된 생체정보를 전송하는 디바이스,
IEEE 11073 DIM과 파이어(FHIR)의 프로토콜 변환을 지원하고 FHIR 메시지를 코앱(CoAP)기반으로 추가 제공하여 저전력/광대역 기술을 지원하며,
상기 디바이스에서 11073 DIM데이터를 수집하고, 11073 DIM데이터를 FHIR 리소스 콘텐츠에 매핑하며, FHIR 리소스 생성하는 IEEE 11073 DIM/FHIR 게이트웨이,
헬스케어 서버로서 탑재되는 FHIR 프로토콜 스택으로 CoAP와 HTTP기반의 FHIR 메시지 처리를 지원하며, 개인 헬스케어 정보와 디바이스를 관리하고, 상기 IEEE 11073/FHIR 게이트웨이와 통신하는 파이어(FHIR) 서버, 및
상기 파이버서버와 통신하고 디바이스로부터의 정보에 관한 내용을 통지받는 병원정보시스템서버를 포함하는 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 구조가 제공된다.
바람직하게는, 상기 디바이스는 헬스케어 디바이스에 측정된 생체정보를 ISO/IEEE 11073 DIM 규격기반 데이터 표준 모델로 수집 및 분석하고, ISO/IEEE 11073/FHIR 게이트웨이로 전달하되,
헬스케어 센서 디바이스 에이전트와 헬스케어 센서 디바이스 간의 생체정보 교환을 위한 ISO 11073 DIM 데이터 모델을 분석하여 요청된 생체정보를 추출하거나 요청할 생체정보에 대한 데이터 모델을 구성하는 역할을 하는 DIM 분석기(Analyzer)와,
헬스케어 센서 디바이스 에이전트와 헬스케어 센서 디바이스 간의 데이터 교환에 필요한 메시지를 구성하거나 수신된 메시지를 파싱하는 기능을 수행하며 ISO 11073에서 정의하고 있는 서비스 모델에 해당하는 서비스 메시지 작성기와,
헬스케어 센서 디바이스 에이전트와 헬스케어 센서 디바이스간 통신하거나 헬스케어 센서 디바이스 에이전트와 게이트웨이 간 통신을 지원하는 11073 전송 매니저(Transport Manager)를 포함한다.
또한 바람직하게는, 상기 IEEE 11073 DIM/FHIR 게이트웨이는 상기 디바이스 에이전트에 수집 및 분석된 ISO/IEEE 11073 DIM기반의 생체정보를 FHIR 규격기반 리소스 표준 모델로 매핑하고, FHIR 서버로 전달하되, 헬스케어 센서 디바이스 에이전트에서 11073 DIM 데이터를 수집하고, 11073 DIM 데이터를 FHIR 리소스 컨텐츠에 매핑하고, FHIR 리소스를 생성하는 FHIR 리소스 콘텐츠 매퍼(Content Mapper)와,
상기 FHIR 리소스 콘텐트 매퍼로부터 전달된 매핑된 리소스를 통해, 통신을 위해 FHIR 헤더와 body 생성 기능을 제공하는 FHIR 리소스 센더(Resource Sender)를 포함한다.
또한 바람직하게는, 상기 FHIR 리소스 콘텐츠 매퍼(Content Mapper)는 11073 데이터를 수집하는 11073 데이터 수집기(Collector)와 수집된 데이터 구조를 분석하는 FHIR 구조 분석기(Structure Analyzer), 리소스를 생성하는 FHIR 리소스 생성기(Resource Generator)를 포함한다.
또한 바람직하게는, 상기 FHIR 리소스 센더는 헤더를 발생하는 FHIR 헤더 발생기(Header Generator), 바디를 발생하는 FHIR Body 발생기(Body Generator), 발생된 데이터를 체크하는 FHIR 밸리데이터 체커(Validator Checker)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, ISO 11073/FHIR 게이트웨이는 환자 정보를 FHIR서버에 등록하기 위한 Patient 리소스를 생성하고,
디바이스가 디바이스 데이터를 IEEE 1103 DIM 데이터에 매핑 한 후 ISO 11073/FHIR 게이트웨이에게 디바이스 리소스를 생성하고,
ISO 11073/FHIR 게이트웨이는 디바이스 information register를 위해 FHIR서버에 Device 리소스, DeviceCompoent 리소스, DeviceMetric리소스를 생성하는 것을 특징으로 하는 개인 헬스케어 디바이스의 FHIR서버 등록방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 디바이스는 ISO 11073/FHIR 게이트웨이에게 observation resource를 생성하고,
ISO 11073/FHIR 게이트웨이는 FHIR서버에 해당하는 observation resource를 만들어 측정 데이터를 가져온다,
병원정보시스템(HIS)은 CoAP을 사용하여 FHIR리소스 목록을 얻은 후 FHIR서버에 대한 GET요청을 시작하여 FHIR자원(Patient, Device Component, DeviceMetric 및 Obsevation)에 대해 등록하고,
디바이스가 Obsrvation Resource request를 ISO 11073/FHIR 게이트웨이에 업로드하고, 측정된 데이터를 업로드 할 때는 FHIR규격에 정의된 장치상태 정보도 업로드 하되, DeviceMetric.operationalStatus는 해당 MDS 속성 MDC_ATTR_POWER_STAT을 사용하여 장치의 현재 작동상태(ON/OFF 등)를 나타낼 수 있고, Observation.code는 IEEE 11073/DIM에 정의된 해당 MDS속성 MDC_ATTR_VAL_BAT T_CHARGE를 사용하여 배터리 상태를 나타낼 수 있고, 병원정보시스템(HIS)에 데이터 업로드가 통지되는 것을 특징으로 하는 디바이스 측정데이터 업로드 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 시스템내의 이벤트 플로우 엔진(Event Flow Engine)을 통해 등록된 규칙(rule)에 따라 실시간 알람 통지기능과 사용자별로 이벤트 처리 규칙 설정과 생체신호 센싱기기의 제어기능이 제공되는 FHIR 기반 이벤트 플로우 엔진을 이용한 실시간 알람 통지 방법에 있어서,
디바이스로부터 생체 신호 데이터 정보가 FHIR 서버로 전달되며,
FHIR 서버는 생체신호 디바이스 제어를 하는데 생체신호 이상 발생시 측정주기 변경등의 제어 명령을 전달하고,
FHIR 서버는 이벤트 플로우 엔진(310)을 포함하고 이벤트 플로우엔진은 생체신호 정보 이상을 감지하며,
이벤트 플로우 정보 DB에는 이벤트 처리 규칙(Rule)이 등록 저장되고,
FHIR 서버는 생체신호 정보 이상을 감지하고, 이벤트 발생을 통지하되, 생체신호 센싱정보를 이메일, 푸쉬(PUSH), 단문문자메시지(SMS), 또는 서비스 서버에 전송하며, 이후 병원 혹은 보호자 단말(혹은 단말기의 앱)에 생체신호 이상발생을 통지하는 것을 특징으로 하는 이벤트 플로우 엔진을 이용한 실시간 알람 통지방법이 제공된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 구조에 의하면, 본 발명에서는 IEEE 프로토콜(IEEE 11073 DIM) 통신을 구현하기 위해 전송 프로토콜로 코앱(CoAP)을 선택하고, 또한 높은 데이터 트래픽으로 인해 제한된 장치(PHD 또는 스마트폰 등)의 배터리 수명 부족 문제를 해결하기 위해 개인 건강 정보를 모니터링하여 코앱(CoAP)을 사용하여 파이어(FHIR)와 IEEE 프로토콜(IEEE 11073 DIM)의 통합 아키텍처를 설계/구현하여 개별적으로 데이터를 수집하고 다른 프로토콜로 인한 변환 등 불편했던 기존의 데이터 처리과정을 통합하여 처리함으로써 PHD 장치와 시스템간의 통합을 구현하여 데이터 처리효율을 확대시키게 된 효과가 있다.
또한, Restful 기반으로 기존 인터넷 서비스와 쉽게 연계되어 서비스의 다양성 및 확장성을 확보하는 효과가 있다.
