分散キャンパスにおける共有データベース型e-ヘルスサービスの構築-香川大学学術情報リポジトリ

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分散キャンパスにおける共有データベース型

e-ヘルスサービスの構築

宮崎英一（技術教育）

・鎌野寛（保健管理センター）

＊

_・

今井慈郎（工学部・総合情報センター）

＊＊〒760-8522 高松市幸町1−1 香川大学教育学部＊_{〒760-8522 高松市幸町1−1 香川大学保健管理センター} ＊＊_{〒761-0396 高松市林町2217−20 香川大学工学部・総合情報センター}

Development of an e-Healthcare System

with Shared Database for Distributed Campus

Eiichi M

IYAZAKI

, Hiroshi K

AMANO

* and Yoshiro I

MAI

**

Faculty of Education, Kagawa University, 1-1, Saiwai-cho, Takamatsu 760-8522 *Health Center , Kagawa University, 1-1 Saiwai-cho, Takamatsu 760-8522

**Graduate School of Engineering, Kagawa University, 2217-20Hayashi-cho, Takamatsu 761-0396 要旨本学では新学期に全学レベルで健康診断を行っている。健康診断は各学部キャンパスに分散して行われるが，これは保健管理センターの限られた人数で，極めて短期間で受診を行う必要がある。更に，受診が多忙を極めているだけでなく受診されたデータは紙ベースで一端記録された後，コンピュータに手入力で入力されるため，入力の手間やヒューマンエラー等が大きな問題となっている。そこで，本研究では自動化に伴う省力化だけでなく，測定されたデータを基にした健康相談までをも含めたシステムを提案する。キーワード健康診断，自動化，e-ヘルスサービス，WEB-DB，ICカード

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１．はじめに現在，本学では各年度当初に全学規模で学生だけでなく，教職員を含めた形で健康診断が行われているが，現状において幾つかの問題となる点が見受けられる。通常，全学レベルでの健康診断は年に１回だけしか行われないので，このためだけに特別な測定機器の導入や保健管理センタースタッフの増加は大学規模から考えても困難である。また健康診断は限られた学期期間内に終了させる必要があるために，多い時では１日で約200∼300，多いときで1000人もの健康診断を行う場合もある。このような人数の健康診断を１度に行うためには，幸町キャンパスの保健管理センターでは定員キャパシティの関係で実施できず，幸町キャンパスの体育館を借用して臨時的に健康診断を実施している。この場合，事前に健康診断用の測定機器の搬入・設置作業を行う必要があるだけでなく，健康診断終了後にも撤去作業や原状復帰といった余分な手間が発生してしまう。以上のような理由から，本学で実施される健康診断においては，更なる省力化１）_{や高効率化を進めて，より} 少ない人的資源の上で期間内に終える事が強く要求２）_{されている。} 更に，本学は教育学部・法学部・経済学部を中心とした幸町キャンパス，農学部を中心とした三木町キャンパス，工学部を中心とした林町キャンパス，医学部を中心とした三木町キャンパスの４キャンパスから構成される分散キャンパスとなっている。このため，多くの大学のように１か所で集中的に健康診断が行えないという分散キャンパス独自の問題点３）_{がある。よって，現状では保健管理} センターを中心とした幸町キャンパスで行われる健康診断以外に，保健管理センターからキャラバンとして各キャンパスに日時をずらして往診に出かけ，出先のキャンパスで健康診断を行うという手間も必要となる。最も大きな問題点は現状の健康診断では一時的に紙をベースとして測定されたデータ管理４）_{を行っており，これが健康診断を省力} 化する上で大きな妨げとなっている。そこで本研究では，これらの問題点を解決するために，分散キャンパスに対応させた自動健康診断システムを提案するものである。このシステムを利用する事で，現状と比較してより一層の省力化が達成出来るだけでなく，将来的には，健康診断を受診した学生・教職員により高次の健康情報を提供する事で，健康教育までをも含めたeサービスを目指すものである。２．従来の健康診断の問題点これまで本学で行われてきた健康診断の概略を図１に示す。本学の健康診断では同図に示すように６つの項目に関して，健康診断を行っている。２．１従来の健康診断手順従来の健康診断の手順では，同図で示したように受信者が定期健康診断票を持って，各種測定を順番で行うものである。なお，これらの測定に関してはＸ線測定のように機器の準備の都合で受信日をずらして健康診断を受診する場合もあり，必ずしも同一日に健診を行うとは限らない。ここで問題になったのが一時的ではあるが，測定データの記録を定期健康診断票といった紙ベースで記録５）_{している事である。} 最近の電子化に伴い，本学も健康診断で測定された各種データは最終的には，電子データとしてデータベースに保存されている。しかし従来の手法では，紙ベースでデータを記録

