• 제목/요약/키워드: 호흡기모델

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사전 학습된 딥러닝 모델의 Mel-Spectrogram 기반 기침 탐지를 위한 Attention 기법에 따른 성능 분석 (Attention Modules for Improving Cough Detection Performance based on Mel-Spectrogram)

  • 박창준;김인기;김범준;전영훈;곽정환
    • 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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    • 한국컴퓨터정보학회 2023년도 제67차 동계학술대회논문집 31권1호
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    • pp.43-46
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    • 2023
  • 호흡기 관련 전염병의 주된 증상인 기침은 공기 중에 감염된 병원균을 퍼트리며 비감염자가 해당 병원균에 노출된 경우 높은 확률로 해당 전염병에 감염될 위험이 있다. 또한 사람들이 많이 모이는 공공장소 및 실내 공간에서의 기침 탐지 및 조치는 전염병의 대규모 유행을 예방할 수 있는 효율적인 방법이다. 따라서 본 논문에서는 탐지해야 하는 기침 소리 및 일상생활 속 발생할 수 있는 기침과 유사한 배경 소리 들을 Mel-Spectrogram으로 변환한 후 시각화된 특징을 CNN 모델에 학습시켜 기침 탐지를 진행하며, 일반적으로 사용되는 사전 학습된 CNN 모델에 제안된 Attention 모듈의 적용이 기침 탐지 성능 향상에 도움이 됨을 입증하였다.

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랜덤포레스트기법을 이용한 분변성대장균 예측모델 개발 (Development of fecal coliform prediction model using random forest method)

  • 서일원;최수연
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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    • pp.124-124
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    • 2016
  • 하천에서의 분변성대장균은 분변성 오염 정도를 나타내는 지표로서, 이 농도가 높을수록 오염된 하천수와의 접촉을 통한 호흡기, 소화기 및 피부 관련 질병의 발발 확률이 높다고 알려져 있다. 따라서 하천에서의 수영, 수상스키 등과 같은 입수형 친수활동을 할 때, 분변성대장균 농도가 농도 기준 이하인지를 확인하고 이러한 정보를 친수활동에 이용할 필요가 있다. 그러나 분변성대장균의 경우, 현재 자동수질측정망에서 측정되고 있는 다른 수질인자들과는 달리 실시간 측정이 불가능하다고 알려져 있다. 분변성대장균을 측정하는데 있어 최소 18시간 이상이 필요하며, 이러한 분변성대장균 측정 방식은 하천 이용자들이 안전한 친수활동을 영위하는데 있어 적절한 수질 정보를 제공하지 못한다. 그러므로 분변성대장균을 예측하는 모델을 개발하고, 이를 이용하여 실시간 분변성대장균 정보를 생성하여 하천 이용자들에게 제공할 필요가 있다. 본 연구에서는 친수활동이 활발하게 이루어지는 곳 중 하나인 북한강의 대성리 지점에 대해 데이터 기반 모델을 이용하여 분변성대장균을 예측하였다. 데이터 기반 모델은 물리 기반 모델에서 필요한 지형데이터나 비점오염원 등의 초기 오염물의 양에 대한 데이터를 필요로 하지 않고, 대신 독립변수로 사용되는 기상 및 수질데이터를 필요로 한다. 이러한 기상 및 수질데이터는 기존 기상관측소, 수질관측소에서 매일 자동으로 측정되기 때문에 데이터 기반 모델은 물리 기반 모델에 비해 입력데이터를 구성하기가 쉽다는 장점을 지닌다. 이러한 데이터 기반 모델 중 분류 모델은 회귀 모델과 달리 분변성대장균 농도가 일정 수질기준 이상을 넘는지를 바로 예측할 수 있다. 본 연구에서는 분류 모델 중 높은 예측력을 가진다고 알려진 랜덤포레스트(random forest) 기법을 이용하여 분변성대장균 예측 모델을 개발하였다. 분변성대장균 예측 모델은 주어진 기상 및 수질 조건에 대해 분변성대장균이 200 CFU/100ml가 넘는지를 예측하였다. 예측된 분변성대장균이 기준을 넘는 경우를 2등급, 넘지 않는 경우를 1등급으로 명명하였다. 모델을 개발하기 위하여 북한강 대성리 인근 측정소에서 2010년부터 2015년까지 측정된 기상 및 수질데이터를 수집하였다. 수집한 데이터를 훈련 및 검증데이터로 샘플링하였으며, 이 때 샘플링한 데이터가 기존 데이터가 가지고 있던 등급별 비율을 유지하기 위하여 층화샘플링을 하였다. 본 연구에서는 샘플링에 의한 불확실성을 줄이기 위하여 랜덤하게 50번 샘플링된 각각의 훈련데이터에 대해 모델을 개발하였다. 50개의 모델의 검증 결과를 종합한 결과, 전체 예측률은 0.139로 나타났다.