또한, CoAP 지원으로 전력효율성을 확보하며, CoAP지원으로 신뢰성있는 통신을 요구하는 Critical 소형 IoT 헬스케어 장치에 적용이 용이하며, Social Health WoT(Web of Things)과 같은 디바이스/센서간 인터넷 기반 협업이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 파이어/코앱 기반 ISO/IEEE 11073 DIM 융합 헬스케어 통신기술로서, 최신 사물인터넷 표준(CoAP)과 헬스케어 표준(FHIR)의 융합을 통한 헬스케어 서비스 표준기술을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 향후 헬스 서비스 산업 성장에 대비하여 FHIR 기반의 국제 표준에 입각한 개방형 헬스케어 통신 기술을 선제적으로 개발하여 보급할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 CoAP의 레이어구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 CoAP의 신호 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 3은 CoAP를 사용하는 IEEE 11073 DIM과 FHIR 통합 아키텍처 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 CoAP를 사용하는 IEEE 11073과 FHIR문서간의 매핑을 위해 PCHA(Personal Connected Health Alliance)리소스에서 일부요소에 대한 매핑을 정의한 결과를 나타낸 다이어그램이다.
도 5는 개인 헬스케어 디바이스가 FHIR서버에 등록되는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 장치를 통한 측정 데이터 업로드 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 CoAP 기반 헬스케어 관리 시스템을 구현한 샘플 환경을 나타낸 도면이다.
도 8은 CoAP기반 헬스케어 관리시스템에서 FHIR서버에 의해 생성된 FHIR데이터의 샘플이며 해당 FHIR서버의 FHIR리소스 디렉토리를 나타낸 도면이다.
도 9는 CoAP 및 HTTP-Restful 메시지의 왕복 시간을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 구조를 개략적으로 설명하는 개념도이다.
도 11은 IEEE 11073 DIM기반 디바이스 에이전트를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에서 디바이스 에이전트 컴포넌트 구성을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명에서 FHIR 게이트웨이에 관하여 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명에서 ISO/IEEE 11073 DIM과 FHIR 규격기반 리소스 표준 모델로 매핑하기 위한 상호대응관계를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명에서 개인 헬스케어 디바이스가 FHIR서버에 등록되는 방법을 보여주는 도면이다.
도 16은 본 발명에서 장치를 통한 측정 데이터 업로드 과정을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명에서 이벤트 플로우 엔진을 이용한 실시간 알람 통지기술에 대해 설명한 도면이다.
도 18은 의료기관, 공공기관, 이종 헬스케어 플랫폼에서 쉽게 연동할 수 있는 패스트 헬스케어 상호운용 리소스(Fast Healthcare Interoperability Resources) 기반 국제표준 연계모듈 개발에 관한 도면이다.
도 2는 CoAP의 신호 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 3은 CoAP를 사용하는 IEEE 11073 DIM과 FHIR 통합 아키텍처 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 CoAP를 사용하는 IEEE 11073과 FHIR문서간의 매핑을 위해 PCHA(Personal Connected Health Alliance)리소스에서 일부요소에 대한 매핑을 정의한 결과를 나타낸 다이어그램이다.
도 5는 개인 헬스케어 디바이스가 FHIR서버에 등록되는 방법을 나타낸 도면이다.
도 6은 장치를 통한 측정 데이터 업로드 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 CoAP 기반 헬스케어 관리 시스템을 구현한 샘플 환경을 나타낸 도면이다.
도 8은 CoAP기반 헬스케어 관리시스템에서 FHIR서버에 의해 생성된 FHIR데이터의 샘플이며 해당 FHIR서버의 FHIR리소스 디렉토리를 나타낸 도면이다.
도 9는 CoAP 및 HTTP-Restful 메시지의 왕복 시간을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 구조를 개략적으로 설명하는 개념도이다.
도 11은 IEEE 11073 DIM기반 디바이스 에이전트를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명에서 디바이스 에이전트 컴포넌트 구성을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명에서 FHIR 게이트웨이에 관하여 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명에서 ISO/IEEE 11073 DIM과 FHIR 규격기반 리소스 표준 모델로 매핑하기 위한 상호대응관계를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명에서 개인 헬스케어 디바이스가 FHIR서버에 등록되는 방법을 보여주는 도면이다.
도 16은 본 발명에서 장치를 통한 측정 데이터 업로드 과정을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명에서 이벤트 플로우 엔진을 이용한 실시간 알람 통지기술에 대해 설명한 도면이다.
도 18은 의료기관, 공공기관, 이종 헬스케어 플랫폼에서 쉽게 연동할 수 있는 패스트 헬스케어 상호운용 리소스(Fast Healthcare Interoperability Resources) 기반 국제표준 연계모듈 개발에 관한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 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 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
최근의 IoT 헬스케어 표준화동향에 대하여 간단히 설명한다. OCF(Open Connectivity Foundation)은 IoT에 관련된 상호 운영성 지침 및 인증 프로그램을 제공하는 산업단체로서 2014년 7월 CoAP을 기반으로 하는 IoT 장치에 대한 표준 및 인증을 개발하였다.
oneM2M은 M2M 통신 및 IoT를 위한 국제표준으로서, ICT에 소속된 8개국 및 200개 이상의 회원사에 M2M 및 IoT기술 간의 상호운용성에 필요한 프레임워크를 제공한다.
IETF는 1986년 결성된 인터넷 표준화기구로서, 2014년 CoAP 규격 표준화를 하였고, CoAP는 저전력 센서 및 제한된 사물은 인터넷을 통해 통신할 수 있도록 하는 인터넷 HTTP와 비슷한 기능을 제공하는 응용프로토콜이다.
HL7 인터네셔날은 의료 시스템이 서로 통신할 수 있는 여러가지 표준, 지침 및 방법을 정의하며, Exchange 표준(HL7 v.2, HL7 v.3 메시징, CDA, DICOM), Technical 표준(TCP/IP, 암호화, 보안)을 가진다.
FHIR는 HL7 이전 데이터 형식 표준을 기반으로 하여 최신 웹 표준을 활용 및 구현에 주력하면서 HL7 v.2, HL7 v.3 및 CDA의 장점을 결합하였고, FHIR의 등장으로 현재 국제표준화를 위해 IEEE 11073과 FHIR의 통합연구에 전념중이다.
ISO/IEEE 11073 PHD는 IEEE 11073-20601이 개인 건강 기기에 대한 데이터 모델을 정의하며, DIM(Domain Information Model) SM(Service Model), CM(Communication Model)로 구성된다.
이하 본 발명에 따른 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 구조에 대하여 첨부도면을 참고로 상세히 설명한다.
본 발명은 IEEE 프로토콜(IEEE 11073 DIM) 통신을 구현하기 위해 전송 프로토콜로 CoAP을 선택하고, 또한 높은 데이터 트래픽으로 인해 제한된 장치(PHD 또는 스마트폰 등)의 배터리 수명 부족 문제를 해결하기 위해 개인 건강 정보를 모니터링하여 CoAP을 사용하여 FHIR와 IEEE 11073 DIM의 통합 아키텍처를 설계 및 구현하였다.
먼저, 헬스케어 디바이스와 서비스 제공자간의 통신을 위한 ISO/IEEE 11073 PHD 표준, HL7 표준 및 FHIR와 같은 국제 의료 표준에 대한 개요를 소개한다. 또한 제한된 노드에서 사용할 수 있는 프로토콜(CoAP)의 기능을 소개하면서 CoAP기반 FHIR에 대한 아키텍처를 소개한다.
국제 헬스케어 표준
ISO/IEEE 11073
PHD
표준
IEEE 11073 개인 헬스케어 디바이스 표준은 단일 “프레임워크”표준 및 “장치 전문화”표준을 기반으로 한다.
IEEE 11073-20601은 일반적인 데이터 유형, 메시지 유형 및 통신 모델을 정의하는 프레임 워크 표준이다. 특정 유형의 개인 헬스케어 디바이스에 대해서만 데이터 모델을 정의하는 “장치 전문화”표준을 지원한다. 이러한 특정 헬스케어 디바이스는 Bluetooth, Zigbee 등과 같은 기존의 전송 기술을 통해 전송되는 IEEE 11073-20601에 최적화되어 프로토콜을 통하여 인코딩한다.
ISO/IEEE 11073 PHD표준은 DIM(Domain Information Model), SM(Service Model), CM(Communication Model)으로 구성된다. 이 표준은 “에이전트”와 “관리자”의 개념을 제시한다. 에이전트는 개인 헬스케어 데이터를 수집하고 관리자에게 전송하는 노드이며 관리자는 하나 이상의 에이전트 시스템에서 데이터를 수신하는 노드이다. 관리자의 예로는 휴대폰, 헬스케어 디바이스, 셋톱박스 또는 개인 PC가 있다.
DIM은 하나 이상의 속성을 가진 객체 세트로 에이전트를 나타낸다. 속성은 관리자에 전달되는 측정 및 상태 데이터를 뜻한다. ISO/IEEE 11073 PHD 표준의 DIM을 나타낸다.
