KR20240025074A - 체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 시스템 및 방법 - Google Patents

체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 시스템에 관한 것으로, 환자의 기초 의료 정보인 생체 정보를 측정하여 네트워크를 통해 원격서버로 전송하는 휴대단말기; 상기 생체정보를 인공지능을 통해 분석하는 원격서버; 및 상기 원격서버를 통해 분석한 진단 결과를 전송 받아 의료 진료를 수행하는 원격 의사 휴대단말기나 원격 PC;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 시스템 및 방법{Remote medical diagnosis system based on artificial intelligence using in-vitro and in-vivo biosignals and method thereof}
본 발명은 체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 휴대단말기의 마이크 및 카메라를 이용하여 취득한 체내외 생체신호를 원격에서 인공지능 기반 의료 진료를 할 수 있는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 의료진료 서비스는 병원의 전문화된 의사들에 의하여 상담과 진료를 통하여 제공되는 처방에 따라 의료서비스를 받고 있다. 그러나 최근 의료 인력의 부족과 낙후된 지역이 의료해택이 부족한 국가에서는 환자가 전문화된 의료서비스를 받지 못하여 생명을 위협 받고 있다.
최근에 다양한 첨단 의료기기를 이용한 의사와 환자 간 원격의료 서비스로서, ICT 기술력과 융합되면서 더욱 다양한 시너지 효과를 내며, 향후에는 ICT 기반 의료기기 장비의 개발이 더욱 가속화될 것으로 예상되어 원격 의료를 서비스가 더욱 확대될 수 있을 것이다.
최근에 발생한 코로나19 같은 전 세계적인 바이러스성 전염병으로 외부 활동이 어려운 기저질환 환자, 감염 증상을 보이는 증상자, 일반 환자들이 스마트 디바이스를 활용하여 비대면 원격진료 시스템을 통하여 진료, 처방을 받을 수 있어서 바이러스 감염을 최소화하며, 국민의 건강을 지켜야 하는 응급 상황에도 원활하게 대처 할 수 있는 시스템의 개발이 절실히 필요한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1433570호(2014.08.19)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 휴대단말기의 마이크를 이용하여 목소리, 호흡소리를 녹음한 소리 정보와 카메라를 통해 안면 떨림, 근육 움직임, 안색, 피부, 진단 키트를 촬영한 영상 정보를 인공지능으로 분석하여 원격에서 진료할 수 있는 체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 시스템은 환자의 기초 의료 정보인 생체 정보를 측정하여 네트워크를 통해 원격서버로 전송하는 휴대단말기; 상기 생체정보를 인공지능을 통해 분석하는 원격서버; 및 상기 원격서버를 통해 분석한 진단 결과를 전송 받아 의료 진료를 수행하는 원격 의사 휴대단말기나 원격 PC;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 생체정보는 휴대단말기의 마이크를 통해 목소리, 호흡소리를 녹음한 소리 정보와 카메라를 통해 안면 떨림, 근육움직임, 안색, 피부, 진단키트를 촬영한 영상 정보인 것을 특징으로 한다.
