医薬品使用モニターシステムの試作

豊橋技術科学大学大学院 工学研究科 電気・電子情報工学系 専任講師
うちだ内田ひろなが裕久

医薬品使用モニターシステムの試作

豊橋技術科学大学工学部

調査・研究

実施者氏名

内田裕久

【要旨】
１、調査・研究目的
医薬品の服薬管理は本人だけでなく、家族や医療従事者にとっても大きな課題である。年齢に関わらず服用を失念してしまうこともあり、特に高齢で認知機能障害がある場合は定期的かつ適量の服用が難しくなってしまう (1, 2)。市販薬を用いて個人が健康の維持や病気の予防をする
セルフメディケーション (3, 4) においても、服用の時間と量の管理は重要である。このように医薬品の服用を継続し管理するために、お薬カレンダーが使われたり、服用を通知するスマートフォン用のアプリケーションソフトウェア (5) が使用されたりしている。しかし自宅で医薬品の服用を継続し、その日時、種類、量などを正確に記録することは本人や家族にとっても容易ではない。
そのため本研究では、無線周波数識別技術（Radio Frequency Identification：RFID）(6) と電子はかり (7 ) を組み合わせた医薬品使用状況モニターシステムを試作する。RFID は図書館における蔵書管理 (8)、医薬品も含めた物品の在庫管理 (9) などに利用されているものである。識別番号を持つ RFID タグを医薬品容器に取り付けて、本システムのテーブルの上に置いて重さを計量した後、医薬品を持ち上げて使用してから再びテーブルの上に置いて医薬品の重さの変化をモニターするが、複数の医薬品の判別と使用量を測定することができるようになる。コンピュータを使用するため、正確に服用の記録ができるようになる。また確認用アプリケーションソフトウェアを作成し、ストレージに保存された記録を使用することによって、医薬品の使用状況をグラフで表示したり、服用記録台帳のファイルをダウンロードしたりする機能を作成する。これにより医薬品の服用管理を容易に行えるようにする。

2、調査・研究方法
2-1．医薬品使用モニターシステムの試作本研究では RFID と電子はかりを組み合わせて、医薬品の種類と重さをモニターするシステ
ムを試作し、これらを同期させて動作させるためのモニター用プログラムを作成する。このシステムでは重さが約 50 mg の 1 滴の点眼薬の変化を測定するため最小 1 mg の計量ができるようにする。

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2-2

アプリケーションソフトウェアの開発

複数の医薬品を管理することができ、さらに複数の使用者が利用する場合でも使用状況をモニターし、その結果をストレージに保存する。アプリケーションソフトウェアをプログラム言語 Python で作成し、保存されたデータを読み込んで結果を確認できるようにする。グラフ上の点をマウスカーソルで示すことで、詳細なデータの情報を見ることができるようになる。また服用記録簿として保存できるようにする。
2-3

モニターシステムの動作確認

本研究で試作したシステムを使用して、市販薬を用いて動作試験を行う。市販薬は、錠剤（エミネトン、佐藤製薬（株））、点眼薬（人工涙液ソフトサンティア、参天製薬（株））、軟膏（セロナ軟膏、佐藤製薬（株））、そして薬品として消毒用エチルアルコール（IP「SP」、（株）サイキョ
ウ・ファーマ）を用いることにする。

3、調査・研究成果および考察
3-1．医薬品使用モニターシステムの試作
図 1 に医薬品使用モニターシステムの構成を示す。パッシブ型 RFID タグを取り付けた医薬品容器を電子はかりのテーブルの上に置いて使用するが、テーブルの外に RFID 用のループアンテナを配置した。このループアンテナの内側に、RFID タグがあるときに各タグの識別番号を読み取ることができる。また RFID タグの読み取り範囲の高さは、アンテナの上 70mm までとする。システムの近距離内にあるときに番号の読み取りが行われるため、医薬品を持ち上げたことを検出するのに適した構成となっている。
このシステムでは、最小 1 mg の計量ができる電子はかりを用いて、点眼薬 1 滴の検出をするが、その代わり風の影響を受けやすくなってしまう。重さが変動することを避けるために前面が開いている風防を取り付けた。モニター用プログラムは Python で作成し、約 0.4 秒毎にRFID タグの有無の確認と重さの測定を行う。
3-2

複数の医薬品のモニター結果

図 2 (a) および (b) に示すように、錠剤（エミネトン、佐藤製薬（株））と点眼薬（人工涙液ソフトサンティア、参天製薬（株））の底に RFID タグを貼り付けて、錠剤１錠あるいは点眼薬１滴ずつの使用を繰り返して動作テストを行った。図 3 (a) の RFID 検出の結果において、１は医薬品がテーブルの上にあることを示し、0 はテーブルの上に無いこと、つまり使用するために持ち上げられたことを示している。わかりやすくするため、錠剤がテーブルの上にあるときは〇、点眼薬がテーブル上にあるときは△を付けた。開始 6 秒後に点眼薬をテーブルの上に置いたことによって（点眼薬 RFID 検出：1）、重さは 8 ｇを示している（b）。12 秒後に錠剤をテー31

ブルの上に置くと（錠剤 RFID 検出：１、(a)）、重さは計 138 g になった（b）。それ以降も、それぞれ医薬品を使用することによって RFID 検出と重さが変化していることが確認できる。また図 3（b）には重さの過渡的な変化が含まれているが、人が医薬品を取り上げるときや置くときに電子はかりに力が加わるためである。連続して測定した重さの差が 0.01 g 以上あるときは過渡値であると判断して取り除いた。その結果を図 3(c) に示すが、使用状況のモニターには、過渡的データを除き、安定しているときのデータを用いる。
図 3(c) を用いて、使用状況を医薬品毎に分けた結果を図 4 に示す。(a) は分離した錠剤の使用状況のモニター結果であり、錠剤の使用の前後の重さの平均をデータ点として示している。
錠剤の容器を開始 12 秒後にテーブルの上に置き（RFID 検出：1）、18 秒後に持ち上げて（錠剤 RFID 検出：0）、1 錠使用してから 26 秒後に再びテーブルに置いた。使用前後の平均値の差から、1 回目の使用によって 628 mg が減少し、それ以降も錠剤を 1 錠使用するごとに約600 mg ずつ重さが減少していることがわかる。このとき点眼薬も使用しているが、RFID 検出と重さの測定から錠剤だけの使用状況を取り出すことができている。同様に 2 種類の医薬品の使用結果（図 3 (c)）から、点眼薬の結果を取り出した結果を図 4（b）に示す。点眼薬使用の前後の重さの平均値から、第 1 回目の使用で 46 mg が減少し、それ以降も 40-50 mgずつ減っている。これは点眼薬 1 滴の重さであり、使用状況がモニターできていることになる。
このように RFID と電子はかりを用いることで、複数の医薬品を使っている場合でも、それぞれの使用状況をモニターすることができた。
また本研究により軽い点眼薬とより重い医薬品を一緒にモニターをする場合は電子かりで使用されているロードセルが持つ非線形性に起因する誤差が発生することも明らかになった。図４(b) の点眼薬の重さの変化から、他の医薬品を使用すると、点眼薬の重さが変わってしまった。
始めに点眼薬を置いたときの重さの平均値は 7.558 ｇ（4.6 秒後）であったが、130 ｇの錠剤容器を持ち上げて再び置いた後では、点眼薬の重さの平均値は 7.552 ｇ（31.8 秒後）になった。
点眼薬を使用していないのに 0.006 g 変化したことになる。これは電子はかりの中で使われているロードセルで誤差が発生しているためであり (7 )、重さの増減があるとき非線形な軌跡を通るヒステリシスによって生じたものと考えられる。しかし本システムでは１滴が約 50 mg の点眼薬の重さの変化がモニターできればよく、数 mg の誤差が生じたとしても使用モニターシステムとして使用することは可能である。
本システムでは約 0.4 秒間隔でデータを測定しているが（図 3（b））、過渡的な変動のデータを除いて安定するのに 2.5 秒かかっている（図 3（c））。医薬品を１つずつ使用する場合には問題にならない時間ではあるが、もし同時に複数の医薬品を持って動かすことをすれば RFIDによる種類と重さの判別ができなくなるため、これまでの使用量から推測することになる。
3-2

複数の使用者による薬品のモニター結果

2 名の使用者が消毒用エタノール（IP「SP」、（株）サイキョウ・ファーマ）を使用する場合についてもテストを行った。医薬品のときと同様に、使用者を判別するために RFID タグを貼り32つけた使用者識別プレートを使用した。RFID タグを張り付けた薬品をテーブルの上に置き、使用者１が識別プレートを置いてから、薬品を持ち上げて使用して戻し、その後、識別プレートを取り上げた。別の使用者 2 が同様の手続きで薬品を使用することで使用者識別プレートと薬品の RFID 検出結果の組み合わせから、使用者を判定することができた。この実験では2 名で使用したが、もっと人数が多い場合でも、原理上モニターが可能である。
3-3

使用状況確認用アプリケーションソフトウェアの作成

複数の医薬品を複数の使用者が使う状況をモニター用プログラムで測定し、そのデータはストレージに保存される。この保存されたデータを読み込んで結果を確認するためのアプリケーションソフトウェアを Windows11 上の Python で作成した。これまでに１．使用状況のグラフ表示、２．エクセル形式の使用記録簿の保存をする機能を作成した。図 5 にアプリケーションソフトウェアを用いて表示させた軟膏（セロナ軟膏、佐藤製薬（株））の使用状況を示す。
前に示したモニターの図では 2 個のデータ点があったが、ここでは医薬品の使い始めの重さ、そして各使用後の重さを表示させている。これは一般的な使用記録簿の様式に沿ったものである。グラフ上のデータ点をマウスカーソルで選択すると、そのデータの記録番号、使用日時と時間、使用者、医薬品名、総重量、使用量の情報が、横長の枠の中に現れる。またこれらの情報は、使用記録簿として保存することができる。

４、まとめ
本研究では RFID と電子はかりを利用して医薬品の使用状況をモニターするシステムを試作した。この装置を用いることによって、医薬品を予定された時間に服用しているか、その量はどのくらいであったか確認することができるようになる。適切な服用や点眼をすることと、正確に服用・使用記録を保存することは、その後の治療にも有用であると考えられる。
ここでは点眼薬 1 滴が測定できるように最小 1 mg の電子はかりを用いているため、軽量の医薬品のモニターに適したものになっている。さらに重い薬品を対象とする場合でも、電子はかりのひょう量が大きなものを選択することで同様に使用状況のモニターができるようになる。
本研究では、医薬品の使用状況をモニターするシステムを試作したが、実際に使われるようにするためには、機能の改善などが今後必要となる。例えば、ネットワーク上のサーバーにデータを保存することにより、本人だけでなく、家族も服用状況を知ることができるようになり、必要に応じて医療従事者が状況確認をすることも可能になるであろう。

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５、調査・研究発表（口頭叉は誌上発表）
１．加藤尚弥，安永弘樹，内田惠子，中澤徹，内田裕久，取り上げ検出と重さ変化による医薬品使用モニター装置の試作，第 99 回日本医療機器学会大会，演題番号 61（2024 年 6 月 21日）
２．加藤尚弥，安永弘樹，内田惠子，中澤徹，内田裕久，RFID と電子はかりを用いた医薬品使用モニター装置の開発，日本医療機器学会誌，投稿中．

６、引用文献図及び写真

1）秋下雅弘．高齢者の服薬管理．日本老年医学会雑誌．2010, Vol.47, No.2, p.134-136.
2）奥野純子，柳久子，戸村成男．在宅要介護高齢者における薬剤供給方法と薬剤知識・服薬コンプライアンス．日本老年医学会雑誌．2001, Vol.38, No.5, p.644-650.
3）日本薬剤師会．セルフメディケーションについて , https://www.nichiyaku.or.jp/activities/self-medication/index.html
4）佐藤倫広，松本章裕，原梓，岩森紗希，小原拓ほか．一般地域住民におけるセルフメディケー
ションの実態とその要因に関する調査 : 大迫研究．YAKUGAKU ZASSHI．2014, Vol.134,No.12, p.1347-1355.
5）日本薬剤師会．e お薬手帳 3.0．https://www.nichiyaku.or.jp/e-okusuri3/index.html
6）Want R. An Introduction to RFID Technology. IEEE Pervasive Computing. 2006, Vol.5,No.1, p.25-33.
7）田中忠良．自動はかりに使用されるロードセルおよびその周辺技術に関する調査研究．産総研計量標準報告．2020, Vol.10, No.2, p.247-269.
8）後藤 , 敏行．図書館における RFID 業務の課題： 導入館への質問紙調査から，図書館界，
2012, 64 巻 3 号 3, p. 190-203.
9）内田三知代．エーザイ〈RFID〉-- 外箱に IC タグ添付し検品・追跡を効率化 医療ミス防止に向け個品単位の実装目指す．Logi biz．2010, 4 月号 , p.46-49.

