• 제목/요약/키워드: Predict infectious diseases

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다중 웹 데이터와 LSTM을 사용한 전염병 예측 (Prediction of infectious diseases using multiple web data and LSTM)

  • 김영하;김인환;장백철
    • 인터넷정보학회논문지
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    • 제21권5호
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    • pp.139-148
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    • 2020
  • 전염병은 오래전부터 인류를 괴롭혀 왔으며 이를 예측 하고 예방하는 것은 인류에게 있어 큰 과제였다. 이러한 이유로 지금까지도 전염병을 예측하기 위해 다양한 연구가 진행되고 있다. 초기의 연구 중 대부분은 CDC(Centers for Disease Control and Prevention)의 역학 데이터에 의존한 연구였으며, CDC에서 제공하는 데이터는 일주일에 한 번만 갱신돼 실시간 질병 발생 건수를 예측하기 어렵다는 문제점을 갖고 있었다. 하지만 최근 IT 기술의 발전으로 여러 인터넷 매체들이 등장하면서 웹 데이터를 통해 전염병의 발생을 예측하고자 하는 연구가 진행되었고 이 중 우리가 조사한 연구 중 대부분은 단일 웹 데이터를 사용하여 질병을 예측하는 연구였다. 하지만 단일 웹 데이터를 통한 질병 예측은 "COVID-19" 같이 최근에 등장한 전염병에 대해서는 많은 양의 학습 데이터를 수집하기 어려우며 이러한 모델을 통해 정확한 예측을 하기 어렵다는 단점을 가지고 있다. 이에 우리는 전염병 발생을 LSTM 모델을 통해 예측할 때 여러 개의 웹 데이터를 사용하는 모델이 단일 웹 데이터를 사용하는 모델보다 정확도가 더 높음을 실험을 통해 증명하고 전염병 예측에 적절한 모델을 제안하고자 한다. 본 실험에서는 단일 웹 데이터를 사용하는 모델과 우리가 제안하는 모델을 사용하여 "말라리아"와 "유행성이하선염"의 발생을 예측했다. 우리는 2017년 12월 31 일부터 2019년 12월 28일까지 총 104주 분량의 NEWS, SNS, 검색 쿼리 데이터를 수집했는데, 이 중 75주는 학습 데이터로, 29주는 검증 데이터로 사용됐다. 실험 결과 우리가 제안한 모델의 예측 결과와 단일 웹 데이터를 사용한 모델의 예측 결과를 비교했을 때 검증 데이터에 대해서 피어슨 상관계수가 0.94, 0.86로 가장 높았고 RMSE 또한 0.19, 0.07로 가장 낮은 오차를 보여주었다.

반도체 FAB의 비말에 의한 감염병 전파 가능성 연구 (Possibility of Spreading Infectious Diseases by Droplets Generated from Semiconductor Fabrication Process)

  • 오건환;김기연
    • 한국산업보건학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.111-115
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    • 2022
  • Objectives: The purpose of this study is to verify whether droplet-induced propagation, the main route of infectious diseases such as COVID-19, can occur in semiconductor FAB (Fabrication), based on research results on general droplet propagation. Methods: Through data surveys droplet propagation was modeled through simulation and experimental case analysis according to general (without mask) and mask-wearing conditions, and the risk of droplet propagation was inferred by reflecting semiconductor FAB operation conditions (air current, air conditioning system, humidity, filter conditions). Results: Based on the results investigated to predict the possibility of spreading infectious diseases in semiconductor FAB, the total amount of droplet propagation (concentration), propagation distance, and virus life in FAB were inferred by reflecting the management parameter of semiconductor FAB. Conclusions: The total amount(concentration) of droplet propagation in the semiconductor fab is most affected by the presence or absence of wearing a mask and the line air dilution rate has some influence. when worn it spreads within 0.35~1m, and since the humidity is constant the virus can survive in the air for up to 3 hours. as a result the semiconductor fab is judged to be and effective space to block virus propagation due to the special environmental condition of a clean room.

하수기반역학을 적용한 공공하수처리시설 역할 재정립 (A Study on the Role of Public Sewage Treatment Facilities using Wastewater-based Epidemiology)

