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스마트 헬스 기기를 구현하는 반도체와 소프트웨어 솔루션

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자료제공/인피니언 테크놀로지

인피니언의 반도체 제품과 소프트웨어 솔루션이 디지털 헬스케어 디바이스의 요구를 충족하여 스마트 헬스 기기를 구현하도록 한다. 소비자들이 갈수록 더 건강을 중시하는 라이프스타일을 추구하고 있다. 신뢰할 수 있으며, 편리하고, 개인화되고, 보안적인 스마트 디바이스를 사용해서 건강을 증진하고 더 긴 수명 동안 건강한 삶을 영위할 수 있다. 전세계적인 인구 증가와 고령화에 직면해서 인피니언의 기술이 헬스케어 시스템의 진보에 기여하고 있다.

센서, 마이크로컨트롤러, 엑추에이터, 커넥티비티 모듈, 보안 솔루션 같은 부품들과 소프트웨어를 사용해서 IoT는 사람들의 질병을 예방하고 건강을 증진시킬 수 있다. 오늘날에는 다양한 웨어러블 헬스기기와  피트니스 디바이스가 쏟아져 나옴으로써 사용자의 심박수와 호흡 패턴 같은 건강 지표를 추적할 수 있게 되었다. 그럼으로써 사용자가 자신의 건강을 더 잘 파악하고 건강과 관련해서 필요한 예방적 조치를 취할 수 있다.

미래의 의료와 건강: 편의성, 지능화, 보안

오늘날에는 사람들의 건강에 대한 관심이 날로 높아지고 있다. 그럼으로써 소비자들이 스마트 웨어러블 디바이스나 스마트 홈 디바이스 같은 제품을 구입하는데 더 많은 돈을 지출하고 있다. 이러한 디바이스들을 사용해서 건강, 몸매, 영양, 외모, 수면, 정신 건강을 향상시킬 수 있다. 이러한 디바이스를 사용해서 다음과 같은 것들이 가능하다.

• 피트니스 트래커 같은 스마트 웨어러블 디바이스를 사용해서 환자가 스스로 자신의 건강 데이터를 파악하고 이 데이터를 가지고 의사와 상담하고 적절한 예방 조치를 취할 수 있다.

• 당뇨병이나 고혈압을 앓는 환자가 건강 데이터를 수집하고 이것을 디지털 애플리케이션을 통해서 의사에게 전송할 수 있다. 그럼으로써 좀더 효율적이고 빠르게 진료가 가능하다. 물론 이 과정에서 데이터 보안에 대한 경각심을 놓치지 않아야 한다.

센서, 커넥티비티 기술, 보안 솔루션이 보안적이고, 효율적이고, 편리하고, 환자 중심적인 의료 및 건강 솔루션과 환자 참여 서비스를 위해서 중요한 역할을 한다. 의료 분야 용으로 반도체 매출이 2026년까지 64% 성장할 것으로 전망된다.

전세계적으로 의료용 IoT 시장 트렌드가 “자신의 건강을 스스로 돌보는 것”으로 이동하고 있다. 그럼으로써 적극적인 환자 개입과 환자 중심적 치료에 초점이 맞춰지고 있다. 특히 생체 지표 모니터링 부문이 빠르게 성장할 것으로 기대된다. 피트니스 웨어러블 같은 스마트 디바이스를 예로 들 수 있다. 스마트 밴드는 건강 및 피트니스 데이터를 추적함으로써 환자 자신과 의료 종사자들 모두를 위해서 효율적인 모니터링을 가능하게 한다. 어떠한 이상이 감지되었을 때 스마트 밴드가 사용자에게 약을 복용하는 것과 같은 응급 조치를 취하도록 알려줄 수 있다. 증상이 심각한 경우에는 의사에게 연락하거나 구급차를 부를 수도 있다. 그럼으로써 위급한 상황에서 생명을 구할 수 있다.

