特許 6963795 嚥下音判定装置及び嚥下音判定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6963795

(24)【登録日】2021年10月20日

(45)【発行日】2021年11月10日

(54)【発明の名称】嚥下音判定装置及び嚥下音判定方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/11 20060101AFI20211028BHJP

   A61B 7/04 20060101ALI20211028BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/11 310

   A61B7/04 L

   A61B5/11ZDM

【請求項の数】18

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-168705(P2017-168705)

(22)【出願日】2017年9月1日

(65)【公開番号】特開2019-42148(P2019-42148A)

(43)【公開日】2019年3月22日

【審査請求日】2020年8月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】304023318

【氏名又は名称】国立大学法人静岡大学

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100124800

【弁理士】

【氏名又は名称】諏澤 勇司

(74)【代理人】

【識別番号】100195811

【弁理士】

【氏名又は名称】秋元 達也

(72)【発明者】

【氏名】西村 雅史

【審査官】 北島 拓馬

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０１７６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０１１５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０５３２４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０７５７５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２８６２６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０６６０４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２３２０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２４５４９９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０６ − ５／２２

Ａ６１Ｂ ７／００ − ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象者の咽喉部において生成された咽喉音が前記対象者の嚥下による嚥下音であるか否かを判定する嚥下音判定装置であって、
前記対象者の頸部の第１部位において集音された前記咽喉音を第１音響信号として取得する第１信号取得部と、
前記対象者の頸部の前記第１部位とは異なる第２部位において集音された前記咽喉音を第２音響信号として取得する第２信号取得部と、
前記第１信号取得部により取得された前記第１音響信号と前記第２信号取得部により取得された前記第２音響信号との判定用相互相関値を算出する算出部と、
前記算出部により算出された前記判定用相互相関値に基づいて、前記咽喉音が嚥下音であるか否かを判定する判定部と、
前記判定部による判定結果を出力する出力部と、を備える、嚥下音判定装置。

【請求項2】

前記算出部は、
前記第１音響信号又は前記第２音響信号のいずれか一方を、他方に対して、互いに異なる遅延時間だけ遅延させた複数の遅延音響信号を取得し、
複数の前記遅延音響信号のそれぞれと前記第１音響信号又は前記第２音響信号のいずれか他方とに基づいて相互相関値をそれぞれ算出し、
複数の前記相互相関値のうちの最大値、又は、複数の前記相互相関値の平均値を前記判定用相互相関値として用いる、請求項１に記載の嚥下音判定装置。

【請求項3】

前記算出部は、
前記第１音響信号又は前記第２音響信号のいずれか一方を、他方に対して、所定の遅延時間だけ遅延させた遅延音響信号を取得し、
前記遅延音響信号と前記第１音響信号又は前記第２音響信号のいずれか他方とに基づいて相互相関値を算出し、
前記相互相関値を前記判定用相互相関値として用いる、請求項１に記載の嚥下音判定装置。

【請求項4】

前記判定部は、
前記判定用相互相関値に基づいて、前記咽喉音の生成位置が経時的に変化するか否かを判定し、
前記咽喉音の生成位置が経時的に変化すると判定した場合に、当該咽喉音が前記嚥下音であると判定し、前記咽喉音の生成位置が経時的に変化しないと判定した場合に、当該咽喉音が前記嚥下音でないと判定する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の嚥下音判定装置。

【請求項5】

前記判定部は、
前記判定用相互相関値と予め設定された閾値とを比較し、その比較結果に基づいて、前記咽喉音の生成位置が経時的に変化するか否かを判定する、請求項４に記載の嚥下音判定装置。

【請求項6】

前記判定部は、
前記判定用相互相関値を含む複数の特徴量を用いた機械学習により咽喉音が嚥下音であるか否かを識別するモデルを学習し、当該モデルに基づいて前記咽喉音が嚥下音であるか否かを判定する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の嚥下音判定装置。

【請求項7】

前記第１信号取得部は、前記第１部位において集音される全区間に亘って取得された音響信号のうち、有音区間における音響信号を前記第１音響信号として抽出し、
前記第２信号取得部は、前記第２部位において集音される全区間に亘って取得された音響信号のうち、前記有音区間における音響信号を前記第２音響信号として抽出する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の嚥下音判定装置。

【請求項8】

前記判定部により前記嚥下音であると判定された前記咽喉音の数を計数する計数部を備える、請求項７に記載の嚥下音判定装置。

【請求項9】

前記第１部位は、前記対象者の頸部の側面において中咽頭部に対応する部位であり、
前記第２部位は、前記対象者の頸部の側面において下咽頭部に対応する部位である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の嚥下音判定装置。

【請求項10】

対象者の咽喉部において生成された咽喉音が前記対象者の嚥下による嚥下音であるか否かを判定する嚥下音判定装置によって実行される嚥下音判定方法であって、
嚥下音判定装置のコントローラが、前記対象者の頸部の第１部位において集音された前記咽喉音を第１音響信号として取得すると共に、前記対象者の頸部の前記第１部位とは異なる第２部位において集音された前記咽喉音を第２音響信号として取得する信号取得ステップと、
前記コントローラが、前記第１音響信号と前記第２音響信号との判定用相互相関値を算出する算出ステップと、
前記コントローラが、前記判定用相互相関値に基づいて、前記咽喉音が嚥下音であるか否かを判定する判定ステップと、
前記コントローラが、前記判定ステップにおける判定結果を出力する出力ステップと、を備える、嚥下音判定方法。

【請求項11】

前記算出ステップにおいては、前記コントローラが、
前記第１音響信号又は前記第２音響信号のいずれか一方を、他方に対して、互いに異なる遅延時間だけ遅延させた複数の遅延音響信号を取得し、
複数の前記遅延音響信号のそれぞれと前記第１音響信号又は前記第２音響信号のいずれか他方とに基づいて相互相関値をそれぞれ算出し、
複数の前記相互相関値のうちの最大値、又は、複数の前記相互相関値の平均値を前記判定用相互相関値として用いる、請求項１０に記載の嚥下音判定方法。

【請求項12】

前記算出ステップにおいては、前記コントローラが、
前記第１音響信号又は前記第２音響信号のいずれか一方を、他方に対して、所定の遅延時間だけ遅延させた遅延音響信号を取得し、
前記遅延音響信号と前記第１音響信号又は前記第２音響信号のいずれか他方とに基づいて相互相関値を算出し、
前記相互相関値を前記判定用相互相関値として用いる、請求項１０に記載の嚥下音判定方法。

【請求項13】

前記判定ステップにおいては、前記コントローラが、
前記判定用相互相関値に基づいて、前記咽喉音の生成位置が経時的に変化するか否かを判定し、
前記咽喉音の生成位置が経時的に変化すると判定した場合に、当該咽喉音が前記嚥下音であると判定し、前記咽喉音の生成位置が経時的に変化しないと判定した場合に、当該咽喉音が前記嚥下音でないと判定する、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の嚥下音判定方法。

【請求項14】

前記判定ステップにおいては、前記コントローラが、
前記判定用相互相関値と予め設定された閾値とを比較し、その比較結果に基づいて、前記咽喉音の生成位置が経時的に変化するか否かを判定する、請求項１３に記載の嚥下音判定方法。

【請求項15】

前記判定ステップにおいては、前記コントローラが、
前記判定用相互相関値を含む複数の特徴量を用いた機械学習により咽喉音が嚥下音であるか否かを識別するモデルを学習し、当該モデルに基づいて前記咽喉音が嚥下音であるか否かを判定する、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の嚥下音判定方法。

【請求項16】

前記信号取得ステップにおいては、前記コントローラが、
前記第１部位において集音される全区間に亘って取得された音響信号のうち、有音区間における音響信号を前記第１音響信号として抽出し、
前記第２部位において集音される全区間に亘って取得された音響信号のうち、前記有音区間における音響信号を前記第２音響信号として抽出する、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の嚥下音判定方法。

【請求項17】

前記コントローラが、前記判定ステップにおいて前記嚥下音であると判定した前記咽喉音の数を計数する計数ステップを備える、請求項１６に記載の嚥下音判定方法。

【請求項18】

前記第１部位は、前記対象者の頸部の側面において中咽頭部に対応する部位であり、
前記第２部位は、前記対象者の頸部の側面において下咽頭部に対応する部位である、請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の嚥下音判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、嚥下音判定装置及び嚥下音判定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば傷病、加齢等に起因して嚥下機能が低下すると、食事の際に通常よりも誤嚥が起こりやすくなる。誤嚥は誤嚥性肺炎の一因とされていることから、例えば医療又は介護の現場では、対象者の嚥下機能の状態を把握することが求められる場合がある。そこで、例えば対象者の嚥下による嚥下音を検出することで当該対象者が嚥下を行ったことを検知し、その検知結果に基づいて対象者の嚥下機能の状態を把握する手法が知られている。