  • 박윤경;윤상린;윤영한;김이호;;;김일호
    • 한국물환경학회지
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    • 제39권3호
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    • pp.231-239
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    • 2023
  • Public sewage treatment facilities are a necessary infrastructure for public health that treat sewage generated in cities and basin living areas and discharge it into rivers or seas. Recently, the role of public sewage treatment is receiving attention as a place of use of wastewater-based epidemiology (WBE), which analyzes human specific metabolic emissions or biomarkers present in sewage to investigate the environment to which the population is exposed in the water drain. WBE is mainly applied to investigate legal and water-law drug use or to predict and analyze the lifestyle of local residents. WBE has also been applied to predict and analyze the degree of infectious diseases that are prevalent worldwide, such as COVID-19. Since sewage flowing into public sewage treatment facilities includes living information of the population living in the drainage area, it is easy to collect basic data to predict the confirmation and spread of infectious diseases. Therefore, it is necessary to establish a new role of public sewage treatment facilities as an infrastructure necessary for WBE that can obtain information on the confirmation and spread of infectious diseases other than the traditional role of public sewage treatment. In South Korea, the sewerage supply rate is about 95.5% and the number of public sewage treatment facility is 4,209. This means that the infrastructure of sewerage is fully established. However, to successfully drive for WBE , research on monitoring and big-data analysis is needed.

전염병의 경로 추적 및 예측을 위한 통합 정보 시스템 구현 (Implementation of integrated monitoring system for trace and path prediction of infectious disease)

  • 김은경;이석;변영태;이혁재;이택진
    • 인터넷정보학회논문지
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    • 제14권5호
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    • pp.69-76
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    • 2013
  • 세계적으로 전파력과 병원성이 높은 신종인플루엔자, 조류독감 등과 같은 전염병이 증가하고 있다. 전염병이란 특정 병원체(pathogen)로 인하여 발생하는 질병으로 감염된 사람으로부터 감수성이 있는 숙주(사람)에게 감염되는 질환을 의미한다. 전염병의 병원체는 세균, 스피로헤타, 리케차, 바이러스, 진균, 기생충 등이 있으며, 호흡기계 질환, 위장관 질환, 간질환, 급성 열성 질환 등을 일으킨다. 전파 방법은 식품이나 식수, 곤충 매개, 호흡에 의한 병원체의 흡입, 다른 사람과의 접촉 등 다양한 경로를 통해 발생한다. 전 세계의 대부분 국가들은 전염병의 전파를 예측하고 대비하기 위해서 수학적 모델을 사용하고 있다. 하지만 과거와 달리 현대 사회는 지상과 지하 교통수단의 발달로 전염병의 전파 속도가 매우 복잡하고 빨라졌기 때문에 우리는 이를 예방하기 위한 대책 마련의 시간이 부족하다. 그러므로 전염병의 확산을 막기 위해서는 전염병의 전파 경로를 예측할 수 있는 시스템이 필요하다. 우리는 이러한 문제를 해결하기 위해서 전염병의 실시간 감시 및 관리를 위한 전염병의 감염 경로 추적 및 예측이 가능한 통합정보 시스템을 구현하였다. 이 논문에서는 전염병의 전파경로 예측에 관한 부분을 다루며, 이 시스템은 기존의 수학적 모델인 Susceptible - Infectious - Recovered (SIR) 모델을 기반으로 하였다. 이 모델의 특징은 교통수단인 버스, 기차, 승용차, 비행기를 포함시킴으로써, 도시내 뿐만 아니라 도시간의 교통수단을 이용한 이동으로 사람간의 접촉을 표현할 수 있다. 그리고 한국의 지리적 특성에 맞도록 실제 자료를 수정하였기 때문에 한국의 현실을 잘 반영할 수 있다. 또한 백신은 시간에 따라서 투여 지역과 양을 조절할 수 있기 때문에 사용자가 시뮬레이션을 통해서 어느 시점에서 어느 지역에 우선적으로 투여할지 백신을 컨트롤할 수 있다. 시뮬레이션은 몇가지 가정과 시나리오를 기반으로 한다. 그리고 통계청의 자료를 이용해서 인구 이동이 많은 주요 5개 도시인 서울, 인천국제공항, 강릉, 평창, 원주를 선정했다. 상기 도시들은 네트워크로 연결되어있으며 4가지의 교통수단들만 이용하여 전파된다고 가정하였다. 교통량은 국가통계포털에서 일일 교통량 자료를 입수하였으며, 각도시의 인구수는 통계청에서 통계자료를 입수하였다. 그리고 질병관리본부에서는 신종인플루엔자 A의 자료를 입수하였으며, 항공포털시스템에서는 항공 통계자료를 입수하였다. 이처럼 일일 교통량, 인구 통계, 신종인플루엔자 A 그리고 항공 통계자료는 한국의 지리적 특성에 맞도록 수정하여 현실에 가까운 가정과 시나리오를 바탕으로 하였다. 시뮬레이션은 신종인플루엔자 A가 인천공항에 발생하였을 때, 백신이 투여되지 않은 경우, 서울과 평창에 각각 백신이 투여된 경우의 3가지 시나리오에 대해서, 감염자가 피크인 날짜와 I (infectious)의 비율을 비교하였다. 그 결과 백신이 투여되지 않은 경우, 감염자가 피크인 날짜는 교통량이 가장 많은 서울에서 37일로 가장 빠르고, 교통량이 가장 적은 평창에서 43일로 가장 느렸다. I의 비율은 서울에서 가장 높았고, 평창에서 가장 낮았다. 서울에 백신이 투여된 경우, 감염자가 피크인 날짜는 서울이 37일로 가장 빨랐으며, 평창은 43일로 가장 느렸다. 그리고 I의 비율은 강릉에서 가장 높으며, 평창에서 가장 낮았다. 평창에 백신을 투여한 경우, 감염자가 피크인 날짜는 37일로 서울이 가장 빠르고 평창은 43일로 가장 느렸다. I의 비율은 강릉에서 가장 높았고, 평창에서는 가장 낮았다. 이 결과로부터 신종인플루엔자 A가 발생하면 각 도시는 교통량에 의해 영향을 받아 확산된다는 것을 확인할 수 있다. 따라서 전염병 발생시 전파 경로는 각 도시의 교통량에 따라서 달라지므로, 교통량의 분석을 통해서 전염병의 전파 경로를 추적하고 예측함으로써 전염병에 대한 대책이 가능할 것이다.

