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AI에 대하여는 특허기술의 모든 분야에 걸쳐 출원되고 있으나, 본 연구에서는 의료분야에 한정해서 조사하였다. 국제특허분류(IPC)와 함께 관련 핵심 키워드를 사용하여 조사하였다. AI 융합 의료 특허기술 검색에 있어서, 한국 검색사이트는 KIPRIS[2]를 주로 사용하였고, 일본 검색사이트는 j-platpat[3]을 주로 사용하였다. 최근에 두드러지게 나타나고 있는 AI 융합 의료 특허기술에 대하여만 조사하기 위하여, 검색의 시간적 범위를 특허공개일 기준¹⁾으로 2009.01.01.~2018.12.31.까지로 제한하였다.

의료기술 영역을 대분류, 중분류, 소분류로 나누어 분석하며, 대분류는 ①[의료진단], ②[수술], ③[정형 및 재활], ④[헬스 케어], ⑤[기타 의료용품 등 의료전반] 5가지로 나누고, 이를 다시 [중분류(Category)]로 나누며 중분류를 다시 [소분류(Group)]로 나누어 [소분류(Group)]에 약 7만개로 되어 있는 IPC를 각각 매칭시킨다. 이어 이들 의료 기술영역이 AI와 융합되어 있는 기술들을 조사 분석한다.

본 연구에서 AI 융합 의료 특허기술 분석을 위하여 [IPC] G05B에서 13/00, 13/04, 17/00, 19/00을, G06T에서 9/00, 11/00, 15/00, 17/00, 19/00을 포함시켰다. 그 이유는 G05B13/00 기술은 적응제어, 즉 미리 지정된 규준에 따라서 최적한 동작을 하도록 그 자체를 자동적으로 조정하는 계에 관한 것이며, G05B13/04 기술은 모델 또는 시뮬레이터(Simulator)의 사용을 동반하는 것, G05B17/00 기술은 계의 모델 또는 시뮬레이터의 사용을 동반하는 계에 관한 것, G05B19/00 기술은 프로그램 제어계에 관한 기술이므로 AI 기술과 관련이 있는 분류이기 때문이다. 또한 G06T9/00 기술은 이미지 부호화, 예로, 비트맵으로부터 비 비트맵으로 부호화하는 기술, G06T11/00 기술은 이차원(2D) 화상 생성 기술, G06T15/00 기술은 삼차원(3D) 화상 렌더링 기술, G06T17/00 기술은 컴퓨터 그래픽용 3차원(3D) 모델링기술, G06T19/00 기술은 컴퓨터 그래픽용 3D 모델 또는 화상기술이므로 분석에 포함시켰다.

이들 특허분류가 AI관련 기술인지 확인하기 위하여 특허로 출원된 기술에 의하여 구체적으로 살펴보면, G05B13/00 기술에는 “기술적 프로세스에 있어서 센서 예측을 위한 케이스베이스 추론 시스템의 방법 및 장치(A SYSTEM OF CASE-BASED REASONING FOR SENSOR PREDICTION IN A TECHNICAL PROCESS, ESPECIALLY IN A CEMENT KILN, METHOD AND APPARATUS THEREFOR)”, “지능형 모듈들을 채용한 자동 프로그래밍 시스템(AUTOMATED PROGRAMMING SYSTEM EMPLOYING INTELLIGENT MODULES)” 등이 있고, G05B13/04 기술에는 “자율주행 자동차 설계를 위한 자율 주행 제어 개발 키트(AUTONOMOUS DRIVE CONTROL DEVELOPMENT KIT FOR AUTONOMOUS VEHICLE DESIGN)”, “두뇌모델 신경망 제어기(CMAC)의 매개변수 변환방법(PARAMETER MAPPING CALCULATION METHOD IN CMAC(CEREBELLAR MODEL ARTICULATION CONTROLLER))” 등의 발명이 있다. 이와 같은 IPC는 AI관련 기술이므로 AI 융합 의료기술로 충분히 적용될 수 있는 것이다.