【0003】

ここで、嚥下音を検出するための装置として、対象者の頸部に配置される集音部により嚥下音を集音するように構成された装置が提案されている。例えば特許文献１には、対象者の頸部に配置される嚥下音用マイクロフォンに加えて対象者の鼻部近傍に配置される鼻孔音用マイクロフォンを備え、鼻孔音用マイクロフォンにより集音された鼻孔音に基づいて呼吸の停止期間を判定し、呼吸の停止期間中に嚥下音用マイクロフォンにより集音された咽喉音を嚥下音として検出する装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５−５１１５９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、対象者の頸部において集音される咽喉音は、嚥下音であるとは限られず、例えば咀嚼、発話等によるノイズである場合もある。咽喉音が嚥下音であるかノイズであるかを正確に区別することは容易ではない。

【0006】

そこで、本発明は、咽喉音が嚥下音であるか否かを精度良く判定することができる嚥下音判定装置及び嚥下音判定方法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】

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下の事実を新たに見出した。すなわち、対象者の咽喉部において生成された咽喉音が、対象者の頸部における互いに異なる２箇所の部位で集音され、それぞれ音響信号として取得された場合、これらの音響信号の相互相関値は、咽喉音が嚥下音であるときと咽喉音以外のノイズであるときとで互いに異なる傾向を示す。

【0008】

かかる事実を踏まえ、本発明に係る嚥下音判定装置は、対象者の咽喉部において生成された咽喉音が対象者の嚥下による嚥下音であるか否かを判定する嚥下音判定装置であって、対象者の頸部の第１部位において集音された咽喉音を第１音響信号として取得する第１信号取得部と、対象者の頸部の第１部位とは異なる第２部位において集音された咽喉音を第２音響信号として取得する第２信号取得部と、第１信号取得部により取得された第１音響信号と第２信号取得部により取得された第２音響信号との相互相関値を算出する算出部と、算出部により算出された相互相関値に基づいて、咽喉音が嚥下音であるか否かを判定する判定部と、判定部による判定結果を出力する出力部と、を備える。

【0009】

この嚥下音判定装置によれば、対象者の頸部の第１部位において集音された咽喉音が信号として取得された第１音響信号と、対象者の頸部の第２部位において集音された当該咽喉音が信号として取得された第２音響信号と、の相互相関値が算出される。咽喉音が嚥下音である場合と咽喉音以外のノイズである場合とでは、算出された相互相関値は互いに異なる傾向を示す。そこで、この装置は、算出された相互相関値に基づいて当該咽喉音が嚥下音であるか否かを判定する。よって、この装置は、咽喉音が嚥下音であるか否かを精度良く判定することができる。

【0010】

本発明に係る嚥下音判定装置では、算出部は、第１音響信号又は第２音響信号のいずれか一方を、他方に対して、互いに異なる遅延時間だけ遅延させた複数の遅延音響信号を取得し、複数の遅延音響信号のそれぞれと第１音響信号又は第２音響信号のいずれか他方とに基づいて相互相関をそれぞれ算出し、複数の相互相関のうちの最大値、又は、複数の相互相関の平均値を相互相関値として用いてもよい。これによれば、この装置は、咽喉音の生成位置と第１部位との距離と、咽喉音の生成位置と第２部位との距離と、に差があることの影響を効果的に抑制することができる。

【0011】

本発明に係る嚥下音判定装置では、算出部は、第１音響信号又は第２音響信号のいずれか一方を、他方に対して、所定の遅延時間だけ遅延させた遅延音響信号を取得し、遅延音響信号と第１音響信号又は第２音響信号のいずれか他方とに基づいて相互相関を算出し、相互相関を相互相関値として用いてもよい。これによれば、この装置は、咽喉音の生成位置と第１部位との距離と、咽喉音の生成位置と第２部位との距離と、に差があることの影響を簡便な処理により抑制することができる。

【0012】

本発明に係る嚥下音判定装置では、判定部は、相互相関値に基づいて、咽喉音の生成位置が経時的に変化するか否かを判定し、咽喉音の生成位置が経時的に変化すると判定した場合に、当該咽喉音が嚥下音であると判定し、咽喉音の生成位置が経時的に変化しないと判定した場合に、当該咽喉音が嚥下音でないと判定してもよい。咽喉音が嚥下音である場合、対象者による嚥下の動作の段階によって（すなわち、対象者が嚥下しようとしている嚥下対象物の咽喉部における位置によって）、咽喉音の生成位置が経時的に変化する。咽喉音の生成位置が経時的に変化すると、咽喉音の生成位置と第１部位との位置関係、及び、咽喉音の生成部位と第２部位との位置関係が経時的に変化するため、第１音響信号と第２音響信号との相互相関値は比較的小さくなる傾向を示す。一方、咽喉音が嚥下音以外のノイズである場合、対象者による嚥下の動作の段階によって、咽喉音の生成位置が経時的に変化しない。咽喉音の生成位置が経時的に変化しないと、咽喉音の生成位置と第１部位との位置関係、及び、咽喉音の生成部位と第２部位との位置関係が経時的に変化しないため、第１音響信号と第２音響信号との相互相関値は比較的大きくなる傾向を示す。そこで、この装置は、相互相関値に基づいて咽喉音の生成位置が経時的に変化すると判定した場合に、当該咽喉音が嚥下音であると判定し、一方、相互相関値に基づいて咽喉音の生成位置が経時的に変化しないと判定した場合に、当該咽喉音が嚥下音でないと判定する。よって、この装置は、咽喉音が嚥下音であるか否かを精度良く判定することができる。

【0013】

本発明に係る嚥下音判定装置では、判定部は、相互相関値と予め設定された閾値とを比較し、その比較結果に基づいて、咽喉音の生成位置が経時的に変化するか否かを判定してもよい。これによれば、相互相関値との比較対象として予め設定された閾値が用いられるため、この装置は、咽喉音が嚥下音であるか否かを簡便な処理により判定することができる。

【0014】

本発明に係る嚥下音判定装置では、判定部は、相互相関値を含む複数の特徴量を用いた機械学習により咽喉音が嚥下音であるか否かを識別するモデルを学習し、当該モデルに基づいて咽喉音が嚥下音であるか否かを判定してもよい。これによれば、相互相関値のみならず他の特徴量も用いた機械学習により咽喉音が嚥下音であるか否かが総合的に判定されるため、この装置は、咽喉音が嚥下音であるか否かをより精度良く判定することができる。

【0015】

本発明に係る嚥下音判定装置では、第１信号取得部は、第１部位において集音される全区間に亘って取得された音響信号のうち、有音区間における音響信号を第１音響信号として抽出し、第２信号取得部は、第２部位において集音される全区間に亘って取得された音響信号のうち、有音区間における音響信号を第２音響信号として抽出してもよい。これによれば、咽喉音を含む全区間に亘って取得された音響信号のうちから咽喉音に対応する区間の音響信号を手動で抽出する必要がないため、この装置は、処理の自動化を図ることができる。

【0016】

本発明に係る嚥下音判定装置は、判定部により嚥下音であると判定された咽喉音の数を計数する計数部を備えてもよい。これによれば、この装置は、例えば対象者の嚥下機能の状態を把握するための検査等の自動化を図ることができる。

【0017】

本発明に係る嚥下音判定装置では、第１部位は、対象者の頸部の側面において中咽頭部に対応する部位であり、第２部位は、対象者の頸部の側面において下咽頭部に対応する部位であってもよい。これによれば、この装置は、第１音響信号及び第２音響信号をより確実に取得することができるため、第１音響信号と第２音響信号との相互相関値をより適切に算出することが可能となる。よって、この装置は、咽喉音が嚥下音であるか否かをより精度良く判定することができる。

【0018】

本発明に係る嚥下音判定方法は、対象者の咽喉部において生成された咽喉音が対象者の嚥下による嚥下音であるか否かを判定する嚥下音判定方法であって、対象者の頸部の第１部位において集音された咽喉音を第１音響信号として取得すると共に、対象者の頸部の第１部位とは異なる第２部位において集音された咽喉音を第２音響信号として取得する信号取得ステップと、第１音響信号と第２音響信号との相互相関値を算出する算出ステップと、相互相関値に基づいて、咽喉音が嚥下音であるか否かを判定する判定ステップと、判定ステップにおける判定結果を出力する出力ステップと、を備える。

