日本ソフトウェア科学会第 31 回大会 (2014 年度) 講演論文集

通信制約を考慮した遠隔介護のための適応型コミュニケーション支援システムの実現
片山 真也

白松 俊

大囿 忠親

新谷 虎松

本研究では，遠隔介護のために介護者と被介護者間のコミュニケーションを支援することを目的としている．遠隔介護における課題として，被介護者側の通信環境を整えることが困難であるという点がある．被介護者は家族とは遠隔の地域に暮らしているため，通信環境を整える際に，設置のコストを考慮する必要がある．設置が容易な通信環境として，モバイルデータ通信があるが，これは通信速度や最大通信量に制約が存在する．本研究では，通信制約の中で，遠隔介護におけるコミュニケーションの要件を満たすための適応型コミュニケーション支援システム開発した．
遠隔介護のためのコミュニケーションには以下の 3 つの要件が存在すると考えられる．(1) リアルタイムに被介護者の様子を確認することが可能．(2) 被介護者が行っている動作の確認をすることが可能．(3) 被介護者が現在置かれている状況を把握することが可能．実際の運用において，本システムが，実際の通信制約の中でコミュニケーションの要件を満たすことを確認し，システムの有効性を示した．

視覚と聴覚の両方を用いたコミュニケーションを支援

1 はじめにする．視覚によるコミュニケーションは，本システム遠隔地に居住する高齢者の介護を支援するためのが動作する機器上のカメラから取得した画像によってシステムの実現が求められている．2012 年に，日本行う．聴覚によるコミュニケーションは，電話によるで 65 歳以上の高齢者を含む世帯数の全世帯に対する音声通話によって行う．本システムは電話と併用する

割合は 43.4%となり，また，高齢者のいる世帯の内，ことを想定しており，これによって視覚と聴覚の両方一人暮らしの世帯の占める割合は 23.3%となった [4]．

を用いたコミュニケーションを支援する．

高齢者の一人暮らし世帯数は増加傾向にあり，今後，被介護者の介護を行うにあたり，被介護者は日常生一人暮らしの高齢者の介護を支援することがより重活で行っている行為以外を行うことが困難である点を要となると考える．本論文では，介護対象となる高齢考慮する必要がある．本研究では，聴覚によるコミュ者の子や孫を介護者と呼び，介護者によって介護をさニケーションとして，被介護者が日常的に電話を頻繁れている高齢者を被介護者と呼ぶ．に使用していることに着目し，電話と併用するような本研究では，高齢者の子や孫が遠隔地の高齢者のシステム設計としている．

介護をすることの支援を目的とし，適応型コミュニ

また，被介護者には原則システムの操作をさせなケーション支援システムを実現した．本システムは，いということを考慮する必要がある．このことから，
本システムは常に起動状態にし続け，もし動作不能なDeveloping an Adaptive Communication Support System for Remote Elder Care considering NetworkLimitations.
Shinya Katayama, Shun Shiramatsu, Tadachika
Ozono, Toramatsu Shintani, 名古屋工業大学大学院
情報工学専攻, Dept. of Computer Science and Engineering, Graduate School of Engineering, Nagoya
Institute of Technology.

状況になった場合でも，被介護者が操作をすることなしに復旧できる必要がある．したがって，システムとして，サーバーとのネットワーク接続が切断された場合に，再接続を試みるといった実装が必要となる．また，運用の上で，システムを常時起動させたり，起動するシステムを固定するような OS のモードの利用

を検討する必要がある．
遠隔介護の効果的な実施には，視覚と聴覚の両方を用いたコミュニケーション支援が必要である．遠隔地者の安否情報ではなく，心理状態を大まかに伝えることにより，介護者が被介護者に対して連絡を取るきっかけを与える．の被介護者とその家族である介護者のコミュニケー

本研究では，被介護者の様子をリアルタイムに知る

ションは電話を中心としている場合が多い．しかし，ことにより，被介護者の危険につながる行動等をあら電話による聴覚のみのコミュニケーションでは，被介かじめ抑止したり，被介護者の異変を事前に察知する