AI 융합 [의료진단] 영역은 영상진단기기(Imaging equipment), 생체계측기기(Biometric instrument), 체외진단 기기(In vitro diagnostic equipment), 의료용 거울(Diagnostic mirror) 4개의 [중분류(Category)]로 나눌 수 있고, [소분류(Contents)]로는 ⅰ)영상진단 기기에서는 X선 및 CT, MRI/PET, 초음파 진단장치(초음파 영상, 초음파 프로브), ⅱ)생체계측기기에서는 심박측정 장치(혈압, 심박, 맥박 측정 장치), 청진기, 심전계, 뇌파검사 장치, 근전도 검사 장치, 체온 측정 장치, 호흡기능 검사 장치(폐활량계, 호흡 측정기), 청력 검사 장치, 검안 장치, 혈류계측 장치(산소포화도, 혈류, 심박출), 생체진단 장치(임피던스, 한방진단), 기타(키, 피부 등) 측정 장치, ⅲ)체외진단 기기에서는 혈액측정 장치, 화학분석 장치, ⅳ)의료용 거울에서는 내시경, 기관지경, 식도경, 복강경, 관절경, 이비인후경으로 나눌 수 있다.

[IPC]와 매칭되는 분류표는 표 1. 인공지능(AI)-의료진단 기술 IPC 특허분류 코드와 같다.

AI 융합 [수술]의료 영역은 미세수술기구(로봇, 견인기), 안과치료기기(안과용 수술, 치료 장치), 방사선 치료기, 체외충격파치료기, 의료용 산소 챔버, 비기계적 수술 장치(전자기파, 레이저, 열), 매체 도입 장치(카테터, 약물주입기), 봉합장치(결찰, 봉합, 지혈 장치), 기타 수술기구(칼, 가위, 톱 등)가 있다.

[IPC]와 매칭되는 분류표는 표 2. 인공지능(AI)-수술 영역 IPC 특허분류 코드와 같다.

AI 융합 [정형 및 재활] 영역에서 정형 의료 영역에는 인공관절(무릎, 발목, 고관절), 스텐트(기관용, 기관지용, 대장용, 혈관용, 심혈관용), 접합기구(뼈 관절용, 나사, 플레이트) 등이 있고, AI 융합 재활 의료 영역에는 정형기구(정형 및 기능 회복용 기구, 견인장치, 교정 장치), 청각기구(보청기, 귀 치료, 귀 보호 장치), 시각기구(시각 보조 장치, 맹인유도), 환자운반차, 기타 기기(입욕, 수면 장치) 등이 있다.

[IPC]와 매칭되는 분류표는 표 3. 인공지능(AI)-정형외과 및 재활 영역 IPC 특허분류 코드와 같다.

AI 융합 [헬스 케어] 의료 영역에는 원격 관리(의료, 원격 의료)(Remote management (medical, remote)), (환자) 기록 관리((patient) Record management, human management), 데이터, 정보관리, 제어(Data, Information Management, Control)가 있다.

[IPC]와 매칭되는 분류표는 표 4. 인공지능(AI)-헬스 케어 영역 IPC 특허분류 코드와 같다.

AI 융합 [기타 의료용품 등 의료전반] 영역에는 ⅰ)진료장치(Medical device)로서 환자용 침대(진료대, 수술대), 침상위생기구(대소 변기, 세정기), 신생아보육기(인큐베이터), 소독 살균기, 기타장치(콘솔, 손수레, 조명기), ⅱ)마취호흡 기기(Anesthesia ventilator)로서 마취기, 호흡보조기, ⅲ)치료보조 장치(Therapeutic auxiliary device)로서 (의료용)흡입기/분무기, 심장 충격기(심장자극기 포함), 심폐인공 소생기, (의료용)자기치료기, (의료용)전기자극기, (의료용)온열기/저온기, 마사지장치, ⅳ)내장기능용 장치(Entrails v. container)로서 인공대체물(인공기관모발/피부이식, 보형물), 순환장치(흡입, 펌프, 순환, 수혈, 혈액분리), 혈액여과장치가 있고, ⅴ)기타 의료용품(Medical supplies item)으로는 침(주사침, 천자침), 수액장치(주사기, 수액장치), 채혈기구, 의안/렌즈, 외과용품(붕대, 보호대, 커넥터), 봉합사, 피임용구, (의료용)체액유도장치(취관/체액유도장치), (의료용)흡수용품(위생용품, 일회용흡수용품), 재료/조성물(외과용 재료, 의료용조성물), (의료/제약용)용기, 기타용품(구급함, 성 보조 기구, 흡입/세척장치) 등이 있다.

[IPC]와 매칭되는 분류표는 표 5. 인공지능(AI)-기타 의료용품 등 의료전반 영역 IPC 특허분류 코드와 같다.

