特開 2022-34243 評価装置、及び評価プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022034243

(43)【公開日】2022-03-03

(54)【発明の名称】評価装置、及び評価プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/11 20060101AFI20220224BHJP

   G10L 25/51 20130101ALI20220224BHJP

   G10L 25/18 20130101ALI20220224BHJP

【ＦＩ】

A61B5/11 310

G10L25/51

G10L25/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020137947

(22)【出願日】2020-08-18

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 発行日 令和１年８月２１日 刊行物（刊行物名、巻数、号数、該当ページ、発行所／発行元等） 日本音響学会２０１９年秋季研究発表会論文集、ｐ．１０７１～１０７２ 発行元：一般社団法人 日本音響学会 〔刊行物等〕 開催日 令和１年９月４日～６日（発表日：令和１年９月５日） 集会名、開催場所 日本音響学会２０１９年秋季研究発表会 立命館大学びわこ・くさつキャンパス 〔刊行物等〕 発行日 令和２年６月１０日 刊行物（刊行物名、巻数、号数、該当ページ、発行所／発行元等） Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｉｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ ａｎｄ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ８ｔｈ ＫＥＳ－ＩｎＭｅｄ ２０２０ ｐ．１７１－１７７ 発行元：ＫＥＳ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ 〔刊行物等〕 開催日 令和２年６月１７日～１９日（発表日：令和２年６月１７日） 集会名、開催場所 ＫＥＳ－ＩＮＭＥＤ－２０ オンラインでの開催

(71)【出願人】

【識別番号】304023318

【氏名又は名称】国立大学法人静岡大学

(71)【出願人】

【識別番号】304021831

【氏名又は名称】国立大学法人千葉大学

(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

(72)【発明者】

【氏名】西村 雅史

(72)【発明者】

【氏名】黒岩 眞吾

【テーマコード（参考）】

4C038

【Ｆターム（参考）】

4C038VA04

4C038VB09

(57)【要約】

【課題】簡便に、かつ、安定して嚥下機能の低下の兆候である食物残留の有無を評価すること。
【解決手段】評価装置１は、ユーザの咽喉における食物残留の有無を評価する装置であって、ユーザの頭部を正面向きにさせた状態で発声させた際に接話型マイクＭを用いて第１の音声信号を取得し、ユーザの頭部を横向きにさせた状態で発声させた際に接話型マイクＭを用いて第２の音声信号を取得し、第１の音声信号及び第２の音声信号のそれぞれを周波数解析して、第１のスペクトル信号及び第２のスペクトル信号を取得し、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号の距離と閾値とを比較することにより、食物残留の有無を評価及び出力する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被験者の咽喉における食物残留の有無を評価する評価装置であって、
少なくとも１つのプロセッサを備え、
前記少なくとも１つのプロセッサは、
前記被験者の頭部を正面向きにさせた状態で発声させた際にマイクを用いて第１の音声信号を取得し、
前記被験者の頭部を横向きにさせた状態で発声させた際に前記マイクを用いて第２の音声信号を取得し、
前記第１の音声信号及び第２の音声信号のそれぞれを周波数解析して、第１のスペクトル信号及び第２のスペクトル信号を取得し、
前記第１のスペクトル信号と前記第２のスペクトル信号の距離と閾値とを比較することにより、前記食物残留の有無を評価及び出力する、
評価装置。

【請求項2】

前記少なくとも１つのプロセッサは、
所定の周波数帯における前記距離を基に、前記食物残留の有無を評価する、
請求項１に記載の評価装置。

【請求項3】

前記所定の周波数帯は、４．５ｋＨｚを含む、
請求項２に記載の評価装置。

【請求項4】

前記少なくとも１つのプロセッサは、
前記被験者の頭部を横向きにさせた後に正面向きに戻した状態で発声した際に前記マイクを用いて第３の音声信号を取得し、
前記第３の音声信号を周波数解析して、第３のスペクトル信号を取得し、
前記第１のスペクトル信号と前記第３のスペクトル信号の距離と閾値とを比較することにより、前記食物残留の有無を再評価及び出力する、
請求項１～３のいずれか１項に記載の評価装置。

