제조분야 데이터 기반 제품·서비스 개발 관련 애로사항 및 추진계획 등의 개요

가. 애로 기술의 개요 - 환자 모니터링 시스템에서 실시간으로 생체신호(심박수, 심박변이, 산소포화도, 자율신경계 균형도, 체온, 기립성저혈압 여부)와 위치정보를 측정할수 있는 생체신호 측정 모듈과 위치 정보 측정 모듈이 부착 된 웨어러블 디바이스(밴드)의 시제품 제작 나. 개발 내용 - 개발할 시제품의 주요 스펙 확정 등의 기획은 완료되었으며 본 사업을 통해 설계와 개발을 완료할 예정임 ■ 요건 ○ 내장 센서: 심박센서, 산소포화도센서, 6축 기울기센서(자이로+가속도), 체온센서 ○ 통신 방법: advertise(Broadcast) mode, listener mode (특정 포트로 신호를 기다리는 모드) ○ 배터리 충전 방식: 무선 ■ 기능 ○ 주기별 생체 신호 측정 ○ 송신 모듈 개발 (broadcasting) ○ 수신 모듈 개발 (listening) ○ 수신 신호에 따른 측정 주기 변경 ○ UI(경고음, 조명색, 깜빡 속도) 개발 - 측정 상태, 수신 신호 표시, 밴드 상태(배터리 상태 등) ■ 개발 내용 ○ 광용적맥파 측정 기술 개발 - 실시간 광용적 맥파 변화량 모니터링기능 - 측정된 생체신호 Rawdata 저장 기능 - 동작 시간에 따른 배터리 변화량 및 베터리 잔량 표시 기능 - 사용자 특성을 고려한 실시간 광량 조절 알고리즘 적용 - 주변광에 의한 노이즈를 최소한으로 줄이기 위한 PPG 모듈 설계 - PPG소형화를 위환 하드웨어 설계 ○ 관성측정 모듈 개발 - 6축 자이로 가속도 센서 모듈 개발 → 시리얼 및 I2C통신 인터페이스 타입의 6축 가속도 자이로 센서 모듈을 개발할 예정으로 MCU-6050칩 사용 ○ 체온측정 모듈 개발 다. 추진 일정 ○ 광용적맥파 측정 모듈 설계: 23.03.22~23.04.30 ○ 관성 측정 모듈 설계: 23.03.22~23.05.31 ○ 체온 측정 모듈 설계: 23.03.22~23.05.31 ○ 광용적맥파 측정 모듈 개발: 23.05.01~23.06.30 ○ 관성 측정 모듈 개발: 23.06.01~23.07.31 ○ 체온 측정 모듈 개발: 23.06.01~23.07.31 ○ 각 모듈 별 데이터 수집, 검증, 보완: 23.07.01~23.08.31 ○ 웨어러블 디바이스(밴드) 완성 시제품 제작: 23.08.01~23.08.31 ○ 최종 시제품 검증 및 보완: 23.09.01~23.09.30 ○ 최종보고: 23.10.01~23.10.30

지원의 필요성

가. 개발의 필요성 ○ 의료현장에서는 환자의 생체신호를 측정하기 위해 각종 전극과 센서를 환자의 피부에 붙이고 다수의 케이블을 의료장비와 연결하는 방법을 사용하고 있으나 이러한 방법은 측정 도중 자유롭게 몸을 움직일 수 없어 환자의 활동에 구속을 주고 스트레스를 받게 되며 대부분의 센서 장비들은 피부 접촉 시 이물감을 동반 하며 장시간 계측 특성에 따라 정확성이 떨어지게 감소되어 연속 생체신호 모니터링이 어려운 한계성을 가짐(ex. 마시모 Radius VSM) ○ 이에 웨어러블 디바이스 형태의 환자 모니터링 시스템이 나왔으나 측정가능한 생체신호가 심박수 정도이거나(ex. 피플앤드테크놀러지 IndoorPlus+ SmartCare) 환자의 생체신호를 별도의 여러 가지 웨어러블 디바이스를 통해 수집하여 각 장비를 별도로 관리해야 하는 문제점 역시 존재함(ex. 씨어스테크놀러지 Thync) ○ 이에 당사는 밴드형태의 웨어러블 디바이스에 각종 센서를 통합하여 하나의 디바이스를 통해 다양한 생체신호(심박수, 심박변이, 산소포화도, 자율신경계 균형도, 체온, 기립성저혈압 여부)와 위치정보를 수집하여 실시간으로 모니터링이 가능하도록 할 예정임 나. 지원의 필요성 ○ 당사는 기존의 생체신호 측정 모듈(심박센서+산소포화도센서)에 체온센서를 결합하여 새로운 생체신호 측정 모듈을 개발하고 또한, 위치정보 측정모듈을 별도 개발해 환자 모니터링용 웨어러블 디바이스를 완성할 예정임 ○ 전세계적으로 최초이면서 성능이 아주 우수한 환자 모니터링 전용 웨어러블 디바이스를 개발하기 위해 본 사업을 통한 지원이 매우 절실함

