プロジェクト報告書（最終） Project Final Report

提出⽇（Date） 2020/01/22

IoT と AI で医療・ヘルスケア環境をデザインしよう
Design medical care, health care environment by IoT and AI
後藤泰成 Taisei Gotoh

1. 背景

2 点⽬の問題点として, ⼩児患者に対する⽀援が挙今⽇の⽇本の医療分野では, 少⼦⾼齢化による医げられる. ⼀般病院において⼩児科を標榜する施設療機会の増加や, それに伴う医療従事者の負担の増数は年々減少しており, それに伴い, ⼩児科での勤務加など様々な問題が混在している. これらの問題を経験のある医師, 看護師が減少している[5]. また,解決するには, 医療技術の進歩だけでなく, IoT や AI⼩児科施設の減少により, ⼩児科病棟, 外来のない病による医療⽀援を⾏うことが効果的だと考えられる.

院でも⼩児患者が診察を受けに来るため, 患児及び

現在の⽇本において, 総⼈⼝は減少しているが, ⾼家族への対応が必要となるなど, 領域を問わないす齢者の割合及び⼈⼝は年々増加しており（図１）[1],べての看護師に⼩児看護の実践能⼒が望まれるよう2019 年 1 ⽉ 1 ⽇現在, ⽇本の総⼈⼝のうち, 65 歳以になってしまった. このような現状で, ⼩児科の臨床上の⾼齢者の割合は約 28.2%を占めている[2].

現場での対応に苦慮する看護師が増加している[6].
また, ⼩児患者の保護者からは, 親⼦関係の発達を踏まえた専⾨的なかかわりが必要な時期を理解してほしい, ⾃⽴に⾄っていない⼦供と代諾する家族, 医療者の三者間で治療に対して共同してほしいなどといった要望があるが[7], これらの要因により, ⼩児看護に携わる看護師の負担は増加している. その⼀⽅

図 1 ⾼齢化の推移と将来推計

で, ⼩児患者は治療を受けることに対して不安やストレスを感じている. 特に, 病状が重く, ⼊院⽣活をまた, 今後も⾼齢者の割合は増え, 若年層が⾼齢者余儀なくされてしまった⼩児患者は「治療への恐怖」を⽀えるための負担は年々増加する傾向にあると推「家族や友⼈と会えない」「⽣活に関して⾏動制限が測される. また, ⾼齢者が増加するにつれ, 介護施設ある」等の要因によるストレスを感じている[8].

および介護者の需要の増加, ⾼齢になるにつれ発症率が上昇する認知症を患ってしまう⾼齢者の増加等

2. 課題の設定と到達⽬標の要因により, 介護職員の⼈員不⾜が問題となって本プロジェクトの⽬的は, 現在の医療, ヘルスケアいる. 特に, 認知症患者は 2012 年では約 462 万⼈で環境において問題, 課題を⾃ら調査し, IoT, またはあるのに対して, 2025 年には約 675 万⼈になること

AI を⽤いた解決策を提案し, 開発することである.

が推測されており[3], それに伴い認知症グループホそのために, 実際の医療現場を訪ね, 課題を探り, 効ームでは, 年間約 1.2 万⼈の定員増加がされている

率的, 有効的な医療, 健康ツールを提案する. また,[4]. このように, 今後増加すると予想される認知症

前述の活動を通してメンバー各々のプログラミング

患者及び介護施設, 介護者への⽀援が必要である.

能⼒, プレゼン能⼒, 問題分析能⼒, 課題解決能⼒な1

どの技術を習得することを⽬的とする.

必要

医療問題における問題発⾒及びその解決策の検討を・するため, メンバー各々が興味を持った医療分野に認知症⾼齢者の認知症進⾏予防のためのコミュ
ニケーション機能が必要関して問題提起及び問題の分析を⾏った. そして, そ以上の要求仕様をもとに本グループでディスカッの問題を解決するための⽅法論をまとめ, ⼀⼈五分ションした結果,どのような機能を実装する必要ある間のプレゼンテーションを 2 回⾏った. メンバー各々のか述べる.

