• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

重症心身障害児者の微細な反応を理解するための概念モデルの作成

Research Project

Project/Area Number 21K10871
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 58070:Lifelong developmental nursing-related
Research InstitutionShikoku University

Principal Investigator

横関 恵美子  四国大学, 看護学部, 講師 (50746279)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山本 耕司  四国大学, 経営情報学部, 教授 (70182623)
池本 有里  四国大学, 経営情報学部, 講師 (50612058)
木田 菊惠  四国大学, 学際融合研究所, 特別研究員 (90885352)
細川 康輝  四国大学, 経営情報学部, 准教授 (20341266)
吉田 守美子  独立行政法人国立病院機構四国こどもとおとなの医療センター(臨床研究部(成育)、臨床研究部(循環器)), 臨床研究部, 部長 (40510904)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords重症心身障害 / いつもと違う / 経験値 / 周波数解析 / 表情解析 / ニューラルネットワークによる分析 / 機械学習 / ロジステック回帰分析 / 快・不快 / 普段の状態 / 重回帰分析 / ロジスティック回帰分析 / ストレス / 観測データ / ニューラルネットワーク分析 / 重症心身障害児者 / 微細な反応 / 意思疎通 / ICT機器 / 概念モデル
Outline of Research at the Start

本研究の目的は、重症心身障害児者(以下、重症児者)の微細な反応を理解するための概念モデルを作成することである。重症児者の表情、音声、心拍数などの複数の生体反応をICT機器の活用によって収集し、その観測データから数理構造を取り出しモデルを作成する。その概念モデルに人工知能(Artificial Intelligence)(以下、AI)の技術を活用することで、重症児者を養育する家族が理解したいと思っているが、心拍数など生理学的データにも現れず、変化がわかりにくい曖昧な状態変化の理解を支援し、なぜそう判断したのかという根拠を言語化して述べることが難しい状況についても共通した理解を見出せる可能性がある。

Outline of Annual Research Achievements

2年目までの研究において、「ストレスがある(いつもと違う)」状態を検知することができ、表情変化が微細な重症児者であっても、指標となる表情解析データの変化を正しく捉えることにより、「いつもと違う」ストレスを高い精度で検知できることを確認した。これらの結果を踏まえ、喀痰吸引に起因するストレス、つまり、呼吸状態が「いつもと違う」か「いつもと同じ」かを精度よく分類して出力できるネットワークの情報について明らかにした。
3年目は、このモデルが、複数の重症児の呼吸状態の異常を正しく分類できるかどうか、脈拍や経皮的酸素飽和度など数値として現れるデータだけでなく、胸郭の動き、機嫌や食欲、排便や睡眠などといった養育者から得られる情報も考慮して観察しアセスメントして、呼吸状態が「いつもと違う」かどうか、重症児者3名のデータを用いて検証し高い精度で分類できることを報告した。
一方、短期入所やデイサービスなどの場において、家庭での重症児者の様子を家族に確認し、普段の体調を維持できるように関わろうとしているが、短期間の断片的な関わりと家族からの言語による情報提供では具体的にイメージすることが難しく、判断に自信を持てない場合もある。そこで、呼吸音の周波数解析を手掛かりに作成した概念モデルを用いて、睡眠中の重症児者の呼吸状態について、「いつもと同じ」と判断し、睡眠を妨げることなく見守りを継続した判断が妥当であることを確認した。また、てんかん発作についても、日々養育している家族の気づき、断片的な関わりの中での専門職者の視点、そして、このような経験知を活用することにより,収集したデータを分類でき,機械学習の通用できる可能性を確認した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

