(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
嚥下推定装置において、
喉頭部の音を検出する音検出部と、
呼吸を検出する呼吸検出部と、
前記音検出部から出力される音情報と前記呼吸検出部から出力される呼吸情報とに基づいて嚥下を推定する嚥下推定部と、
前記嚥下推定部による推定結果に基づく情報を出力する出力部と、
前記音検出部から出力される前記音情報を記憶する記憶部と、
前記嚥下推定部により嚥下が生じたと推定されたタイミングを指定可能な入力部と、を備え、
前記嚥下推定部は、４００ｍｓｅｃ以上の無呼吸区間に対応する生体音発生区間について、嚥下推定のためのパラメータの値を取得し、取得した前記パラメータの値が嚥下の判定条件を満たすか否かに基づいて、当該生体音発生区間に嚥下が生じたか否かを推定し、
前記出力部は、前記入力部を介して指定された前記タイミングを含む時間幅の前記音情報を前記記憶部から取得し、取得した音情報を再生した音を外部に出力する、
ことを特徴とする嚥下推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の嚥下推定装置において、
喉頭部の変位を検出する変位検出部をさらに備え、
前記嚥下推定部は、前記生体音発生区間において前記変位検出部により検出された喉頭部の変位量が閾値を超えるか否かを更なる推定条件として、当該生体音発生区間に嚥下が生じたか否かを推定する、
ことを特徴とする嚥下推定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の嚥下推定装置において、
前記出力部は、嚥下が生じたと推定された前記タイミングを時間軸上に重ねた画面を表示し、
前記入力部は、前記画面に表示された前記タイミングを指定可能に構成されている、
ことを特徴とする嚥下推定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の嚥下推定装置において、
前記出力部は、前記音情報に基づく音波形を、前記タイミングとともに、前記時間軸上に重ねて表示する、
ことを特徴とする嚥下推定装置。
【請求項５】
請求項１ないし４の何れか一項に記載の嚥下推定装置において、
前記嚥下推定部は、嚥下が生じたと推定したタイミングの前後の呼吸相を前記呼吸情報から検出し、検出した呼吸相に基づいて当該タイミングに誤嚥の可能性があるか否か評価し、
前記出力部は、前記嚥下推定部による前記評価の結果に基づく情報を出力する、
ことを特徴とする嚥下推定装置。
【請求項６】
請求項１ないし５の何れか一項に記載の嚥下推定装置において、
前記嚥下推定部は、嚥下が生じたと推定したタイミングの前後の吸息音と呼息音を前記音情報から検出し、検出した吸息音と呼息音に基づいて当該タイミングに誤嚥の可能性があるか否かを評価し、
前記出力部は、前記嚥下推定部による前記評価の結果に基づく情報を出力する、
ことを特徴とする嚥下推定装置。
【請求項７】
嚥下推定装置において、
喉頭部で生体音を検出する生体音検出手段と、
呼吸の気流変化を検出する呼吸検出手段と、
前記生体音をサンプリングした生体音データを信号強度データに変換する信号強度変換手段と、
前記信号強度データよりノイズレベル以上の信号区間を識別する信号区間識別手段と、
前記呼吸変化をサンプリングした気流圧データより無呼吸区間を識別する呼吸識別手段と、
前記信号区間と重複する所定期間以上の前記無呼吸区間においてサンプリングタイミングに対応する信号強度を求め、その信号強度が所定レベル以上となる期間に対応する幅の信号パルスを生成する信号パルス化手段と、
所定期間以上の前記無呼吸区間内の前記信号パルスのパルス数が所定数以下でありパルス幅が所定期間以下であるという判定条件を満足する前記無呼吸区間を嚥下反射推定区間と推定する嚥下反射推定手段と、
前記嚥下反射推定区間を表示する表示手段と、を備える、
ことを特徴とする嚥下推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嚥下動作を推定する嚥下推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  特開２０１３−１７６９４号公報（特許文献１）には、喉頭部から得られる生体音の周波数解析を行いその周波数特性から嚥下と咳と発声とを識別する技術が開示されている。また、２０１２年２月に作業療法士協会から発行された学術雑誌「作業療法」３１巻１号の５２頁から５９頁（非特許文献１）には、「高齢者の嚥下回数の無拘束モニタリング」と題して、喉頭マイクで集音した生体音をパルス化したパルス群について、パルス幅が６０ｍｓｅｃ以下でパルス数が２０以下のパルス群を嚥下と判定する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１７６９４号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】作業療法士協会発行、「作業療法」、２０１２年２月発行、３１巻１号の５２頁から５９頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  嚥下推定にあたっては、まず、被験者から生体音等の情報を収集する必要がある。この場合、被験者を極力拘束することがないように、被験者に装着される器具等は、なるべく簡素であることが望ましい。これにより、生活環境下で、被験者から嚥下推定のための情報を収集することができる。しかしながら、このように生活環境下で情報の収集がおこなわれると、嚥下の際の生体音の他に、生活雑音や飲食時の音、会話、首の旋回時に発生する音等、嚥下と無関係な様々な音の情報が収集される。このため、これらの雑音によって嚥下が誤推定され、結果、嚥下の推定精度が低下することとなってしまう。【０００６】
上記課題に鑑み、本発明は、生活環境下で嚥下推定のための情報の収集がなされても、嚥下の推定精度を高く維持することが可能な嚥下推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明は、嚥下時には必ず所定期間以上無呼吸状態にあることに着目して、所定期間以上の無呼吸区間に限って生体信号の解析を行い、嚥下区間を推定するものである。【０００８】
本発明の第１の態様は、嚥下推定装置に関する。この態様に係る嚥下推定装置は、喉頭部の音を検出する音検出部と、呼吸を検出する呼吸検出部と、前記音検出部から出力される音情報と前記呼吸検出部から出力される呼吸情報とに基づいて嚥下を推定する嚥下推定部と、前記嚥下推定部による推定結果に基づく情報を出力する出力部と、前記音検出部から出力される前記音情報を記憶する記憶部と、前記嚥下推定部により嚥下が生じたと推定されたタイミングを指定可能な入力部と、を備える。ここで、前記嚥下推定部は、４００ｍｓｅｃ以上の無呼吸区間に対応する生体音発生区間について、嚥下推定のためのパラメータの値を取得し、取得した前記パラメータの値が嚥下の判定条件を満たすか否かに基づいて、当該生体音発生区間に嚥下が生じたか否かを推定する。また、前記出力部は、前記入力部を介して指定された前記タイミングを含む時間幅の前記音情報を前記記憶部から取得し、取得した音情報を再生した音を外部に出力する。