【0019】

この嚥下音判定方法によれば、対象者の頸部の第１部位において集音された咽喉音が信号として取得された第１音響信号と、対象者の頸部の第２部位において集音された当該咽喉音が信号として取得された第２音響信号と、の相互相関値が算出される。咽喉音が嚥下音である場合と咽喉音以外のノイズである場合とでは、算出された相互相関値は互いに異なる傾向を示す。そこで、この方法では、算出された相互相関値に基づいて当該咽喉音が嚥下音であるか否かを判定する。よって、この方法では、咽喉音が嚥下音であるか否かを精度良く判定することができる。

【0020】

本発明に係る嚥下音判定方法では、算出ステップにおいては、第１音響信号又は第２音響信号のいずれか一方を、他方に対して、互いに異なる遅延時間だけ遅延させた複数の遅延音響信号を取得し、複数の遅延音響信号のそれぞれと第１音響信号又は第２音響信号のいずれか他方とに基づいて相互相関をそれぞれ算出し、複数の相互相関のうちの最大値、又は、複数の相互相関の平均値を相互相関値として用いてもよい。これによれば、この方法では、咽喉音の生成位置と第１部位との距離と、咽喉音の生成位置と第２部位との距離と、に差があることの影響を効果的に抑制することができる。

【0021】

本発明に係る嚥下音判定方法では、算出ステップにおいては、第１音響信号又は第２音響信号のいずれか一方を、他方に対して、所定の遅延時間だけ遅延させた遅延音響信号を取得し、遅延音響信号と第１音響信号又は第２音響信号のいずれか他方とに基づいて相互相関を算出し、相互相関を相互相関値として用いてもよい。これによれば、この方法では、咽喉音の生成位置と第１部位との距離と、咽喉音の生成位置と第２部位との距離と、に差があることの影響を簡便な処理により抑制することができる。

【0022】

本発明に係る嚥下音判定方法では、判定ステップにおいては、相互相関値に基づいて、咽喉音の生成位置が経時的に変化するか否かを判定し、咽喉音の生成位置が経時的に変化すると判定した場合に、当該咽喉音が嚥下音であると判定し、咽喉音の生成位置が経時的に変化しないと判定した場合に、当該咽喉音が嚥下音でないと判定してもよい。咽喉音が嚥下音である場合、対象者による嚥下の動作の段階によって（すなわち、対象者が嚥下しようとしている嚥下対象物の咽喉部における位置によって）、咽喉音の生成位置が経時的に変化する。咽喉音の生成位置が経時的に変化すると、咽喉音の生成位置と第１部位との位置関係、及び、咽喉音の生成部位と第２部位との位置関係が経時的に変化するため、第１音響信号と第２音響信号との相互相関値は比較的小さくなる傾向を示す。一方、咽喉音が嚥下音以外のノイズである場合、対象者による嚥下の動作の段階によって、咽喉音の生成位置が経時的に変化しない。咽喉音の生成位置が経時的に変化しないと、咽喉音の生成位置と第１部位との位置関係、及び、咽喉音の生成部位と第２部位との位置関係が経時的に変化しないため、第１音響信号と第２音響信号との相互相関値は比較的大きくなる傾向を示す。そこで、この方法では、相互相関値に基づいて咽喉音の生成位置が経時的に変化すると判定した場合に、当該咽喉音が嚥下音であると判定し、一方、相互相関値に基づいて咽喉音の生成位置が経時的に変化しないと判定した場合に、当該咽喉音が嚥下音でないと判定する。よって、この方法では、咽喉音が嚥下音であるか否かを精度良く判定することができる。

【0023】

本発明に係る嚥下音判定方法では、判定ステップにおいては、相互相関値と予め設定された閾値とを比較し、その比較結果に基づいて、咽喉音の生成位置が経時的に変化するか否かを判定してもよい。これによれば、相互相関値との比較対象として予め設定された閾値が用いられるため、この方法では、咽喉音が嚥下音であるか否かを簡便な処理により判定することができる。

【0024】

本発明に係る嚥下音判定方法では、判定ステップにおいては、相互相関値を含む複数の特徴量を用いた機械学習により咽喉音が嚥下音であるか否かを識別するモデルを学習し、当該モデルに基づいて咽喉音が嚥下音であるか否かを判定してもよい。これによれば、相互相関値のみならず他の特徴量も用いた機械学習により咽喉音が嚥下音であるか否かが総合的に判定されるため、この方法では、咽喉音が嚥下音であるか否かをより精度良く判定することができる。

【0025】

本発明に係る嚥下音判定方法では、信号取得ステップにおいては、第１部位において集音される全区間に亘って取得された音響信号のうち、有音区間における音響信号を第１音響信号として抽出し、第２部位において集音される全区間に亘って取得された音響信号のうち、有音区間における音響信号を第２音響信号として抽出してもよい。これによれば、咽喉音を含む全区間に亘って取得された音響信号のうちから咽喉音に対応する区間の音響信号を手動で抽出する必要がないため、この方法では、処理の自動化を図ることができる。

【0026】

本発明に係る嚥下音判定方法は、判定ステップにおいて嚥下音であると判定した咽喉音の数を計数する計数ステップを備えてもよい。これによれば、この方法では、例えば対象者の嚥下機能の状態を把握するための検査等の自動化を図ることができる。

【0027】

本発明に係る嚥下音判定方法では、第１部位は、対象者の頸部の側面において中咽頭部に対応する部位であり、第２部位は、対象者の頸部の側面において下咽頭部に対応する部位であってもよい。これによれば、この方法では、第１音響信号及び第２音響信号をより確実に取得することができるため、第１音響信号と第２音響信号との相互相関値をより適切に算出することが可能となる。よって、この方法では、咽喉音が嚥下音であるか否かをより精度良く判定することができる。

【発明の効果】

【0028】

本発明によれば、咽喉音が嚥下音であるか否かを精度良く判定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】図１は、実施形態に係る嚥下音判定装置を示すブロック図である。

【図2】図２は、嚥下音判定装置が使用される態様の一例を示す図である。

【図3】図３は、咽喉部を説明するための図である。

【図4】図４は、嚥下音に係る第１音響信号及び第２音響信号の波形の一例を示す図である。

【図5】図５は、ノイズに係る第１音響信号及び第２音響信号の波形の一例を示す図である。

【図6】図６は、嚥下音判定方法の処理を示すフローチャートである。

【図7】図７は、判定ステップの処理を示すフローチャートである。

【図8】図８は、変形例に係る判定ステップの処理を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0031】

図１は、実施形態に係る嚥下音判定装置１０を示すブロック図である。図２は、嚥下音判定装置１０が使用される態様の一例を示す図である。図３は、咽喉部Ｔを説明するための図である。図１〜図３に示されるように、嚥下音判定装置１０は、対象者Ｐの咽喉部Ｔにおいて生成（「産生」ともいう）された咽喉音を対象者Ｐの頸部Ｎにおいて集音し、当該咽喉音が対象者Ｐの嚥下による嚥下音であるか否かを判定する装置である。

【0032】

「頸部Ｎ」とは、対象者Ｐの身体において、頭部と胴体部とを接続し、胴体部に対して頭部を支持する部分である。「咽喉部Ｔ」とは、ここでは口腔Ａ、咽頭Ｂ、喉頭Ｃ、及び食道Ｄを含む頸部Ｎ周辺の内部器官である。咽頭Ｂは、上咽頭部Ｂ１、中咽頭部Ｂ２、及び下咽頭部Ｂ３を含む。「咽喉音」とは、咽喉部Ｔにおいて生成される各種の音であり、対象者Ｐの嚥下による嚥下音、及び、対象者Ｐの咀嚼、発話等によるノイズを含む。「嚥下音」とは、対象者Ｐによる嚥下対象物（例えば、食べ物、飲み物、唾液等）の嚥下に伴って咽喉部Ｔにおいて生成される音である。

【0033】

嚥下音の咽喉部Ｔにおける生成位置は、対象者Ｐによる嚥下の動作の段階によって（すなわち、対象者Ｐが嚥下しようとしている嚥下対象物の咽喉部Ｔにおける位置によって）、経時的に変化する。より詳細には、嚥下対象物が口腔Ａ内から中咽頭部Ｂ２及び下咽頭部Ｂ３を経て食道Ｄに至る各段階において、咽喉部Ｔにおける内部圧力が順次変化することで、嚥下音の咽喉部Ｔにおける生成位置が経時的に変化すると考えられる。これに対し、ノイズの咽喉部Ｔにおける生成位置は、対象者Ｐによる嚥下の動作の段階によって、経時的に変化しない。例えば、一般に、対象者Ｐの咀嚼によるノイズは主に口腔Ａ内において生成され、対象者Ｐの発話によるノイズは主に喉頭Ｃの声帯において生成される。なお、「咽喉音の生成位置が経時的に変化する」とは、咽喉音の生成位置が時間の経過に伴って順次変化することを意味する。また、「咽喉音の生成位置が経時的に変化しない」とは、必ずしも咽喉音の生成位置が経時的に全く変化しない場合に限られず、後述するように咽喉音が嚥下音であるか否かを判定可能であれば、咽喉音の生成位置が経時的に多少変化する場合を含んでもよい。