상기 원격서버는 목소리, 호흡소리를 휴대단말기의 마이크로 녹음한 소리 정보와, 안면 떨림, 근육움직임, 안색, 피부, 진단키트를 휴대단말기의 카메라로 정지 영상 또는 동영상을 촬영한 영상 정보를 수집하는 수집부; 상기 수집된 소리 및 영상 정보를 디지털 영상 필터를 이용하여 잡음을 제거하고 정규화하는 전처리부; 상기 녹음한 소리 정보와 촬영된 영상 정보에 대해 인공지능 연산과정에 의해 식별 가능한 형태로 저장하는 저장부; 컨볼루셔널 뉴럴 네트워크 기반 학습 모델을 활용하여 진단하는 분석부; 진단 결과 원본 또는 가공 정보를 출력하는 출력부; 및 산출된 진단 결과에 대한 결과치를 유효성에 따라 원격 의사 휴대단말기나 PC로 전송하는 전송부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 진단키트는 호흡기검체, 비인두 비말, 피를 통해 텍스트, QR코드, 문양으로 검사하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 방법은 휴대단말기의 마이크와 카메라를 통해 환자의 기초 의료 정보인 생체 정보를 취득하여 네트워크를 통해 원격서버로 전송하는 단계; 원본 입력 소리 및 영상을 원격서버의 전처리부를 통해 디지털 소리 및 영상 필터를 이용하여 잡음을 제거하고 정규화하는 단계; 전처리된 소리와 영상에 대해 원격서버의 저장부를 통해 인공지능 연산과정에 의해 식별 가능한 형태로 저장하는 단계; 상기 원격서버의 분석부를 통해 컨볼루셔널 뉴럴 네트워크 기반 학습 모델을 활용하여 진단하는 단계; 상기 원격서버의 출력부를 통해 진단 결과 원본 또는 가공 정보를 출력하는 단계; 상기 원격서버의 전송부를 통해 산출된 진단 결과에 대한 결과치를 유효성에 따라 원격 의사 휴대단말기나 원격 PC로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 생체정보 취득은 휴대단말기의 마이크를 이용하여 목소리, 호흡소리를 녹음한 소리 정보와, 휴대단말기의 카메라를 이용하여 안면 떨림, 근육움직임, 안색, 피부, 진단키트를 정지 영상 또는 동영상을 촬영한 영상 정보를 취득하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이, 본 발명에 따르면 휴대단말기의 마이크를 통해 목소리, 호흡소리 정보와 카메라를 통해 안면 떨림, 근육움직임, 안색, 피부, 진단키트를 촬영한 영상 정보를 인공지능으로 분석하여 원격에서 진료, 상담, 관리를 받을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 원격 서버를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 방법을 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
그러면 본 발명에 따른 체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 시스템 및 방법의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 시스템을 나타낸 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 원격 서버를 나타낸 구성도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명에 따른 체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 시스템은 휴대단말기(100), 원격서버(200), 및 PC(300)를 포함하여 구성된다.
상기 휴대단말기(100)는 환자의 기초 의료 정보인 생체정보를 측정하여 네트워크를 통해 원격서버(200)로 전송할 수 있다.
여기서, 상기 휴대단말기(100)의 마이크(110)를 통해 목소리, 호흡소리 등을 녹음하며, 카메라(120)를 통해 안면 떨림, 근육움직임, 안색, 피부, 진단키트 등을 촬영할 수 있다. 여기서, 상기 휴대단말기(100)는 마이크 및 카메라 기능을 포함하는 스마트폰 또는 태블릿PC 등과 같은 모바일기기일 수 있다.
상기 원격서버(200)에서는 휴대단말기(100) 앱(App)과 연동되며, 휴대단말기(100)에서 마이크를 통해 목소리, 호흡소리 등을 녹음한 소리 정보와 카메라를 통해 안면 떨림, 근육움직임, 안색, 피부, 진단키트 등을 촬영한 영상 정보를 인공지능을 통하여 분석하여 의사와 환자 간에 화상 상담, 진료, 처방, 처방약 등을 실시간으로 영상 진료를 받을 수 있다.
여기서, 상기 원격서버(200)는 수집부(210), 전처리부(220), 저장부(230), 분석부(240), 출력부(250), 및 전송부(260)를 포함할 수 있다.
상기 수집부(210)는 목소리, 호흡소리 등을 휴대단말기(100)의 마이크로 녹음한 소리 정보와, 안면 떨림, 근육움직임, 안색, 피부, 진단키트 등을 휴대단말기(100)의 카메라로 정지 영상 또는 동영상을 촬영한 영상 정보를 수집한다. 여기서, 상기 진단키트는 호흡기검체, 비인두 비말, 피 등을 통해 텍스트, QR코드, 문양 등으로 검사할 수 있다.