데이터 활용도

가. 데이터 관련 장비 활용 계획 (1) 센서 디바이스 신호 계측·데이터 처리 및 디버깅 시스템 ■ 용도 ○ 제조서비스 융합 신제품 개발 과정에서 기능 추가 및 확대 등을 위한 IoT 센서, 통신모듈 등 부착 후 데이터 수집·전송 등의 정상 작동여부를 검증하기 위한 장비 ■ 활용 계획 ○ 본 사업을 통해 개발하게 될 환자 모니터링 시스템의 웨어러블 디바이스(밴드) 시제품의 각 모듈(광용적맥파 측정 모듈, 관성측정 모듈, 체온측정 모듈)별 측정 데이터의 정상 통신여부 검증 (2) 실증 데이터 분석을 위한 하이브리드 딥러닝 시스템 ■ 용도 ○ 서비스 목표(솔루션) 도출을 위하여, 다양한 센서 및 디바이스로부터 수집한 현장데이터 기반의 분석모델(딥러닝 등) 학습 및 최적화에 활용 ■ 활용 계획 ○ 본 사업을 통해 제작예정인 환자 모니터링 시스템의 웨어러블 디바이스(밴드) 시제품을 통해 수집하게 될 생체신호는 심박수, 심박변이, 산소포화도, 자율신경계 균형도, 기립성저혈압 여부인데 이중 기립성저혈압 여부는 광용적맥파 측정 모듈에서 측정된 심박변이를 분석모델 학습을 통해 결정하게 되므로 이에 활용할 계획임 나. 서비스 개선 가능성 (1) 센서 디바이스 신호 계측·데이터 처리 및 디버깅 시스템 ○ 광용적맥파 측정 모듈, 관성측정 모듈, 체온측정 모듈에서 측정한 데이터가 정상 통신이 되는지를 검증 (2) 실증 데이터 분석을 위한 하이브리드 딥러닝 시스템 ○ 광용적맥파 측정 모듈에서 측정된 심박변이를 분석모델 학습을 통해 기립성저혈압 여부의 판별에 대한 정확도 향상에 크게 기여할 것으로 기대

기대효과(시장성 및 경제성)

가. 데이터 관련 장비 활용 계획 (1) 센서 디바이스 신호 계측·데이터 처리 및 디버깅 시스템 ■ 용도 ○ 제조서비스 융합 신제품 개발 과정에서 기능 추가 및 확대 등을 위한 IoT 센서, 통신모듈 등 부착 후 데이터 수집·전송 등의 정상 작동여부를 검증하기 위한 장비 ■ 활용 계획 ○ 본 사업을 통해 개발하게 될 환자 모니터링 시스템의 웨어러블 디바이스(밴드) 시제품의 각 모듈(광용적맥파 측정 모듈, 관성측정 모듈, 체온측정 모듈)별 측정 데이터의 정상 통신여부 검증 (2) 실증 데이터 분석을 위한 하이브리드 딥러닝 시스템 ■ 용도 ○ 서비스 목표(솔루션) 도출을 위하여, 다양한 센서 및 디바이스로부터 수집한 현장데이터 기반의 분석모델(딥러닝 등) 학습 및 최적화에 활용 ■ 활용 계획 ○ 본 사업을 통해 제작예정인 환자 모니터링 시스템의 웨어러블 디바이스(밴드) 시제품을 통해 수집하게 될 생체신호는 심박수, 심박변이, 산소포화도, 자율신경계 균형도, 기립성저혈압 여부인데 이중 기립성저혈압 여부는 광용적맥파 측정 모듈에서 측정된 심박변이를 분석모델 학습을 통해 결정하게 되므로 이에 활용할 계획임 나. 서비스 개선 가능성 (1) 센서 디바이스 신호 계측·데이터 처리 및 디버깅 시스템 ○ 광용적맥파 측정 모듈, 관성측정 모듈, 체온측정 모듈에서 측정한 데이터가 정상 통신이 되는지를 검증 (2) 실증 데이터 분석을 위한 하이브리드 딥러닝 시스템 ○ 광용적맥파 측정 모듈에서 측정된 심박변이를 분석모델 학습을 통해 기립성저혈압 여부의 판별에 대한 정확도 향상에 크게 기여할 것으로 기대