【０００９】
本態様に係る嚥下推定装置によれば、無呼吸状態にあるときの生体音に基づいて嚥下が生じたか否かが推定されるため、嚥下の推定精度を高めることができる。また、４００ｍｓｅｃ以上の無呼吸区間に対応する生体音発生区間が嚥下の推定対象とされるため、嚥下の推定精度が一層高められる。通常、嚥下の際には比較的長い間、呼吸が止められる。したがって、このように無呼吸区間の長さが推定の条件に含められることにより、嚥下の推定精度が一層高まる。また、医師等は、嚥下が生じたと推定されたタイミングの音を実際に聞くことにより、当該タイミングに実際に嚥下が起こったかを確認することができる。
【００１３】  また、本態様に係る嚥下推定装置は、喉頭部の変位を検出する変位検出部をさらに備える構成とされ得る。ここで、前記嚥下推定部は、前記生体音発生区間において前記変位検出部により検出された喉頭部の変位量が閾値を超えるか否かを更なる推定条件として、当該生体音発生区間に嚥下が生じたか否かを推定する構成とされ得る。このように、喉頭部の変位量を更なる推定条件とすることにより、嚥下の推定精度をさらに高めることができる。【００１６】  この場合、前記出力部は、嚥下が生じたと推定された前記タイミングを時間軸上に重ねた画面を表示し、前記入力部は、前記画面に表示された前記タイミングを指定可能に構成され得る。こうすると、医師等は、嚥下が生じたか否かを音により確認したいタイミングを簡便に指定することができる。【００１７】  この場合、前記出力部は、前記音情報に基づく音波形を、前記タイミングとともに、前記時間軸上に重ねて表示する構成とされ得る。こうすると、医師等は、視覚により音波形を確認しながら、嚥下が生じたか否かを音により確認したいタイミングを適切に指定することができる。【００１８】  本態様に係る嚥下推定装置において、前記嚥下推定部は、嚥下が生じたと推定したタイミングの前後の呼吸相を前記呼吸情報から検出し、検出した呼吸相に基づいて当該タイミングに誤嚥の可能性があるか否か評価し、前記出力部は、前記嚥下推定部による前記評価の結果に基づく情報を出力する構成とされ得る。こうすると、医師等は、表示を見ることにより、被験者に誤嚥のリスクがあると判定されたかを知ることができ、これを、被験者への診断に生かすことができる。【００１９】  また、本態様に係る嚥下推定装置において、前記嚥下推定部は、嚥下が生じたと推定したタイミングの前後の吸息音と呼息音を前記音情報から検出し、検出した吸息音と呼息音に基づいて当該タイミングに誤嚥の可能性があるか否かを評価し、前記出力部は、前記嚥下推定部による前記評価の結果に基づく情報を出力する構成とされ得る。こうすると、医師等は、表示を見ることにより、被験者に誤嚥のリスクがあると判定されたかを知ることができ、これを、被験者への診断に生かすことができる。【００２０】  本発明の第２の態様は、嚥下推定装置に関する。この態様に係る嚥下推定装置は、喉頭部で生体音を検出する生体音検出手段と、呼吸の気流変化を検出する呼吸検出手段と、前記生体音をサンプリングした生体音データを信号強度データに変換する信号強度変換手段と、前記信号強度データよりノイズレベル以上の信号区間を識別する信号区間識別手段と、前記呼吸変化をサンプリングした気流圧データより無呼吸区間を識別する呼吸識別手段と、前記信号区間と重複する所定期間以上の前記無呼吸区間においてサンプリングタイミングに対応する信号強度を求め、その信号強度が所定レベル以上となる期間に対応する幅の信号パルスを生成する信号パルス化手段と、所定期間以上の前記無呼吸区間内の前記信号パルスのパルス数が所定数以下でありパルス幅が所定期間以下であるという判定条件を満足する前記無呼吸区間を嚥下反射推定区間と推定する嚥下反射推定手段と、前記嚥下反射推定区間を表示する表示手段と、を備える。【００２１】  本態様に係る嚥下推定装置によれば、上記第１の態様と同様の効果が奏され得る。
【発明の効果】
【００２５】
以上のとおり、本発明によれば、生活環境下で嚥下推定のための情報の収集がなされても、嚥下の推定精度を高く維持することが可能な嚥下推定装置を提供することができる。
【００２６】  本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態により何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例１に係る嚥下活動モニタリング装置の構成及び機能を示す機能ブロック図である。
【図２】実施例１に係る嚥下活動モニタリング装置による嚥下反射推定区間における各波形の表示例を示す図である。
【図３】実施例１に係る嚥下活動モニタリング装置における生体音波形と気流音波形の各波形を細かい時間スケールで重ねて拡大した表示例を示す図である。
【図４】実施例２に係る嚥下推定システムの構成を示す外観図である。
【図５】実施例２に係る嚥下推定システムの構成を示すブロック図である。
【図６】実施例２に係る端末装置と情報処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】実施例２に係る情報処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】実施例２に係る情報処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図９】実施例２に係る生体音データ、気流圧データおよび舌骨変位データを示す図である。
【図１０】実施例２に係るスペクトログラムを模式的に示す図、実施例２に係るメル周波数スペクトログラムを模式的に示す図、実施例２に係る連続ウェーブレット変換によるパルスを示す図、および、実施例２に係る連続ウェーブレット変換によるパルスを拡大して模式的に示す図である。
【図１１】実施例２に係る表示部に表示される画面を示す図である。
【図１２】実施例２に係る表示部に表示される画面を示す図である。
【図１３】実施例２に係る表示部に表示される画面を示す図、変更例１に係る情報処理装置の動作を示すフローチャート、および、実際に嚥下推定のための情報を収集して嚥下推定を行った場合の推定結果を示す図である。
【図１４】変更例２に係る情報処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図１５】変更例３に係る誤嚥が生じたかを判定する手順を説明する図である。
【００２８】  ただし、図面はもっぱら説明のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。
【発明を実施するための形態】
【００２９】  本実施の形態は、喉頭部から得られる生体音のエネルギー分布と呼吸による気流圧変化情報から嚥下反射推定区間を絞込み、舌骨変位情報から更に嚥下反射推定区間を絞り込んで特定することを特徴とするものである。
【００３０】  ＜実施例１＞  図１は、実施例の動作を説明するための回路ブロック図を示す。但しパソコン内のブロックは、実際の回路ブロックではなく機能ブロックである。
【００３１】  以下、本実施例のデータ測定期間中の動作について説明する。
