(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
嚥下に伴う音に応じた音信号を取得する音信号取得部と、
首の筋肉のインピーダンスを取得するインピーダンス取得部と、
前記音信号と前記インピーダンスとに基づいて、嚥下の有無を判定する判定部と、
を備える嚥下判定装置であって、
前記判定部は、前記音信号が所定レベルを超える変化と前記インピーダンスが定常状態から大きくなる変化とが所定時間内に発生した場合に嚥下有りと判定することを特徴とする嚥下判定装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記音信号が第１閾値を超えることを第１条件、前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量が第２閾値を超えることを第２条件としたとき、前記第１条件及び前記第２条件のうち、一方の条件が充足されてから、他方の条件が前記所定時間内に充足された場合に、嚥下有りと判定することを特徴とする請求項１に記載の嚥下判定装置。
【請求項３】
前記判定部によって嚥下有りと判定された場合に、前記インピーダンスと前記音信号との少なくとも一方に基づいて、嚥下が正常であるか異常であるかを判別する判別部を備えた、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の嚥下判定装置。
【請求項４】
前記判別部は、
前記インピーダンスと前記音信号との少なくとも一方に基づいて、嚥下の特徴を示す嚥下指標を生成する解析部と、
前記解析部によって生成された前記嚥下指標と嚥下が正常であるか異常であるかを判別するための判別閾値とを比較して嚥下が正常であるか異常であるかを判別する比較部と、を備えることを特徴とする請求項３に記載の嚥下判定装置。
【請求項５】
被験者の属性を入力する入力部を備え、  前記判別閾値は、前記属性の種別ごとに設定されており、前記判別部は、前記属性の種別ごとに設定された前記判別閾値の中から前記入力部を用いて入力された前記属性に応じた前記判別閾値を選択する選択部を有し、前記比較部は、前記選択部が選択した前記判別閾値を用いて、嚥下が正常であるか異常であるかを判別する、
ことを特徴とする請求項４に記載の嚥下判定装置。
【請求項６】
前記解析部は、前記嚥下指標を複数生成し、
前記比較部は、
複数の前記嚥下指標の各々について、当該嚥下指標と対応する前記判別閾値とを比較し、所定数の比較結果が異常である場合に嚥下が異常であると判別する、
ことを特徴とする請求項５に記載の嚥下判定装置。
【請求項７】
インピーダンスが最大となる時刻を最大時刻、前記最大時刻より前に、前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量が所定値以下となる時間が一定時間以上継続した後に、前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量が前記所定値を超えたときの直前の前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量がゼロとなる時刻を開始時刻、前記最大時刻より後に、前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量がゼロとなる時刻を終了時刻、前記開始時刻から前記終了時刻までを嚥下期間としたとき、
前記解析部は、前記嚥下期間における前記インピーダンス及び前記音信号の少なくとも一方に基づいて前記嚥下指標を生成する、ことを特徴とする請求項４乃至６のうちいずれか１項に記載の嚥下判定装置。
【請求項８】
前記解析部は、前記開始時刻から前記最大時刻までの前記インピーダンスを積分した第１積分値、前記嚥下期間における前記インピーダンスを積分した第２積分値、前記開始時刻から前記最大時刻までの期間において前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量がゼロとなる第１回数、前記最大時刻から前記終了時刻までの期間において前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量がゼロとなる第２回数、前記開始時刻におけるインピーダンスを０％、前記最大時刻におけるインピーダンスを１００％としたとき、前記嚥下期間のうちインピーダンスが７０％以上となる期間において前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量がゼロとなる第３回数、前記嚥下期間における音信号が最大となる最大振幅値のうち、少なくとも一つを前記嚥下指標として生成する、
ことを特徴とする請求項７に記載の嚥下判定装置。
【請求項９】
前記判定部によって嚥下有りと判定された場合に、前記インピーダンスと前記音信号との少なくとも一方に基づいて、嚥下が正常であるか異常であるかを判別する判別部を備え、
前記判別部は、
前記インピーダンスと前記音信号との少なくとも一方に基づいて、嚥下の特徴を示す嚥下指標を生成する解析部と、
前記解析部によって生成された前記嚥下指標と嚥下が正常であるか異常であるかを判別するための判別閾値とを比較して嚥下が正常であるか異常であるかを判別する比較部と、を備え、
インピーダンスが最大となる時刻を最大時刻、前記最大時刻より前に、前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量が所定値以下となる時間が一定時間以上継続した後に、前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量が前記所定値を超えたときの直前の前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量がゼロとなる時刻を開始時刻、前記最大時刻より後に、前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量がゼロとなる時刻を終了時刻、前記開始時刻から前記終了時刻までを嚥下期間としたとき、
前記解析部は、前記嚥下期間における前記インピーダンス及び前記音信号の少なくとも一方に基づいて前記嚥下指標を生成し、
前記嚥下期間において前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量が最大となる時刻を微分最大時刻、前記嚥下期間において前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量が最小となる時刻を微分最小時刻、前記嚥下期間において前記音信号が最初に前記第１閾値を超える時刻を第１音開始時刻、前記嚥下期間において前記第１音開始時刻の後に前記音信号が特定時間継続して前記第１閾値以下となった後に、前記第１閾値を超える時刻を第２音開始時刻、前記嚥下期間において前記第２音開始時刻の後に前記音信号が前記第１閾値を下回る時刻を音終了時刻としたとき、