【0034】

嚥下音判定装置１０は、装置を統括的に制御するＥＣＵ［Electronic Control Unit］を備えている。ＥＣＵは、ＣＰＵ［CentralProcessing Unit］、ＲＯＭ［Read Only Memory］、ＲＡＭ［Random Access Memory］を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵは、例えば、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより、後述する嚥下音判定の各機能を実現する。

【0035】

嚥下音判定装置１０には、第１集音部１、第２集音部２、及び報知部３が接続されている。

【0036】

第１集音部１は、対象者Ｐの頸部Ｎにおいて咽喉音を集音する機器であり、例えばマイクロフォンによって構成される。第１集音部１は、対象者Ｐの頸部Ｎの第１部位に配置される。「第１部位」とは、対象者Ｐの頸部Ｎにおいて、後述する第２部位とは異なる部位である。好適には、第１部位は、対象者Ｐの頸部Ｎの側面において中咽頭部Ｂ２に対応する部位であってもよい。なお、第１部位は、ここでは対象者Ｐの頸部Ｎの皮膚の表面上の部位であるが、対象者Ｐの頸部Ｎの皮膚から離間した部位であってもよい。第１集音部１は、頸部Ｎの外周面に沿う円弧状の保持具４の一端部に設けられている。第１集音部１は、保持具４が対象者Ｐの頸部Ｎに係止されることで、対象者Ｐの頸部Ｎの第１部位に配置される。

【0037】

第１集音部１は、集音した咽喉音を第１音響信号として嚥下音判定装置１０に出力する。第１集音部１と嚥下音判定装置１０との通信手段は特に限定されず、有線通信であっても無線通信であってもよい（一例として、図２には、有線通信を採用した態様が示されている。）。第１集音部１と嚥下音判定装置１０とは一体の機器であってもよい。

【0038】

第２集音部２は、対象者Ｐの頸部Ｎにおいて咽喉音を集音する機器であり、例えばマイクロフォンによって構成される。第２集音部２は、対象者Ｐの頸部Ｎの第２部位に配置される。「第２部位」とは、対象者Ｐの頸部Ｎにおいて、第１部位とは異なる部位である。好適には、第２部位は、対象者Ｐの頸部Ｎの側面において下咽頭部Ｂ３に対応する部位であってもよい。なお、第２部位は、ここでは対象者Ｐの頸部Ｎの皮膚の表面上の部位であるが、対象者Ｐの頸部Ｎの皮膚から離間した部位であってもよい。第２集音部２は、頸部Ｎの外周面に沿う円弧状の保持具５の一端部に設けられている。第２集音部２は、保持具５が対象者Ｐの頸部Ｎに係止されることで、対象者Ｐの頸部Ｎの第２部位に配置される。保持具４，５は、それぞれの延在方向における中央部で互いに結束されている。

【0039】

第２集音部２は、集音した咽喉音を第２音響信号として嚥下音判定装置１０に出力する。第２集音部２と嚥下音判定装置１０との通信手段は特に限定されず、有線通信であっても無線通信であってもよい（一例として、図２には、有線通信を採用した態様が示されている。）。第２集音部２と嚥下音判定装置１０とは一体の機器であってもよい。

【0040】

報知部３は、嚥下音判定装置１０から入力される情報を報知する機器である。例えば、報知部３は、嚥下音判定装置１０によって咽喉音が嚥下音であると判定された判定結果、又は、嚥下音判定装置１０によって咽喉音が嚥下音でないと判定された判定結果を報知する。ここでは一例として、報知部３は、ディスプレイを備えており、嚥下音判定装置１０から入力される情報を所定の態様で表示する。なお、図２には、報知部３と嚥下音判定装置１０とが一体の携帯端末として構成された態様が例示されている。

【0041】

次に、嚥下音判定装置１０の機能的構成について、図４及び図５に示される音響信号の具体例を参照しつつ説明する。図４は、嚥下音に係る第１音響信号Ｗ１及び第２音響信号Ｗ２の波形の一例を示す図である。図５は、ノイズに係る第１音響信号Ｗ３及び第２音響信号Ｗ４の波形の一例を示す図である。図５では、ノイズとして、対象者Ｐによる「疲れた」との発話が例示されている。図４及び図５では、横軸に時間が示され、縦軸に音響信号の強度（振幅）が示されている。

【0042】

図１に示されるように、嚥下音判定装置１０は、第１信号取得部１１、第２信号取得部１２、算出部１３、判定部１４、計数部１５、及び出力部１６を備えている。

【0043】

第１信号取得部１１は、対象者Ｐの頸部Ｎの第１部位において集音された咽喉音を第１音響信号Ｗ１，Ｗ３として取得する。第１信号取得部１１は、有音区間であるか無音区間であるかにかかわらず、第１部位において集音される全区間に亘って音響信号を取得する。「区間」とは、ある時点から別のある時点までの時間的に連続した期間である。「有音区間」とは、所定強度以上の咽喉音が生成されている区間である。例えば、有音区間は、音響信号の振幅が所定値以上の区間である。「無音区間」とは、所定強度以上の咽喉音が生成されていない区間である。例えば、無音区間は、音響信号の振幅が所定値未満の区間である。

【0044】

第１信号取得部１１は、第１部位において集音される全区間に亘って取得された音響信号のうち、有音区間における音響信号を第１音響信号Ｗ１，Ｗ３として抽出して取得する。具体的には、第１信号取得部１１は、無音区間から有音区間に移行したことを検出した時点（或いは、当該時点から所定時間だけ遡った時点又は経過した時点）を、第１音響信号Ｗ１，Ｗ３の始点と判断してもよい。また、第１信号取得部１１は、有音区間から無音区間に移行し、当該無音区間が所定時間継続した時点（或いは、当該時点から所定時間だけ遡った時点又は経過した時点）を、第１音響信号Ｗ１，Ｗ３の終点と判断してもよい。

【0045】

第２信号取得部１２は、対象者Ｐの頸部Ｎの第２部位において集音された咽喉音を第２音響信号Ｗ２，Ｗ４として取得する。第２信号取得部１２は、有音区間であるか無音区間であるかにかかわらず、第２部位において集音される全区間に亘って音響信号を取得する。

【0046】

第２信号取得部１２は、第２部位において集音される全区間に亘って取得された音響信号のうち、有音区間における音響信号を第２音響信号Ｗ２，Ｗ４として抽出して取得する。具体的には、第２信号取得部１２は、無音区間から有音区間に移行したことを検出した時点（或いは、当該時点から所定時間だけ遡った時点）を、第２音響信号Ｗ２，Ｗ４の始点と判断してもよい。また、第２信号取得部１２は、有音区間から無音区間に移行し、当該無音区間が所定時間継続した時点（或いは、当該時点から所定時間だけ遡った時点）を、第２音響信号Ｗ２，Ｗ４の終点と判断してもよい。

【0047】

算出部１３は、第１信号取得部１１により取得された第１音響信号と第２信号取得部１２により取得された第２音響信号との相互相関値を算出する。例えば、算出部１３は、第１音響信号Ｗ１と第２音響信号Ｗ２との相互相関値、或いは、第１音響信号Ｗ３と第２音響信号Ｗ４との相互相関値を算出する。相互相関値は、有音区間をＮ個（例えば、３個）の区間に分割（例えば、等分割）した各区間においてそれぞれ算出されてもよい。

【0048】

ここで、「相互相関値」とは、第１音響信号に基づく信号系列値と第２音響信号に基づく信号系列値との間の類似性を示す値（指標）である。相互相関値は、例えば、第１音響信号に基づく信号系列値と第２音響信号に基づく信号系列値との間の類似性が高いほど大きい値となり、類似性が低いほど０に近い値となる。「類似性」とは、例えば各信号系列値により表される各信号の位相差及び振幅比の経時的な変化の程度を示していてもよい。この場合、「類似性が高い」状態とは、「類似性が低い」状態と比較して、各信号の位相差及び振幅比の経時的な変化の程度が小さい状態を意味していてもよい。

【0049】

「第１音響信号に基づく信号系列値」とは、第１音響信号そのものを表す系列値、又は、第１音響信号を互いに異なる遅延時間だけ遅延させた複数の遅延音響信号を表す系列値である。「第２音響信号に基づく信号系列値」とは、第２音響信号そのものを表す系列値、又は、第２音響信号を互いに異なる遅延時間だけ遅延させた複数の遅延音響信号を表す系列値である。

