厚生労働科学研究費補助金（循環器疾患・糖尿病等生活習慣病対策総合研究事業）
分担研究報告書

ネックバンド型口腔咽喉音センサによる笑いと日常行動記録の同時計測に関する研究
研究分担者

松村雅史

大阪電気通信大学大学院 医療福祉工学研究科教授

研究要旨
本研究では、笑いの質問紙調査の質の高い分析を行うために、ウェアラブル（身体装着型）笑い計測システムによる客観的指標による妥当性検討を行うことを目的とする。今年
度は、口腔咽喉音のケプストラム分析により笑い声の基本周波数を推定し、日常生活下や軽い体操時の体動に伴う雑音、会話、咳などと識別可能な特徴量を見出して笑いの認識率を向上させた。さらに、日常行動記録との同時計測を行い、行動記録にある笑いの回答と笑い測定結果が一致することを示した。笑い測定の客観的指標と笑いの質問調査の結果が一致するという妥当性を示す結果を得ることができた。
四肢を拘束しないウェアラブル（身体装着Ａ．研究目的
近年、笑いなどのポジティブな心理的介型）笑い計測システムの開発を行っている。

入は、楽しく、気軽に継続することができ

本法は咽喉マイクロフォンを用いて測定しる利点を有しており、ストレス低減、糖尿た口腔咽喉音から笑いを検出する。従来、病の重症化予防などの先制医療での利用が体動に伴う雑音や咳などが笑いの識別率が期待されている。そのためには笑いなどの低下することが問題とされており、口腔咽ポジティブな心理的介入の有用性を示すエ

喉音に対してケプストラム分析を行い笑いビデンスが求められる。その笑いや日常生の識別率向上を行う。次に日常生活下で長活動作を含めたビッグデータの収集は主に時間測定と行動記録を同時に行い、笑いの質問紙調査により行われ、この質問紙調査

質問の回答と笑い測定結果が一致することならびに分析の質を向上させるためには、を実証実験により明らかにする。

笑い測定結果の客観的指標による妥当性をＢ．研究方法示すことが重要である。
本研究では、日常生活下での笑いの無意頸部にマイクロフォンを装着することで識・無拘束モニタリングと日常生活下での口腔咽喉音を計測する方法では、体動に伴行動記録の同時測定を行い、これにより笑う音、咳なども混入することがある。また、いの客観的指標を得ることを目的とする。

時間的特徴が類似する場合、笑いと誤検出

日常生活下において軽い体操時の笑いを測することが解決すべき課題である。図１（ａ）

定するために、周囲雑音に対して頑健で、に示すようにワッハッハという笑い声は声- 44 -

帯振動を伴う有声音であり、多くの場合、声音の判定、基本周波数、サウンドスペク

母音/a/が含まれる周期的に発声音が繰りトログラム、口腔咽喉音波形の振幅包絡線返される。しかし、同図（ｂ）の会話音声を推定する。の中でも音節の間隔のバラツキが小さい場（倫理面での配慮）合、笑いと誤識別される。日常生活下での口腔咽喉音には両方が混在することから、

本研究のウェアラブルセンサ（身体装着

本研究では、会話と笑いを識別するために、型センサ）を用いた笑い測定の実験は、学

この有声音である特徴を代表的な音声分析外の委員を含む「大阪電気通信大学におけ法であるケプストラム分析により笑いを識る生体を対象とする研究および教育に関す別する方法を提案する。ケプストラム分析る倫理委員会」に申請し、研究内容の承認の処理を図 2 に示す。口腔咽喉音をフーリを得ている（承認番号 生倫認 08-020 号）。

エ変換して得られたパワースペクトルの対また、口腔咽喉音の無意識・無拘束計測に数をとり、さらに逆フーリエ変換して、声基づく笑い測定について、データはすべて帯特性（基本周波数）と声道特性を分離す暗号化された専用の USB メモリに保存し、る方法である。本研究では振幅包絡線の時個人情報保護の対策をとっている。さらに間的特徴に加えて、有声音と無声音の識別、研究対象者に実験方法やデータ処理に関す基本周波数を特徴量として識別する。

るインフォームド・コンセントを行い、実験を行った。

被験者は健常 20 代男性 10 名、20 代女性2 名の計 12 名を被験者とし、日常生活中のＣ．研究結果音声を長時間収集し計測する。計測時間は各 6 時間で合計 72 時間の長時間日常会話音

日常生活下での会話と笑い声を比較した

声 690 サンプルを収集した。なお、本研究結果を図３に示す。同図（ａ）は笑いと判

では「ハッハッハッハ」の音節が 4 回以上定された結果で「ハッハッハッハ」の音節続いた大きな笑いを爆笑と定義する。本研が4回発声されている。同図（ｂ）は口腔咽究での音声の収集には頸部に装着可能な咽喉音の振幅が繰り返し行われた会話の例で

喉マイクロフォン(南豆無線電機社製、周波ある。振幅包絡線の時間的特徴である音節

数帯域：200～3000[Hz]、サンプリング周波間隔は、笑い平均値：268ms（SD:48ms）、数：16[kHz]、感度：-40～-45[dB])を用い会話では126ms（SD：13ms）であり、音節間た。この咽喉マイクロフォンは外部からの隔のバラツキは笑いより小さい（周期的で雑音の混入を低減させることができ、四肢ある）。基本周波数を比べると笑いの場合、を拘束せずに口腔咽喉音を長時間モニタリ200Hz～300Hzに分布し、会話の場合、100Hング可能である。咽喉マイクロフォンを被z前後の値となる。大きく笑っている場合、験者の頸部に装着し、IC レコーダ(SONY 製

