高齢者の介護ロボットの人工知能は人の気持ちが読めなくてはならない
Feeling must be diagnosed quantitatively from the outside of the human body

定量診断し、逆問題で高次脳神経機能推定、心理学的な動きを観測できる新しい方法論を発明し、特許を取得した。
本研究におけるこの発明のシステムでは、「人の気持ちが読める介護ロボット、高齢者の気持ちがわかる人工知能」を具現化させることができる。

山家 智之 (Tomoyuki Yambe M.D.,Ph. D.)
東北大学 加齢医学研究所 心臓病電子医学専攻 教授(Professor, Tohoku University, Institute of Development, Agingand Cancer, Graduate School of Medicine, Graduate School of
Cio-Medical Engineering, Tohoku University Hospital, School ofMedicine)IEEEembs,、ASAIO、ESAO、 IFAO、日本生体医工学学会、日本人工臓器学会、日本循環器学会、日本自律神経学会
他
受賞：日本人工臓器学会研究奨励大会長賞賞 (1988 年)、日本人工臓器学会会長賞（1994 年）日本エム・イー学会・荻野賞（1998 年）第２４回日本循
環制御学会会長賞（2001 年）第 6 回 Biobusiness Compe Japan 協賛企業賞（2005 年）チェコ人工心臓名誉メダル（2006 年）ヨーロッパ人工臓器学会発明賞（2007 年）全米科学アカデミー（NAM）「カタリストアワード」（2021 年）他
著書：人体はすべて機械化できる?―人工臓器医工学講座入門、東北大学出版 (2011 年)
研究専門分野：生体医工学、心臓病学 FJCC、人工臓器医工学

図１

老健内でも新世代ロボットが心を読む

高齢者の QOL、満足度向上のため、ロボットサイドが高齢者の顔色を読み、その脈波・心拍変動から、自律神経情報を推定でき、介護の対象者である、場合によっては認知症も合併症している高年齢者の気持ちを理解することが出来るようになり、医療福祉に一大革命をもたらす。

あらまし

人工知能、介護ロボットが、人の気持ちがわかる時

地方医療の現場を見れば、非常に多くの地域におい代がやってくる。て、医師不足・看護師不足により多くの地域中枢病院は、既に破たん寸前の領域にあり、地方大学の医学部

１．研究の目的は、必死に医療従事者の補給に努めてはいるが、崩壊

本発明のシステムでは、「人の気持ちが読める介護ロは、既に時間の問題になっていることは、周知の事実ボット、高齢者の気持ちがわかる人工知能」を具現化である。地域の医療介護の現場において、圧倒的なますることが、最終的な目的となる。

でに不足している医師・看護師・介護福祉士など医療すなわち、高齢者と介護ロボットを、圧倒的に医療従事者に代わる存在として、次世代コミュニケーショスタッフが足りない臨床の現場で、真に調和させるたンロボットの存在は、既に不可欠の問題として前景化

め、ロボットサイドが、介護・看護対象高齢者の顔色されている。

を読み、その脈波・心拍変動から、自律神経情報を推人は人の心が読めることもある。しかし、介護ロボ定できることから、交感神経・副交感神経のバランスットや人工知能は「人の気持ち」が読めない。と、言を読み、逆問題で心理状態を読むことができるので、われる。

介護の対象者である、場合によっては、認知症も合併

しかし、そんな時代はもう古くなる。

している高年齢者の気持ちを理解し、寄り添うことが本大学は、人体の顔や掌などの映像情報から、脈波、出来るようになる。

心拍情報を抽出し、心臓血管機能を解析し、更に、そAI、介護ロボットが人の気持ちがわかる時代がやっのゆらぎのカオス解析や、非線形力学によるフラクタてくるので、本発明の研究成果により、世界で初めて、ル次元解析から、情報量理論により、自律神経機能を心を読み、気持ちがわかることができる究極のインタ
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TELECOM FRONTIER No.117 2022 AUTUMN

