주관기관 ㈜네오펙트
참여기관 단국대학교 산학협력단 국립재활원
SBI인베스트먼트주식회사
미래창조과학부
추천 알고리즘을 이용한 원격 재활 디지털 콘텐츠 서비스 개발
Development of digital contents service for remot rehabilitation using
recommendation algorithm
1) 공고번호 제2015-165호 2) 과제번호 R-20150805-002007
정보통신·방송 연구개발 (1연차) 보고서
3) 보안 등급 보안과제( ), 일반과제( ◯ )
4) 과제 성격 기초( ), 응용( ), 개발( ◯ )
5) 총괄과제명 6) 과제명
국 문 추천 알고리즘을 이용한 원격 재활 디지털 콘텐츠 서비스 개발 영 문 Development of digital contents service for remot rehabilitation
using recommendation algorithm
7) 주관기관 기관명 ㈜네오펙트 사업자등록번호 119-86-29663
주 소 (16890) 경기도 용인시 수지구 죽전로 152 단국대학교 서관 401호
8) 총괄책임자
성 명 반호영 직위/직급 대표
전화번호 070-8852-6518 부서 -
휴대전화번호 팩스번호 031-8005-4121
과학기술인등록번
호 11034267 전자우편 [email protected] 9) 총수행기간 2015. 09. 01 ~ 2017. 08. 31 (24 개월)
10) 협약기간 2015. 09. 01 ~ 2016. 08. 31 (12 개월) 11)사업비현황
(천원) 연도 정부
출연금
민간부담금 정부외
출연금 합 계
현금 현물 소계
재원 해당여부 1차년도(2015년) 700,000 0 239,238 239,238 0 939,238 2차년도(2016년) 700,000 0 236,238 236,238 0 936,238
정진기금 ◯
방발기금 합 계 1,400,000 0 475,476 475,476 0 1,875,476
일반회계
12) 참여기관
기관명 책임자성 명 직위/
직급 휴대전화 전자우편 과학기술인등
록번호 유
형
단국대학교
산학협력단 최용근 조교수 [email protected] 10205793
국립재활원 신준호 과장 10203510
SBI 인베스트먼트
주식회사 박준혁 팀장 [email protected] - 13) 참여기업 주관기관과 참여기관 중 중소기업( )개, 중견기업( )개, 대기업( )개 14)주관기관
실무담당자
성 명 김현수 부서/직위 기술전략팀/연구원
전화번호 070-8852-3699 전자우편 [email protected]
휴대전화번호 팩스번호 031-8005-4121
15) 과제특성 (해당사항 모두체크)
기술료비징수 사업화비적용 표준연계 경쟁과제 ◯ SW자산뱅크 ◯
공개SW 정책지정 일반형 ◯ 병렬형 총괄 병렬형 세부
16) TRL등급 ( 과제시작TRL ) ∼ (과제종료TRL) 17) 성격구분 창의( ), 전략( ), 혁신(◯) 동 연차·단계 보고서상의 기재 내용이 사실임을 확약하며, 만약, 사실이 아닐 경우 정보통신·방송 연구개발사업 관련 법령 및 규정에 따라 중단·협약해약·환수 등의 어떠한 불이익도 감수하겠습니다.
2016 년 07 월 일
총괄책임자 : 반 호 영 (서명) 주관기관장 : 반 호 영 (인감)/(직인) 미래창조과학부 장관 귀하
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- 1 -
제 출 문
미래창조과학부 장관 귀하
“추천 알고리즘을 이용한 원격 재활 디지털 콘텐츠 서비스 개발”(수행기간：
2015. 09. 01 ~ 2017. 08. 31)과제의 1연차 보고서 10부를 제출합니다.
2016. 07. 22.
주관기관명 ː ㈜네오펙트 반호영 (인)
참여기관명 ː 단국대학교산학협력단 박성완 (인)
참여기관명 ː 국립재활원 이성재 (인)
참여기관명 ː SBI인베스트먼트주식회사 다까하시요시미 (인)
총괄책임자 : 반 호 영
참여기관책임자 : 최 용 근
참여기관책임자 : 신 준 호
참여기관책임자 : 박 준 혁
정보통신․방송연구개발 관리규정 제35조에 따른 보고서 활용에 동의 합니다.