Modeling the Dynamics and Control of Transmission of Schistosoma japonicum and S. mekongi in Southeast Asia

  • Ishikawa, Hirofumi;Ohmae, Hiroshi
    • Parasites, Hosts and Diseases
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    • 제47권1호
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    • pp.1-5
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    • 2009
  • A mathematical model for transmission of schistosomes is useful to predict effects of various control measures on suppression of these parasites. This review focuses on epidemiological and environmental factors in Schistosoma japonicum and Schistosoma mekongi infections and recent advances in mathematical models of Schistosoma transmission.

원헬스 기반 인수공통감염병의 미래 관리 전략 (Future Management Strategies for Zoonoses Based on One Health)

  • 이관
    • 농촌의학ㆍ지역보건
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    • 제44권1호
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    • pp.39-42
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    • 2019
  • Zoonoses are the diseases that are transmitted to human being from vertebrate animals either from livestock animals or from wildlife. Recently, zoonoses are increasingly common as a result of incremental human-animal contact. Propagative infections in wild animals and livestock are transmitted to human beings who are encountered with them. In general, wild animals can transmit infectious agents to livestock, and then livestock further transmit them to human being is a simple model of on how zoonotic diseases get transmitted to human being. This model emphasizes the importance of early detection of zoonoses by surveillance at its incipient stage. Cooperation between the respective ministries plays an important role in the identification of zoonoses and planning for the formulation of better preventive and control policy and strategy. We will be able to predict the occurrence of zoonotic diseases in human on the basis of disease trends in wildlife and livestock once when we obtain the surveillance data and data generated by respective ministries through sound cooperation and collaboration.

빅데이터와 딥러닝을 활용한 동물 감염병 확산 차단 (Animal Infectious Diseases Prevention through Big Data and Deep Learning)

  • 김성현;최준기;김재석;장아름;이재호;차경진;이상원
    • 지능정보연구
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    • 제24권4호
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    • pp.137-154
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    • 2018
  • 조류인플루엔자와 구제역 같은 동물감염병은 거의 매년 발생하며 국가에 막대한 경제적 사회적 손실을 일으키고 있다. 이를 예방하기 위해서 그간 방역당국은 다양한 인적, 물적 노력을 기울였지만 감염병은 지속적으로 발생해 왔다. 최근 빅데이터와 딥러닝 기술을 활용하여 감염병의 예측모델을 개발하고자 하는 시도가 시작되고 있지만, 실제로 활용가능한 모델구축 연구와 사례보고는 활발히 진행되고 있지 않은 실정이다. KT와 과학기술정보통신부는 2014년부터 국가 R&D사업의 일환으로 축산관련 차량의 이동경로를 분석하여 예측하는 빅데이터 사업을 수행하고 있다. 동물감염병 예방을 위하여 연구진은 최초에는 차량이동 데이터를 활용한 회귀분석모델을 기반으로 한 예측모델을 개발하였다. 이후에는 기계학습을 활용하여 좀 더 정확한 예측 모델을 구성하였다. 특히, 2017년 예측모델에서는 시설물에 대한 확산 위험도를 추가하였고 모델링의 하이퍼 파라미터를 다양하게 고려하여 모델의 성능을 높였다. 정오분류표와 ROC 커브를 확인한 결과, 기계 학습 모델보다 2017년 구성된 모형이 우수함을 확인 할 수 있었다. 또한 2017에는 결과에 대한 설명을 추가하여 방역당국의 의사결정을 돕고 이해관계자를 설득할 수 있는 근거를 확보하였다. 본 연구는 빅데이터를 활용하여 동물감염병예방시스템을 구축한 사례연구로 모델주요변수값, 이에따른 실제예측성능결과, 그리고 상세하게 기술된 시스템구축 프로세스는 향후 감염병예방 영역의 지속적인 빅데이터활용 및 분석 모델 개발에 기여할 수 있을 것이다. 또한 본 연구에서 구축한 시스템을 통해 보다 사전적이고 효과적인 방역을 할 수 있을 것으로 기대한다.