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통합수자원 모델 연계 파일럿 시스템 (WaterRing) 개발 (Development of Model Linking Pilot System (WaterRing) for IWRM)

  • 이성학;김승;강재원;이미연
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2007년도 학술발표회 논문집
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    • pp.2024-2028
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    • 2007
  • 우리나라의 물관련 이슈는 수자원뿐만 아니라 사회, 경제 환경 등의 범위까지 확대되어 복합적이며, 기존 방법론과 기술만으로는 해결에 어려움이 있다. 따라서 새로운 기술적/방법론적 도구 개발의 필요성에 따라 통합수자원관리가 하나의 방법으로 받아들여지고 있다. 통합수자원관리는 지속가능한 수자원관리를 목표로하며, 물과 이와 관련 다양한 요소를 고려하는 통합적인 방법론이다. 그러므로 의사결정에 있어 전체론적인 접근이 필요하며, 세부적인 요소와 요소간의 연관관계를 파악하는 것이 중요하다. 이를 위하여 본 연구에서는 통합수자원관리의 기반 도구 중의 하나인 통합수자원관리 모델링 환경인 WaterRing 시범시스템을 개발하였다. WaterRing은 모델연계에 있어 필수적인 표준성, 사용편의성 및 모델공유를 제공하며, 모델코드 자체보다 모델의 개발에 많은 노력을 기울일 수 있도록 설계되었다. 따라서 수자원분야 및 다양한 분야의 모델을 연계할 수 있다. 모델의 연계를 위하여 기본모델단위를 설정하고 각각의 기본모델단위의 결합을 통하여 보다 큰 시스템으로 구성할 수 있도록 하였다. 기본모델단위는 입력/상태/출력의 세 가지 기본요소와 내부수행 루틴으로 구성되어 있다. 기본모델단위 사이의 결합을 정의하기 위하여 BPM(Business Process Management)(Arkin, 2002)와 STELLA의 모델 결합방식을 활용하였다. 기본모델단위는 독립적인 수행단위로 표준적인 입력과 출력을 수행한다. 따라서 입력과 출력의 속성이 같은 기본모델단위는 결합할 수 있다. 본 연구에서 시범적으로 개발된 수자원통합모델링환경 WaterRing은 통합수자원관리의 실현에 있어 평가, 계획에 이용될 수 있다. 그러므로 향후 시스템의 개발이 완료되면 우리나라의 통합수자원관리의 실현을 위한 기반도구로서 많은 역할이 기대된다. 홍수기에 측정된 성과를 바탕으로 고수위대의 수위-유량관계 곡선식을 개발하여야 할 것으로 판단된다. 본 연구를 통해 일부 확인된 바와 같이, 일반적인 자연하천이 아닌 감조하천의 경우는, 각각의 수위대별 유량 값의 변화가 발생하는 바 기간별 혹은 간조와 만조부를 포함하여 유량측정을 하여야 할 것으로 판단된다. 청폐화담탕(淸肺化痰湯)은 LPS로 유도된 macrophage에서 NO와 염증Cytokine 생성량을 억제하였고 murine macrophage에서 NF-${\kappa}$B 활성을 억제함으로써 iNOS와 염증Cytokine 유전자 발현을 하향조절 하였다. 이러한 청폐화담탕(淸肺化痰湯)의 항염작용으로 천식, 기관지염, 폐렴, 결핵, 산후감모 등의 호흡기 질환에 응용할 수 있으리라 사료된다.im}$5개월), 9.44${\pm}$1.05 6${\sim}$ll개월)으로 개월에 관계없이 전반적으로 유사한 비율을 나타내었다. 분획물(첨가농도 15.6 ${\mu}$g/ml)은 60%의 저해효과를 나타내면서 농도 의존적으로 그 저해효과가 컸으며 250 ${\mu}$g/ml 농도에서는 80%의 저해효과를 관찰 할 수가 있었다. 에틸아세테이트분회물의 경우 디글로로메탄 분회물에 비해 다소 낮은 저해효과를 나타내었지만 250 ${\mu}$g/ml 농도에서 약 60%의 세포독성 효과를 나타내었다. 디클로로메탄 분획물과 에틸아세테이트 분획물에 의한 면역 활성 증진 효과를 검토한 결과, 디글로로메탄 분획물은 첨가농도 1 ${\mu}$g/ml에서 94%로 Yac-1표적세포를 사멸시켰으며 에틸아세테이트 분획물도 동일 농도에서 96%의 억제효과를 나타내었다. CTLL세포를 이용

