RFID を用いた浴室での行動計測へむけて-浴室物品の使用時間に関する実験大西 諒*1 平井 重行*2
Toward Measurement of Human Activities in A Bathroom Using RFID
-Experiment for Time Intervals of Using Item in A BathroomRyo Onishi*1 and Shigeyuki Hirai*2
Abstract - A bathroom is one of the spaces we use everyday life. Our research is focusing on a bathroom toward asmarthome as an ubiquitous computing environment. There are some applications of a bathroom, for instancesecurity, healthcare and relaxation. As one of the researches, we have built a system that measures bathing actions
from positions of items that equipped RFID tags in a bathroom.
This paper describes two experiments and discussions for that our RFID system can handle human activities
while bathing. One of the experiment is for the response time of reading tags in wet area. The other is for the timeintervals people have or hold items in a bathroom.
Keywords : Ubiquitous Computing, RFID, Bathroom, SmartHome, User Activity

アンチコリジョン対応リーダの導入や，複数 RFID リーダ
1.

はじめにの同期制御（複数アンテナで電波を同時に放出しない）を［1-3]

住宅内でのユビキタス関連研究の対象の多くは，居行うことで，電波干渉回避などの改良を施し，タグの読み間やキッチンなど，電化製品が容易に設置できる場所が多取りの確実性の向上を図った．このシステムの応用として，く，水場である浴室は，電子機器類を容易に設置できない

浴室内での行動をもとに，様々なインタラクションやコミ事情があるため，研究対象となりにくい．しかし，浴室はュニケーションの実現，安全で入浴者自身が楽しめるイン家の中でも毎日利用される場所のひとつである．最近になタラクティブな浴室を目指している．

り，浴室用テレビやオーディオシステム，心拍・体脂肪計

今回，この行動計測システムにおいて，浴室での実際の測機能付き浴槽，赤外線センサを利用した，入浴事故防止

人の行動計測が可能かを確認する目的で，様々な浴室物品のための人の動きを検知する製品[4]が登場してきている．の使用時間に関する被験者実験を行った．本稿では，浴室これら製品の方向性から，ユビキタス環境としての浴室は，物品の使用時間とタグの読み取りレスポンス時間を比較

安心・安全，健康管理・増進，アメニティー・リラクゼーした結果と，その考察について述べる．

ションへの応用が求められるといえる．
2.

浴室での行動計測の概要

これらの状況を踏まえ，我々は浴室に対して，浴室をインタラクティブな空間にして，他の場所への伝達やコミュ2.1

ニケーションが可能となるよう浴室内のセンシング技術

浴室内で入浴者が利用する物品（シャワー，カラン，洗行動計測の方法と特徴やメディア表現技術について研究を行っている．これまで，面器，石鹸（石鹸皿），シャンプー類，いす，タオルなど）

浴槽の入浴中の動作や心拍，呼吸を計測してインタラクテにタグを取り付け，RFID リーダ(以下リーダ．以下アンテ

ィブにサウンドで入浴状態を表現するシステムの構築がナの意味も含む)を浴室外に複数設置し，タグを読み取るある[5]．これは，入浴者自らが楽しむアメニティ用途のほことで，物品の位置を取得し，入浴者が使用している物品か，日常の健康管理，死亡事故防止のための安全管理へ向から行動計測を行う．タグの取り付けに関して，将来は浴けたモニタリング機能としての応用が可能である．しかし，室物品など，物の流通段階からタグが取り付けられている利用範囲は浴槽内のみであるため，浴槽外を対象とした研ことを前提としている．タグは，パッシブ型タグを用い，究として，RFID を用いた浴室での行動計測を行っている

電気設備であるリーダを浴室外に置くことで，入浴者への[6],[7]．RFID タグ（以下タグ）を浴室物品に取り付け，そ電気的な安全性を確保しつつ，装置自身の故障頻度も低くの位置を浴室外から計測し，入浴者が利用する物品の動き抑える．一方で，入浴者自身は既存の物品を従来通りに自から，状態や行動をある程度具体的に把握する仕組みを提然に使用し，機器やシステムの存在を意識する必要はなな案したものである．また，この行動計測システムに対し，

い．これは Mark Weiser が提唱したユビキタスコンピューティングの概念[8]として非常に重要であると考えている．

*1: 京都産業大学大学院理学研究科*2: 京都産業大学理学部*1: Division of Science Graduate School of Kyoto Sangyo University*2: Faculty of Science Kyoto Sangyo University