각각의 개인 헬스케어 디바이스는 MDS(Medical Device System) 객체와 연관된다. 이 객체는 각각의 고유한 에이전트이며 에이전트의 상태를 보고하는데 사용된다. 에이전트는 MDS의 내부속성을 사용하여 관리자에게 일부 정보를 제공한다.
MDS에는 Metric 클래스, Numeric 클래스 등과 같은 클래스에 속한 객체가 포함되는데, Numeric 클래스는 32비트 또는 16비트 부동 소수점 형식의 단일 측정을 나타낸다. 실시간 샘플 배열 클래스는 연속적인 파형 샘플을 나타낸다. 열거를 할 때에는 상태정보(코드) 또는 주석(텍스트)을 나타낸다. 각각의 PM-세그먼트 객체는 메타정보(데이터에 관한 데이터)와 1개 이상의 엔트리를 처리하고, 각각의 항목은 측정을 포함하는 하나 이상의 항목으로 구성된다.
CM은 단일 관리자와의 일대일 연결을 통해 통신하는 하나 이상의 에이전트 토폴로지를 지원한다. IEEE 11073표준은 전송과는 무관하며 표준의 범위를 벗어나는 일부 메커니즘을 통해 에이전트와 관리자 간 전송계층(예 : Bluetooth, Zigbee)이 설정 될 수 있다고 가정한다. 각 지점 간 연결의 경우, 동적 시스템 동작은 연결 상태 기계의 의해 정의된다. 연결 상태 시스템은 연결 및 조작과 관련된 상태를 포함하며 에이전트 및 관리자를 통과하는 상태 및 하위상태를 정의한다. 또한 CM은 측정된 데이터 전송을 위한 다양한 절차와 함께 각 상태에 대한 진입, 종료 및 오류 조건을 상세하게 정의했다. CM의 또 다른 기능은 DIM에서 사용된 추상 데이터 모델링을 전송구문으로 변환하는 것이다. MDER(Medical Device Encoding Rules)로 알려진 변환 프로세스는 객체에 포함된 데이터를 가져와 CM을 사용하여 전송할 이진메시지로 인코딩한다. 메시지를 수신시 명확하게 해독하고 객체와 해당 데이터를 추출할 수 있다.
MDER 규칙은 BER규칙의 하위 집합이다. MDER로 인코딩된 ASN.1 객체의 표현은 개념적으로 데이터를 교환하는 독립적 방법으로 XML을 사용하는 것과 유사하다. 실제로도 XER 전송구문은 ASN.1 객체를 XML로 전송한다. 그러나 몇 가지 차이점이 있다 : MDER 메시지는 동등한 XML메시지보다 훨씬 작으며 내부 데이터 구조로 변환하거나 내부 데이터 구조에서 변환하는 것이 훨씬 간단하다.
ISO/IEEE 11073-104xx 표준은 상위 ISO/IEEE 11073-20601 규격에 있는 특정 디바이스의 구체적인 장치를 정의한다. 이 표준은 상호운용 가능한 개인 헬스케어 디바이스의 통신 방법을 정의한다.
HL7 (Health Level Seven) 표준
HL7(Health Level 7)은 전자 헬스케어 정보의 교환, 통합, 공유 및 검색을 위한 프레임 워크(및 관련 표준)를 제공한다. HL7 International은 다양한 헬스케어 시스템이 서로 통신할 수 있는 여러 가지의 표준, 가이드라인을 정의했다. HL7표준은 다양한 헬스케어 서비스 공급자가 사용하는 소프트웨어 응용 프로그램간 데이터 전송 및 관리하기 위하여 OSI 7계층 모델 중 응용 계층에 중점을 둔 일련의 국제 표준이다. 따라서 독립적인 시스템을 사용하는 다양한 헬스케어 서비스 제공자는 국제 의료 서비스를 제공하는 HL7표준을 따를 수 있게 되었다.
HL7은 상호운용성을 지원하기 위해 헬스케어표준을 세 부분으로 나눌 수 있는데, 기능표준(Functional standards), 의미론적 표준(Semantic standards), 구문 표준(Syntactic standards) 으로 나눌 수 있다. 구문표준에서도 두 부분으로 나눌 수 있는데, 교환 표준(Exchange standards)과 기술 표준(Techinal standards)으로 나눌 수 있다. 교환 표준에는 HL7 v.2 메시징, HL7 v.3 메시징, HL7 CDA, DICOM이 있으며, 기술 표준에는 TCP/IP, Encryption, Security가 있다. 또한 교환표준에서도 두 부분으로 나눌 수 있는데, 메시지 교환 표준과 문서 교환 표준으로 나눌 수 있다.
메시지 교환 표준의 목적은 데이터 교환 형식을 지정하는 것인데, HL7 v.2x, HL7 v.3, DICOM, NCPDP와 같은 표준이 있다.
HL7 Version 2.x(V2) 메시징 표준은 전자 데이터 교환의 주력이며 세계에서 가장 널리 시행되고 있는 의료 표준이다. 이 메시징 표준을 통해 시스템 간에 임상 데이터를 교환할 수 있다. HL7 Version 2.x는 데이터가 시스템에 상주하는 것보다 분산된 환경은 물론 중앙 환자 치료 시스템을 지원하도록 설계되었다.
HL7 CDA는 HL7에서 개발한 임상 문서 교환에 사용되는 전자 표준이다. XML언어를 사용하기 때문에 육안으로 읽을 수 있거나 기계로 처리할 수 있다는 점에서 독보적이다. 필수 자유 양식 부분은 문서화된 부분에 대한 인간의 해석을 가능하게 하고, 선택적 구조화 부분은 전자적으로 처리를 가능케 한다. 서명이 들어가 있는 모은 문서는 CDA에서 실행 가능한 문서이다. 예를 들어 진단 보고서, 임상 요약, 소개, 헬스케어 보고서를 예로 들 수 있다. Non-specified 전송 메커니즘으로 인해, CDA는 HL7 V2, HL7 V3, DICOM, MIME 인코딩 첨부파일을 FTP나 HTTP를 사용하여 CDA를 전송할 수 있다. CDA는 다양한 환경에서 호환 될 수 있을 정도로 유연하며 컴퓨터 시스템에 문서로 저장되거나 메시지 내용으로 전송될 수 있다.
HL7
FHIR
(Fast Health
Interoperable
Resources)
FHIR(Fast Healthcare Interoperability Resources)는 현재 HL7에서 개발 중인 헬스케어 데이터 통신을 위한 표준 기술이다. FHIR는 RESTful방식의 인터페이스를 통해 문서, 메시지를 서비스 하도록 하는 것이다.
FHIR는 헬스케어 통신에서 문제점들을 해결하기 위해 여러 방법을 정의하고 다양한 환경에서 활용될 수 있는 리소스 규정을 제공하는 표준 프레임워크로써 기존 전송모델의 표준들과 상호작용할 수 있는 경로를 지원하기 위한 목적으로 개발되었다. FHIR는 HL7에서 헬스케어 데이터 통신 또는 상호운용성의 보장을 위해 개발 중인 차세대 의료 표준으로써 모바일, 사물인터넷 등의 정보통신 기술의 변화에 대응하기 위해 2011년 7월에 처음 제안되었다. 현재 제공되고 있는 다양한 헬스케어 서비스 제공자들의 요구사항을 수용하여 완성도를 높이기 위해 DSTU3(Draft Standard for Trial Use; 시험 사용의 표준 초안)가 진행 중이다.
FHIR는 헬스케어 데이터를 통신하기 위해 다양한 정보들의 형태를 간략화하고 재활용이 가능한 리소스의 형태로 구현하여 간결해진 인터페이스를 사용해 기존의 데이터 통신에 필요한 문서, 메시지 서비스 처리가 가능하게 할 수 있다. 또한 이 데이터 통신이나 문서, 메시지 서비스를 표현할 때 여러 종류의 리소스의 조합을 이용하여 표현할 수 있기 때문에 리소스를 재활용하기 편리하게 만든다. 이러한 리소스들의 재활용성을 높이기 위해 리소스를 조합함으로써 서로 다른 리소스들 간의 참조가 가능한 항목을 둠으로서 서로간의 조합을 가능하게 하여 리소스를 정형화 시킨다.
리소스는 모듈형 컴포넌트의 세트를 기반으로 구성되어 여러 의료 환경의 다양한 요구사항을 해결하기 위해 조합, 참조, 분해하여 사용할 수 있다.