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しているので測定終了後に改めてこれをコンピュータに再入力する手間が必要となる。それに加えて，定期健康診断票に記載されるデータは，受診時に各種測定機に表示されたデータを学生が手書きで自分の定期健康診断票に転記している。この結果，この手順では図２ａ）に示すように，人間の手が２度にわたってデータを入力する手間が発生する。しかもこれは入力の手間という問題だけでなく，人的な入力ミスも誘発させる可能性を高めるので，省力化を目指す健康診断にとって大きな障害となっている。２．２提案する診断手順本研究では，上記の問題点を解決するために図２ｂ）のように測定器の自動化を行い，単に測定を自動化するだけでなく，測定された各種データが自動でコンピュータに取り込まれる測定システムを試作した。なお，同図に記載されたＰＣはパーソナル・コンピュー図１香川大学健康診断概要血圧測定学生が，定期健康診断表転記定期健康診断表回収外注で，定期健康診断表入力データベース格納図２ａ）従来のデータフロー自動血圧測定ＰＣが，測定値保存ＰＣが，データベース登録データベース格納図２ｂ）提案するデータフロー

身長・体重計

血圧計

視力計

定期健康診断票

内科検診

最終確認

受付

尿検査

Ｘ-線

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タを示している。このシステムでは各種測定機器とコンピュータを接続し，コンピュータが測定機器の制御・測定を行うものである。その後，自動的に測定されたデータが制御用コンピュータ上でスタンドアローンのデータとして保存されるだけでなく，ネットワーク上に構築されたWEB-DB（ウェブ・データベース）と自動的に連携する仕組みを採用した。その結果，測定されたデータは，データベース上に自動的に蓄積されていくので，測定の手間を大幅に省くだけでなく，人的な入力ミスが発生しないため，基本的に精度が高い入力データをリアルタイムで保存する事が可能となっている。３．試作したシステム概略ここでは，本研究で提案する測定プログラムの特徴について説明を行う。３．１測定機器の制御本研究で試作した測定手順を図３ａ）に，また一般的な制御に関してコンピュータで計測機器を制御する場合６）_{の手順として同図} ｂ）を示した。同図ｂ）に示したように，通常の測定手順においては，最初に制御用のコンピュータから計測機器に対してコマンド（制御命令）が発行される。計測機器は，このコマンドを受信して，身長・体重計，血圧計等の各種測定を行う。その後，測定されたデータを制御用コンピュータに送り返し，１回の測定が完了となる。つまり，制御のトリガー（開始点）はあくまでも制御用のコンピュータが中心となって行われている。しかし，このような手順で健康診断に使用する測定機器の計測フローを設計する場合，測定前に必ず測定対象（人間）が測定できる状態でセットされている事が必要となり，それを確認した上で，制御用コンピュータが制御コマンドを発行するシーケンス制御が必要になるなど，円滑な測定を行う事は煩雑な処理を必要とする。そこで，本研究では同図ａ）に示した手順でシステムを試作する事で，健康診断を行う人が制御用コンピュータを全く意識することなく，測定が行えるようにしている。これは制御用コンピュータが常時，計測機器を監視しており，健康診断の計測が終了した任意の時点で，計測機から送信されたデータを受信するようにしている。ここで問題になるのが，制御用コンピュータがどのようにして，測定機から送信されたデータが何時送信されたかを察知するかである。このような場合，一般的なプログラムではポーリング（polling）といわれる手法を使用するのがプログラムを作成する上で最も簡単である。しかしこの手法は制御用コンピュータが定期的にデータが送信されてくるポートを監視する必要があり，送信された図３ｂ）一般的な測定手順図３ａ）今回の測定手順ＰＣが制御コマンド発行測定器が計測開始測定完了測定データをＰＣに送信ＰＣにデータ格納