高齢者の介護ロボットの人工知能は人の気持ちが読めなくてはならない
Feeling must be diagnosed quantitatively from the outside of the human bodyーフェースが完成し、高齢者の医療・介護の世界に、新しい時代を創出することができる。また高齢化社会を迎える全地球に大きな産業をもたらすことが出来る可能性もある
２．研究の背景
例えは、あまり良くないが、犯罪捜査への自律神経機能解析の応用の歴史は早くも 1920 年代のバークレ

図２

イ警察の脈波・呼吸・発汗検査などの自律神経反応測

多次元体表血流と、非線形多次元力学解析により高次脳機能推定定装置に、その嚆矢を見ることができる。これらの、血圧や脈波、さらに皮膚電気抵抗計測による発汗など

このように人体の医学情報から、人間の心理を読みの反応に関する定性・定量診断も加えたキーラー型ポ取ることは、ある意味で、カンニングである。とも言

リグラフは、犯罪捜査の歴史において定量診断基準のえるかも知れない。

一環を構成してきた実績がある。日本でも「ウソ発見答えは人体にあり、その人体を定量診断解析するか器」などの報道がなされたこともある。

らである。

すなわち、過去の犯罪捜査などにおける心血管系のこれまで、人体の医学情報学研究により、チューリ

定量診断を介した自律神経機能検査などの実績と歴史

ングテストと人の反応は既に解析しているが、チューは、自律神経を読めば、ある程度、対象の気持ちが読リングテストのロジックだけでなく、被験者の気持ちめるという現象が人体には存在しており、ある程度のをつかむことで、テストの内容をフィードバックして、根拠データもあることを示している。

チューリングテストの応答を変え、「相手を人間として東北大学には、日本でただ一つの「大学院医工学研誤解」させるシステムであるから、ある意味カンニン究科」が設置され、医工学の共同開発研究を幅広く進グと言えるのである。

めており、人工臓器、各種診断機器の開発を進めてき

しかし、高齢者が増加する現代社会では「高齢者のたが、その過程で予防医療の開発の発展性が見込まれ、気持ちがわかる」ブレインサイエンスの意義は限りな本特許の申請に至ったので、人工知能の入力システムく大きい。、この「人間の気持ちを読める」発明を応用に必須な要素技術開発が進んでいるので、主たる研究して、高齢者の介護のための人工知能ロボットの会話場所は東北大学とすれば、定量診断研究開発に着手出エンジンを試作すれば、高齢者の気持ちに寄り添う介来る態勢がある。

護ロボット、人工知能、会話インターフェースが具体

一般映像でも、被験者の脈波、心拍、自律神経機能化できる理論となる。の解析が可能であることが明らかとなりつつあり、その健康状態、自律神経機能、そして心理状態は、この３．研究の方法方法で明らかにできる可能性が高い。

恥ずかしながらインベーダー世代であり、最新流行

このための端末入力用インターファースの候補としのゲームなどには、全くついて行けていない申請者のて東北大学はこれまで様々な方法論による脳科学研究

世代はジョイスティックにも任天堂にもプレイステーを進め、脳トレ等の商品もヒットしている。そこで人ションにも対応できていない。

体の表面の映像情報から自律神経機能を定量診断し、その上、これから、ほぼ、すぐに、介護老健施設に逆問題で高次脳神経機能推定、心理学的な動きを観測入らなくてはならないような年齢の高齢者としては、できる新しい方法論を発明し、特許を取得してきたの誰でも取り残されないような果てしなくユーザフレンで準備は整いつつある。

ドリーなシステムが欲しい。

自律神経と脳機能は、もちろん関連がある。

本学はこれまで光電脈波計センサで簡単に計測でき
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高齢者の介護ロボットの人工知能は人の気持ちが読めなくてはならない
Feeling must be diagnosed quantitatively from the outside of the human bodyる脈波信号に基づいて自律神経機能を表わすいくつかになりつつあり、ある意味では主体の心理状態が明らの指標を計測する方法に関する技術を開発し、特許をかになる理論解析が、進んでいる。

