유비쿼터스 환경의 진료환경구축을 위해 RFID 기술을 응용한 Point Of Care System의 개발

Development of a Point Of Care System using RFID technology

for Ubiquitous Health Care Environment

이경진, 이상헌†, 서영준†, 변호영†, 황성철, 박래웅

Kyoung-Jin Lee,  Sang-hun Lee†, Young-Jun Seo †, Ho-Young Byun†, Sung-Chul Hwang, Rae-Woong Park

아주대학교 의과대학, 휴민텍†

Department of Medical Informatics, School of Medicine, Ajou University, Suwon, Korea

†Humintec Co, Ltd, Suwon, Korea

Abstract: 유비쿼터스 컴퓨팅 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 향후 10년 이내에 실생활에서 쓰이게 될 전망이다. 의료서비스에 분야에서 기초적인 유비쿼터스 환경을 구현하기 위하여  RFID 기술과 무선통신 기술을 이용하여 point of care 시스템을 개발하였다. 무선통신기능을 가진 휴대형 단말기에 RFID 리더기를 장착하여 진료환경에서 무선통신 및 13.56MHz대 RFID 기술의 사용가능성을 조사하였다. 의료진과 환자 및 약물에 RFID 태그를 부착하여 무구속으로 각 개체의 인식을 시도하였다. 인식된 정보를 바탕으로 병원정보시스템에 접속하여 진료에 필요한 검사정보, 진단정보, 진료정보를 실시간으로 의료진에게 전달할 수 있었다. 투여 약물과 환자간의 인식정보 일치 유무를 조사하여 약물오류를 방지할 수 있도록 하였다.

Keyword: Ubiquitous, RFID, Mobile Computing , POC, U-Healthcare, PDA

I. 서 론

유비쿼터스 헬스케어 환경은 언제 어디서나 적절하고 안전하게 의료서비스를 받을 수 있는 환경을 의미한다. 이런 유비쿼터스 환경하에서는 여러 개체를 무구속, 실시간으로 인지하는 기술이 필요하며 이를 위해 RFID (Radiofrequency Identification) 기술이 효과적으로 사용될 것으로 예상된다.1-3) 본 연구는 미래의 유비쿼터스 환경을 가정하여 의료진에게 보다 신속하고 정확하게 환자의 정보를 제공하기 위하여 RFID 기술과 무선통신 환경을 접목한 PDA를 이용한 POC 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 진료시에 반드시 참조해야 할 환자에 대한 진료 정보를 인증된 의료진이 언제, 어디서나 접근할 수 있게 함으로써, 환자 진료에 있어서 신속한 조치가 가능할 수 있는 시스템을 구현하고자 하였다.

그림 1. POC 시스템의 4가지 계층의 구성도

II. 본 론

1.개요

본 시스템은 아주대학교 병원내 호흡기 내과 1개 병동 및 1개의 중환자실을 대상으로 하여 무선통신 환경을 구축하고, RFID 태그를 환자와 의료진 및 투여할 약물에 부착하여 실시간으로 각 개체를 인식하게 하고자 한다. RFID를 통하여 인식된 개체 정보를 바탕으로 병원정보시스템에 접속하여 해당 개체의 검사정보, 인류학적 정보, 과거력, 임상정보,

약물투여정보를 확인하고, 환자의 신원정보와 약물의 개체정보를 비교하여 투약오류를 방지하고자 하였다.

2. 시스템 구성

본 시스템은 기본적으로 클라이언트/서버구조를 지향하였다. 비즈니스 로직의 효율적인 관리를 위해 일반적인 3-Tier에 무선 환경의 지원을 위해 별도의 계층을 할애하여 4계층으로 구성하였다 (그림 1).