※ (인)은 1장에 찍는 것이 원칙이나, 불가피한 경우 개별적으로 가능
- 2 -
<목 차>
<요약문>... 3
1. 연구개발목표... 5
2. 연구범위 및 연구 수행 방법... 6
3. 연구개발 목표의 달성도 및 자체평가 ... 11
4. 연구개발성과(해당되는 성과만 기재)... 19
5. 구매 금액이 3천만원 이상인 연구시설ㆍ장비 구축 현황... 21
6. 연구개발비 집행 실적... 22
7. 연구 수행에 따른 문제점 및 개선 방향... 26
8. 중요 연구변경 사항... 26
9. 기타 건의 사항... 26
붙임1. 자체 보안관리 진단표... 27
붙임2. 연구실 안전조치 이행표... 28
- 3 -
<국문요약문>
연구개발 목표
o 홈 재활 치료를 위한 재활 콘텐츠 추천 알고리즘 및 원격 재활 모 니터링 시스템 개발
o End Product
- 개인 맞춤형 재활 콘텐츠 추천 알고리즘(SW) - 홈/원격 재활 모니터링 시스템(SYS)
연구개발 내용
o 홈/원격 재활 모니터링 및 개인 맞춤형 재활훈련 콘텐츠 제공 솔루션 개 발
- 사용자 시나리오 및 요구사항 정의
- 홈 재활 SW 솔루션 서비스 구조 설계 및 개발 - 홈 재활 SW 클라이언트 애플리케이션 개발
- 다양한 증상 및 장애별 재활훈련 콘텐츠 기획 및 개발 - 재활훈련 프로그램 구조 디자인 및 스케쥴링 방식 개발 - 모바일 및 웹 UI/UX 설계 및 사용자 어플리케이션 개발
o 개인 맞춤형 재활 치료 엔진 알고리즘 개발 - 개인 맞춤형 재활 치료 엔진 구현 및 성능 검증
o 사용성 평가 및 시범 서비스 운영
- 1차년도 결과물 및 2차년도 중간 결과물에 대해 사용성 평가를 수행 - 의학적 타당성 및 효과를 검증하기 위한 서비스 시범 운영
o 제품 상용화 준비
- 의료 SW로서의 판매를 위한 인증 준비 (국내 식약처, 미국 FDA, 유럽 CE)
- 시장 분석 및 비즈니스 전략 수립
- 전시회 및 학회 참석을 통한 결과물 홍보 - 지적재산권 강화를 위한 포트폴리오 구축
- 재활 SW 플랫폼 생태계 구축을 위한 타 업체와의 협력 방안 모색
연구개발성과
o SW 클라이언트 및 DB 요구사항 정의 o 추천 알고리즘 요구사항 정의
o 시장 리서치를 통한 수요층의 니즈 조사
o 조사 자료를 기반으로 재활 시장 및 서비스 요구사항 정의 o 훈련 동작 정의 및 게임화된 훈련콘텐츠 개발
o 개인 환자의 재활 훈련 환경을 고려한 UI/UX 설계 o 환자의 훈련 동기를 촉진시킬 수 있는 요소 추가 기획 중 o 내부 DB 및 클라우드 서버 설계
- 4 -
o 서버 DB 연동 의사용 웹 디자인
o 데이터 분석을 위한 환자군 및 콘텐츠 분류 o 개인화 알고리즘 설계
※ 환자 상태를 반영한 난이도 설정 기능 추가 예정
※ S/W 플랫폼 및 콘텐츠 안정화 이후 진행 예정
※ 시제품 통합 테스트 이후 진행 예정
활용계획 및 기대효과
o 개발 결과물이 하나의 SW플랫폼으로서 여러 기기들과 연동될 수 있는 인터페이스를 제공하기 때문에, 주관기관 외 여러 업체의 재활치료기기 와 연동되어 많은 시너지를 낼 수 있을 것이라고 예상
o 국내의 경우 디지털 홈 재활을 위한 치료기기 및 서비스가 거의 없어 주 로 미국, 유럽 제품을 사용하고 있는데, 본 과제를 통해 나온 결과물이 성공적으로 제품화될 경우, 국내 디지털 재활치료기기 및 서비스 시장을 확대할 수 있고 수입대체효과를 볼 수 있음
o 또한 상대적으로 저렴한 금액과 높은 품질의 서비스를 개발하여 글로벌 재활시장에 진출하여 세계적인 제품으로 발돋움
o 다양한 질병과 장애로 어려움을 겪는 많은 재활환자들이 저렴한 비용으 로 쉽게 재활훈련을 받고 빠르게 회복함으로써 삶의 질과 만족도를 높일 수 있고, 그만큼 지출되는 사회적 복지 및 의료비용을 줄일 수 있음 o 위와 같은 재활기기의 도움으로 의료진 1인당 치료할 수 있는 환자의 수
가 늘어나게 됨에 따라 좀 더 많은 환자들이 츼료를 받을 수 있으면서도 의료 서비스의 품질을 높아짐
핵심어(5개 이내) 국
문 홈 재활
개인 맞춤형
치료 추천 알고리즘 재활훈련
콘텐츠
원격 모니터링
영 문
Home rehabilitation
Personalized treatment
Recommendation algorithm
Training contents
Remote monitoring
- 5 -
<기술개발사업 주요 연구 성과>
1. 연구개발 목표 가. 최종 목표
o 홈 재활 치료를 위한 재활 콘텐츠 추천 알고리즘 및 원격 재활 모니터링 시스템 개발
o End Product
- 개인 맞춤형 재활 콘텐츠 추천 알고리즘(SW) - 홈/원격 재활 모니터링 시스템(SYS)
나. 당해 (연도·단계) 연구개발 목표 및 결과
구분(
연도)
세부 과제명
세부 연구
목표 연구개발 수행 내용 연구 결과
1차 연도 (2015)
-
홈/원격 재활 모니터링 및 개인 맞춤형 재활훈련 콘텐츠 제공 솔루션 개발
계획수립 및 자료조사
사용자 요구사항 정의 - SW 클라이언트 및 DB 요구사항 정의 - 추천 알고리즘 요구사항 정의
SW 서비스 구조 디자인 - 시장 리서치를 통한 수요층의 니즈 조사
- 조사 자료를 기반으로 재활 시장 및 서비스 요 구사항 정의
재활훈련 콘텐츠 개발 - 훈련 동작 정의 및 게임화된 훈련콘텐츠 개발
클라이언트 어플리케이션 개발
- 개인 환자의 재활 훈련 환경을 고려한 UI/UX 설 계
- 환자의 훈련 동기를 촉진시킬 수 있는 요소 추 가 기획 중
서버 SW 개발 - 내부 DB 및 클라우드 서버 설계 - 서버 DB 연동 의사용 웹 디자인
추천 엔진 알고리즘 개발 - 데이터 분석을 위한 환자군 및 콘텐츠 분류 - 개인화 알고리즘 설계
시제품 통합 ※ S/W 플랫폼 및 콘텐츠 안정화 이후 진행 예정 사용성 평가 ※ 추천 알고리즘 안정화 테스트 이후 진행 예정
- 6 -
2. 연구 범위 및 연구 수행 방법
연구 범위 연구 수행 방법
(이론적ㆍ실험적 접근방법) 구체적인 내용
사용자 시나리오 및 요구사항 정의
- 홈 재활 SW 솔루션에 대한 사용자 입장에서의 use case를 설계하고 비즈니스 모델 전략을 수립
- 전체 사용자 시나리오를 바탕으로 사용자 요구사항을 정의하고 이를 통해 서비스 및 시스템에 대한 요구사랑을 도출
[개발 대상의 사용자 시나리오]
홈 재활 SW 솔루션 서비스
구조 설계 및 개발
- 라파엘 클라이언트
애플리케이션으로부터 환자 데이터 및 컨텐츠 수행 결과 데이터를 전달받는 HTTP 웹서비스 개발
- 환자 및 환자의 보호자가 클라우드에 접근하여 의료 데이터를 조회하고, 그동안의 훈련 결과 및 추이를 확인할 수 있는 웹 및 앱 UI/UX 개발
- 수집한 의료 데이터를 개인 맞춤형 재활 치료 엔진을 위한 의미있는 데이터로의 변환을 위한 데이터 구조화 알고리즘 개발
- 재활 치료 엔진 알고리즘으로 정교화한 Therapeutic
Model에 환자 데이터 및 훈련 경과 정보를 대입하여 개인화된 추천 훈련 방향 및 컨텐츠를 제공하는 기능 개발 - 환자 개인정보와 의료정보 등
높은 보안 등급을 요하는 데이터를 관리하는
데이터베이스 구현 및 보안 기능 개발
[개발 대상의 서비스 구조]
※시스템 스펙 정의
- 서비스를 위한 모든 서버는 Amazon사의 AWS 서비스를 사용, 프론트엔드를 담당하는 Web Application Server만 외부로 통하는 하나의 접점을 가진다.
