研究者詳細 - 井上　創造

口頭発表・ポスター発表等 - 井上　創造

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差分実行可能なデータ解析基盤システムDakeの分散メモリキャッシュによる高速化の予備評価(Preliminary Evaluation of the Performance Improvement of Differential Data Processing Infrastructure "Dake" with Distributed Memory Cache)

宮嵜青吾, 戸田隆道, 井上創造

第15回SOFT九州支部学術講演会

医師不在地域での健康診断と遠隔診療における機械学習を利用したプロセス改善方法について(Process Evolution of Health Checkup and Remote Healthcare Consultation Using Machine Learning in Doctor-absent Areas)

谷口敦, 甲斐瑛子, 井上創造, Ashir Ahmed, 野原康伸, 中島直樹

第15回SOFT九州支部学術講演会

開催期間： 2013年12月21日記述言語：日本語開催地：Shimonoseki

本研究では，ポータブルヘルスクリニックの問診プロセスを改善する為に自然言語で書かれる患者の訴え（主訴情報）を言語処理し，活用することを目的とする．これにより，現場の医療補助スタッフが現在は医師が聞いている主訴情報を予め問診の際に聞くことができるようになり，遠隔にいる医者の時間が削減され，問診プロセスが改善される．まず，手作業で行われている問診内容を入力するためのWeb入力システムを作った．これは従来の紙からデータベースへ手入力の手間を軽減させ，さらに，データ処理がしやすいように要件を整理し実装した．また主訴の情報を分析することにより，問診プロセスを改善する手法の設計を行った．

途上国の予防医療を実現するためのセンサーパッケージによる健診/遠隔医療実験の成果報告

野原康伸, 甲斐瑛子, Partha Ghosh, Rafiqul Islam Maruf, 井上創造, Ashir Ahmed, Tatsuo Hiramatsu, 中島直樹

第33回医療情報学連合大会論文集

差分実行可能なデータ解析基盤システムDakeの分散メモリキャッシュによる高速化に向けて（Improving the performance of DifferentialData ProcessingInfrastructure "Dake"with Distributed Memory Cache）

宮嵜青吾, 戸田隆道, 井上創造

SOFT九州支部夏季ワークショップ

開催期間： 2013年08月31日記述言語：日本語開催地：唐津

本発表では，差分実行可能なデータ解析基盤システムであるDakeに分散メモリキャッシュのmemchachedを用いて高速化を行う手法を述べる．Dakeシステムは，データの依存関係を正確に把握することで，同じ計算を何度もせず,変更があった部分のみを再実行することができる我々が開発したシステムである．Dakeシステムでは，大量のデータを段階的に解析し,段階ごとに中間データが生成される．この中間データを，分散メモリキャッシュであるmemchachedを用いてメモリ内にキャッシュすることで，大量のデータに対してもファイルからの読み出し回数を減少させ，処理の高速化を目指す．また，メモリに書き込まれたデータは一時的なものであるので，最終的なデータを保存する機能を用意する．

医師不在地域における医療従事者のための診断支援システムの開発に向けて(Development of Clinical Decision Support System for Healthcare Workers in Doctor-absence Areas)

谷口敦, 甲斐瑛子, 井上創造, 野原康伸, Ashir Ahmed, 中島直樹

SOFT九州支部夏季ワークショップ

開催期間： 2013年08月31日記述言語：日本語開催地：唐津

本発表では医師不在地域における診断支援システムの開発について述べる。バングラデシュなどの医師不足地域では十分に治療が受けられず、遠隔医療でも医師が不足している問題があり、医師の診断を受ける前の医療支援システムが求められている。通常の診断支援システムでは医師向けに患者の基本診断データが入力され過去の診断結果・基本的な処方などが出力されるようなルールに基づき診断するが、本研究では医療従事者向けに患者の症状の相談が入力され、適切な専門医への勧めや問診誘導が出力されるようなシステムを事例をもとに学習することを目指す。本発表ではそのような事例を獲得するためのユーザーインターフェース設計を行う。