【請求項5】

前記少なくとも１つのプロセッサは、
食物摂取前の前記被験者の頭部を正面向きにさせた状態で発声させた際にマイクを用いて第４の音声信号を取得し、
食物摂取前の前記被験者の頭部を横向きにさせた状態で発声させた際に前記マイクを用いて第５の音声信号を取得し、
前記第４の音声信号及び第５の音声信号のそれぞれを周波数解析して、第４のスペクトル信号及び第５のスペクトル信号を取得し、
前記第１のスペクトル信号と前記第２のスペクトル信号の距離と、前記第４のスペクトル信号と前記第５のスペクトル信号の距離から決まる閾値とを比較することにより、前記食物残留の有無を評価する、
請求項１～４のいずれか１項に記載の評価装置。

【請求項6】

前記少なくとも１つのプロセッサは、
前記被験者の頭部を複数回横向きに振った後の正面向きの状態で発声した際に前記マイクを用いて第６の音声信号を取得し、
前記第６の音声信号を周波数解析して、第６のスペクトル信号を取得し、
前記第１のスペクトル信号と前記第６のスペクトル信号の距離と閾値とを比較することにより、前記食物残留の有無を再評価及び出力する、
請求項１～５のいずれか１項に記載の評価装置。

【請求項7】

被験者の咽喉における食物残留の有無を評価するための評価プログラムであって、
コンピュータを、
前記被験者の頭部を正面向きにさせた状態で発声させた際にマイクを用いて第１の音声信号を取得する取得部、
前記被験者の頭部を横向きにさせた状態で発声させた際に前記マイクを用いて第２の音声信号を取得する取得部、
前記第１の音声信号及び第２の音声信号のそれぞれを周波数解析して、第１のスペクトル信号及び第２のスペクトル信号を取得する解析部、及び
前記第１のスペクトル信号と前記第２のスペクトル信号の距離と閾値とを比較することにより、前記食物残留の有無を評価及び出力する評価部、
として機能させる評価プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被験者の咽喉における食物残留の有無を評価する評価装置、及び評価プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、嚥下障害は誤嚥につながり、誤嚥は誤嚥性肺炎の原因となる。嚥下機能の低下の早期発見は嚥下障害の進行を防ぐために重要である。従来から、嚥下機能の低下を評価する方法は多数提案されている。例えば、嚥下造影検査（VF）あるいは嚥下内視鏡検査（VE）と呼ばれる方法は、放射線あるいはマイクロスコープを用いた評価方法である。頸部聴診法と呼ばれる方法は、嚥下音あるいは呼吸音等を聴診することで嚥下障害を評価する方法である。また、下記特許文献１に記載の装置のように、嚥下が行われたことをユーザに確認させる装置も知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－００７７２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したような従来のVF法あるいはVE法では侵襲性が高いため、被験者に負担をかけない簡便な評価方法が求められる。頸部聴診法は、医師が患者の嚥下前後の呼吸音あるいは声を聴き、それらに含まれる音響的特徴（詰まり音、泡立ち音、湿性嗄声など）を聞き分けて嚥下障害の有無を診断する方法であり、医師の主観に基づく評価がなされる方法であるため、熟練した医師でないと正確な評価が困難である。また、特許文献１に記載の装置によっても、嚥下機能の低下を評価することは実現されていない。