- 그 이외의 WAS, 데이터베이스 서버를 비롯한 모든 서버는 방화벽 뒤에 존재하여 외부로부터의 접근을 원천적으로 차단
- 익명(anonymous) 데이터화한 센서 데이터, 컨텐츠 결과 데이터 등은 비정형의 대용량 데이터로 수집 - 베이스인 파일 시스템 및 MapReduce는 Hadoop
솔루션을 사용함
- 7 -
- 데이터 분석을 위한 Query는 현재 Hive를 사용 예정이며, 그러나 일반 RDBMS 쿼리를 통해 데이터 추출을 할 수 있는 Tajo를 사용하면 기존 데이터베이스 엔지니어의 생산성 향상을 불러올 수 있기 때문에 생산성 비교를 통해 기술을 선택하여 서비스 개발할 예정
홈 재활 SW 클라이언트 애플리케이션
개발
- 실시간 재활기기 통신 및 피드백 기능 개발
- 시스템과의 HTTP 통신 기능 및 접속한 환자의 정보와 수행한 컨텐츠 수행 정보 서버 전송 기능 개발
- 클라우드 기반 정보 동기화 기능 개발
- 의료 데이터 암호화 기능 개발
[개발 대상의 클라이언트 구조]
다양한 증상 및 장애별
재활훈련 콘텐츠 기획
및 개발
- 뇌졸중, 척추손상, 오십견 등 다양한 증상과 장애의 재활에 적합한 재활훈련 콘텐츠를 개발
- 다양한 종류의 재활기기와의 연동이 가능한 multi-purpose 훈련콘텐츠, 특정 증상에 대하여 집중적인 훈련이 가능한 intensive-care
훈련콘텐츠 등 다양한 방식의 훈련콘텐츠를 기획 및 개발 - 참여기관인 국립재활원과
전문가 그룹과의 협업을 통해 기획 초기부터 의학적 효과를 극대화시킬 수 있는 적합한 재활훈련 콘텐츠를 기획 예정 - 게임디자인전문가와의 협업을
통해 ADL, cognitive training 등 다양한 재활훈련 게임 방식을 디자인하고 하나의 게임 안에 여러 다양한 요소를 넣어 난이도를 정교하게 조절할 수 있는 메카니즘을 설계하며 사용자의 동기부여를 높이기 위한 다양한 효과 및
[재활훈련 콘텐츠 예제]
- 8 - 장치를 개발
재활훈련 프로그램 구조
디자인 및 스케줄링 방식
개발
- 각 재활훈련의 목적과 용도에 따라 사전 게임, 동작 반복 훈련, 과제 훈련 등으로 분류하고 의학적 효과를 높일 수 있는 훈련 조합 방식과 모델을 설계함
[재활훈련 프로그램 스케줄링 방식]
모바일 웹 UI/UX 설계 및
사용자 어플리케이션
개발
- 의료진이 환자의 정확한 상태정보, 훈련결과, 기타 개인 의료정보를 모니터링할 수 있는 전문가용 UI/UX 디자인 및 웹 기반 시각화 기능 개발
- 재활환자가 웹이나 스마트폰 등 다양한 플랫폼을 통해 자신의 재활 관련 정보를 쉽게 확인할 수 있고, 환자들 간 소통하거나 환자-의료진 간 상담을 할 수 있는 UI/UX 설계 및 어플리케이션 개발
[사용자별 적합한 플랫폼 및 인터페이스 분류]
홈/원격 재활 모니터링 솔루션에 대한
사용자 시나리오 및 요구사항 정의
- 주관기관과 함께 원격 재활 모니터링 솔루션에 대한 사용자 시나리오와
요구사항에 대한 정의를 수행 - 작업치료, 물리치료 현장에서의
관찰과 재활 치료사, 의사의 인터뷰를 통해서 각 이해 당사자의 니즈를 파악하고 이를 분석하기 위해 해석하고 조합하고 분류하는 작업을 수행
- 병원 내 재활 치료를 둘러싼 이해 관계자간 업무 흐름을 파악하고 이를 주관기관에서 UI/UX 설계 시 반영할 수 있게 지원
[재활치료를 위한 병원 내 업무 플로우 모델]
- 9 - 재활훈련
콘텐츠 기획 참여
- 개인별 맞춤형 재활훈련 콘텐츠를 추천해주기 위해 의학적으로 의미 있는 난이도 설정과 적합한 재활훈련 콘텐츠의 형태에 대한 논의를 주관기관과 함께 논의
- 기본적 일상생활 동작 (bADL), 도구적 일상생활 동작 (IADL), 직업 훈련에 필요한 동작, 신체적인 움직임을 통해 전산화 인지 과제를 수행하는 형태의 운동 인지 등 다양한 형태의 훈련 콘텐츠에 대한 기획에 참여
[훈련 콘텐츠 기획 프로세스]
결과물에 대한 현장에서의 사용성 평가
수행
- 의료기기 및 소프트웨어에 대한 사용성 평가를 위한 표준인 IEC 62366 usability engineering과 기타 사용성 평가를 위해 널리 사용되는 가이드라인을 참고하여 해당 제품에 대한 사용성 평가를 수행하고, 이를 바탕으로 해당 제품을 개선
- 새로 개발하는 재활훈련 콘텐츠에 대해서
사용성공학의 라이프
싸이클에 맞게 소프트웨어를 개발하고 이를 실제 사용자나 전문의료진을 대상으로 검증 - 1차년도 결과물이 완성되면
과제 종료 2~3개월 전에 현장에서의 사용성 평가를 위탁기관 담당자 및 연구원이 환자를 대상으로 직접 수행할 예정임
[사용성공학 라이프 싸이클]
- Analysis: 설계단계 이전에 소프트웨어 요구사항 정의
- Planning: 소프트웨어 개발 일정 수립
- Design: Design structure, SW architecture, Functionality, Interface characterization의 총 네 가지 소프트웨어 기능적 특성을 고려하여 설계