➡

人間：測定器測定開始測定完了測定データをＰＣに送信ＰＣにデータ格納

➡

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データの取りこぼしを最小限にしようと監視の時間間隔を短くすると制御用コンピュータの負荷が増えてしまうという問題点がある。そこで本研究では，制御用プログラム内において取り込みルーチンをマルチスレッドとして処理を行う事で，メインの処理とは非同期に２次スレッドで割り込み制御を行いながら，通信の制御を行っている。このため，制御用コンピュータの負荷を増やさずに，計測機器から送信されてくるデータの取りこぼしを防ぐ事が可能になった。３．２計測機器インタフェースの概略本学で行われている健康診断の内容は前述の図１で示したが，ここで自動測定の対象とした機器が，リアルタイムでデータが測定可能な事，さらにこの測定されたデータが外部機器に取り出せる事の２つを満足できる測定器である。具体的にはこれらを満足する，１）身長・体重測定，２）血圧測定，３）視力計の３つである。本研究で制御対象としたこれらの機器には全て図４ａ）に示したように，DSUB９ピンのRS-232C端子７）_が備え付けられており，この端子を通じて制御用コンピュータとアクセスを行う事が可能である。ここで問題になったのが，RS-232C端子の扱いである。この端子は，コンピュータが一般に普及してきた黎明期から存在するが，現在では所謂レガシー・デバイスの１つになってしまい，最近発売された一般的コンピュータにおいてはこの端子を実装するものは，ほとんど存在しない。今回使用した測定機器が一般的な民生測定機と異なる医療機器であり，本学の健康診断に用いられている血圧計はクラスII（管理医療機器）の認定を通過したものである。このため医療用に使用する観点で言えば，新しいUSBのような規格よりも，より安定性を重視するために，古くても枯れたRS-232C端子を実装していると想像され，医療分野の機器制御を行う場合は，この規格はまだ暫くは存在すると考えられる。そこで本研究では一般的コンピュータを用いて機器の制御を行う場合でも，このような事情に対応するためにUSB端子とRS-232C端子の変換を同図ｂ）に示したコンバータを用いて両者の接続を行っている。図５は，このコンバータを用いて制御用コンピュータに測定機器を接続した状態のデバイスマネージャの画面を示している。同図に示したように，この変換器を通すと，USBで接続されているにも関わらず，コンピュータ側にはRS-232CのCOMポートに接続されているように見える。このため，機器の制御はこのCOMポートを介して行われ，プログラムを作成する側からは，USB接続が全く隠れて見えていない状態となっている。その結図４ａ）RS-232C端子図４ｂ）USB−RS-232C変換器

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果，機器の制御は全て制御プログラムが直接 RS232Cのコマンドの制御を行い制御・計測を行う事が可能になった。３．３ ICカードを用いた個人認証本学では平成20年から教職員証および学生証のICカード化が順次行われ，現在では全ての教職員・学生に普及している。このICカードは学籍番号や教職員番号といった個人を識別できるユニークな情報が，予め書き込まれた形で使用者に配布されている。この情報は通常の手段では書き換え不可能な領域に予め書き込まれており，ユーザが改変不可能な状態になっている。よって，本研究ではこのIC 化された学生証を個人認証に使用した。このようにICカードの内部データを認証に使用する場合はこのカードの設計者から情報が提供され，その内容を確認する事が普通であるが，個人的な研究においては，これらの情報を入手することは出来なかった。そこで本研究では，独自に内部解析を行ったため，以下のICカードに関する情報は，今後の使用も含めて永続的にサポートが保障されないという問題点がある事を予め明記しておく。本学の学生証はFeliCaポケットをベースとし，FCFキャンパスカードフォーマットに準じた「学生証」，「生協電子マネー」，「IruCa」といった３つのブロックから構成されている。本研究では，この学生証ブロックを解析し，学籍番号（教職員番号）と氏名（カナ）が記載されている事を確認した。この結果を図６に示す。同図では，データが暗号化されずに単なるアスキーコードで記載されている事が示されている。またこれを利用してテータを表示する事が可能となり，点線で囲んだ領域には「カガワダイガク」という氏名と「09L998」という学籍番号が見えている。ここで解析に使用したICカードはデモ用のカードであり，カガワダイガクという氏名や998 という番号は学籍番号に使用される事はない。通常，FeliCaを用いる場合に必要となる図５ USB−RS-232C変換図６解析された情報