まず、作成した概念モデルが、複数の事例においても使用できるか検証した。3事例について、経皮的酸素飽和度の値、呼吸音、気道分泌物の量の変化、咳嗽や努力様呼吸の有無などを観察した内容からアセスメントすることで、呼吸状態が「いつもと同じ」か「いつもと違う」の2つに分類した。これまでの研究で作成した概念モデルを用いて、3項目の表情筋の動きを入力層に置き、「いつもと同じ」、「いつもと違う」の2項目を出力層に置いて、ニューラルネットワークによる分析を行った。その結果、89.7%の精度で分類でき、看護の経験値と表情解析の結果から、呼吸状態が「いつもと違う」と予測できる可能性を示すことができた。
次に、呼吸音の周波数解析を頼りに「いつもと同じ」と「いつもと違う」に分類しているモデルが成立したデータ群に、データを追加して、モデルが成立するかどうか検証した。追加するデータA群を便宜的に「いつもと同じ」と「いつもと違う」に分類ししたデータ群A1とした結果、データ群Bに追加して分類した場合は,「いつもと同じ」を分類する精度は高いが,「いつもと違う」を分類する精度は低くなっていた。一方、データ群Aをアセスメント通り、すべて「いつもと同じ」とし追加したデータA2群の場合、特異度、感度、精度、適合率、再現率は、95%以上を示しており、感度(95.1%)、適合率(95.2%)、再現率(95.1%)は同じであり、特異度(93.5%→97.4%)、精度(94.4%→96.6%)と良くなっており、さらに精度が向上したことを確認した。

Strategy for Future Research Activity

今後は、これまで判断が難しかった状況を含めて、新たに包括的な概念モデルを作成する。これを明らかにする重症児者との関わりによる経験知として定量化されてこなかった「いつもと違う」重症児者のわずかな変化について、重症児者の表情、音声、脈拍数などの複数の生体反応をIoT機器の活用によって収集し、看護的視点とあわせて、その観測データから数理構造を取り出しモデルを作成することである。重症児者を養育する家族が理解したいと思っているが、体温や脈拍数、経皮的酸素飽和度のように数値として現れない、つまり根拠を説明することが難しい漠然とした「何かいつもと違う」という状況についても、共通した具体的な見解を見出せると考えている。

Report

(3 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (33 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (15 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 9 results) Presentation (18 results)

  • [Journal Article] Differences in facial muscle movements affected by respiratory status in children with severe motor and intellectual disabilities during sputum suction2024

    • Author(s)
      Emiko Yokozeki,Yuri Ikemoto,Yasuteru Hosokawa, Tomoki Kojima,Kikue Kida and Kohji Yamamoto
    • Journal Title

      Annual Bulletin of the Research Institute of Interdisciplinary Research, Shikoku University

      Volume: 4 Pages: 93-100

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Functional Improvements to Expand the Application Range of the Crime and Disaster Prevention Lighting System2024

    • Author(s)
      Yuri Ikemoto, Akiko Kondo, Emiko Yokozeki, Naomi Suzuki, Suguru Tsujioka, Yasuteru Hosokawa, Kikue Kida, Yasuka Amano, Hiroo Tada, Hirofumi Hirose and Kohji Yamamoto
    • Journal Title

      Annual Bulletin of the Research Institute of Interdisciplinary Research, Shikoku University

      Volume: 4 Pages: 81-92

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] ニューラルネットワークを用いた分析による「いつもと違う」呼吸状態の予測2023

    • Author(s)
      横関恵美子,池本有里,細川康輝,木田菊惠, 中野顕作,渡部尚美, 岩本優子,橋本俊顕,山本耕司
    • Journal Title

      日本医療情報学会看護学術大会論文集

      Volume: 24 Pages: 133-136

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 重症心身障害児者の睡眠中の呼吸状態に関するアセスメントの妥当性の検証2023

    • Author(s)
      横関恵美子, 池本有里 , 細川康輝 , 木田菊惠 , 橋本俊顕,吉田守美子、山本耕司
    • Journal Title

      医療情報学連合大会論文集

      Volume: 43 Pages: 899-903

    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Journal Article] Development of a Sustainable Crime and Disaster Prevention Lighting System that Contributes to the Safety and Security of Communities2023

    • Author(s)
      Yuri IKEMOTO, Emiko YOKOZEKI, Yasuteru HOSOKAWA, Suguru TSUJIOKA, Naomi SUZUKI, Akiko KONDO, Kikue KIDA, Yasuka AMANO and Kohji YAMAMOTO
    • Journal Title

      Annual Bulletin of the Research Institute of Interdisciplinary Research, Shikoku University

      Volume: 3 Pages: 55-62

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Patients with SMID Signature Detection by Multimodal Sensing Data Analysis2023

    • Author(s)
      Emiko Yokozeki,Yuri Ikemoto,Yasuteru Hosokawa,Tomoki Kojima,Kikue Kida and Kohji Yamamoto
    • Journal Title