- Implementation: 소스코드 제작
- Qualification: 설계된 소스코드가 소프트웨어 요구사항에 부합하는지 검토
- Maintenance: 제품 출시 이후 식별된 오류 제거 및 기능 향상에 한해서 수정, 모든 식별된 오류는 데이터베이스에 기록
- 10 - 개인 맞춤형
재활치료 엔진 요구사항
정의, 상세설계
- 사용자 개개인의 상태와 개선정도에 따라 적합한 재활훈련 콘텐츠를 제공하고 치료효과를 높일 수 있는 맞춤형 재활치료 엔진에 대한 사용자 요구사항 정의
- 알고리즘의 입력으로 들어가는 정보의 종류, 형태, 수집 방법, 수집 빈도 등을 정의하고 의료기관과의 협업을 통해 실제 effective factor를 도출
- 재활 사전정보 (prior data) 선정하고 재활 SW 시스템을 통해 수집된 의료 데이터와 시뮬레이션을 통해
State-space 기반의
운동학습모델 적합성 테스트 수행
- 요구사항에 맞는 운동학습모델 개선 및 베이시안 방식 기반의 개인맞춤형 재활 프로그램 추천 알고리즘 설계
[재활치료 엔진 구조]
※입력정보
- 개인 프로필 정보(연령, 성별, 성향 등) - 증상/질병 정보
- 사용 가능한 재활기기 종류 - 전문가 소견
- 지난 재활훈련에 대한 결과 - 훈련 가능한 스케줄
개인 맞춤형 재활치료 엔진 알고리즘 구현 및 성능 검증
- 입력정보인 다양한 개인별 의료정보 및 실시간 생체신호를 바탕으로 재활훈련 정보에 대한 feature extraction 함수 구현 - State-space 기반의 운동학습 모델에 대한 모델 변수 예측 모듈 및
- 운동학습 모델 변수 예측 모듈 및 평가함수와 운동학습 모델을 통한 likelihood 모델 구현
- 구현한 모델을 바탕으로 베이시안 방식의 개인맞춤형 재활 프로그램 알고리즘 구현 - 검증을 위한 테스트 데이터를
이용하여 실제 알고리즘에 대한 성능을 시험하고 개선
[맞춤형 재활치료 엔진에 대한 특허 요악]
- 11 -
3. 연구개발 목표의 달성도 및 자체 평가
가. 연구개발성과 및 평가 방법
계획 추진실적
1. 계획수립 및 자료조사 사용자 요구사항 정의
○ SW 클라이언트 및 DB 요구사항 정의
- 치료사의 보조가 어려운 홈 재활 환경을 고려한 UI/UX 구성
- 다양한 재활 기기 연동으로 인한 복잡한 구조의 센서 데이터 관리 및 서버 연결 시 포팅 작업을 간소화 할 수 있는 구조 필요
- 의료진이 환자의 데이터를 열람할 수 있는 웹 기반 플랫폼 디자인
○ 추천 알고리즘 요구사항 정의
- Recovery(회복, 치료) + Retention(동기부여): 개인의 상태에 맞는 최적의 훈련 제공 - 입력값: 의학적 근거, 환자 데이터 및 선호도, 환자의 회복 경과
- 출력값: 최적 콘텐츠
2. SW 서비스 구조 디 자인
○ 시장 리서치를 통한 수요층의 니즈 조사
- 뇌졸중 커뮤니티 글 분석: 심리적 문제, 치료방법 문의, 경험공유, 병원 관련 글 등 - 사용자 요구사항을 평가활용, 일정관리, 치료방법의 효율성, 결과활용 및 정보관리 등의 측면에서 분류
- 분류된 데이터를 기반으로 재활 시장 및 서비스 요구사항 정의
※ [별첨 01] 참조
3. 재활훈련 콘텐츠 개발
○ 훈련 동작 정의
- 스마트 글로브: 전완 회내/회외, 손목 굽힘/폄(중력 유/무), 손목 요측/척측(중력 유/
무), 손가락 굽힘/폄, 핀치
- 스마트 키즈: 전완 회내/회외, 손목 굽힘/폄(중력 유/무), 손목 요측/척측(중력 유/무) - 스마트 볼: 볼 좌우 굴리기, 볼 둥글게 원을 그리며 굴리기, 그립
○ 게임화된 훈련콘텐츠
- 사용자 흥미 유발 및 몰입도 제고 목적으로, 의사/재활치료사에 의해 처방된 재활 훈 련프로그램의 게임화
- 기본적 일상생활 동작(bADL)에 필요한 과제들을 미니 게임 방식의 콘텐츠로 제작 - 단순 동작 반복이나 특정 기능(자세 유지 등)을 요구하는 훈련 및 신체적인 움직임을 통해 전산화 인지 과제를 수행하는 형태의 운동 인지 훈련으로 구성
- 각 콘텐츠의 미션 수행에 필요한 요구사항을 기능별로 구분하여 각 파라미터를 최적 난이도 추정 알고리즘의 입력값으로 정의
※ [별첨 02] 참조
4. 클라이언트 어플리케 이션 개발
○ 개인 환자의 재활 훈련 환경을 고려한 UI/UX 설계
- 환자 등록 시 입력하는 개인의료정보를 기반으로 초기 난이도 설정
- “순차적 미션 수행“ 이라는 컨셉으로 클라이언트에서 제시하는 순서에 따라 미션을 수행하도록 구성
- 치료사의 도움 없이 동작 수행 능력을 평가하는 “평가미션” 추가
- 메인 화면을 기준으로 미션 수행이나 기기 연결 등 다양한 기능에 쉽게 접근할 수
- 12 - 있도록 UI 구성 간소화