【0005】

そこで、本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、簡便に、かつ、安定して嚥下機能の低下の兆候である食物残留の有無を評価することが可能な評価装置、及び評価プログラムを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一側面は、被験者の咽喉における食物残留の有無を評価する評価装置であって、少なくとも１つのプロセッサを備え、少なくとも１つのプロセッサは、被験者の頭部を正面向きにさせた状態で発声させた際にマイクを用いて第１の音声信号を取得し、被験者の頭部を横向きにさせた状態で発声させた際にマイクを用いて第２の音声信号を取得し、第１の音声信号及び第２の音声信号のそれぞれを周波数解析して、第１のスペクトル信号及び第２のスペクトル信号を取得し、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号の距離と閾値とを比較することにより、食物残留の有無を評価及び出力する。

【0007】

あるいは、本発明の他の側面は、被験者の咽喉における食物残留の有無を評価するための評価プログラムであって、コンピュータを、被験者の頭部を正面向きにさせた状態で発声させた際にマイクを用いて第１の音声信号を取得する取得部、被験者の頭部を横向きにさせた状態で発声させた際にマイクを用いて第２の音声信号を取得する取得部、第１の音声信号及び第２の音声信号のそれぞれを周波数解析して、第１のスペクトル信号及び第２のスペクトル信号を取得する解析部、及び第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号の距離と閾値とを比較することにより、食物残留の有無を評価及び出力する評価部、として機能させる。

【0008】

上記いずれかの側面によれば、被験者から、頭部を正面向きにさせた状態での音声を録音した第１の音声信号と、頭部を横向きにさせた状態での音声を録音した第２の音声信号とが取得され、第１の音声信号から周波数分析することで取得される第１のスペクトル信号と、第２の音声信号から周波数分析することで取得される第２のスペクトル信号との距離と閾値との比較結果により、被験者の咽喉における食物残留の有無が評価・出力される。これにより、非侵襲で安定して嚥下機能の低下の１つの兆候である食物残留の有無を評価することができる。

【0009】

上記一側面においては、少なくとも１つのプロセッサは、所定の周波数帯における距離を基に、食物残留の有無を評価する、ことが好適である。また、所定の周波数帯は、４．５ｋＨｚを含む、ことも好適である。本発明者らは、食物残留が無い場合には、被験者の正面向きにおける音声信号のスペクトルにおける４．５ｋＨｚ付近の周波数帯に反共振の特徴が現れることを見出した。このような特徴を利用し、所定の周波数帯に４．５ｋＨｚの周波数を含めることにより、食物残留の有無をより安定して評価することができる。

【0010】

また、少なくとも１つのプロセッサは、被験者の頭部を横向きにさせた後に正面向きに戻した状態で発声した際にマイクを用いて第３の音声信号を取得し、第３の音声信号を周波数解析して、第３のスペクトル信号を取得し、第１のスペクトル信号と第３のスペクトル信号の距離と閾値とを比較することにより、食物残留の有無を再評価及び出力する、ことが好適である。本発明者らは、被験者に頭部を横向きにさせた後に正面向きに戻した状態で取得した音声信号のスペクトルは、食物残留が存在しない場合に被験者に正面を向かせた状態に取得した音声信号のスペクトルに特徴が近いことを見出した。このような現象を利用し、第１のスペクトル信号と第３のスペクトル信号との距離を用いて再評価することにより、食物残留の有無をより安定して評価することができる。

【0011】

また、少なくとも１つのプロセッサは、食物摂取前の被験者の頭部を正面向きにさせた状態で発声させた際にマイクを用いて第４の音声信号を取得し、食物摂取前の被験者の頭部を横向きにさせた状態で発声させた際にマイクを用いて第５の音声信号を取得し、第４の音声信号及び第５の音声信号のそれぞれを周波数解析して、第４のスペクトル信号及び第５のスペクトル信号を取得し、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号の距離と、第４のスペクトル信号と第５のスペクトル信号の距離から決まる閾値とを比較することにより、食物残留の有無を評価する、ことも好適である。この場合、食物残留が無い場合の２つの状態におけるスペクトル信号の距離により閾値を効率的かつ適切に設定することができ、食物残留の有無を一層安定して評価することができる。