상기 전처리부(220)는 디지털 소리 및 영상 필터를 이용하여 잡음을 제거하고, 화이트 밸런싱, 색온도 조절, 각도 교정, 왜곡 교정, 크기 보정, 흐림 보정 등을 통해 입력 영상을 정규화할 수 있다.
상기 저장부(230)는 녹음한 소리 정보와 촬영된 영상 정보에 대해 인공지능 연산과정에 의해 식별 가능한 형태로 저장한다. 여기서, 상기 진단키트는 사용자의 기기 조작에 의한 별도의 수동 입력 또는 인공지능의 자동화된 판단에 의한 영상 부분영역을 단일 또는 복수 개로 영상 내 특정 영역을 지정하며, 전체 영역에 대해 사전 설정된 영상필터에 의한 특징점을 저장할 수 있다.
여기서, 상기 인공지능 연산과정은 컨벌루셔널(convolutional) 연산이 수반되는 필터를 이용하거나 입력 시점별로 구분된 N개의 단위 정보를 한 개의 순차적인 입력 단위로 설정하여 이에 대해 비선형(non-linear) 함수에 의한 변환을 거치는 학습 구조를 수반하며 분류 또는 판별 태스크를 수행하여 식별 가능한 패턴을 추정할 수 있다.
상기 분석부(240)는 컨볼루셔널 뉴럴 네트워크 기반 학습 모델을 활용하여 각 진단할 수 있다. 여기서 상기 분석부(240)에서 진단키트 영상에 표시된 문양(띠색)을 시각 인공지능 알고리즘을 통해 자동적으로 식별하여 그 정보를 활용하거나 사용자의 수기 입력 정보를 활용하여 코로나19, 독감, 성병 등의 항체 종류를 판별할 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
상기 출력부(250)는 진단 결과 원본 또는 가공 정보를 출력할 수 있다.
상기 전송부(260)는 산출된 진단 결과에 대한 결과치를 유효성에 따라 원격 의사 휴대단말기나 PC(300)로 전송할 수 있다.
여기서, 상기 의사 휴대단말기나 원격 PC(300)는 원격서버를 통해 분석한 진단 결과를 전송 받아 의료 진료를 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 방법은 먼저, 휴대단말기(100)의 마이크와 카메라를 통해 환자의 기초 의료 정보인 생체 정보를 취득하여 네트워크를 통해 원격서버로 전송한다(S100). 여기서 상기 생체정보 취득는 휴대단말기(100)의 마이크를 이용하여 목소리, 호흡소리 등을 녹음한 소리 정보와, 휴대단말기(100)의 카메라를 이용하여 안면 떨림, 근육움직임, 안색, 피부, 진단키트 등을 정지 영상 또는 동영상을 촬영한 영상 정보를 취득하여 원격서버(200)의 수집부(210)로 전송한다.
이어서, 원본 입력 소리 및 영상을 원격서버(200)의 전처리부(220)를 통해 디지털 소리 및 영상 필터를 이용하여 잡음을 제거하고, 화이트 밸런싱, 색온도 조절, 각도 교정, 왜곡 교정, 크기 보정, 흐림 보정을 통해 정규화한다(S200).
이어서, 상기 전처리된 소리와 영상에 대해 저장부(230)를 통해 인공지능 연산과정에 의해 식별 가능한 형태로 저장한다(S300). 여기서, 상기 인공지능은 컨벌루션(convolution) 및 풀링(pooling) 연산 과정이 포함된 컨볼루셔널 뉴럴 네트워크를 기본 학습 구조로 하는 기계학습 알고리즘을 기반으로 입력 소리와 영상에 대해 진단 결과를 식별하는 태스크를 수행한다.