어디서나 쉽고 직관적인 건강 모니터링: 헬스 및 피트니스 웨어러블

스마트 워치, 스포츠 워치, 피트니스 트래커, 헬스케어 손목 밴드 같은 헬스 및 피트니스 웨어러블은 간편하게 착용할 수 있으며 건강과 활동 추적 같은 갈수록 더 많은 기능을 탑재하고 있다. 웨어러블로 건강 모니터링 기능을 탑재함으로써 신체 활동과 심박수, 혈압, 혈중 산소 포화도 같은 생체 지표를 측정할 수 있다. 그럼으로써 조기에 어떠한 이상을 감지하고 조치를 취할 수 있다. 의사를 방문해서 진료를 받는 것을 완전히 대체하지는 못하겠지만, 건강을 모니터링하고 적절한 예방 조치를 취할 수 있다. 웨어러블 디바이스는 사용자가 쓰러졌는지 감지하는 것도 가능하다. 또한 원격 진료를 지원함으로써 노인들이 독립적으로 안전하게 생활하도록 도울 수 있다.

스마트 워치, 스포츠 워치, 피트니스 트래커처럼 “고전적인” 웨어러블 외에도, 반지나 여타 장신구처럼 좀더 이색적이고 혁신적인 형태도 시장에 등장하고 있다. 이러한 형태의 웨어러블은 더 작게 만들고 사람들이 알아채지 못하게 만들고 이색적으로 만들 수 있는 대신에, 저장 용량, 배터리 수명, 취급, 정밀도, 신뢰성, 보안 등의 측면에서 제조사들에게 까다로운 과제를 제기한다. 사용자들은 동일한 혹은 더 나은 기능으로 취급이 쉬우면서 디자인 또한 아름답기를 바라기 때문이다.

피트니스, 스트레스, 수면, 건강 모니터링이 가능한 스마트 반지

Oura Ring은 건강을 모니터링하고 향상시킬 수 있는 혁신적인 웨어러블이다. 수면, 반응성, 활동을 점수화해서 자신의 몸이 어떻게 느끼고 무엇을 필요로 하는지 알려준다. Oura App을 통해서 사용자의 그때그때 상태에 따라서 수면이 더 필요하다거나, 몸에 이상이 있다거나, 운동을 더 해야 한다거나 하는 것을 알려줄 수 있다.

Oura Ring은 긴 배터리 시간, 높은 프로세싱 성능, 첨단 센서를 필요로 하며 그러면서도 또한 세련되고 편안한 폼팩터를 요구한다. PSoC™ 6 MCU가 다음과 같은 특징들을 앞세워서 이러한 혁신을 가능하게 한다:

• 소형 폼팩터: 단일 PSoC™ 6 MCU에 여러 기능을 통합하여 이전 세대와 비교해서 링의 크기를 50%까지 줄이도록 한다.

• 데이터 저장: PSoC™ 6의 온칩 플래시 메모리로 최대 6주 동안의 사용자 데이터를 저장할 수 있다.

• 블루투스 저에너지: PSoC™ 6에 BLE 무선 커넥티비티를 통합하여 모바일 앱 디바이스로 통신을 가능하게 한다.

• 배터리 시간 연장: PSoC™ 6의 극저전력이 배터리 시간을 7일까지로 연장한다. 이것은 이전 세대 링보다 3배 더 긴 것이다.

• 센서 융합: 호스트 프로세서인 PSoC™ 6가 각기 다른 생체인식 센서를 연결하여 데이터를 수집하고 처리한다.

• 데이터 프로세싱: PSoC™ 6의 듀얼 Cortex-M4 및 Cortex-M0+ 코어가 이전 세대 링과 비교해서 10배 이상의 프로세싱 성능을 가능하게 한다.

노인들 사이에서 손목에 착용하는 건강 밴드가 갈수록 인기가 높아지고 있다. 건강 밴드는 일련의 건강 모니터링 기능을 제공하여 사용자가 자신의 건강 상태를 실시간으로 파악할 수 있도록 한다. 일상적인 건강 및 활동 추적 외에도, 사용자가 고질적이고 만성적인 질환을 관리할 수 있도록 원격진료 서비스로 연결하고 심박수, 혈압, 혈당 같은 건강 지표를 사용자가 선택한 의료 제공자에게 전송할 수도 있다. 위치식별과 낙상 감지는 또 다른 안전망을 제공한다. 그럼으로써 노인들이 더 긴 수명 동안 안전하고 독립적으로 생활하도록 한다.