1 계층: 웹 브라우저 또는 어플리케이션

2 계층: Wireless Gateway Engine

3 계층: Middleware [한국전자통신원 (ETRI) RFID

자동식별 엔진]

4 계층: Storage Mechanism Data-Tier

2-1 POC Information Server

POC 정보 서버는 크게 사용자 요청처리 모듈, HL7을 이용한 연동 모듈과 RDBMS 등 3가지로 구성된다. RDBMS는  MS-SQL (Microsoft, USA)를 사용하였으며, RFID 태그 인식을 위하여 한국전자통신원에서 개발한 RFID태그 자동식별엔진을 사용하였다.

그림 2.  POC 시스템의 업무 흐름도

① 사용자 요청 처리 모듈: RDBMS와 Wireless Gateway Engine 및 RFID태그 식별엔진의 중간에 위치하여 요청된 쿼리를 처리한다. RDBMS에 정보를 저장/갱신하거나 Wireless Gateway Engine 및 RFID태그 식별엔진과 Socket 통신을 이용한 XML 웹서비스가 이루어진다.

② HL7을 이용한 연동모듈: RDBMS와 기존의 다른 기종의 Legacy 시스템들 간의 통신을 위해 존재한다. 다른 정보 시스템과의 동기화 및 추가 정보를 획득할 필요가 있을 경우 HL7 프로토콜을 지원하는 연동모듈을 통해 Legacy 시스템의 정보를 가져와서 RDBMS에 저장/갱신한다.

③ RDBMS : RDBMS는 HL7프로토콜을 지원하는 연동모듈을 통해 받은 데이터를 받아 환자와 의료진의 정보, RFID 태그정보, 투약정보 등이 저장된다

2-2 이동형 진료 정보 시스템

본 연구에서는 13.56Mhz대의 RFID 기술을 이용하였다. RFID 리더가 장착된 PDA를 이용하여 환자의 팔목에 부착된 RFID 태그를 자동으로 인식하여 환자의 신원정보를 확인하다. 확인된 신원정보를 바탕으로 병원정보시스템과 통신하여 해당 환자의 의료정보를 제시한다.

진료시간의 30% 이상이 환자 정보를 검색하고 열람하는 데 사용되는 것으로 알려져 있으며, 일부 병원에 이미 도입되어 있는 POC 시스템의 경우도 이러한 입출력과 관련된 불편함이 큰 문제로 지적되고 있다.4-6) RFID 기술을 기존에 설치되어 있는 병원정보시스템에 적용한다면 진료정보 검색 시간을 줄일 수 있고 또한 의료진은 필요한 장소에서 필요한 의료정보를 쉽게 획득할 수 있을 것으로 기대된다. 본 연구에서는 1개 병동을 대상으로 모의 환자에게 RFID 태그를 발급하고, 의료진이 RFID 리더가 장착된 PDA 단말기를 이용하여 무구속, 실시간으로 환자를 인식할 수 있게 하였다. 인식된 환자의 신원정보로부터   병원정보시템과 연동하여 의료진이 필요한 각종 검사정보 및 임상정보를 열람할 수 있게 하였다. POC 시스템의 업무 흐름도는 그림 2와 같다.

3. 연구개발 결과

3-1 POC Information Server

POC 정보서버는 HL7 표준에 따라 OCS와 연계/동기화를 수행하며, wireless gateway engine과 RFID 태그 식별엔진의 요청 처리를 담당한다.

1) RDBMS 구축

RFID를 이용한 u-Healthcare 시범사업을 위해 생성한 객체는 그림3 과 같다.

그림 . ER(Entity Relationship) 다이어그램

① 테이블(Table): POC 시스템의 데이터를 각 항목에  저장하기 위해 테이블을 구성하였다(표 1).

② 뷰(View): 테이블들의 관계에 기초하여 쿼리의 간편화를 위해 가상적으로 만들어 사용한다.