- 재활 훈련에 필요한 다양한 가이드를 이미지, 영상 등의 매체로 제공함으로써 치료 사의 도움 없이 정확한 자세로 훈련을 수행할 수 있도록 설계
- 13 -
○ 환자의 훈련 동기를 촉진시킬 수 있는 요소 추가 기획 중 - 전체 훈련 기록을 쉽게 확인할 수 있도록 시각화된 데이터 제공
- 훈련 성과는 레포트 형식으로 제공되며, 훈련 시간, 획득 점수 및 대화 형식의 코멘 트 등으로 구성
- 특히 초기에 환자가 설정한 목표(ex. 컵으로 물 마시기)를 기준으로 훈련 데이터 분 석 결과를 해당 목표와 연관 지어 제시함으로써 정보 접근 용이성 고취
※ [별첨 03], [별첨 04] 참조
5. 서버 SW 개발
○ 내부 DB 설계
- NoSQL 데이터베이스에서 사용하는 JSON 구조 적용
- 하나의 User 테이블 내에 하나의 Text 필드만을 유지하여 모든 훈련 데이터를 저장
- 14 -
- SqlCipher 라이브러리를 활용하여 256-bit AES Encryption 기술 적용
○ 클라우드 서버 설계
- 기존 내부 DB 및 의료진용 웹페이지와 연결 - HTTP 통신 시 CA인증서를 통한 SSL 적용
○ 서버 DB 연동 의사용 웹 디자인
- 의료진이 회원가입을 함으로써 서버에 저장되어있는 담당 환자의 데이터를 열람할 수 있는 웹페이지 설계
- 환자의 훈련 기록, 훈련 동작별 수행 비율, 훈련 유형별 수행 비율 및 평가정보로 분류하여 시각화된 데이터 제공
- 환자의 훈련 기록은 대한민국 기준 0시마다 DB에 업데이트 됨
- 평가정보는 처음 평가결과 및 가장 최근에 수행한 평가결과를 동작별로 구분하여 시각화
※ [별첨 03] 참조
- 15 - 6. 추천 엔진 알고리즘
개발
○ 재활 훈련 콘텐츠 추천 시스템 설계
- 재활 훈련 콘텐츠의 종류, 빈도 및 순서를 개인 환자에 대해 최적으로 구성하여 하나의 훈련 프로그램을 구성하는 것을 목표로 함
- 입력값 정의
1. Personal data: Age, Sex, Onset, Disease
2. Clinical data: AROM, FMA score, MMT, MAS, K-MMSE
3. Training data: AROM evaluation, Movement pattern, Contents preference, Progress
- 각 입력값에 대한 weight function을 산출하여 훈련 콘텐츠 별 빈도를 결정하며, 훈련이 지루하지 않도록 같은 콘텐츠의 연속 반복을 최소화하도록 설계(Hierarchical Clock Model)
○ 콘텐츠 순서 결정 알고리즘 설계(Hierarchical Clock Model)
- 특정 개수의 값이 일정 비율을 가지면서 임의로 산출되게 하기 위해 일반적으로 Random number generator를 사용하나, Initial seed값에 따라서는 의도와 달리 같은 콘텐츠가 연속으로 산출될 가능성을 배제할 수 없음
- 이를 개선하기 위해 각 입력값에 대한 비율(weight function)을 기반으로 빠르기가 차 등 적용된 시계를 정의, 시침이 한 바퀴 회전할 때마다 해당 입력값을 산출하여 Random number generator가 가진 한계를 개선함
○ 콘텐츠 난이도 결정 알고리즘 설계(Goal Standard Criterion)
- 정상인의 운동능력에 대한 비율로서, 환자가 재활 훈련을 수행함에 따라 운동 능력 요구치의 기준값으로서 아래의 성장곡선 수식을 정의
- 16 -
최댓값× 훈련시간× exp 훈련횟수
- 가장 최근 훈련 기록부터 순차적으로 weight를 차등 적용하여 다음에 제시할 훈련의 난이도를 조정하며, n개의 기록이 있을 때의 일반식을 아래와 같의 정의
×
×
×
× × ×
번째 전 기록 번째 전 시도의 훈련시간
※ 위 알고리즘 및 시스템에 대한 국내 특허 8월 중 출원 완료 예정
※ [별첨 05] 참조
7. 시제품 통합
○ 2종 이상의 기기 연동을 고려한 UI/UX 설계 - 기기 별 훈련 동작을 구분하여 평가 가이드 제공 - 기기 별 훈련 콘텐츠를 고려한 UI 구성
- 17 -
- 서로 다른 기기를 교체하면서 수행하는 확장형 훈련 스케줄링 - 환자의 훈련 목표 설정에 따른 훈련 패키지 제공
※ 현재 신제품 출시 및 국내외 재활병원 대상 상용화를 목적으로 다수의 기기 연동 기능은 B2B 클라이언트에 먼저 적용되어있는 상태임. 홈 재활 SW 클라이언트에도 해 당 기능 적용 예정
○ 통신 프로토콜 설계
- 블루투스 기반의 통신 프로토콜 설계
- 다양한 기기와 연결하기 위한 통합 패킷 정의
- 복수의 센서 장치를 동시에 연결하기 위해 Subsystem과의 통신 연계를 고려한 메시 지 구성
※ [별첨 03] 참조
- 18 -
나. 당해 (연도·단계) 정량적 연구성과 목표 및 달성도
구분 목표 달성도(%) 비고
특허 출원
국내 2 0 8월 중 출원예정
국외 0 -
계 2 0
