(57)【要約】【課題】パルス波を含む信号の異常を把握しやすくする。【解決手段】可聴音出力装置１は、種類が異なる複数のパルス波を含む信号を取得する取得部１３１と、信号における複数のパルス波の夫々の位置を特定する位置特定部１３２と、位置特定部１３２が特定した位置に対応するタイミングにおいて、複数のパルス波の種類に対応する音域内で複数のパルス波の大きさに応じて連続的に周波数が変化する可聴音を出力する出力部１３３と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
種類が異なる複数のパルス波を含む信号を取得する取得部と、
前記信号における前記複数のパルス波の夫々の位置を特定する位置特定部と、
前記位置特定部が特定した前記位置に対応するタイミングにおいて、前記複数のパルス波の種類に対応する音域内で前記複数のパルス波の大きさに応じて連続的に周波数が変化する可聴音を出力する出力部と、
を有する可聴音出力装置。
【請求項２】
前記出力部は、前記複数のパルス波の幅よりも短い間隔で、周波数が異なる複数のグラニュラー合成音により構成される可聴音を出力する、
請求項１に記載の可聴音出力装置。
【請求項３】
前記出力部は、前記パルス波の振幅の変化率が所定の値よりも大きいタイミングで、前記グラニュラー合成音を出力する、
請求項２に記載の可聴音出力装置。
【請求項４】
前記出力部は、前記複数のパルス波のうち、所定の種類のパルス波に対応するタイミングにおいて、前記パルス波に対応する前記グラニュラー合成音と当該グラニュラー合成音の周波数よりも低い周波数の前記グラニュラー合成音とを加算することにより生成された前記可聴音を出力する、
請求項２又は３に記載の可聴音出力装置。
【請求項５】
前記パルス波の画像を表示する表示部と、
前記出力部が出力する前記可聴音に対応するタイミングで、前記画像の表示態様を変化させる表示制御部と、
を有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の可聴音出力装置。
【請求項６】
前記パルス波を含む信号を一時的に蓄積するバッファ部をさらに有し、
前記出力部は、前記信号を前記バッファ部に蓄積する速度よりも遅い速度で前記信号を前記バッファ部から読み出して、前記信号が生成された時の速度よりも遅い速度で前記可聴音を出力する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の可聴音出力装置。
【請求項７】
前記パルス波が、心電計で計測されたＱＲＳ波、Ｐ波及びＴ波を含み、
前記位置特定部は、前記ＱＲＳ波、前記Ｐ波及び前記Ｔ波の位置を特定し、
前記出力部は、前記ＱＲＳ波の位置に対応するタイミングにおいて、前記ＱＲＳ波に対応する第１可聴音を出力し、前記Ｐ波の位置に対応するタイミングにおいて、前記Ｐ波に対応する第２可聴音を出力し、前記Ｔ波のタイミングにおいて、前記Ｔ波に対応する第３可聴音を出力する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の可聴音出力装置。
【請求項８】
前記位置特定部は、所定の区間ごとに、前記信号の大きさの分散値を算出し、前記分散値が所定の閾値よりも大きい区間を、前記ＱＲＳ波の位置として特定する、
請求項７に記載の可聴音出力装置。
【請求項９】
前記位置特定部は、隣接する複数の前記ＱＲＳ波の中間位置を特定し、
前記出力部は、前記ＱＲＳ波の位置に対応するタイミングから前記中間位置に対応するタイミングまでの間に前記第２可聴音を出力し、前記中間位置に対応するタイミングから前記ＱＲＳ波の位置に対応するタイミングまでの間に前記第３可聴音を出力する、
請求項７又は８に記載の可聴音出力装置。
【請求項１０】
前記出力部は、前記Ｐ波に対応するタイミングにおいて、前記Ｔ波に対応するタイミングよりも強調された可聴音を出力する、
請求項７から９のいずれか１項に記載の可聴音出力装置。
【請求項１１】
前記出力部は、前記ＱＲＳ波に対応するタイミングにおいて、前記Ｐ波に対応するタイミング、及び前記Ｔ波に対応するタイミングにおいて出力する可聴音よりも弱い可聴音を出力する、
請求項７から１０のいずれか１項に記載の可聴音出力装置。
【請求項１２】
前記位置特定部は、前記ＱＲＳ波の開始位置及び終了位置を特定し、
前記出力部は、前記開始位置に対応するタイミングから所定期間にわたって第１の音色の前記第１可聴音を出力し、前記終了位置に対応するタイミングから所定期間にわたって第２の音色の前記第１可聴音を出力する、
請求項７から１１のいずれか１項に記載の可聴音出力装置。
【請求項１３】