【0050】

算出部１３は、第１音響信号と第２音響信号との相互相関値を算出する際に、まず、第１音響信号に基づく信号系列値と第２音響信号に基づく信号系列値との相互相関を算出する。算出部１３は、第１音響信号又は第２音響信号のいずれか一方を、他方に対して、互いに異なる遅延時間だけ遅延させた複数の遅延音響信号を取得する。本実施形態では、「第１音響信号に基づく信号系列値」が第１音響信号そのものを表す系列値であるときには、「第２音響信号に基づく信号系列値」は第２音響信号を互いに異なる遅延時間だけ遅延させた複数の遅延音響信号を表す系列値である。一方、「第１音響信号に基づく信号系列値」が第１音響信号を互いに異なる遅延時間だけ遅延させた複数の遅延音響信号を表す系列値であるときには、「第２音響信号に基づく信号系列値」は第２音響信号そのものを表す系列値である。算出部１３は、遅延時間τを所定の時間範囲内で変化させながら、第１音響信号又は第２音響信号のいずれか一方を、他方に対して、各遅延時間τだけ遅延させた複数の遅延音響信号を取得する。そして、算出部１３は、取得した複数の遅延音響信号のそれぞれの信号系列値と、第１音響信号又は第２音響信号のいずれか他方そのものの信号系列値と、に基づいて相互相関Ｉ（τ）をそれぞれ算出する。

【0051】

より詳細には、第１音響信号に基づく信号系列値及び第２音響信号に基づく信号系列値がベクトルと考えられる場合、相互相関Ｉ（τ）は、例えば、第１音響信号に基づく信号系列値と第２音響信号に基づく信号系列値との内積の値である。つまり、相互相関値は、第１音響信号に基づく信号系列値と第２音響信号に基づく信号系列値との積が、対象区間である有音区間（換言すると、当該区間内の咽喉音が嚥下音であるか否かを判定すべき有音区間）に亘って加算された値である。第１音響信号がｆ（ｔ）、第２音響信号がｇ（ｔ）とそれぞれ表される場合には、相互相関Ｉ（τ）は、下記の式（１）のように表される。ここで、ｔは時刻を表す。相互相関Ｉ（τ）は、互いに異なる遅延時間τに応じた値である。以上により、算出部１３は、複数の相互相関Ｉ（τ）を算出する。

【数1】

【0052】

次に、算出部１３は、算出した複数の相互相関Ｉ（τ）のうちの最大値を取得し、当該最大値を相互相関値として用いる。このように相互相関Ｉ（τ）が最大となる値に遅延時間τが設定されることで、咽喉音の生成位置と第１部位との距離と、咽喉音の生成位置と第２部位との距離と、に差があることの影響が抑制される。なお、算出部１３は、算出した複数の相互相関Ｉ（τ）の平均値を取得し、当該平均値を相互相関値として用いてもよい。以上により、算出部１３は、第１音響信号と第２音響信号との相互相関値を算出する。

【0053】

例えば図４に示される具体例では、嚥下音に係る第１音響信号Ｗ１と第２音響信号Ｗ２との位相差及び振幅比は経時的に大きく変化している。このため、算出部１３は、嚥下音に係る第１音響信号Ｗ１と第２音響信号Ｗ２との相互相関値を比較的小さな値に算出する。

【0054】

一方、図５に示される具体例では、ノイズに係る第１音響信号Ｗ３及び第２音響信号Ｗ４の位相差及び振幅比は経時的に大きく変化していない。このため、算出部１３は、ノイズに係る第１音響信号Ｗ３と第２音響信号Ｗ４との相互相関値を比較的大きな値に算出する。

【0055】

判定部１４は、算出部１３により算出された相互相関値に基づいて、咽喉音が嚥下音であるか否かを判定する。まず、判定部１４は、相互相関値に基づいて、咽喉音の生成位置が経時的に変化するか否かを判定する。より詳細には、判定部１４は、相互相関値と予め設定された閾値とを比較し、その比較結果に基づいて、咽喉音の生成位置が経時的に変化するか否かを判定する。判定部１４は、相互相関値が閾値未満である場合には、咽喉音の生成位置が経時的に変化すると判定する。一方、判定部１４は、相互相関値が閾値以上である場合には、咽喉音の生成位置が経時的に変化しないと判定する。そして、判定部１４は、咽喉音の生成位置が経時的に変化すると判定した場合に、当該咽喉音が嚥下音であると判定する。一方、判定部１４は、咽喉音の生成位置が経時的に変化しないと判定した場合に、当該咽喉音が嚥下音でないと判定する。

【0056】

計数部１５は、集音される全区間に亘って、判定部１４により嚥下音であると判定された咽喉音の数を計数する（すなわち、カウントする）。計数部１５は、公知の計数回路によって構成されてよい。なお、計数部１５は、所定の手段により計数開始の指令が入力されたときに計数を開始してもよく、所定の手段により計数終了の指令が入力されたときに計数を終了してもよい。計数部１５は、計数を終了するとき又は新たに計数を開始するときに、計数した結果をリセットしてもよい。

【0057】

出力部１６は、判定部１４による判定結果を出力する。例えば、出力部１６は、判定部１４による判定結果を報知部３に出力する。この場合、報知部３は、出力部１６から入力された判定結果を報知する。出力部１６は、判定部１４により咽喉音が嚥下音であると判定された各タイミングで、当該咽喉音が嚥下音であるとの判定結果を出力してもよい。或いは、出力部１６は、判定部１４により嚥下音であると判定された咽喉音の数を計数部１５により計数した計数結果を判定結果として出力してもよい。なお、出力部１６は、判定部１４による判定結果を、各種の記憶媒体に出力してもよい。この場合、記憶媒体は、出力部１６から入力された判定結果を記憶する。

【0058】

以下、嚥下音判定装置１０によって行われる嚥下音判定方法について説明する。嚥下音判定方法は、対象者Ｐの咽喉部Ｔにおいて生成された咽喉音が対象者Ｐの嚥下による嚥下音であるか否かを判定する方法である。ここでは、上述した嚥下音判定装置１０を用いて実行される嚥下音判定方法について説明するが、嚥下音判定方法は嚥下音判定装置１０を用いずに実行されてもよい。

【0059】

図６は、嚥下音判定方法の処理を示すフローチャートである。図６に示されるように、ステップＳ１０において、対象者Ｐの頸部Ｎの側面において中咽頭部Ｂ２に対応する部位（第１部位）に第１集音部１が配置されると共に、対象者Ｐの頸部Ｎの側面において下咽頭部Ｂ３に対応する部位（第２部位）に第２集音部２が配置される。具体的には、対象者Ｐの頸部Ｎに保持具４，５が係止されることで、第１集音部１が第１部位に配置されると共に、第２集音部２が第２部位に配置される。その後、嚥下音判定方法の処理は、ステップＳ１２に移行する。

【0060】

ステップＳ１２において、第１集音部１が対象者Ｐの頸部Ｎの第１部位において音を集音すると共に、第２集音部２が対象者Ｐの頸部Ｎの第２部位において音を集音する。ここでは、第１集音部１及び第２集音部２は、咽喉音（例えば、嚥下音又はノイズ）を含む有音区間及び咽喉音を含まない無音区間の両方を含む区間（すなわち、全区間）に亘って音を集音する。つまり、第１集音部１及び第２集音部２は、互いに同一の咽喉音を、互いに異なる部位で互いに同時に集音することとなる。その後、嚥下音判定方法の処理は、ステップＳ１４に移行する。

【0061】

ステップＳ１４において、嚥下音判定装置１０は、第１集音部１により第１部位において集音された音のうちの有音区間の音である咽喉音を、第１信号取得部１１により第１音響信号Ｗ１，Ｗ３として取得すると共に、第２集音部２により第２部位において集音された音のうちの有音区間の音である咽喉音を、第２信号取得部１２により第２音響信号Ｗ２，Ｗ４として取得する（信号取得ステップ）。換言すると、嚥下音判定装置１０は、第１集音部１により第１部位において集音される全区間に亘って取得した音響信号のうち、有音区間における音響信号を、第１信号取得部１１により第１音響信号Ｗ１，Ｗ３として抽出して取得すると共に、第２集音部２により第２部位において集音される全区間に亘って取得した音響信号のうち、有音区間における音響信号を、第２信号取得部１２により第２音響信号Ｗ２，Ｗ４として抽出して取得する。その後、嚥下音判定方法の処理は、ステップＳ１６に移行する。