특허 등록
국내 0 -
국외 0 -
계 0 -
국외 논문 게재
SCI 0 -
비SCI 0 -
계 0 -
국내 논문 게재
SCI 0 -
비SCI 0 -
계 0 -
국내 및 국제 학술회의 발표
SCI 0 -
비SCI 0 -
계 0 -
국제 표준화
기고서 제출 0 -
기고서 채택 0 -
표준안 채택 0 -
국내 표준화
기고서 제출 0 -
기고서 채택 0 -
표준안 채택 0 -
8. 사용성 평가
○ 추천 알고리즘 정확도 검증 방법 설계 - 국립재활원에 환자 N 분의 data 요청.
1. AROM(Wrist flex, Forearm pro/sup, Ulnar dev) 2. FM (상지)
3. MMT (손목, 손) 4. MAS (손목, 손) 5. MMSE score
6. Onset 날짜 / 질환 / 나이 / 성별
- 추천 알고리즘으로 Session 1 에서 14 까지 2주 간의 훈련계획을 생성
- 위에서 생성한 훈련계획에 대해 국립재활원의 M 명의 치료사 분들에게 5점 척도의 평가를 받음
- 추천 알고리즘으로 훈련계획을 생성한 각 환자에 대해 국립재활원의 M 명의 치료사 분들로부터 각각 훈련계획을 수집
- 위 결과로 추천알고리즘의 정확도를 평가
※ 추천 알고리즘 안정화 테스트 이후 8월 중 사용성 평가 진행 예정
※ [별첨 05] 참조
- 19 -
다. 당해 (연도·단계) 질적 성과 목표 및 달성도 해당없음
4. 연구개발성과(해당되는 성과만 기재)
가. 지식재산권(특허, 실용신안, 의장, 디자인, 상표, 규격, 신품종, 프로그램)
※국내 특허 출원 2건 8월 중 완료 예정
번호
지식재산권 등 명칭 (건별 각각 기재)
국명
출원 등록 기
여 출원인 출원일 출원번호 NTIS 율
등록번호 등록인 등록일 등록번호 NTIS 등록번호
나. 국내 및 국외 논문 게재
번호 논문명 학술지명 주저
자명 호 국명 발행
기관
SCI 여부
(SCI/비SCI) 게재일 NTIS 등록번호
다. 국내 및 국제학술회의 발표
구분 목표 달성도(%) 비고
기술 이전
계약 건수 0 -
계약액 0 -
징수액 0 -
등록ㆍ기탁 대상 성과물
보고서 원문 0 -
연구시설·장비 0 -
기술요약정보 0 -
생명자원
생명정보 0 -
생물자원 0 -
신품종 0 -
소프트웨어 0 -
화학물 0 -
인력 양성
학사 0 -
석사 0 -
박사 0 -
기타
시제품 1 1
성과 홍보 0 -
개발 전 개발 후
일자리 창출
연구인력 35명 41명
생산인력 1명 1명
- 20 -
번호 회의명칭 발표자 발표 일시 장소 국명
라. 표준화
번호 수행 기관명 표준화 주제 표준화 기구 표준화 단계 관련 번호 제출(채택)일 국가 yyyy.mm.dd
마. 기술 거래(이전) 등
번호 기술 이전 유형 기술 실시
계약명
기술 실시 대상 기관
기술 실시 발생일
기술료
(해당 연도 발생액)
누적 징수 현황
바. 사업화 투자 실적
번호 연구개발 투자 설비 투자 기타 투자 합계 투자 자금 성격
사. 사업화 현황
(단위: 명, 년)
번호 사업화 방식
사업화
형태 지역 사업화명 내용 업체명
매출액 매출
발생 연도
기술 국내 국외 수명
아. 저작권(소프트웨어, 서적 등)
번호 저작권명 창작일 저작자명 등록일 등록번호 저작권자명 NTIS
등록번호 기여율
자. 생명자원(생물자원, 생명정보)/화합물
번호 생명자원(생물자원, 생명정보)/화합물명 등록/기탁 번호 등록/기탁 기관 발생 연도
차. 전문 연구 인력 양성
- 21 -
번호 분류 기준
연도
현황
학위별 성별 지역별
박사 석사 학사 기타 남 여 수도권 충청권 영남권 호남권 기타
카. 산업 기술 인력 양성
번호 프로그램명 프로그램 내용 교육 기관 교육 개최 횟수 총 교육 시간 총 교육 인원
타. 기술요약정보
연도 기술명 요약 내용 기술 완성도 등록 번호
하. 보고서 원문
연도 보고서 구분 발간일 등록 번호
□ 기타성과
○
5. 구매 금액이 3천만원 이상인 연구시설ㆍ장비 구축 현황
연구시설 ․ 장비명 구축 금액
(천원) 구축일 활용 용도 설치 장소 NTIS
시설 장비 등록 번호
- 22 -
6. 연구개발비 집행 실적
(단위: 천원)
항목 금액
비목 계획 금액 사용액 잔액 비고
직접비 인 건 비
내부
인건비 지급
현금 436,971 344,939 92,032 현물 239,238 206,865 32,373 외부
인건비 지급
현금 0 0 0
현물 0 0 0
학생인건비 현금 36,000 36,000 0
소계 712,209 587,804 124,405 연구장비ㆍ
재료비
현금 108,524 91,495 17,029
현물 0 0 0
연구활동비 39,827 14,804 25,023
연구과제추진비 13,205 7,069 6,136
연구수당 16,751 16,751 0
위탁연구개발비 0 0 0
소계 178,307 130,118 48,189
간접비
인력지원비 10,000 7,316 2,684