【００３２】  本実施例では、喉頭部に近接させたマイクが生体内の音を検出する生体音検出手段１として、鼻カニューレのチューブ内に設けた空気圧センサーが呼吸による気流の変化を検出する呼吸検出手段２として、喉頭部に貼り付けた圧電シートが喉頭部の変形を捕らえて舌骨の変位を検出する舌骨変位検出手段３として機能している。
【００３３】  生体音検出手段１より得られる生体音信号と、呼吸検出手段２より得られる気流圧信号と、舌骨変位検出手段３より得られる舌骨変位信号は、それぞれ対応する第１サンプリング回路４と第２サンプリング回路５と第３サンプリング回路６に入力され、それぞれ０．１ｍｓｅｃ周期（１０ｋＨｚ）でサンプリングされ、Ａ／Ｄ変換される。そして、Ａ／Ｄ変換により取得された生体音データと気流圧データと舌骨変位データが、時計手段７から得られる時刻データと共に記憶媒体８に記憶される。従って、データ測定期間中、生体音データと気流圧データと舌骨変位データは、時刻データと対となって記憶媒体８に記憶される。
【００３４】  上述する測定期間が終了した後、パソコン内で以下のようなデータ処理が行われる。
【００３５】  まず、信号強度変換手段９は、記憶媒体８から読み出される信号波形に対応する生体音データを信号強度データに変換する。具体的には、窓関数（サンプリング範囲）を１．５秒に設定し生体音データを切り出して短時間フーリエ変換処理を施した上で、その振幅の総和を求めることにより信号強度データに変換する。この際、適当な帯域フィルタ処理を施してもよい。
【００３６】  この短時間フーリエ変換処理は、サンプリング範囲を０．２秒ずつシフトさせながら行われるため、生体音データの１／２０００の時間解像度の信号強度データが出力されることになる。この信号強度データは無音区間を排除するために利用されるものであり、窓関数を広く設定し、シフト間隔も大きく設定することにより演算処理の負担が軽減される。
【００３７】  信号区間識別手段１０は、この信号強度データを第１基準値Ｌ１と比較することによってノイズレベル以上の信号区間の識別出力を発生する。即ち、ノイズのみが存在する低レベル区間には嚥下が起きず高レベル区間に嚥下が起きているとみなして、高レベル区間を信号区間として特定している。
【００３８】  呼吸識別手段１１は、気流圧データを呼気区間、無呼吸区間、吸気区間に３区分した呼吸識別出力を発している。
【００３９】  信号パルス化手段１２は、信号区間中の第２基準値Ｌ２（例えば０．６秒）以上の無呼吸区間に対応して生体音データを取り込んで連続ウェーブレット変換処理を施し、周波数スペクトル強度の総和を求めた上で、第３基準値Ｌ３と比較して基準値以上の期間に対応するパルス幅の信号パルスを出力する。
【００４０】  信号パルス評価手段１３は、信号区間中の第２基準値Ｌ２以上の無呼吸区間において全ての信号パルスの幅が第４基準値Ｌ４（例えば２５ｍｓｅｃ）以下であり、信号パルスの数が第５基準値Ｌ５（例えば２０個）以下である場合に、当該信号区間が嚥下反射区間である可能性が高いと推定して第１推定出力を発する。尚、前述する非特許文献１では嚥下時の信号パルス幅を６０ｍｓｅｃ以下としているが、本実施例では第３基準値Ｌ３を高く設定しているため信号パルス幅が狭く２５ｍｓｅｃを第４基準値Ｌ４としている。
【００４１】  次に、帯域評価手段１４は、信号区間中の第２基準値Ｌ２以上の無呼吸区間において生体音データをメル周波数スペクトログラムに変換する。そして、帯域評価手段１４は、メル周波数スペクトログラムについて、無呼吸区間のスペクトルレベルの総和に対する無呼吸区間の高域成分（例えば７５０Ｈｚ以上）のスペクトルレベルの総和が第６基準値Ｌ６（例えば１５％）以上を占めている場合に、当該信号区間が嚥下反射区間である可能性が高いとして第２推定出力を発する。
【００４２】  更に、舌骨変位評価手段１５は、測定期間中の舌骨変位データの最大値を特定する。そして、舌骨変位評価手段１５は、信号区間中の第２基準値Ｌ２以上の無呼吸区間において、この最大値に対する第７基準値Ｌ７（例えば１０％）以上の舌骨変位データが存在する場合に、当該信号区間が嚥下反射区間である可能性が高いと推定して第３推定出力を発する。
【００４３】  本実施例において嚥下反射推定手段１６は、第１推定出力と第２推定出力と第３推定出力の全てが発生している場合にのみ、当該信号区間を嚥下反射推定区間として特定する出力を発生する。
【００４４】  このようにして特定された嚥下反射推定区間は、表示制御手段１７を介してパソコンモニター画面である表示手段１８に図２（ａ）〜（ｄ）のように表示される。表示手段１８上には、縮小表示した時刻スケールに対応して測定期間全体の、図２（ａ）の生体音信号波形と、図２（ｂ）の気流圧信号波形と、図２（ｃ）の舌骨変位信号波形と、図２（ｄ）の生体音信号強度波形が時刻スケールと共に基本画面として表示される。
【００４５】  なお、図２（ａ）において破線縦線は嚥下反射推定位置を示している。また、図２（ｂ）気流圧波形においては、実表示では、気流圧データを呼気区間、無呼吸区間、吸気区間に３区分した呼吸識別出力が各々視認できるよう色分けして縦線で表示されている。
【００４６】  この状態で、操作者が基本画面中の嚥下反射推定位置をポインティングすると、ポインティングに対応する無呼吸区間と前後の数呼吸期間分の生体音信号波形と気流圧信号波形と舌骨変位信号波形が時刻スケールと共に子画面として表示される。
【００４７】  また、上記嚥下反射推定区間の表示については、誤嚥又は誤嚥リスクの高い嚥下状態を表示するために種々の表示が為される。
【００４８】  例えば正常な嚥下の後は、呼気における信号強度が吸気における信号強度の半分以下であるが、異常な嚥下の後では呼気における信号強度が大きくなることに注目し、次のように子画面が表示される。
【００４９】  呼吸強度評価手段１９は、嚥下反射推定区間前後の呼気区間と吸気区間の４周期分計８区間の生体音データを区間毎に別々に短時間フーリエ変換して各区間の総和を信号強度データとして求める。さらに、呼吸強度評価手段１９は、嚥下反射推定区間後の呼気区間の平均信号強度／吸気区間の平均信号強度が嚥下反射推定区間前の値より５０％を超えて増加した場合に、誤嚥推定区間であるとして注意喚起情報を表示制御手段１７に入力する。表示制御手段１７は、操作者が誤嚥推定区間を選択する場合、前述する嚥下反射推定区間の子画面に代わる誤嚥推定区間の子画面を表示手段１８に表示させる。
【００５０】  また、嚥下を診断する場合に、嚥下反射推定区間前と後の呼吸状態が参考になることに注目し、表示制御手段１７は、例えば図３に示すように嚥下反射推定区間の前後の呼吸が呼気区間か吸気区間かを判別し４種類に区分してその頻度を表示手段１８上の基本画面に追加表示する。
【００５１】  図３の表示例では、嚥下が呼気中に起こり（SWtype：E-SW）、嚥下後の呼吸が呼息から始まり（SWtype2：SW-E）、平均の呼吸間隔を１とすると嚥下開始点が吸息開始から１．０４経過した時点であり（old phase：1.04）、嚥下後に吸息が開始するまでの潜時が０．７８秒である（inspi-start：0.78）ことを示している。図３における破線で示す縦線は吸息の開始位置、一点鎖線で示す縦線（の区間）は無呼吸であることを示す。