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図 2 RFID タグを取り付けた(a)図 2 RFID タグを取り付けた(a)
錠剤と(b) 点眼薬容器．タグの 1 辺
錠剤と(b) 点眼薬容器．タグの 1 辺は 14 mm。
は 14 mm。

図 1 医薬品使用モニターシステムの図 1 医薬品使用モニターシステムの構成。
構成。

図1

図図222RFID
RFID
タグを取り付けた(a)タグを取り付けた(a) 錠剤とRFID
タグを取り付けた(a)(b) 点眼薬容器．
錠剤と(b)
点眼薬容器．タグの錠剤と(b)点眼薬容器．タグの 1 辺
1 辺は 14 mm
はは14mm。
14タグのmm。

医薬品使用モニターシステムの構成

医薬品使用モニターシステムの図図
1 1医薬品使用モニターシステムの構成。
構成。

図 3 2 種類の医薬品（錠剤と点眼薬）

2 種類の医薬品（錠剤と点眼薬）
図図
3 32 種類の医薬品（錠剤と点眼薬）のの使用モニターの結果。(a)錠剤（上）の使用モニターの結果。(a)錠剤（上）使用モニターの結果。(a) 錠剤（上）と点眼薬（下）の RFID 検出，(b)過渡と点眼薬（下）のRFID検出，(b)過渡と点眼薬（下）のRFID検出，(b) 過的な変動を含む重さの時間変化。(c)過的な変動を含む重さの時間変化。
(c)過渡的な変動を含む重さの時間変化。
渡的な変動を除いた重さの時間変化。
図
3 2 種類の医薬品（錠剤と点眼薬）
渡的な変動を除いた重さの時間変化。
(c) 過渡的な変動を除いた重さの時間
図 ○は錠剤、△は点眼薬がテーブルの上
3
2 種類の医薬品（錠剤と点眼薬）の使用モニターの結果。(a)錠剤（上）○は錠剤、△は点眼薬がテーブルの上変化。○は錠剤、△は点眼薬がテーの使用モニターの結果。(a)錠剤（上）にあることを示す。と点眼薬（下）のRFID 検出，(b)過渡にあることを示す。
ブルの上にあることを示す。と点眼薬（下）のRFID 検出，(b)過渡的な変動を含む重さの時間変化。
(c)過的な変動を含む重さの時間変化。
(c)過渡的な変動を除いた重さの時間変化。

図44図図3 3の結果から求めたの結果から求めた(a)
錠剤と(a) 錠剤と(b)図
図 4 図 3 の結果から求めた(a)錠剤と(b)点眼薬に分けたモニター結果。重さ点眼薬に分けたモニター結果。重さ(b)点眼薬に分けたモニター結果。重さのグラフは、使用前後の平均値のデーの グ ラ フ は、 使 用 前 後 の 平 均 値 ののグラフは、使用前後の平均値のデータ点を示す。
各重さのグラフには，薬のデータ点を示す。各重さのグラフにタ点を示す。
各重さのグラフには，薬の使用によって変化した重さを示す。
図4は，薬の使用によって変化した重さ
図 3 の結果から求めた(a) 錠剤と使用によって変化した重さを示す。
図(b)点眼薬に分けたモニター結果。重さ4 を示す。
図 3 の結果から求めた(a) 錠剤と(b)点眼薬に分けたモニター結果。重さのグラフは、使用前後の平均値のデー渡的な変動を除いた重さの時間変化。
○は錠剤、△は点眼薬がテーブルの上○は錠剤、△は点眼薬がテーブルの上にあることを示す。のグラフは、使用前後の平均値のデータ点を示す。各重さのグラフには，薬のにあることを示す。

タ点を示す。
各重さのグラフには，薬の使用によって変化した重さを示す。
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使用によって変化した重さを示す。

図 5

記録確認アプリケーションプログラムによる医薬品（軟膏）の使用
図5

記録確認アプリケーションプログラムによる医薬品（軟膏）の使用状況の (a) グラフ

状況の(a)グラフ表示、(b)ストレージに保存されたデータを使って求めた使表示、(b) ストレージに保存されたデータを使って求めた使用簿を保存した結果。
用簿を保存した結果。

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