＜2014 職員研究活動援助事業⑥＞ 夜間の見守りに関して Kinect for Windows を用いた 呼吸数・心拍数の計測についての検証 津久井やまゆり園 生活 2 課 前田 珠美 草山 知徳 宮崎 剛志 総務課 佐藤 直樹 看護課 三浦 とみ子 1.概要 るが、機材は一般に高価なために数を揃えることが難し いであろうということと、生活の場である居室で、1 人ひと りの利用者様に有線で接続することは、医療的に必要な 方は別として、馴染まないのではないかということを考慮 した。 本研究は、生活支援を通して、QOL の向上に与する 福祉業界における、労働集約的なマンパワーに頼らざる を得ない、しかし、人的資源投入が困難な夜間において、 ICT（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏ ｇｙ）を活用し、利用者様の安全確保に大きく寄与するも のとなる先駆的な手法であると自負するものである。 3.サーモグラフィ 最初に考えたのは、サーモグラフィであった。サーモグ ラフィとは、人体から放射される赤外線を可視化した雅俗 や装置のことである。しかし、サーモグラフィカメラによる 試験は、気軽に試すというレベルでは、価格が高く（50 万円～200 万円）断念せざるを得なかった。 Ｋｉｎｅｃｔ ｆｏｒ Ｗｉｎｄｏｗｓセンサーを接続したパソコン （以下 ＰＣ）を使用すると、ＰＣモニターを通して、利用者 が生存しているかどうかを可視化（見える化）することがで きる。このシステムを利用して、夜間の定時巡回における 生存確認の精度を高めることができるかどうかを検証し た。 結論として、課題はあるものの、利用価値はあると考え る。 Martiina Ｖｉｉｌ・ＣＣ ＢＹ‐ＳＡ3.0 ｈｔｔｐ：//ｅｔｍ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ/ｗｉｋｉ/Ｓｏｏｊｕｓｋｉｉｒｇｕｓ# 実際の試験の様子 4.非接触式赤外線放射温度計 2.発想の始まり 人体の温度を触れずに図る他の方法を主にインターネ ットで調べた結果、行き着いたのが非接触式赤外線放射 温度計であった。 価格も約 2,000 円と手ごろであったため、購入し、自身 の皮膚や、身近にある物品で試してみると、簡単に温度 を測れることが分かった。 夜間帯において、利用者様の生存を確認するために は、就床している利用者様の居室まで行き、目視にて利 用者様の胸の上下の動きを確認するとともに、口元まで 支援者の耳を近づけて、呼吸音を確認する必要がある。 定時巡回は 1 時間おきに行うが、実際に利用者様の近 くに行くとなると、その都度、起こしてしまうことがあり、安 眠妨害となっている事もあるのではないか、また、利用者 様の加齢・重度化に伴う夜間の急変に対して、いち早く 気づける方法はないだろうか、離れたところからでも利用 者様の様子を確認できる手段はないだろうか、という思い が発想の始まりである。 また、医療用生体情報モニターを使用すれば確実であ 1 ＜2014 職員研究活動援助事業⑥＞ （画像引用）http://ｗｗｗ．ａｍａｚｏｎ．ｃｏ．ｊｐ/サインソニ ック‐非接触式 赤外線放射温度計 レーザーポインタ ー付‐電池寿命表示‐電池付‐【‐32～+380℃計測可】/ｄ ｐ/Ｂ006ＣＱＴ7ＹＧ ＦＥ） これは、Ｋｉｎｅｃｔ ｆｏｒ Ｗｉｎｄｏｗｓセンサーを接続したＰ Ｃに『顔・胸部追尾型バイタルモニタ（心拍・呼吸）』【Ｖｅｒ ｓｉｏｎ0.18】というソフトウェアをインストールすると、人体の 顔と胸部を認識し、呼吸と脈拍（心拍）を波形として確認 できるというものであった。