      Annual Bulletin of the Research Institute of Interdisciplinary Research, Shikoku University

      Volume: 3 Pages: 63-71

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Creation of a conceptual model for understanding subtle reactions of children with severe physical and mental disabilities- Delivery of files from Impact publication article2023

    • Author(s)
      Emiko Yokozeki,Kohji Yamamoto
    • Journal Title

      Impact, Volume 2023

      Volume: 2 Issue: 2 Pages: 24-26

    • DOI

      10.21820/23987073.2023.2.24

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] 快・不快の判断が難しい重症心身障害児の微細な表情変化に関する情報の明確化~喀痰吸引場面に焦点をあてて~2022

    • Author(s)
      横関恵美子, 池本有里 , 細川康輝 , 木田菊惠 , 橋本俊顕 , 中野顕作 ,渡部尚美, 岩本優子 , 山本耕司
    • Journal Title

      日本医療情報学会看護学術大会論文集

      Volume: 23 Pages: 79-82

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] 重症心身障害児者の喀痰貯留状況の予測2022

    • Author(s)
      横関恵美子, 池本有里 , 細川康輝 , 木田菊惠 , 山本耕司
    • Journal Title

      第42回医療情報学連合大会論文集

      Volume: 42 Pages: 1393-1398

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] 重症心身障害児者の微細な変化を検知し解析するストレス指標モデルの構築2022

    • Author(s)
      横関恵美子, 池本有里 , 細川康輝 , 木田菊惠 , 山本耕司
    • Journal Title

      地域ケアリング8月号

      Volume: 24(9) Pages: 54-56

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] 中山間地域での生活を持続可能にするための体調予測分析の提案2022

    • Author(s)
      横関恵美子, 池本有里,細川康輝,木田菊惠,山本耕司
    • Journal Title

      東日本大震災後10年特別大会 一般発表論文集

      Volume: 1 Pages: 209-2012

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] 重症心身障害児のストレス指標モデル作成のための 特徴量抽出方法の妥当性の検証2022

    • Author(s)
      横関恵美子,池本有里,細川康輝,木田菊惠, 中野顕作,渡部尚美, 岩本優子,橋本俊顕,山本耕司
    • Journal Title

      第26回日本医療情報学会春季学術大会プログラム・抄録集

      Volume: 26 Pages: 96-97

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Establishment of a Biological Model for Patients with SIMD with the Aim of Developing a System to Notify Changes in Response2022

    • Author(s)
      Emiko Yokozeki,Yuri Ikemoto,Yasuteru Hosokawa,Tomoki Kojima,Kikue Kida,Kohji Yamamoto
    • Journal Title

      Annual Bulletin of the Research Institute of Interdisciplinary Research, Shikoku University

      Volume: 2 Pages: 73-80

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] 重症心身障害児の微細な反応の理解のための指標データの抽出と分析2021

    • Author(s)
      横関恵美子,池本有里,細川康輝,木田菊惠,橋本俊顕,岩本優子, 中野顕作,山本耕司
    • Journal Title

      日本医療情報学会看護学術大会論文集

      Volume: 22 Pages: 71-74

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 重症心身障害児者の表情筋の動きによるストレス指標モデルの妥当性の検証2021

    • Author(s)
      横関恵美子,池本有里,細川康輝,木田菊惠,山本耕司
    • Journal Title

      医療情報学連合大会論文集

      Volume: 41 Pages: 847-852

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 重症心身障害児のポジティブな反応の視覚化による子育て支援2023

    • Author(s)
      横関恵美子, 池本有里 , 細川康輝 , 木田菊惠 , 山本耕司
    • Organizer
      第11回看護理工学会学術集会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 重症心身障害児者のてんかん発作の気づきの時点の妥当性とAI技術活用の効果2023

    • Author(s)
      横関恵美子, 池本有里 , 細川康輝 , 山本耕司
    • Organizer
      第25回日本医療マネジメント学会学術総会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] ニューラルネットワークを用いた分析による「いつもと違う」呼吸状態の予測2023

    • Author(s)
      横関恵美子,池本有里,細川康輝,木田菊惠, 中野顕作,渡部尚美, 岩本優子,橋本俊顕,山本耕司
    • Organizer
      第24回日本医療情報学会看護学術大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 重症心身障害児者の睡眠中の呼吸状態に関するアセスメントの妥当性の検証2023