が⾏った調査, プレゼンテーションを元に各⾃が興・味を持つ分野に分かれ, グルーピングを⾏った. そのセンサを⽤いて認知症⾼齢者の起床,離床,就寝を把握し,スタッフの端末へ通知する機能

結果, 「認知症患者⽀援グループ」「⼩児患者⽀援グル・ープ」の 2 つのグループに分けられた.

時間や認知症⾼齢者の動作により発話する機能

ここから, 本グループの成果物について記述する.

2 グループに分かれディスカッションを重ねた結果,転倒,転落事故の危険を事前に察知し,回避するため各各グループは課題を以下のように設定した.

認知症⾼齢者の居室に深度センサを設置する.深度セlGroupA 認知症患者⽀援グループ:「⾒守り, 話

ンサで起き上がりと⽴ち上がりの動作を検知し,すぬいぐるみ【Moco】」

MoCo（bluetooth スピーカーを搭載したぬいぐるみ）

l認知症グループホーム内では, 転倒事件がから認知症⾼齢者に対し,危険通達をすることにより多く発⽣しており, 特に各患者の居室など,スタッフが来るまでその場で待機してもらう. また,勤務スタッフの⽬に届かない場所で頻発して認知症症状の進⾏防⽌とスタッフとのコミュニケーいる. その対策をするために深度センサを⽤ション不⾜を解消するため, MoCo に認知症⾼齢者といて⽴ち上がり, 起き上がりなどの動作を検会話をさせる. これらにより,認知症⾼齢者の転倒,転知するシステムを提案する. また, スタッフ落事故の防⽌に加え,認知症周辺症状の抑制やメンタとのコミュニケーション不⾜, 脳の活性化のルヘルスの保持が可能である.

ための活動の不⾜を解消するため, ぬいぐるここから MoCo の全体システムについて述べる.全

み⾃⾝が⾔葉を発し, 患者と会話できるシス体のシステムの流れは, 深度センサで取得した認知テムを提案する.

症⾼齢者の姿勢情報を PC でテキスト化することで保GroupB ⼩児患者⽀援グループ：「⻑期⼊院患児存し, テキスト内の情報に合わせた挨拶や注意喚起⽀援アプリ」

を姿勢情報の処理を⾏っている PC と bluetooth 接続

⻑期⼊院を余儀なくされた⼩児患者及び保したスピーカーで⾳声再⽣を⾏い,同時にスタッフ⽤

護者は, ⼊院⽣活に対して⼤きな不安や不満端末に対してテキストの共有することにより,スタッ等の負の感情を抱えてしまう. この精神的負

フ⽤端末側での⾏動内容の通知を⾏う. スタッフ⽤端担を軽減するために, 不安解消や治療に前向末にはノート PC を使⽤した.

きになってもらうという点を⽬標にした, ⼊院⽣活中に患児に使ってもらうアプリを提案する.

3. 課題解決のプロセスとその成果
l

図 3 本システムの全体概要

GroupA

実際にグループホームでの現場調査の結果から,提l案したシステムの構築に必要な要求仕様を述べる.

実際に病院での現場調査や，医師や看護師の⽅への・認知症⾼齢者の転倒防⽌のために通知のリアルヒアリング，先⽣からのフィードバックをもとに要タイム性とプライバシーに配慮した動作検出が求仕様を決定した．本アプリケーションに実装する

2

GroupB

機能に対する要求を調査するために，市⽴函館病院

し，「いいえ」を選択するとキャラクター選択画⾯にの処置室の⾒学や看護師の⽅へのヒアリング，岩⼿遷移する．アプリ開始画⾯では患児が「アプリをはじ医科⼤学附属病院の病棟⾒学や医師の⽅へのヒアリめる」ボタンを選択するとホーム画⾯に遷移する．初ングを実施した．