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다중선형회귀와 기계학습 모델을 이용한 PM10 농도 예측 및 평가 (Evaluation and Predicting PM10 Concentration Using Multiple Linear Regression and Machine Learning)

  • 손상훈;김진수
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제36권6_3호
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    • pp.1711-1720
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    • 2020
  • 최근 급속한 산업화와 도시화로 인해 인위적으로 발생하는 미세먼지(Particulate matter, PM)는 기상 조건에 따라 이동 및 분산되면서 피부와 호흡기 등 인체에 악영향을 미친다. 본 연구는 기상인자를 multiple linear regression(MLR), support vector machine(SVM), 그리고 random forest(RF) 모델의 입력자료로 하여 서울시 PM10 농도를 예측하고, 모델 간 성능을 비교 평가하는데 그 목적을 둔다. 먼저 서울시에 소재한 39개소 대기오염측정망(air quality monitoring sites, AQMS)에서 관측된 PM10 농도 자료를 8:2 비율로 구분하여 모델 훈련과 검증 데이터셋으로 사용되었다. 또한 기상관측소(automatic weather system, AWS)에서 관측되고 있는 자료 중 9개 기상인자(평균기온, 최고기온, 최저기온, 일 강수량, 평균풍속, 최대순간풍속, 최대순간풍속풍향, 황사발생유무, 상대습도)가 모델의 입력자료로 선정되었다. 각 AQMS에서 관측된 PM10 농도와 MLR, SVM, 그리고 RF 모델에 의해 예측된 PM10 농도 간 결정계수(R2)는 각각 0.260, 0.772, 그리고 0.793이었고, RF 모델이 PM10 농도 예측에 가장 높은 성능을 나타냈다. 특히 모델 검증에 사용되는 AQMS 중 관악구와 강남대로 AQMS는 상대적으로 AWS에 가까워 SVM과 RF 모델에서 높은 정확도를 나타냈다. 종로구 AQMS는 AWS에서 비교적 멀리 떨어져 있지만, 인접한 두 AQMS 데이터가 모델 학습에 사용되었기 때문에 두 모델에서 높은 정확도를 나타냈다. 반면 용산구 AQMS는 AQMS 및 AWS에서 비교적 멀리 떨어져 있기에 두 모델의 성능이 낮게 나타냈다.

BIDAS프로그램 : 방사성 핵종의 섭취량과 선량 평가용 생물학적분석 자료 해석 소프트웨어 프로그램 (The BIDAS Program : Bioassay Data Analysis Software for Evaluating Radionuclide Intake and Dose)

  • Tae-Yong Lee;Jong-Kyung Kim;Jong-Il Lee;Si-Young Chang
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제2권2호
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    • pp.113-124
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    • 2004
  • 본 연구에서는 인체 내에서 방사성핵종의 거동에 관하여 국제방사선방호위원회에서 권고한 최근 호흡기 모델, 소화기 모델 및 생체동역학 모델을 사용하여 생물학적분석 자료로부터 섭취량과 예탁유효선량을 평가하기 위한 BIDAS 프로그램을 개발하였다. 프로그램은 생물학적분석 자료를 관리하는 데이터베이스 모듈, 각 방사성 핵종에 대한 예측 생물학적분석 양을 내장하고 있는 모듈, 측정된 생물학적분석 양에 근거하여 급성 및 만성 피폭으로부터 섭취량과 선량을 평가하는 계산모듈 등으로 구성되어 있다. 본 논문은 프로그램의 특성과 검증결과에 대해 기술한다.