AI 융합 영상진단 기기에서 ⅰ)영상진단기기(Imaging equipment)의 대표적인 특허기술로는 “기계학습을 통한 의료영상 판독 및 진단 통합 시스템(SYSTEM FOR INTERPRETING MEDICAL IMAGES THROUGH MACHINE LEARNINGS)”, 의료 영상 촬영 중에 환자의 상태를 모니터링하고 환자의 상태에 따라 적합한 동작을 수행하는 “환자 모니터링 방법 및 장치”에 관한 기술이 있다. ⅱ)생체계측기기인 심박측정 장치(Biometric instrument)에는 “관동맥 병변들의 위치, 발병, 및/또는 변화를 예측하기 위한 시스템들 및 방법들(SYSTEMS AND METHODS FOR PREDICTING LOCATION, ONSET, AND/OR CHANGE OF CORONARY LESIONS)”이 있으며, ⅲ)체외진단 기기(In vitro diagnostic equipment)인 혈액측정 장치, 화학분석 장치에는 “혈관 기하학적 구조 및 생리학으로부터 혈류 특징들을 추정하기 위한 시스템들 및 방법들(SYSTEMS AND METHODS FOR ESTIMATING BLOOD FLOW CHARACTERISTICS FROM VESSEL GEOMETRY AND PHYSIOLOGY)”이 있고, ⅳ)의료용 거울(Diagnostic mirror)인 내시경에는 “캡슐내시경의 위치 추적 방법 및 장치(METHOD AND APPARATUS FOR TRACKING POSITION OF CAPSULE ENDOSCOPY)”가 있다.

표 6을 보면, 인공지능(AI)-진단장치 영역에서 [중분류(Category)] 기준으로 한국과 일본 합하여 가장 많은 특허출원은 Biometric instrument 분야로서 181건이고, 가장 특허출원이 적은 분야는 Diagnostic mirror로서 13건으로 나타났다. 의료용 거울(Diagnostic mirror)인 내시경, 기관지경, 식도경, 복강경, 관절경, 이비인후경 등에 아직 특허출원이 미미하여 공백기술로 볼 수 있고, [IPC]별로는 H05G1/00-1/70(X-ray apparatus involving X-ray tubes), H05G2/00(Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma), G01N29/24,26(Probes, Arrangements for orientation or scanning), H04R17/00(Piezo-electric transducers; Electrostrictive transducers), A61B7/(Instruments for auscultation), A61B5/01(Measuring temperature of body parts), G01K5/22(with provision for expansion indicating over not more than a few degrees, e.g. clinical thermometer), A61B5/12(Audiometering), A61B3/00-3/18(Apparatus for testing the eyes; Instruments for examining the eyes)과 같은 기술이 한일 모두 포함하여 특허출원이 3건 이하로서 매우 적으므로 공백기술로 볼 수 있다.

AI 융합 수술 영역에서의 주요특허기술은 방사선치료기(Radiotherapy equipment)에 관한 기술로서 “데이터마이닝을 이용한 방사선 치료 계획의 검증 방법(EVALUATION METHOD FOR RADIOTHERAPY PLAN USING DATA-MINING)”, 매체도입장치(카테터, 약물주입기)(Media acquisition device(categor, drug injector))로는 “환자의 통증 경감을 위해 자율 구동되는 인공 지능형 의료용 석션기 및 인공 지능형 의료용 석션기의 제어 방법(SUCTION PUMP OF ARTIFICIAL INTELLIGENCE TYPE AUTONOMOUSLY DRIVED FOR PATIENT''S PAIN RELIEF, AND CONTROLLING METHOD OF SUCTION PUMP OF ARTIFICIAL INTELLIGENCE TYPE)”이 있으며, 기타수술기구(Other surgical instruments)로는 “적어도 부분적으로 펄스 파형에 기반하는 자동화 진단(AUTOMATED DIAGNOSIS BASED AT LEAST IN PART ON PULSE WAVEFORMS)” 등이 있다.

수술영역에서 특이한 점은 매체도입장치(Media acquisition device)는 총 9건이며, 그중 9건 모두를 출원인 ㈜엘메카가 출원하였고, 3건은 출원공개 상태이며, 6건이 등록되어 있다.

표 7을 보면, 인공지능(AI)-수술 영역에서 [중분류(Category)] 기준으로 한국과 일본 합하여 가장 많은 특허출원은 Surgical treatment equipment(robot etc) 분야로서 16건이고, 가장 특허출원이 적은 분야는 Other surgical instruments로서 8건으로 나타났다. Other surgical instruments 분야기술이 공백기술이지만, 특히 수술치료기기(로봇 등)(Surgical treatment equipment(robot etc))는 일본에서 한건도 특허출원이 없어 일본에 있어서 공백기술로 볼 수 있고, [IPC]별로는 A61B17/00,02((A surgical instrument, instrument, or method), A61B3/13(Halmic microscopes), A61F9/00,013(Methods or devices for treatment of the eyes), A61B17/22(Implements for squeezing-off ulcers or the like on inner organs of the body), A61N7/00,02(Ultrasound therapy), A61B18/(Surgical instruments, devices or methods for transferring non-mechanical forms of energy to or from the body), A61B17/03-138(For closing wounds, or holding wounds closed), A61G10/(Treatment rooms for medical purposes)과 같은 기술이 한일 모두 포함하여 특허출원이 3건 이하 매우 적으므로 공백기술로 볼 수 있다.