期設定画⾯は⼊⼒が全て完了すると，その後アプリケ前述の要求仕様を実現するために，本グループでデーションを起動しても表⽰されずホーム画⾯が最初ィスカッションを⾏い，対応する要件定義の設定をに表⽰される．ホーム画⾯から各機能画⾯には，対応⾏なった．

するボタンをタップすることで遷移する．また, 各画・患児の⼊院⽣活での不満の解消，⼊院⽣活の充⾯からホーム画⾯には画⾯左上に配置された「もどる」

実化に関して，患児は病棟内という⾮常に限らボタンをタップすると遷移する．「ちりょう」ボタンれた空間で⽣活しなければならないため，病棟をタップするとプレパレーション画⾯に遷移する．プ

内で⾏える患児の娯楽となる機能を実装する．

レパレーション画⾯では，患児が⾒たい治療の名前が患児の治療への不安の軽減に関して，患児は⾃書かれたボタンをタップすると，対応する治療の動画分がこれからどのような治療を受けるのかわかが再⽣される．「たんけん」ボタンをタップすると探らないということに不安を持っていると分かっ検画⾯に遷移する．遷移後はカメラが起動し，AR マたため，事前に治療の内容を⾒ることが出来るーカーとして登録した画像を読み取ることで会話イプレパレーション機能を実装する．

ベントが発⽣する．会話終了後 AR として出現する宝患児の治療に対するモチベーションの向上に関箱をタップすることでアイテムを⼊⼿できる．「ちりして，治療を⼀緒に頑張ってくれる友達がいるょう」ボタンをタップすると着せ替え画⾯に遷移する．と患児のモチベーションも向上するという意⾒

着せ替え画⾯では，キャラクターと探検機能で⼊⼿しをいただいたため，プレパレーション動画をキたアイテムが表⽰されている．アイテムをタップするャラクターが処置を受ける動画とした．

ことでキャラクターにアイテムが反映される．

・・

ここから, 本グループの成果物について記述する.
本アプリケーションは，初期設定画⾯が 7 つ，ホーム画⾯，プレパレーション画⾯，探検画⾯，着せ替え画⾯の全部で 11 個の画⾯で構成されている．
アプリをダウンロードし最初に起動した時，性別選択の画⾯が表⽰される．性別選択画⾯で患児が性別を図 2 本アプリの画⾯遷移図

選んだのち確認画⾯に遷移する．確認画⾯には「はい」と「いいえ」の 2 種類のボタンが存在し，「はい」を4. 今後の課題選択すると次の名前⼊⼒画⾯に遷移し，「いいえ」をlGroupA

選択すると性別選択画⾯に遷移するようになってい

センサについて, 現在姿勢検出は画⾯座標上に各る．名前⼊⼒画⾯では患児が⾃分の名前を⼊⼒したの動作の定義を決めて⼀定ラインを満たしたら検出す

ち，確認画⾯へと遷移する．確認画⾯には「はい」とる⼿法をとっているため, 枕の位置に頭が来ない場「いいえ」の 2 種類のボタンが存在し，「はい」を選合や別の物を⼈間判定してしまい⾻格がうまく検出択すると次のキャラクター選択画⾯に遷移し，「いいできない場合等の誤作動がある. それら誤動作の起え」を選択すると名前⼊⼒画⾯に遷移する．キャラク

こる確率を下げるために姿勢検出の精度向上を⽬指

ター選択画⾯では患児が⾃分の友達となるキャラク

す. また, 現在姿勢検出が出来ているのはセンサをベ

ターを選択したのち，確認画⾯へと遷移する．確認画ッドに対して⽔平に設置したときと利⽤者の⾜元に⾯には「はい」と「いいえ」の 2 種類のボタンが存在ある時であり, 姿勢検出ができるセンサの位置を任し，「はい」を選択すると次のアプリ開始画⾯に遷移意に設置可能にする.