【００５２】  本実施例における嚥下反射推定区間の表示とは、上述する表示形態に限定されることなく、嚥下反射推定区間に関連する様々な表示形態を含む。特に誤嚥リスク推定に関する表示は嚥下反射推定表示の中でも重要である。
【００５３】  本実施例で嚥下反射推定手段１６は、第１推定出力と第２推定出力と第３推定出力の全てに対応して嚥下反射推定区間を推定したが、本実施例の推定には、第１推定出力のみで推定しても良く、第１推定出力と第２推定出力に対応して推定しても良い。
【００５４】  また、本実施例の基準値は嚥下反射推定区間の絞込みの度合いを調整するものであり、本実施例においてその値や範囲を限定する意味はなく、必要に応じて適宜調整されるべきものである。
【００５５】  ＜実施例２＞  実施例２は、上記実施例１の構成および処理をより具体化した例を示すものである。
【００５６】  実施例２において、嚥下推定システム１００は、請求項に記載の「嚥下推定装置」に相当する。音センサ２３１ａは、請求項に記載の「音検出部」に相当する。圧力センサ２１５は、請求項に記載の「呼吸検出部」に相当する。制御部３１３は、請求項に記載の「嚥下推定部」に相当する。変位センサ２３１ｂは、請求項に記載の「変位検出部」に相当する。スピーカー３１２と、制御部３１３と、表示部３２０は、請求項に記載の「出力部」に相当する。ハードディスク３１４は、請求項に記載の「記憶部」に相当する。入力部３３０は、請求項に記載の「入力部」に相当する。端末装置２１０は、請求項に記載の「情報端末装置」に相当する。ただし、上記請求項と実施例との対応の記載はあくまで一例であって、請求項に係る発明を本実施例に限定するものではない。
【００５７】  図４は、本実施例に係る嚥下推定システム１００の構成を示す外観図である。嚥下推定システム１００は、測定装置２００と情報処理装置３００を備える。また、嚥下推定システム１００では、持ち運びが容易な小型の記憶媒体１０１（たとえば、ＳＤカード）が用いられる。
【００５８】  測定装置２００は、端末装置２１０と、鼻カニューレ２２０と、検出部２３０を備える。
【００５９】  端末装置２１０は、表示部２１１と入力部２１２を備えており、被験者が常時装用できるように、小さく且つ軽量に構成される。被験者は、表示部２１１の表示を確認しながら、ボタンや調整つまみからなる入力部２１２により、制御部２１４（図５参照）に対する指示を入力する。また、端末装置２１０は、記憶媒体１０１に対する書き込みを行う書込部２１３を備える。
【００６０】  鼻カニューレ２２０は、一対の筒状部材を有する装着部２２１と、装着部２２１の両端に接続されたチューブ２２２を備える。装着部２２１の一対の筒状部材は患者の鼻腔に挿入され、チューブ２２２の他端は、端末装置２１０に接続される。これにより、患者が呼吸を行うとチューブ２２２内の空気が流動し、チューブ２２２内の空気の流動が、端末装置２１０内の圧力センサ２１５（図５参照）により、圧力として検出される。なお、患者が口で呼吸している場合でも、鼻腔と口腔は繋がっているため、チューブ２２２内の空気が流動し圧力が変化する。
【００６１】  検出部２３０は、薄型で柔軟性を有するパッド２３１と、ケーブル２３２を備える。パッド２３１は、被験者の喉頭部に貼り付けられており、喉頭部の音を検出するための音センサ２３１ａ（図５参照）と、喉頭部の変形に応じて舌骨の変位を圧力により検出するための変位センサ２３１ｂ（図５参照）を備える。
【００６２】  情報処理装置３００は、本体３１０と、表示部３２０と、入力部３３０を備える。本体３１０は、記憶媒体１０１に対する読み出しを行う読出部３１１と、音声を出力するためのスピーカー３１２を備える。操作者は、キーボードやマウスからなる入力部３３０により、制御部３１３（図５参照）に対する指示を入力する。表示部３２０は、ディスプレイからなり、後述する嚥下の推定結果等を表示する。
【００６３】  図５は、嚥下推定システム１００の構成を示すブロック図である。
【００６４】  端末装置２１０は、図４に示した表示部２１１と、入力部２１２と、書込部２１３に加えて、制御部２１４と、圧力センサ２１５と、Ａ／Ｄ変換部２１６を備える。
【００６５】  圧力センサ２１５は、鼻カニューレ２２０のチューブ２２２から導かれた空気の流動を圧力として検出し、検出したアナログの圧力信号をＡ／Ｄ変換部２１６に出力する。検出部２３０は、音センサ２３１ａと変位センサ２３１ｂを備える。音センサ２３１ａは、被験者の喉頭部近傍の音を検出し、検出したアナログの音信号をＡ／Ｄ変換部２１６に出力する。変位センサ２３１ｂは、被験者の喉頭部の変形を舌骨の変位として検出し、検出したアナログの変位信号をＡ／Ｄ変換部２１６に出力する。Ａ／Ｄ変換部２１６は、圧力信号と、音信号と、変位信号を所定周期でサンプリングし、それぞれのサンプリング信号に対応するデジタル信号を制御部２１４に出力する。音信号、圧力信号および変位信号をＡ／Ｄ変換して得られた各データは、それぞれ、上記実施例１における「生体音データ」、「気流圧データ」、「舌骨変位データ」に対応する。
【００６６】  制御部２１４は、端末装置２１０の各部を制御する。また、制御部２１４は、Ａ／Ｄ変換部２１６から出力された各データを、時刻データと共に、書込部２１３にセットされた記憶媒体１０１に書き込む。時刻データは、制御部２１４に内蔵された時計回路によって計時される。測定装置２００による測定が終了すると、記憶媒体１０１は、書込部２１３から取り出され、情報処理装置３００の読出部３１１にセットされる。
【００６７】  本体３１０は、たとえば、パーソナルコンピュータからなり、図４に示した読出部３１１とスピーカー３１２に加えて、制御部３１３と、ハードディスク３１４を備える。制御部３１３は、本体３１０の各部を制御し、入力部３３０を介して入力された指示を受け付け、指示に応じて表示部３２０に映像信号を出力し、音声をスピーカー３１２から出力する。また、制御部３１３は、読出部３１１にセットされた記憶媒体１０１からデータを読み出し、ハードディスク３１４に記憶する。さらに、制御部３１３は、ハードディスク３１４に記憶されているプログラムとデータに基づいて演算を行う。ハードディスク３１４に記憶されているプログラムによって、制御部３１３に、後述の嚥下推定機能が付与される。このプログラムは、予めハードディスク３１４にインストールされていても良く、あるいは、ディスク媒体やインターネットからハードディスク３１４にダウンロードされても良い。
【００６８】  図６〜図８は、端末装置２１０と情報処理装置３００の動作を示すフローチャートである。
【００６９】  図６を参照して、端末装置２１０の制御部２１４は、入力部２１２を介して開始指示を受け付けると（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、生体音データと、気流圧データと、舌骨変位データを取得して記憶媒体１０１に書き込む処理を開始する（Ｓ１０２）。しかる後、制御部２１４は、入力部２１２を介して停止指示を受け付けると（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、書き込む処理を終了する（Ｓ１０４）。こうして、端末装置２１０の処理が終了する。データが書き込まれた記憶媒体１０１は、上述したように、情報処理装置３００に移動される。
