Brain Fitness 제품개발동향및 산업공학의역할 연영희 1, 권준엽 1, 최영근 2, 정하영 3, 이원섭 2, 유희천 2, 나덕렬 4 1 포항공과대학교기술경영대학원 2 포항공과대학교산업경영공학과 3 휴머노피아 4 삼성서울병원신경과 1
Agenda 서론 연구배경 연구목적 제품개발동향분석 특허분석 제품 Benchmarking 산업공학의역할 토의 2
고령화및치매환자증가 65 세이상인구비율 : 2013 년 12.2% 2030 년 24.3% ( 통계청, 2013) 치매유병률 : 9.4% (57 만명 ) ( 보건복지부, 2013) 치매의사회적비용 : 2012 년연간 10 조 3 천억원 인구비율 (%) 80 70 60 50 한국고령비율 ( 통계청 2013) 15 ~ 64세 0 ~ 14 세 65 세이상 40 37.4 32.3 30 24.3 20 12.2 15.7 10 7.2 3.1 5.1 0 1970 1990 2000 2013 2020 2030 2040 2050 65 세이상치매유병률및치매환자수추이 유병률 (%) 치매환자수 16 15.1 400 ( 만명 ) 14 350 11.9 12 271 8.7 9.0 9.2 9.4 9.6 9.8 10.0 10.4 300 10.0 10 250 8 196 200 6 127 150 4 84 47 50 54 57 61 65 68 100 2 50 0 0 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2020 2030 2040 2050 3
치매예방 예방가능한치매종류 치매발생요인측면 : 후천성알츠하이머성치매 (40%), 혈관성치매 (17%) 치매증상측면 : 경도치매 (60%) 치매증상조기발견 훈련을통해진행속도완화, 진행차단, 증상회복 치매예방방법 건강한식습관, 운동, 인지, 사회적활동 Brain plasticity ( 뇌의가소성 ) 기반으로두뇌활성화가능 건강한식습관, 운동, 사회적활동, 인지활동 두뇌활성화, 신경망증가, 대뇌피질두께증가 진행속도완화, 치매진행차단, 증상회복 4
Brain Plasticity Brain plasticity: 손상된뇌신경세포는재활되지않지만, 뇌신경세포들간새로운 network 를구성을통해기능적연결관계는변화가능 Brain fitness 뇌세포의수상돌기가시증가 뇌신경망의증가 대뇌피질의두께증가 뇌효율과회복탄성력증진 뇌활성화를통해뇌신경망증가 & 대뇌피질두께증가 5
두뇌건강증진방안 사회적 (social), 신체적 (physical), 감성적 (emotional), 지능적 (cognitive) 활동을기반으로한 brain fitness 를통해두뇌건강향상 (Acevedo and Loewenstein, 2007; Lee et al., 2010; Williams and Kemper, 2010; 나덕렬, 2012) 진땀나게운동하라 인정사정없이담배를끊는다 사회활동과긍정적인사고를많이하라 대뇌활동을적극적으로하라 천박하게술마시지말라 명을연장하는식사를해야한다. Social 함께함, 그룹워크를통한사교적활동 Physical 운동, 신체적활동 Emotional 감성자극, 음악치료, 미술치료적활동 Cognitive 시각적, 청각적, 촉각적활동 6 Nutritional
연구목적 Brain Fitness 제품개발동향및산업공학의역할고찰 Brain fitness 제품개발동향분석 관련특허분석을통한기술동향파악 제품 benchmarking 을통한제품개발동향분석및개발방향파악 다학제적융복합연구기반 brain fitness 제품개발에있어서의 산업공학의역할모색 7
Brain Fitness 관련특허선별절차 WIPS ON 을이용한특허조사및선별 S1. 검색 keyword 및검색식파악 검색 keyword 두뇌훈련 : brain fitness, cognitive training, brain train 시스템 : system, device, method S2. 국가별특허검색 검색결과 : 약 300 건 S3. 관련성낮은특허 screening 연구진 3 명의검토를통해관련성낮은특허 screening Screening 결과 : 약 100 건 S4. 주요특허선별 Brain fitness 제품개발시참고될수있는주요특허선별 최종선별결과 : 54 건 ( 국내 23 건, 미국 : 18 건, 유럽 13 건 ) S5. 특허 review 및분석 특허개념, 청구항, 관련기술파악 8
관련특허예 : 인지기능향상용훈련및진료통합시스템 경도인지장애환자의인지기능을향상시키기위한훈련관리장치 사용자의단말로훈련 contents 제시 훈련결과를중앙 system 에전송하여분석 환자가의료기관에방문하지않고도인지훈련관리및환자상태진단 치료비용및시간절약 9 출원일 2010.12.30 등록일 2013.03.15 출원인 서울대학교병원
관련특허예 : 운동용자전거를이용한두뇌훈련시스템 평소에쉽게가지못하는지역의영상을자전거운동을통해가상 tour 가상 tour 중제공되는 quiz 를통해사용자의인지활동을유도 사회적, 신체적, 감성적, 인지적 (SPEC) 훈련효과를기대 조작 interface 가부착된 handle 10 출원일 2011.10.27 등록일 2013.04.24 출원인 포항공과대학교산학협력단
특허분석결과 : SPEC & Sensor 유형 기존특허는주로시각적정보 (96%) 를활용한인지적훈련 (80%) 에집중 SPEC 을융합적으로고려하는두뇌훈련 contents 개발필요 시각뿐아니라청각및촉각, 사용자의동작 ( 예 : motion, gesture, eye movement) 이나생체신호 ( 예 : ECG, EEG 등 ) data 를이용한 multimodal sensing 기술적용요구됨 SPEC 측면별특허 Social (2%) Physical (12%) Sensing 기술유형 Sound Emotional (6%) 96% Visual 27% 14% 29% Multimodal Cognitive (80%) 11 Tactile ( 중복포함 )
