R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201515CTAP-C077516-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 교통사고 예방을 위한 자가 진단용 피로도 측정기 (바이오센서)의 기초 원천기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2014-07-11 ~ 2016-07-10 | |||||
| 연구책임자 | 정효일 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
7명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
9명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 187,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 187,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 375,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 375,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 연세대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | . | |||||
| ISBN | . | |||||
| 주요 내용 |
● 최근 10년간 자동차 교통사고로 인한 사망 원인 중 운전자 피로의 누적, 즉 졸음으로 인한 사고가 전체 교통사고의 23%, 사망률의 32%를 차지하고 있음. ● 본 연구는 운전자의 타액 속에 존재하는 피로도(졸음등)지표를 실시간으로 측정할 수 있는 바이오센서를 개발하고 이를 스마트폰과 연동한 <바이오센서-스마트폰 시스템>을 개발하여 피로도에 대한 정량화의 원천 기술 개발. 연구된 기술을 통해 교통사고를 사고 예방과 보다 안전한 도로 교통상황을 만들고자 함. ● 바이오센서를 이용한 운전자의 피로도의 실시간 측정기술은 전 세계적으로 매우 드물고 태동기에 있는 것으로 원천기술을 보유하면 세계시장에 우위를 점할 수 있음 [최종목표] 운전자 피로도를 정확하게 측정할 수 있는 스마트폰 기반 자가 측정기술 및 기초원천기술 개발(운전자의 피로도 자가 측정기기 (Drowsy Drivers Monitoring System) 원천기술개발) 1.스트립 바이오센서 제작 -피로도 지표의 고감도 측정을 위한 스트립 형태의 바이오센서 설계 및 제작 2.스마트폰 홀더 설계 및 제작 -스마트폰과 연동할 스마트폰 홀더 (strip holder)의 설계 및 제작 3.？안드로이드 기반 어플리케이션 제작 -스트립 test line에서 읽어낸 RGB값을 HSV 로 변환 시 발생하는 오차범위 조정 4.4가지 바이오마커를 동시에 측정할 수 있는 알고리즘 개발 -뇌파 측정을 이용한 스트립 바이오센서의 신뢰도 향상 5.제작된 스트립의 재현성 확보 및 성능향상을 위한 신뢰성 향상실험 진행 -뇌파 측정을 통해 생리신호를 검출하여 개발된 졸음운전 측정 시스템과 비교 후 측정 정확성 90% 이상으로 높임 6.시험 검사 연구(pilot study) 진행 -실제 운전 전문가들을 대상으로 가상체험 장치를 진행시킴 7.뇌파 측정 및 타액 수집을 통해 개발된 졸음운전 측정 시스템의 정확성과 신뢰성을 확보 [연구내용 및 범위] 운전자의 타액 속에는 육체적/정신적 피로에 관련된 생체물질(코티졸, 알파-아밀레이즈 등)이 분비됨 이러한 생체물질을 실시간으로 측정할 수 있는 고감도 바이오센서를 개발하고 운전자가 쉽게 자가 진단이 가능하도록 스마트폰과 연동시켜 작동하도록 함. 바이오센서는 신호의 안정화, 저가, 휴대성 등을 위해 스트립(strip)형태로 개발되며 운전 중에도 측정이 가능하도록 스마트폰의 구성요소를 활용함. 운전자의 뇌파측정을 통하여 기 개발된 운전자 피로도 자가 측정기기의 신뢰성을 확보하게 됨. 바이오센서-스마트폰 연동 시스템은 운전자의 피로도 정량화뿐만 아니라 운전자 경보를 위한 알람기능, 데이터 저장 기능 등이 있어 향후 자동차 보험료 절감기능, 사고 사전 예방 등이 기대됨. ● 현재까지 개발된 운전자 피로도 측정 혹은 졸음운전 방지 기술들은 운전자의 안면 근육 및 몸의 움직임등에 국한되어 있어 운전자들의 피로도 측정에 대한 정확도가 떨어지는 단점이 있음. ● 상기 언급된 제조사 및 자동차 업계에서 보유 및 개발한 시스템은 주로 고급 수입차에 탑재되어 있어 경제적이며 정확도가 높은 기술 개발이 요구됨. 본 연구진이 제안하는 인간 타액내 피로도 지표의 실시간 측정을 위한 스트립 바이오센서의 경우 종이와 플라스틱을 이용해서 가격을 매우 저렴하게 생산할 수 고 사용도 매우 편리하게 되어 운전자 피로도 측정기술과 시장에 혁신을 가져올 수 있음. ● 트레스를 받게 되면 뇌의 시상하부에서 뇌하수체 자극 호르몬을 분비하여 부신피질 호르몬 분비를 유도함. 부신피질 호르몬에 의해 코티졸의 생산이 증가되며 DHEA가 감소하며 피로도 증가, 식욕증가, 체중 증가와 같은 증상이 일어남. 코티졸과 알파 아밀라아제는 이와 같이 스트레스 지표 호르몬 및 효소뿐만 아니라 졸음을 유도하는 바이오마커로도 알려짐. ● 이러한 피로도에 관련된 호르몬등은 체내를 순환하며 타액, 눈물, 혈액과 같은 체액속에 존재하게 된다. 이들은 체내에서 그 농도가 순간순간 변화하기 때문에 실시간으로 측정할 수 있는 현장 검사 (Point-Of-Care-Testing) 기술이 필요함. ● 현재까지 알려진 졸음 유도 호르몬으로는 melatonin, growth hormone, cortisol, alpha-amylase, IgA 등이 있음. ● 따라서 본 연구진이 보유한 스트립으로 피로도를 측정 후 각각의 지표들의 정상범위를 넘어설 경우, 정상 최대치보다 높을 때 증가한 정도를 피로도로 환산해 뇌파 변화와의 상관관계를 규명하여 피로도 정도를 정립할 예정임. |
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| 색인어 | 한글 | 피로도 지표 | 타액 | 졸음운전 | 자동차 | 어플리케이션 |
| 영문 | fatigue index | saliva | drowsy driving | vehicle | application | |
| 최종보고서 | 별지6.최종보고서_최종본_연세대 정효일.pdf | |||||