표 1. DB 테이블 목록

DB 테이블
Diagnosises	진단 관련 테이블
Doctors	의사 관련 테이블
Exams	검사 관련 테이블
MatchRFIDs	RFID 코드 테이블
Medicines	약품 관련 테이블
MedLogs	약품 로그 테이블
Nurses	간호사 관련 테이블
Patients	환자 관련 테이블
RiskAssessments	PPCR 평가 리스트 테이블
RiskGroups	PPCR 그룹 테이블
RiskResults	PPCR 결과 테이블
Surgeries	수술 관련 테이블
TypeDeves	코드 리스트 테이블
UserLogs	사용자 로그 테이블

표 2. 뷰 테이블 목록

뷰 (가상 테이블)
V_Diagnosises	진단 관련 뷰
V_Exams	검사 관련 뷰
V_Patients	환자 관련 뷰
V_RiskResults	PPCR 결과 뷰(수술 중심)
V_RiskResults2	PPCR 결과 뷰(환자 중심)
V_Surgeries	수술 관련 테이블

2) HL7 연동 및 동기화 모듈

HL7 연동 및 동기화 모듈의 개발을 5단계로 구분하여 진행하였다. 개발엔진으로는 Chameleon (iNTERFACEWARE, USA)을 사용하였다.6) Chameleon으로 데이터를 수집하여 맵핑시키고, HL7 데이터를 생성하는 최종 어플리케이션은 그림 4와 같다.

그림 . HL7 연동 어플리케이션 실행화면

모듈 개발 순서는 다음과 같다.

① Design transaction scenario : transaction을 위한 시나리오를 설계

② Decide message type for each transaction : 각각의 transaction에 대한 메시지 타입을 결정

③ Design specification for each message type : 각 메시지 타입의 자세한 스펙을 설계

④ DB mapping or binding source for each specification : 각 스펙의 데이터를 위해 Database와 맵핑하고 특정 데이터와 바인딩

⑤ Build programs for each specification : 각각의 스펙을 위한 프로그램을 작성

3) XML 서버 어플리케이션

XML 형식의 데이터를 파싱하여 RDBMS를 호출 및 RDBMS로부터 넘겨받은 데이터를 XML 형식으로 변환하여 다시 호출자에게 넘겨준다.

3-2 이동형 진료 정보 시스템 POC System

신원 인식을 위하여 모의환자의 팔에 RFID 태그를 부착하였다. 중환자실의 경우 RFID 태그를 모의환자의 팔에 부착하지 않고 침대에 부착하여 많은 의료장비를 부착한 중환자의 불편을 최소화 하였다. PDA에 CF 형태의 RFID 리더를 장착하였다. RFID 리더가 인식한 RFID 태그의 일련번호를 무선통신을 이용하여 POC 정보서버로 전송하였다. 서버단에 저장된 인식테이블로부터 개체의 신원정보를 확인하여 PDA로 회신하였다. 사용자는 인식된 개체정보를 바탕으로 진료에 필요한 정보를 제공하였다. PDA측 실행 프로그램은 WINCE.NET (version 4.0, Microsoft, USA)을 이용하여 개발하였다(그림 5). 개발한 POC 시스템은 의료진에게 태그관리, 검사결과 조회, 병동 환자관리, 일정관리, 투약관리, 환자정보 조회의 서비스를 제공하였다 (표 3).

그림5. PDA에서 POC system 구현 화면

III. 고찰

본 연구는 의료환경에 RFID 기술을 도입하기 위한 시범사업의 일환으로 수행되었다. 현재 국내 의료분야에서는 RFID 기술의 활용은 미미한 상태이다. 최근 의약품 1개 업체에서 제품에 13.56MHz대의 RFID 태그를 부착하여 ERP 등과 연동을 통해 제품 관리는 물론 추적이 가능한 시스템을 구축한 바 있다.7)

