초록 ▼

※ 연구개발 목표 및 내용
□ 최종 목표
본 연구가 지향하는 최종연구목표는 모세관 현상에 의한 고속 뇌 산소 반응 (FORCE, fast-oxygen response in capillary event) 효과에 기반하여 기존의 기능적 근적외선 분광법 (fNIRS, functional near-infrared spectroscopy)이 가지는 단점을 보완하고 그 기능적 한계를 극복한 신개념 고속 기능적 근적외선 분광 기법 (fast-fNIRS)의 개발임

□ 전체 내용
○ 기존의 낮은 fNIRS 신뢰도 및 시

※ 연구개발 목표 및 내용
□ 최종 목표
본 연구가 지향하는 최종연구목표는 모세관 현상에 의한 고속 뇌 산소 반응 (FORCE, fast-oxygen response in capillary event) 효과에 기반하여 기존의 기능적 근적외선 분광법 (fNIRS, functional near-infrared spectroscopy)이 가지는 단점을 보완하고 그 기능적 한계를 극복한 신개념 고속 기능적 근적외선 분광 기법 (fast-fNIRS)의 개발임

□ 전체 내용
○ 기존의 낮은 fNIRS 신뢰도 및 시공간 해상도를 재고하기 위한 근적외선의 변복조 패턴 최적화
○ 인공지능 기계학습을 통한 자가 적응형 근적외선 복조 기법, 뇌 기능적 네트워크 분석, 그리고 독립적 신호 분리 및 식별 등에 기반한 새로운 근적외선 신호처리 기법을 개발
○ 다중 동시 근적외선 소스 송출 및 획득 기법을 통한 fNIRS 신호의 품질과 시공간 해상도를 획기적으로 향상 시킨 fast-fNIRS 장치 및 분석 기법을 개발
- 상용 장비를 이용한 고신뢰 fNIR 신호 획득을 위한 신호처리 기법 개발 (1차년도)
- fNIRS 고속 측정을 위한 하드웨어 설계 및 모듈 제작 연구
(1차년도)
- fast-fNIRS 측정 장비 1차 시작품 제작 (2차년도)
- 고해상도 뇌 신호를 이용한 뇌 산소반응 특징 신호 검출
(2차년도)
- fast-fNIRS 장비를 이용한 fNIRS 고속 측정 및 2차 시작품 제작 (3차년도)
- 개발한 장치를 이용한 재활훈련 실험을 통한 기존 fNIRS 장치와 비교평가 및 검증 (3차년도)

※ 연구개발성과
○ 본 연구는 뇌 활동 반응의 실시간 관측 및 해석을 통한 뇌 활동 반응 기전의 이해를 위한 뇌신경 과학적 접근과 근적외선 제어 처리 기술을 활용해 새로운 고신뢰, 고속의 뇌 신호 획득 및 분석을 위한 공학적 접근을 융합한 결과임
○ 고신뢰 고해상도 fast-fNIRS 신호 획득 기법에 대한 원천기술을 확보함으로써 기타 신경과학 및 뇌신경외과 연구에 활용 가능성 제시
○ 결론적으로, 본 연구를 통해 실시간 뇌활동 반응 신호 획득 및 뇌 신호처리 기술 향상을 위한 원천기술을 확보함으로써 유관 연구 분야의 활성화를 유도할 수 있는 바람직한 융합 연구의 모델을 제시

※ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 빠르고 정확한 뇌 신호 측정 기기의 개발은 요구되며 연구되어 오고 있으며 그 중 fNIRS에 대한 국내 기술은 선진국대비 뒤떨어져 있는 상태임. 고정확·고신뢰·고속 fNIRS 신호 획득 기법 설계 및 개발에 집중하여 기존의 뇌 신호 측정 기기의 한계를 극복할 수 있는 방법을 제시
○ 본 연구의 연구목표는 관련 분야의 연구자라면 누구나 필요로 하고 해결하고자 하고 있으나, 전 세계적으로 확실한 해결책을 찾지 못하고 있는 연구 주제로 개발한 fast-fNIRS 기법을 활용하여 실용화에 어려움을 겪고 있는 뇌 활동반응 실시간 모니터링, 뇌 신호 기반 재활상태 모니터링 및 피드백, 그리고 실시간 뇌-컴퓨터 인터페이스와 같은 분야에 적용 가능할 것으로 사료됨
○ 또한, 실시간 뇌 활성 모니터링을 통해 노인과 장애인의 인지/운동 기능 재활 및 어린이와 청소년의 집중력, 학습능력 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대됨
○ 해당 기술은 미래 지향 기술로서 지식 기반형·국제경쟁력 확보가 가능한 고령사회 대비 및 고부가가치 산업기술로서 국가 복지수준에 대한 지표가 되며 국민 삶의 질 개선에 직접적으로 기여할 수 있을 것으로 기대됨

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 9
• 1) 연구수행 결과 ... 9
• 2) 목표 달성 수준 ... 9
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 9
• 5. 연구개발성과 및 활용 계획 ... 10
• 1) 연구성과 ... 10
• 2) 연구성과 활용계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 14