돼지 위축성 비염, 파스튜렐라성 폐렴 및 흉막폐렴 원인균의 주요 항원에 대한 IgG 와 IgY 의 상관 관계 분석 (Relationship of Antibodies in Egg Yolk and Serum against Major Antigens of Bacterial Agents in Porcine Atrophic Rhinitis, Pneumonic Pasteurellosis and Pleuropneumonia)

  • 신나리;김종만;유한상
    • 대한수의학회지
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    • 제42권3호
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    • pp.371-376
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    • 2002
  • Swine respiratory diseases have induced severe economic lasses in swine industry worldwide. Therefore, several methods have been made and applied to prevent and control the diseases. However, these methods still have a problem and also induce side effects. Recently, the use of egg yolk antibody was introduced to control and prevent the diseases as one of new trials. As a study of using egg yolk antibody, antibody titers against several different antigens of major pathogens in swine respiratory diseases were compared in egg yolk and serum of hens immunized with those antigens. The titers were measured by ELISA using the antigens as coating antigens. The relationship in antibody titers between egg yolk and serum were identified by analysis of variance for linear regression. Almost of antigens used in this study showed the high relationship in antibody titers between egg yolk and serum (r = 0.87 ~ 0.93) even though the relationship in antibody titers against P. multocida A:3 IROMP was slightly low (r = 0.74)(P<0.01). These results indicated that antibody titer in egg yolk could be useful to predict the titer in serum of chicken.

Forecasting of the COVID-19 pandemic situation of Korea

  • Goo, Taewan;Apio, Catherine;Heo, Gyujin;Lee, Doeun;Lee, Jong Hyeok;Lim, Jisun;Han, Kyulhee;Park, Taesung
    • Genomics & Informatics
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    • 제19권1호
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    • pp.11.1-11.8
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    • 2021
  • For the novel coronavirus disease 2019 (COVID-19), predictive modeling, in the literature, uses broadly susceptible exposed infected recoverd (SEIR)/SIR, agent-based, curve-fitting models. Governments and legislative bodies rely on insights from prediction models to suggest new policies and to assess the effectiveness of enforced policies. Therefore, access to accurate outbreak prediction models is essential to obtain insights into the likely spread and consequences of infectious diseases. The objective of this study is to predict the future COVID-19 situation of Korea. Here, we employed 5 models for this analysis; SEIR, local linear regression (LLR), negative binomial (NB) regression, segment Poisson, deep-learning based long short-term memory models (LSTM) and tree based gradient boosting machine (GBM). After prediction, model performance comparison was evelauated using relative mean squared errors (RMSE) for two sets of train (January 20, 2020-December 31, 2020 and January 20, 2020-January 31, 2021) and testing data (January 1, 2021-February 28, 2021 and February 1, 2021-February 28, 2021) . Except for segmented Poisson model, the other models predicted a decline in the daily confirmed cases in the country for the coming future. RMSE values' comparison showed that LLR, GBM, SEIR, NB, and LSTM respectively, performed well in the forecasting of the pandemic situation of the country. A good understanding of the epidemic dynamics would greatly enhance the control and prevention of COVID-19 and other infectious diseases. Therefore, with increasing daily confirmed cases since this year, these results could help in the pandemic response by informing decisions about planning, resource allocation, and decision concerning social distancing policies.

산업안전보건교육의 발전과 전망 (Development and Prospect of Occupational Safety and Health Education)

  • 허경화;신인재
    • 한국직업건강간호학회지
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    • 제29권4호
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    • pp.228-234
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    • 2020
  • Purpose: This study aimed to identify the past and present status of occupational safety and health education in Korea and to explore future plans for these fields. Methods: We summarized past empirical or theoretical literature. Results: Occupational safety and health education strive to protect workers' health and create healthy workplaces by solving various problems such as workers' occupational diseases and mental health in the rapidly changing occupational environment. For occupational safety and health education to be effectively utilized in occupational sites, a live education that can be applied to the field should be provided. The need for education to explore and develop the ability to prepare for new hazards, including infectious diseases such as COVID-19, has increased. Conclusion: It is believed that the occupational health education element of the new era will be occupational health education. This focus will develop the ability to closely assess and predict the collective, organizational, and personal responses of affected workplaces and the impact of occupational health sciences.