前記解析部は、前記開始時刻から前記最大時刻までの第１時間、前記最大時刻から前記終了時刻までの第２時間、前記嚥下期間の時間である第３時間、前記開始時刻から前記微分最大時刻までの第４時間、前記第１時間と前記第４時間の比、前記微分最大時刻から前記最大時刻までの第５時間、前記最大時刻から前記微分最小時刻までの第６時間、前記第６時間と前記第２時間の比、前記第６時間と前記第３時間との比、前記終了時刻から前記微分最小時刻までの第７時間、前記開始時刻から前記第１音開始時刻までの第８時間、前記第８時間と前記第１時間との比、前記最大時刻から前記第１音開始時刻までの第９時間、前記第９時間と前記第１時間との比、前記第１音開始時刻から前記終了時刻までの第１０時間、前記開始時刻から前記第２音開始時刻までの第１１時間、前記最大時刻から前記第２音開始時刻までの第１２時間、前記第１２時間と前記第２時間との比、前記第２音開始時刻から前記終了時刻までの第１３時間、前記第１３時間と前記第２時間との比、前記第１音開始時刻から前記第２音開始時刻までの第１４時間、前記第１音開始時刻から前記音終了時刻までの第１５時間のうち、少なくとも一つを前記嚥下指標として生成する、
ことを特徴とする請求項２に記載の嚥下判定装置。
【請求項１０】
前記判定部によって嚥下有りと判定された場合に、前記インピーダンスと前記音信号との少なくとも一方に基づいて、嚥下が正常であるか異常であるかを判別する判別部を備え、
前記判別部は、
前記インピーダンスと前記音信号との少なくとも一方に基づいて、嚥下の特徴を示す嚥下指標を生成する解析部と、
前記解析部によって生成された前記嚥下指標と嚥下が正常であるか異常であるかを判別するための判別閾値とを比較して嚥下が正常であるか異常であるかを判別する比較部と、を備え、
インピーダンスが最大となる時刻を最大時刻、前記最大時刻より前に、前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量が所定値以下となる時間が一定時間以上継続した後に、前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量が前記所定値を超えたときの直前の前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量がゼロとなる時刻を開始時刻、前記最大時刻より後に、前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量がゼロとなる時刻を終了時刻、前記開始時刻から前記終了時刻までを嚥下期間としたとき、
前記解析部は、前記嚥下期間における前記インピーダンス及び前記音信号の少なくとも一方に基づいて前記嚥下指標を生成し、
前記嚥下期間において前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量が最大となる時刻を微分最大時刻、前記嚥下期間において前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量が最小となる時刻を微分最小時刻、前記嚥下期間において前記音信号が最初に前記第１閾値を超える時刻を第１音開始時刻、前記嚥下期間において前記第１音開始時刻の後に前記音信号が特定時間継続して前記第１閾値以下となった後に、前記第１閾値を超える時刻を第２音開始時刻としたとき、
前記解析部は、前記微分最大時刻におけるインピーダンス、前記微分最小時刻におけるインピーダンス、前記第１音開始時刻におけるインピーダンス、前記第２音開始時刻におけるインピーダンス、前記微分最大時刻における前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量、前記微分最小時刻における前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量、前記開始時刻におけるインピーダンスと前記最大時刻におけるインピーダンスとの差分である第１差分値、前記最大時刻におけるインピーダンスと前記終了時刻におけるインピーダンスとの差分である第２差分値、前記嚥下期間におけるインピーダンスの平均値、前記嚥下期間におけるインピーダンスの平均値に対する前記第１差分値の割合、前記嚥下期間におけるインピーダンスの平均値に対する前記第２差分値の割合、前記第１差分値を前記開始時刻から前記最大時刻までの第１時間で除算した値、前記第２差分値を前記最大時刻から前記終了時刻までの第２時間で除算した値のうち、少なくとも一つを前記嚥下指標として生成する、
ことを特徴とする請求項２に記載の嚥下判定装置。
【請求項１１】
コンピュータを備えた嚥下判定装置を制御する嚥下判定プログラムであって、
前記コンピュータを、
嚥下に伴う音に応じた音信号を取得する音信号取得部と、
首の筋肉のインピーダンスを取得するインピーダンス取得部と、
前記音信号と前記インピーダンスとに基づいて、嚥下の有無を判定する判定部として、
機能させる嚥下判定プログラムであって、
前記判定部は、前記音信号が所定レベルを超える変化と前記インピーダンスが定常状態から大きくなる変化とが所定時間内に発生した場合に嚥下有りと判定することを特徴とする嚥下判定プログラム。
【請求項１２】
嚥下に伴う音に応じた音信号と首の筋肉のインピーダンスとを取得し、
前記音信号と前記インピーダンスとに基づいて、嚥下の有無を判定する、
嚥下判定方法であって、
前記音信号が所定レベルを超える変化と前記インピーダンスが定常状態から大きくなる変化とが所定時間内に発生した場合に嚥下有りと判定することを特徴とする嚥下判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嚥下を判定する嚥下判定装置、嚥下判定プログラム及び嚥下判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、加齢に伴って筋量の減少や筋力の低下を生じるサルコペニアが、口腔・嚥下に関わる運動機能の低下を招くと言われている。特に、食塊をまとめる力・送り込む力・飲み込む力は、舌や舌骨上筋群の機能低下の影響を大きく受ける。このため、嚥下に関わる筋肉の機能（口腔嚥下機能）を測定し、評価することが重要である。
【０００３】
このような嚥下に関わる筋肉の機能を評価する方法として、例えば、ＣＴスキャナ・ＭＲＩ等を用いた測定や、内視鏡による検査、あるいはバルーンを口腔に含ませ、バルーン内に空気を送った際の圧力で、舌圧を測定する装置が知られている（例えば特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７５９９４号公報
【特許文献２】特開２００６−２０４９４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＣＴスキャナ・ＭＲＩ・嚥下造影検査（ＶＦ）等を用いた測定では、装置が高価で且つ大掛かりであり、測定に専門性を有するため容易に計測できるものではない。また、測定には多くの医療従事者が必要となるため、人件費が多くかかってしまう。特に、ＣＴスキャナやＶＦでは、被験者が被ばくするため、頻繁に測定できるものではない。
また、内視鏡による検査では、画像が不鮮明であるため正確性の問題がある。さらに、内視鏡の操作には高い技術が必要とされ、被験者に痛み等の身体的負担を掛けることもある。
