초록 ▼

□ 연구개요
- 이마에 부착하여 전두엽 영역으로부터 뇌파를 측정하거나 또는 가슴에 부착하여 심전도를 측정하여 수면 모니터링이 가능한 패치 디바이스 개발
- 청각 자극을 주어 수면을 유도할 수 있는 수면유도 솔루션 개발

□ 연구 목표대비 연구결과
- 수면다원검사 데이터베이스 구축
: 연구윤리위원회 승인 및 130명 피험자에 대한 수면다원검사 기록 확보
- 전두엽 뇌파 신호 기반의 수면 단계 분류 알고리즘 개발
: 정확도 72.57%, F1-score 55.03%, kappa valu

□ 연구개요
- 이마에 부착하여 전두엽 영역으로부터 뇌파를 측정하거나 또는 가슴에 부착하여 심전도를 측정하여 수면 모니터링이 가능한 패치 디바이스 개발
- 청각 자극을 주어 수면을 유도할 수 있는 수면유도 솔루션 개발

□ 연구 목표대비 연구결과
- 수면다원검사 데이터베이스 구축
: 연구윤리위원회 승인 및 130명 피험자에 대한 수면다원검사 기록 확보
- 전두엽 뇌파 신호 기반의 수면 단계 분류 알고리즘 개발
: 정확도 72.57%, F1-score 55.03%, kappa value 0.59를 달성
- 심박변이율을 활용한 수면 단계 분류 알고리즘 개발
: 심한 수면 무호흡 환자를 파함한 정확도 84.76%, kappa-value 0.52를 달성
- 산소포화도를 이용한 수면 무호흡/저호흡 센싱 알고리즘 개발
: 정확도 87.58%, kappa-value 0.6372 달성, 무호흡/저호흡 지수(Apnea/Hypopnea index, AHI) 상관도 0.95 달성
- 뇌파 데이터 기반의 졸음 추정 연구
: 기계학습 기반 16채널 사용 시 약 97%, 전두엽 뇌파 1채널 사용시 96% 내외 졸음 구간 검출 정확도 확보
- 이마 패치형 디바이스 개발
: Cortex M4 MCU 및 심전도 측정 AFE 기반 컨셉 디바이스 개발 완료
: MCU, AFE, Power의 기능별 보드가 Flexible PCB로 연결된 구조
- 수면 유도 음원 관련 연구
: 코로나19로 피험자 모집이 어려워 문헌 리뷰 연구로 수행
리뷰 1: 골전도 기반 음원 자극 전달이 가능
리뷰 2: 유색소음, 음악, ASMR의 음원 자극으로 유의미한 Sleep onset latency 감소 확인 (수면다원검사 활용 연구 결과)

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 향후 유관 타 연구과제에서 본 성과물 활용 추가 연구 수행
a) 용량성 결합의 생체 전극을 이용한 생체신호 측정 플랫폼 활용
: 스마트고글을 포함하는 신규 웨어러블 폼팩터, 미래모빌리티 등 신규 환경에 적용
b) 수면분석을 위한 인공지능 알고리즘 관련 연구 성과
: 수면 분석 외 졸음검출 등의 일상 응용 연구로 확장 시도
- 최근 침체에 빠진 헬스케어 웨어러블 시장의 활성화를 위한 차별화 서비스 구현
: 건강지표 측정 뿐만 아니라 수면 유도를 통한 건강 증진을 꾀하여 지속적 사용에 대한 동기 부여
: 웨어러블을 포함하는 다양한 개인용 건강관리기기에 수면분석 및 수면유도 솔루션으로 적용이 가능
- 디지털 의료 구현을 통한 헬스케어 IoT 디바이스의 고부가가치 산업화
- 디지털 헬스케어 및 일종의 디지털 치료 신시장에서 국제 경쟁력 확보

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 최종목표 ... 4
• 2) 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 1) 순천향대학교 부천병원 수면다원검사 데이터베이스 구축 ... 4
• 2) Fp1, Fp2의 Forehead 2채널 EEG를 이용한 수면 단계 분류 알고리즘 개발 ... 5
• 3) 심박변이율을 활용한 수면 단계 분류 알고리즘 개발 ... 5
• 4) 산소포화도 값만을 이용한 수면 무호흡/저호흡 이벤트 카운트 알고리즘 개발 ... 5
• 5) 뇌파 데이터를 이용한 졸음 추정 연구 ... 6
• 5) 이마 패치형 디바이스 개발 ... 6
• 6) 수면 유도 음원 연구 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 7
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 7
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 11
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 22