AI 융합 정형 및 재활 영역 특허기술에 있어서 대표적인 특허로는 “생체 측정 인증 기기와 생체측정 인증 방법(BIOMETRIC AUTHENTICATION DEVICE AND BIOMETRIC AUTHENTICATION METHOD)”과, “촬상된 눈의 광학적 축 벡터를 계산하기 위한 방법과 컴퓨테이션(METHOD AND COMPUTATIONS FOR CALCULATING AN OPTICAL AXIS VECTOR OF AN IMAGED EYE)”과 같은 특허들이 있다.

표 8을 보면, 인공지능(AI)-정형 및 재활 영역에서 [중분류(Category)] 기준으로 한국과 일본 합하여 가장 많은 특허출원은 Artificial joints, stents, joints, orthopedics 분야로서 15건이고, 가장 특허출원이 적은 분야는 Hearing, visual aids 분야로서 1건밖에 특허출원이 없는 것으로 나타났다.

AI 융합 정형 및 재활 영역에서는 10건 이하인 Hearing, visual aids 분야와, Other devices for patient support, rehabilitation, etc. 분야기술이 공백기술이고, [IPC]별로는 A61F2(Artificial joint (tissue, ankle, hip), Stents (for organ, bronchial, colon, vascular, cardiovascular)), A61B17/56-92(Joints (for bone joints, screws, plates)), H04R25/A61F11(Auditory equipment (auditor, ear therapy, ear protection)), A61H3/06(Visual aids (visual aids, blind induction)), A61G1(Patient transport vehicle)이 공백기술이다.

AI 융합 헬스 케어 의료 영역에서 원격진료(Remote management (medical, remote)) 특허기술에는 “클라우드 빅데이터 기반 지능형 스마트 케어 시스템(CLOUD BIG DATA-BASED INTELLIGENT SMART CARE SYSTEM FOR PREVENTION AND TREATMENT OF DEMENTIA)”, “생체 신호를 수집하여 수면상태를 판별하고 수면 인자를 도출하는 방법 및 이를 이용한 서버(METHOD FOR DETERMINING SLEEP STATE AND DISCOVERING SLEEP FACTOR BY COLLECTING BIO-SIGNAL AND SERVER USING THE SAME)” 등이 있고, 환자기록 관리((patient) Record management, human management)에는 사용자 단말을 통해 손목밴드 등과 연동하고, 사용자 단말은 통신 프로그램의 서버와 통신하여 건강을 체크하는 “정보 공유 방법 및 장치(INFORMATION SHARING METHOD AND DEVICE)”, “인공지능 모델을 통해 사용자의 감정과 행동을 심리 처방하는 웨어러블 장치를 이용한 전자장치, 방법 및 시스템(ELECTRONIC APPARATUS, METHOD AND SYSTEM FOR USING WEARABLE APPARATUS FOR PRESCRIBING OF PSYCHOLOGY ASSOCIATED WITH EMOTION AND BEHAVIOR OF USER THROUGH ARTIFICIAL INTELLIGENCE MODEL)” 등이 있으며, 데이터 및 정보관리와 제어(Data, Information Management, Control) 기술에는 “대용량 데이터의 텍스트마이닝을 위한 의미기반 분류 추출시스템(CLASSIFICATION-EXTRACTION SYSTEM BASED MEANING FOR TEXT-MINING OF LARGE DATA.)”, “의료 데이터 해석 방법, 의료 데이터 해석 장치(analyzer) 및 프로그램(MEDICAL DATA ANALYSIS METHOD, MEDICAL DATA ANALYSIS DEVICE AND PROGRAM)”과 같은 기술이 있다. 구글의 개인전자건강기록(PHR)[4]과 같은 기술은 “순환 신경망들을 사용하는 건강 이벤트들의 분석(ANALYZING HEALTH EVENTS USING RECURRENT NEURAL NETWORKS)”, “프라이버시를 보존하면서 민감한 정보 유출을 검출하기 위한 시스템들 및 방법들(SYSTEMS AND METHODS FOR DETECTING SENSITIVE INFORMATION LEAKAGE WHILE PRESERVING PRIVACY)” 등이 있다.