3

ぬいぐるみについて, 病院訪問の際に各⼈によっを⽤いるなど別の⽅法論を考えていく必要がある．て語調を変更できるようにしてほしいという要望が④処置室での応援機能の実装についてあった為, ですます調以外の語調を追加し, 各⼈によって変更できるように設定する.

市⽴函館病院や岩⼿医科⼤学附属病院でのヒア

また, 現時点でリング結果から，患児は処置の際不安と恐怖を感じは⼀⽅的な発話しかできていない為, 会話を成⽴さていることがわかった．今回は着⼿できなかったが，せる. ランダムに発話する内容を増加する.

今後処置室内で患児を応援し不安や恐怖を軽減す

スタッフ⽤端末について, センサで動作を検出しる機能を実装したいと考えている．てから端末に通知されるまでのタイムラグを減らす.
⾳声再⽣の時間と患者の情報(出⾝地や好きな⾷べ物参考⽂献等)を設定可能にする.

[1]https://www8.cao.go.jp/kourei/whitepaper/w-l

2018/html/gaiyou/s1_1.html

GroupB
本学で⾏われた最終発表で得られたフィードバッ

平成 30 年版⾼齢社会⽩書（概要版）

ク等を踏まえて今後の展望を述べる．

[2]https://www.stat.go.jp/data/jinsui/pdf/201906.pd①ホーム画⾯の⼊⼒画⾯の機能発展f

現状ホーム画⾯で表⽰されているキャラクター

⼈⼝推計 令和元年６⽉報

は，患児がタップし動かさない限り動かないように[3]https://www8.cao.go.jp/kourei/whitepaper/w-なっている．そのため今後の開発では，キャラクタ

2017/html/gaiyou/s1_2_3.html

ーが⾃動で動き，⼀定のタイミングで患児に語りか内閣府, 平成 29 年⾼齢者⽩書

けるという機能を実装していきたいと考えている．

[4]https://www.mhlw.go.jp/file/05-Shingikai-②探検機能の機能発展

12601000-Seisakutoukatsukan-

中間発表の時点では，病室から処置室までの道中

Sanjikanshitsu_Shakaihoshoutantou/0000171814.pdfに使⽤する機能とプレイルームで使⽤する機能の厚⽣労働省, 平成 29 年介護⽼⼈福祉施設

2 種類の探検機能を実装する予定だった．しかし，[5]https://www.mhlw.go.jp/toukei/saikin/hw/iryosd/

開発期間と実装する機能の優先度を考え，今回の開17/dl/02sisetu29-1.pdf

発ではプレイルームで使⽤する探検機能を実装し厚⽣労働省, 平成 29 年(2017)医療施設（静態・動態）た．そのため今後の開発では，患児の病室から処置調査・病院報告の概況

室や診察室に向かう道中で使⽤する探検機能を実[6]天野宜⼦他(2014). A 病院救急外来トリアージ看装していく． また, 現状ではプレイルーム内での護師が⼩児トリアージを⾏う上での『困難』に対する会話機能は動物から⼀⽅的なアクションになって調査. 横浜市⽴市⺠病院看護部看護研究集録, 2013,

いるため，患児がテキスト⼊⼒をできる機能を実装

7-12

し，より会話に近づけていきたいと考えている．

[7]川名るり他(2017). ⼦どもと家族にかかわるすべ③着せ替え機能の発展ての看護師に求められること-これからの⼩児看護に着せ替え画⾯のアイテム⼀覧は背景と⾊を変えつながる⼩児看護学実習の課題- ⽇本⼩児看護学会ているだけのため,背景画像を作成し挿⼊すること

誌 Vol.26 p15-22

でデザイン性を⾼めていきたい．現状，アイテムの[8]⼭崎千裕他(2006). ⼊院中の⼦供のストレスとそ保存に使⽤している UserDefaults は数枚の画像をの緩和のための援助についての研究 第 3 報-⼊院児保存することはできるが，⼤量の画像を保存するののストレスに関するインタビュー調査- . ⼩児保健研には適していない. そのため今後はデータベース

究, 第 65 巻 第 2 号 p238-245

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