【0062】

ステップＳ１６において、嚥下音判定装置１０は、算出部１３により、第１音響信号Ｗ１，Ｗ３と第２音響信号Ｗ２，Ｗ４との相互相関値を算出する（算出ステップ）。より詳細には、嚥下音判定装置１０は、算出部１３により、第１音響信号又は第２音響信号のいずれか一方を、他方に対して、互いに異なる遅延時間τだけ遅延させた複数の遅延音響信号を取得し、複数の遅延音響信号のそれぞれと第１音響信号又は第２音響信号のいずれか他方とに基づいて相互相関Ｉ（τ）をそれぞれ算出し、複数の相互相関Ｉ（τ）のうちの最大値、又は、複数の相互相関Ｉ（τ）の平均値を相互相関値として用いる。その後、嚥下音判定方法の処理は、ステップＳ１８に移行する。

【0063】

ステップＳ１８において、嚥下音判定装置１０は、詳しくは後述するように、判定部１４により、相互相関値に基づいて咽喉音が嚥下音であるか否かを判定する（判定ステップ）。その後、嚥下音判定方法の処理は、ステップＳ２０に移行する。

【0064】

ステップＳ２０において、嚥下音判定装置１０は、第１集音部１及び第２集音部２により集音される全区間に亘って、計数部１５により、嚥下音であると判定された咽喉音の数を計数する（計数ステップ）。その後、嚥下音判定方法の処理は、ステップＳ２２に移行する。

【0065】

ステップＳ２２において、嚥下音判定装置１０は、出力部１６により、判定部１４による判定結果を報知部３に出力する（出力ステップ）。出力部１６は、各咽喉音が嚥下音であるか否かについての判定部１４による判定結果として出力する。なお、出力部１６は、計数部１５による計数結果を判定結果として報知部３に出力してもよい。その後、嚥下音判定方法の処理は、ステップＳ２４に移行する。

【0066】

ステップＳ２４において、報知部３は、出力部１６から入力された判定結果を報知する。具体的には、報知部３は、当該判定結果をディスプレイに表示する。咽喉音が嚥下音であるか否かについての判定結果が報知されると、嚥下音判定方法の今回の処理は終了する。

【0067】

続いて、判定ステップにおける咽喉音が嚥下音であるか否かについての具体的な判定処理について説明する。以下に説明する判定処理は、図６のステップＳ１８に対応する。

【0068】

図７は、判定ステップの処理を示すフローチャートである。図７に示されるように、ステップＳ３０において、嚥下音判定装置１０は、判定部１４により、相互相関値と予め設定された閾値とを比較し、相互相関値が閾値未満であるか否かを判定する。判定ステップの処理は、相互相関値が閾値未満である場合（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、ステップＳ３２に移行する。一方、判定ステップの処理は、相互相関値が閾値以上である場合（ステップＳ３０：ＮＯ）、ステップＳ３６に移行する。

【0069】

ステップＳ３２において、嚥下音判定装置１０は、判定部１４により、咽喉音の生成位置が経時的に変化すると判定する。その後、判定ステップの処理は、ステップＳ３４に移行する。

【0070】

ステップＳ３４において、嚥下音判定装置１０は、判定部１４により、咽喉音が嚥下音であると判定する。判定部１４により咽喉音が嚥下音であると判定されると、判定ステップの今回の処理は終了する。

【0071】

ステップＳ３６において、嚥下音判定装置１０は、判定部１４により、咽喉音の生成位置が経時的に変化しないと判定する。その後、判定ステップの処理は、ステップＳ３８に移行する。

【0072】

ステップＳ３８において、嚥下音判定装置１０は、判定部１４により、咽喉音が嚥下音でないと判定する。判定部１４により咽喉音が嚥下音でないと判定されると、判定ステップの今回の処理は終了する。

【0073】

以上説明したように、嚥下音判定装置１０は、対象者Ｐの咽喉部Ｔにおいて生成された咽喉音が対象者Ｐの嚥下による嚥下音であるか否かを判定する嚥下音判定装置１０であって、対象者Ｐの頸部Ｎの第１部位において集音された咽喉音を第１音響信号Ｗ１，Ｗ３として取得する第１信号取得部１１と、対象者Ｐの頸部Ｎの第１部位とは異なる第２部位において集音された咽喉音を第２音響信号Ｗ２，Ｗ４として取得する第２信号取得部１２と、第１信号取得部１１により取得された第１音響信号Ｗ１，Ｗ３と第２信号取得部１２により取得された第２音響信号Ｗ２，Ｗ４との相互相関値を算出する算出部１３と、算出部１３により算出された相互相関値に基づいて、咽喉音が嚥下音であるか否かを判定する判定部１４と、判定部１４による判定結果を出力する出力部１６と、を備える。

【0074】

嚥下音判定装置１０によれば、対象者Ｐの頸部Ｎの第１部位において集音された咽喉音が信号として取得された第１音響信号Ｗ１，Ｗ３と、対象者Ｐの頸部Ｎの第２部位において集音された当該咽喉音が信号として取得された第２音響信号Ｗ２，Ｗ４と、の相互相関値が算出される。咽喉音が嚥下音である場合と咽喉音以外のノイズである場合とでは、算出された相互相関値は互いに異なる傾向を示す。そこで、嚥下音判定装置１０は、算出された相互相関値に基づいて当該咽喉音が嚥下音であるか否かを判定する。よって、嚥下音判定装置１０は、咽喉音が嚥下音であるか否かを精度良く判定することができる。

【0075】

嚥下音判定装置１０では、算出部１３は、第１音響信号又は第２音響信号のいずれか一方を、他方に対して、互いに異なる遅延時間τだけ遅延させた複数の遅延音響信号を取得し、複数の遅延音響信号のそれぞれと第１音響信号又は第２音響信号のいずれか他方とに基づいて相互相関Ｉ（τ）をそれぞれ算出し、複数の相互相関Ｉ（τ）のうちの最大値、又は、複数の相互相関Ｉ（τ）の平均値を相互相関値として用いる。これにより、嚥下音判定装置１０は、咽喉音の生成位置と第１部位との距離と、咽喉音の生成位置と第２部位との距離と、に差があることの影響を効果的に抑制することができる。

【0076】

嚥下音判定装置１０では、判定部１４は、相互相関値に基づいて、咽喉音の生成位置が経時的に変化するか否かを判定し、咽喉音の生成位置が経時的に変化すると判定した場合に、当該咽喉音が嚥下音であると判定し、咽喉音の生成位置が経時的に変化しないと判定した場合に、当該咽喉音が嚥下音でないと判定する。咽喉音が嚥下音である場合、対象者Ｐによる嚥下の動作の段階によって（すなわち、対象者Ｐが嚥下しようとしている嚥下対象物の咽喉部Ｔにおける位置によって）、咽喉音の生成位置が経時的に変化する。咽喉音の生成位置が経時的に変化すると、咽喉音の生成位置と第１部位との位置関係、及び、咽喉音の生成部位と第２部位との位置関係が経時的に変化するため、第１音響信号Ｗ１と第２音響信号Ｗ２との相互相関値は比較的小さくなる傾向を示す。一方、咽喉音が嚥下音以外のノイズである場合、対象者Ｐによる嚥下の動作の段階によって、咽喉音の生成位置が経時的に変化しない。咽喉音の生成位置が経時的に変化しないと、咽喉音の生成位置と第１部位との位置関係、及び、咽喉音の生成部位と第２部位との位置関係が経時的に変化しないため、第１音響信号Ｗ３と第２音響信号Ｗ４との相互相関値は比較的大きくなる傾向を示す。そこで、嚥下音判定装置１０は、相互相関値に基づいて咽喉音の生成位置が経時的に変化すると判定した場合に、当該咽喉音が嚥下音であると判定し、一方、相互相関値に基づいて咽喉音の生成位置が経時的に変化しないと判定した場合に、当該咽喉音が嚥下音でないと判定する。よって、嚥下音判定装置１０は、咽喉音が嚥下音であるか否かを精度良く判定することができる。

【0077】

嚥下音判定装置１０では、判定部１４は、相互相関値と予め設定された閾値とを比較し、その比較結果に基づいて、咽喉音の生成位置が経時的に変化するか否かを判定する。これにより、相互相関値との比較対象として予め設定された閾値が用いられるため、嚥下音判定装置１０は、咽喉音が嚥下音であるか否かを簡便な処理により判定することができる。

【0078】

嚥下音判定装置１０では、第１信号取得部１１は、第１部位において集音される全区間に亘って取得された音響信号のうち、有音区間における音響信号を第１音響信号Ｗ１，Ｗ３として抽出し、第２信号取得部１２は、第２部位において集音される全区間に亘って取得された音響信号のうち、有音区間における音響信号を第２音響信号Ｗ２，Ｗ４として抽出する。これにより、咽喉音を含む全区間に亘って取得された音響信号のうちから咽喉音に対応する区間の音響信号を手動で抽出する必要がないため、嚥下音判定装置１０は、処理の自動化を図ることができる。