표 9를 보면, 인공지능(AI)-헬스 케어 영역에서 [중분류(Category)] 기준으로 한국과 일본 합하여 가장 많은 특허출원은 Data, Information Management, Control 분야로서 189건이고, 가장 특허출원이 적은 분야는 (patient) Record management, human management로서 57건으로 나타났다. 일본에서 특허출원이 11건 밖에 되지 않은 환자기록관리((patient) Record management, human management) 분야기술을 공백기술로 볼 수 있고, [IPC]별로는 A61M5/00,14(Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way),G06K17/00(Automatic card files incorporating conveying and reading operations), G06Q50/24((patient) Record management), H04M3/00(Automatic or semi-automatic exchanges(calling signal))들을 공백기술로 볼 수 있다.

AI 융합 기타 의료용품 등 의료전반 영역에는 진료장치(Medical device) 특허기술에는 “의료 영상에 기반하여 상태를 진단하는 장치 및 방법(APPARATUS AND METHOD FOR DIAGNOSING A MEDICAL CONDITION ON THE BAISIS OF MEDICAL IMAGE)”, 마취호흡 기기(Anesthesia ventilator)에는 “자율 구동형 인공 지능형 의료용 석션기 및 이에 사용되는 카테터(SUCTION PUMP OF ARTIFICIAL INTELLIGENCE TYPE AUTONOMOUSLY DRIVED, AND CATHETER USED THRERIN)”, 치료보조 장치(Therapeutic auxiliary device)로서 “이어피스로 활력 징후 모니터링을 위한 시스템 및 방법(SYSTEMS AND METHODS FOR VITAL SIGNS MONITORING WITH EAR PIECE)”, 내장기능용 장치(Entrails v. container)로서 “부품들의 키트 및 이를 포함하는 지방흡입 및 지방충전 장치(KIT OF PARTS AND APPARATUS FOR LIPOSUCTION AND LIPOFILLING OF ADIPOSE TISSUE INCLUDING THE SAME)”, 기타 의료 용품(Medical supplies item)으로서 “분산형 데이터베이스를 갖는 의료 디바이스 시스템 및 방법(MEDICAL DEVICE SYSTEM AND METHOD HAVING A DISTRIBUTED DATABASE)” 등이 있다. 특히 의료교육은 장소와 시간, 장비의 고가로 인한 금전적 제약이 특히 심하며 cadaver(카드버: 인체해부 실습용 시체)를 통해 이루어지기 때문에 어려움이 많다[5]. 이러한 문제점의 해결 방법으로 3D-Virtual Reality(3D가상현실)를 활용하는 기술은 특허기술로서 “인지장애 조기진단을 위한 VR기반 인지능력 향상, 교육 및 평가 시스템(IMPROVING COGNITIVE ABILITY, EDUCATION AND EVALUATION SYSTEM BASED ON VIRTUAL REALITY FOR EARLY DIAGNOSIS OF COGNITIVE IMPAIRMENT)”와 같은 특허기술이 있다.

표 10을 보면, 인공지능(AI)-기타 의료용품 등 의료전반 영역에서 [중분류(Category)] 기준으로 한국과 일본 합하여 가장 많은 특허출원은 Medical device 분야로서 459건이고, 가장 특허출원이 적은 분야는 Anesthesia ventilator로서 7건으로 나타났다. 공백기술은 마취호흡 기기(Anesthesia ventilator)와, 일본에서 한건의 특허출원도 없는 내장기능용 장치(Entrails v. container) 분야기술이다. [IPC]별로는 표 5. 인공지능(AI)-기타 의료용품 등 의료전반 IPC 특허분류 코드에서 G06N(Medical general), A61N1((medical) Electric stimulator), A61H7(Massage device), A61M1(Circulatory system (inhalation, pump, circulation, transfusion, blood separation)), A61M5(Hydraulic unit (injector, fluid reservoir)), A61F13, A61L15/2,5((medical) Absorbent (sanitary, disposable)), A61L24(Material/component (surgical materials, medical fabrics))을 제외한 모든 부분이 공백기술에 해당된다. 즉, IPC 코드의 일부를 제외하고 인공지능(AI)-기타 의료용품 등 의료전반 영역은 아직 대부분 미개척분야에 속한다고 할 수 있다. 이와 같은 기술들은 특허출원이 없거나 몇 건 되지 않으므로 시장에서 선점할 수 있는 기술들에 해당하므로 이를 중심으로 기술을 개발하는 것이 중요하다고 볼 수 있다.