そして、【Ｋｉｎｅｃｔコンテスト 2013】について調べると、“コンピュータビジョンのセカイ今そこにあるミライ（60）Ｋｉｎｅｃｔを用いたビジネスのアイ デアを競う「ｋｉｎｅｃｔ ｆｏｒ Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｃｏｎｔｅｓｔ」”（ｈｔｔｐ： //ｎｅｗｓ．ｍｙｎａｂｉ．ｊｐ/ｓｅｒｉｅｓ/ｃｏｍｐｕｔｅｒ_ｖｉｓｉｏｎ/060/） や、Ｋｉｎｅｃｔ ｆｏｒ Ｗｉｎｄｏｗｓ Ｃｏｎｔｅｓｔ 2013 リポート （3）ｈｔｔｐ：//ｍｏｎｏｉｓｔ．ａｔｍａｒｋｉｔ．ｃｏ．ｊｐ/ｍｎ/ａｒｔｉｃｌｅｓ /1310/02/ｎｅｗｓ063.ｈｔｍｌ）などの記事から、このシステ ムであれば、園内のネットワークとＰＣを活用しつつ、Ｋｉｎ ｅｃｔ ｆｏｒ Ｗｉｎｄｏｗｓセンサーのみ導入すればよいため、 比較的安価に導入することができ、検証に値するのでは ないかと考えた。 ｋｉｎｅｃｔ ｆｏｒ Ｗｉｎｄｏｗｓセンサーとは、赤外線を用いた 距離センサー・ＲＧＢカメラ・マイクを組み合わせた、マイ クロソフト社が開発した、いわゆるモーションセンサーのこ とである。最初はマイクロソフト社が販売している“Ｘｂｏｘ 360”というゲーム機のコントローラとして販売された。 医療用の非接触式体温計の製品も販売されており、価 格は約 20,000 円前後のものが多い。価格面から、購入 には至っていない。 （画像引用）ｈｔｔｐ：//ｗｗｗ．ａｍａｚｏｎ．ｃｏ．ｊｐ/【サーモフ ォーカス-プロ】非接触式-皮膚赤外線-計測時間わずか 1 秒-ＴＨＥＲＭＯＦＯＣＵＳ/ｄｐ/Ｂ00ＡＥＧ6ＺＲＷ/ 5.体温とは何か 放射温度と体温の違いは何か。調べていくと体温を測 るといった場合、深部体温という体腔温（食道内、直腸内、 膀胱内、鼓膜温度）や肺動脈内血液温を計ることである と学んだ。 また、調べていく過程で、法医学を紹介するウェブサイ トにたどり着いた。その中で、死体温についてふれている 部分があり、『死体温は通常直腸内温度で表現する。室 温であれば 1 時間に 0.5～1℃前後低下する。（引用※ 1）』 引用※1 名古屋市立大学大学院医学研究科法医学分 野：法病理学講義ノート ｈｔｔｐ：//ｗｗｗ．ｍｅｄ．ｎａｇｏｙａ ‐ｃｕ．ａｃ．ｊｐ/ｌｅｇａｌ．ｄｉｒ/ｌｅｃｔｕｒｅｓ/ｎｅｗｅｓｔ/ｌｅｃｔｕｒｅｎｏｔ ｅｓ．ｈｔｍｌ 7.ソフトウェア開発者の紹介と動作原理について （1）開発者 開発者は、上田智章氏である。『顔・胸部追尾型バイタ ルモニタ（心拍・呼吸）』【Ｖｅｒｓｉｏｎ0.18】というソフトウェア を作成した。 （2）ウェブサイト 私設研究所 Neo-Tech-Lab ｈｔｔｐ：//ｗｗｗ．ｎｅｏ-ｔｅｃｈ-ｌａｂ．ｃｏ．ｕｋ （3）『顔・胸部追尾型バイタルモニタ（心拍・呼吸）』【ｖｅｒｓｉ ｏｎ0.18】の動作原理について 6.Ｋｉｎｅｃｔ（キネクト）センサーとの出会い 以下、Ｎｅｏ-Ｔｅｃｈ-ｌａｂウェブサイトより引用 『【ｋｉｎｅｃｔで呼吸モニタ】ｋｉｎｅｃｔのデプスカメラを使え ば、1ｍ位離れた位置で大体 2，3ｍｍの精度で距離測定 を行うことができます。ｋｉｎｅｃｔはランダム・ドット・パターン を投影して距離を測定しているので、多数の画素を使え ば精度を向上させることが可能です。ｎ＝40×40＝1600 画素の領域を使えば分解能は√ｎ＝40 倍に向上させる ことができるのです。呼吸に伴ってカメラ-胸部間の距離 がわずかに変化する様子を捕捉できれば、非接触で呼 吸をモニタできるはずと考えて実験してみました。なんと 布団をかぶっていても 1ｍ離れて呼吸をモニターすること に成功しました。【ヘモグロビンの赤外線吸光特性】ｋｉｎｅ ｃｔの赤外線ランダム・ドット・パターンは、波長 827ｎｍで 照射されるらしい。ｋｉｎｅｃｔブログにもしエミッタの照射を 止めて外部ＬＥＤで証明を行うならその波長を使うように （画像引用）ｈｔｔｐ：//ｗｗｗ．