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서울지역 아동들의 봄철 대기오염물질과 건강자각증상 간의 관련성에 대한 패널연구 (Panel study of daily air pollution and health symptoms among primary schoolchildren in Seoul)

  • 문정숙;김윤신;이종태;노영만;이소담;홍승철
    • 한국환경보건학회:학술대회논문집
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    • 한국환경보건학회 2005년도 가을학술대회
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    • pp.126-129
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    • 2005
  • 본 연구는 서울지역 초등학교 학생 4, 5, 6학년 남 ${\cdot}$ 녀 초등학생들을 대상으로 봄철 대기오염농도와 일별 자각증상 과의 관련성에 대한 패널연구를 수행하였다. 로지회귀분석방법 중 일반화 추정 방정식(generalized estimating equations:GEE)모델을 이용하여 통계분석을 실시한 결과로는 서울지역 초등학교 학생들은 호흡기 증상보다는 피부가려움이나 눈의 따가움 등의 자극증상에 호흡성먼지(PM10)와 아황산가스 그리고 이산화질소 등의 대기오염물질 농도와 관련성이 있는 것으로 추정되었다.

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가정형 인공호흡기 사용 중인 재가 근위축성 측삭증후군 환자의 가정간호기반 호흡관리 프로그램이 미충족의료와 의료자원이용에 미치는 효과 (Effects of a Home Respiratory Management Program on Unmet Healthcare need and Healthcare resource utilizations for Patients applying Home Mechanical Ventilator with Amyotrophic Lateral Sclerosis)

  • 황문숙;박진희
    • 산업융합연구
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    • 제17권4호
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    • pp.77-86
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    • 2019
  • 본 연구는 가정간호기반 호흡관리프로그램이 근위축성 측상경화증으로 가정에서 인공호흡기를 적용하고 있는 환자에게 미충족의료와 의료자원이용에 효과가 있는지를 확인하는 연구이다. 연구대상자는 실험군 19명, 대조군 21명으로 40명이다. Cox의 상호작용모델에 기반을 둔 가정간호기반 호흡관리프로그램은 인지적 동기로 교육, 전문간호, 사례관리, 내적 동기로 기도청결, 흉곽운동, 공기누적운동, 심리적 반응으로 명상과 적극적 경청이다. 이를 실험군은 12주 동안 제공하였고, 대조군은 통상적인 가정간호를 제공하였다. 중재관련변수는 사전, 사후 12주, 24주에 측정하였고, 의료자원이용은 24주에 측정하였다. 연구결과 호흡관리프로그램은 미충족의료정도에는 차이가 없었으나, 의료자원이용정도 중 입원횟수 감소에는 효과가 있었다. 이에 근위축성 측상경화증 환자 호흡관리프로그램은 호흡문제로 인한 의료기관 이용횟수를 감소시켜 환자의 호흡기능 향상에 기여할 수 있을 것이다.

비허대서흡수공능적개변급운비치료적작용연구(脾虛大鼠吸收功能的改變及運脾治療的作用硏究) -비허(脾虛)의 동물모델 Rat의 흡수력 변화 및 운비법(運脾法)의 치료효과에 대한 연구