특허분석결과 : 제품 Platform & Interaction 방법 기존기술은주로 PC platform(84%) 상에서사용자에게일방적으로 contents 를제공 (90%) 하고있음 Smart device platform ( 예 : smart phone, tablet, smart TV) 을기반으로하며, mobile device 또는전용 wireless controller 등을활용하는제품개발이기대됨 사회적및감성적측면에서기기또는타인과 interaction 이가능한 contents 및 interface 개발이요구됨 제품 platform Wireless controller (4%) Mobile device (6%) 셋톱박스 (6%) PC 기반 (84%) One-way control (90%) Interaction Interactive control (10%) 12
특허분석결과 : Data 분석및관리기능 기존기술은 brain fitness 결과를관리하지않거나 (28%) 기기자체에서만관리 (64%) 하고있음 사용자의 brain fitness 결과를분석하고, network 를통해전문의에게분석결과를전송하는기능이요구됨 전문기관을통해사용자의 lifestyle 을관리하고두뇌건강이상징후를조기진단하는 service 개발이요구됨 정보전송및원격관리 (8%) Data 분석및관리기능 없음 (28%) 기기에정보기록및분석가능 (30%) 기기에만정보기록 (34%) 13
기존 Brain Fitness 제품 Benchmarking Web search 를통해기존제품 14 건파악 대부분의제품이 cognitive 훈련에집중 SPEC 을융합하는제품개발필요 Clinical SPEC 국가 Product name process S P E C 미국 Brain HQ O 미국 Lumosity O 미국 Dakim Brain Fitness O O 독일 RehaCom O Training & 미국 Brain Fitness Gym O O Prevention 한국 CoCoTa O 한국 E-CoRe O O 한국 CoTras-M O 한국 CoTras-C O 한국 CoTras O Early 한국 CoCoMo O screening 한국 CoSAS O Diagnosis 한국 Co-Kiosk O Treatment 한국 CoTras-G O O 14 합계 2 2 1 13
BrainHQ 제품명 BrainHQ 출시기관 Posit Science 제품형태 Web-based system 출시국가미국 Homepage http://www.positscience.com 출시연도 August 2012 개발목적 : Cognitive performance 향상두뇌훈련게임종류 : attention, brain speed, memory, people skills, intelligence, navigation 관련약 20개게임제공특징 사용자의 performance에따라난이도가조절됨 BrainHQ를이용하여 60개이상문헌출간됨 Mobile version (ipad) 제공사용료 : $14/month, $96/year 15
BrainHQ 두뇌훈련게임예 훈련목적 : 시각처리속도향상, 작업기억력향상 Cognitive 훈련 contents 만제공 16
EPOC/EEG 제품명 EPOC/EEG 출시기관 Emotiv 제품형태 Hardware + Software 출시국가미국 Homepage http://www.emotiv.com 출시연도 2008 적용대상 : 일반인개발목적 : Brain activity 측정및시각화주요기능 Expressive suites: 사용자의표정해석 Affective suites: 실시간 emotional-state 모니터 Cognitive suites: 사용자의식속의생각과의도해석특징 Neuroheadset을통해두뇌활동정보획득후시각화 신경정신치료, 게임등에활용 $299 ( 일반용 ), $750 ( 교육 / 기업용 ) 17
EPOC/EEG 기반게임예 Brain fitness 에대한임상효과측면에서 지속적인연구필요 18
산업공학의역할 : 다학제융복합 Brain fitness 와같은 u-health system 개발을위해다학제적융복합연구필요 산업공학 의료, 시장정책등제반시스템이해 문헌, 특허, 기술조사및융복합 시스템적조직관리및통합적운영 의사소통및유기적협력관리 이해관계자요구대응 최적자원활용 통계기반의과학적인 big data 분석 R&D roadmap 제시 사용자중심설계및평가 뇌과학, 인지과학, 신경정신의학 기계공학, 컴퓨터공학, 전기전자공학 기술경영, 의료정책 산업디자인, UX 디자인 두뇌활동특성분석 진단및진료 임상실험및 test-bed 시스템설계및구현 Data 측정, 분석, 전송 고객요구및시장분석 의료및보건정책분석 Business model 개발및상품화 기기및 GUI 디자인 사용 scenario 개발 19
산업공학의 역할: Big Data 수집 및 분석 융복합 기술 적용을 통해 획득한 life-style big data의 과학적 분석 Health data Life-style data Aging data SPEC data SEPC contents 사용자 중심 interface Interactive multi-modal sensing 기술 20 Big data processing algorithm 사용자 맞춤형 건강 관리 model
산업공학의역할 : 맞춤형최적 Service 제공 융복합자원의효율적관리를통한맞춤형 service 제공 생애전주기적 big data 다학제적연구개발인적자원 전략적 business model 개인의료정보활용에대한정책및법규 Management & Coordination 사용자맞춤형최적 Service 제공 질병조기진단 (early screening) 및적시치료 고령자들의삶의질과의료서비스의효율성향상 국가적의료비용절감, 국제적의료산업경쟁력제고 21
토의 특허분석과제품 benchmarking 을통한 brain fitness 제품의개발동향및개발방향파악 경쟁력있는 brain fitness 제품개발을위한고려사항 융복합적 SPEC contents 개발 사용자중심의 interactive multi-modal interface 구현 Life-style big data의과학적이고통계적인분석및관리 Early screening 및 clinical treatment 등의맞춤형 service 개발 제품보급화를위한의료 system, 국내외시장, 관련정책분석및전략개발 다학제적융복합 healthcare system 개발연구의 coordinator 로서의산업공학의역할고찰 22
Q & A 23