【0079】

嚥下音判定装置１０は、判定部１４により嚥下音であると判定された咽喉音の数を計数する計数部１５を備える。これにより、嚥下音判定装置１０は、例えば対象者Ｐの嚥下機能の状態を把握するための検査等の自動化を図ることができる。

【0080】

嚥下音判定装置１０では、第１部位は、対象者Ｐの頸部Ｎの側面において中咽頭部Ｂ２に対応する部位であり、第２部位は、対象者Ｐの頸部Ｎの側面において下咽頭部Ｂ３に対応する部位である。これにより、嚥下音判定装置１０は、第１音響信号Ｗ１，Ｗ３及び第２音響信号Ｗ２，Ｗ４をより確実に取得することができるため、第１音響信号Ｗ１，Ｗ３と第２音響信号Ｗ２，Ｗ４との相互相関値をより適切に算出することが可能となる。よって、嚥下音判定装置１０は、咽喉音が嚥下音であるか否かをより精度良く判定することができる。

【0081】

嚥下音判定方法は、対象者Ｐの咽喉部Ｔにおいて生成された咽喉音が対象者Ｐの嚥下による嚥下音であるか否かを判定する嚥下音判定方法であって、対象者Ｐの頸部Ｎの第１部位において集音された咽喉音を第１音響信号Ｗ１，Ｗ３として取得すると共に、対象者Ｐの頸部Ｎの第１部位とは異なる第２部位において集音された咽喉音を第２音響信号Ｗ２，Ｗ４として取得する信号取得ステップと、第１音響信号Ｗ１，Ｗ３と第２音響信号Ｗ２，Ｗ４との相互相関値を算出する算出ステップと、相互相関値に基づいて、咽喉音が嚥下音であるか否かを判定する判定ステップと、判定ステップにおける判定結果を出力する出力ステップと、を備える。

【0082】

嚥下音判定方法によれば、対象者Ｐの頸部Ｎの第１部位において集音された咽喉音が信号として取得された第１音響信号Ｗ１，Ｗ３と、対象者Ｐの頸部Ｎの第２部位において集音された当該咽喉音が信号として取得された第２音響信号Ｗ２，Ｗ４と、の相互相関値が算出される。咽喉音が嚥下音である場合と咽喉音以外のノイズである場合とでは、算出された相互相関値は互いに異なる傾向を示す。そこで、嚥下音判定方法では、算出された相互相関値に基づいて当該咽喉音が嚥下音であるか否かを判定する。よって、嚥下音判定方法では、咽喉音が嚥下音であるか否かを精度良く判定することができる。

【0083】

嚥下音判定方法では、算出ステップにおいては、第１音響信号又は第２音響信号のいずれか一方を、他方に対して、互いに異なる遅延時間τだけ遅延させた複数の遅延音響信号を取得し、複数の遅延音響信号のそれぞれと第１音響信号又は第２音響信号のいずれか他方とに基づいて相互相関Ｉ（τ）をそれぞれ算出し、複数の相互相関Ｉ（τ）のうちの最大値、又は、複数の相互相関Ｉ（τ）の平均値を相互相関値として用いる。これにより、嚥下音判定方法では、咽喉音の生成位置と第１部位との距離と、咽喉音の生成位置と第２部位との距離と、に差があることの影響を効果的に抑制することができる。

【0084】

嚥下音判定方法では、判定ステップにおいては、相互相関値に基づいて、咽喉音の生成位置が経時的に変化するか否かを判定し、咽喉音の生成位置が経時的に変化すると判定した場合に、当該咽喉音が嚥下音であると判定し、咽喉音の生成位置が経時的に変化しないと判定した場合に、当該咽喉音が嚥下音でないと判定する。咽喉音が嚥下音である場合、対象者Ｐによる嚥下の動作の段階によって（すなわち、対象者Ｐが嚥下しようとしている嚥下対象物の咽喉部Ｔにおける位置によって）、咽喉音の生成位置が経時的に変化する。咽喉音の生成位置が経時的に変化すると、咽喉音の生成位置と第１部位との位置関係、及び、咽喉音の生成部位と第２部位との位置関係が経時的に変化するため、第１音響信号Ｗ１と第２音響信号Ｗ２との相互相関値は比較的小さくなる傾向を示す。一方、咽喉音が嚥下音以外のノイズである場合、対象者Ｐによる嚥下の動作の段階によって、咽喉音の生成位置が経時的に変化しない。咽喉音の生成位置が経時的に変化しないと、咽喉音の生成位置と第１部位との位置関係、及び、咽喉音の生成部位と第２部位との位置関係が経時的に変化しないため、第１音響信号Ｗ３と第２音響信号Ｗ４との相互相関値は比較的大きくなる傾向を示す。そこで、嚥下音判定方法では、相互相関値に基づいて咽喉音の生成位置が経時的に変化すると判定した場合に、当該咽喉音が嚥下音であると判定し、一方、相互相関値に基づいて咽喉音の生成位置が経時的に変化しないと判定した場合に、当該咽喉音が嚥下音でないと判定する。よって、嚥下音判定方法では、咽喉音が嚥下音であるか否かを精度良く判定することができる。

【0085】

嚥下音判定方法では、判定ステップにおいては、相互相関値と予め設定された閾値とを比較し、その比較結果に基づいて、咽喉音の生成位置が経時的に変化するか否かを判定する。これにより、相互相関値との比較対象として予め設定された閾値が用いられるため、嚥下音判定方法では、咽喉音が嚥下音であるか否かを簡便な処理により判定することができる。

【0086】

嚥下音判定方法では、信号取得ステップにおいては、第１部位において集音される全区間に亘って取得された音響信号のうち、有音区間における音響信号を第１音響信号Ｗ１，Ｗ３として抽出し、第２部位において集音される全区間に亘って取得された音響信号のうち、有音区間における音響信号を第２音響信号Ｗ２，Ｗ４として抽出する。これにより、咽喉音を含む全区間に亘って取得された音響信号のうちから咽喉音に対応する区間の音響信号を手動で抽出する必要がないため、嚥下音判定方法では、処理の自動化を図ることができる。

【0087】

嚥下音判定方法は、判定ステップにおいて嚥下音であると判定した咽喉音の数を計数する計数ステップを備える。これにより、嚥下音判定方法では、例えば対象者Ｐの嚥下機能の状態を把握するための検査等の自動化を図ることができる。

【0088】

嚥下音判定方法では、第１部位は、対象者Ｐの頸部Ｎの側面において中咽頭部Ｂ２に対応する部位であり、第２部位は、対象者Ｐの頸部Ｎの側面において下咽頭部Ｂ３に対応する部位である。これにより、嚥下音判定方法では、第１音響信号Ｗ１，Ｗ３及び第２音響信号Ｗ２，Ｗ４をより確実に取得することができるため、第１音響信号Ｗ１，Ｗ３と第２音響信号Ｗ２，Ｗ４との相互相関値をより適切に算出することが可能となる。よって、嚥下音判定方法では、咽喉音が嚥下音であるか否かをより精度良く判定することができる。

【0089】

上述した実施形態は、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

【0090】

例えば、第１音響信号と第２音響信号との相互相関値は、算出部１３により以下のように算出される値であってもよい。すなわち、「第１音響信号に基づく信号系列値」とは、第１音響信号を正規化した信号を表す系列値、又は、第１音響信号を互いに異なる遅延時間だけ遅延させた複数の遅延音響信号を正規化した信号を表す系列値であってもよい。「第２音響信号に基づく信号系列値」とは、第２音響信号を正規化した信号を表す系列値、又は、第２音響信号を互いに異なる遅延時間だけ遅延させた複数の遅延音響信号を正規化した信号を表す系列値であってもよい。この場合、算出部１３は、取得した複数の遅延音響信号のそれぞれを正規化した信号系列値と、第１音響信号又は第２音響信号のいずれか他方を正規化した信号系列値と、に基づいて正規化相互相関（相互相関）Ｉ_ＮＣＣ（τ）をそれぞれ算出してもよい。

【0091】

より詳細には、第１音響信号に基づく信号系列値及び第２音響信号に基づく信号系列値がベクトルと考えられる場合、正規化相互相関Ｉ_ＮＣＣ（τ）は、例えば、第１音響信号に基づく信号系列値と第２音響信号に基づく信号系列値とのコサイン類似度（余弦類似度）の値であってもよい。第１音響信号の平均値がμ_ｆ、第１音響信号の標準偏差がσ_ｆ、第２音響信号の平均値がμ_ｇ、第２音響信号の標準偏差がσ_ｇとそれぞれ表される場合には、正規化相互相関Ｉ_ＮＣＣ（τ）は、下記の式（２）のように示されてもよい。正規化相互相関Ｉ_ＮＣＣ（τ）は、互いに異なる遅延時間τに応じた値であってもよい。以上により、算出部１３は、複数の正規化相互相関Ｉ_ＮＣＣ（τ）を算出してもよい。