【００７０】  図９（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、記憶媒体１０１に書き込まれた生体音データと、気流圧データと、舌骨変位データを、Ａ／Ｄ変換前のアナログ信号の波形として、所定期間について示す図である。なお、図９（ａ）〜（ｃ）では、２秒間の信号が抜粋されて示されているが、実際には、書き込みの処理が行われた期間に対応するデータが記憶媒体１０１に記憶される。図９（ａ）、（ｃ）に示す「生体音発生区間」と、図９（ｂ）、（ｃ）に示す「無呼吸区間」については、追って説明する。
【００７１】  図６に戻り、情報処理装置３００の制御部３１３は、生体音データと、気流圧データと、舌骨変位データをハードディスク３１４に記憶させた後、入力部３３０を介して開始指示を受け付けると（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、以下の処理を行う。
【００７２】  制御部３１３は、生体音データを短時間フーリエ変換することによりスペクトログラムを作成し、作成したスペクトログラムに基づいて生体音発生区間を抽出する（Ｓ２０２）。具体的には、制御部３１３は、全区間の生体音データに対して、窓関数（サンプリング範囲）を１．５秒に設定して生体音データを切り出し、短時間フーリエ変換を施して、図１０（ａ）に示すようなスペクトログラムを作成する。すなわち、単位時間幅（１．５秒幅）においてフーリエ変換を行い、これを０．２秒ずつずらしながら順次変換を行ってスペクトログラムを作成する。図１０（ａ）に示す例は、２０個の単位時間幅、すなわち、４秒間について作成したスペクトログラムである。そして、制御部３１３は、作成したスペクトログラムの振幅の総和を求めることにより信号強度データに変換し、ノイズ平均＋２ＳＤ（標準偏差）を超えた区間を生体音発生区間として抽出する。これにより、全区間の生体音データに対して、生体音発生区間が特定される。図９（ａ）、（ｃ）には、こうして抽出された生体音発生区間が付記されている。
【００７３】  次に、制御部３１３は、気流圧データにおいて、値がノイズを考慮した閾値以下となっている区間を無呼吸区間として抽出する（Ｓ２０３）。これにより、全区間の気流圧データに対して、無呼吸区間が設定される。図９（ｂ）には、こうして抽出された無呼吸区間が付記されている。
【００７４】  次に、制御部３１３は、生体音発生区間において、Ｓ２０２で作成したスペクトログラムから、図１０（ｂ）に示すようなメル周波数スペクトログラムを作成する（Ｓ２０４）。図１０（ｂ）では、縦軸がメルスケールとなっている。したがって、図１０（ｂ）のメル周波数スペクトログラムは、図１０（ａ）の周波数スペクトログラムに比べて、低周波帯域の座標軸が圧縮され、高周波帯域の座標軸が伸長されており、これにより、高周波帯域の分解能が高められている。
【００７５】  次に、制御部３１３は、生体音発生区間において、Ｓ２０２で取得された短時間フーリエ変換後のデータに対して、連続ウェーブレット変換によりパルス化を行い（Ｓ２０５）、図１０（ｃ）に示すようなパルスを生成する。なお、図１０（ｃ）の例では生体音発生区間に６つのパルスが含まれており、これらを拡大して模式的に示すと、図１０（ｄ）に示すように異なる幅を有するパルスが複数含まれる。
【００７６】  次に、制御部３１３は、Ｓ２０２で抽出した生体音発生区間のうち、以下の３つの条件が全て満たされるものを抽出する（Ｓ２０６）。
【００７７】  １つ目の条件は、全区間における舌骨変位データの最大振幅に対して所定比率（たとえば３％）以上となっている振幅が、生体音発生区間に含まれることである。たとえば、図９（ｃ）の例では、生体音発生区間の舌骨変位データの振幅Ａ１が大きい。このように、生体音発生区間において舌骨変位データの振幅が大きくなっている場合、１つ目の条件が満たされる。嚥下の際には、舌骨が上昇した後、前に変位し、その後、元の位置に戻る。１つ目の条件は、このような現象が生体音発生区間において生じたか否かを舌骨変位データに基づいて判定するものである。
【００７８】  ２つ目の条件は、生体音発生区間のメル周波数スペクトログラムにおいて、７５０Ｈｚ以上のスペクトルの総和（パワー）の比率が所定比率（たとえば１５％）以上であることである。通常、嚥下音は高周波成分を含んでいる。２つ目の条件は、嚥下音に対応する音の周波数が生体音発生区間において生じたか否かを生体音データに基づいて判定するものである。たとえば、図１０（ｂ）の例では、生体音発生区間のメル周波数スペクトログラムにおいて、７５０Ｈｚ以上のスペクトルの総和の比率が１５％を超えれば、２つ目の条件が満たされる。なお、ここでは、閾値が７５０Ｈｚに設定されたが、この閾値は、嚥下音の実測値を統計化することにより、適宜、他の周波数に変更され得る。
【００７９】  ３つ目の条件は、生体音発生区間においてＳ２０５で作成されたパルスの数が所定数（たとえば５０個）以下であり、且つ、生体音発生区間においてＳ２０５で生成されたパルスのうち最大パルス幅が所定値（たとえば１５ｍｓｅｃ）以下であることである。これは、嚥下音と他の音とを、断続性と連続性の観点において区別できるためである。断続性が高いほど短い幅のパルスが多数現れ、連続性が高いほどパルスの数は少なく、パルス幅は長くなる。３つ目の条件は、嚥下音に対応する音の断続性と連続性が生体音発生区間において生じたか否かを生体音データに基づいて判定するものである。たとえば、図１０（ｃ）、（ｄ）に示す例では、生体音発生区間において、パルス数Ｎが５０個以下であり、且つ、最大パルス幅Ｗが１５ｍｓｅｃ以下であれば、３つ目の条件が満たされる。なお、ここでは、パルス数の閾値が５０個とされ、最大パルス幅の閾値が１５ｍｓｅｃに設定されたが、パルス数の閾値と最大パルス幅の閾値は、嚥下音の実測値を統計化することにより、適宜、他の数および時間幅に変更され得る。
【００８０】  図７を参照して、次に、制御部３１３は、以下に示すように、Ｓ２０６で抽出した生体音発生区間を順に参照して、嚥下音が生じたと推定できる区間を抽出する。
【００８１】  制御部３１３は、まず、Ｓ２０６で抽出した生体音発生区間のうち最初の生体音発生区間を参照先に設定する（Ｓ２０７）。続いて、制御部３１３は、この生体音発生区間より広めの参照範囲を気流圧データに設定し、この参照範囲に、所定期間以上の無呼吸区間が含まれているかを判定する（Ｓ２０８）。一般に、嚥下の際には呼吸が止まる。Ｓ２０８では、呼吸の観点から、参照先の生体音発生区間に嚥下が生じたか否かが判定される。Ｓ２０８の判定において、所定期間は、たとえば、４００ｍｓｅｃ以上に設定され、好ましくは５００ｍｓｅｃ以上または６００ｍｓｅｃ以上に設定される。ただし、所定期間は、これに限られず、嚥下の際に呼吸が止まる期間の下限を設定可能であれば、他の値に設定されても良い。
【００８２】  さらに、制御部３１３は、参照先の生体音発生区間に対応するパルス（Ｓ２０５で取得されたパルス）のうち、少なくとも１つ以上のパルスが当該無呼吸区間内に含まれるかを判定する（Ｓ２０９）。ここでは、無呼吸区間に音が検出されたか否かが判定される。すなわち、呼吸が止まっている間に音が検出されたかが更なる嚥下の推定条件とされている。制御部３１３は、Ｓ２０８、Ｓ２０９の両方でＹＥＳと判定すると、当該生体音発生区間の音は嚥下音であると推定して、この生体音発生区間を嚥下音発生区間に特定する（Ｓ２１０）。他方、制御部３１３は、Ｓ２０８、Ｓ２０９のいずれか一方でＮＯと判定すると、当該生体音発生区間で嚥下は生じていないと判定する（Ｓ２１１）。