집에서 하는 건강 모니터링: 스마트 홈 솔루션

전사회적으로 만성 질환과 건강 문제가 증가하면서 환자가 자신의 집에서 스스로 돌보고 관리하는 것이 필요하게 되었다. 이러한 점에서 스마트 홈의 홈 오토메이션과 건강 모니터링 솔루션이 중요한 역할을 할 수 있다.

신체적 및 정신적 건강을 위해서 수면이 얼마나 중요한지는 익히 잘 알려져 있다. 수면의 질이 낮에 얼마나 활력이 있고 효율적으로 일할 수 있는지를 좌우한다. 수면은 비만, 우울증, 제2형 당뇨병 같은 생활습관병의 발병 위험에도 영향을 미친다. 그런데 안타깝게도 많은 이들이 간헐적인 혹은 주기적인 수면 문제에 시달리고 있으며, 수면 문제에 대한 확실한 원인을 찾기가 어려운 것으로 밝혀지고 있다. 수면 모니터링은 수면의 질을 측정함으로써 개인의 수면 패턴에 대한 유용한 통찰을 끌어낼 수 있다. 

XENSIV™레이더 센서를 활용한 첨단 수면 모니터링

Sleepiz나 Tsingray가 출시한 것과 같은 수면 개선 솔루션에서 레이더 센서가 중요한 역할을 한다.

Tsingray 디바이스의 가장 큰 특징은, 업계에서 선도적으로 밀리미터파 레이더 단층 촬영 기술을 채택했다는 것이다. 이 디바이스는 2.5cm 해상도 크로마토그래피와 100ms 리프레시 간격으로 수면, 호흡, 심박수, 신체 움직임, 수면 자세 같은 다원적인 요소들을 모니터링할 수 있다. 그러므로 수면 동안에 미세하게 움직이는 것까지 포함한 모든 데이터를 완벽하게 기록할 수 있다.

Tsingray 솔루션에 인피니언 제품 채택

인피니언의 XENSIV™ 밀리미터파 60GHz 레이더 칩을 적용한 스마트 수면 호흡 모니터링 디바이스는 최근에 Tsingray와 JD Health가 협업해서 내놓은 패키지에 포함되었다. 이 디바이스는 중국의 거대 전자 상거래 플랫폼 JD.com의 수면 품질 개선을 위한 헬스케어 온라인 서비스 패키지의 일부이다. Tsingray는 이 첨단 수면 모니터링 디바이스를 개발하기 위해서 인피니언의 XENSIV™ 밀리미터파 레이더 칩 외에도 인피니언의 Wi-Fi/BLE, PSoC MCU 및 OPTIGA™ Trust B 보안 칩 솔루션을 채택했다. 

이 스마트 수면 호흡 모니터링 디바이스에 인피니언의 XENSIV 60GHz 밀리미터파 레이더 칩을 사용해서 다음과 같은 것들이 가능하다:

• 밤새 수면에 영향을 미치지 않고 접촉 없이 연속적으로 수면 모니터링 및 실시간 데이터 수집

• 수면의 전 과정에 걸쳐서 생체 지표와 인체의 미세한 움직임 포착, 밀리미터파 크로마토그래피를 사용한 다원 수면 모니터링

• 모니터링 보고서를 자동으로 생성하므로 이 데이터를 활용해서 맞춤화된 수면 개선 계획 수립, 전문가 상담, 후속 치료 가능

• AI 보조 진단 시스템을 활용한 수면 문제 진단

• 낮은 전력 소모와 최소한의 체적으로 밀리미터대 정밀도로 물체들 사이의 거리 측정

• 비접촉 모니터링 기법으로서, 환자를 불편하게 하지 않고 집에서 장시간에 걸친 모니터링 가능

• 수면 중에 돌발적인 사망 징조, 심각한 무호흡, 여타 위험성을 즉시 알려줄 수 있으며, 야간의 호흡 패턴 및 심박 패턴을 정확하게 모니터링 가능

• 만성 폐색성 폐질환, 천식, 수면 무호흡, 호흡저하 같은 만성적인 호흡 질환 진단 가능

레이더 센서로 구현되는 스마트 스피커의 헬스 모니터링 기능

레이더 센서의 높은 감도를 활용해서 스마트 스피커에 건강 모니터링 기능을 추가하는 것도 가능하다. 활동, 수면, 심박 모니터링 기능을 내장한 피트니스 트래커나 스마트 워치의 사용이 늘고 있는 것에서 보듯이, 건강 모니터링에 대한 관심이 갈수록 높아지고 있다. 레이더 센서의 높은 감도에 의해서 손목에서 맥박도 감지할 수 있다. 스마트 스피커에 레이더 센서를 활용해서 건강 모니터링 기능을 추가함으로써 시스템 비용에 거의 영향을 미치지 않으면서 사용자 가치를 높일 수 있다. 이러한 기능을 전적으로 소프트웨어로 구현할 수 있기 때문이다.