    • Author(s)
      横関恵美子, 池本有里 , 細川康輝 , 木田菊惠 , 橋本俊顕,吉田守美子、山本耕司
    • Organizer
      第43回医療情報学連合大会(第24回日本医療情報学会学術大会)
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 重症心身障害児者のてんかん発作発見時の妥当性とAI技術活用の効果2023

    • Author(s)
      横関恵美子,池本有里,細川康輝,山本耕司
    • Organizer
      第25回日本医療マネジメント学会学術総会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ニューラルネットワークを用いた分析による 「いつもと違う」呼吸状態の予測2023

    • Author(s)
      横関恵美子,池本有里,細川康輝,木田菊惠, 中野顕作,渡部尚美, 岩本優子,橋本俊顕,山本耕司
    • Organizer
      第24回日本医療情報学会看護学術大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 重症心身障害児のポジティブな反応の視覚化による子育て支援2023

    • Author(s)
      横関恵美子,池本有里,細川康輝,木田菊惠,山本耕司
    • Organizer
      第11回看護理工学会学術集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 重症心身障害児の個別性を考慮した喀痰分泌に起因する「いつもと違う」不快を検出するモデルの構築2023

    • Author(s)
      横関恵美子,池本有里,細川康輝,木田菊惠,山本耕司
    • Organizer
      第27回日本医療情報学会春季学術大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 重症心身障害児の快反応の理解-母親の存在が与える感情変化-2022

    • Author(s)
      横関恵美子, 池本有里 , 細川康輝 , 木田菊惠 , 山本耕司
    • Organizer
      第10回看護理工学会学術集会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 過疎地域においても子どもの心身異常の早期検出を可能とするシステムの開発2022

    • Author(s)
      横関恵美子,池本有里,細川康輝,山本耕司
    • Organizer
      第9回 地域活性学会中国四国支部会合(支部会・研究会)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 重症心身障害児のストレス指標モデル作成のための 特徴量抽出方法の妥当性の検証2022

    • Author(s)
      横関恵美子, 池本有里, 細川康輝,児島知樹,木田菊惠,中野顕作,渡部尚美,岩本優子,橋本俊顕,山本耕司
    • Organizer
      第26回日本医療情報学会春季学術大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 重症心身障害児者のてんかん発作の早期発見に向けたAI技術活用の可能性の検討2022

    • Author(s)
      横関恵美子、池本有里、細川康輝、山本耕司
    • Organizer
      第24回日本医療マネジメント学会学術総会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 快・不快の判断が難しい重症心身障害児の微細な表情変化に関する情報の明確化~喀痰吸引場面に焦点をあてて~2022

    • Author(s)
      横関恵美子, 池本有里, 細川康輝,児島知樹,木田菊惠,中野顕作,渡部尚美,岩本優子,橋本俊顕,山本耕司
    • Organizer
      第23回日本医療情報学会看護学術大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 中山間地域での生活を持続可能にするための体調予測分析の提案2021

    • Author(s)
      横関恵美子,池本有里,細川康輝,木田菊惠,山本耕司
    • Organizer
      地域活性学会東日本大震災後10年特別大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 重症心身障害児者におけるストレス時に共通して変化する表情筋の動き2021

    • Author(s)
      横関恵美子, 池本有里, 細川康輝,児島知樹,木田菊惠,中野顕作,渡部尚美,岩本優子,橋本俊顕,山本耕司
    • Organizer
      第25回 日本医療情報学会 春季学術大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 体調変化を予測する自動感知システムの開発2021

    • Author(s)
      横関恵美子,池本有里,木田菊惠,山本耕司
    • Organizer
      第23回日本医療マネジメント学会学術総会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 重症心身障害児の微細な反応の理解のための指標データの抽出と分析2021

    • Author(s)
      横関恵美子,池本有里,細川康輝,木田菊惠,橋本俊顕,岩本優子, 中野顕作,山本耕司
    • Organizer
      第22回 日本医療情報学会看護学術大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 重症心身障害児者の表情筋の動きによるストレス指標モデルの妥当性の 検証2021

    • Author(s)
      横関恵美子,池本有里,細川康輝,木田菊惠,山本耕司
    • Organizer
      第41回医療情報学連合大会(第22回日本医療情報学会学術大会)
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi