Node-REDで生体情報測定するIoTデバイス試作

Node-REDで生体情報測定する
IoTデバイス試作
NPO法人広域連携医療福祉システム支援機構
研究員西川浩平
1IBM Cloud Community Summit 2018
本資料は、11月24日東海大学伊勢原校舎で開催されました、第6回NPO/GCM交流フォーラムで発表した資料の
アップデート版です。

IBM Champion for Cloud 2017/2018
株式会社アイ・ラーニングにて、Watson開発道場講師 , IBM Watsonによるアプリケーション開発研修
2018年4月～現在：リックソフト株式会社にてプリセールスSE
2018年3月～現在：NPO法人広域連携医療福祉システム支援機構参画 → 研究員兼プロジェクトリーダー
プロフィール
Twitter：@kolinz
Facebook：https://www.facebook.com/kohei.nishikawa

➢ 長女と次女の誕生
➢ 家族の病気や治療のための定期的な通院、モニタリング、手術
➢ 熱中症で重症になり命の危機
➢ インフルエンザの合併症で、5度目くらいの肺炎になり命の危機
➢ 訪問介護サービスや特養施設、病院などを訪問し、訪問介護では、緊急時に医師を呼んでも2～
3時間かかることがあり、緊急時には速やかに状況を把握する必要があることについて、現場の
訪問介護スタッフとディスカッション。
➢ 公立病院や小さな規模の病院では、生体情報や治療データはあるが、分析・可視化に必要な技
術習得の時間が無く、分析・知見がないため、手が出せないという声をお聞きしたり..などなど
いろいろあって研究員になりました。

センサーとNode-RED

コンセプト
ケアサービス、病院、行政など
バックログ要確認緊急搬送手配完了済み
ALEART-11
MyNo. xxxxxx
室温異常
体温異常検知
ALEART-12
MyNo. Xxxxxx
室温異常
ALEART-13
MyNo. Xxxxxx
室温異常
ALEART-02
MyNo. xxxxxx
室温異常
体温異常検知 ALEART-15
MyNo. xxxxxx
室温異常
体温異常検知
マウス操
作で移動
状況に合わせて、検知、確認指示、緊急搬送、経過観察の4つのステータスに変更
サーモグラフィによ
る非接触の体温検知
室温、湿度、気圧の
検知
異常値を
検知する
と、カン
バンシス
テムに自
動起票
確認担当者
搬送先病院
伝言メモ
・・・・
状況によっては
確認せずに緊急
搬送手配もある
親戚のいない独居シニア、車の中に1人でいる子供、冷房のない小学校の教室といった、周囲や親
戚、学校、保護者が頼れない際に、ITにより状況や確認に行くかどうかに情報共有を行う。
ウェアラブルセン
サーを用い、心拍な
どを取得

クラウド(専用環境)在宅ケアサービス利用者(ローカル)
センサー及び
データ加工
送信ユニット
Node-RED
しきい
値以下
データ分析
可視化基盤
Waton Studio &
Jupyter Notebookデータ
集積
センサー
計測値
かんばん方式
タスク管理
システム
Jira Software
要確認案件
として登録
はい
DBにデータ
蓄積
いいえ
かかりつけ医へ通知
在宅ケアサービスに通知
分析・可視化
レシピの共有
大学や研究組織による
分析・可視化レシピ作成
分析・可視化レシピによ
るデータの可視化、在宅
ケアや医療への活用
利用者 (2)(1)
(3)
試作したシステム概要図

Node-RED
を運用
室温 , 湿度
センサー心拍 ,SpO2
センサー
• adafruit Flora
• IoTで定番のArduino互換
• ウェアラブル端末向けの基盤
• 心拍とSpO2センサーを制御
• Raspberry Pi Zero WH
• IoTで定番のRaspberry Pi
• adafruit Flora経由で、心拍とSpO2
センサーを制御し生体情報を記録
• Node-REDを導入
• Node-REDでデータ加工・送信
(1)センサー及びデータ加工・送信ユニット

TJBotと同じく、Raspberry
Pi Zero WH内にNode-RED
をセットアップし、センサー
とデータの流れを制御。
Node-REDによる制御
シリアル通信で生体情報セン
サーから値を取得し、MySQL
と課題管理ツール Jiraにデー
タを登録する処理を実行。

adafruit Flora
Raspberry Pi Zero WH
心拍およびSpO2センサー
MAX30102搭載MAXREFDES117#
心拍およびSpO2センサーで取得した値を、
Arduino互換の「adafruit Flora」で取得、
シリアル通信でRaspberry Pi Zero WHに
送信しています。
Node-REDから、シリアル通信を
用いて心拍およびSpO2の値を取得。
シリアル通信
リクエストノード
Node-RED
injectノード
心拍およびSpO2の取得

Node-RED

Raspberry Pi Zero WH
室温・湿度センサー
DHT22
室温や湿度を取得するセンサーを追
加する場合は、execノードを用いて、
Node-REDに組み込む。
同様の方法で、サーモグラフィーも
追加可能。
Node-REDから、execノードを用い、
シェルスクリプトでデータ取得。
室温・湿度を取得する場合
execノード

心拍とSpO2を取得した場合
心拍とSpO2、室温、湿度を取得した場合
データベースに格納したデータ

かんばん方式で確認
すべきタスクを可視化
確認した件は隣の列に移動
残タスクも可視化
しきい値に合致したセンサー取得値を、要確認
案件として、タスク管理システムに自動登録。
タスク管理システム上で、誰がなにをやってい
るか、残っているタスクがあるか可視化する。
救急車自動手配
かかりつけ医へ通知
在宅ケアサービスに通知
(2)かんばん方式タスク管理システム