種類が異なる複数のパルス波を含む信号を取得するステップと、
前記信号における前記複数のパルス波の夫々の位置を特定するステップと、
前記位置を特定するステップにおいて特定された前記位置に対応するタイミングにおいて、前記複数のパルス波の種類に対応する音域内で前記複数のパルス波の大きさに応じて連続的に周波数が変化する可聴音を出力するステップと、
を有する可聴音出力方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス波を含む信号におけるパルス波の特徴に応じた可聴音を出力する可聴音出力装置及び可聴音出力方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、心電図波形に基づいて、可聴音を出力する方法が知られている。特許文献１には、心電図波形においてＰ波、ＱＲＳ波及びＴ波等のパルス波を特定し、特定したパルス波の種類に応じた可聴音を出力するシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−１７３５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
心電図波形に表れる心臓の障害の種類は多く、例えば、不整脈に関しては、心室性期外収縮（ＶＰＣ）、心房性期外収縮（ＡＰＣ）、心房頻拍（ＡＴ）、心房粗動（ＡＦＬ）及び心室頻拍（ＶＴ）等がある。心電図波形に基づく診断をする医師や看護師等（以下、「ユーザ」という）は、心電図波形の画像を解析することにより、異常が発生していることを認識する。しかし、心電図波形の画像を解析することにより異常の種別を認識するには、高度な知識が必要であり、異常が発生していることを見落としてしまうおそれがあった。
【０００５】
人は、音の違いに敏感に反応するので、特許文献１に記載されているように、可聴音を心電図波形の解析に活用することは有効な手段である。しかしながら、従来のシステムは、心電図波形の値が閾値よりも大きい場合と閾値未満である場合の２つの場合に分けて、２種類の可聴音から選択した可聴音を出力するだけに過ぎない。したがって、ユーザは、可聴音を聞いても、どのような心電図波形であるかを把握することができず、異常の発生に気付くことは困難であった。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、パルス波を含む信号の異常を把握しやすくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様においては、種類が異なる複数のパルス波を含む信号を取得する取得部と、前記信号における前記複数のパルス波の夫々の位置を特定する位置特定部と、前記位置特定部が特定した前記位置に対応するタイミングにおいて、前記複数のパルス波の種類に対応する音域内で前記複数のパルス波の大きさに応じて連続的に周波数が変化する可聴音を出力する出力部と、を有する可聴音出力装置を提供する。
【０００８】
前記出力部は、例えば、前記複数のパルス波の幅よりも短い間隔で、周波数が異なる複数のグラニュラー合成音により構成される可聴音を出力する。前記出力部は、前記パルス波の振幅の変化率が所定の値よりも大きいタイミングで、前記グラニュラー合成音を出力してもよい。前記出力部は、前記複数のパルス波のうち、所定の種類のパルス波に対応するタイミングにおいて、前記パルス波に対応する前記グラニュラー合成音と当該グラニュラー合成音の周波数よりも低い周波数の前記グラニュラー合成音とを加算することにより生成された前記可聴音を出力してもよい。
【０００９】
上記の可聴音出力装置は、前記パルス波の画像を表示する表示部と、前記出力部が出力する前記可聴音に対応するタイミングで、前記画像の表示態様を変化させる表示制御部と、を有してもよい。
【００１０】
また、上記の可聴音出力装置は、前記パルス波を含む信号を一時的に蓄積するバッファ部をさらに有し、前記出力部は、前記信号を前記バッファ部に蓄積する速度よりも遅い速度で前記信号を前記バッファ部から読み出して、前記信号が生成された時の速度よりも遅い速度で前記可聴音を出力してもよい。
【００１１】
前記パルス波が、心電計で計測されたＱＲＳ波、Ｐ波及びＴ波を含み、前記位置特定部は、前記ＱＲＳ波、前記Ｐ波及び前記Ｔ波の位置を特定し、前記出力部は、前記ＱＲＳ波の位置に対応するタイミングにおいて、前記ＱＲＳ波に対応する第１可聴音を出力し、前記Ｐ波の位置に対応するタイミングにおいて、前記Ｐ波に対応する第２可聴音を出力し、前記Ｔ波のタイミングにおいて、前記Ｔ波に対応する第３可聴音を出力してもよい。
【００１２】