【数2】

【0092】

次に、算出部１３は、算出した複数の正規化相互相関Ｉ_ＮＣＣ（τ）のうちの最大値を取得し、当該最大値を相互相関値として用いてもよい。このように正規化相互相関Ｉ_ＮＣＣ（τ）が最大となる値に遅延時間τが設定される場合、咽喉音の生成位置と第１部位との距離と、咽喉音の生成位置と第２部位との距離と、に差があることの影響が抑制される。或いは、算出部１３は、算出した複数の正規化相互相関Ｉ_ＮＣＣ（τ）の平均値を取得し、当該平均値を相互相関値として用いてもよい。以上により、算出部１３は、第１音響信号と第２音響信号との相互相関値を算出してもよい。

【0093】

また、算出部１３は、第１音響信号又は第２音響信号のいずれか一方を、他方に対して、所定の遅延時間τだけ遅延させた遅延音響信号を取得し、遅延音響信号と第１音響信号又は第２音響信号のいずれか他方とに基づいて相互相関を算出し、相互相関を相互相関値として用いてもよい。或いは、算出ステップにおいては、第１音響信号又は第２音響信号のいずれか一方を、他方に対して、所定の遅延時間τだけ遅延させた遅延音響信号を取得し、遅延音響信号と第１音響信号又は第２音響信号のいずれか他方とに基づいて相互相関を算出し、相互相関を相互相関値として用いてもよい。

【0094】

この場合、「第１音響信号に基づく信号系列値」とは、第１音響信号そのものを表す系列値、又は、第１音響信号を所定の遅延時間だけ遅延させた遅延音響信号を表す系列値であってもよい。「第２音響信号に基づく信号系列値」とは、第２音響信号そのものを表す系列値、又は、第２音響信号を所定の遅延時間だけ遅延させた遅延音響信号を表す系列値であってもよい。一例として、「第１音響信号に基づく信号系列値」が第１音響信号そのものを表す系列値であるときには、「第２音響信号に基づく信号系列値」は第２音響信号を所定の遅延時間だけ遅延させた複数の遅延音響信号を表す系列値であってもよい。一方、「第１音響信号に基づく信号系列値」が第１音響信号を所定の遅延時間だけ遅延させた複数の遅延音響信号を表す系列値であるときには、「第２音響信号に基づく信号系列値」は第２音響信号そのものを表す系列値であってもよい。

【0095】

算出部１３は、第１音響信号と第２音響信号との相互相関値を算出する際に、まず、第１音響信号に基づく信号系列値と第２音響信号に基づく信号系列値との相互相関又は正規化相互相関を算出する。そして、算出部１３は、算出した相互相関又は正規化相互相関を相互相関値として用いてもよい。以上により、算出部１３は、第１音響信号と第２音響信号との相互相関値を算出してもよい。

【0096】

このような嚥下音判定装置１０又は嚥下音判定方法によれば、咽喉音の生成位置と第１部位との距離と、咽喉音の生成位置と第２部位との距離と、に差があることの影響を簡便な処理により抑制することができる。

【0097】

また、上記実施形態では、算出部１３は、第１音響信号又は第２音響信号のいずれか一方のみを遅延させたが、算出部１３は、第１音響信号及び第２音響信号の両方を遅延させてもよい。この場合、算出部１３が第１音響信号を遅延させる遅延時間と第２音響信号を遅延させる遅延時間とは、互いに異なってもよい。

【0098】

また、判定部１４は、第１音響信号Ｗ１，Ｗ３と第２音響信号Ｗ２，Ｗ４との相互相関値を含む複数の特徴量を用いた機械学習により咽喉音が嚥下音であるか否かを識別するモデルを学習し、当該モデルに基づいて咽喉音が嚥下音であるか否かを直接的に判定してもよい。すなわち、判定部１４は、相互相関値と閾値とを比較せず、咽喉音の生成位置が経時的に変化するか否かを判定しなくてもよい。特徴量としては、例えばＭＦＣＣ［Mel-Frequency Cepstrum Coefficients］及びその動的特徴量等が挙げられるが、これに限定されない。また、機械学習としては、公知の機械学習が適用可能であり、例えばＳＶＭ［Support Vector Machine］、ＧＭＭ［Gaussian MixtureModel］、ＤＮＮ［Deep Neural Network］等が適用されてもよい。

【0099】

この変形例に関し、判定ステップにおける咽喉音が嚥下音であるか否かについての判定処理について説明する。以下に説明する判定処理は、図６のステップＳ１８に対応する。

【0100】

図８は、変形例に係る判定ステップの処理を示すフローチャートである。図８に示されるように、ステップＳ４０において、嚥下音判定装置１０は、判定部１４により、第１音響信号Ｗ１，Ｗ３と第２音響信号Ｗ２，Ｗ４との相互相関値を含む複数の特徴量を用いた機械学習により咽喉音が嚥下音であるか否かを識別するモデルを学習し、当該モデルに基づいて咽喉音が嚥下音であるか否かを判定する。判定部１４により咽喉音が嚥下音であるか否かが判定されると、判定ステップの今回の処理は終了する。

【0101】

この嚥下音判定装置１０によれば、相互相関値のみならず他の特徴量も用いた機械学習により咽喉音が嚥下音であるか否かが総合的に判定されるため、嚥下音判定装置１０は、咽喉音が嚥下音であるか否かをより精度良く判定することができる。同様の理由から、嚥下音判定方法では、咽喉音が嚥下音であるか否かをより精度良く判定することができる。

【0102】

また、判定部１４は、第１音響信号Ｗ１，Ｗ３と第２音響信号Ｗ２，Ｗ４との相互相関値、第１音響信号の特徴量、及び第２音響信号の特徴量を組み合わせることで新たな特徴量を取得すると共に、当該特徴量を用いた機械学習により咽喉音が嚥下音であるか否かを識別してもよい。

【0103】

また、嚥下音判定装置１０の第１信号取得部１１は、第１部位において集音される全区間に亘って取得された音響信号のうち、有音区間における音響信号を第１音響信号Ｗ１，Ｗ３として抽出しなくてもよい。すなわち、嚥下音判定方法の信号取得ステップ（ステップＳ１４）においては、第１部位において集音される全区間に亘って取得した音響信号のうち、有音区間における音響信号を第１音響信号Ｗ１，Ｗ３として抽出しなくてもよい。この場合、例えば、第１音響信号Ｗ１，Ｗ３を抽出する作業が手動で行われ、第１信号取得部１１は、手動により抽出された第１音響信号Ｗ１，Ｗ３を取得してもよい。

【0104】

また、嚥下音判定装置１０の第２信号取得部１２は、第２部位において集音される全区間に亘って取得された音響信号のうち、有音区間における音響信号を第２音響信号Ｗ２，Ｗ４として抽出しなくてもよい。すなわち、嚥下音判定方法の信号取得ステップ（ステップＳ１４）においては、第２部位において集音される全区間に亘って取得した音響信号のうち、有音区間における音響信号を第２音響信号Ｗ２，Ｗ４として抽出しなくてもよい。この場合、例えば、第２音響信号Ｗ２，Ｗ４を抽出する作業が手動で行われ、第２信号取得部１２は、手動により抽出された第２音響信号Ｗ２，Ｗ４を取得してもよい。

【0105】

また、嚥下音判定装置１０は、計数部１５を備えていなくてもよい。すなわち、嚥下音判定方法は、計数ステップ（ステップＳ２０）を備えていなくてもよい。

【0106】

また、第１部位は、対象者Ｐの頸部Ｎの部位であって第２部位とは異なる部位であればよく、対象者Ｐの頸部Ｎの側面において中咽頭部に対応する部位に限定されない。第２部位は、対象者Ｐの頸部Ｎの部位であって第１部位とは異なる部位であればよく、対象者Ｐの頸部Ｎの側面において下咽頭部に対応する部位に限定されない。

【符号の説明】

【0107】

１０…嚥下音判定装置、１１…第１信号取得部、１２…第２信号取得部、１３…算出部、１４…判定部、１５…計数部、１６…出力部、Ｂ２…中咽頭部、Ｂ３…下咽頭部、Ｎ…頸部、Ｐ…対象者、Ｔ…咽喉部、Ｗ１，Ｗ３…第１音響信号、Ｗ２，Ｗ４…第２音響信号。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】