이어서, 원격서버(200)의 분석부(240)를 통해 컨볼루셔널 뉴럴 네트워크 기반 학습 모델을 활용하여 진단할 수 있다(S400).
이어서, 원격서버(200)의 출력부(250)를 통해 진단 결과 원본 또는 가공 정보를 출력할 수 있다(S500).
다음으로, 원격서버(200)의 전송부(260)를 통해 산출된 진단 결과에 대한 결과치를 유효성에 따라 휴대단말기나 PC(300)로 전송할 수 있다(S600).
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 모바일기기 200: 원격서버
210: 수집부 220: 전처리부
230: 저장부 240: 분석부
250: 출력부 260: 전송부
300: PC

Claims (5)

  1. 환자의 기초 의료 정보인 생체 정보를 측정하여 네트워크를 통해 원격서버로 전송하는 휴대단말기;
    상기 생체정보를 인공지능을 통해 분석하는 원격서버; 및
    상기 원격서버를 통해 분석한 진단 결과를 전송 받아 의료 진료를 수행하는 원격 의사 휴대단말기나 원격 PC;를 포함하되,
    상기 생체정보는 휴대단말기의 마이크를 통해 목소리, 호흡소리를 녹음한 소리 정보와 카메라를 통해 안면 떨림, 근육움직임, 안색, 피부, 진단키트를 촬영한 영상 정보인 것을 특징으로 하는 체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 원격서버는,
    목소리, 호흡소리를 휴대단말기의 마이크로 녹음한 소리 정보와, 안면 떨림, 근육움직임, 안색, 피부, 진단키트를 휴대단말기의 카메라로 정지 영상 또는 동영상을 촬영한 영상 정보를 수집하는 수집부;
    상기 수집된 소리 및 영상 정보를 디지털 영상 필터를 이용하여 잡음을 제거하고 정규화하는 전처리부;
    상기 녹음한 소리 정보와 촬영된 영상 정보에 대해 인공지능 연산과정에 의해 식별 가능한 형태로 저장하는 저장부;
    컨볼루셔널 뉴럴 네트워크 기반 학습 모델을 활용하여 진단하는 분석부;
    진단 결과 원본 또는 가공 정보를 출력하는 출력부; 및
    산출된 진단 결과에 대한 결과치를 유효성에 따라 원격 의사 휴대단말기나 PC로 전송하는 전송부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 진단키트는 호흡기검체, 비인두 비말, 피를 통해 텍스트, QR코드, 문양으로 검사하는 것을 특징으로 하는 체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 시스템.
  4. 휴대단말기의 마이크와 카메라를 통해 환자의 기초 의료 정보인 생체 정보를 취득하여 네트워크를 통해 원격서버로 전송하는 단계;
    원본 입력 소리 및 영상을 원격서버의 전처리부를 통해 디지털 소리 및 영상 필터를 이용하여 잡음을 제거하고 정규화하는 단계;
    전처리된 소리와 영상에 대해 원격서버의 저장부를 통해 인공지능 연산과정에 의해 식별 가능한 형태로 저장하는 단계;
    상기 원격서버의 분석부를 통해 컨볼루셔널 뉴럴 네트워크 기반 학습 모델을 활용하여 진단하는 단계;
    상기 원격서버의 출력부를 통해 진단 결과 원본 또는 가공 정보를 출력하는 단계;
    상기 원격서버의 전송부를 통해 산출된 진단 결과에 대한 결과치를 유효성에 따라 원격 의사 휴대단말기나 원격 PC로 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 생체정보 취득은 휴대단말기의 마이크를 이용하여 목소리, 호흡소리를 녹음한 소리 정보와, 휴대단말기의 카메라를 이용하여 안면 떨림, 근육움직임, 안색, 피부, 진단키트를 정지 영상 또는 동영상을 촬영한 영상 정보를 취득하는 것을 특징으로 하는 체내외 생체신호를 활용하는 인공지능 기반 원격 의료 진료 방법.
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