ｉｔｍｅｄｉａ．ｃｏ．ｊｐ/ｎｅｗｓ/ａｒｔ ｉｃｌｅｓ/1201/10/ｎｅｗｓ075.ｈｔｍｌ 利用者様には触れずに生存核にする方法を模索する 中で、【ｋｉｎｅｃｔコンテスト 2013】非接触バイタルセンシン グ（呼吸・心拍）というＹｏｕ Ｔｕｂｅの動画を見つけた（ｈｔｔ ｐｓ：//ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ/ｗａｔｃｈ？ｖ=ｘＱｒＮ5ｄ1ｒＹ 2 ＜2014 職員研究活動援助事業⑥＞ アクセスポイント：ＷＨＲ－ＨＰ－Ｇ タブレット：ｉＰａｄまたはＮｅｘｕｓ7（2013）；ＶＮＣ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ）アプリにより接続 書いてあったからだ。酸素と結合しないヘモグロビンＨｂ は赤色光（波長 665ｎｍ）では吸光度が高いため、静脈血 は黒っぽくなるが、酸素と結合したヘモグロビンＨｂＯ2 が 多くふくまれる動脈血は赤色光（脈長 665ｎｍ）では吸光 度が低いので、結果として動脈血は赤色になる。しかし、 ＨｂＯ2 でも波長 827ｎｍでは吸光度が高いので心拍に伴 って血圧が変化すると、毛細血管の太さが変化するので、 赤外線吸光度も変化する。上述の理由で、波長 827ｎｍ の近赤外光を照射しながら反射した赤外線の強度変化 を捕捉すれば脈拍が計測できるわけだ。でもいろいろな 障害要因（乱反射、室内照明のノイズ等）の影響を避け なければならないのでソフトウェアは工夫が必要だった。 （引用※2）』 引用※2 http://ｗｗｗ．ｎｅｏ-ｔｅｃｈ-ｌａｂ．ｃｏ．ｕｋ/ＡＲｓｅ ｎｓｉｎｇ/ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ しかし、当法人のネットワーク及びサーバークライアント の保守会社に上記のネットワーク構成を打診したところ、 ｉＰａｄによるＶＮＣは有償であるため、推奨できないこと、 また、ａｎｄｒｏｉｄＯＳの導入実績はなく、セキュリティの観点 から好ましくないことなどを指摘された。そこで、再度検 討し、まずは園内の支援を使って構築し、課題が発生し たら改めて見直すこととした。タブレットは購入せずに、 古くなっていたアクセスポイントを新しいものに交換する ことで無線ＬＡＮ環境を強化した。また、ＰＣ間の遠隔操 作はＷｉｎｄｏｗｓリモートデスクトップを使用することにし、 Ｋｉｎｅｃｔ－ＰＣ⇔アクセスポイント⇔ＰＣという構成に変更 した。 （構成） 本体：Ｋｉｎｅｃｔ ｆｏｒ ＷｉｎｄｏｗｓセンサーＶ１ ＰＣ：ＨＰ ＰｒｏＢｏｏｋ4540ｓ（ＯＳ Ｗｉｎｄｏｗｓ7Ｐｒｏ） アクセスポイント：ＷＡＰＭ－1166Ｄ ＰＣ：ＨＯＰ ＰｒｏＢｏｏｋ4540ｓ；Ｗｉｎｄｏｗｓリモートデスクトッ プにより接続 8.試験環境の構築 （1）被験者について 研究開始に当たり、まず被験者の選出を行った。原 則として、機材に手を触れない方であることと、加齢等に より、直ちに医療面での配慮は必要ないが、生活支援に 当たり、特に夜間は心配である方を看護課及び生活支 援員間で話し合った上で決めた。 被験者Ａ様：男性、年齢：63 歳、既往歴：脳梗塞・転倒 による外傷性硬膜下血腫・イレウス・誤嚥性肺炎となって いる。転倒による外傷性硬膜下血腫になる前までは、自 立歩行は可能であったが、現在は車いすの使用となって いる。立ち上がりや歩行は、現在も可能であるが、職員 が必ず付き添うことになっている。食事中の様子は、特に 水分摂取の際に、むせこみが見られる。夜間の様子は、 仰向けに寝ており、殆ど寝返りを打たず、定時巡回の際 に訪室すると、動きが見られない。