유비쿼터스 헬스케어(U-healthcare)는 무선 통신 기술 등을 이용하여 언제, 어디서나 사람들이 개개인의 건강을 체크하고 관리할 수 있도록 의료 서비스를 제공하는 데 중점을 두고 있는 분야이며, 미래 사회 발전에 있어 매우 비중 있는 분야로서 각광받고 있다.

유비쿼터스 헬스케어 시스템은 사용자들의 활동에 제한을 두지 않고 일상 생활을 유지하면서 생체 신호 정보를 획득할 수 있다. 그리고 연속적 또는 주기적으로 획득 된 데이터들을 기반으로 하여 사용자 개개인의 건강 상태 분석과 그에 따른 의학적 소견을 제공할 뿐 아니라 응급한 상황이 발생하였을 시 환자 가족이나 의료 및 구조 종사자에게 알려 빠른 의료 조치를 받을 수 있는 미래 의료의 핵심이라고 할 수 있겠다.

이러한 유비쿼터스 헬스케어 시스템의 가장 큰 장점은 기존의 의료기관들에서 행해지던 분석과 모니터링의 단점을 보완하고자 환자의 일상 생활 중 지속적(주기적)인 생체 모니터링을 통하여 개개인의 건강 상태 및 질병의 추이 등을 판단하고 질병의 발생 및 악화를 미연에 방지 할 수 있다는 것이다. 또한 방대한 의료기록 속에서 유용한 정보(패턴, 특징)를 이해하기 쉬운 형태로 시각화하여 의사결정과정에 적용하는 데이터 마이닝(Data Mining)기술이 필요하게 됐다.

현재 한양대학교 Smart Ubiquitous Healthcare 연구실에서는 이러한 일상 생활 중 무구속적인 생체 신호 모니터링 및 생체 분석을 위한 다음과 같은 연구들을 수행하고 있다.

• Blood Pressure Measurement & Applications
• Sports Medicine & Physiology
• Data Mining
• Modeling and Simulation for Human Organs and Cardiovascular System

최근에 많이 문제시 되고 있는 고혈압과 같은 성인병을 진단하는 데에 있어서 혈압은 중요한 요소로 자리 잡고 있다. 혈압은 체온, 호흡, 맥박과 더불어 대표적인 활력 증상(vital sign)중의 한 가지로서 혈압을 측정함으로써 다양한 질병의 징후를 판단할 수 있는 단초가 될 수 있다. 현재 이러한 혈압 정보를 정확히 측정하고 분석하는 기술에 대한 연구와 장비 개발 등이 진행되고 있다.

• Digital Sphygmocorder
• Stepwise deflation method
• Wrist-type ambulatory blood pressure monitor

Digital Sphygmocorder는 자동 혈압 측정을 위해 본 연구실에서 개발 된 장비로서 가장 정확한 비침습적 혈압측정방법인 청진법을 응용한 장비를 통하여 Korotkoff 사운드를 획득하고 이를 분석하여 수축기, 이완기 혈압을 검출하는 것이다.

Stepwise deflation에 관한 연구는 오실로메트릭 방식의 혈압 측정을 위한 커프의 펄스 파형을 보다 안정적이고 정확하게 획득하기 위한 연구로서 일반적으로 사용하는 연속적인 커프 압력 감쇄 방법이 아닌 압력을 단계별로 감쇄하면서 보다 확실하게 펄스 파형을 획득하는 것이 장점이라고 할 수 있다.

손가락과 손목에서 측정되는 광용적맥파의 PTT(Pulse Transit Time)을 이용한 연속적인 혈압 모니터링에 관한 연구로서 손목에 커프를 장착하고 손목과 손가락에 위치한 광용적맥파 센서를 통해 얻어진 신호들을 분석하여 수축기와 이완기의 혈압을 추정하는 연구이다.

일상 생활 중 자세, 운동 분류 및 활동 에너지 소모량 등의 정보를 분석하기 위한 연구들은 스포츠 과학과 스포츠 의학 분야에서 활발히 진행되고 있다. 이는 측정된 생체 신호를 분석함에 있어서 인체의 활동 정보는 보다 정확한 분석을 위한 중요 파라미터들 중의 하나이기 때문이다. 현재 연구실에서는 인체 활동량(운동량)과 심전도와의 관련성 및 자세 및 운동 분류에 관한 연구들이 진행되고 있으며 이와 더불어 운동부하 심폐호흡분석에 관한 장비 제작과 연구가 함께 진행 중이다.

• Cardiopulmonary Exercise Test
• Physical Activity & Physiology
• Short-term benefit of smoking cessation

운동부하 심폐기능 테스트(CPET) 관련 연구는 연구실에서 개발한 장비를 토대로 진행 중에 있으며 트레드밀 위에서 프로토콜에 따른 운동 중 심전도와 호흡을 실시간으로 획득, 분석하여 운동부하에 따른 심전도의 변화를 실시간으로 모니터링 하고 분석하는 시스템 연구라고 할 수 있겠다.

스포츠 의학분야에서 일상 생활 중 활동 및 활동량 등을 모니터링 하기 위해 주로 사용되는 계측 장비는 가속도계이다. 현재 연구실에는 심전도와 가속도를 동시에 측정가능 한 장비가 개발되어 있고 이를 이용하여 대표적인 자세나 활동 및 에너지 소모량 등을 추정하는 연구들이 진행 중에 있다.

비 흡연자와 흡연을 중지한 사람들 사이에서 가스 분석과 심장 박동의 회복 분석 등을 이용하여 두 그룹간의 운동 후 심전도의 파라미터들이 어떠한 차이를 보이며 변화하는 지에 관한 연구이다.

데이터 마이닝(data mining)은 대용량의 데이터에서 사용자가 원하는 유용한 정보(정보, 지식, 규칙, 패턴, 특징 등)를 추출하고 이해하기 쉬운 형태로 시각화를 하여 실제의 의사 결정과정에서 적용하는 전과정을 말한다. 병원에 전자의무기록이 도입됨으로써 의학분야에도 데이터 마이닝 기술이 필요하게 된 것이다. 본 연구실에서는 생체신호, 임상데이터 등에 알맞은 Medical Data Mining 기술을 적용하여, 각종 전처리 기술뿐만 아니라 Association Rule mining, Classification, Clustering 등 분류기술을 연구한다. 특히 의료분야에서 요구되는 위험인자 분석 연구를 중점적으로 하고 있다. 연구 주제로는 Fetal Heart Rate(FHR)를 이용한 baseline FHR분석, ECG신호를 이용한 부정맥 분류 등이 있다.

인체를 관찰하여 연구 분석함에 있어 실제 인체 모델을 두고 연구하는 데에는 한계점과 위험성 등이 존재한다. 따라서 인체 내에서 발생하는 여러 현상들을 관찰하고 분석하기 위하여 사실과 관찰된 결과를 바탕으로 한 인체 예측 모델을 구성할 수 있다. 이러한 모델의 타당성을 입증하고 타당성이 입증된 모델을 이용하여 실제 상황 속에서 구현되기 어렵거나 다양한 조건하에서 모델의 반응과 결과를 분석하여 실제 인체의 반응들을 예측하게 된다. 현재 우리 연구실에서는 귀와 폐에 대한 모델링 연구들이 진행 중에 있으며 귀의 경우는 외이, 중이, 내이 등을 모델링 하여 유한요소 분석 등의 실제 상황에서는 진행될 수 없는 연구들이 또 폐의 경우에는 외부에서 받는 충격에 의한 손상 정도에 관한 연구들이 활발히 진행 중에 있다.