여러 의료 환경이 다르고, 다양한 의료 서비스의 요구사항을 반영하기 위해 FHIR 명세서에서 제공된 리소스의 20%를 확장, 제약할 수 있으며 이러한 과정을 프로파일링이라고 한다.
헬스케어
서비스를 위한 인터넷 프로토콜
CoAP
(Constrained Application Protocol)
CoAP 프로토콜은 저전력 네트워크 및 저용량 소형 노드에 사용될 수 있는 특수한 웹 전송 프로토콜이다. IETF내의 CoRE(Constrained RESTful Environment)단체에서 6LoWPAN(Low-power Wireless Personal Area Network)의 상위 애플리케이션 계층 프로토콜로 2014년에 국제 표준을 획득 하였다. 또한 oneM2M, OMA 등 다양한 표준화 단체에서 CoAP을 채택하여 표준화 진행 중이다. CoAP은 RESTful(Representational State Transfer)사상을 따르고 있어 기존의 HTTP 웹 프로토콜과도 쉽게 변환 및 연동이 될 수 있는 장점이 있다.
CoAP의 구조는 도 1과 같이 기본적으로 하위 프로토콜 스택의 전송계층으로 UDP프로토콜을 사용하여 유니 캐스트와 멀티 캐스트를 지원한다. 비동기적으로 동작하기 때문에 신뢰성 있는 전달을 위해 REST Message 및 타이머 관리를 옵션으로 포함하고 있다. 그 상위에는 Request/Response 계층과 메시지 계층으로 나뉜다.
CoAP은 최대 8바이트의 기본 헤더와 옵션헤더로 구성되고 바이너리 인코딩을 수행하여 HTTP 메시지의 1/10 이하 메시지 크기를 가진다. 각각의 CoAP메시지에는 중복되는 것을 탐지하고 선택적인 신뢰성을 위해 사용되는 메시지 ID가 들어있다. RESTful 구조를 지원함으로써 모든 리소스를 URI로 표현하고 GET, PUT, POST, DELETE의 기본 메소드와 Observe 메소드를 이용하여 해당 자원에 대한 행위를 정의한다. 이러한 인해 기존의 HTTP와 쉽게 상호운용을 할 수 있는 장점을 가지고 있다.
CoAP은 메시지 전송의 신뢰성을 위해 CON(Confirmable), NON(Non-confirmable)메시지 전송을 지원한다. 도 2를 참조하면, 신뢰성 있는 메시지는 수신자가 해당 끝점에서 동일한 메시지 ID를 사용하여 ACK메시지를 보낼 때까지 재전송 될 사이의 기본 시간 초과 및 지수 적 백오프를 사용하여 재전송된다. 신뢰할 수 없는 메시지는 NON메시지로 보낼 수 있는데, 이 메시지들은 인정되지 않는다.
CoAP은 위에서 언급한 장점뿐만 아니라 DTLS를 사용한 보안, CoAP과 HTTP 간 교차 프로토콜 Proxying, Discovery 등의 장점을 가지고 있어 사물인터넷 환경에서 아주 유용하게 사용될 수 있다.
본 발명에서는 IoT 헬스케어 서비스를 제공하기 위해 CoAP을 이용하여 FHIR기반 헬스케어 응용 프로그램 서비스 구조를 구현하였다.
통합 아키텍처
CoAP을 사용하는 IEEE 11073 DIM과 FHIR의 통합 아키텍처에 대해 설명하고 PHD와 의료 서비스 제공자 간의 트랜잭션 구현 방법을 도 2에서 보여준다. 통합 아키텍처는 도 3와 같은 통신 프로세스를 구현하기 위해 개인 건강 장치 어댑터, PHDOR(Personal Health Device Observation Reporter) 및 PHDOC(Personal Health Device Observation Consumer)로 구성된다.
시스템 구조(System Architecture)
DOR(Device Observation Reporter) 액터는 11073 DIM과 FHIR사 이의 독점적 형식을 기반으로 하는 것을 포함하여 PHD로부터 데이터를 수신하고 수신된 데이터를 PHDOR과 같은 일관된 구문 및 의미를 제공하는 트랜잭션에 매핑한다.
DOC(Device Observation Consumer)는 PHDOC와 같이 Device Observation Reporter, Device Observation Filter 또는 둘 다에서 FHIR데이터를 수신하는 책임자이다.
DOF(Device Obsevation Filter) 액터는 FHIR서버와 같이 장치 관찰 소비자를 구현하는 클라이언트 응용 프로그램과 협의 된 게시/구독 조건을 기반으로 선택적 FHIR데이터 필터링 서비스를 제공한다.
IEEE
11073DIM과
CoAP을
이용한
FHIR의
통합아키텍처
* Personal Health Device Adapter
Personal Health Device Adapter는 IEEE 11073 DIM에 따라 PHD 데이터 표준화를 위한 PHD에서 측정된 데이터를 수집하고 개인 헬스케어 기기 관찰 리포터와 통신하도록 정의된다. 이 어댑터는 장치 도메인으로 PHDAS(PHDs Adaptor Software)와 IEEE 11073 DIM Translator로 구성된다.
-
PHDAS
(
PHDs
Adaptor Software)
PHDAS는 PHD에서 블루투스 또는 USB를 통해 장치 데이터를 수집하고 개인 헬스케어 장치 관찰 리포터와 통신하도록 정의된다. 이러한 식으로 프로세스를 완료하기 위하여 CoAP 클라이언트를 설계하였다. 등록 후 주기적 혹은 비 주기적 측정 데이터를 CoAP POST 메소드를 사용하여 생성하고 CoAP PUT 메소드를 사용하여 개인 헬스케어 장치 관찰 리포터에 보낸다.
- IEEE 11073 DIM Translator
IEEE 11073 DIM Translator는 IEEE 11073 DIM에 따라 개인 헬스케어 장치 데이터를 표준화하기 위해 정의된다. 앞서 언급했듯이 각 개인 헬스케어 장치는 DIM에서 정의한 MDS(Medical Device System)객체와 연관되어 있다. 그리고 MDS객체는 Metric(Numeric, RT-SA(Real-Time Sample Array), Enumeration), PM-Store, PM-Segment(Persistent Metric Segment), 스캐너 등을 포함한다. IEEE 11073 표준은 장치 데이터를 설명하는 ASN.1(Abstract Syntax Notation One)언어에 따라 MEDR(Medical Device Encoding Rules)를 정의하지만 이 문서에서 DIM을 컴파일하기 위해 JSON(Java Script Object Notation)을 선택한다.
*
PHDOR
(Personal Health Device Observation Reporter)
PHDOR(Personal Health Device Observation Reporter)은 PHD데이터를 수신하고 IEEE 11073 DIM과 FHIR문서 간에 데이터를 매핑한 다음 FHIR서버로 전달하거나 직접 헬스케어 서비스 제공자에게 전달하도록 정의되어 있다. PHDOR은 DORC(Device Observation Reporter Communicator)와 IEEE 11073/FHIR Translator로 구성되어 있다.
-
DORC
(Device Observation Reporter Communicator)
DORC는 개인 헬스케어 장치를 상호 연결하기 위한 공통기능을 제공하는 미들웨어 플랫폼으로 정의되고 등록, 모니터 및 장치 관리 기능이 포함된다. 본 발명에서는 스마트폰 애플리케이션에서 DORC플랫폼을 구현하고 이 애플리케이션에서 CoAP클라이언트와 CoAP서버를 설계하였다. CoAP서버는 PHDA와 연결하는데 사용되며 CoAP클라이언트는 FHIR서버와 통신하는데 사용된다. 설계된 애플리케이션에서는 FHIR서버와의 통신을 위한 CoAP에 기반한 5가지 리소스인 Patient, Device, DeviceComponent, DeviceMetric, Observation이 있고 FHIR 장치도메인과의 통신을 위한 Device, DeviceComponent, DeivceMetric 및 Observation의 4가지 종류의 리소스 레지스터를 제공한다.
- IEEE 11073/
FHIR
Translator
설계한 IEEE 11073 DIM/FHIR Translator를 FHIR규격 및 IEEE 11073 PHD DIM에 따라 IEEE 11073 DIM데이터와 FHIR문서 간에 데이터를 매핑 한다.