연구지원비 38,722 29,922 8,800
성과활용지원비 0 0 0
소계 48,722 37,238 11,484
연구개발비 총액 939,238 755,160 184,078
- 23 -
1) 주관기관(네오펙트)
(단위: 천원)
항목 금액
비목 계획 금액 사용액 잔액 비고
직접비 인 건 비
내부
인건비 지급
현금 364,371 302,722 61,649 현물 143,238 119,365 23,873
외부
인건비 지급
현금 0 0 0
현물 0 0 0
학생인건비 현금 0 0 0
소계 507,609 422,087 85,522
연구장비ㆍ 재료비
현금 84,024 84,024 0
현물 0 0 0
연구활동비 14,627 7,627 7,000
연구과제추진비 978 978 0
연구수당 0 0 0
위탁연구개발비 0 0 0
소계 99,629 92,629 7,000
간접비
인력지원비 10,000 7,316 2,684
연구지원비 0 0 0
성과활용지원비 0 0 0
소계 10,000 7,316 2,684
연구개발비 총액 617,238 522,032 95,206
- 24 -
2) 참여기관(단국대학교 산학협력단)
(단위: 천원)
항목 금액
비목 계획 금액 사용액 잔액 비고
직접비 인 건 비
내부
인건비 지급
현금 12,600 10,800 1,800 8월 인건비
(지급예정)
현물 45,000 45,000 0
외부
인건비 지급
현금 0 0 0
현물 0 0 0
학생인건비 현금 36,000 36,000 0 학생인건비
통합과제
소계 93,600 91,800 1,800
연구장비ㆍ 재료비
현금 20,000 5,158.725 14,841.275
약 600만원 추가 결제 상태 (시스템 미입력)
현물 0 0 0
연구활동비 8,000 1,850 6,150 외부자문초청예정
연구과제추진비 6,727 4,911.560 1,815.440
연구수당 16,751 16,751 0
위탁연구개발비 0 0 0
소계 51,478 28,671.285 22,806.715
간접비
인력지원비 0 0 0
연구지원비 29,922 29,922 0
성과활용지원비 0 0 0
소계 29,922 29,922 0 비영리기관
연구개발비 총액 175,000 150,393.285 24,606.715
- 25 -
2) 참여기관(국립재활원)
(단위: 천원)
항목 금액
비목 계획 금액 사용액 잔액 비고
직접비 인 건 비
내부
인건비 지급
현금 60,000 31,417 28,583
현물 51,000 42,500 8,500
외부
인건비 지급
현금 0 0 0
현물 0 0 0
학생인건비 현금 0 0 0
소계 111,000 73,917 37,083
연구장비ㆍ 재료비
현금 4,500 2,312 2,188
현물 0 0 0
연구활동비 17,200 5,327 11,873
연구과제추진비 5,500 1,179 4,321
연구수당 0 0 0
위탁연구개발비 0 0 0
소계 27,200 8,818 18,382
간접비
인력지원비 0 0 0
연구지원비 8,800 0 8,800
성과활용지원비 0 0 0
소계 8,800 0 8,800
연구개발비 총액 147,000 82,735 64,265
- 26 -
7. 연구 수행에 따른 문제점 및 개선 방향
8. 중요 연구 변경 사항
* 연차보고서의 경우 수행중 발생한 주요 변경사항 기재
* 단계보고서의 경우 전단계의 주관기관, 참여기관 주요 변경사항 기재 9. 기타 건의 사항
○
○
○
- 27 -
붙임1. 자체 보안관리 진단표
구분 체크항목 결과 체크
(√표)
비고 (미실시
사유)
보안관리 체계
o 기관 내 보안관리규정을 제정/적용하고 있다 O(√), X( ) o 보안관리 조직이 있으며, 자체 보안점검실시 등 잘
운영되고 있다 O(√), X( )
o 보안교육을 정기적(1회이상/연)으로 실시하고 있다 O(√), X( ) o 보안사고에 대한 방지대책 및 비상시 대응계획이
준비되어 있다 O(√), X( )
참여연구 원 관리
o 참여연구원에 대하여 보안서약서를 받았다 O(√), X( ) o 참여연구원에게 보안관리의 중요성 등을 인식시키고
있다 O(√), X( )
연구개발 내용/결과
관리
o 주요 연구자료 및 성과물의 무단유출 방지대책을
수립하고 있다 O(√), X( )
o 보안성 검토 방법 및 절차를 이행하고 있다 O(√), X( )
o 기술이전 관련 내부규정 및 절차를 준수하고 있다 O(√), X( )
연구시설 관리
o 연구시설 보안관련 내부규정 또는 지침을 이행하고 있다 O(√), X( ) o 주요 시설에는 보안장비가 설치되어 있다 O(√), X( )
o 보호구역이 지정되어 있다 O(√), X( )
정보통신 망 관리
o 정보통신망 보안관련 내부규정 또는 지침이 구비되어
있다 O(√), X( )
o 보안관리 책임자의 승인 항목이 구분되어 있다 O(√), X( )