Portable Health Clinic Packages for BoP

野原康伸, 中島直樹, Ashir Ahmed, Masahiro Kuroda, 井上創造, Partha Ghosh, Rafiqul Islam Maruf, Tatsuo Hiramatsu, Kunihisa Kobayashi, Toyoshi Inoguchi

World Congress on Medical and Health Informatics

開催期間： 2013年08月20日記述言語：英語開催地：Copenhagen, Denmark

In a developing county, its health/medical infrastructure has many problems. It is difficult for people in BoP (Base of Pyramid) especially lived in rural area to access a medical service. In this study, we propose a package for Portable Health Clinic (PHC) which provides telemedicine service for people in BoP. The package consists of major diagnostic tools and a tablet PC, and gathers measurements using medical Body Area Network (BAN) wirelessly and automatically. It can categorize patients into four groups depending on the priority of their treatment like a triage, and also sent these results to a doctor in a remote healthcare call center via mo-bile network. The package provides immediate consultation with the doctor over the Skype and doctor gives patients a prescription over the network. The package is easy to carry, easy to use, battery-driven and flexible against poor mobile network, and works even in a rural area. We are introducing the PHC packages in a health checkup program whose target is 15,000 subjects in Bangladesh, one of the BoP countries.

途上国における予防医療を実現するポータブルヘルスクリニックシステムの構築

野原康伸, Zahidul Ripon, Rafiqul Islam Maruf, Partha Ghosh, 井上創造, Ashir Ahmed, 中島直樹

情報処理学会ユビキタスコンピューティングシステム(UBI)研究報告

開催期間： 2013年07月31日記述言語：日本語開催地：Tokyo

近年,途上国においても,感染症や栄養失調といった伝統的な疾患に代わり,糖尿病や高血圧症をはじめとする生活習慣病が急激に増加しており,その予防が大きな課題となっている.途上国は人員・設備とも医療インフラが不足している一方で,携帯電話網が急激に普及してきているなど,情報通信技術が貢献できる役割は大きいと考えられる.我々は途上国のひとつであるバングラデシュにおいて,ポータブルヘルスクリニックと名付けた予防医療プログラムを実施している.その実施においては,ICT の知識に乏しい医療者でも使えるシステムといった課題の他,停電が頻発する,ネットワーク接続が不安定といった途上国特有の問題がある.本稿では,ポータブルヘルスクリニックシステムの構築における課題と対策について述べる.

動画像と加速度データを用いた行動類似度評価システムMimicMotionの開発と評価

右田尚人, 服部祐一, 田中翔太, 井上創造

マルチメディア、分散、協調とモバイル(DICOMO2013)シンポジウム

開催期間： 2013年07月10日記述言語：日本語開催地：Tokachi, Hokkaido

本研究では，携帯情報端末とWebサイトを利用した行動類似度評価システムMimicMotionの開発と評価実験について述べる．人間の行動が客観的に計測できるようになれば，様々な分野への応用が期待できる．例えば，医療分野においては生活習慣病の予防のために生活習慣を客観的に計測できる．また，ダンスや伝統芸能など固有の動きが重要視される分野においては，師範などの手本とどれだけ近いかということが評価できるため，客観的に動作の習熟度を確認することができる．これまでこのような行動の計測は難しかったが，近年，3軸加速度センサやジャイロスコープといったセンサ類を搭載したスマートフォンが広く普及しており，それらが可能となりつつある．

人間の行動を解析するためには，多人数かつ多くのセンサデータを集める必要がある．少人数で少量のセンサデータで学習を行えば，そのセンサデータに特化した学習となってしまう可能性が高いためである．しかし，多くの人から多様なセンサデータを集めることは容易ではない．また，ユーザも，ただセンサデータを収集するだけでは飽きてしまうため，継続的にセンサデータを収集することは難しい．そのため，ユーザに何らかのメリットを与えデータ提供意欲を持ってもらう仕組みが必要となる．そこで本研究では，多くの行動情報収集を目的としたシステムの開発を行った．