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開発環境は有償で提供されており，購入にあたっては，会社と法人契約を結ぶ必要があり，個人では契約が不可能であった。そこで本研究では，この開発環境にフリーの felicalib８）_{を使用した。このソフトは，USB} 接続の FeliCaリーダを使って，FeliCa にアクセスするためのライブラリであり，電子マネーへのアクセスにも使用可能である。その他，IDm/PMmの読み取りや，暗号化されていないブロックの読み出しと書き込み，システムコード・サービスコードの列挙等が可能である。本研究ではこのライブラリを自作のプログラムから呼び出す事で，FeliCaのアクセスを行う事が可能になった。従来のBASICな認証では，学生が受信時に一々学籍番号とパスワードを入力する必要があるため，これが入力の手間となりスムーズな健康診断が行えないという問題点があった。しかし本研究では，ICカードを利用する事で，カードをリーダにタッチさえすれば，受信者の判別が行えるので，省力化だけでなく時間短縮も十分見込まれる。よって本研究では，このICカード化された学生証を個人認証ツールとして採用した。３．４制御プログラム本研究で試作した測定用プログラム（血圧計版）を図７に示す。ここで開発したプログラムはRS-232Cを介して測定機器の制御が行える事，FeliCaシステムを介して学生証から学籍番号・氏名が抽出できる事，測定されたデータをコンピュータ内部にエクセルファイルとして保存できる事，データ蓄積用の WEB-DBサーバに送信できる事の４条件を満足するものである。ここでは測定されたデータをリアルタイムに解析し，測定値に異常があった場合（最高値が140以上か90以下，および最低値が90以上）には画面上に表示される測定値を赤字で表示し，受診者に再測定を知らせるものである。一般的な測定では，人間がこの作業を行うので，多数の人員が連続して受診する健康診断のような場合には，異常値を見逃す等のヒューマンエラーが発生する場合があった。ここではコンピュータ上のプログラムがこの解析を行うので，人間のように見落とす心配が無い。よって従来の測定と比較して測定ミスが発生する事を減らし，より精度の高い測定が行えると期待できる。３．５ WEB-DBサーバここでは図８に示すように，WEB-DBとしてWindowsをOSとしたサーバを構築した。 WEBサーバとしては「Apache」，データベース制御用プログラムとして「PHP」，データベースとして「Mysql」をインストールしている。通常のWEB-DBにおいてはシステムの堅牢性やネットワークへの親和性から考慮してLimux等のUNIX系のOSを使用するのが一般的であるが，作業者の利便を考慮して WindowsをOSとして採用した。この結果，測定器によって測定されたデータは，制御用コンピュータだけでなく，サーバにおいても普段使い慣れたエクセル等の表図７測定プログラム