그럼으로써 낙상 감지, 노인 모니터링(일상적 활동에 변화가 있을 때 어떠한 문제가 있지 않은지 확인), 호흡수 모니터링, 심박수 패턴에 있어서 불규칙성 감지(어떠한 이상을 나타내는 것일 수 있음), 기침과 코골이 감지까지도 가능하다. 이러한 모든 것을 자동으로 할 수 있으므로, 노인들이 모니터링 디바이스를 착용하는 것을 깜빡하고 잊어버리는 문제를 피할 수 있다.

공기 질 모니터링

최근에 팬데믹 상황으로 인해서 실내 공기 질에 대한 인식이 높아지고 있다. 이와 동시에 에너지 효율이 우리 시대의 중요한 화두가 되었다. 효율적인 건물 단열은 에너지를 절약할 수 있으나, 단열이 잘 된 주택이 건강에 꼭 좋은 것만은 아니다. 환기가 잘 이루어지지 않으면 산소 농도가 낮아지고 이산화탄소(CO2)가 축적될 수 있다. 웬만한 CO2 농도만으로도 건강과 생산성에 부정적으로 영향을 미칠 수 있다. 사람들을 졸리게 만들고 집중력을 떨어트릴 수 있다. 이에 따라서 CO2 농도가 상승하는 것을 감지하고 사용자에게 알려주고 어떠한 조절 기능을 실행할 수 있는 스마트 실내 공기 질 센서에 대한 요구가 높아지고 있다. 수요 기반 환기 시스템, 공기 정화기, 온도조절기로 실시간 CO2 모니터링을 가능하게 함으로써 사용자가 실내 공기 질을 정확하게 파악하고 필요에 따라서 조치를 취할 수 있다.

eesy-innovation의 사용하기 편리한 컨슈머 CO2 센서

코로나 팬데믹 상황에서 건강에 대한 관심이 높아지면서 최종 사용자 시장에서 CO2 센서에 대한 수요가 높아지고 있다. 이에 대한 해답을 제시하는 것이 co2go®이다. 인피니언의 파트너사인 eesy-innovation이 개발한 이 혁신적인 모바일 CO2 센서는 어느 장소에서나 실내 CO2 농도를 측정할 수 있다. co2go®를 손쉽게 스마트폰이나 랩탑으로 연결할 수 있으며 사용자가 있는 장소의 공기 질에 대한 정보를 제공하므로 신체적 및 정신적 건강을 극대화할 수 있다. 디바이스 자체로 신호등 디스플레이로 CO2 농도를 표시하며, 랩탑을 연결해서 좀더 상세한 데스크톱 앱을 사용할 수 있다.

co2go®는 사용하기가 쉬우며, 공기 중에 눈에 보이지 않지만 위험한 수준의 CO2 농도로부터 사용자가 자신을 보호할 수 있도록 한다. 이 센서는 교실, 사무실, 회의실, 레스토랑, 일반 가정을 비롯해서 밀폐된 공간에 사람들이 모이는 어느 장소에나 사용할 수 있다.

전기화학적 기법(EC), 적외선 광(NDIR), 이산화탄소 환산량(eCO2) 같은 간접 측정 방식을 사용하는 이전 CO2 디바이스와 달리, co2go®는 인피니언의 새로운 XENSIV™ PAS CO2 센서의 우수한 기술을 활용해서 광음향 분광법(PAS) 방식으로 직접적으로 CO2 농도를 측정한다.

이전 제품들과 비교해서 co2go®는 인피니언의 혁신적인 센서 기술을 채택해서 초소형 풋프린트로 월등히 우수한 측정 정확도를 달성한다. 그럼으로써 크기, 성능, 비용에 있어서 이전의 한계점들을 극복한다. 이러한 기술적 혁신을 통해서 일상적으로 사용되는 개인 휴대 건강 보조 디바이스의 크기를 줄이고 휴대성을 높이도록 한다.