多くの行動情報収集ができるシステムは，ユーザが行動情報を収集するだけでなく，ユーザが収集した行動情報を元にユーザに動機付けを行うものでなくてはならない．この条件を満たすために，6つの要求を定め，設計を行った，要求の1つは，3 軸加速度データが行動種別と正確に対応付けられている，である．1つは，行動の記録に使用される携帯情報端末の取り付け位置が明確に記録されている，である．1つは，ユーザが簡単にいつでも，どこでも行動情報の作成を行える，である．1つは，ユーザが本システムを繰り返し使用したくなるような，動機付けがされている，である．1つは，ユーザのニーズに応じて対応できる拡張性をもつ，である．これらの要求を満たすために，3つの機能を考案した．1つは，ユーザが行った行動の，動画像と携帯情報端末で計測した3軸加速度データ，もしくは，既存の動画像とその動画像

を模倣しながら計測した3軸加速度データ，から成るコンテンツを用意し，サーバへアップロードすることで，それらをWebサイトで共有できる機能である．1つは，ユーザ同士が収集した3 軸加速度データが，どの程度一致しているのかを表した類似度を評価できる機能である．1つは，関節の変位情報であるモーションデータを利用する機能である．また，これらの機能を実現するために，システムの構成は，行動情報を作成する携帯情報端末アプリケーションと，行動情報の蓄積と類似度の計算を行うサーバと，コンテンツの再生と管理を行うWebサイトとした．

設計を基に，行動情報類似度評価システムMimicMotionを実装した．MimicMotionは，設計で考案した，モーションデータを扱う機能は搭載していない．MimicMotionでは，収集された行動情報は，ネットワークを通して行動情報収集サーバに送信され，蓄積される．また，コンテンツはWebサイト内で閲覧でき，それらを他のユーザに評価や模倣してもらう仕組みを用いる．ユーザは提供者，模倣者及び閲覧者の3種類に分類される．提供者は，コンテンツを提供し，コンテンツに対する評価を受けるユーザである．模倣者は，コンテンツを模倣しながら，携帯情報端末アプリケーションで3軸加速度データを計測し，測定後サーバへ計測したデータを送ることで，類似度を100点満点で取得することができる．閲覧者は，Webサイトを閲覧し，コンテンツに対する評価を行うユーザである．この3者の立場に分類することで，ユーザは自分

の行動を評価されることの喜びや優越感を感じる事ができるとともに，さらなる評価を得ようと努力する．また，類似度の点数によって客観的に模倣の習熟度を測ることができる．さらに，点数が上がることの喜びや，他人との比較での楽しみを得ることができる．これらのことから，ユーザの動機付け行われ，多くのユーザの利用につながり，多くの行動情報を収集することができると期待できる．

評価実験では，類似度評価システムの妥当性の検証を行った．様々な動きをコンテンツとして利用するためには，動きの違いによる類似度の点数のばらつきは，少ない方が望ましい．そこで我々は，動かす部位と，動きの激しさに注目し，下記のように，6つの動きに分類したコンテンツを作成し，それぞれのコンテンツを模倣した際の，類似度の点数の分布を調べる目的で，評価実験を行った．実験の結果から，動かす部位による類似度の点数のばらつきは小さいが，動きの激しさによる類似度の点数のばらつきは大きいことが分かった．したがって，本研究で開発したシステムは，動きの激しさが似ているコンテンツを用いる場合には，妥当性はあると言えるが，動きの激しさが異なるコンテンツを用いる場合には，妥当性が十分ではないので，改良する必要がある事が分かった．

入院病棟における患者センサと環境センサからの室内状況の把握(Entry Recognition of Nurses from Patient's Sensors and Environmental Sensors in Inpatient Units)

林田興祐, 戸田隆道, 井上創造, 野原康伸, 中島直樹

マルチメディア、分散、協調とモバイル(DICOMO2013)シンポジウム

開催期間： 2013年07月10日記述言語：日本語開催地：Tokachi, Hokkaido

近年，センサデバイスを用いた人間の行動認識の研究が盛んに行われており，スポーツ，娯楽，医療分野など，様々な分野での応用が期待されている．我々は熊本にある済生会熊本病院と連携し，大規模な行動データの収集を行った．そこで収集された行動データを分析し，より質の高い医療行為を行うために役立てる研究を行っている．