申請し取得してきた。

そのためシステム開発と臨床試験を進める。機械が人の心を読め、自動的にゲームの端末として対応できる世界で初めての医学的な試みでありこの発明を応用すれば、老健の施設内だけではなく、メタバース上のゲーム、AI 会話用ロボットの入力、ゲーム、家電への指示、入力、仕事における業務用 PC の端末など、幅広い範囲に応用できる。
向き合っただけで人の心を読めるロボットによる新しい産業の創出も期待できる。

図３

高齢者人体映像からの自律神経機能診断計測

これらの発明は病院内だけでなく家庭で手軽な自律神経機能モニタリングに応用できる技術であり、さらに映像撮影した身体表面映像から皮下の血液中のヘモグロビ ンが吸収する緑色信号に基づいて血圧情報を

図４

人体自律神経情報時系列と AI 解析反映する脈波伝搬時間差を遠隔的に推定する技術も開発してきた。

そのため映像解析・脈波伝播速度計算、自律神経解

そこで本研究では AV 内蔵型の介護ロボットの前に析プログラムを開発し、その実装化を試み、心理評価立つだけで、何のセンサも身に着けず遠隔・非接触的システムへのタグ付けと定量評価診断を計る。本シスに脈波信号を計測し、これを解析することで、血行状テムにおいて利用者・利用介護医療者は、Web ブラウ態・血圧変動や自律神経機能を表わす生体指標を与えザからクラウドサーバーにアクセスし、その日の体調てくれる健康管理装置・心理推定装置の研究を行い、に関するアンケートに答えた後、ロボットンカメラのこれに関連する様々なシステムの開発を行うことで、目線映像や、クライアントの撮影した動画や、過去に社会実装を進めることを目的としている。さらに魚眼

他のビデオカメラで撮影した既存の動画ファイルをクカメラを使用し複数の顔を自動検出して，それぞれのラウドサーバーにアップロードし、個人に対応する識映像脈波を連続的に計測・解析・記録する装置、掌紋別番号ごとに蓄積されていくのでこれらに対して，目認証機能および体温計測機能を具備し，体動や照明環的変数と説明変数を選択した後、重回帰分析、主成分境の影響をほとんど受けずに，掌の映像脈波を自動計分析、および因子分析の 3 種類の多変量解析が自動的測する装置などを開発するとともに、血中酸素濃度をに実行される。対象とする変数やモデルの因子数など遠隔的に推定できるような「魔法の鏡」を実現するたは任意に再設定できるようになっており映像脈波からめの基礎検討を行う。

得られた複数の種類のデータは、脈波振幅に基づく変すでに身体露出部分の 2 次元的な映像脈波を抽出、数の因子と心拍間隔に基づく変数の因子に分離され得血行状態を動画として表示するとともに、自律神経指られるデータは、(1)脈波波形、(2)SN 比、(3)拍単位デ標を計算するシステム開発が進んでおり、現在、存在ータ、(4)歪み時間、(5)自律神経指標（心拍間隔）、(6)しているビデオ映像等も、高解像であれば解析可能に

自律神経指標（脈波振幅）、(7)平均値、(8)体調アンケなる。すなわち、現在、放送されているような映像のート、(9)計測条件パラメータから構成されることにな被写体からでも、血管情報、自律神経情報が解析可能る。年度中に試作された映像評価システムは、健康な
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高齢者の介護ロボットの人工知能は人の気持ちが読めなくてはならない
Feeling must be diagnosed quantitatively from the outside of the human body

ボランティアによる臨床用心電図脈波計測システムと報計測装置及び生体情報計測方法，発明者：吉澤

比較され、その蓋然性が検討される必要があり対象の誠，山家智之他，行動傾向評価指標の構造化アンケート調査は当然、大[4] 特許 5408751 号「自律神経機能測定装置」【出願学院医学系研究科倫理委員会の厳正な審査の上実行さ人】国立大学法人東北大学他【発明者】山家 智之