前記位置特定部は、例えば、所定の区間ごとに、前記信号の大きさの分散値を算出し、前記分散値が所定の閾値よりも大きい区間を、前記ＱＲＳ波の位置として特定する。
【００１３】
前記位置特定部は、隣接する複数の前記ＱＲＳ波の中間位置を特定し、前記出力部は、前記ＱＲＳ波の位置に対応するタイミングから前記中間位置に対応するタイミングまでの間に前記第２可聴音を出力し、前記中間位置に対応するタイミングから前記ＱＲＳ波の位置に対応するタイミングまでの間に前記第３可聴音を出力してもよい。
【００１４】
前記出力部は、前記Ｐ波に対応するタイミングにおいて、前記Ｔ波に対応するタイミングよりも強調された可聴音を出力してもよい。前記出力部は、前記ＱＲＳ波に対応するタイミングにおいて、前記Ｐ波に対応するタイミング、及び前記Ｔ波に対応するタイミングにおいて出力する可聴音よりも弱い可聴音を出力してもよい。
【００１５】
また、前記位置特定部は、前記ＱＲＳ波の開始位置及び終了位置を特定し、前記出力部は、前記開始位置に対応するタイミングから所定期間にわたって第１の音色の前記第１可聴音を出力し、前記終了位置に対応するタイミングから所定期間にわたって第２の音色の前記第１可聴音を出力してもよい。
【００１６】
本発明の第２の態様においては、種類が異なる複数のパルス波を含む信号を取得するステップと、前記信号における前記複数のパルス波の夫々の位置を特定するステップと、前記位置を特定するステップにおいて特定された前記位置に対応するタイミングにおいて、前記複数のパルス波の種類に対応する音域内で前記複数のパルス波の大きさに応じて連続的に周波数が変化する可聴音を出力するステップと、を有する可聴音出力方法を提供する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、パルス波を含む信号の異常を把握しやすくなるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】可聴音出力装置１の概要を説明するための図である。
【図２】可聴音出力装置１の構成を示す図である。
【図３】パルス波の種類と可聴音の音域との関係を模式的に示す図である。
【図４】記憶部１２に記憶されている可聴音データテーブルの例を示す図である。
【図５】パルス波の位置を特定する方法を説明するための図である。
【図６】出力部１３３の構成を示す図である。
【図７】パルス波と可聴音の出力タイミングとの関係を示す図である。
【図８】ＱＲＳ波に対応するタイミングで出力される可聴音について説明するための図である。
【図９】第２の実施形態に係る可聴音出力装置２の構成を示す図である。
【図１０】正常な心拍信号に対応する区間信号を示す図である。
【図１１】心室性期外収縮（ＶＰＣ）が発生した状態の心拍信号に対応する区間信号を示す図である。
【図１２】心房性期外収縮（ＰＡＣ）が発生した状態の心拍信号に対応する区間信号を示す図である。
【図１３】心室頻拍（ＶＴ）が発生した状態の心拍信号に対応する区間信号を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
＜第１の実施形態＞
［本実施形態の概要］
図１は、本実施形態に係る可聴音出力装置１の概要を説明するための図である。可聴音出力装置１は、心電図測定装置（不図示）から出力される心拍信号を取得し、取得した心拍信号に応じた可聴音を出力する。可聴音は、例えば、減衰しながら振動するグラニュラー合成音により構成されている。可聴音出力装置１は、例えば、スピーカー、多チャネルスピーカー又はイヤホン等を備える音響再生装置である。可聴音出力装置１は、コンピュータであってもよく、心電図測定装置に組み込まれていてもよい。
【００２０】
図１に示す心拍信号の波形は、心電図測定装置により測定された心拍信号の波形を模式的に表した波形である。心拍信号には、Ｐ波、ＱＲＳ波、Ｔ波等のように、信号の周期よりも短い時間で変化するパルス波が含まれている。Ｐ波は、心房の脱分極により発生するパルス波である。ＱＲＳ波は、心室の脱分極により発生するパルス波であり、最初の下向きのパルス波であるＱ波と、Ｑ波に続く上向きのパルス波であるＲ波と、Ｒ波に続く下向きのパルス波であるＳ波とから構成されている。Ｔ波は、心室の再分極により発生するパルス波である。
【００２１】
心電図測定装置から出力された心拍信号は、可聴音出力装置１に入力される。可聴音出力装置１は、心拍信号に含まれるパルス波であるＰ波、ＱＲＳ波及びＴ波の位置を特定し、これらのパルス波の特徴に応じた可聴音を出力する。可聴音は、例えば、音階を構成する周波数の音により構成されており、夫々のパルス波の波形に関する情報が、メロディ、音色又はリズム等によって表現される。