本研究では，収集された長時間の行動データの中から医療行為を行っている区間の行動データを効率よく見つけ，分割を支援するための手法を提案する．手法の1つとして，看護師が病室に入室している区間を把握することにより分割を支援する．現在，看護師の入退室の認識にはRFIDを用いているが，RFIDは，RFIDリーダを入り口に2つ設置しなければならず，設置運用コストがかかる．さらに，RFIDリーダの動作が不安定なため，片方しか反応しない場合がある．そこで我々は，RFIDを用いずに看護師の入退室の認識を行うことを目的とする．我々が提案する手法は，看護師の入退室について相関がみられる，騒音センサ，照度センサ，ベッドセンサの3つの生体・環境センサを用いて行う．

環境の状況を示す，騒音センサや照度センサを用いることで，看護師の入退室によりおこる病室の環境の変化を知ることができる．さらに，看護師や患者がセンサを持たなくても，看護師がどの病室に入ったかを把握することができるようになるということが考えられる．また，患者の状態を示す．ベッドセンサを用いることで，看護師の入退室によりおこる患者の状態の変化を知ることができる．さらには，看護師の入退室によりおこる患者の心理的変化も把握することができるようになるのではないかと考えられる．以上の3つのセンサを用いて，各センサデータに対して大きく分けて3つの分析を行った．

1つは，各センサデータの波形の可視化である．目視により確認できる，特徴量の有無を確認するため，センサデータごとに，看護師の入室時と非入室時（看護師の入室を行っていない区間）において，時系列で波形を描画する．波形を描画することで視覚的に波形を確認できるため，特徴量抽出の際に有効な特徴量の有無を目視により確認できる．

次に特徴量を描画する．波形の可視化により，看護師の入退室の認識に有効な特徴量であると考えられる特徴量を描画することで，実際に看護師の入退室の認識に有効な特徴量であるかの確認ができる．

次に，各センサデータ値の，看護師の入室時と非入室時での，平均値の変化量と分散値の変化量を特徴量とし，複数の特徴量を組み合わせて，クラスタリングを行う．クラスタリングを行うことで，看護師の入退室の認識に対して有効な特徴量の確認ができる．使用するデータは，計100件のデータを含むデータセットである．データセットは上記の特徴量を1人の患者から，入室時10件，非入室時10件の計20件を収集し，これを5人の患者にたいして行い，入室時50件，非入室時50件の計100件のデータにより構成する．なお，昼を8:00~18:00，夜を18:00~8:00までとして，入室時50件，非入室時50件のデータに対して，それぞれに，昼と夜のデータが25件ずつ含まれるように構成する．その結果，昼と夜に分けてクラスタリングした方が，特定の値でクラスタを生成しやすいことが分かった．

上記の分析により，求めた特徴量を用いて，実際に看護師の入室の認識を行う．看護師の入室の認識を行う際，使用するデータセットは，クラスタリングの際に，作成したデータセットであり，分類器はサポートベクターマシン，検定法は交差検定法を用いる．交差検定法は1つのデータセットを分割し，分析するデータと，テストに用いるデータとして使用するため，どちらにも，同じ患者のデータが，含まれている可能性が高い．したがって，高い精度で求めることができる．看護師の入退室の認識の結果，1つのセンサデータのみを用いるよりも，複数のセンサデータを，組み合わせて用いる方が，有用であることが分かった．しかし，使用しているセンサデータが多いため，できるだけ少ない組み合わせで認識を行いたいと考えた．そこで，さらに多くのセンサデータを分析しようと試みたが，現在収集されている，行動データは約1,600件であり，分析には多大な時間が必要となる．したがって，我々は並列分散処理による分析を行うことを試みた．今回，並列分散処理にはDakeシステムを利用する．Dakeシステムとは，データとプログラムの依存関係を管理しながら，Hadoop Streamingによる並列分散処理を可能とするシステムである．依存関係の管理によって差分処理が適用され，データが追加された際に処理の繰り返しを避けることが出来る．また，標準入力のコマンドにより，任意の処理に並列分散処理を適用させることができる．