基本周波数が高くなる傾向が認められる。

ICD-UX523、サンプリング周波数：44.1[kHz]、そこで時間的特徴では笑いと判定された量子化ビット数：16[bit])に接続して日常データ（笑いと会話）の基本周波数を比較

生 活下 の口 腔咽 喉音 を無 圧縮のした結果を図４に示す。●印は会話、▲印

LPCM(44/16)形式で録音した。収集したデーは笑いである。この結果より笑い声の基本

タからケプストラム分析により有声音/無周波数は会話に比べて高い傾向にあること- 45 -

が認められた。以上の結果より、口腔咽喉どは、周期をもたない無声音の特性を示す音の振幅包絡線の時間的特徴と基本周波数ことが前年度の研究で明らかにしている。

を併用することで笑いの識別率が向上する

本年度は、時間的特徴が類似することで誤認識する会話音声について基本周波数をことがわかる。
日常生活下で口腔咽喉音と日常行動記録

特徴量とすることで笑いの識別率が向上すとの同時計測を行い、行動記録にある笑いることが明らかになった。さらに日常生活の回答と笑い測定結果を比較した。被験者下での長時間測定と行動記録の同時計測のは健常人12名、1回の測定時間10時間、1名

結果、笑い測定の客観的指標と笑いの質問あたり2回の測定を行い、総計測時間は20時

調査の結果が一致する例を示すことができ間である。口腔咽喉音を測定する咽喉マイた。日常生活下で多くのデータ分析を行う

クロフォンを装着するとともに行動記録をことで、笑いやポジティブな心理的因子の記載する事とした。特によく笑った時間帯評価の妥当性を示すことができると考えらを記録することとした。その行動記録の例れる。

を図５に示す。笑いの測定は口腔咽喉音の振幅包絡線と基本周波数を併用して識別をＥ．結論行うとともに、聴取により確認して笑いのネックバンド型口腔咽喉音センサによる回数を求めた。図６には笑い回数の測定結

笑いと日常行動記録の同時計測に関する研果を示す。午前8時から午後6時までの10時究を行った。口腔咽喉音のケプストラム分

間で、20分毎の笑い回数を縦軸に示す。同析により有声音の識別を可能とし、口腔咽図の上には行動記録表に記載された情報を喉音の振幅包絡線の時間的特徴と基本周波示している。電車とバイクでの移動後、研数を併用することで笑いの識別率の向上を究室での活動を行っている。間食、昼食時行った。さらに、日常行動記録との同時計に笑いが記録されている。最も笑い回数が測を行い、行動記録にある笑いの回答と笑多いのは17時前後の時間帯であり、DVD鑑賞い測定結果が一致することを示した。と雑談の時であり、30回の笑いが認められ今後、被験者などのデータ数を増やすこた。被験者の行動記録においても雑談の時とで笑い測定の客観的指標と笑いの質問調にかなり笑ったと記載されており、両方の査の結果が一致するという妥当性を示すこ結果が一致した。別の日の実験ではあまりとができると期待できる。

笑わなかったとの記録があり、笑い測定結果もほとんど認められなかった。今後、被Ｆ．健康危険情報

験者を増やすためにデータを収集する必要（総括研究報告書にまとめて記入）があるが、笑い測定の客観的指標と笑いの質問調査の結果が一致する例を得ることがＧ．研究発表できた。

1. 論文発表
1)酒井 徳昭、松村雅史:口腔咽喉音分析にＤ．考察よる無呼吸と低呼吸の無拘束モニタリング,

日常生活下での笑いの測定では、体動に

電 気 学 会 論 文 誌 C, Vol.134, No.11,

よる衣服などとの接触音、咳嗽、嚥下音な

pp.1613-1616(2014)- 46 -2.

2) 若田武蔵,辻村肇,辻竜之介,松村雅史,

学会発表1) 若田武蔵，松村雅史，辻 竜之介，辻村口腔咽喉音のケプストラム分析による口腔肇, 口腔咽喉音のケプストラム分析による機能の計測,電子情報通信学会,信学技報,口腔機能の長時間計測, 平成 26 年度電気vol. 114, no. 79, MBE2014-21, pp. 41-44,

学会電子・情報・システム部門大会, PS6-3,

2014 年 6 月 13 日，北海道大学

2014 年 9 月 3 日（水）～6 日（土）,島根大
Ｈ．知的財産権の出願・登録状況

学 松江キャンパス

なし

図１ 笑いと会話音声波形

図２

口腔咽喉音のケプストラム分析の処理方法- 47 -振幅

振幅0266ms211ms

80328ms
パワー(dB)パワー(dB)80
60
4020145ms60

周波数(Hz)

400
300
200

40
20

300
200
100

443
2
1

基本周波数

40010003
2
100

200

400時間(ms)

600

800

0200（ａ）笑い
図３127ms 107ms

0

基本周波数

周波数(kHz)

周波数(Hz)0周波数(kHz)0400
時間(ms)

600

800（ｂ）会話

笑い（左）と会話（右）の口腔音の分析結果（最上段：音声波形、２段：振幅包絡線、３段：基本周波数、４段：サウンドスペクトログラム）（a）被験者ａ
図４（b）被験者ｂ笑いと会話の基本周波数の比較- 48 -

図５電車

日常生活での行動記録の一例

バイク

笑い
35回数

研究室
間食

昼食

雑談

3025
2015
10508910111213141516時 刻
図５

日常生活下（10 時間）の笑い測定結果と行動記録- 49 -

1718