IEEE 11073 DIM/Nomenclature를 FHIR문서에 매핑하고 IEEE 11073데이터 유형을 FHIR문서 유형에 매핑 하는 FHIR표준의 규칙을 따른다. 우리가 알고 있는 바와 같이 FHIR규격은 장치획득정보의 보고를 지원하기 위해 4개의 리소스를 정의하였다. 장치 리소스는 연결된 모든 장치에 대한 리소스이다. DeviceComponent리소스는 MDS, VMD또는 Channel이라는 노드가 있는 11073모델링을 지원하는데 사용된다. DeviceMetric리소스는 11073 metadata를 지원하는데 사용되며 Observation은 instancedata를 나타내는데 사용되고 PHD정보를 나타내기 위해 이와 같은 리소스들을 사용한다. IEEE 11073과 FHIR문서간의 매핑을 위해 PCHA(Personal Connected Health Alliance)리소스에서 일부요소에 대한 매핑을 정의하였다. 해당 다이어그램은 도 4에 나와 있다. 그리고 이 게이트웨이는 11073 DIM데이터에서 인코딩된 정보를 사용하여 MDC코드 매핑을 구현한다. 예를 들어, 개인 헬스케어장치인 SpO2와 같은 장치를 이용하여 참조 ID는 MDC_PULS_OXIM_SAT_O2이며 코드는 19384이고 파티션 번호는 2이다. FHIR데이터에서 사용되는 MDC코드를 다음과 같은 식으로 계산할 수 있다.
*
PHDOC
(Personal Health Device Observation
Comsumer
)
Personal Health Device Observation 이용자는 의사 및 FHIR서버를 통한 사설 의료기관과 같은 원격 모니터링을 위한 CoAP클라이언트를 사용하여 스마트폰 응용 프로그램으로 구현된다.
신호흐름도
이 섹션에서는 헬스케어 기기 제공자 모니터링을 위해 디바이스 등록 및 디바이스 업로드 측정 데이터에 대한 몇 가지 신호흐름도를 보여준다.
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디바이스
등록
도 5는 개인 헬스케어 디바이스가 FHIR서버에 등록되는 방법을 보여준다. 첫 번째로, Personal Health Device Observation Reporter는 환자 정보를 FHIR서버에 등록하기 위한 Patient 리소스를 생성한다. 두 번째로, PHDA가 디바이스 데이터를 IEEE 1103 DIM 데이터에 매핑 한 후 PHD observation reporter에게 디바이스 리소스를 생성한다. PHD observation reporter는 PHD information register를 위해 FHIR서버에 Device 리소스, DeviceCompoent 리소스, DeviceMetric리소스를 생성한다.
-장치 업로드 측정 데이터
도 6에서, 장치 도메인은 PHD observation reporter에게 observation reousrce를 생성하고 PHD observation은 device observation consumer가 FHIR서버에 해당하는 observation resource를 만들어 측정 데이터를 가져온다. PHDOC가 CoAP을 사용하여 FHIR리소스 목록을 얻은 후 PHDOC는 CoAP observae method를 적용하여 FHIR서버에 대한 GET요청을 시작하여 FHIR자원(Patient, Device Component, DeviceMetric 및 Obsevation)에 대해 등록한다. 이 요청은 대상 리소스의 표현을 반환하는 것 외에도 서버가 클라이언트 관찰자 목록에 클라이언트를 추가하게 한다. 특정 장치 관련 리소스가 변경되면 FHIR서버는 각 클라이언트에게 이러한 리소스의 관찰자 목록을 알려준다.
PHDOR가 측정된 데이터를 업로드 할 때는 FHIR규격에 정의된 장치상태 정보도 업로드 한다. 예를들어, DeviceMetric.operationalStatus는 해당 MDS 속성 MDC_ATTR_POWER_STAT을 사용하여 장치의 현재 작동상태(ON/OFF 등)를 나타낼 수 있으며 Observation.code는 IEEE 11073/DIM에 정의된 해당 MDS속성 MDC_ATTR_VAL_BAT T_CHARGE를 사용하여 배터리 상태를 나타낼 수 있다.
IoT
기반
헬스케어
관리 시스템의 구현
구현 환경
표 1은 통합 아키텍처에 대한 구현환경과 도 7에 나타낸 샘플을 보여준다. Spo2센서로 측정한 데이터가 IEEE 11073-10404표준에 따라 메시지를 생성하여 전송하는 방법을 보여준다. 그리고 CoAP을 기반으로 측정된 데이터를 수집하고 FHIR서버에 업로드하기 위해 PHD Observation 애플리케이션을 설계한다. 동시에 reporter는 IEEE 11073 및 FHIR표준에 따라 개인 헬스케어 기기와 헬스케어 서비스 제공자간에 데이터를 교환한다. 그런 다음 특정 PHD로 측정한 특정 환자의 건강 데이터를 얻을 수 있는 상태 모니터링 응용 애플리케이션을 시뮬레이션 하였다.
이 시뮬레이션 실험에서 라즈베리 파이, SpO2 센서, 안드로이드 스마트폰 데스크톱 PC한대를 이용하였고, 라즈베리 파이는 개인 헬스케어 장치 어댑터의 역할을 한다. 데스크톱 PC는 CoAP기반의 FHIR서버를 실행하는 PHDOF 역할이고, 안드로이드 스마트폰은 PHDOR의 역할이다. FHIR리소스와 통신 결과를 보다 직관적으로 보여주기 위해 Coppor CoAP Firefox Plugin을 사용하여 결과를 도출하였다.
또한,ISO/IEEE 11073 DIM, CoAP서버 및 클라이언트를 캘리포니아의 CoAP라이브러리 및 HAPI FHIR라이브러리를 사용하려 FHIR기반 데이터를 작성하고 CoAP에 기반한 FHIR서버를 구현하기 위해 Signove의 오픈소스 Antidote를 선택하였다.
도 8은 FHIR서버에 의해 생성된 FHIR데이터의 샘플이며 해당 FHIR서버의 FHIR리소스 디렉토리이다. 등록된 두명의 사용자는 관리자가 CoAP검색 방법을 사용하면 특정 사용자의 ID에 속한 FHIR리소스 디렉토리에 액세스 할 수 있다. 그런 다음 헬스케어 서비스 제공자는 Coppoe에이전트 플러그인을 사용하여 FHIR서버를 통해 사용자의 ID를 사용하여 사용자가 등록한 PHD에서 측정된 데이터를 가져올 수 있다. PHD가 FHIR서버에 업로드 할 데이터를 측정할 때 Combined Payload 상자에서 FHIR메시지 형식을 기반으로 Observation문서를 확인할 수 있다.
성능 분석
통신 프로토콜 비교
도 9는 CoAP 및 HTTP-Restful 메시지의 왕복 시간을 보여준다. 도면에서 보는 것과 같이 CoAP의 통신 속도가 FHIR서버에 동일한 FHIR메시지를 보낼 때 HTTP-Restful보다 빠르다는 것을 명확하게 알 수 있다. 왜냐하면 CoAP은 3방향 핸드셰이크가 필요 없는 UDP를 기반으로 하기 때문이다. NON요청은 “확인 가능”메시지가 아니기 때문에 CoAP NON요청은 CON요청보다 빠르며 CON요청을 사용하도록 선택한다. 네트워크 및 클라이언트와 서버 모두에서 리소스를 절약하기 위해 CoAP서버가 가능한 한 CON의 피기백 응답을 적용한다. 이 요청은 요청을확인 응답하는 Acknowledgement메시지에서 직접 전달된다. HTTP에 대한 메시지당 RTT는 CoAP의 RTT보다 약 10배 더 길다. 이 의미는 트랜시버 및 서버의 데이터 수집노드가 HTTP프로토콜을 사용하여 더 높은 강도로 CPU작업을 요구하므로 더 높은 전력 손실을 초래한다. 따라서 CoAP은 사물인터넷 영역에 적용되는 자원 제약 장치에 더 잘 부합하며 제안된 통합 아키텍처의 통신 프로토콜로 잘 작동할 수 있도록 CoAP을 선택하였다.
데이터 비교
데이터 비교를 위해 FHIR데이터와 비교할 PCD데이터를 선택하고 측정된 SpO2데이터를 FHIR서버와 PCD서버에 약 100회 전송한다. PCD데이터는 FHIR데이터보다 2.59배 빠르다. 또한 PCD는 HL7 v2의 구문 및 규약을 사용하여 정보를 표현하기 때문에 환자와의 장벽이 생겨 상호운용성이 부족하다. 다른 점은 FHIR데이터가 XML 및 JSON을 사용하여 표현될 수 있으므로 정보 교환 및 가독성 부분에서 상호운용성이 향상된다. 따라서 FHIR는 EHR의 PCD데이터보다 더 나은 선택이 될 수 있으며 더 빠르고 가볍다.