【００２２】
可聴音出力装置１は、心拍信号に含まれるパルス波の重要度に応じて、注意を引きやすい音高・音色・音量の音を出力することにより、診断時に注意が必要な部分に聴覚的な注意を向けやすくすることができる。以下、可聴音出力装置１の詳細な構成及び動作について説明する。
【００２３】
［可聴音出力装置１の構成］
図２は、可聴音出力装置１の構成を示す図である。
可聴音出力装置１は、バッファ１１と、記憶部１２と、制御部１３とを有する。バッファ１１は、例えばＲＡＭであり、外部から入力された心拍信号を一時的に記憶する。可聴音出力装置１は、バッファ１１を有することにより、心電図測定装置から入力された心拍信号をリアルタイムで蓄積した後の任意のタイミングで、心拍信号に基づく可聴音を出力することができる。
【００２４】
可聴音出力装置１は、例えば、心拍信号をバッファ１１に蓄積する速度よりも遅い速度で心拍信号をバッファ１１から読み出して、心電図測定装置で心拍信号が生成された時の速度よりも遅い速度で可聴音を出力することにより、ユーザが心拍信号の特徴を把握しやすくすることができる。この場合、例えば、心拍信号が生成された際のパルス波の発生間隔よりも長い間隔で、パルス波に対応する可聴音が出力され、実際の心拍信号よりもゆっくりと可聴音が出力されることになる。
【００２５】
記憶部１２は、例えばＲＯＭであり、制御部１３により実行されるプログラムを記憶している。また、記憶部１２は、パルス波の種類に関連付けて可聴音データを記憶している。記憶部１２は、例えば、心拍信号に含まれるＰ波、ＱＲＳ波及びＴ波の夫々のパルス波に対応する区間における心拍信号の値に関連付けて、異なる音域の可聴音に対応する可聴音データを記憶している。
【００２６】
可聴音データは、例えば、一以上のグラニュラー合成音に対応するデータにより構成されている。グラニュラー合成音は、音の断片を連結して合成された音である。可聴音出力装置１は、さまざまな周波数の音の断片を連結したり合成したりすることにより、音域及び音色が異なる各種の可聴音を生成することができる。図１においては、正弦波に窓関数を掛け合わせることにより生成された、減衰しながら振動するグラニュラー合成音を示したが、グラニュラー合成音は、メロディの合成に用いることができる音であれば、任意の音でよい。
【００２７】
図３は、パルス波の種類と可聴音の音域との関係を模式的に示す図である。図３（ａ）は、パルス波がＰ波である場合に出力される可聴音の音域を示している。Ｐ波は、心電図波形を用いた診断において最も重要であるので、ユーザの注意を引きやすい高い音域に割り当てられている。図３（ｂ）は、パルス波がＴ波である場合に出力される可聴音の音域を示している。Ｔ波は、例えば、心電図波形を用いた不整脈の診断において、Ｐ波よりは重要度が低いので、Ｐ波に比べて注意を引きにくい、Ｐ波よりも低い音域に割り当てられている。虚血性心疾患の診断をする際には、Ｓ波及びＴ波の重要性が高いので、Ｓ波及びＴ波に、ユーザの注意を引きやすい音を割り当ててもよい。このように、可聴音出力装置１は、診断する対象となる疾患の種類に応じて、夫々のパルス波に割り当てる可聴音の種類を切り替えてもよい。
【００２８】
図３（ｃ）は、パルス波がＱＲＳ波である場合に出力される可聴音の音域を示している。ＱＲＳ波は、心拍リズムを把握しやすくするために、発生タイミングを認識しやすい可聴音であるとともに、Ｐ波及びＴ波の特徴を把握することを阻害しない音であることが望ましい。そこで、ＱＲＳ波は、Ｐ波及びＴ波に割り当てられた可聴音よりも低い音域に割り当てられているとともに、太鼓の音のように、メロディを有しないサイン音が用いられる。
【００２９】
図４は、記憶部１２に記憶されている可聴音データテーブルの例を示す図である。図４（ａ）は、Ｐ波の信号値に対応する音名と音色（強調度）を示している。信号値が増加するにつれて、Ｐ波に割り当てられた音域において、周波数が増加するように音名が割り当てられている。また、信号値が増加するにつれて、強調度が大きい音色になるようにされている。
【００３０】
図４（ｂ）は、Ｔ波の信号値に対応する音名と音色を示している。信号値が増加するにつれて、Ｔ波に割り当てられた音域において、周波数が増加するように音名が割り当てられている。また、信号値が増加するにつれて、強調度が大きい音色になるようにされているが、同一の信号値で比較した場合、Ｐ波に比べて強調度が小さい音色になっている。
【００３１】