  • 손원령;해정군;축명걸;주위
    • 대한한방소아과학회지
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    • 제15권1호
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    • pp.255-259
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    • 2001
  • 본 연구는 운비요법(運脾療法)이 脾虛 동물모델 Rat의 흡수기능에 미치는 영향을 관찰하기 위한 것이다. 이혈평(利血平)으로 Rat의 비허(脾虛) 상태를 유발시킨 다음 최초로 비허(脾虛) 상태에서의 혈청 중 Zn 및 소장검막의 구조변화를 관찰하였고, 임상적으로는 소아의 편식증, 영양실조성 빈혈, 반복적인 소아감염증상(RRI) 등에 대한 운비법(運脾法)의 효과를 관찰하였다. 청결상태로 관리한 체중이 220-240g의 Wester계 웅성 Rat 15마리를 무작위로 각 5마리씩 정상군, 비허군(脾虛群), 중약투여군에 배분하여 3group으로 나누었다. 비허군과 중약투여군에는 모두 이혈평(利血平)을 소량으로 서서히 투여하였고, 중약투여군에는 동시에 중약 시럽(당장(糖漿))을 경구투여시켜 3주간 실험관찰하였다. 결과 : (1) 섭취량(g/일/마리) : 정상군은 22.1, 비허군(脾虛群)은 9.04, 중약투여군은 17.3으로 각각 나타났다. (2) 체중(g) : 정산군은 $284.2{\pm}32.51$, 비허군(脾虛群)은 $193{\pm}15.26$, 중약투여군은 $231.8{\pm}22.76$으로 각각 측정되었다. (3) 혈청 중 Zn함량(ug/1) : 정상군 $1911{\pm}993.8$, 비허군(脾虛群) $1094{\pm}249.4$, 중약투여군 $2599.8{\pm}1282.1$로 각각 측정되었다. 이와 같은 결과에서 중약투여군의 섭취량, 체중 및 혈청 중 Zn의 함량 모두 대조군에 비교하여 현저하게 개선되었음을 알 수 있다. (4) 소장의 정막구조 : 비허군(脾虛群)은 정상군에 비해 소장의 점막이 현저하게 얇고 융모상 돌기가 오그라들며 퇴화되는 변화를 나타냈고, 일부 융모상 돌기 끝의 상피세포는 국소적 괴사 및 퇴행성 변화를 일으키기도 하였다. 중약투여군은 이에 비해 소장점막이 거의 정상에 가깝게 회복되었다. 결론 : 운비요법(運脾療法)은 비허(脾虛) 동물모델에 대한 흡수기능의 개선에 효과가 있음을 본 실험에서 입증할 수 있었다.

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Ovalbumin으로 유도한 천식 생쥐모델에서 lutein의 Th2 면역반응 연구 (Lutein Modulates Th2 Immune Response in Ovalbumin-Induced Airway Inflammation)

  • 송준영;이창민;이민기
    • 생명과학회지
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    • 제22권3호
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    • pp.298-305
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    • 2012
  • Lutein은 식물에서 발견되는 carotenoid 계열에 속하는 물질로 항산화 기능을 가지고 있는 것으로 널리 알려져 있지만, 호흡기 질환과 관련하여 아직까지 lutein의 효능과 작용 기작이 잘 알려져 있지 않다. Ovalbumin (OVA)으로 유도한 천식(asthma) 생쥐모델에서 lutein은 기도 과민성을 억제하였고, 기관지 폐포 세척액에서 OVA의 감작에 의하여 증가한 각종 염증성 지표들을 감소시켰다. 또한, OVA의 감작에 의하여 증가한 제2형 협조 T 세포(Th2 cell)의 증가된 반응을 약화시키는 결과를 볼 수 있었다. 본 실험에서 lutein이 ovalbumin (OVA)으로 유도한 천식 생쥐 모델에서 제 2형 협조 T세포의 싸이토카인과 유전자 발현을 조절할 수 있는 면역약리학적 기능을 할 수 있는 물질로서의 가능성이 있음을 확인할 수 있었다.

COVID-19 폐 CT 이미지 인식 (COVID-19 Lung CT Image Recognition)

  • 수징제;김강철
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제17권3호
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    • pp.529-536
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    • 2022
  • 지난 2년 동안 중증급성호흡기증후군 코로나바이러스-2(SARS-CoV-2)는 점점 더 많은 사람들에게 영향을 미치고 있다. 본 논문에서는 COVID-19 폐 CT 이미지를 분할하고 분류하기 위해서 서브코딩블록(SCB), 확장공간파라미드풀링(ASSP)와 어텐션게이트(AG)로 구성된 혼합 모드 특징 추출 방식의 새로운 U-Net 컨볼루션 신경망을 제안한다. 그리고 제안된 모델과 비교하기 위하여 FCN, U-Net, U-Net-SCB 모델을 설계한다. 제안된 U-Net-MMFE 는 COVID-19 CT 스캔 디지털 이미지 데이터에 대하여 atrous rate가 12이고, Adam 최적화 알고리즘을 사용할 때 다른 분할 모델에 비하여 94.79%의 우수한 주사위 분할 점수를 얻었다.