【０００６】
また、特許文献１に開示された装置では、被験者が舌に最大限の力を加える必要があり、特に高齢者では負担が大きい。また、被験者のモチベーション等の心理状態によって加える力が変化し、値が左右されてしまうことがある。
【０００７】
以上の事情に鑑みて、本発明は、簡易で正確に嚥下の状態を判定することを解決課題の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するために本発明に係る嚥下判定装置の一態様は、嚥下に伴う音に応じた音信号を取得する音信号取得部と、首の筋肉のインピーダンスを取得するインピーダンス取得部と、前記音信号と前記インピーダンスとに基づいて、嚥下の有無を判定する判定部と、を備える。
この態様によれば、簡易に嚥下の状態を判定できる。すなわち、嚥下の有無の判定において、被ばくや身体的負担を被験者に強いることはなく、しかも装置の構成を簡素化できる。また、首の筋肉の伸縮に応じて変化するインピーダンスと、被験者の嚥下動作に伴う音といった２つの要素に基づいて、嚥下の有無を判定するので、一方の要素に基づいて判定する場合と比較して、判定の精度を高めることができる。
【０００９】
上述した態様において、前記判定部は、前記音信号が所定レベルを超える変化と前記インピーダンスが定常状態から大きくなる変化とが所定時間内に発生した場合に嚥下有りと判定することが好ましい。
より具体的には、前記判定部は、前記音信号が第１閾値を超えることを第１条件、前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量が第２閾値を超えることを第２条件としたとき、前記第１条件及び前記第２条件のうち、一方の条件が充足されてから、他方の条件が前記所定時間内に充足された場合に、嚥下有りと判定することが好ましい。
首の筋肉のインピーダンスは、嚥下の他に体動でも変化する。また、マイクがノイズを拾った場合には、音信号が変化してしまう。さらに、嚥下に伴う首の筋肉の伸縮のタイミングと、嚥下に伴う音が発生するタイミングとが、どちらが先になるかは被験者によって様々である。この態様によれば、インピーダンスの変化に関する第１条件及び音の大きさに関する第２条件のうち、一方の条件が充足されてから、他方の条件が所定時間内に充足された場合に、嚥下有りと判定するので、嚥下の有無を判定する精度を高めることができる。
【００１０】
上述した態様において、前記判定部によって嚥下有りと判定された場合に、前記インピーダンスと前記音信号との少なくとも一方に基づいて、嚥下が正常であるか異常であるかを判別する判別部を備えることが好ましい。
この態様によれば、嚥下有りと判定された場合に、首の筋肉の伸縮の状態を示すインピーダンスと嚥下に伴う音に関する音信号との少なくとも一方に基づいて、嚥下が正常であるか異常であるかを判別するので、判別の精度を高めることができる。
【００１１】
上述した態様において、前記インピーダンスと前記音信号との少なくとも一方に基づいて、嚥下の特徴を示す嚥下指標を生成する解析部と、前記解析部によって生成された前記嚥下指標と嚥下が正常であるか異常であるかを判別するための判別閾値とを比較して嚥下が正常であるか異常であるかを判別する比較部と、を備えることが好ましい。
この態様によれば、解析部は嚥下の特徴を示す嚥下指標を生成し、比較部は嚥下指標を判別閾値と比較するので、嚥下が正常であるか異常であるかを判別することが可能となる。
【００１２】
上述した態様において、被験者の属性を入力する入力部を備え、前記判別閾値は、前記属性の種別ごとに設定されており、前記判別部は、前記属性の種別ごとに設定された前記判別閾値の中から前記入力部を用いて入力された前記属性に応じた前記判別閾値を選択する選択部を有し、前記比較部は、前記選択部が選択した前記判別閾値を用いて、嚥下が正常であるか異常であるかを判別する、ことが好ましい。
嚥下に伴って伸縮する首の筋肉は、性別や年齢によって状態が異なる。この態様によれば、被験者の属性に応じて、判別閾値を選択することができるので、被験者の生体の状態に応じて適切に、嚥下が正常であるか異常であるかを判別することが可能となる。
【００１３】
上述した態様において、前記解析部は、前記嚥下指標を複数生成し、前記比較部は、複数の前記嚥下指標の各々について、当該嚥下指標と対応する前記判別閾値とを比較し、所定数の比較結果が異常である場合に嚥下が異常であると判別することが好ましい。
この態様によれば、複数の嚥下指標に基づいて嚥下が正常であるか異常であるかを判別するので、判別の精度を高めることができる。ここで、所定数は「１」を含む。所定数が１であれば、一つの嚥下指標について異常と判別された場合には、嚥下が異常と判別される。
【００１４】
上述した態様において、インピーダンスが最大となる時刻を最大時刻、前記最大時刻より前に、前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量が所定値以下となる時間が一定時間以上継続した後に、前記前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量が前記所定値を超えたときの直前の前記前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量がゼロとなる時刻を開始時刻、前記最大時刻より後に、前記前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量がゼロとなる時刻を終了時刻、前記開始時刻から前記終了時刻までを嚥下期間としたとき、前記解析部は、前記嚥下期間における前記インピーダンス及び前記音信号の少なくとも一方に基づいて前記嚥下指標を生成することが好ましい。
嚥下動作においては、首の筋肉が伸縮し、インピーダンスが大きくなる。この態様によれば、インピーダンスが最大となる最大時刻を嚥下動作の中心と捉え、それより前にインピーダンスが安定していた状態から増加に変化したタイミングを開始時刻として特定し、最大時刻より後にインピーダンスの単位時間当たりの変化量がゼロとなったタイミングを終了時刻とするので、嚥下期間を実際の嚥下動作に即して定めることができる。
【００１５】
上述した態様において、前記嚥下期間においてインピーダンスの微分値が最大となる時刻を微分最大時刻、前記嚥下期間においてインピーダンスの微分値が最小となる時刻を微分最小時刻、前記嚥下期間において前記音信号が最大となる時刻を音最大時刻、前記嚥下期間において前記音信号が最初に前記第１閾値を超える時刻を第１音開始時刻、前記嚥下期間において前記第１音開始時刻の後に前記音信号が特定時間継続して前記第１閾値以下となった後に、前記第１閾値を超える時刻を第２音開始時刻としたとき、前記嚥下期間において前記第２音開始時刻の後に前記音信号が前記第１閾値を下回る時刻を音終了時刻とし、前記解析部は、前記開始時刻から前記最大時刻までの第１時間、前記最大時刻から前記終了時刻までの第２時間、前記嚥下期間の時間である第３時間、前記開始時刻から前記微分最大時刻までの第４時間、前記第１時間と前記第４時間の比、前記微分最大時刻から前記最大時刻まで の第５時間、前記最大時刻から前記微分最小時刻までの第６時間、前記第６時間と前記第２時間の比、前記第６時間と前記第３時間との比、前記終了時刻から前記微分最小時刻までの第７時間、前記開始時刻から前記第１音開始時刻までの第８時間、前記第８時間と前記第１時間との比、前記最大時刻から前記第１音開始時刻までの第９時間、前記第９時間と前記第１時間との比、前記第１音開始時刻から前記終了時刻までの第１０時間、前記開始時刻から前記第２音開始時刻までの第１１時間、前記最大時刻から前記第２音開始時刻までの第１２時間、前記第１２時間と前記第２時間との比、前記第２音開始時刻から前記終了時刻までの第１３時間、前記第１３時間と前記第２時間との比、前記第１音開始時刻から前記第２音開始時刻までの第１４時間、前記第１音開始時刻から前記音終了時刻までの第１５時間のうち、少なくとも一つを前記嚥下指標として生成する、ことが好ましい。
【００１６】
上述した態様において、前記嚥下期間において前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量が最大となる時刻を微分最大時刻、前記嚥下期間において前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量が最小となる時刻を微分最小時刻、前記嚥下期間において前記第１音開始時刻の後に前記音信号が特定時間継続して前記第１閾値以下となった後に、前記第１閾値を超える時刻を第２音開始時刻としたとき、前記解析部は、前記微分最大時刻におけるインピーダンス、前記微分最小時刻におけるインピーダンス、前記第１音開始時刻におけるインピーダンス、前記第２音開始時刻におけるインピーダンス、前記微分最大時刻における前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量、前記微分最小時刻における前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量、前記開始時刻におけるインピーダンスと前記最大時刻におけるインピーダンスとの差分である第１差分値、前記最大時刻におけるインピーダンスと前記終了時刻におけるインピーダンスとの差分である第２差分値、前記嚥下期間におけるインピーダンスの平均値、前記嚥下期間におけるインピーダンスの平均値に対する前記第１差分値の割合、前記嚥下期間におけるインピーダンスの平均値に対する前記第２差分値の割合、前記第１差分値を前記開始時刻から前記最大時刻までの第１時間で除算した値、前記第２差分値を前記最大時刻から前記終了時刻までの第２時間で除算した値のうち、少なくとも一つを前記嚥下指標として生成する、ことが好ましい。
【００１７】
上述した態様において、前記解析部は、前記開始時刻から前記最大時刻までの前記インピーダンスを積分した第１積分値、前記嚥下期間における前記インピーダンスを積分した第２積分値、前記開始時刻から前記最大時刻までの期間において前記前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量がゼロとなる第１回数、前記最大時刻から前記終了時刻までの期間において前記前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量がゼロとなる第２回数、前記開始時刻におけるインピーダンスを０％、前記最大時刻におけるインピーダンスを１００％としたとき、前記嚥下期間のうちインピーダンスが７０％以上となる期間において前記インピーダンスの単位時間当たりの変化量がゼロとなる第３回数、前記嚥下期間における音信号が最大となる最大振幅値のうち、少なくとも一つを前記嚥下指標として生成する、ことが好ましい。
【００１８】
上述した嚥下判定装置に係る発明は、嚥下判定プログラムとして観念することができる。すなわち、本発明に係る嚥下判定プログラムは、コンピュータを備えた嚥下判定装置を制御するものであって、前記コンピュータを、嚥下に伴う音に応じた音信号を取得する音信号取得部と、首の筋肉のインピーダンスを取得するインピーダンス取得部と、前記音信号と前記インピーダンスとに基づいて、嚥下の有無を判定する判定部として、機能させる。この発明によれば、簡易に嚥下の状態を判定でき、しかも判定の精度を向上させることができる。
【００１９】
上述した嚥下判定装置に係る発明は、嚥下判定方法として観念することができる。すなわち、本発明に係る嚥下判定方法は、嚥下に伴う音に応じた音信号と首の筋肉のインピーダンスとを取得し、前記音信号と前記インピーダンスとに基づいて、嚥下の有無を判定する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る嚥下判定装置の外観を示す図である。
【図２Ａ】嚥下前の筋肉の状態を示す説明図である。
【図２Ｂ】舌骨が挙上した筋肉の状態を示す説明図である。
【図２Ｃ】甲状軟骨が挙上した筋肉の状態を示す説明図である。
【図３】同装置の電気的な構成を示すブロック図である。
【図４】同装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】音信号の時間変化を例示するグラフである。
【図６】インピーダンスとその微分値の時間変化を例示するグラフである。
【図７】インピーダンスの微分最大時刻及び微分最小時刻を例示するグラフである。
【図８】音信号の音最大時刻、第１音開始時刻、第２音開始時刻、音終了時刻を例示するグラフである。
【図９】嚥下指標たる第１時間〜第７時間を例示するグラフである。
【図１０】嚥下指標たる第８時間〜第１５時間を例示するグラフである。
【図１１】嚥下指標たるインピーダンスの微分最大時刻、微分最小時刻、第１音開始時刻及び第２音開始時刻の各々におけるインピーダンス、微分最大時刻及び微分最小時刻の各々におけるインピーダンスの微分値を例示するグラフである。
【図１２】嚥下指標たる第１積分値を例示するグラフである。
【図１３】嚥下指標たる第２積分値を例示するグラフである。
【図１４】嚥下指標たる第１回数、第２回数、及び第３回数を例示するグラフである。
【図１５】嚥下正常者と嚥下異常者のインピーダンスの時間変化を示すグラフである。
【図１６】嚥下異常者のインピーダンスとその微分値を示すグラフである。
【図１７】変形例に係る判別部の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る嚥下判定装置の実施形態を詳細に説明する。図１に、本実施形態に係る嚥下判定装置１の外観を示す。
【００２２】
図１に示すように、嚥下判定装置１は測定部２０と本体部３０とを備える。測定部２０と本体部３０との間では、無線通信が行われる。例えば、赤外線や電波を用いた近距離無線通信によって、測定部２０と本体部３０との間では、データやコマンドの授受が可能である。なお、測定部２０と本体部３０との間を有線で接続してもよいし、これらを一体とした装置で構成してもよい。
【００２３】
測定部２０は、被験者の首に接触させて使用する。測定部２０の首に接する面には、首に接触させて使用する一対の電極１１ａ，１１ｂと、これらの電極１１ａ，１１ｂの外側に設けられた一対の電極１２ａ，１２ｂとが設けられている。一対の電極１１ａ，１１ｂは、電圧を測定するための電圧電極として機能し、一対の電極１２ａ，１２ｂは電流を供給するための電流電極として機能する。
【００２４】
嚥下に伴う筋肉の状態変化を図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃを参照して説明する。図２Ａは嚥下前の状態を示しており、図２Ｂは舌骨が挙上した状態を示しており、図２Ｃは甲状軟骨が挙上した状態を示している。
図２Ａの嚥下前の状態から嚥下動作を開始すると、まず、図２Ｂに示すように舌骨Ｂ１と顎Ｂ４のとの間の筋肉Ｍ１が収縮して、舌骨Ｂ１が拳上する。このとき甲状軟骨Ｂ２と舌骨Ｂ１との間の筋肉Ｍ２が一旦伸展する。この後、図２Ｃに示すように甲状軟骨Ｂ２と舌骨Ｂ１との間の筋肉Ｍ２が収縮し、かつ甲状軟骨Ｂ２と胸骨柄Ｂ３との間の筋肉Ｍ３が伸展する。これに伴い甲状軟骨Ｂ２が拳上する。このように嚥下に伴い、首の筋肉は伸縮する。上述した各電極は、首の筋肉の伸縮をインピーダンスBIの変化として検出するために用いられる。このため、各電極は、被験者が正面を向いた場合に耳よりも正面側に位置するように配置されることが好ましい。
また、各電極の位置は、所定の位置に位置決めされることが好ましい。図１に示す例では、嚥下前の甲状軟骨Ｂ２を含む首回りに位置するように位置決めされる。このように位置決めすると、甲状軟骨Ｂ２が拳上する際の筋肉の伸縮をインピーダンスBIの変化として的確に検出することができる。なお、筋肉の構造を意味づけられる一定の位置（嚥下運動により伸展・収縮することを特徴づけられる位置）であれば、この部位に限らない。
【００２５】
また、測定部２０の首に接する面には、マイク１６が設けられている。マイク１６は嚥下に伴う音を電気信号に変換しマイク信号として出力する。嚥下に伴う音を集音できるのであれば、マイク１６の取り付け位置は任意である。ただし、嚥下に伴い甲状軟骨Ｂ２が上下に動くので（図２参照）、図１に示すように電極１１ａの中心を通る上下方向の直線Ｌ１と電極１１ｂの中心を通る上下方向の直線Ｌ２との間にマイク１６を配置することが好ましい。
【００２６】
図３に嚥下判定装置１の電気的な構成を示す。図３に示すように、測定部２０は、各電極１１ａ〜１２ｂ及びマイク１６の他に、一対の電極１２ａ，１２ｂに電流を供給する電流供給部２３と、一対の電極１１ａ，１１ｂの間の電圧を測定する電圧測定部２４と、マイク１６から出力されるマイク信号を増幅する音検出部２５と、インターフェース部２６、測定部２０の電気系統各部に電力を供給する電源部２７とを備える。
【００２７】
電流供給部２３は、電極１２ａと電極１２ｂとの間に交流電流を供給し、嚥下に関係する首の筋肉に流す。この電流供給部２３から供給される交流電流の周波数は、例えば５０ｋＨｚに設定される。この交流電流の周波数は嚥下に関係する首の筋肉に交流電流を流すことが可能な周波数であれば良く、５ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの周波数であれば好ましい。
【００２８】
インターフェース部２６は、入力出力インターフェースとして機能し、電流供給部２３、電圧測定部２４、及び音検出部２５に接続されている。そして、本体部３０から受信した測定開始を指示する指令を各部に出力する一方、電圧測定部２４で測定された電圧信号及び音検出部２５から出力されるマイク信号を本体部３０に送信する。
【００２９】
本体部３０は、使用者からの指示等を入力する入力部３１と、使用者に対する情報表示を行う表示部３２と、制御プログラム（嚥下判別プロクラム）や各種のデータ（後述する第１閾値REF1、第２閾値REF2、判別閾値REFd）を保持する記憶部３３と、本体部３０の電気系統各部に電力を供給する電源部３４と、嚥下判定装置１全体の動作を制御する制御部３５と、測定部２０と通信を行うインターフェース部３６とを備えている。
【００３０】
制御部３５は、例えばマイクロプロセッサ等の情報処理装置からなり、各種の制御処理を実行する手段である。この制御部３５は、嚥下判別プロクラムを実行することにより、インピーダンスBIを取得するインピーダンス取得部３５１Ａ、嚥下に伴う音に応じた音信号Ｖenvを取得する音信号取得部３５１Ｂ、判定部３５２、及び判別部３５３として機能する。
【００３１】
この例のインピーダンス取得部３５１Ａは、首の筋肉のインピーダンスBIを算出することによってインピーダンスBIを取得する。より具体的には、インピーダンス取得部３５１Ａは、測定部２０の電流供給部２３から供給する交流電流の値と電圧測定部２４で測定された電圧の値とに基づいて、インピーダンスBIを算出する。
また、本実施形態の音信号取得部３５１Ｂは、インターフェース部２６及び３６を介して供給されるマイク信号に基づいて、マイク信号の平均値とマイク信号の瞬時値との差分の絶対値を、嚥下に伴う音に応じた音信号Ｖenvとして取得する。
本実施形態では、嚥下の有無を判定部３５２で判定し、判定部３５２において嚥下有りと判定された場合に、更に、判別部３５３において嚥下が正常であるか異常であるかを判別する。
【００３２】
判定部３５２は、音信号ＶenvとインピーダンスBIとに基づいて、嚥下の有無を判定する。すなわち、判定部３５２は、音信号Ｖenvが所定レベルを超える変化とインピーダンスBIが定常状態から大きくなる変化とが所定時間内に発生した場合に嚥下有りと判定する。つまり、嚥下音に関する条件と筋肉のインピーダンスBIに関する条件といった２つの条件が所定時間内に充足されると嚥下有りと判定する。
より具体的には、音信号Ｖenvが第１閾値REF1を超えることを第１条件、インピーダンスBIの単位時間当たりの変化量が第２閾値REF2を超えることを第２条件としたとき、第１条件及び第２条件のうち、一方の条件が充足されてから、他方の条件が所定時間内に充足された場合に、嚥下有りと判定する。
インピーダンスBIの経時的な計測では、筋肉の動きを検出できる。インピーダンスBIは、被験者が首を動かしたり、嚥下することによって変化が生じる。筋肉が伸展するとインピーダンスBIは大きくなり、筋肉が収縮するとインピーダンスBIは小さくなる。
【００３３】
単に、インピーダンスBIの変化に着目して嚥下の有無を判定すると、嚥下を伴わない筋肉の動きによって、嚥下が無い場合に嚥下有りと誤判定してしまう場合があり得る。また、嚥下に伴う音に応じた音信号Ｖenvのみに基づいて嚥下の有無を判定すると、発声や振動によって、嚥下が無い場合に嚥下有りと誤判定してしまう場合があり得る。そこで、本実施形態では、２つの要素に基づいて、嚥下の有無を判定する。これにより、誤判定を低減させることができる。
【００３４】
図４に嚥下判定装置１の動作を示す。判定部３５２は、まず、第１条件又は第２条件の一方を充足したか否かを判定する(ステップＳ１１)。ここで、第１条件は、音信号Ｖenvが第１閾値REF1を超えることである。例えば、音信号Ｖenvが図５に示すように変化すると、時刻Tx1において第１条件が充足される。第１閾値REF1は、嚥下に伴う音であるか否かを判定できるように定められている。
また、第２条件はインピーダンスBIの微分値BId（インピーダンスの単位時間当たりの変化量）が第２閾値REF2を超えることである。嚥下が開始すると首の筋肉のインピーダンスBIが増加する。第２閾値REF2は嚥下動作に伴うインピーダンスBIの変化を判定できるように定められている。例えば、インピーダンスBI及びインピーダンスBIの微分値BIdが図６に示すように変化する場合、時刻Tx2において、第２条件を充足したと判定される。
【００３５】
説明を図４に戻す。ステップＳ１１の判定結果が否定である場合、判定部３５２は判定条件を充足するまで、判定を繰り返す(Ｓ１１ ＮＯ)。そして、判定部３５２は、判定条件が充足されると(Ｓ１１ ＹＥＳ)、処理をステップＳ１２に進め、第１条件又は第２条件の他方を充足したか否かを判定する。この判定結果が肯定である場合(Ｓ１２ ＹＥＳ)、判定部３５２は、一方の条件を充足してから他方の条件を充足するまでの時間が、所定時間以内であるか否かを判定する(ステップＳ１３)。この判定結果が肯定である場合(Ｓ１３ ＹＥＳ)、判定部３５２は嚥下有りと判定し(ステップＳ１４)、判別部３５３が嚥下機能判別処理を実行する。嚥下機能判別処理では、嚥下が正常であるか異常であるかを判別する(ステップＳ１７)。一方、判定結果が否定である場合（Ｓ１３  ＮＯ）、判定部３５２は処理をステップＳ１２に戻す。
即ち、判定部３５２は、第１条件又は第２条件のうち、一方の条件が充足されてから、他方の条件が所定時間内に充足された場合に、嚥下有りと判定する。そして、嚥下有りと判定された場合、さらに嚥下が正常であるか異常であるかが判別される。
【００３６】
一方、ステップＳ１２の判定結果が否定である場合(Ｓ１２ ＮＯ)、判定部３５２は、一方の条件を充足してから所定時間が経過したか否かを判定する(ステップＳ１５)。この判定結果が肯定である場合(Ｓ１５ ＹＥＳ)、判定部３５２は嚥下無しと判定する(ステップＳ１６)。判定結果が否定である場合(Ｓ１５ ＮＯ)、判定部３５２は処理をステップＳ１２に戻す。
本実施形態では、嚥下の伴う音に関する第１条件と、嚥下に伴うインピーダンスBIの変化に関する第２条件のどちらが先に充足されるかを限定していない。これは、第１条件が先に充足された後に第２条件が充足される場合もあれば、第２条件が充足された後に第１条件が充足される場合があるからである。但し、第１条件と第２条件は、いずれも嚥下動作に伴うものであるので、両者は一連の嚥下動作の中で所定時間内に充足される。
【００３７】
ここで、所定時間は、嚥下動作において第１条件が充足される時刻と第２条件が充足される時刻との間の平均時間にマージンを見込んで設定する。所定時間を要件とすることで、例えば、被験者の発声によって第１条件が充足されたとしても、所定時間内に筋肉のインピーダンスBIの変化が無ければ、嚥下有りと判定されることはない。また、被験者に首振りなどの体動が生じて第２条件が充足されたとしても、所定時間内に音信号Ｖenvが第１閾値REF1を超えなければ、嚥下有りと判定されることはない。よって、誤判定の確率を低減することができる。
【００３８】
このように、嚥下に伴う音に関する第１条件と嚥下に伴う筋に関する第２条件の両方を充足することを、嚥下有りと判定する要件の一つとするので、いずれか一方のみを要件とする場合と比較して、判定の精度を向上させることができる。
【００３９】
次に、嚥下機能判別処理について説明する。図３に示す判別部３５３は、判定部３５２によって嚥下有りと判定された場合に、インピーダンスBIと音信号Ｖenvとの少なくとも一方に基づいて、嚥下が正常であるか異常であるかを判別する。より具体的には、判別部３５３は、インピーダンスBIと音信号Ｖenvとの少なくとも一方に基づいて、嚥下の特徴を示す嚥下指標を生成する解析部３５４を備える。なお、解析部３５４は、インピーダンスBIをそのまま用いて嚥下指標を生成してもよいが、ＦＩＲフィルタを用いて高周波ノイズを除去したインピーダンスBIに基づいて嚥下指標を生成することが好ましい。解析部３５４が生成する嚥下指標は、例えば、嚥下動作が開始されてから終了するまでの時間、嚥下動作中のインピーダンスBIの微分値BIdの最大値、音信号Ｖenvの最大値などがある。これらの詳細については後述する。
【００４０】
判別部３５３は、更に、比較部３５５を備える。比較部３５５は、解析部３５４によって生成された嚥下指標と嚥下が正常であるか異常であるかを判別するための判別閾値REFdとを比較して嚥下が正常であるか異常であるかを判別する。ここで、比較部３５５は、一つの嚥下指標と、これに対応する判別閾値REFdとを比較してもよいし、あるいは、複数の嚥下指標の各々と、１対１に対応する判別閾値REFdとを比較して、嚥下が正常であるか異常であるかを判別してもよい。
【００４１】
比較部３５５が複数の嚥下指標を比較の対象とする場合には、所定数の比較結果が異常である場合に嚥下が異常であると判別する。所定数は、１以上で嚥下指標の数以下であればいずれであってもよい。所定数を「１」とする場合は、複数の嚥下指標のうち一つでも判別結果が異常であれば、比較部３５５は嚥下異常と判別する。また、所定数を嚥下指標の数とすれば、比較部３５５は全ての嚥下指標について異常と判別された場合に嚥下異常と判別する。
【００４２】
また、判別閾値REFdは、対応する嚥下指標について正常であるか異常であるかを判別できるように定められている。例えば、健常者の嚥下指標の平均値をAVR、標準偏差をＳとしたとき、判別閾値REFdは、以下の式１で与えられる。
REFd＝AVR±ａ×Ｓ…式１
但し、「ａ」は係数である。この場合、解析部３５４で生成された嚥下指標をＸとすれば、以下の式２を充足する場合に比較部３５５は、正常と判別し、それ以外を異常と判別する。
AVR−ａ×Ｓ＜Ｘ＜AVR＋ａ×Ｓ…式２
なお、比較部３５５はREFd≦Ｘ、REFd＜Ｘ、REFd≧Ｘ、又はREFd＞Ｘの場合に異常と判別してもよい。
【００４３】
次に、解析部３５４の詳細を説明する。まず、解析部３５４は、被験者の嚥下動作の期間である嚥下期間Tswにおける、インピーダンスBI及び音信号Ｖenvの少なくとも一方に基づいて嚥下指標を生成する。
【００４４】
ここで、嚥下期間Tswは、例えば、以下のように定めることができる。インピーダンスBIが最大となる時刻を最大時刻tmax、最大時刻tmaxより前に、インピーダンスBIの微分値BIdが所定値Ｚ以下となる時間が一定時間Tz以上継続した後に、インピーダンスBIの微分値BIdが所定値Ｚを超えたときの直前のインピーダンスBIの微分値BIdがゼロとなる時刻を開始時刻ts、最大時刻tmaxより後に、インピーダンスBIの微分値BIdがゼロとなる時刻を終了時刻teとしたとき、嚥下期間Tswは開始時刻tsから終了時刻teまでである。
【００４５】
例えば、図６において、インピーダンスBIが最大となる時刻ta1が最大時刻tmaxである。また、最大時刻tmaxより前に、インピーダンスBIの微分値BIdが所定値Ｚ以下となったのは時刻ta2であり、これが一定時間Tz以上継続したのは、時刻ta3である。そして、時刻ta3より後に、インピーダンスBIの微分値BIdが所定値Ｚを超えるのは時刻ta4である。さらに、時刻ta4の直前でインピーダンスBIの微分値BIdがゼロとなるのは時刻ta5である。したがって、時刻ta5が開始時刻tsとなる。また、最大時刻tmaxより後に、インピーダンスBIの微分値BIdがゼロとなるのは時刻ta6であり、これが終了時刻teとなる。よって、図６に示す例では、嚥下期間Tswは時刻ta5ら時刻ta6までとなる。
【００４６】
次に、嚥下指標について、具体的に説明する。まず、嚥下指標の基礎となる時刻について、以下のように定義する。嚥下期間TswにおいてインピーダンスBIの微分値BIdが最大となる時刻を微分最大時刻tdmax、嚥下期間TswにおいてインピーダンスBIの微分値BIdが最小となる時刻を微分最小時刻tdminとする。
【００４７】
図７に示す例では、嚥下期間TswにおいてインピーダンスBIの微分値BIdが最大となるのは時刻tb1であり、時刻tb1が微分最大時刻tdmaxとなる。また、嚥下期間TswにおいてインピーダンスBIの微分値BIdが最小となるのは時刻tb2であ、時刻tb2が微分最小時刻tdminとなる。
【００４８】
嚥下期間Tswにおいて音信号Ｖenvが最大となる時刻を音最大時刻temaxとする。例えば、図８に示すように嚥下期間Tswにおいて音信号Ｖenvが最大となるのは時刻tc1であり、時刻tc1が音最大時刻temaxとなる。
また、嚥下期間Tswにおいて音信号Ｖenvが最初に第１閾値REF1を超える時刻を第１音開始時刻tss1とする。但し、音信号Ｖenvが最初に第１閾値REF1を超えた後に、一定時間（例えば、0.05秒）以内に再度第１閾値REF1を超えない場合は、音信号Ｖenvの変化をノイズと判断し、当該時刻は第１音開始時刻tss1としない。図８示すように嚥下期間Tswにおいて音信号Ｖenvが最初に第１閾値REF1を超えるのは時刻tc2であり、時刻tc2が第１音開始時刻tss1となる。
【００４９】
また、嚥下期間Tswにおいて第１音開始時刻tss1の後に音信号Ｖenvが特定時間Tp継続して第１閾値REF1以下となった後に、第１閾値REF1を超える時刻を第２音開始時刻tss2とする。但し、音信号Ｖenvが第１閾値REF1を超えた後に、一定時間（例えば、0.05秒）以内に再度第１閾値REF1を超えない場合は、音信号Ｖenvの変化をノイズと判断し、当該時刻は第２音開始時刻tss2としない。
図８示すように嚥下期間Tswにおいて、第１音開始時刻tss1の後に音信号Ｖenvが特定時間Tp継続して第１閾値REF1以下となるのは、時刻tc3から特定時間Tpが経過した時刻tc4である。そして、時刻tc4の後に第１閾値REF1を超えるのは時刻tc5である。したがって時刻tc5が第２音開始時刻tss2となる。
【００５０】
また、嚥下期間Tswにおいて第２音開始時刻tss2の後に音信号Ｖenvが第１閾値REF1を下回る時刻を音終了時刻tseとする。図８示すように嚥下期間Tswにおいて、第２音開始時刻tss2の後に音信号Ｖenvが第１閾値REF1を下回るのは時刻tc6である。したがって時刻tc6が音終了時刻tseとなる。
【００５１】
図８に示すように嚥下期間Tswにおいて音信号Ｖenvが最大となるのは時刻tc1であり、時刻tc1が音最大時刻temaxとなる。音最大時刻temaxにおける音信号Ｖenvは最大振幅値Smaxである。また、嚥下期間Tswにおいて音信号Ｖenvが最初に第１閾値REF1を超えるのは時刻tc2であり、時刻tc2が第１音開始時刻tss1となる。
【００５２】
また、解析部３５４は、図９に示す以下の嚥下指標を生成することができる。即ち、嚥下指標には、開始時刻tsから最大時刻tmaxまでの第１時間T1、最大時刻tmaxから終了時刻teまでの第２時間T2、嚥下期間Tswの時間である第３時間T3、開始時刻tsから微分最大時刻tdmaxまでの第４時間T4、第１時間T1と第４時間T4の比、微分最大時刻tdmaxから最大時刻tmaxまでの第５時間T5、最大時刻tmaxから微分最小時刻tdminまでの第６時間T6、第６時間T6と第２時間T2の比、第６時間T6と第３時間T3との比、終了時刻teから微分最小時刻tdminまでの第７時間T7が含まれる。
【００５３】
また、解析部３５４は、図１０に示す以下の嚥下指標を生成することができる。即ち、嚥下指標には、開始時刻tsから第１音開始時刻tss1までの第８時間T8、第８時間T8と第１時間T1との比、最大時刻tmaxから前記第１音開始時刻tss1までの第９時間T9、第９時間T9と第１時間T1との比、第１音開始時刻tss1から終了時刻teまでの第１０時間T10、開始時刻tsから第２音開始時刻tss2までの第１１時間T11、最大時刻tmaxから第２音開始時刻tss2までの第１２時間T12、第１２時間T12と第２時間T2との比、第２音開始時刻tss2から終了時刻teまでの第１３時間T13、第１３時間T13と第２時間T2との比、第１音開始時刻tss1から第２音開始時刻tss2までの第１４時間T14、第１音開始時刻tss1から音終了時刻tseまでの第１５時間T15が含まれる。
【００５４】
また、解析部３５４は、図１１に示す以下の嚥下指標を生成することができる。即ち、嚥下指標には、微分最大時刻tdmaxにおけるインピーダンスBImax、微分最小時刻tdminにおけるインピーダンスBImin、第１音開始時刻tss1におけるインピーダンスBIs1、第２音開始時刻tss2におけるインピーダンスBIs2、微分最大時刻tdmaxにおけるインピーダンスBIの微分値BIdmax、微分最小時刻tdminにおけるインピーダンスBIの微分値BIdmin、開始時刻tsにおけるインピーダンスBIと最大時刻におけるインピーダンスBIとの差分である第１差分値ΔBI1、最大時刻tmaxにおけるインピーダンスBIと終了時刻teにおけるインピーダンスBIとの差分である第２差分値ΔBI2、嚥下期間TswにおけるインピーダンスBIの平均値BIavr、嚥下期間TswにおけるインピーダンスBIの平均値BIavrに対する第１差分値ΔBI1の割合、嚥下期間TswにおけるBIの平均値BIavrに対する第２差分値ΔBI2の割合、第１差分値ΔBI1を開始時刻tsから最大時刻tmaxまでの第１時間T1で除算した値（ΔBI1/T1）、第２差分値ΔBI2を最大時刻tmaxから終了時刻teまでの第２時間T2で除算した値（ΔBI2/T2）が含まれる。
【００５５】
また、解析部３５４は開始時刻tsから最大時刻tmaxまでのインピーダンスBIを積分した第１積分値S1及び嚥下期間TswにおけるインピーダンスBIを積分した第２積分値S2を嚥下指標として生成することができる。ここで、インピーダンスBIは図１２及び図１３に示すように、開始時刻tsのインピーダンスBIが「０」、最大時刻tmaxのインピーダンスBIが「１」となるように正規化することが好ましい。正規化することによって、被験者ごとの筋肉のインピーダンスBIのばらつきを補正して比較することができるからである。
【００５６】