我々はこのDakeシステムを用いて，現在収集されている約1,600件の行動データに対し，分析を行い，看護師の入退室をより効率的に判断できる特徴量を探した．

ベッドセンサにおける生体信号分離手法

廣中遼, 西田健, 井上創造

マルチメディア、分散、協調とモバイル(DICOMO2013)シンポジウム

開催期間： 2013年07月10日記述言語：日本語開催地：Tokachi, Hokkaido

我が国では、少子高齢化が深刻になってきており、医療従事者と患者両者の負担が増加している。このような負担を軽減するために、看護師の医療行為の効率化や患者の生体信号の無侵襲計測に向けたシステムの研究・開発が行われている。このようなシステムの研究には、様々なセンサを用いて長時間計測する手法がとられている。熊本の済生会病院ではベッドセンサ、加速度センサ、マイクロフォン、環境センサ(照度計、温度計等)などを用い、看護師や患者の行動を客観的に計測する実験が行われている。

患者の無侵襲計測に用いられるセンサとしてベッドセンサが挙げられる。ベッドセンサからは、マットレスの下の圧力センサからの信号がバンドパスフィルタによって分離されたデータが出力される。データはシーケンス番号、日付・時刻・ミリ秒タイムスタンプ、心拍、呼吸、体動の波形と、一分間の心拍数、呼吸数、体動数からなる。

ベッドセンサでの生体信号計測には問題点がある。それは圧力センサからの信号に対しバンドパスフィルタを適用しているため、計測対象の生体信号が他の周波数帯域に変化してしまうと、正確に計測することができないという点である。ほかの周波数帯域移行する現象には2つの可能性が考えられ、それは患者の異常状態とデータの誤りである。後者は、対象生体信号が他の周波数帯域へ移行してしまうことによる、対象生体信号波形の桁落ちや、周波数解析の際に計測対象の生体信号が本来の周波数の整数倍の周波数の成分が強く計測される現象が原因である。

　本稿では上記の問題を改善する異常検知システムを提案し、精度を評価する。

提案手法

本稿では、ベッドセンサの各波形データから誤計測を改善するシステムを提案し、精度の評価を行う。誤計測とは対象生体信号が他の周波数帯域への移行することが原因で起こる、対象生体信号波形の桁落ちである。

提案するシステムでは、誤計測を各波形のスペクトログラムの最大値をとることにより、本来の１分間の心拍数、呼吸数、体動数を導き出している。ここで、周波数の特性として、本来の整数倍の周波数の成分が瞬間的に強く計測される場合があるので、スペクトログラムの最大値に対し、カルマンフィルタを適用することにより、瞬時的かつ急激な変化を抑制できる。呼吸数や心拍数が瞬時に急激な変化による異常値は検出せず(現実的には一瞬だけ心拍数や呼吸数が2倍や3倍になることは考えにくいため)、異常な心拍数や呼吸数が続いた場合は時間経過とともに異常な数値を検出することが可能であるため、カルマンフィルタは異常検知に適していると考えられる。

実験は、対象生体信号が他の周波数帯域へ移行する状況等、様々な誤計測を含んだ状況を模擬的に作り出して行った。実験にて計測したベッドセンサのデータに対し、上記の提案手法により周波数帯域の重なりによる誤計測の修正を行い、精度評価を行う。

動画像と加速度データを用いた行動類似度評価システムMimicMotion

右田尚人, 服部祐一, 田中翔太, 井上創造

情報処理学会ユビキタスコンピューティングシステム(UBI)研究会

開催期間： 2013年05月16日記述言語：日本語開催地：Kumamoto

本研究では，人間の行動解析のために必要な多くの行動情報を集める目的で開発した，行動類似度評価システムMimicMotionについて述べる．MimicMotionでは，ユーザが行った行動の3軸加速度データと，動画像から成るコンテンツをWebサイトで共有できる．また，ユーザ同士が収集した3軸加速度データが，どの程度一致しているのかを表した類似度を評価できる．これらにより，多くのユーザの利用につながり，多くの行動情報の収集につながると期待できる．