護者の虚偽や不作為を見抜くことが困難である．例えことを目指している．ここで，被介護者の様子のリア

ば，被介護者が日々服用する必要のある薬を服用した

ルタイムな伝達において，通信制約が課題の 1 つとかどうかを音声通話で尋ねた時，煩わしさから，服用して挙げられる．

していないにも関わらず服用したと伝えた事例があ以降，本論文では，2 節で遠隔介護における課題のる．上記のような事例において，被介護者の住居に設置されている薬カレンダー†1 をカメラによって写し，1 つである通信制約について述べる．次に，3 節で遠介護者がこれを見ることで，適切に薬を服用しているの要件を述べる．4 節では本研究において実現した適かどうかを確認することができる．

応型コミュニケーション支援システムのシステム構成

隔介護において考えられる 3 つのコミュニケーション

介護において，被介護者の孫がコミュニケーションと，中心となる機構について述べる．5 節で本システを行うことは有効である．例えば，高齢者の主観的幸ムの運用について述べる．6 節で本研究のまとめを述福感は，孫に対する情緒的感情を要因として高められべる．

るという報告もある [3]．特に，対面のコミュニケーションが重要であり，認知症ケア技法の一種であるユ2 遠隔介護における通信制約マニチュードにおいても，直接的なインタラクション

遠隔介護における課題の 1 つとして，通信制約が挙に基づく絆作りが重要視されている．

げられる．本研究における通信制約は，インターネッ

遠隔介護は高齢者介護における大きな課題の 1 つ

ト通信において，通信速度や，ある期間における合計であり，遠隔の被介護者の様子を知りたいという需要通信量の制約のことを示す．また，通信制約下では，が高まっている．文献 [1] では，被介護者の住居にセ通信が不安定であることも遠隔介護を困難にしていンシングデバイスを設置し，住居の中でどのように過る．ここで，通信が不安定であるとは，通信速度にブごしているのかを遠隔で確認できるようにしている．

レが生じたり，パケットの欠落が頻繁に発生するよう介護者は Digital Family Portrait (DFP) と呼ばれるな状況のことを指す．

肖像写真を模した機器によって被介護者の様子を確認

一般的に，一人暮らしの被介護者は住居にインターする．DFP は普段は肖像写真のように，被介護者のネット通信環境を備えていないと考えられ，このよう写真を表示している．

な被介護者の住居にインターネット通信環境を構築す

一方で，被介護者が介護されることに対して精神的るのは困難である．一人暮らしの被介護者の精神的負負担を受けるという問題も挙げられており，被介護者担を考慮すると，インターネット通信環境の構築にあの精神的負担を考慮した介護をすることが求められたり，被介護者の日常生活を侵さないことが必要とさている．文献 [2] では，被介護者の精神面に着目し，れる．

被介護者が生きがいを感じられることを目的として，インターネット通信環境を比較的容易に構築する手

なにもできないロボット Babyloid を開発している．

段として，モバイルルーターの設置や，モバイルデー

また，Babyloid を用いた被介護者の心の見守りシス

タ通信が可能な端末を無線 LAN ルーターとして運用テムが提案されている [5]．このシステムは，被介護することが考えられる．モバイル回線の使用による†1 カレンダー上にその日，時間帯に飲む必要のある薬を置いたもの．

インターネット通信環境の構築は，通信環境を構築するまでの早さ，通信のために必要な機器の小ささという面で優れている．これらの利点は，インターネッ

り，被介護者が危険な行為を行わないように，介護者

ト通信環境の構築による，被介護者の精神的負担を軽が誘導することが可能になる．ここで，リアルタイ減するために有効であると考えられる．

ム性を満たすとは，コミュニケーションの遅延に関しモバイル回線の使用において，通信制約が課題とて，介護者が被介護者の様子を確認し，危険な行動になる．モバイル回線は，一般的に住居内で使用され繋がると判断した場合に，これを音声通話によって抑るインターネット通信環境と比較して通信速度が低止することができる程度の遅延である場合をいう．

くなっている．また，ある一定期間の合計通信量が制通信制約の中でリアルタイム性を満たすには，被介限されており，これを超えると通信速度が制限され護者の端末から送信される単位時間あたりのデータ量るというものも存在する．例えば，3 日間の合計通信を削減する必要がある．データの送信頻度を下げる，量が 1GB を超えた際に，通信事業者からの警告を受データを圧縮することにより，単位時間あたりのデーけ，通信速度に一時的な規制をかけられるという事例タ量を削減することができる．

が存在する．さらに，モバイル回線は，通信が不安定である場合もある．

3. 2 連続性介護者が被介護者の危険な行動を抑止するために3 遠隔介護におけるコミュニケーションの要件

は，被介護者が行おうとしている行動を把握する必要がある．被介護者の行動を把握するために，コミュニ実際の遠隔介護を行った上で，被介護者の行動を見ケーションにおける連続性を満たす必要がある．ここ守ること，顔色や表情を読み取ること，といった要求

で，連続性を満たすとは，介護者がある時間的間隔でがあった．このような要求から，遠隔介護におけるコ受信した被介護者が写った画像を見た時，介護者が，ミュニケーションには以下の 3 点の要件が存在すると被介護者の行っている行動を判別できる場合のことを考えられる．

いう．

1. リアルタイム性: 被介護者の様子をリアルタイムに確認することが可能．

2. 連続性: 被介護者の行動の確認をすることが可能．

3. 明瞭性: 被介護者が置かれている状況を把握することが可能．

連続性を満たすには，被介護者側の端末から送信されるデータの送信頻度を増加させる必要がある．ここで，本システムにおけるデータの送信頻度は単位時間あたりに送信される画像の枚数に等しい．単位時間あたりに送信される画像の枚数を増加させると，送信するデータ量は増加するため，リアルタイム性と，明瞭性とのトレード・オフを考慮する必要がある．

3. 1 リアルタイム性
遠隔介護において，被介護者が危険な行動を行おう

3. 3 明瞭性とする時には，介護者がこれを抑止する必要がある．

被介護者の行動が危険な行動か否かを判断するた介護を行うにあたり，被介護者が危険な行動を行ってめには，コミュニケーションにおける明瞭性を満たすしまう可能性は常にある．特に，被介護者は高齢であ必要がある．明瞭性を満たすコミュニケーションによるため，転倒するだけでも大怪我となる場合がある

り，被介護者の状態を確認することが可能となる．こ等，介護者は注意を払う必要がある．例としては被介

こで，明瞭性を満たすとは，介護者が受信した被介護護者が日常的に服用している薬の分量を誤るといった者が写った画像を見た時，介護者が，被介護者が現在事例がある．このように，被介護者が誤って危険な行置かれている状況を把握することができる事をいう．

動をすることを抑止するために，リアルタイム性が必

例えば，被介護者の画像から，現在の被介護者の体調要である．

を把握することができれば，明瞭性を満たしているとリアルタイム性を満たすコミュニケーションによいえる．

明瞭性を満たすには，単純には被介護者側の端末から送信されるデータ量を増加させる必要がある．例えば，画像の圧縮率を下げることにより，明瞭性が上がり，送信されるデータ量も増加する．より圧縮率の高い圧縮の手法を採用することにより，データ量を下げつつ明瞭性を上げることも考えられるが，本研究では圧縮の手法については対象としない．明瞭性に関しても，上記 2 つの要件とのトレード・オフを考慮する必要がある．

3. 4 要件を満たすためのシステム
本研究では上記の 3 つの要件を通信制約下で満た

図1

システム構成図すシステムを実現する．これらの要件は通信制約下でなければ，動画のストリーミング配信によって解決すはなく，1 枚の画像の送信が完了するまで，次の画像ることができる．しかし，今回想定している通信制約の送信を行わない点である．これにより，本システム下では，動画のストリーミング配信を行うことは困難

は，通信制約や画像のデータ量に適応して，送信頻度である．この理由の 1 つとして，通信制約下では輻輳を変更するかのように振る舞う．この仕様の利点としによる輻輳崩壊が発生しやすく，長時間の間，通信がて，輻輳を防ぎ，輻輳崩壊によるパフォーマンスの低不可能な状態となってしまう場合があるためである．

下が発生しない点がある．

よって，輻輳を引き起こすことなく，3 つの要件を満たすようなコミュニケーション手法を実現する必要が

4. 1 システム構成ある．

本システムは，介護者側クライアント，被介護者

また，上記 3 つの要件は現在定量的な判断基準が側クライアントと，これらのクライアントの通信を存在せず，さらに，想定している通信環境は，通信が仲介するメッセージサーバーで構成されている．図不安定である．よって，介護者が本システムを使用す

