複数の要因を考慮した深層学習による日常の睡眠の質推定と要因分析
| Project/Area Number |
22K19832
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 62:Applied informatics and related fields
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
福井 健一 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (80418772)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 隆史 大阪大学, 大学院歯学研究科, 教授 (50367520)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 睡眠音 / 深層学習 / マルチモーダル / ドメイン適応 / 要因分析 / 睡眠の質評価 / 睡眠の質 / 音響 / 生体活動 / 個人差・環境差 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究で着目する「睡眠中の音響」には睡眠を特徴付ける様々な生体活動（いびき，歯ぎしり，体動等）や周囲の環境音など多様な情報が含まれており，従来のウェアラブルデバイスでは困難であった個人特有の睡眠評価が可能になる．本研究では深層学習に基づいて，睡眠音の特徴表現と共に，生体活動のパターンを獲得した上で，室温や湿度，体調，日中の活動量など複数の要因を同時に考慮し，かつ，それら要因の変化が睡眠の質に与える影響を分析可能なモデルを開発する．そして，生理学的な睡眠評価との整合性を担保しつつ，適切な日常の睡眠の質評価を与えることを目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，非接触かつ簡便な計測が可能な「睡眠中の音響」を基に，個人差や環境差など，睡眠に影響を及ぼす複数の要因を同時に考慮して日常の「睡眠の質」を推定する深層学習モデルを開発することを目的としている．睡眠音には睡眠を特徴付ける様々な生体活動（いびき，歯ぎしり，体動等）や周囲の環境音など多様な情報が含まれるため，従来のウェアラブルデバイスでは困難であった総合的な睡眠評価が可能になる．さらに身体・環境などの要因分析ができれば，睡眠の評価に留まらず改善案の提示や，快適な睡眠環境の制御との連携につながる．
昨年度は，1．これまで収集してきた自宅環境における睡眠データの拡充，2．音特徴の個人差・環境差の低減法の論文化，3．身体・環境要因を加味したマルチモーダル深層学習モデルに関して研究を行った．1．自宅環境の睡眠実験について，新たに13名（30代，40代）の被験者実験を行った．2．これまで研究を行ってきたドメイン適応を用いた音特徴の個人差・環境差の低減法に関して，ハイパーパラメータの影響を明らかにした．3．因子選択機能を持つマルチモーダル深層学習モデルを2種類考案した．100名以上（20代から60代）・各1ヶ月間の自宅環境における睡眠データを用いた検証実験から，音による睡眠パターンの重要性に加えて，身体・環境特徴により睡眠の良否判別精度の向上の確認と共に，年代毎に特徴的な要因があることが確認された．
本年度は，昨年度までに得られた成果をまとめて学会発表，論文発表を行った．2. ドメイン適応による個人差・環境の影響を考慮した睡眠の質推定について，データサイエンスに関するSpringer社の主要国際ジャーナルに採録された．また，3．因子選択機能を持つマルチモーダル深層学習モデルに関して，その成果はニューラルネットワークに関する主要国際会議ICANN2023に採択された．
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
