アンビエントセンサ情報とAIを活用した安全・快適療養環境デザイン

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H04414
• 研究機関: 名古屋市立大学
• 研究代表者: 横山 清子 名古屋市立大学, 大学院芸術工学研究科, 教授 (50174868)
• 研究分担者: 鈴木 賢一 名古屋市立大学, 大学院芸術工学研究科, 教授 (00242842) ; 内田 恵 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 講師 (00569254) ; 梅谷 智弘 甲南大学, 知能情報学部, 准教授 (10397630) ; 塙 大 名古屋市立大学, 大学院芸術工学研究科, 准教授 (50422506) ; 渡邊 裕司 名古屋市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (60314100) ; 明智 龍男 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (80281682) ; 奥山 徹 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(医学), 教授 (80349349)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: アンビエントセンサー / 面圧分布センサー / 寝姿勢推定 / 機械学習 / 療養環境

研究実績の概要

本研究は非侵襲・プライバシー保護に配慮したアンビエントセンサネットワークと機械学習などAI手法を活用して、ベッド上の患者の行動や病状のモニタリングを行い、状態に応じたインタラクションを実現するシステム開発を目的とする。2019年度、2020年度はシステムの試作、実装のための可能性検証実験を行った。
最終年度となる2021年度では、ベッド上での寝返り、起き上がり動作のモニタリングに関して、2020年度までに実施してきた、面圧センサーと加速度センサーの組み合わせ、深度カメラの利用ではなく、面圧センサーのみを利用し、寝返りの方向(仰臥→側臥、側臥→伏臥等)、ベッド上での自由な多様な動作を分類可能な機械学習のアルゴリズム開発を主として実施した。頻繁に着替える必要がある病衣へのセンサー装着は実装に際しては不便であり、また、深度カメラは面圧センサーと比較して、身体の接地面以外の四肢の動作などのセンシング可能な利点がある一方で、掛布団などの状態が推定結果に影響を及ぼすなどの欠点がある。これらから、面圧センサーが実装に適したアンビエントセンサーの候補と考えている。
2021年度に仰臥位から側臥位、側臥位から伏臥位、起き上がりなどを機械学習のアルゴリズムで分類することを試み、複数のアルゴリズムを比較した結果ランダムフォレストが適していること、側臥位と座位の識別精度が高いこと、姿勢変換には個人差が大きいため実装に際しては個人ごとに学習してモデルを構築する方が望ましい等の結果を得た。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 腕時計型心拍計の測定データを用いた心拍変動指標の推定 (2022)
  • 著者名/発表者名: 横山清子、林映見、伊藤久敏、河原ゆう子
  • 雑誌名: 電気学会論文誌C 巻: 142 ページ: 46-54
  • DOI: 10.1541/ieejeiss.142.46
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of heart rate variability from heart rate measured with wristwatch-type heart rate monitor (2022)
  • 著者名/発表者名: Kiyoko Yokoyama, Emi Hayashi, Hisatoshi Ito, Yuko Kawahara
  • 雑誌名: Electronics and Communication in Japan 巻: 105 ページ: e12351
  • DOI: 10.1002/ecj.12351
  • 査読あり
• [学会発表] 機械学習を用いたベッド上の姿勢変換の識別 (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉田豊、横山清子
  • 学会等名: 日本人間工学会東海支部研究大会
• [図書] スマートヘルスケア (2022)
  • 著者名/発表者名: 山田一郎他
  • 総ページ数: 367
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
  • ISBN: 978-4-86043-812-8