4. 1 に本システムのシステム構成図を示す．本システる度に，自身で最適だと感じるパラメータ設定が可能

ムでは，サイトと呼ばれるグループ内のクライアンであることが望ましい．すなわち，3 つの要件と関連ト同士で通信を行うことができる．ここで，サイトするパラメータを介護者が設定し，介護者は得られた

S = (M, C, E) であり，M はメッセージサーバーをアウトプットをみて，再度パラメータの調整が可能な表す．また，C はサイト S 内におけるすべての介護システムを目指す．

者側クライアントの集合を表し，E はすべての被介護者側クライアントの集合を表す．

4 遠隔介護のための適応型コミュニケーション支援システム

4. 1. 1 メッセージサーバー
メッセージサーバー M はそれぞれの被介護者

遠隔介護における通信制約の中で，3 節で述べた 3側クライアント ei ∈ E と一対一対応の保存領域つの要件を満たすコミュニケーションを実現するため

mi = (pi , f lagi , timestampi ) を保持している．ここに，適応型コミュニケーション支援システムを開発しで，pi は被介護者側クライアント ei から送信された．本システムでは，カメラ画像を連続して送受信，た最新の画像を示す．f lagi は被介護者側クライアン

更新することにより，被介護者の動きや顔色を確認でト ei のカメラを起動するか否かを表すフラグであきるようにしている．ここで特筆すべき点は，動画のる．f lagi = true の場合，ei のカメラを起動する．

ストリーミング配信のように，画像を送り続けるのでtimestampi には f lagi が最後に更新された日時を記

録しており，f lagi = true の場合でも，timestampiが現在時刻とある一定以上の差がある場合はカメラを起動しないようにする．mi の他に，メッセージサー
バーは，手書きメッセージを保存するためのメッセー
ジ保存クライアント ms をもつ．mi と異なり，msは介護者側クライアント，被介護者側クライアントの数にかかわらずただ一つ存在する．
メッセージサーバーは文献 [6] で用いられているメッセージサーバーを基にして構築している．クライ

図2

被介護者側クライアントの一覧画面

アントがメッセージサーバーに，送信先クライアントの識別子，送信するデータ等の情報を送信することに子 eidi の集合 EIDj を持つ．介護者側クライアント

より，メッセージサーバーは，識別子により指定されcj は EIDj に含まれる識別子に対応する，被介護者たクライアントにデータをプッシュ配信する．また，側クライアントのカメラ画像 pi を監視する．

メッセージサーバーはデータをサーバー上に保存す

介護者側クライアントは，被介護者側クライアントる事ができ，保存されたデータが変更された際には，から送信されるクライアント情報の閲覧を行うことがクライアントへ変更通知をプッシュ配信することがでできる．クライアント情報とは，被介護者側クライア

きる．

ントと，被介護者側クライアントが動作している端末

メッセージサーバー上には Key-Value 型の保存領の状態や設定情報の総称を指す．介護側クライアント

域 (KVS: Key-Value Store) を設けてあり，クライアが取得可能なクライアント情報は以下の通りである．

ントが送信したデータをこの KVS に保存することが• 端末名できる．上記の保存領域 mi は KVS によって実現し• 画面が点灯しているか否かている．クライアントは key とデータをメッセージ• 端末のカメラが動作しているか否かサーバーへ送信することにより，メッセージサーバー• 端末のバッテリー残量

上の，指定した key と対応した領域に送信したデー• 端末の音量設定タを保存できる．

• 被介護者側クライアントの表示状態

また，KVS では保存されたデータの監視を行うこ

図 2 に被介護者側クライアントの一覧表示画面を示とができる．すなわち，クライアントが指定した keyす．この画面上で，上記のクライアント情報の閲覧をに対応するデータの変更を監視し，変更が行われたすることができる．