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計算ソフトで内容を簡単に確認できるので，測定に何らかの問題があった場合も，直ちに原因を究明できる事が可能になった。同図に示したように測定された健康診断データは逐次サーバに蓄積される。通常は，これらのデータは就職や進学といった目的で学生に提供されるが，この情報はプリントアウトされた紙で提供され，学生が何時でも任意の状態で閲覧できるとは言い難い。そこで本研究ではWEB-DBシステムを利用して学生が何時でもデータが閲覧可能なクライアントシステムを提供する。このクライアント画面を図９に示す。ここでは学内におかれたコンピュータからネットワークを通じてサーバにアクセスし，テスト測定されたダミーの健康診断結果を表示している。本システムでは，測定されたデータは全てデータベースに蓄積されていくので，同図に示したように時系列的な変化を可視化する機能を提供する事が簡単に可能となる，更にこれらのデータをグラフを通じて多角的に比較できるので，受診者により高次な健康情報の提供も可能になると考えられる。しかし，これらの情報は健康に関する重大な個人情報９）_であり，何らかのセキュリティ対策を講じないかぎりは，安直に公開できない。今後はこの点においてよりセキュリティを高めた実践的なシステムに改良していく必要がある。４実際の運用図10に本研究で提案した健康診断システムを実際の健康診断に使用した場面を示している。同図は2011年度に幸町キャンパスの体育館の場所を借用して行われた１年生男子の健康診断前の様子である。血圧計をセットした状態，および操作の補助を行う保健師らを撮影している。ここでは，１日の測定で300人の測定を行った。その結果，データの取りこぼし等の致命的なエラーは１件も発生しなかった。しかし，測定時に10件の通信障害の警告が発生した。これはUSBおよびRS-232Cを介して行われる制御用コンピュータと計測機器のデータ取り込み時に発生した。この原因に関して図８ WEB-DB健康診断計測システム

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は，研究室内のテストでは再現できなかったため，その原因を解明するには至っていない。そこでこの対策として警告が発生しても，データの取りこぼし自体は発生していなかった事から，通信障害に関する警告が発生した場合には，制御用プログラム内で，警告を無視（表示させない）して，その次のルーチンに飛ぶように割り込み処理を追加した。これにより，警告表示の画面を見ずに測定が完了するので，円滑な測定が出来る事が期待される。５おわりに現時点で，WEBデータベースを利用した健康測定システムが完成したが，実際の運用には医療分野における個人情報を取り扱っている事から，守秘義務規定の観点も含めたセキュリティの問題点を考えていく事が今後非常に重要となってくる。また，これに加えて単なる測定値の経年変化をグラフ化して提供するだけでなく，e-ヘルスサービスとして学生をはじめ教職員も含めて健康指導が行えるような機能を追加していく事で利用者の健康に関する関心等を高め図９ WEB-DB用クライアント画面図10 実際の測定（血圧計）

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ていく必要がある。６謝辞本研究は，平成24年香川大学度新領域・組織連携研究経費「分散キャンパスにおける共有データベース型 e-ヘルスサービスの構築」（研究種目：B）の一部として行われた。謹んでお礼申し上げるものである。７参考文献１）自動健診システムの開発とICカードの利用，前田健一，CAMPUS HEALT，42巻２号，pp.21 25，2005 ２）学生証ICカードとキャンパスLANを活用した健康教育支援システムの概要と設計方針，今井慈郎，宮崎英一，鎌野寛，堀幸雄，森知美，高井忠昌，情報処理学会，コンピュータと教育研究会報告，2010-CE-107，３，pp.１８，2010 ３）学生健康診断受診率の向上を目指して，富家喜美代，鎌野寛，森知美，野崎篤子，村上智郁，杉岡正典，中村晶子，第40回中国・四国大学保健管理研究集会報告書， pp.57 60，2010

４）Trial of a Simple Autonomous Health Management System for e-Healthcare Campus Environment, Proc. of The Third Chiang Mai University-Kagawa University Joint Symposium, pp.54 55, 2010 ５）健康診断自動入力システム構築の現状と問題点，平野均，全国大学保健管理研究集会プログラム，39巻，pp.58 61，2001 ６）C&C++プログラマのためのI/O制御プログラミング入門，中島信行，CQ出版， 1997 ７）RS-232Cによる高速データ通信の徹底研究，由本正英，CQ出版，1995 ８）http://felicalib.tmurakam.org/ ９）学生検診データ自動入力とホームページによる閲覧システムの構築，久長穣，平野均，平田牧三，CAMPUS HEALTH，36巻１号，pp.142 146， 2000

分散キャンパスにおける共有データベース型e-ヘルスサービスの構築-香川大学学術情報リポジトリ