図４（ｃ）は、ＱＲＳ波に対応する音名と音色を示している。ＱＲＳ波の立ち上がりタイミングに対応して、Ｔ波に割り当てられた音よりも１オクターブ低い「ド」が割り当てられ、ＱＲＳ波の立ち下がりタイミングに対応して、「ド＃」が割り当てられている。また、ＱＲＳ波の音色は、ＱＲＳ波の立ち上がりタイミングでは第１サイン音であり、ＱＲＳ波の立ち下がりタイミングでは、第１サイン音と異なる第２サイン音となっている。
【００３２】
図２に戻って、制御部１３について説明する。制御部１３は、例えばＣＰＵである。制御部１３は、記憶部１２に記憶されたプログラムを実行することにより、取得部１３１、位置特定部１３２及び出力部１３３として機能する。
【００３３】
取得部１３１は、心電図測定装置等の外部装置から、パルス波を含む心拍信号を取得する。取得部１３１は、取得した心拍信号をアナログ／デジタル変換することによりデジタル心拍信号に変換し、変換後のデジタル心拍信号をバッファ１１に格納する。アナログ／デジタル変換のサンプリング間隔は任意であるが、少なくとも、診断が必要なパルス波の最小幅よりも短い間隔である。
【００３４】
位置特定部１３２は、バッファ１１に記憶されたデジタル心拍信号を読み出して、読み出したデジタル心拍信号におけるＰ波、ＱＲＳ波及びＴ波等のパルス波の位置を特定する。具体的には、位置特定部１３２は、図５に示す以下の手順によりパルス波の位置を特定する。
【００３５】
図５は、パルス波の位置を特定する方法を説明するための図である。図５（ａ）は、心拍信号を示している。図５（ｂ）は、心拍信号の分散値を示している。図５（ｃ）は、ＱＲＳ波に対応する区間を示すＱＲＳ波区間信号を示している。図５（ｄ）は、Ｐ波に対応する区間を示すＰ波区間信号を示している。図５（ｅ）は、Ｔ波に対応する区間を示すＴ波区間信号を示している。
【００３６】
位置特定部１３２は、図５（ｃ）〜図５（ｅ）に示す区間信号を生成するために、まず、所定の窓時間ごとにデジタル心拍信号の値の分散値を算出する。続いて、位置特定部１３２は、分散値を所定の閾値と比較し、図５（ｂ）に示す分散値が所定の閾値よりも大きい区間がＱＲＳ波の区間であると特定する。そして、位置特定部１３２は、図５（ｃ）に示すように、ＱＲＳ波の開始位置のタイミング及び終了位置のタイミングを特定する。
【００３７】
続いて、位置特定部１３２は、隣接する複数のＱＲＳ波の区間の中間位置のタイミングを特定する。位置特定部１３２は、図５（ｄ）に示すように、中間位置に対応するタイミングからＱＲＳ波の位置に対応するタイミングまでの間を、Ｐ波の区間であると特定する。また、位置特定部１３２は、図５（ｅ）に示すように、ＱＲＳ波の位置に対応するタイミングから中間位置に対応するタイミングまでの間を、Ｔ波の区間であると特定する。このようにして、位置特定部１３２は、各パルス波に対応する可聴音を出力すべき区間を特定することができる。
【００３８】
位置特定部１３２は、ＱＲＳ波区間信号、Ｐ波区間信号及びＴ波区間信号の長さの割合を維持しつつ、夫々の区間信号の長さを任意の長さに設定することができる。位置特定部１３２は、例えば、ユーザからの操作を受けて、各区間信号の長さを、実際の心拍信号におけるＰ波、ＱＲＳ波及びＴ波の長さよりも長くすることで、ユーザが可聴音の特徴を識別しやすくすることができる。
【００３９】
なお、位置特定部１３２が各パルス波の位置を特定する方法は任意であり、上記の方法に限らない。例えば、位置特定部１３２は、心拍信号における所定の期間内に最も波高値が大きい位置を探索し、所定の閾値以上の波高値のパルス波を検出した場合に、検出したパルス波がＱＲＳ波であると特定してもよい。また、位置特定部１３２は、ウェーブレット解析を用いることにより、パルス波の位置を特定してもよい。また、位置特定部１３２は、ジアプ・パン、ウィリス・トンプキンス著「リアルタイムＱＲＳ検出アルゴリズム（A Real-Time QRS Detection Algorithm）」、IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL ENGINEERING, VOL. BME-32, No.3, pp.230-236、１９８５年３月に記載された方法のように、信号を微分してから２乗した値を用いて、ＱＲＳ波の位置を特定してもよい。
【００４０】
出力部１３３は、位置特定部１３２が特定した複数のパルス波の位置に対応するタイミングにおいて、複数のパルス波の種類に対応する音域内で複数のパルス波の大きさに応じて連続的に周波数が変化する可聴音を出力する。具体的には、出力部１３３は、位置特定部１３２が特定したＱＲＳ波の位置に対応するタイミング（ＱＲＳ波区間信号がハイレベルのタイミング）で第１可聴音を出力し、中間位置に対応するタイミングからＱＲＳ波の位置に対応するタイミングまでの間（Ｐ波区間信号がハイレベルのタイミング）に第２可聴音を出力し、ＱＲＳ波の位置に対応するタイミングから中間位置に対応するタイミングまでの間（Ｔ波区間信号がハイレベルのタイミング）に第３可聴音を出力する。
