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인공지능을 이용한 환자 모니터링 기술 개발

요약 본 발명은 비침습적 방법으로 환자의 움직임과 자세를 실시간으로 감지하고 분석하여, 의료진이 원격으로 환자의 상태를 모니터링할 수 있게 합니다. 딥러닝과 알파포즈 기술을 활용해 환자의 키포인트를 추적하며, 불편함과 긴급 상황을 조기에 감지합니다. 실험 결과, 시스템은 대부분의 움직임과 자세를 정확하게 감지하며, 필요한 경우 알고리즘 조정을 통해 정확도를 높일 수 있음을 확인하였습니다. 이 시스템은 병원 및 요양 시설에서의 환자 관리 효율성을 증대시키고, 응급 상황에 신속하게 대응함으로써 의료 서비스의 질을 향상시키는 동시에 의료 환경의 장기적 변화에 기여할 것으로 기대됩니다.

기본 정보

특허명: 인공지능 기반의 환자 모니터링 서비스 시스템 및 방법
대표 발명자: 전광길 교수
출원번호: 10-2022-0187879

발명의 배경 및 필요성

발명의 배경

사물인터넷(IoT) 기술은 의료 분야를 포함한 다양한 영역에서 혁신을 주도하고 있으며, 물리적 장치를 인터넷에 연결해 데이터 송수신을 가능하게 함
무선 통신, 센서 기술, 데이터 분석의 발전과 클라우드 컴퓨팅의 성장으로 실시간 건강 모니터링 시스템이 발전함

발명의 필요성

전 세계 인구의 고령화에 따른 의료 시스템의 부담이 증가하고 있음
고령화 인구가 증가하면서 암이나 심혈관질환을 포함한 각종 만성질환을 앓고 있는 노인의 비율이 증가하고 있음
노인들의 건강관리 부담을 줄이고 노후 삶의 질 개선을 위한 기술 개발이 필요한 실정임

구현방법

기술의 원리 및 구현

인공지능(AI)을 활용해 침대에 누워있는 환자의 움직임과 자세를 지속적으로 관찰하고, 불편함과 편안함을 비침습적으로 감지함
딥러닝 기술로 환자의 신체 부위를 감지하고, 키포인트를 찾아 인체의 골격 구조를 형성함
카메라를 사용해 환자의 상단 시야 이미지를 생성하고, 객체 감지 단계를 통해 신체 부위를 식별함
알파포즈(Alphapose) 기술로 키포인트를 감지하고 연결하여 신체의 골격 모델을 생성함
키포인트 간 거리 변화를 측정하고 시간에 따른 변경 사항을 분석해 환자의 불편함을 탐지함

기술의 장점

비침습적 방법으로 환자의 불편함을 감지할 수 있음
인공지능을 통한 움직임과 자세 분석으로 의료진이 환자 상태를 원격으로 모니터링할 수 있음
의사소통이 어려운 중환자실 환자나 특정 장애가 있는 환자 관리에 유용함

실험 및 결과

실험 목적 및 방법

환자 모니터링 시스템이 환자의 움직임과 자세를 정확하게 감지하고 불편함을 식별할 수 있는지 확인함
실제 환자 또는 환자 모형을 사용해 카메라로 상단 시야 이미지를 캡처하고, 객체 감지 및 키포인트 감지 알고리즘을 적용함
기존의 불편함을 나타내는 움직임 패턴을 기반으로 시스템의 감지 및 분석 능력을 평가함
다양한 환자 자세와 움직임을 포함한 다양한 시나리오에서 실험을 수행함

실험 결과

시스템은 대부분의 경우 환자의 움직임과 자세를 정확하게 감지하고 키포인트를 추적함
불편함을 나타내는 움직임 패턴을 성공적으로 감지하고 분석하여 의료진에게 중요한 정보를 제공함
환자의 자세 변화나 환경적 요인으로 인한 감지 정확도 차이가 있었으나, 알고리즘 조정을 통해 정확도를 높일 수 있음을 확인함

발명의 활용 방안

의료 환경에서의 효율적인 환자 관리

본 발명은 병원과 요양 시설에서 환자의 불편함을 실시간으로 모니터링하며, 통증이나 심장 박동 이상 등을 감지해 의료진에게 즉각 알림을 보내는 시스템임
다수의 환자를 동시에 관찰하며 의료 환경에서의 감시 효율성을 증대시킴

응급 상황의 조기 대응 지원

24시간 건강 모니터링을 통해 응급 상황 발생 시 즉시 경보를 보내어 신속한 대응을 가능하게 하며, 호흡곤란 등 긴급한 상황을 조기에 감지하여 적절한 의료 조치를 지원함

기대효과

의료 서비스의 질적 향상

지속적인 건강 감시를 통해 의료 서비스의 품질을 향상시키고, 응급 상황에서 신속한 대응으로 환자의 안전을 보호함
다양한 의료 환경에 적용되어 환자 관리의 효율성과 안전성을 높임
의료 서비스의 질 개선과 의료 자원의 효율적 사용을 촉진할 것으로 기대됨

시장 동향

원격 환자 모니터링 시스템 시장 동향

노인 돌봄 서비스 시장 동향

기술 SWOT 분석

Strengths

혁신적인 환자 모니터링

비침습적 방법으로 환자의 움직임과 자세를 실시간으로 감지하여 의료진의 원격 모니터링을 가능하게 합니다.
인공지능(AI)과 딥러닝 기술을 활용하여 고도화된 환자 관리를 제공합니다.

의료 서비스 질 향상

지속적인 건강 모니터링을 통해 의료 서비스의 질을 향상시키고, 응급 상황에 신속하게 대응할 수 있습니다.

Weaknesses

데이터 보안과 프라이버시 문제

데이터 프라이버시와 보안 확보가 IoT 기술 적용 시 중요한 도전 과제입니다.

장치의 신뢰성과 정확성

환자의 자세 변화나 환경적 요인에 따른 감지 정확도의 차이가 존재하며, 이를 해결하기 위한 알고리즘 조정이 필요합니다.

Opportunities

고령화 사회의 의료 부담 완화

전 세계 인구의 고령화에 따른 의료 시스템의 부담을 IoT 기술을 통한 환자 원격 모니터링으로 완화할 수 있는 기회가 있습니다.

의료 시스템과의 통합

기술 발전에 따라 IoT 기반 모니터링 시스템이 의료 시스템과 점점 더 통합되어 고령 인구의 삶의 질 유지와 건강 보장에 기여할 수 있습니다.

Threats

상호운용성 문제

다양한 장치와 시스템 간의 상호운용성 확보가 IoT 기술의 확산에 장애가 될 수 있습니다.

기술 발전에 따른 경쟁 심화

지속적인 기술 혁신으로 인해 새로운 경쟁 기술이 등장할 수 있으며, 이는 기존 IoT 기술에 대한 위협이 될 수 있습니다.

Summary

종합 평가

본 기술은 의료 분야에서 비침습적이고 지속적인 환자 모니터링을 가능하게 하여 의료 서비스의 질을 향상시키는 강점이 있습니다.
데이터 보안과 장치의 정확성 확보는 기술 적용 시 주요한 약점으로 다뤄져야 합니다.
고령화 사회의 의료 부담 완화와 의료 시스템과의 통합은 이 기술이 시장에서 활용될 수 있는 주요한 기회입니다.
상호운용성 문제와 기술 발전에 따른 경쟁 심화는 이 기술이 직면할 수 있는 위협입니다.

대표도면

기술이전 담당자 연락처

담당자명: 이미정 계장
부서: 기술사업화팀
전화번호: 032-835-9766
이메일: mijung@inu.ac.kr
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