睡眠時無呼吸症候群 の可能性や、誤嚥性肺炎の既往があることから、唾液や 舌根沈下による窒息などの可能性があると思われる。な お、研究を行うに当たり、本人、家族に、研究の趣旨を説 明し、同意をいただいた。 9.検証 夜間のホーム風景 （2）Ｋｉｎｅｃｔ ｆｏｒ Ｗｉｎｄｏｗｓセンサーの選定 Ｋｉｎｅｃｔ ｆｏｒ Ｗｉｎｄｏｗｓセンサーの購入については、 2014 年 9 月にバージョン 2 の情報もあったが、システム 要件をクリアできないことから、バージョン１を、およそ 25,000 円で購入した。 被験者Ａ様 （3）ネットワーク構成について ネットワーク構成については、園内の無線 LAN を使 用して、当初、Ｋｉｎｅｃｔ-ＰＣ⇔中継器⇔アクセスポイント ⇔タブレットという構成で検討していた。 （構成） 本体：Ｋｉｎｅｃｔ ｆｏｒ ＷｉｎｄｏｗｓセンサーＶ１ ＰＣ：ＨＰ ＰｒｏＢｏｏｋ4540ｓ（ＯＳ Ｗｉｎｄｏｗｓ7Ｐｒｏ） 中継器：ＷＡＰＳ ＨＰ Ｇ54 3 ＜2014 職員研究活動援助事業⑥＞ とを優先とした。センサーによる呼吸や心拍といった生体 情報の取得は、病院に入院していると当然のように実施 されているが、観察の対象者を生活の場である施設内に おいて決めるといった場合は、まだコンセンサス（共通理 解）がないものであるため、他の利用者様・他セクション へ広げづらいものがあった。 （2）Ｋｉｎｅｃｔ ｆｏｒ ｗｉｎｄｏｗｓセンサーの性能 深度センサーの精度によると思われる人体の認識に 時間がかかる。座っている姿勢であれば人体の検知が ほぼ瞬時に行われるが、寝ている姿勢の場合でも検知さ れるようにする必要がある。事最の試験では、被験者に ベッド上で上体を起こしてもらい、Ｋｉｎｅｃｔ ｆｏｒ ｗｉｎｄｏｗ ｓセンサーに認識させて方、センサーが追尾できるように ゆっくりと上体をたおして寝てもらうようにしている。また、 その過程でＫｉｎｅｃｔ ｆｏｒ ｗｉｎｄｏｗｓセンサーの最適な設 置場所を決めるために時間がかかった。 Ｋｉｎｅｃｔ ｆｏｒ Windows センサーの設置 （3）ソフトウェアの課題 オーバーフローエラーが発生することがある。 2015 年 5 月 5 日午前 1 時 39 分 居室にて波形観察中 オーバーフローエラー （4）アラート昨日の必要性 呼吸や脈が止まった（波形の揺れ幅が極端に小さく なる）場合にアラート昨日があると良い。 2015 年 5 月 5 日午前 2 時 20 分 支援員室において Ｗｉｎｄｏｗｓリモートデスクトップを起動して波形観察中 （5）記録機能の必要性 仮に、死亡が確認されて、警察による現場検証が行 われた場合に、証拠資料として、提出出来るよう記録（ロ グ）機能があると良い。 11.結論 機材を設置し、被験者をＫｉｎｅｃｔに認識させるまでの調 整に時間がかかったが、このシステムを使用した生存確 認の方法は有効であると思われる。身近にあるネットワー ク環境にＫｉｎｅｃｔ ｆｏｒ ｗｉｎｄｏｗｓセンサーを導入するこ とで、利用者様の命の危険をより早く気づくことができると 考える。 2015 年 5 月 5 日午前 3 時 42 分 オーバーフローエラーにより試験終了 10.課題 おわりにあたって （1）人権への配慮 今回の研究に当たり、被験者の人権への配慮（プライ バシーの保護）から、本人と家族に説明し、同意を得るこ 本研究に際して、株式会社オフィスメガ（ＰｈｏｓＭｅｇａ Ｃｏ．，Ｌｔｄ）代表取締役 上田智章氏とそのウエブサイト 4 ＜2014 職員研究活動援助事業⑥＞ から様々な知見を学ばさせていただき深謝いたします。 また、実験の際に被験者を快く引き受けてくださったＡ様 とそのご家族様に感謝いたします。 5
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