2.2

本研究での実験用浴室YAMAHA 製 AX1616 を本研究での実験用浴室として用いた（図 1）．この浴室は，半分の面積が浴槽であり，残りが床となっている．床部分に接する壁には照明，鏡，シ3.2

ャワーフック（上下 2 ヶ所），シャワーとカランの複合水

本研究は，浴室での利用を想定しているため，水の影響

S2000 のレスポンス時間の計測

栓，洗面器が置けるカウンター，シャンプーなどを置く棚を確認する意味も含め，水のない環境とある環境で，それがある．この浴室のシャワーフックの壁裏，カウンター下ぞれの状況でタグを 500 回ずつ読み込むこととした．水の部，および床下にリーダを設置している（図 1 丸部分）．

ある環境は，シャワーでタグに湯水をかけている状態でタグを読み込むこととした．タグのレスポンス時間の平均と標準偏差を図 4 に記す．

シャワーフックの壁裏

図4

S2000 リーダのタグのレスポンス時間

Fig.4

Tag’s Response Time of S2000 Reader

カウンター下部
床下

図1Fig.1

図 4 で，右側が水のある環境となっている．タグのレス実験用浴室

An Bathroom for Experiments

ポンス時間に関して，水の影響はないと考えられる．また，浴室物品の使用時間（物品を手に取って元の位置に戻すま3.

タグのレスポンス時間計測

RFID を用いた浴室での行動計測システムにおいて，浴での時間）が 150ms を越えるのであれば，物品の使用検出は可能である．また，このリーダの設置場所は，シャワーフックの上下二ヶ所，床下に二ヶ所となっており，今回室物品の使用の検出が可能かを検証するために，タグのレは，シャワーの使用時間と上記レスポンス時間を比較する．
スポンス時間の確認を行った．
3.3
3.1

EFG-400-01 のレスポンス時間の計測

使用リーダ・タグリーダ・タグの周波数帯は 134.2kHz 帯と 13.56MHz 帯

1 台のリーダで，1～10 個のタグのレスポンス時間を確認した．各々の個数において 500 回ずつ読み込むこととしを使用している．水や金属の影響を比較的受けにくいことた．各々のレスポンス時間の平均と標準偏差を図 5 に示す．
から浴室の利用に適していると考え，これらの周波数帯を選んだ．また，13.56MHz 帯に関しては ISO-15693 対応のものを選び，将来，物の製造段階から取り付けていると仮定しているタグにも対応しやすいと考えた．134.2kHz 帯
リ ー ダ は ， Texas Instruments 社 の S2000 を 用 い （ 図2）,13.56MHz 帯リーダは，Welcat 社の EFG-400-01 を用いた(図 3)．アンチコリジョンに関しては，S2000 は非対応，EFG-400-01 は対応となっている．

図5

EFG400-01 リーダの複数タグのレスポンス時間

Fig.5
図 2 S2000 Micro Reader (RI-K3A-001A)
Fig.2 S2000 Micro Reader (RI-K3A-001A)

Tag’s Response Time of EFG-400-01 Reader

図 5 の各々の平均値を見ると，約 450ms で飽和状態になっている．標準偏差を見ると，3 個，5 個のレスポンスのときに大きくなっており，タグの個数によって比例して大きくならないことが分かる．これは，タグの位置がアンテナの読み取り範囲の境界付近である場所や，タグのコイルの向きとアンテナが放出する磁束の向きが平行に近い

図 3 EFG-400-01 IC タグ/ IC カードリーダライタ
Fig.3 EFG-400-01 IC tag / IC Card Reader Writer

向きなど，アンテナに対しタグが読み取りにくい配置の場合に，タグのレスポンス時間が不安定になり，レスポンスに多くの時間を要することが原因であった．今回の，3 個，く浴室物品の使用時間について比較する．また，複数タグ5 個の読み取りの際に，そのような配置があったため，標の同時読み込みの際，タグがあるにもかかわらず認識に失準偏差の値が大きくなったと考えられる．

敗するタグの読みこぼしが見られた．読みこぼしを物品のこちらに関しても，水による影響を確認するため，水の使用と認識すると，行動計測に大きな支障をきたすので，ない環境とある環境で，上記とは別に，1～10 個のタグを一定時間，もしくは，一定回数タグが読み込めなかった場それぞれ 500 回ずつ読み込むこととした．レスポンス時間合に，物品が移動したと認識するようにする必要がある．の平均と，標準偏差を図 6 に示す．水のある環境は，S2000
4.