o 주요 데이터에 대해 백업을 실시하고 있다 O(√), X( ) o 개인용 정보통신장비(노트북, USB메모리)에 대하여
인가/관리중이다 O(√), X( )
o 전산망 보호를 위한 HW 및 SW 등을 도입하여 적용하고
있다 O(√), X( )
o 직책, 임무별 열람 권한을 차등화하여 부여하고 있다 O(√), X( )
붙임2. 연구실 안전조치 이행표
구분 주요내용 일시
비고 (미실시
사유)
안전관련 교육 및
훈련
안전관리규정 교육 2015.10.12
연구실 안전진단
및 검사
정기안전점검 2015.12.30
연구내용 및 시설 안전조치
기타 안전조치 이행내용
별 첨 문 서
별첨 1. 서비스 요구사항 정의서
별첨 2. 재활훈련 SW콘텐츠 목록
별첨 3. 소프트웨어 설계명세서
별첨 4. UI 기획서
별첨 5. 추천알고리즘 명세서
별첨 6. 사용성평가 기획서
1. 재활 솔루션의 고객
A. 환자: 직접적인 솔루션의 사용자이지만 본인이 직접 서비스를 조작하며 선택하는 것은 제한적일 가능성이 높음. 보호자와 작업치료사의 개입이 필요할 것으로 예 상됨
B. 작업치료사: B2B 시스템의 경우 솔루션의 직접적인 사용자가 될 가능성이 높으 며 의사와는 다른 요구 조건을 가지고 있을 것이며 환자와의 직접적인 접촉 빈 도가 가장 높음
C. 의사: 환자와의 접촉 빈도가 낮으나 전문적인 지식과 권위를 통해서 보다 상세한 정보에 대한 요구사항이 높을 것으로 추정되며 전문적이며 상세한 정보와 짧은 진료시간을 감안한 요약 정보를 보여주는 UI를 요구할 가능성이 높음
D. 보호자: B2C 시스템에서 작업치료사의 역할을 할 가능성이 높으며 경증 환자의 경우 보호자의 역할을 스스로 하는 경우가 있을 수 있으나 전반적으로 보호자의 역할을 수행하는 사람을 따로 지정할 수 있음. 전문 지식이 없는 고용된 간병인 이 될 가능성이 있음. 작업치료사의 역할을 수행 할 수 있는 정보를 제공하는 서 비스를 요구할 수 있음
2. 비즈니스 형태
A. 종합 병원/재활 병원/요양병원을 고객으로 한 B2B 시장과 집에서 자가 치료 혹 은 외래 재활을 수행하는 일반 환자를 대상으로 하는 B2C 시장이 존재할 것임 B. B2C 시장의 고객은 환자 혹은 보호자이며 사용자는 환자/보호자이며 의사/작업
치료사와의 연계성에 대해서는 옵션으로 지원되어야 하며 독립적으로 작동하되 병/의원과의 연계를 통해서 전문적인 상담을 받을 수 있도록 기능이 지원되어야 함. (자가 재활을 통해서 작업치료사와의 재활 훈련을 Bypass 하고 의사와의 상담 만 원하는 환자가 있을지 여부에 대한 조사가 필요하며 이 경우 B2C 시장에서 작 업치료사의 역할이 애매해질 수 있음. 이 부분에 대한 조사가 필요함)
3. 비즈니스 전개 방식 및 개발 우선 순위
A. B2B 시장의 성공적인 진입을 통해서 B2C 시장을 창출한다. 현재는 B2B 시장은 B2C 시장의 Gate 역할을 할 것으로 판단됨
B. B2B 시장의 솔루션을 우선적으로 개발을 하고 B2C 시장은 이 형태를 응용하여 개발하도록 함
4. 공통 요구 사항
A. B2B 시장과 B2C 시장은 접근 방식이 다르며 제품과 서비스가 조금씩 그 상황에 맞게 달라져야 함
B. 각 타깃 유저 별로 다른 App 혹은 Web이 존재하나 DB를 공유할 수 있는 시스 템이 있어야 하며 DB의 공유의 범위를 법/규제/비즈니스 관점에서 설정할 필요가 있음
C. DB는 크게 Data Mining을 위한 통계적 유의성을 가진 데이터와 개인 정보 데이 터로 나눌 수 있으며 개인 데이터는 내부 폐쇄 망에 저장되거나 암호화를 통해서 외부 망을 통해서 다른 유저가 사용하는 시스템으로 이전되어야 한다. Ex) 환자 의 데이터가 일부 의사에게 전달되는 경우
D. DB를 통계적 유의성을 가진 데이터와 개인정보 데이터로 나누어서 관리가 되어 야 할 것임
E. 모바일 App 시스템과 Web 시스템은 타깃 유저의 필요에 따라서 혼용 혹은 단독 으로 사용되어 질 수 있음
5. B2B 시장의 요구 사항 정리
A. 고객: B2B 시장의 주요 고객은 병/의원이며 사용자는 입원 환자/외래 환자/작업 치료사/의사가 사용자임. B2B 시장의 고객의 관심사는 수익창출임
B. 제품 제공 형태
- 관련 HW Package
- 병원의 SW는 Contents에 대한 Full Package와 관리 시스템 C. 제품의 종류
- 환자/작업치료사를 위한 App
재활 게임 Full Package 포함 – 포함되는 재활 게임의 숫자와 종류는 Package 가격에 따라서 달리 공급될 수 있음
이 App의 경우 스마트 로봇의 런처와 같은 형태가 되어야 할 것임. 많은 종류의 컨텐츠를 내부에서도 동작시키고 그 결과 값과 누적치를 보여주 는 화면이 있는 형태
다중의 이용자가 하나의 제품을 사용하는 환경을 고려한 UI/UX 설계가 되어야 하며 예를 들어 치료사 1명에 여러 환자가 관리되는 상태를 상정