場合はクライアントに変更通知をプッシュ配信する．

介護者側クライアントからは，手書きメッセージのこのプッシュ配信により，f lagi が更新された場合に，送信を行うことができる．介護側クライアントでは手被介護者側クライアントが直ちにカメラの起動，停書きにより文字を書くことができる．手書き文字は止を行うことができる．同様に，pi が更新された時，メッセージサーバーを介して被介護者側クライアント

pi を監視している介護者側クライアントは直ちに更へ送信される．これは図 3 に示すように，被介護者，新された pi を取得し，閲覧することができる．プッおよび，現地の介護者へメッセージを伝えるための掲

シュ配信により，介護者側クライアント，被介護者側示として使用することができる．図 3 は被介護者側クライアントの両方において，同一の画像を取得してクライアントで表示された手書きメッセージを示してしまう等の不必要な通信を防ぐことができる．

いる．

4. 1. 2 介護者側クライアント

手書きメッセージはリアルタイムに送信されると，介護者側クライアント cj ∈ C は現在カメラ画像をメッセージサーバー上のメッセージ保存クライアント

閲覧している被介護者側クライアント ei ∈ E の識別に保存される．メッセージ保存クライアントは介護被介護者側クライアントは所定の位置に固定して設置され，機器の電源は常に供給されていることを想定している．被介護者側クライアントは被介護者が操作することを想定しておらず，ほとんどの操作は介護者側クライアントから行う．一部，手書きメッセージの掲示機能を被介護者側クライアントから用いることができるが，これは，被介護者の傍で介護する人が使用することを想定した機能である．

5 運用事例と考察
図3

被介護者側クライアント上に表示された手書きメッセージ

本システムは，現在九州に在住する 80 代一人暮らし男性の被介護者の住居にて設置，運用されている．
運用は 2013 年の 12 月から開始し，現在までにシス者，および，被介護者によって書かれたメッセージのテムのアップデートを 6 回行っている．介護者は愛履歴を保存する．保存したメッセージの履歴は，介護知県在住の 50 代男女である．介護者側クライアン

者側クライアントが本システムを起動した瞬間に読ト，被介護者側クライアントを動作させる機器としみ込まれ，表示される．これにより，介護者側クライて，Apple 社の iPad, iPhone を使用している．このアントがシステムを終了させているときに，被介護者iPad を無線 LAN ルーターとして動作させることに側クライアントからメッセージが送信されても，書かより，インターネット通信環境を構築している．さられたメッセージを喪失することなく，次回起動時に取に，被介護者の住居には iPhone が 2 台設置されてお得することが可能となる．

り，これらの iPhone は，上記の iPad に無線接続す

4. 1. 3 被介護者側クライアントることによって，通信を行っている．

被介護者側クライアント ei ∈ E はカメラの解像度

本システムの導入，アップデートは，上記の介護の設定 conf ig を保持しており，conf ig の値に基づ者の 50 代女性，および，その息子が被介護者宅へ向いた解像度の画像をメッセージサーバーへ送信する．

かい，実行している導入の際は，この女性が機器のconf ig の値は介護者側クライアントによって変更さ設置，インターネット通信環境の構築を行った．ここ

れ，カメラが起動中でも変更をすることができる．こで，困難な点は，システムの導入やアップデートをすれによって，介護者は，被介護者側クライアントからる者が ICT 機器の知識を有していない点である．シ送信される画像の解像度を任意のタイミングで変更

ステムの設置やアップデートを確実に行うために，事することが可能である．

前に，できる限り容易にこれを行うことが可能な仕組

被介護者側クライアント ei から送信される画像 pi

みを準備する必要があった．例えば，機器に無線接続のアップロード処理は並列で行われることがない．こするためのパスワードを予め設定しておく，どうしてれはすなわち，1 回のアップロードが終了するまで次も簡略化できない作業については，詳細な手順書を準のアップロードを行わないということを意味する．こ備する等を行った．また，システムのアップデートにれにより輻輳の発生を防ぎ，通信制約下での連続したおいては，iOS の開発者向け機能である Ad-Hoc イ

画像の送信を可能としている．ここでは，画像のアッンストールを用いている．Ad-Hoc インストールによプロードが終了した後，即座に次のアップロードを開り，ICT 機器の知識を有していない者でも容易にシ始しているため，介護者は画像の送信頻度に関してはステムのアップデートを行うことができている．

