보고서 정보
주관연구기관 |
상명대학교 SangMyung University |
연구책임자 |
윤희남
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보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2023-03 |
과제시작연도 |
2022 |
주관부처 |
과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT |
등록번호 |
TRKO202300010042 |
과제고유번호 |
1711165020 |
사업명 |
개인기초연구(과기정통부) |
DB 구축일자 |
2023-10-11
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키워드 |
무구속 수면 모니터링.생체리듬 조절.입면개선.Unobtrusive Sleep Monitoring.Entrainment of Biological Rhythms.Sleep Onset Improvement.
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초록
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연구개요
본 연구에서는 비접촉, 무구속적으로 측정한 생체신호를 이용하여 1인, 건강인뿐만 아니라 2인, 수면 질환자의 수면 단계를 평가할 수 있는 인공지능 기반의 기술을 개발하고, 인체 내, 외부 자극을 이용하여 생체리듬을 조절하는 기술을 개발하며, 이를 활용하여 수면을 개선하는, 구체적으로 입면(잠드는데 걸리는 시간)을 개선하는, 기술을 개발함
연구 목표대비 연구결과
1. 비접촉 생체신호를 이용한 인공지능 기반 범용 수면 4단계 검출 기술 연구
심박변이율, 움직임, 호흡변이율을 정량화하여 수면을 4단계
연구개요
본 연구에서는 비접촉, 무구속적으로 측정한 생체신호를 이용하여 1인, 건강인뿐만 아니라 2인, 수면 질환자의 수면 단계를 평가할 수 있는 인공지능 기반의 기술을 개발하고, 인체 내, 외부 자극을 이용하여 생체리듬을 조절하는 기술을 개발하며, 이를 활용하여 수면을 개선하는, 구체적으로 입면(잠드는데 걸리는 시간)을 개선하는, 기술을 개발함
연구 목표대비 연구결과
1. 비접촉 생체신호를 이용한 인공지능 기반 범용 수면 4단계 검출 기술 연구
심박변이율, 움직임, 호흡변이율을 정량화하여 수면을 4단계로 분류하는 모델을 개발함. 해당 지표들은 접촉식 센서뿐만 아니라 비접촉 센서를 기반으로 수집한 심박, 호흡, 움직임 관련 데이터들을 활용함. 또한, 1인 건강인뿐만 아니라 수면 질환자, 동침자의 데이터를 이용하여 개발 기술의 성능을 평가함. 센서 종류, 대상자의 질환 유무, 수면 조건 (1인 또는 2인)에 대해 수면을 4단계로 분류하였을 때, 수면다원검사대비 66% ~ 74%의 정확도를 보임을 확인함
2. 생체리듬 조절 기반 입면 개선 기술 연구
외부 가이드 소리 자극을 이용하여 대상자의 호흡을 느리고 안정적으로 유도할 수 있고, 이는 자율신경계 활동을 변화시켜 입면 시간에 영향을 미칠 것이다라는 가설을 바탕으로 연구를 진행함. 연구 결과, 가이드 자극에 따라 호흡을 안정적으로 유도할 수 있었고, 이는 부교감 신경계 활동을 증가시켰으며, 나아가 자극 하에 입면 시간이 짧게 관찰되었음
연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
1. 비접촉 생체신호를 이용한 인공지능 기반 범용 수면 4단계 검출 기술 연구
기술의 발전으로 일상생활에서 생체신호 측정이 가능한 웨어러블, 니어러블 디바이스들이 상용화되고 있고, 대부분 심박, 호흡, 움직임 신호를 측정하고 있음. 이에 측정 장비가 다르더라도 상기 심박, 호흡, 움직임 정보를 제공 할 경우 기개발 알고리즘을 통해 수면을 분석할 수 있음
2. 생체리듬 조절 기반 입면 개선 기술 연구
기존 연구들과 다르게, 본 연구에서 제안하는 방법은 사전 훈련이 필요 없고, 대상자의 호흡 패턴을 반영하여 호흡 조절 가이드를 생성하여 불편함이 적음. 향후, 불면증 등 입면에 어려움이 있은 환자를 대상으로 연구를 진행하여 임상적 활용성을 평가할 수 있음
3. 활용 계획
본 연구 결과는 1일 수면에 대한 결과이지만, 필름형 센서를 가정 환경에 설치할 경우 장기간 데이터 수집이 가능함
상기 수면 데이터를 기반으로 대상자의 장기간 수면 패턴을 추정할 수 있음. 예를들어 일주기 리듬의 전진 및 지연, 주중 수면 규칙성, 주중-주일 수면 불규칙성, 사회적 시차증 등이 있음
상기 특성을 수치화할 경우, 대상자의 수면 패턴을 유형화할 수 있고 이를 활용한 수면 코칭이 가능할 것으로 예상됨
외부 자극을 이용한 호흡 조절 기술의 경우, 입면에 어려움이 있는 불면증 환자를 대상으로 효과를 평가할 것임
나아가, 호흡은 대상자의 의지에 따라 조절이 가능하므로 수면뿐만 아니라 일상 생활에서 인지기능 개선, 집중력 강화, 심혈관계 질환 개선 등의 연구를 진행할 계획
(출처 : 요약문 2p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 연구결과 요약문 ... 2
- 목차 ... 3
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
- 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
- 1) 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
- 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
- 1) 정성적 연구개발성과 (연구개발 결과) ... 8
- 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
- 3) 목표 달성 수준 ... 12
- 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
- 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 12
- 1) 연구 결과의 중요성 ... 12
- 2) 파급 효과 ... 13
- 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
- 6. 참고문헌 ... 14
- 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
- 붙임2 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
- 끝페이지 ... 23
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