Server版Jira SoftwareをIBM Cloudで稼働
見落としがないように、
センサーで取得した情
報について、カンバン
で可視化していきます。
対応中
。未対応
要確認
情報
対応
完了

各情報の詳細画面
心拍とSpO2の値を記録する
カスタムフィールドを作成し、
センサーで取得した値を格納
しています。
担当者を割り当てて、
確認に向かわせるこ
とを想定。
隠れていますが、画面
下部にはコメント機能
もあり、伝達事項を記
述することも考えられ
ます。

ダッシュボードによる対応状況のシェア
カンバンボードやダッシュ
ボードをシェアすることで、
対応状況を可視化

データ分析可視化
基盤
Watson Studio/
Jupyter Notebook
分析・可視化レシピの
共有(Gitの活用)
大学や研究組織による
分析・可視化レシピ作成
分析・可視化レシピによ
るデータの可視化、在宅
ケアや医療への活用
とある公立病院の声
• 生体情報データはある
• 技術習得の時間が無く、分析・可視化の知見が
ない
• 具体的な可視化のやり方がわからない
• 時間がない
データ分析・可視化レシピを共有することで、
上記のような課題解決を目指す。
(3) データ分析・可視化基盤
センサーおよび
生体情報
Watson StudioやJupyter Notebookで作成した生体情報分析ノートブック
をレシピとして、訪問介護サービス、在宅ケアサービス、病院などとシェア、
データ分析・可視化をシンプルに。
来年初頭を目処
に、IaaS上にGit
リポジトリ構築
Server版 Bitbucket
またはGitlab CE

Watson Studio データ可視化入門
蓄積したデータを可視化します。

• Watson Studioに入っています。
• 無料プランで使えます。
• Webブラウザ上で動く分析・可視化実行環境
• オープンソースソフトウェア
• Pythonで記述、その他、RやRubyでも可
• データ分析・可視化に必要なコードや注釈、グラフを
「ノートブック」ファイルに保存
• 「ノートブック」は、他人と共有可能
• 「ノートブック」を料理のレシピのように他人と共有
することで、誰でも同じ分析・可視化を再現できる
Jupyter Notebook
IBM Cloud ライト・アカウントに登録すれば、5分後
から使用可能。

20
IBM Cloudにログイン、Watson Studio を
有効にします。ライトプランが標準で適用さ
れます。
ロケーションに東京を選ぶことができます。
IBM Cloud Community Summit 2018
Watson Studio を無料のライトプランで有効化

21
Watson Studioが有効になると、左図のように表示され
ますので、「Get Started」をクリックします。
次にTipsが表示されますので、「Next」を繰り返すか、
「x」で閉じます。
画面下部の「Create a project」をクリックします。
プロジェクトの作成.1

22
プロジェクトのテンプレートで、「Standard」
選び、「Create Project」をクリックします。
「New Project」画面で、Nameにプロジェクト名を
入力し、「Create」をクリックします。
ここでは「1st project」としました。
プロジェクトの作成.2

23
「Welcome to Projects!」のメッセージ画面が表示されますので「x」で閉じ
ます。次に、画面上の「Add to project」をクリックし、「Choose asset
type」で、「NOTEBOOK」を選びます。
NOTEBOOKは、Jupyter
Notebookが使われています。
Jupyter Notebookは、
MicrosoftやGoogle などが出資
しているオープンソースソフト
ウェアで、データサイエンスの
分野では定番になっています。
Notebookの作成.1

24
画面左上の「Blank」タブを選び、作
成するNotebook名を「Name」に入力
します。
Languageはそのままに、「Select
runtime」に「Default Python 3.5
Free」を選び、「Create Notebook」
をクリックします。
Notebookの作成.2

25
「Supercharge data science with
notebooks!」が表示されます。
「x」で閉じ、右図のように記述し
ます。次ページで、より大きく拡大
しています。
右図は、Python 3.5前提で、
MySQLに接続し、折れ線グラフとし
て表示するものです。
「Insert Cell Below」をクリックすることで、
入力する行を増やすことができます。
「Edit」には、「Delete Cells」があり、行を削除することができます。
Notebookに入力

入力したコード

27
「logging」というデータベース内に、「spo2」テーブルを左図の構成で作成し、Raspberry Piで
作成した健康管理機器で測定したデータを格納しています。
接続先のDB構造

28
コードを入力した後、画面内の「Run」を繰り返し
クリックします。「Run」をクリックすることで、一行
一行実行され、実行結果を確認することができます。
Notebookの実行

29
Notebookは「.ipynb」形式で出力すると、他のJupyter Notebook
環境で再利用することができます。
Jupyter Notebookは、Linux上で好きな環境に導入することができ
ますし、Google Colaboratoryのような無料サービスもあります。
Notebookの保存と出力

歩きVR/AR/MR時に、障害物や人が近くに
いた時に画像認識を用いて警告するプログ
ラムも開発しています。
VR関係では死亡事故が起きているだけに、
今後注目されるかもしれません。
他にも、歩きVR/AR/MRの転倒防止プログラム開発中

体温や心拍、SpO2など生体情報を取得するセンサーや医療機器は、
Node-REDにつなげるようにすべき！
まとめ

End of the Document
世界を今よりもちょっとだけ過ごしやすくしてみる

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