【００８３】  続いて、制御部３１３は、Ｓ２０６で抽出した全ての生体音発生区間についてＳ２０８〜Ｓ２１１の処理が終了した否かを判定し（Ｓ２１２）、終了していないと（Ｓ２１２：ＮＯ）、次の生体音発生区間を参照先に設定して（Ｓ２１３）、処理をＳ２０８に戻す。こうして、Ｓ２０６で抽出した全ての生体音発生区間について、Ｓ２０８〜Ｓ２１１の処理が行われ、嚥下の推定が行われる。
【００８４】  図８を参照して、次に、制御部３１３は、以下に示すように、Ｓ２１０で抽出した嚥下音発生区間を順に参照して、嚥下音発生区間において誤嚥のリスクがあるかを判定する。
【００８５】  制御部３１３は、まず、最初の嚥下音発生区間を参照先に設定する（Ｓ２１４）。続いて、制御部３１３は、この嚥下音発生区間の直前と直後の呼吸相を取得する（Ｓ２１５）。続いて、制御部３１３は、この嚥下音発生区間の直前が吸息相であるかを判定し（Ｓ２１６）、さらに、この嚥下音発生区間の直後が吸息相であるかを判定する（Ｓ２１７）。制御部３１３は、Ｓ２１６、Ｓ２１７のいずれか一方でＹＥＳと判定すると、当該嚥下音発生区間において誤嚥のリスクがあると判定する（Ｓ２１８）。他方、制御部３１３は、Ｓ２１６、Ｓ２１７の両方でＮＯと判定すると、当該嚥下音発生区間で誤嚥のリスクはないと判定する（Ｓ２１９）。
【００８６】  続いて、制御部３１３は、全ての嚥下音発生区間についてＳ２１５〜Ｓ２１９の処理が終了したかを判定し（Ｓ２２０）、終了していないと（Ｓ２２０：ＮＯ）、次の嚥下音発生区間を参照先に設定して（Ｓ２２１）、処理をＳ２１５に戻す。こうして、全ての嚥下音発生区間において誤嚥のリスクがあるか否かが判定される。
【００８７】  次に、制御部３１３は、入力部３３０を介して入力された操作者の指示に応じて、上記処理に基づく画面４１０（図１１参照）と、画面４２０（図１２参照）と、画面４３０（図１３（ａ）参照）を、表示部３２０に表示する処理を行う（Ｓ２２２）。こうして、情報処理装置３００の処理が終了する。
【００８８】  図１１は、表示部３２０に表示される画面４１０を示す図である。画面４１０は、アイコン４０１と、参照位置操作部４０２と、拡大縮小操作部４０３を備える。画面４１０には、生体音データ、気流圧データおよび舌骨変位データのアナログ波形のグラフと、生体音信号波形強度のグラフが示される。
【００８９】  生体音データのグラフには、嚥下音発生区間に対応する箇所に破線が示されており、アイコン４０１は、この破線の上部に配置される。アイコン４０１が押下されると、対応する嚥下音発生区間を拡大した状態を示す画面４２０（図１２参照）が、表示部３２０に表示される。参照位置操作部４０２が操作されると、４つのグラフに表示させる各データの時間範囲が、全測定区間内で、時間を進める方向または戻す方向に移動される。拡大縮小操作部４０３が操作されると、４つのグラフに表示させる各データの時間幅が伸長／圧縮される。
【００９０】  図１２は、表示部３２０に表示される画面４２０を示す図である。画面４２０は、アイコン４２１と、再生ボタン４２２と、停止ボタン４２３と、再生位置操作部４２４と、閉じるボタン４２５を備える。
【００９１】  画面４２０には、生体音データのアナログ波形と気流圧データのアナログ波形が重ねて示されている。ここでは、生体音データのアナログ波形が実線で示され、気流圧データのアナログ波形が点線で示されている。区間Ｓ１は、図１１の画面４１０において、アイコン４０１により指定された嚥下音発生区間であり、アイコン４２１は、この区間を指し示している。区間Ｓ２は、区間Ｓ１近傍の無呼吸区間である。
【００９２】  再生ボタン４２２が押下されると、区間Ｓ１の生体音データを再生した音声がスピーカー３１２から出力される。停止ボタン４２３が押下されると、再生が停止される。再生位置操作部４２４は、全測定区間における再生対象の音声の区間Ｓ１の位置を示しており、再生位置操作部４２４が操作されると、再生対象位置が、時間を進める方向または戻す方向に変更される。
【００９３】  図１３（ａ）は、表示部３２０に表示される画面４３０を示す図である。
【００９４】  画面４３０には、生体音データの全測定区間において抽出された嚥下音発生区間の数を示す「嚥下の数」と、直前が吸息相であった嚥下音発生区間の数を示す「吸気−嚥下の数」と、直後が吸息相であった嚥下音発生区間の数を示す「嚥下−吸気の数」と、図８のＳ２１８で誤嚥のリスクがあると判定された嚥下音発生区間の数を示す「誤嚥リスクの数」が示されている。
【００９５】  以上、実施例２によれば、無呼吸状態にあるときの生体音に基づいて嚥下が生じたか否かが推定されるため、嚥下の推定精度を高めることができる。また、嚥下の判定条件として、音の断続性および連続性を示すパラメータの値、すなわち、生体音データに対して短時間フーリエ変換およびウェーブレット変換を行って求めたパルスの数および長さが用いられるため、演算により高精度に、嚥下を推定することができる。
【００９６】  また、Ｓ２０９に示すように、パルスが無呼吸区間に少なくとも一つ含まれるか否かを更なる推定条件として、判定対象の生体音発生区間に嚥下が生じたか否かが推定される。このように、呼吸が止まっている期間において音が検出されたか否かが更なる推定条件とされているため、高精度の嚥下の推定結果が取得され得る。
【００９７】  また、Ｓ２０６に示すように、生体音発生区間において、７５０Ｈｚ以上の周波数帯域の音が占める割合が算出され、算出された割合が所定比率を超えるか否かを更なる推定条件として、当該生体音発生区間に嚥下が生じたか否かが推定される。このように、音の周波数成分が更なる推定条件とされているため、高精度の嚥下の推定結果が取得され得る。
【００９８】  また、Ｓ２０８に示すように、生体音発生区間に含まれる無呼吸区間の長さが閾値を超えるか否かを更なる推定条件として、当該生体音発生区間に嚥下が生じたか否かが推定される。このように、生体音発生区間に含まれる無呼吸区間の長さが更なる推定条件とされているため、高精度の嚥下の推定結果が取得され得る。
【００９９】  また、Ｓ２０６に示すように、全区間における舌骨変位データの最大振幅に対して所定比率以上となっている振幅が、生体音発生区間に含まれるか否かを更なる推定条件として、当該生体音発生区間に嚥下が生じたか否かが推定される。このように、喉頭部の変位量が更なる推定条件とされているため、高精度の嚥下の推定結果が取得され得る。
【０１００】  また、画面４２０において再生ボタン４２２が押下されると、指定された嚥下音発生区間における生体音データが再生される。これにより、医師等は、嚥下が生じたと推定されたタイミングの音を実際に聞くことにより、当該タイミングに実際に嚥下が起こったかを確認することができる。なお、生体音データの再生区間は、指定された嚥下音発生区間に限られず、たとえば、指定された嚥下音発生区間の中心から前後に予め設定された時間幅の区間とされても良い。あるいは、指定された嚥下音発生区間の前後に所定の時間幅を加えた区間が生体音データの再生区間とされても良い。