被験者実験と同様，シャワーでタグに湯水をかけている状態でタグを読み込むこととした．また，水の影響の有無を確認するこ

4.1とが目的なので，タグを両環境で同じ配置にし，また，レ3 章でのレスポンス時間から，浴室での実際での行動計

浴室物品の使用時間の計測スポンス時間が安定するよう配置した(図 7)．図 7 のタグ測が可能かを検証するために，様々な物品の使用時間を計に書いている数字は，タグを取り除いた順番となっており，測する被験者実験を行った．被験者は 15 名(男性 10 名，タグを徐々に減らす形で各々の個数についてのレスポン女性 5 名)である．用意した物品と，物品に対する動作をス時間を計測した．

表 1 に，各々の動作を 10 回行ってもらった物品使用時間の平均と標準偏差を図 8 に示す．

表1

使用物品と動作

Table 1

Items and Actions

使用物品

動作
1:お湯をかぶる洗面器

2:ふたを開けて中身を出す
3:ふたが既に開いている状態でシャンプーボトル中身を出す
4:物品を確認する
5:ふたを開けて中身を出す
図 6 EFG-400-01 リーダのタグのレスポンス時間
Fig.6

洗顔石鹸チューブ

Tag’s Response Time of EFG-400-01 Reader

6:ふたが既に開いている状態で中身を出す

コップ

7:湯水を口に含む鏡

8:顔を確認するスポンジ(9,10)もし

9 or 11:両腕を洗う

くはタオル(11,12)

10 or 12:体を洗う
13:シャワーを軽くあびる

シャワー
14:浴槽をぬらす
図 7 タグの配置
Fig.7

Arrangement of Tags

図 6 で，各グループの右側が水のある環境となっている．
タグのレスポンス時間に関して，水の影響はないと考えられる．しかし，水のある環境では，タグの読み取り範囲が1cm～2cm ほど狭くなった．タグが，狭くなった読み取り範囲の境界付近に位置した場合，レスポンス時間が不安定になることがあったので，水の影響を受けることがある．
上記結果から，浴室物品の使用時間がおおよそ 500msを越えるのであれば物品の使用検出は可能である．しかし，アンテナは，カウンター上部の全範囲で物品の検出ができるように，カウンター下部に 2 つ配置した．また，両アンテナ間で同期制御を行っているので，タグが多くある場面

図8
Fig.8

物品の使用時間Time Intervals of Using Itemを想定した場合，レスポンス時間を 1sec と見積もる必要がある．今回，このレスポンス時間とカウンター上部に置物品に関して，シャンプーボトルはふたを開けてボトルを逆さまにして中身を出すタイプ，洗顔石鹸チューブはふめの，タグのレスポンス時間と，様々な浴室物品の使用時たを回して開けるタイプ，鏡は手に持てるタイプとなって間に関する被験者実験について述べた．タグのレスポンスいる．また，被験者には，物品に対する動作を素振りとし時間と被験者実験の結果から，本実験環境で，タグの読みて行ってもらった．また，同じ物品で使用時間が異なってこぼしを考慮しない場合，今回我々が用意した物品の使用も使用の検出が可能かを検証するために同一物品で複数検出は可能であった．読みこぼしを考慮した場合，カウン動作を行ってもらった．

ター上に置く多くの物品で読みこぼしの許容回数が 1～2

図 8 に関して，x 軸の数値が表 1 の動作の番号に対応し回となった．読みこぼしの度合いを調べ，この許容回数でている．シャンプーボトルは 14 名の平均，標準偏差とな物品の使用検出が可能かを検証する必要がある．また，多っており，1 名はこちらで用意したタイプのボトルを自宅くの被験者の自宅環境において，物品を移動しないことか環境では使わず，どのような動作をイメージしたらいいのら，物品の使用検出が困難である状況が多く見られた．

か分かりにくいとの意見から，計測を行わなかった．また，スポンジは 3 名，タオルは 11 名の平均，標準偏差となっ様々な場面での行動計測を可能とする対策が必要である．
また，システムの応用として，入浴者の行動や状態を把ており，1 名はどちらも使用しないことから計測を行わな