표 3  POC System의 기능

Tag 관리	•환자 입원시 사용하게 될 태그를 발급, •퇴원시 환자에게 사용한 태그를 수거
검사결과조회	•각종 검사 정보를 이동형 장비를 이용 쉽게 조회가 가능
병동환자관리	•병동내 환자의 정보를 쉽게 조회 가능
일정관리	•모바일 장비를 이용 의료진의 일정관리
투약관리	•의료진이 환자의 투약 정보를 확인가능
환자정보조회	•환자에 대한 상세 정보를 조회 가능

미국 식품의약국(FDA)은 제약회사들에게 약품위조를 막기 위한 수단으로 RFID 기술의 채택을 권고하고 있다.8)

본 연구는 RFID 기술과 무선통신을 이용하여 PDA를 통해 무구속, 실시간으로 환자를 인식하고 진료에 필요한 환자의 진료정보를 조회할 수 있게 함으로써 기존의 OCS 시스템이 가지고 있던 구속환경을 개선했다는데 의의가 있다. 그러나 PDA의 작은 화면으로 인해 한 화면에 많은 정보를 표시할 수 없는 점과, 입출력이 불편한 점은 문제로 지적되었다.

이 연구에서 사용한 13.56MHz 대역의 RFID 기술은 저전력, 소형화가 가능한 반면, 인식거리가 10~30㎝ 이내서만 가능하다는 단점이 있다. 900MHz 대역의 RFID 기술은 인식거리가 6~7미터로 넓은 반면, 소비전력이 높고 기기의 크기가 비교적 크다.9) 저전력, 소형화된 900MHz대 RFID 기기가 보급되면 의료분야에서 다양하게 쓰일 수 있을 것으로 보인다.

IV. 결 론

RFID 기술과 무선통신 기술을 POC system에 도입하면 더욱 다양하고 편리한 의료서비스가 가능할 것이다. 실제 사용에 있어서, 사전에 동의받은 내용과 범위내에서, 환자와 의료진의 신원정보 및 이동정보를 파악할 수 있을 있으며, 모든 사물의 개체정보와 위치이동도 파악할 수 있다. 이러한 기술을 이용하면 병원내 환자의 위치정보를 파악하여 위험방지 또는 위급상황에 대처하거나, 투여할 약품이 정확한지를 파악하여 약물이 바뀌는 등의 투약오류를 방지할 수 있을 것이다.

본 연구에서는 13.56MHz 주파수 영역의 RFID 기술을 의료진, 모의 환자, 약물에 국한하여 적용하였지만, 향후에 900MHz 주파수 영역의 RFID 기술을 활용하여 인식거리를 넓히는 한편, 의료기기, 의료장비, 비품에까지 적용영역을 넓힌다면 더욱 폭넓고 다양한 의료서비스를 제공할 수 있을 것이다.

참고문헌

1. 유비쿼터스 컴퓨팅 : 비즈니스 모델과 전망, 삼성 경제

연구소 ,December, 2003

2. Using RFID to keep track of patients, Star  Tribune,

March 28, 2005. Available at:

http://www.startribune.com/stories/535/5312228.html

3. e-Health 중장기 발전방안, 한국보건산업진흥원, 2004, 12

4. Early Tales from the RFID front, Health Data

Management, August 16, 2004. Available at:  http://www.healthdatamanagement.com/html/current/CurrentIssueStory.cfm?PostID=18021

5. Medical Automation Systems, Inc Available at:

http;//www.pointofcare.net

6. Interfaceware  http://www.interfaceware.com

7. Ubiquitous HealthCare Technology 워크샵, July, 2004

8. Guidance for FDA Staff and Industry Compliance

Policy Guides avilable at:

http://www.fda.gov/oc/initiatives/counterfeit/rfid_cpg.html

9. Tagsys.net system Availale at :

http://www.tagsys.net/

본 논문은

ETRI "UHF RF-ID 및 Ubiquitous 네트워킹 기술 개발"사업

경기도 "차세대 무선인터넷 연구개발사업"

지원을 받아서 연구한 논문입니다.