【０１０１】  また、画面４１０において、嚥下音発生区間に対応する箇所にアイコン４０１が配されており、アイコン４０１が押下されると画面４２０が表示される。これにより、医師等は、嚥下が生じたか否かを音により確認したいタイミングを簡便に指定することができる。
【０１０２】  また、画面４１０、４２０には、生体音データのアナログ波形のグラフが示される。これにより、医師等は、視覚により音波形を確認しながら、嚥下が生じたか否かを音により確認したいタイミングを適切に指定することができる。
【０１０３】  また、画面４１０においてアイコン４０１が押下されると、対応する嚥下音発生区間が画面４２０上に拡大表示される。また、画面４１０において拡大縮小操作部４０３が操作されると、画面４１０のグラフに表示されるデータが拡大され得る。これにより、医師等は、視覚により音波形を視覚により確認しながら、音を聞くことができる。よって、より適正に、当該タイミングに実際に嚥下が生じたか否かを判定することができる。
【０１０４】  また、図８に示すように、嚥下が生じたと推定されたタイミングの前後の呼吸相が検出され、検出された呼吸相に基づいて当該タイミングに誤嚥の可能性があるか否かが評価され、評価の結果が画面４３０に表示される。これにより、医師等は、表示を見ることにより、被験者に誤嚥のリスクがあると判定されたかを知ることができ、これを、被験者への診断に生かすことができる。
【０１０５】  ＜変更例１＞  実施例２では、生体音データと、気流圧データと、舌骨変位データの３つのデータを用いることにより、嚥下音発生区間を抽出したが、変更例１では、上記３つのデータのうち、生体音データと気流圧データを用いることにより、嚥下音発生区間を抽出する。
【０１０６】  変更例１では、図１３（ｂ）に示すように、図６に示す情報処理装置３００の処理のうち、Ｓ２０６がＳ３０１に変更される。Ｓ３０１では、上記実施例２と異なり、舌骨変位データを用いた１つ目の条件が省略されている。
【０１０７】  図１３（ｃ）は、実際に嚥下推定のための情報を収集して嚥下推定を行った場合の推定結果を示す図である。
【０１０８】  ここでは、図４に示すように鼻カニューレ２２０とパッド２３１が被験者に装着され、生活環境下で情報の収集が行われた。被験者は、嚥下の他に、首振り動作や、咳、発音、空気の飲み込み、ゲップ、鼻すすり、いびき、深呼吸等の各動作を自発的（擬似的）に行い、動作を行う毎に、時刻と動作の内容を書き留めた。また、被験者の部屋に隣接する部屋で発声等を行って生活雑音を発生させ、これについても時刻と内容が書き留められた。被験者により行われた動作と生活雑音の発生は、計８７回行われ、そのうち、嚥下は２７回行われた。
【０１０９】  図１３（ｃ）において、“３要素（実施例２）”の嚥下推定は、以下のステップにより行われた。なお、以下のステップでは、所定期間を６００ｍｓｅｃとした。
【０１１０】  （１）生体音データから、上記の方法で生体音発生区間を抽出する。  （２）生体音発生区間において所定期間以上の無呼吸区間を検出する。所定期間以上の無呼吸区間が検出されない生体音発生区間は、嚥下推定の対象外とする。  （３）所定期間以上の無呼吸区間において生体音データをパルス化する。  （４）所定期間以上の無呼吸区間に対して図６のＳ２０６の判定（舌骨変位、生体音周波数、生体音パルスの３つのパラメータ）を行い、当該生体音発生区間が嚥下推定区間か否かを判定する。
【０１１１】  なお、ステップ（２）とステップ（３）を入れ替えても良い。この場合は、生体音のパルス化は、全ての生体音発生区間に対して行い、その後、所定期間以上の無呼吸区間を各生体音発生区間について検出して、当該無呼吸区間における音パルスの幅と数によって推定嚥下区間か否かの判定が行われる。
【０１１２】  図１３（ｃ）において、“舌骨なし（変更例１）”では、上記アルゴリズムのステップ（４）において、判定に用いられるパラメータから舌骨の変位に関するパラメータが除かれた。また、“音なし（比較例１）”では、上記アルゴリズムのステップ（４）において、判定に用いられるパラメータから生体音に基づくパラメータが除かれた。さらに、“呼吸なし（比較例２）”では、上記アルゴリズムにおいて、ステップ（２）が除かれ、ステップ（３）では全ての生体音発生区間に対して生体音データのパルス化が行われ、ステップ（４）では全ての生体音発生区間に対して図６のＳ２０６の判定が行われて、当該生体音発生区間が嚥下推定区間か否か判定された。
【０１１３】  図１３（ｃ）の各行は、上から、被験者により行われた嚥下を推定処理により抽出できた数と、被験者に行われた嚥下を推定処理により抽出できなかった数（未抽出）と、実際には嚥下ではないものを推定処理により嚥下と判定してしまった数（過抽出）と、それらの合計とを示す。各列は、左から、実施例２、比較例１、比較例２および変更例１の推定結果である。
【０１１４】  図１３（ｃ）を参照すると、何れの推定処理においても、被験者により２７回行われた全ての嚥下が正しく嚥下と推定された。ただし、気流圧（呼吸）をパラメータとして用いなかった比較例２では、嚥下以外の動作や生活雑音が３６回も嚥下と推定され、正しい嚥下の推定回数である２７回を大きく上回った。これに対し、気流圧（呼吸）をパラメータとして用いた実施例２、比較例１および変更例１では、嚥下の過抽出が抑制されており、特に、気流圧（呼吸）を含む３つのパラメータを用いた実施例２では、嚥下の過抽出が７回と顕著に抑制された。
【０１１５】  図１３（ｃ）に示す推定結果から、嚥下推定の条件として呼吸のパラメータを含めることにより、嚥下の過抽出率が大きく低下することが分かる。特に、上記実施例２のように、呼吸のパラメータの他に、生体音のパラメータと舌骨変位のパラメータを嚥下推定の条件に含めることにより、嚥下の過抽出を顕著に抑制することができ、嚥下の推定を高精度に行えることが分かる。
【０１１６】  なお、図１３（ｃ）の推定結果では、実施例２の推定処理において、被験者の咳が嚥下として抽出された。咳の音は、ほとんどが呼息中に生じるため、本来は、上記ステップ（３）によって、咳の音は除外され、理論的には、咳が嚥下と判定されることはない。しかしながら、実際には、上記測定において咳が嚥下と推定されたのであるが、これは、図１３（ｃ）の測定において、無呼吸区間がノイズを考慮して抽出されたために、無呼吸区間にわずか（ステップ（３）、（４）の所定期間以上）に呼息区間が含まれ、この呼息区間における咳の音と舌骨の動きによって、咳が嚥下と推定されたものと推測される。このような過抽出は、上記ステップ（１）〜（４）に、さらに、「抽出された生体音区間において、無呼吸区間の音の方が呼吸中の音よりも大きいこと」の条件を追加することにより、抑制できる。咳の音は、無呼吸区間に含まれる呼息の開始時よりもその後の呼息区間の方が大きいからである。
【０１１７】  ＜変更例２＞  変更例２では、生体音発生区間のうち所定期間以上の無呼吸区間に対応する生体音発生区間のみが嚥下の推定対象とされる。
【０１１８】  図１４は、この場合の処理を示すフローチャートである。図１４では、図６、７のフローチャートにおけるＳ２０３〜Ｓ２０９がＳ３１１〜Ｓ３１５に置き換えられている。