【００４１】
出力部１３３は、パルス波がＱＲＳ波である場合、ＱＲＳ波の位置に対応するタイミング、例えば、図５（ｃ）に示したＱＲＳ波区間信号が立ち上がるタイミング及び立ち下がるタイミングにおいて、第１可聴音を出力する。出力部１３３は、ＱＲＳ波に対応するタイミングにおいて、Ｐ波に対応するタイミング、及びＴ波に対応するタイミングにおいて出力される可聴音よりも弱い可聴音であるサイン音を出力する。
【００４２】
出力部１３３は、パルス波がＰ波である場合、Ｐ波の位置に対応するタイミングにおいて第２可聴音を出力する。出力部１３３は、例えば、記憶部１２に記憶された、Ｐ波に割り当てられた音域の第２可聴音のうち、Ｐ波区間信号がハイレベルの期間の心拍信号の値に対応して連続的に周波数が変化するメロディ性がある可聴音を所定のタイミングで出力する。具体的には、出力部１３３は、図５（ｄ）に示したＰ波区間信号の立ち上がりタイミングから、所定の出力間隔ごとにＰ波の値を取得し、取得したＰ波の値に対応するグラニュラー合成音を出力する。第１可聴音が、メロディ性がない単発の音であるサイン音であったのに対して、第２可聴音は、Ｐ波の特徴を表すメロディ音であり、ユーザが、連続性のある音として認識することができる。
【００４３】
同様に、出力部１３３は、パルス波がＴ波である場合、Ｔ波の位置に対応するタイミングにおいて第３可聴音を出力する。出力部１３３は、例えば、記憶部１２に記憶された、Ｔ波に関連付けられた高さの第３可聴音のうち、Ｔ波区間信号がハイレベルの期間の心拍信号の値に対応して連続的に周波数が変化するメロディ性がある可聴音を所定のタイミングで出力する。具体的には、出力部１３３は、図５（ｅ）に示したＴ波区間信号の立ち上がりタイミングから、所定の出力間隔ごとにＴ波の値を取得し、取得したＴ波の値に対応するグラニュラー合成音を出力する。第３可聴音も、第２可聴音と同様に、Ｔ波の特徴を表すメロディ音であり、ユーザが、連続性のある音として認識することができる。
【００４４】
出力部１３３は、複数のパルス波のうち、所定の種類のパルス波に対応するタイミングにおいて、パルス波に対応するグラニュラー合成音と当該グラニュラー合成音の周波数よりも低い周波数のグラニュラー合成音とを加算することにより生成された可聴音を出力してもよい。このようにすることで、出力部１３３は、ユーザの注意を引きたいパルス波のタイミングで、ユーザの注意を引きやすい、音量や周波数が変動する可聴音を出力することができる。例えば、記憶部１２が、図４に示した可聴音データを記憶している場合、出力部１３３は、Ｐ波に対応するタイミングにおいて、Ｔ波に対応するタイミングよりも強調された可聴音を出力することになる。
【００４５】
また、出力部１３３は、Ｐ波区間信号がハイレベルの期間よりも短い期間だけ、Ｐ波に対応する第２可聴音を出力してもよい。同様に、出力部１３３は、Ｔ波区間信号がハイレベルの期間よりも短い期間だけ、Ｔ波に対応する第３可聴音を出力してもよい。例えば、出力部１３３は、Ｐ波区間信号がハイレベルに変化してから所定の時間が経過した後に第２可聴音の出力を開始する。このようにすることで、ユーザが、Ｐ波、ＱＲＳ波及びＴ波が切り替わったことを認識しやすくなる。
【００４６】
図６は、出力部１３３の構成を示す図である。出力部１３３は、夫々のパルス波に対応する区間信号がハイレベルのタイミングにおいて、夫々のパルス波に関連付けて記憶部１２に記憶された、グラニュラー合成音により構成される可聴音を出力する。
【００４７】
出力部１３３は、Ｐ波合成音生成部２１、Ｔ波合成音生成部２２、ＱＲＳ波合成音生成部２３、ゲート部２４、ゲート部２５、ゲート部２６、ミキサー２７、スピーカー２８及びスピーカー２９を有する。Ｐ波合成音生成部２１、Ｔ波合成音生成部２２及びＱＲＳ波合成音生成部２３は、夫々、記憶部１２から可聴音データを読み出すことにより、または演算処理をすることにより、Ｐ波合成音、Ｔ波合成音及びＱＲＳ波合成音を生成する。
【００４８】
ゲート部２４、ゲート部２５及びゲート部２６は、夫々、Ｐ波合成音生成部２１、Ｔ波合成音生成部２２及びＱＲＳ波合成音生成部２３が生成したＰ波合成音、Ｔ波合成音及びＱＲＳ波合成音を、Ｐ波区間信号、Ｔ波区間信号及びＱＲＳ波区間信号がハイレベルのタイミングで、ミキサー２７へと出力する。
【００４９】
ミキサー２７は、Ｐ波合成音、Ｔ波合成音及びＱＲＳ波合成音をミキシングして、スピーカー２８及びスピーカー２９に出力する。ミキサー２７は、Ｐ波合成音、Ｔ波合成音及びＱＲＳ波合成音をスピーカー２８に出力する音量と、及びＰ波合成音、Ｔ波合成音及びＱＲＳ波合成音をスピーカー２９に出力する音量を調整してもよい。例えば、ミキサー２７は、ＱＲＳ波合成音を、スピーカー２８及びスピーカー２９から同じ音量で出力し、Ｐ波合成音を主にスピーカー２８から出力し、Ｔ波合成音を主にスピーカー２９から出力することにより、ユーザが、夫々の合成音を識別しやすくすることができる。
【００５０】
ミキサー２７は、Ｐ波区間信号がハイレベルの間に、Ｐ波合成音が、スピーカー２８からスピーカー２９に移動するように聞こえるべく、スピーカー２８から出力する音量とスピーカー２９から出力する音量とを変化させてもよい。また、ミキサー２７は、Ｔ波区間信号がハイレベルの間に、Ｔ波合成音が、Ｐ波合成音を逆方向のスピーカー２９からスピーカー２８に移動するように聞こえるべく、スピーカー２８から出力する音量とスピーカー２９から出力する音量とを変化させてもよい。このように、空間的に可聴音が聞こえる方向を変化させることによっても、ユーザが、夫々の合成音を識別しやすくなる。
【００５１】
図７は、パルス波と可聴音の出力タイミングとの関係を示す図である。図７（ａ）における▲印は、可聴音が出力されるタイミングを示している。図７（ａ）においては、複数のパルス波の幅よりも短い間隔で、周波数が異なる複数のグラニュラー合成音により構成される可聴音が出力されることを示しているが、出力部１３３は、パルス波の振幅の変化率が所定の値よりも大きいタイミングで、グラニュラー合成音を出力するものとしてもよい。
【００５２】
例えば、出力部１３３は、出力タイミングにおけるパルス波の値と、直前の出力タイミングにおけるパルス波の値との差が所定の範囲内である場合、可聴音を出力しないものとする。図７（ｂ）における△印は、可聴音が出力されないタイミングを示している。このように、出力部１３３が、パルス波の値に所定の大きさ以上の変化があったタイミングで可聴音を出力することで、ユーザが、パルス波の特徴を把握しやすくなる。なお、出力部１３３がパルス波の振幅の変化率が所定の値よりも大きいタイミングを検出する方法は任意であるが、例えば、所定の窓時間におけるパルス波の値の変動の大きさを示す分散を用いることができる。
【００５３】
図８は、ＱＲＳ波に対応するタイミングで出力される可聴音について説明するための図である。出力部１３３は、ＱＲＳ波区間信号の開始位置に対応するタイミングから所定期間にわたって第１の音色の第１サイン音を出力し、ＱＲＳ波区間信号の終了位置に対応するタイミングから所定期間にわたって第２の音色の第２サイン音を出力する。
【００５４】
図８（ａ）に示すように、ＱＲＳ波が正常な細いパルス波である場合、第１サイン音と第２サイン音とが重なって、一つの音に聞こえる。これに対して、図８（ｂ）に示すように、ＱＲＳ波に異常が生じており、幅の広いパルス波になっている場合、第１サイン音と第２サイン音とが分離されて聞こえる。このようにすることで、ユーザが、ＱＲＳ波の幅が大き過ぎる異常状態を把握しやすくなり、不整脈の診断に好適である。
【００５５】
［第１の実施形態における効果］
以上説明したように、第１の実施形態における可聴音出力装置１は、心拍波形に含まれている複数のパルス波の種類に対応する音域内で、複数のパルス波の大きさに応じて変化する周波数のグラニュラー合成音により構成される可聴音を出力することができる。可聴音出力装置１は、パルス波の種類に応じて、異なる音域でパルス波の波形に応じたメロディを出力することで、ユーザが、Ｐ波、ＱＲＳ波及びＴ波の夫々の発生タイミングに関する状態を把握できるとともに、夫々のパルス波の波形に異常があるか否かを把握することができる。
【００５６】
また、可聴音出力装置１は、ユーザの認知、すなわちユーザが音に対して抱く心象が、パルス波の状態に応じた状態になるような音量、音高、音色、リズム、メロディ、ハーモニーを用いた可聴音を出力することにより、ユーザが直感的に異常状態を把握できるようにすることが可能になる。このように、聴覚的なゲシュタルトを考慮した可聴音を用いることで、ユーザは、画面を見ない状態で他の作業をしている間にも、心拍信号に異常が生じたことを速やかに認識することができる。また、ユーザは、可聴音を聞くことにより、視覚では認識しづらい異常状態を把握することもできる。
【００５７】
＜第２の実施形態＞
図９は、第２の実施形態に係る可聴音出力装置２の構成を示す図である。第２の実施形態に係る可聴音出力装置２は、表示制御部１３４及び表示部１４をさらに有する点で第１の実施形態に係る可聴音出力装置１と異なる。表示部１４は、パルス波の画像を表示するディスプレイである。位置特定部１３２は、出力部１３３が出力する可聴音に対応するタイミングで、画像の表示態様を変化させる。