気にかける必要がない．もし，送信頻度を変更したい場合には，画像の解像度を変更する．

本システムの運用にあたり，困難である点は，被介護者がシステムの操作を行うことができないという点である．本システムはこのことを考慮して，被介護いる．また，電話との併用により，被介護者の日常的者が操作を行うことを必要としない設計となっていな行動の中で，本システムを使用することに成功してる．例えば，被介護者側クライアントは常時起動し続いる．

けることを前提とし，サーバーとの通信が切れた場

本システムを，実際の遠隔地の被介護者の下で運用

合には定期的に再接続を行う．また，被介護者が誤っしたところ，運用初期は当初の予想を超える通信速度て被介護者側クライアントのアプリを停止させてしの遅さと，通信の不安定さにより，遠隔介護を行うこまうことを防ぐために，運用時には iOS の機能であとができない状況であった．すなわち，被介護者のカるアクセスガイドを適用している．アクセスガイドをメラ画像の取得に数十秒の遅延が発生する，輻輳崩壊有効にすることで，ユーザーからの操作を選択的に制により，システムが使用不可能となる等の困難があっ限することができ，万が一，アプリが停止してしまった．今回実現した手法の導入以後は，目立った遅延やた場合には，自動的に再起動される．

輻輳も発生せず，安定して被介護者の様子の確認やコ

被介護者宅の通信環境について，第 3 世代移動通

ミュニケーションを行うことが可能となっている．

信 (3G) を利用できる環境であるが，電波強度は弱今回実現したシステムでは，システムのユーザーく，パケットの欠落が頻繁に発生する等，良好な通信が画像の解像度を操作し，リアルタイム性，連続性，環境とはいえない状態である．また，3 日間の合計通明瞭性を満たすことを目指していた．しかし，普段信量が 1GB を超えると通信速度に制限が課せられる．

ICT 機器に触れていないユーザーの場合，解像度とこのような状況下では，被介護者の様子を確認するたいう概念を理解されない恐れがある．よって，今後のめのテレビ電話を利用できない．本システムではこれ課題として，リアルタイム性，連続性，明瞭性を満たを解決するため，画像を連続で送信する手法を採用しす定量的なパラメータ設定を明らかにし，システムがている．この手法を用いることにより，被介護者宅の自動的に画像の解像度を変更するといったことが考え通信環境でも被介護者の様子を確認できるようになっられる．ている．また，介護者からは，通信速度に制限が課せられた時でも充分に様子を確認することができたと

参 考 文 献報告されている．

[1] Rowan, J. and Mynatt, E. D.: Digital Family Portrait Field Trial: Support for Aging in Place, Proceedings of the SIGCHI conference on Human Factors in Computing Systems, 2005, pp. 521–530.
[2] 加納正芳, 清水太郎: なにもできないロボット Babyloid の開発, 日本ロボット学会誌, Vol. 29, No. 3(2011),
pp. 298–305.
[3] 中村辰哉, 浜翔太郎, 後藤正幸: 孫との関係に着目した
高齢者の主観的幸福感に関する研究, 武蔵工業大学環境情報学部 情報メディアセンタージャーナル, No. 8(2007),
pp. 75–86.
[4] 内閣府: 平成 26 年版高齢社会白書, 2014.
[5] 加藤由花, 松日楽信人, 加納政芳, 中村剛士, 成田雅彦:
ネットワークを利用したロボットサービス [II・完] -ロボット・クラウド・スマートフォン・音声への適用-, 電子情報通信学会誌, Vol. 97, No. 6(2014), pp. 481–487.
[6] 今井翔太, 片山真也, 白松俊, 大囿忠親, 新谷虎松: 動
きのあるプッシュ型 Web コンテンツに基づく共創支
援環境の実現, 電子情報通信学会技術報告, Vol. 113,
No. 332(2013), pp. 29–34.

6 おわりに
本研究では，遠隔介護を支援するために適応型コミュニケーション支援システムを実装した．ここで課題となっているのは，被介護者の精神的負担に配慮することによって発生する通信制約であった．遠隔介護におけるコミュニケーションには，リアルタイム性，連続性，明瞭性の 3 つの要件があると考えられる．通信制約下において，この要件を満たすために，輻輳の発生を防ぎつつ，3 つの要件を満たすための画像配信の仕組みを構築した．実際の運用では，通信制約の中でも被介護者の顔色や動きを確認することができて