【０１１９】  Ｓ２０２において生体音データから生体音発生区間が抽出されると、抽出された生体音発生区間のうち所定期間以上の無呼吸区間を含む生体音発生区間が、嚥下推定の参照対象に設定される（Ｓ３１１）。こうして参照対象とされた生体音発生区間のうち最初の生体音発生区間が参照され（Ｓ３１２）、当該生体音発生区間内の無呼吸区間の範囲に含まれる生体音データが、上記実施例２と同様にパルス化される（Ｓ３１３）。そして、この無呼吸区間の各パラメータの値に対して図６のＳ２０６の嚥下条件が適用され（Ｓ３１４）、全てのパラメータの値が嚥下条件を満たすか否かが判定される（Ｓ３１５）。全てのパラメータの値が嚥下条件を満たすと（Ｓ３１５：ＹＥＳ）、当該生体音発生区間で嚥下が生じたと判定される（Ｓ２１０）。また、少なくとも一つのパラメータの値が嚥下条件を満たさないと（Ｓ３１５：ＮＯ）、当該生体音発生区間では嚥下が生じていないと判定される（Ｓ２１１）。
【０１２０】  変更例２では、生体音発生区間のうち所定期間以上の無呼吸区間を含む生体音発生区間のみが嚥下推定の対象とされるため、演算負荷を減らすことができ、より効率的に嚥下の推定を行うことができる。
【０１２１】  ＜変更例３＞  変更例３では、制御部３１３は、嚥下発生区間の直前の呼吸相における生体音データと、嚥下発生区間の直後の呼吸相における生体音データとを比較することにより、嚥下発生区間で誤嚥が生じたかを判定する。
【０１２２】  図１５の左側を参照して、制御部３１３は、嚥下音発生区間の直前の吸息相における生体音データをフーリエ変換し、周波数Ｆ１〜Ｆ２を積分することにより値Ａを算出する。また、制御部３１３は、嚥下音発生区間の直前の呼息相における生体音データをフーリエ変換し、周波数Ｆ１〜Ｆ２を積分することにより値Ｂを算出する。同様に、制御部３１３は、嚥下音発生区間の直後の吸息相における生体音データをフーリエ変換し、周波数Ｆ１〜Ｆ２を積分することにより値Ａ’を算出する。また、制御部３１３は、嚥下音発生区間の直後の呼息相における生体音データをフーリエ変換し、周波数Ｆ１〜Ｆ２を積分することにより値Ｂ’を算出する。
【０１２３】  次に、制御部３１３は、直前の呼吸相に基づいて得られたパワー比Ａ／Ｂと、直後の呼吸相に基づいて得られたパワー比Ａ’／Ｂ’を算出する。そして、制御部３１３は、パワー比Ａ’／Ｂ’が、パワー比Ａ／Ｂから所定量（たとえば５０％）増加した場合、嚥下音発生区間において誤嚥が生じたと判定する。こうして、全ての嚥下音発生区間について誤嚥が生じたかが判定される。この場合の誤嚥リスクの数も、実施例２と同様、図１３（ａ）に示すように画面４３０に表示される。
【０１２４】  変更例３によれば、嚥下が生じたと推定されたタイミングの前後の吸息音と呼息音が検出され、検出された吸息音と呼息音に基づいて当該タイミングに誤嚥のリスクがあるか否かが評価され、評価の結果が画面４３０に表示される。これにより、実施例２と同様、医師等は、表示を見ることにより、被験者に誤嚥のリスクがあると判定されたかを知ることができ、これを、被験者への診断に生かすことができる。
【０１２５】  ＜その他の変更例＞  実施例２および変更例２のＳ２０２では、生体音データに短時間フーリエ変換を施した後、その振幅総和を求めて信号強度を取得し、取得した信号強度と閾値とを比較して生体音発生区間が抽出された。しかしながら、生体音発生区間の抽出方法はこれに限られるものではない。たとえば、生体音を全波整流後リーク積分し、その無音区間における値の平均＋２ＳＤ（標準偏差）を越える区間を生体音発生区間としても良い。また、閾値の設定方法もこれに限られるものではなく、生体音の発生区間を抽出できれば他の方法であっても良い。
【０１２６】  実施例２では、記憶媒体１０１により、端末装置２１０から情報処理装置３００へと各種データが送られたが、これに限らず、各種データが、端末装置２１０の記憶部から、情報処理装置３００へと有線または無線の通信ネットワークを介して送信されても良い。また、端末装置２１０が情報処理装置３００の機能を備え、情報処理装置３００が省略されても良い。この場合、端末装置２１０の制御部２１４が、図６〜８に示す情報処理装置の処理を全て行い、結果を示す画面等を表示部２１１に出力する。
【０１２７】  この他、本発明の実施例は、請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【０１２８】  なお、上記実施の形態からは、以下の請求項に係る発明も抽出され得る。この発明では、嚥下の推定に用いるパラメータは、上記実施形態に示されたものに限られず、上記パラメータの１つまたは２つ以上の組合せとすることができ、あるいは、さらに他のパラメータを用いることもできる。また、この請求項には、請求の範囲に記載の請求項８、９が従属され得る。
【０１２９】  ＜請求項＞  喉頭部の音を検出する音検出部と、  前記音検出部から出力される前記音情報を記憶する記憶部と、  嚥下を推定する嚥下推定部と、  前記嚥下推定部による推定結果に基づく情報を出力する出力部と、  前記嚥下推定部により嚥下が生じたと推定されたタイミングを指定可能な入力部と、を備え、  前記出力部は、前記入力部を介して指定された前記タイミングを含む時間幅の前記音情報を前記記憶部から取得し、取得した音情報を再生した音を外部に出力する、ことを特徴とする嚥下推定装置。
【０１３０】  この発明によれば、医師等が、嚥下が生じたと推定されたタイミングの音を実際に聞くことにより、当該タイミングに実際に嚥下が起こったかを確認できるとの有意な効果が奏され得る。
【０１３１】  また、上記実施の形態からは、以下の請求項に係る発明も抽出され得る。この請求項は、請求の範囲に記載の請求項８または９に従属され得る。
【０１３２】  ＜請求項＞  前記出力部は、前記入力部により指定された前記タイミングを含む時間幅の前記音情報を前記記憶部から取得し、取得した音情報に基づく音波形を拡大して表示する、ことを特徴とする嚥下推定装置。
【０１３３】  この発明によれば、医師等は、音波形を視覚により確認しながら、音を聞くことができる。よって、より適正に、当該タイミングに実際に嚥下が生じたか否かを判定することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】  本発明にかかる嚥下推定装置は、優れた嚥下推定機能を有しており、医療機器の分野において利用可能なものである。
【符号の説明】
【０１３５】  １    生体音検出手段  ２    呼吸検出手段  ３    舌骨変位検出手段  ９    信号強度変換手段  １０  信号区間識別手段  １１  呼吸識別手段  １２  信号パルス化手段  １６  嚥下反射推定手段  １８  表示手段  １００  嚥下推定システム  ２１０  端末装置  ２１５  圧力センサ  ２３１ａ  音センサ  ２３１ｂ  変位センサ  ３１２  スピーカー  ３１３  制御部  ３１４  ハードディスク  ３２０  出力部  ３３０  入力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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