본 발명에서는 CoAP을 사용하여 IEEE 11073 DIM과 FHIR의 통합 아키텍처를 설계하고 구현하였다. CoAP의 사용은 IoT를 기반으로 한 개인 헬스케어 장치의 요구를 충족시킨다. 이 통합 아키텍처는 환자와 헬스케어 서비스 제공자 간의 데이터 전송을 가능하게하며 헬스케어 서비스 제공자가 EHR을 알기에 편리하게 제공한다. 또한 IEEE 11073 DIM Translator는 비표준 헬스케어 기기의 정보를 표준화하여 상호운용성 문제를 해결한다.
IEEE 11073/FHIR Translator는 헬스케어 서비스 제공자가 검증 후 측정된 데이터를 얻을 수 있도록 하며, 개인 헬스케어 기기와 헬스케어 서비스 제공업체의 애플리케이션 간의 상호운용성을 향상시킨다. 전자 헬스케어 기록의 경우 FHIR문서를 사용하면 일상생활에서 인간의 기록 오류를 줄일 수 있으며, 본 발명은 주로 FHIR규격의 device-related리소스에 초점을 맞추었다. 향후에는 다양한 FHIR자원을 확대하여 헬스케어 기기와 헬스케어 서비스 제공자 간에 더 많은 헬스케어 서비스를 제공할 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 구조를 개략적으로 설명하는 개념도이다.
즉, 국제표준규격을 지원하는 파이어(FHIR)기반의 헬스케어 서비스 플랫폼을 구축하고, 헬스케어 디바이스가 게이트웨이를 통하여 다양한 데이터를 수집하여 시각화된 정보를 사용자 앱으로 제공하게 된다.
도 10을 참조하면, 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 구조는 개략적으로 생체신호 측정센서(12)를 구비한 헬스케어 디바이스(10)와, 헬스케어 디바이스(10)와 연결되어 데이터를 처리하는 헬스케어 게이트웨이(20)와, 헬스케어 게이트웨이(20)와 연결되어 데이터를 처리하는 파이어(FHIR)기반 헬스케어서비스 시스템(20), 및 사용자 앱(50)으로 구성된다.
파이어(FHIR)기반 헬스케어서비스 시스템(20)은 데이터 통합모델, 데이터 통합, 정보형 분석엔진, 생체신호 종합분석에 관한 표준데이터를 저장하고 있는 표준 데이터(22)와, 이벤트편집, 성능지표, 자원감시, 관리자설정등의 기능을 포함하는 포탈(Portal)(24)과,
공통기능(등록, 검색, 장치관리, 데이터전송) 및 원격제어, 통신규약, 인증, A&E, 트렌드, QoS를 포함하는 데이터 수집/변환/관리로 구성되는 인터페이스와,
DB I/F, FILE I/F, 스트리밍 I/F를 포함하는 메시지브로커 및 분산, 실시간, 관계형, 파일시스템을 포함하는 데이터베이스로 구성되는 데이터 허브와,
알고리즘, 예측, 최적화, 통계분석등을 포함하는 분석과,
진료, HMI, GIS, 인포그래픽스를 포함하는 시각화,
개발 프레임워크, 소프트웨어 개발도구, 소프트웨어 시험도구를 포함하는 개발도구,를 포함하여 이루어지는 헬스케어 플랫폼과,
컨테이너 관리, SW 플랫폼 자원관리, 어플리케이션관리를 포함하는 IaaS 인터페이스를 포함하고, 서버, 스토리지, 네트워크의 가상화를 포함하는 PasS, laaS를 포함하는 CLoud를 포함한다.
상기 사용자앱은 헬스케어 모니터링 서비스, 임산부 건광관리서비스를 수행하는 일반사용자앱(52), 전문의, 의료기기 전문가, 병원관계자등 의료전문가 앱(54), 보건복지부, 건강보험공단, 지자체등 유관기관 앱(56)을 포함한다.
도 11을 참조하면, 디바이스(10)는 IEEE 11073 DIM기반 디바이스 에이전트로서, 헬스케어 센서 디바이스와 측정된 생체정보를 교환하고, IEEE 11073 DIM/FHIR 게이트웨이로 측정된 생체정보를 전송하며, C언어로 구현되었고, 동작환경은 Linux이며, 통신방식은 BLE/WiFi, 3G/LTE, 또는 Ethernet이다.
헬스케어 게이트웨이(20)는 IEEE 11073 DIM과 FHIR의 프로토콜 변환을 지원하고 FHIR 메시지를 CoAP기반으로 추가 제공하여 저전력/광대역 기술을 지원한다.
헬스케어 게이트웨이(20)는 헬스케어 장치에서 11073 DIM데이터를 수집하고, 11073 DIM데이터를 FHIR 리소스 콘텐츠에 매핑하며, FHIR 리소스 생성과 FHIR 서버와 통신하고, 읽기, 만들기, 검색, 업데이트, 삭제 및 기록 방법을 제공하며, JSON을 지원하고, JAVA로 구현된다. 동작환경은 안드로이드이고, 통신방식은 BLE/WiFi, 3G/LTE, 또는 Ethernet이다.
FHIR 서버(30)는 헬스케어 서버로서 탑재되는 FHIR 프로토콜 스택으로 CoAP와 HTTP기반의 FHIR 메시지 처리를 지원한다.
FHIR 서버(30)는 개인 헬스케어 정보와 디바이스를 관리하고, IEEE 11073/FHIR 게이트웨이(20)와 통신하며, 병원정보시스템(40)과 통신하고, 읽기, 만들기, 검색, 업데이트, 삭제 및 기록 방법을 제공하며, JSON을 지원하고, JAVA로 구현된다. 동작환경은 Linux이고, 통신방식은 BLE/WiFi, 3G/LTE, 또는 Ethernet이다.
도 12를 참조하면, 디바이스 에이전트 컴포넌트 구성을 살펴본다. 헬스케어 디바이스에 측정된 생체정보를 ISO/IEEE 11073 DIM 규격기반 데이터 표준 모델로 수집 및 분석하고, ISO/IEEE 11073/FHIR 게이트웨이로 전달하게 된다.
DIM 분석기(Analyzer)(110)는 헬스케어 센서 디바이스 에이전트와 헬스케어 센서 디바이스 간의 생체정보 교환을 위한 ISO 11073 DIM 데이터 모델을 분석하여 요청된 생체정보를 추출하거나 요청할 생체정보에 대한 데이터 모델을 구성하는 역할을 한다.
서비스 메시지 작성기(120)는 헬스케어 센서 디바이스 에이전트와 헬스케어 센서 디바이스 간의 데이터 교환에 필요한 메시지를 구성하거나 수신된 메시지를 파싱하는 기능을 수행하며 ISO 11073에서 정의하고 있는 서비스 모델에 해당한다.
11073 전송 매니저(Transport Manager)는 헬스케어 센서 디바이스 에이전트와 헬스케어 센서 디바이스간 통신하거나 헬스케어 센서 디바이스 에이전트와 게이트웨이 간 통신을 지원한다.
도 13을 참조하면, FHIR 게이트웨이에 관한 것으로서, 디바이스 에이전트에 수집 및 분석된 ISO/IEEE 11073 DIM기반의 생체정보를 FHIR 규격기반 리소스 표준 모델로 매핑하고, FHIR 서버(30)로 전달한다.
FHIR 리소스 콘텐츠 매퍼(Content Mapper)(220)는 헬스케어 센서 디바이스 에이전트에서 11073 DIM 데이터를 수집하고, 11073 DIM 데이터를 FHIR 리소스 컨텐츠에 매핑하고, FHIR 리소스를 생성한다(JSON 지원).
11073 데이터를 수집하는 11073 데이터 수집기(Collector)와 수집된 데이터 구조를 분석하는 FHIR 구조 분석기(Structure Analyzer), 리소스를 생성하는 FHIR 리소스 생성기(Resource Generator)를 포함한다.
상기 FHIR 리소스 콘텐트 매퍼로부터 매핑된 리소스가 전달되고, FHIR 리소스 센더(Resource Sender)(240)는 통신을 위해 FHIR 헤더와 body 생성 기능을 제공한다. 개인 헬스케어 정보, 즉 EHR에 관한 FHIR 리소스를 관리하기 위한 읽기, 만들기, 검색, 업데이터, 삭제 및 기록 방법을 제공하고, FHIR 서버와 통신하고, CoAP와 HTTP 지원을 한다.