また、解析部３５４は、図１４に示す以下の嚥下指標を生成することができる。即ち、嚥下指標には、開始時刻tsから最大時刻tmaxまでの期間においてインピーダンスBIの微分値BIdがゼロとなる第１回数N1、最大時刻tmaxから終了時刻teまでの期間においてインピーダンスBIの微分値BIdがゼロとなる第２回数N2、開始時刻tsにおけるインピーダンスBIを０％、最大時刻tmaxにおけるインピーダンスBIを１００％としたとき、嚥下期間TswのうちインピーダンスBIが７０％以上となる期間においてインピーダンスBIの微分値BIdがゼロとなる回数N3を嚥下指標として生成することができる。
【００５７】
次に、嚥下正常者と嚥下異常者のインピーダンスBIの時間変化を図１５に示す。この図に示すように嚥下正常者の方が嚥下異常者よりもインピーダンスBIの立ち上がりが早いことが分かる。これは、嚥下異常者は、嚥下に必要な筋肉を動かすことに障害があり、筋肉が動きインピーダンスBIが最大になるまでに時間がかかることを意味する。
このことから、図９を参照して説明した、開始時刻tsから最大時刻tmaxまでの第１時間T1、嚥下期間Tswの時間である第３時間T3、最大時刻tmaxから微分最大時刻tdmaxまでの第５時間T5は、特に有用な嚥下指標である。
【００５８】
また、嚥下正常者はインピーダンスBIが滑らかに変化するのに対して、嚥下異常者はインピーダンスBIが波打ちながら変化する。これは、嚥下異常者は力を入れようとしても、筋肉を思うように制御できないことに起因していると考えられる。
このことから、図１４を参照して説明した、開始時刻tsから最大時刻tmaxまでの期間においてインピーダンスBIの微分値BIdがゼロとなる第１回数N1は特に有用な嚥下指標である。図１６に嚥下異常者のインピーダンスBIとその微分値BIdを示す。この図に示すようにインピーダンスBIの微分値BIdは、開始時刻tsから最大時刻tmaxまでの期間に波打っており、この例では３回、ゼロとなっている。
【００５９】
上述したように本実施形態によれば、嚥下の有無の判定精度を向上させることができ、さらに、音信号Ｖenv又はインピーダンスBIの少なくとも一方に基づいて嚥下指標を生成するので、嚥下が正常であるか否かを高い精度で判別することができる。
【００６０】
上述した実施形態では、嚥下指標と判別閾値REFdとは１対１に対応していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、一つの嚥下指標に対して複数の判別閾値REFdを用意し、被験者の属性に応じて、判別閾値REFdを選択してもよい。図１７に変形例に係る嚥下判定装置１の判別部３５３Ａのブロック図を示す。変形例に係る嚥下判定装置１は、判別部３５３の替わりに判別部３５３Ａを用いる点を除いて、図３に示す実施形態の嚥下判定装置１と同様に構成されている。
【００６１】
判別部３５３Ａは、解析部３５４及び比較部３５５の他に、選択部３５６を備える。また、この変形例においては、入力部３１を用いて被験者の属性が予め入力されているものとする。ここで、属性とは、被験者の生体の特徴を示すものであり、例えば、年齢や性別が該当する。記憶部３３には、属性、判別閾値REFd、及び嚥下指標の種別が対応付けて記憶されている。選択部３５６は、記憶部３３の記憶内容を参照して、属性の種別ごとに設定された判別閾値REFdの中から入力部３１を用いて入力された属性に応じた判別閾値REFdを選択する。
比較部３５５は、選択部３５６が選択した判別閾値REFdを用いて、嚥下が正常であるか異常であるかを判別する。
このように、被験者の属性に応じて判別閾値REFdを選択することによって、より正確に嚥下が正常であるか異常であるかを判別することが可能となる。
【００６２】
また、上述した実施形態では、複数の嚥下指標を用いて嚥下が正常であるか異常であるかを判別する場合、複数の嚥下指標の各々について、正常であるか異常であるかを判別し、判別結果が異常となった嚥下指標の数が所定数以上の場合に嚥下が異常であると判別したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、各嚥下指標について偏差値を算出し、その平均値又は合計値を判別閾値REFdと比較することによって、嚥下が正常であるか異常であるかを判別してもよい。
【００６３】
また、上述した実施形態では、インピーダンス取得部３５１Ａは、インピーダンスを算出することによって、インピーダンスを取得したが、本発明はこれに限定されるものではなく、インピーダンスを取得できるのであればどのような構成であってもよい。例えば、
インピーダンス取得部３５１Ａは、測定部２０にてインピーダンスBIを算出するように構成し、インピーダンス取得部３５１Ａは、測定部２０からインピーダンスBIを取得してもよい。あるいは、インピーダンス取得部３５１Ａは、外部機器からインピーダンスBIを取得してもよい。
さらに、一対の電極１２ａ及び１２ｂ、電流供給部２３、一対の電極１１ａ及び１１ｂ、電圧測定部２４、並びにインターフェース部２６及び３６を備え、電圧値と電流値とからインピーダンスBIを算出する構成をインピーダンス取得部３５１Ａと考えることもできる。
【００６４】
また、上述した実施形態において、音信号取得部３５１Ｂは、測定部２０から供給されるマイク信号に基づいて音信号Ｖenvを取得したが、本発明はこれに限定されるものではなく、音信号Ｖenvを取得できるのであればどのような構成であってもよい。例えば、音信号取得部３５１Ｂは、外部機器から音信号Ｖenvを取得してもよい。
さらに、電極１６、音検出部２５、及びインターフェース部２６及び３６を備える構成を音信号取得部３５１Ｂと考えることもできる。
くわえて、音信号Ｖenvは上述したように嚥下に伴う音に応じた信号であれば、どのようなものであってもよい。すなわち、マイク信号の平均値とマイク信号の瞬時値との差分の絶対値に限定されるものではない。例えば、マイク信号を音信号Ｖenvとしてもよい。マイク信号は、その平均値より大きくなる場合と、小さくなる場合がある。マイク信号を音信号Ｖenvとする場合、判定部３５２は、第１閾値REF1として、平均値より大きい正の第１閾値+REF1と平均値より小さい負の第１閾値-REF1とを用い、音信号Ｖenvとしてのマイク信号が正の第１閾値+REF1又は負の第１閾値-REF1を超えた場合に、第１条件が充足されたと判定すればよい。
【符号の説明】
【００６５】
１…嚥下判定装置、１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ…電極、２０…測定部、３０…本体部、３１…入力部、３３…記憶部、３５……制御部、３５１Ａ……インピーダンス取得部、３５１Ｂ……音信号取得部、３５２…判定部、３５３…判別部、３５４…解析部、３５５…比較部、３５６…選択部、Ｖenv…音信号。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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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【図１６】
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【図１７】
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