민감한 건강 데이터 보호: 헬스케어 프라이버시와 보안

최근 들어 건강와 라이프스타일에 디지털 기술의 사용이 폭발적으로 늘어나고 있다. 디지털 기술을 활용해서 진단 영상 의학, 전자 의료 카드, 로봇을 활용한 수술, 원격진료, 모바일 모니터링 디바이스 같은 다양한 애플리케이션이 가능하다. 이와 함께 디지털 헬스 시스템이 정상적으로 기능하기 위해서 의료 및 환자 데이터를 보호하는 것이 중요한 과제로 대두되었다.

보안적인 스마트 헬스 애플리케이션 솔루션

스마트 헬스 애플리케이션의 도용, 사기, 무단조작 같은 공격을 막기 위해서는 설계 단계에서부터 적합한 보안 솔루션을 도입하는 것이 중요하다. 보안 솔루션은 빠른 통합과 개발 시간 단축이라는 측면에서 사용하기 쉬워야 하며 신뢰할 수 있어야 한다. 소프트웨어 기반 솔루션과 달리 하드웨어 기반 솔루션은 강력하고, 무단조작이 어려우며, 보안을 위한 견고한 토대를 제공한다. 외부의 인증을 받은 인피니언의 하드웨어 보안 솔루션은 고객의 시스템으로 손쉽게 통합할 수 있다. OPTIGA™ Trust와 OPTIGA™ Authenticate S 솔루션이 데이터를 저장하고 전송하는 과정에서 민감한 개인 의료 정보를 보호한다.

보험 사기 방지

전세계적으로 보험 사기가 보험 당국과 기업들에게 매년 수억 달러의 손해를 입히고 있다. 종이나 메모리 카드를 사용한 기존 시스템은 환자나 사용자가 확실하게 보험에 가입되어 있는지 확인하기가 어려울 수 있다.

전자 의료 카드를 사용한 사기 방지

전자 의료 카드는 편의성과 환자 경험을 향상시킬 수 있다. 대신에 전자 의료 카드는 개인 의료 기록이 엉뚱한 사람의 손에 들어가지 않도록 해야 한다.

전자 의료 카드가 생체 인식 같이 정교한 신원확인 메커니즘을 도입하면서 사기를 방지하는데 효과적인 방법이 되고 있다. 특히. 전자 의료 카드는 의료 데이터와 처방약 이력을 저장하고 전자 처방전의 역할을 함으로써 환자 경험 또한 향상시킬 수 있다. 전자 의료 카드로 사회 보장 번호를 보안적으로 저장할 수도 있다.

전자 의료 카드에는 민감한 의료 데이터를 저장하기 때문에 프라이버시를 잘 보호하는 것이 중요하다. 널리 보급을 확대하기 위해서는 행정을 간편화하는 것이 필요하며, 무엇보다 중요한 점으로서 모든 당사자들을 네트워크로 연결하고 데이터와 기능을 역동적으로 업데이트할 수 있도록 성숙한 텔레매틱스 인프라가 필요하다.

미래의 전자 의료 카드를 위한 앞선 기술력

고객들로부터 높은 평가를 받는 인피니언의 컨트롤러는 민감한 데이터를 보호할 뿐만 아니라 미래의 전자 의료 카드에 필요한 메모리, 성능, 비용 효율성을 제공한다. 예를 들어서 SLE 78은 Integrity Guard라고 하는 기술을 적용해서 자체 점검 듀얼 CPU가 민감한 데이터를 저장하는 것뿐만 아니라 내부적으로 처리하는 것까지도 암호화된 방식으로 한다. 

보안 구현 및 인증 프로세스를 용이하게 하도록 설계된 Integrity Guard에 SOLID FLASH™ 메모리를 결합하면 개발 시간을 단축하고 소유 비용을 크게 줄일 수 있다.

또한 구현 작업을 돕기 위해서 고유 플랫폼 또는 자바 플랫폼으로 완벽하게 통합된 소프트웨어 솔루션을 제공한다.

leekh@seminet.co.kr
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