FHIR 리소스 센더(240)는 헤더를 발생하는 FHIR 헤더 발생기(Header Generator), 바디를 발생하는 FHIR Body 발생기(Body Generator), 발생된 데이터를 체크하는 FHIR 밸리데이터 체커(Validator Checker)를 포함한다.
도 14를 참조하면, ISO/IEEE 11073 DIM과 FHIR 규격기반 리소스 표준 모델로 매핑하기 위한 상호대응관계를 나타낸다.
DeviceMetric Resource는 ISO IEEE 11073 표준을 구현하는 헬스케어 디바이스에서 context scanner가 생성하는 단일 metric node를 설명하는 데에만 적용되고, DeviceComponent 리소스는 헬스케어 디바이스의 헬스케어 관련 구성요소의 특성, 작동 상태 및 기능을 설명한다.
DeviceComponent 리소스에 관해 설명하면, DeviceComponent안의 속성으로는 MDS, VMD(Virtual Medical Device) Channel이 있다. MDS는 외부 시스템과 통신하는 실제장치를 말하며, VMD는 헬스케어 디바이스의 헬스케어 관련 하위 시스템 및 물리적인 하드웨어 플러그인 구성요소이며, Channel은 헬스케어 데이터 및 그 파생 데이터를 그룹화 할 수 있는 비 물리적 구성요소이다.
헬스케어 기기 제공자 모니터링을 위해 디바이스 등록 및 디바이스 업로드 측정 데이터에 대한 몇 가지 신호흐름도를 나타낸다. 기존 도 5 및 도 6과 거의 동일하다.
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디바이스
등록
도 15은 개인 헬스케어 디바이스가 FHIR서버에 등록되는 방법을 보여준다. 첫 번째로, ISO 11073/FHIR 게이트웨이는 환자 정보를 FHIR서버에 등록하기 위한 Patient 리소스를 생성한다(S1). 두 번째로, 디바이스가 디바이스 데이터를 IEEE 1103 DIM 데이터에 매핑 한 후 ISO 11073/FHIR 게이트웨이에게 디바이스 리소스를 생성한다(S2). ISO 11073/FHIR 게이트웨이는 디바이스 information register를 위해 FHIR서버에 Device 리소스, DeviceCompoent 리소스, DeviceMetric리소스를 생성한다(S3,S4,S5).
-장치 업로드 측정 데이터
도 16에서, 디바이스는 ISO 11073/FHIR 게이트웨이에게 observation resource를 생성하고(S11) ISO 11073/FHIR 게이트웨이는 FHIR서버에 해당하는 observation resource를 만들어 측정 데이터를 가져온다(S12).
병원정보시스템(HIS)은 CoAP을 사용하여 FHIR리소스 목록을 얻은 후 FHIR서버에 대한 GET요청을 시작하여 FHIR자원(Patient, Device Component, DeviceMetric 및 Obsevation)에 대해 등록한다(S13,S14). 이 요청은 대상 리소스의 표현을 반환하는 것 외에도 서버가 클라이언트 관찰자 목록에 클라이언트를 추가하게 한다. 특정 장치 관련 리소스가 변경되면 FHIR서버는 각 클라이언트에게 이러한 리소스의 관찰자 목록을 알려준다.
디바이스가 Obsrvation Resource request를 ISO 11073/FHIR 게이트웨이에 업로드하고(S15), 측정된 데이터를 업로드 할 때는 FHIR규격에 정의된 장치상태 정보도 업로드 한다. 예를들어, DeviceMetric.operationalStatus는 해당 MDS 속성 MDC_ATTR_POWER_STAT을 사용하여 장치의 현재 작동상태(ON/OFF 등)를 나타낼 수 있으며 Observation.code는 IEEE 11073/DIM에 정의된 해당 MDS속성 MDC_ATTR_VAL_BAT T_CHARGE를 사용하여 배터리 상태를 나타낼 수 있다. 병원정보시스템(HIS)에 데이터 업로드가 통지된다(S16).
도 17을 참조하여, 이벤트 플로우 엔진을 이용한 실시간 알람 통지기술에 대해 설명한다.
이벤트 플로우란 서비스 단말의 특정 상태나 사용자의 요청에 의해 특정 액션(ACTION)들을 실행하는 워크플로우(workflow)를 말한다. 한 번의 이벤트로 여러가지 액션을 복합적으로 수행가능하다.
도 17에서, 시스템내의 이벤트 플로우 엔진(Event Flow Engine)을 통해 등록된 규칙(rule)에 따라 실시간 알람 통지기능과 사용자별로 이벤트 처리 규칙 설정과 생체신호 센싱기기의 제어기능이 제공된다.
디바이스(10)로부터 생체 신호 데이터 정보가 FHIR 서버(30)로 전달되며, FHIR 서버(30)는 생체신호 디바이스 제어를 하는데 생체신호 이상 발생시 측정주기 변경등의 제어 명령을 전달한다.
FHIR 서버(30)는 이벤트 플로우 엔진(310)을 포함하고 이벤트 플로우엔진(310)은 생체신호 정보 이상을 감지한다(예 근전도 세기이상 규칙(rule) 저장시 그에 대한 정보 이상을 감지한다). 이벤트 플로우 정보(320) DB에는 이벤트 처리 규칙(Rule)이 등록 저장된다. 이러한 처리 규칙 정보는 변경가능하며 관리된다. FHIR 서버는 생체신호 정보 이상을 감지하고(분석/감지 과정), 이벤트 발생을 통지하되, 생체신호 센싱정보를 이메일, 푸쉬(PUSH), 단문문자메시지(SMS), 또는 서비스 서버에 전송하며, 병원 혹은 보호자 단말(혹은 단말기의 앱)에 생체신호 이상발생을 통지한다.
도 18는 의료기관, 공공기관, 이종 헬스케어 플랫폼에서 쉽게 연동할 수 있는 패스트 헬스케어 상호운용 리소스(Fast Healthcare Interoperability Resources) 기반 국제표준 연계모듈 개발에 관한 도면이다. 연계시스템은 병원연계시스템, 공공의료 연계시스템, 이종헬스케어시스템이 있고, 이들 시스템은 FHIR을 통해 FHIR기반 헬스케어 서비스 시스템과 연동된다. 즉 FHIR 기반 헬스케어 서비스 시스템은 회원, 서비스, 모델정보, 디바이스 정보(INDENFICATION)와 측정정보, 표준코드의 CLINICAL 정보와 같은 FHIR 리소스가 있고, 작동 데이터(operation data)와 헬스데이터(health data)와 같은 표준 데이터정보가 FHIR 데이터 중개자(Broker)를 통해 서로 연동되어 처리될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: (헬스케어)디바이스
20: (헬스케어)게이트웨이
30: FHIR 서버
40: 병원정보시스템
20: (헬스케어)게이트웨이
30: FHIR 서버
40: 병원정보시스템
Claims (8)
- IEEE 11073 DIM(Domain Information Model)기반 디바이스 에이전트로서, 헬스케어 센서 디바이스와 측정된 생체정보를 교환하고, 측정된 생체정보를 전송하는 디바이스,
IEEE 11073 DIM과 파이어(FHIR)의 프로토콜 변환을 지원하고 FHIR 메시지를 코앱(CoAP)기반으로 추가 제공하여 저전력/광대역 기술을 지원하며,
상기 디바이스에서 11073 DIM데이터를 수집하고, 11073 DIM데이터를 FHIR 리소스 콘텐츠에 매핑하며, FHIR 리소스 생성하는 IEEE 11073 DIM/FHIR 게이트웨이,
헬스케어 서버로서 탑재되는 FHIR 프로토콜 스택으로 CoAP와 HTTP기반의 FHIR 메시지 처리를 지원하며, 개인 헬스케어 정보와 디바이스를 관리하고, 상기 IEEE 11073/FHIR 게이트웨이와 통신하는 파이어(FHIR) 서버, 및
상기 파이버서버와 통신하고 디바이스로부터의 정보에 관한 내용을 통지받는 병원정보시스템서버를 포함하는 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 구조. - 제 1 항에 있어서, 상기 디바이스는 헬스케어 디바이스에 측정된 생체정보를 ISO/IEEE 11073 DIM 규격기반 데이터 표준 모델로 수집 및 분석하고, ISO/IEEE 11073/FHIR 게이트웨이로 전달하되,
헬스케어 센서 디바이스 에이전트와 헬스케어 센서 디바이스 간의 생체정보 교환을 위한 ISO 11073 DIM 데이터 모델을 분석하여 요청된 생체정보를 추출하거나 요청할 생체정보에 대한 데이터 모델을 구성하는 역할을 하는 DIM 분석기(Analyzer)와,
헬스케어 센서 디바이스 에이전트와 헬스케어 센서 디바이스 간의 데이터 교환에 필요한 메시지를 구성하거나 수신된 메시지를 파싱하는 기능을 수행하며 ISO 11073에서 정의하고 있는 서비스 모델에 해당하는 서비스 메시지 작성기와,
헬스케어 센서 디바이스 에이전트와 헬스케어 센서 디바이스간 통신하거나 헬스케어 센서 디바이스 에이전트와 게이트웨이 간 통신을 지원하는 11073 전송 매니저(Transport Manager)를 포함하는 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 구조. - 제 1 항에 있어서, 상기 IEEE 11073 DIM/FHIR 게이트웨이는 상기 디바이스 에이전트에 수집 및 분석된 ISO/IEEE 11073 DIM기반의 생체정보를 FHIR 규격기반 리소스 표준 모델로 매핑하고, FHIR 서버로 전달하되, 헬스케어 센서 디바이스 에이전트에서 11073 DIM 데이터를 수집하고, 11073 DIM 데이터를 FHIR 리소스 컨텐츠에 매핑하고, FHIR 리소스를 생성하는 FHIR 리소스 콘텐츠 매퍼(Content Mapper)와,