握・モデリング[9],[10]し，安全で入浴者自身が楽しめるインかった．その他は 15 名の平均と標準偏差となっている．

タラクティブな浴室や，状況を外部伝達としてメディア表

シャワーと S2000 レスポンス時間を比較すると，使用時現するシステムとして発展させていきたいと考えている．

間の平均は早い動作のほうで 4.18 秒と，150ms をはるか謝辞に超えており，使用検出に問題は無い．カウンター上に置く物品と，EFG-400-01 のレスポンス時間(同期制御あり)
本研究は科学研究費補助金（若手研究(B)18700201）のを比較すると，どの動作も 1sec を超えており，タグが多助成を受けて実施された．

くある場面でも物品の使用検出は可能といえる．しかし，参考文献
読みこぼしを考慮し，読みこぼしの許容回数×1sec と考えると，多くの動作で，読みこぼしの許容回数が 1～2 回と[1]

Kidd, Cory D., Orr, Robert J., Abowd, Gregory D., Atkeson,なる．読みこぼしの度合いを調べて，この許容回数で物品

G.,Essa, Irfan A., MacIntyre, B., Mynatt, E., Starner, T.andの使用検出が可能か検証する必要がある．

Wendy Newstetter.: The Aware Home: A Living Laboratory for4.2

Ubiquitous Computing Reaserch; Proc. of the Second

被験者からのフィードバック

今回こちらで用意したシャンプーボトルに関して，自宅International環境において，実際に使う被験者は 1 名で，その他 14 名はプッシュタイプのボトルを使用しているとの回答を得

Workshopon

CooperativeBuildings-CoBuild'99(1999)[2]

橋本: 住宅におけるリアルタイム人間行動計測技術；計測た．また，プッシュタイプであることから，物品を使用す
自動制御学会中部支部第７回福祉工学研究委員会研究会る際に物品を移動することはないとの回答を 13 名から得た．1 名は使う際に実際に移動することから，その移動時

資料, pp.9-12(2001)[3]間を計測すると，平均は 2.249 sec，標準偏差は 0.4306 とティング；ヒューマンインタフェース学会論文誌, Vol.5,なった．こちらも，読みこぼしの許容回数が 1～2 回となった．また，シャワーに関しても 5 人の被験者が実際には椎尾, Rowan, J, Mynatt, E.: Degital Decor: 日用品コンピューNo3, pp.323-330(2003)[4]

安藤,森,内田：動き検知センサ「風呂用心」；三洋電機技シャワーを手に取らず，シャワーックにかけたままシャワ
報,Vol.33,No.3,pp.31-38(2001)

ーを浴びるとの回答も得た．この場合，シャワーを使用し[5]平井,藤井,左近田,井口：新たなアメニティくうかんを目指ているかの検出ができない．多くの被験者の自宅環境におした浴室－入浴状態を音で表現する風呂システム；ヒュー

いて，シャンプーやシャワーを使っているといった浴室で

マ ン イ ン タ フ ェ ー ス 学 会 論 文 誌 ,Vol.6, No.3,の主要となる行動の把握が困難な結果となった．14 人の被験者から自宅環境では，鏡は浴室の壁にかかっていると

pp.287-294(2004)[6]の回答を得た．これもまた動かさないので，鏡の使用検出も多くの場合でできない．1 人の被験者からタオルを浴槽インタフェースシンポジウム 2005 論文集 1, pp407-410[7]のふたの上に置いているとの回答を得た．浴槽のふたの上に置いている物品の使用検出も現在の所はできない．
5.

Weiser M.: The Computer for The Twenty-FirstCentury;
Sci.Am., pp.94-100(1991)[9]

青木,大西,小島,福永：HMM による行動パターンの認識；
電 子 情 報 通 信 学 会 論 文 誌 ,本研究は，浴室における浴槽外での入浴者の行動計測と，VOL.J85-D-II,2002-7,pp.1265-1268

その応用を目的としている．
本報告では，我々が構築している行動計測システムにお大西, 平井: RFID を用いた浴室での行動計測システムの改良；情報処理学会研究報告 2007-UBI-7, pp.17-22 (2007)[8]

おわりにいて，浴室での実際の人の行動計測が可能かを確認するた

平井,小川：RFID を用いた浴室での行動計測；ヒューマン[10]

山本：「異常行動」の計測と理解；ヒューマンインタフェース学会誌 Vol.9, No.1, 2007, pp.29-34