ベッドセンサにおける生体信号分離手法に向けて

廣中遼, 西田健, 井上創造

情報処理学会ユビキタスコンピューティングシステム(UBI)研究会

開催期間： 2013年05月16日記述言語：日本語開催地：Kumamoto

ベッド上の空気マットの圧力を測るベッドセンサを用いて，心拍,呼吸,体動の各生体信号を分離する手法を提案する.バンドパスフィルタを用いる既存手法は，計測対象である生体信号が他の生体信号の周波数帯域に重複すると,正確に計測できない.この問題に対して, 用いる周波数帯域をカルマンフィルタを用いて動的に変化させる手法を用いて生体信号の分離を試みる．

入院病棟における患者センサと環境センサからの看護師入室の認識

林田興祐, 戸田隆道, 井上創造, 野原康伸, 中島直樹

情報処理学会ユビキタスコンピューティングシステム(UBI)研究会

開催期間： 2013年05月16日記述言語：日本語開催地：Kumamoto

本研究では，病室に設置された騒音のデータ，照度のデータ，ベッドセンサのデータを用いて，看護師の入退室の認識を行った．認識には，実際の病棟において長期間収集した患者の生体データおよび病室の環境データから，看護師の入室時および非在室時のデータを，100件ほど用いて機械学習を行った．また，より大規模な現実のデータで評価するため，並列分散処理を試みる．

看護師モバイルセンサからの看護行動区間の推定(Finding Nursing Interval from Mobile Sensors Attached to Nurses)

中村優斗, 井上創造, 野原康伸, 中島直樹

情報処理学会ユビキタスコンピューティングシステム(UBI)研究会

開催期間： 2013年03月14日記述言語：日本語開催地：Tokyo

In this paper, we propose a method for finding nursing activities from accelerometers and audio on mobile sensors which are attached to nurses in reality. If we can find the intervals of nursing activities correctly, we can reduce the labor of annotating mobile sensor data for activity recognition. We have extracted the times of nursing interactions between nurses and patients in the following steps: A) recognize walking activity from accelerometers, B) recognize if s/he is in the patient's room or not at each time duration divided by walking activities, from the environmental noise levels of sounds, and, C) for the duration where s/he is assumed to be in the patient's room, apply voice activity detection by fundamental frequencies using Cepstrum method, and extract the duration in which a person speaks.

スマートフォンによる車外行動センシング技術

井上創造

先進環境対応車に係る技術シーズ発信会

看護行動データ整備へのチャレンジ

林田興祐, 中村優斗, 井上創造

HASC Challenge2012 シンポジウム

Hasc Challenge報告 12キロの荷物を持ってスキップするのは大変

戸田隆道, 右田尚人, 林田興祐, 井上創造

HASC Challenge2012 シンポジウム

スマートフォン行動認識と大規模ヘルスケアセンシング

井上創造

パーティクルフィルタ研究会

データ解析型プロジェクトにおける並列分散処理フローの設計（Design of Parallel and Distributed Processing Flow for Data-Analytic Project）

戸田隆道, 李林, 井上創造

日本知能情報ファジィ学会九州支部学術講演会予稿集

開催期間： 2012年12月08日記述言語：日本語開催地：Saga

In recent years, activity recognition is carried out using a variety of sensor devices. If you can observe humans actions, it can be applied in various fields. However, it takes time to machine learning for activity recognition. In this research the purpose of reducing the processing time by applying the distributed processing system. In this paper,we describe a desgin of analysis flow using Dake system to manage the dependency between data and analysis program.

入院病棟における看護師と患者のセンサデータの分析(Analysis of the Sensor Data of Nurses and Patients in a Hospital Ward)

林田興祐, 中村優斗, 井上創造, 野原康伸, 中島直樹

日本知能情報ファジィ学会九州支部学術講演会予稿集

開催期間： 2012年12月08日記述言語：日本語開催地：Saga

In this paper, we describe the analysis of the sensor data of nurses and patients in a hospital ward. First we describe a variety of large number of sensor dataset. Then, we analyze the correlations from the collected data, and we show cross-correlations we obtained. In addition, we discuss the features by visualization.

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<井上 創造>

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