상기 FHIR 리소스 콘텐트 매퍼로부터 전달된 매핑된 리소스를 통해, 통신을 위해 FHIR 헤더와 body 생성 기능을 제공하는 FHIR 리소스 센더(Resource Sender)를 포함하는 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 구조. - 제 3 항에 있어서,
상기 FHIR 리소스 콘텐츠 매퍼(Content Mapper)는 11073 데이터를 수집하는 11073 데이터 수집기(Collector)와 수집된 데이터 구조를 분석하는 FHIR 구조 분석기(Structure Analyzer), 리소스를 생성하는 FHIR 리소스 생성기(Resource Generator)를 포함하는 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 구조. - 제 3 항에 있어서,
상기 FHIR 리소스 센더는 헤더를 발생하는 FHIR 헤더 발생기(Header Generator), 바디를 발생하는 FHIR Body 발생기(Body Generator), 발생된 데이터를 체크하는 FHIR 밸리데이터 체커(Validator Checker)를 포함하는 것을 특징으로 하는 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 구조. - ISO 11073/FHIR 게이트웨이는 환자 정보를 FHIR서버에 등록하기 위한 Patient 리소스를 생성하고,
디바이스가 디바이스 데이터를 IEEE 1103 DIM 데이터에 매핑 한 후 ISO 11073/FHIR 게이트웨이에게 디바이스 리소스를 생성하고,
ISO 11073/FHIR 게이트웨이는 디바이스 information register를 위해 FHIR서버에 Device 리소스, DeviceCompoent 리소스, DeviceMetric리소스를 생성하는 것을 특징으로 하는 개인 헬스케어 디바이스의 FHIR서버 등록방법. - 디바이스는 ISO 11073/FHIR 게이트웨이에게 observation resource를 생성하고,
ISO 11073/FHIR 게이트웨이는 FHIR서버에 해당하는 observation resource를 만들어 측정 데이터를 가져온다,
병원정보시스템(HIS)은 CoAP을 사용하여 FHIR리소스 목록을 얻은 후 FHIR서버에 대한 GET요청을 시작하여 FHIR자원(Patient, Device Component, DeviceMetric 및 Obsevation)에 대해 등록하고,
디바이스가 Obsrvation Resource request를 ISO 11073/FHIR 게이트웨이에 업로드하고, 측정된 데이터를 업로드 할 때는 FHIR규격에 정의된 장치상태 정보도 업로드 하되, DeviceMetric.operationalStatus는 해당 MDS 속성 MDC_ATTR_POWER_STAT을 사용하여 장치의 현재 작동상태(ON/OFF 등)를 나타낼 수 있고, Observation.code는 IEEE 11073/DIM에 정의된 해당 MDS속성 MDC_ATTR_VAL_BAT T_CHARGE를 사용하여 배터리 상태를 나타낼 수 있고, 병원정보시스템(HIS)에 데이터 업로드가 통지되는 것을 특징으로 하는 디바이스 측정데이터 업로드 방법. - 시스템내의 이벤트 플로우 엔진(Event Flow Engine)을 통해 등록된 규칙(rule)에 따라 실시간 알람 통지기능과 사용자별로 이벤트 처리 규칙 설정과 생체신호 센싱기기의 제어기능이 제공되는 FHIR 기반 이벤트 플로우 엔진을 이용한 실시간 알람 통지 방법에 있어서,
디바이스로부터 생체 신호 데이터 정보가 FHIR 서버로 전달되며,
FHIR 서버는 생체신호 디바이스 제어를 하는데 생체신호 이상 발생시 측정주기 변경등의 제어 명령을 전달하고,
FHIR 서버는 이벤트 플로우 엔진(310)을 포함하고 이벤트 플로우엔진은 생체신호 정보 이상을 감지하며,
이벤트 플로우 정보 DB에는 이벤트 처리 규칙(Rule)이 등록 저장되고,
FHIR 서버는 생체신호 정보 이상을 감지하고, 이벤트 발생을 통지하되, 생체신호 센싱정보를 이메일, 푸쉬(PUSH), 단문문자메시지(SMS), 또는 서비스 서버에 전송하며, 이후 병원 혹은 보호자 단말(혹은 단말기의 앱)에 생체신호 이상발생을 통지하는 것을 특징으로 하는 이벤트 플로우 엔진을 이용한 실시간 알람 통지방법.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020170143901A KR102043678B1 (ko) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 시스템 |
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| KR1020170143901A KR102043678B1 (ko) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 코앱기반의 파이어 리소스를 사용하는 개인의료장치 정보모델 시스템 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021001491A1 (en) * | 2019-07-03 | 2021-01-07 | Fresenius Vial Sas | Method for data communication between an infusion station and a front-end computing device in a healthcare environment |
| CN113259881A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-08-13 | 隆讯(徐州)智能科技有限公司 | 一种实现自适应业务模型的NB-IoT物联网终端系统与方法 |
| KR20220113135A (ko) * | 2021-02-05 | 2022-08-12 | (주)씨앤텍시스템즈 | 제이슨 파일의 포맷 변환을 위한 사용자 인터페이스 제공장치 및 방법 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140108923A (ko) * | 2013-03-04 | 2014-09-15 | 삼성에스디에스 주식회사 | HTTP-CoAP 프록시 장치 및 상기 장치에서의 대기시간 관리 방법 |
| KR101575146B1 (ko) * | 2014-08-21 | 2015-12-07 | 경북대학교 산학협력단 | 의료정보 관리방법, 시스템 및 이를 수행하기 위한 기록매체 |
-
2017
- 2017-10-31 KR KR1020170143901A patent/KR102043678B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140108923A (ko) * | 2013-03-04 | 2014-09-15 | 삼성에스디에스 주식회사 | HTTP-CoAP 프록시 장치 및 상기 장치에서의 대기시간 관리 방법 |
| KR101575146B1 (ko) * | 2014-08-21 | 2015-12-07 | 경북대학교 산학협력단 | 의료정보 관리방법, 시스템 및 이를 수행하기 위한 기록매체 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| IoT and Healthcare Convergence: Standard_based Approach (Digital Health Submit 2015. 2015.07.16.) 1부* * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021001491A1 (en) * | 2019-07-03 | 2021-01-07 | Fresenius Vial Sas | Method for data communication between an infusion station and a front-end computing device in a healthcare environment |
| CN114026833A (zh) * | 2019-07-03 | 2022-02-08 | 费森尤斯维尔公司 | 用于医疗保健环境中的输注站与前端计算设备之间的数据通信的方法 |
| KR20220113135A (ko) * | 2021-02-05 | 2022-08-12 | (주)씨앤텍시스템즈 | 제이슨 파일의 포맷 변환을 위한 사용자 인터페이스 제공장치 및 방법 |
| CN113259881A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-08-13 | 隆讯(徐州)智能科技有限公司 | 一种实现自适应业务模型的NB-IoT物联网终端系统与方法 |
| CN113259881B (zh) * | 2021-05-07 | 2024-04-30 | 隆讯(徐州)智能科技有限公司 | 一种实现自适应业务模型的NB-IoT物联网终端系统与方法 |
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| KR102043678B1 (ko) | 2019-11-12 |
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