본 발명은 맥박산소측정기의 광용적맥파(PPG)를 이용하여 순환신경망(RNN) 기반으로 수면단계를, 각성상태(wake), 렘 수면(REM sleep), 비 렘수면(Non-REM sleep) 중 하나로 분류하고, 산소포화도를 이용하여 수면 단계를 최종 결정하는, 맥박산소측정기를 이용한 수면단계 분류 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 수면단계 분류 장치는, 적색광 검출부와 적외광 검출부를 구비하여, 적색광 용적 맥파와 적외광 용적 맥파를 검출하여, 잡음을 제거하고 디지탈신호로 변환하는, 광용적맥파 검출부; 광용적맥파 검출부로부터 수신된 적색광 용적 맥파와 적외광 용적 맥파에서, PRV (pulse rate variability)와 PAV (pulse amplitude variability)를 검출하고, 검출된 PRV 및 PAV를 입력벡터로서 순환신경망(RNN)에 적용하여, 수면단계를 각성상태(wake), 렘수면(REM sleep), 비 렘수면(Non-REM sleep) 중 하나로 분류한 후, 상기 적색광 용적 맥파와 적외광 용적 맥파로부터 검출된 산소포화도와, 각성상태(wake) 연속 발생수를 이용하여, 분류된 상기 수면 단계를 재조정하는, 연산처리부;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.