【００５８】
位置特定部１３２は、出力部１３３に対してＰ波、ＱＲＳ波及びＴ波の位置を示す区間信号を出力するタイミングに同期して、バッファ１１から読み出したデジタル心拍信号を、Ｐ波、ＱＲＳ波及びＴ波の位置を示す情報に関連付けて表示制御部１３４に対して出力する。表示制御部１３４は、位置特定部１３２から入力されたデジタル心拍信号に基づく画像を生成して表示部１４に表示させる。
【００５９】
表示制御部１３４は、デジタル心拍信号に基づく画像を生成する際に、Ｐ波、ＱＲＳ波及びＴ波のタイミングで、夫々のパルス波に対応する表示態様で画像を加工する。具体的には、表示制御部１３４は、出力部１３３が出力する可聴音の強調度に対応するように画像を強調する。例えば、表示制御部１３４は、Ｐ波に対応する可聴音がＴ波に対応する可聴音よりも強調されている場合、Ｐ波に対応するタイミングにおいて、Ｔ波に対応するタイミングよりも強調された色、太さ又は模様により心拍信号を表示する。表示制御部１３４は、例えば、Ｐ波に対応するタイミングにおいて赤色の太い線で心拍信号を表示し、Ｔ波に対応するタイミングにおいて青色の細い線で心拍信号を表示する。
【００６０】
［第２の実施形態における効果］
以上説明したように、第２の実施形態における可聴音出力装置２は、心拍信号に同期して可聴音を出力するとともに、可聴音に合わせて表示態様が変化する画像を表示する。このようにすることで、ユーザは、可聴音を聞きながら、パルス波の波形を確認することができるので、診断の精度を向上させることができる。
【００６１】
＜実施例＞
可聴音出力装置１を用いて、心電図測定装置から取得した心拍信号に基づいてＰ波、ＱＲＳ波、Ｔ波の位置を特定し、特定した位置に対応するタイミングにおいて可聴音を出力し、心拍信号に生じた異常状態を認識できるかどうかを確認する実験を行った。
【００６２】
図１０から図１３は、心電図測定装置から取得した心拍信号に基づいて算出した分散値、分散値に基づいて生成したＰ波区間信号及びＴ波区間信号を示す図である。図１０は、正常な心拍信号に対応する区間信号を示す図である。図１１は、心室性期外収縮（ＶＰＣ）が発生した状態の心拍信号に対応する区間信号を示す図である。図１２は、心房性期外収縮（ＰＡＣ）が発生した状態の心拍信号に対応する区間信号を示す図である。図１３は、心室頻拍（ＶＴ）が発生した状態の心拍信号に対応する区間信号を示す図である。
【００６３】
心拍信号に異常が発生している場合には、Ｐ波区間信号及びＴ波区間信号が正常な状態と異なっていることがわかる。Ｐ波区間、Ｔ波区間、ＱＲＳ波のタイミングに対応する音域で、夫々の区間の波形に対応するメロディを聞くことができることで、心拍信号の異常状態を容易に認識することができることを確認できた。
【００６４】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００６５】
例えば、上記の実施形態においては、パルス波を含む信号が心拍信号である例について説明したが、これに限らない。パルス波を含む信号は、他の任意の信号又はデータであってもよく、例えば、脳波信号、筋電波信号及び地震波信号等の信号、又は気象データ及び天文データ等のデータであってもよい。
【００６６】
また、上記の実施形態においては、主に、出力部１３３が、記憶部１２から読み出した可聴音データに基づいて可聴音を生成し、生成した可聴音を出力する例について説明したが、これに限らない。出力部１３３は、位置特定部１３２が特定した複数のパルス波の位置に対応するタイミングにおいて、複数のパルス波の種類、及び複数のパルス波の大きさに対応する演算式を用いて、連続的に周波数が変化する可聴音を生成してもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１  可聴音出力装置
２  可聴音出力装置
１１  バッファ
１２  記憶部
１３  制御部
１４  表示部
２１  Ｐ波合成音生成部
２２  Ｔ波合成音生成部
２３  ＱＲＳ波合成音生成部
２４  ゲート部
２５  ゲート部
２６  ゲート部
２７  ミキサー
２８  スピーカー
２９  スピーカー
１３１  取得部
１３２  位置特定部
１３３  出力部
１３４  表示制御部
【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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