れることになる。

他[5] 特許 4789203 号「血圧反射機能診断装置」【出願４．将来展望人】国立大学法人東北大学【発明者】山家智之他

結果は過去の自律神経指標や血行動態評価システム[6] 特許 64933858 号「道路情報データベース構築支の診断解析と論理づけられるので、映像を取られた被援システムおよび該道路情報データベース支援シ

写体の健康状態は適切に診断され、しかるべく診療、ステムにより構築されるデータベースを応用した治療へ移すことができる体制が撮られると同時に、ゲ運転支援システム」【出願人】国立大学法人東北大ーム機器用、あるいは AI 入力としての有効性も研究

学他【発明者】山家 智之他[7] 特許 5804405 号「情報処理プログラム、情報処理され、入力用信号としての評価が進むと同時に、人体に対する会話などの適切な発展形が検討される。

装置、情報処理方法および情報処理システム」【出願人】国立大学法人東北大学他【発明者】山家 智

おわりに之他

人体情報から、人間の心理を読み取ることは、ある[8] 特許 5390851 号「車両用自律神経機能診断装置、意味でカンニングである。チューリングテストのロジ

車両用自律神経機能診断方法」出願人、東北大学他、ックだけでなく、被験者の気持ちをつかむことで、テ発明者

山家智之、川島隆太他

ストの内容をフィードバックして、チューリングテス[9] 特許 4269623 号「血流可視化診断装置」【出願人】

トの応答を変え、「相手を人間として誤解」させるシス

東北テクノアーチ【発明者】早瀬俊幸、山家智之他・

テムであるからである。
しかし、高齢者が増加する現代社会では「高齢者の関連文献

1.

気持ちがわかる」ブレインサイエンスの意義は限りな

Development and initial performance of a miniature
axial flow blood pump using magnetic fluid shaft

く大きい。

seal. Okamoto E, Yano T, Sekine K, Inoue Y,

自分も歳を取っていく現在、大事なのは「人間の心」

Shiraishi Y, Yambe T, Mitamura Y. J Artif Organs.

である。

2022 Apr 15. doi: 10.1007/s10047-022-01330-7.

世界で最初の「入出力のいらない・年寄りでもそのOnline ahead of print.

心の動きだけで介護ロボットが対象を読むことのでき

2.

る」AI システム開発は、医療介護業界だけでなく、エAcute Phase Pilot Evaluation of Small DiameterLong iBTA Induced Vascular Graft "Biotube" in a

ンターテインメントの分野でも重要な進歩となる。

Goat Model. Higashita R, Nakayama Y, Shiraishi
参考文献

Y, Iwai R, Inoue Y, Yamada A, Terazawa T, Tajikawa[1]

特許 6683367 号「生体情報計測装置、生体情報計

T, Miyazaki M, Ohara M, Umeno T, Okamoto K,測方法及び生体情報計測プログラム」【出願人】国Oie T, Yambe T, Miyamoto S. EJVES Vasc Forum.

立大学法人東北大学他【発明者】吉澤誠、山家 智

2022Jan11;54:27-之他

35.doi:10.1016/j.ejvsvf.2022.01.004.

[2] 特許 6692110 号「味覚診断装置」【出願人】国立大eCollection

2022.
3.

学法人東北大学他【発明者】山家 智之他[3] 国際出願：PCT/JP2016/059253 発明名称：生体情Development of muscle connection components for
implantable power generation system.

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Sahara G,TELECOM FRONTIER No.117 2022 AUTUMN

高齢者の介護ロボットの人工知能は人の気持ちが読めなくてはならない
Feeling must be diagnosed quantitatively from the outside of the human body

Yamada A, Inoue Y, Shiraishi Y, Hijikata W, Fukaya
A, Yambe T. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol
Soc.2021Nov;2021:7206-7210.doi:
10.1109/EMBC46164.2021.9629561.
この研究は、令和３０年度ＳＣＡＴ研究助成の対象として採用され、令和元年度～令和３年度に実施されたものです。

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