【0012】

さらに、少なくとも１つのプロセッサは、被験者の頭部を複数回横向きに振った後の正面向き状態で発声した際にマイクを用いて第６の音声信号を取得し、第６の音声信号を周波数解析して、第６のスペクトル信号を取得し、第１のスペクトル信号と第６のスペクトル信号の距離と閾値とを比較することにより、食物残留の有無を再評価及び出力する、ことも好適である。本発明者らは、被験者に頭部を複数回横向きに振った後の正面向きの状態で取得した音声信号のスペクトルは、食物残留が存在しない場合に被験者に正面を向かせた状態に取得した音声信号のスペクトルに特徴が近いことを見出した。このような現象を利用し、第１のスペクトル信号と第６のスペクトル信号との距離を用いて再評価することにより、食物残留の有無をより安定して評価することができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明の一側面によれば、簡便に、かつ、安定して嚥下機能の低下の兆候である食物残留の有無を評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態にかかる評価装置１の概略構成を示すブロック図である。

【図2】図１の評価制御１のハードウェア構成を示す図である。

【図3】図１の評価装置１による評価処理における動作手順を示すフローチャートである。

【図4】図１の評価装置１による評価処理における動作手順を示すフローチャートである。

【図5】図１のスペクトル取得部１３によって取得された第１のスペクトル信号Ｓ_Ｆ及び第２のスペクトル信号Ｓ_Ｒ，Ｓ_Ｌの波形を示す図である。

【図6】実施形態の評価プログラム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】

【0015】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

【0016】

図１は、実施形態の評価装置１の概略構成を示すブロック図である。図１に示されるように、評価装置１は、ユーザ（被験者）の咽喉内の梨状窩における食物の残留の有無を評価するための装置である。なお、評価装置１の評価対象の食物摂取には水分摂取も含む。評価装置１は、ユーザの口に近づけて装着された音響マイクである接話型マイクＭからアナログ信号である音声信号を、ケーブルを介して受信可能に構成され、接話型マイクＭから受信した音声信号を用いて評価処理を実行する機能を有する。ただし、評価装置１は、ブルートゥース（登録商標）、無線ＬＡＮ等の無線信号を用いて、接話型マイクＭから音声信号を受信可能に構成されていてもよい。接話型マイクＭは、ユーザの口に近づけて使用され、発声に応じた口付近の空気の振動を検出することにより音声信号を生成する検出機器である。ただし、接話型マイクＭは、発声を大気を介した振動として検出できる音響マイクであれば他の種類のマイクに置換されてもよく、ピンマイク、ボーカルマイク等の集音マイクに置換されてもよい。

【0017】

ここで、評価装置１は、機能的な構成要素として、指示信号出力部１１、音声取得部（取得部）１２、スペクトル取得部（解析部）１３、距離算出部１４、評価部１５、及び評価結果出力部１６を含んで構成されている。

【0018】

図２は、評価装置１のハードウェア構成を示すブロック図である。図２に示すように、評価装置１は、スマートフォン、タブレット端末、コンピュータ端末等に代表される演算装置５０によって実現される。演算装置５０は、物理的には、プロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、記録媒体であるＲＡＭ（Random Access Memory）１０２又はＲＯＭ（Read Only Memory）１０３、通信モジュール１０４、及び入出力デバイス等を含んだコンピュータ等であり、各々は内部で電気的に接続されている。入出力デバイス１０５は、キーボード、マウス、ディスプレイ装置、タッチパネルディスプレイ装置、スピーカ等である。上述した評価装置１の各機能部は、ＣＰＵ１０１及びＲＡＭ１０２等のハードウェア上に実施形態の評価プログラムを読み込ませることにより、ＣＰＵ１０１の制御のもとで、通信モジュール１０４、及び入出力デバイス１０５等を動作させるとともに、ＲＡＭ１０２におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。

【0019】

評価装置１は少なくとも１台の演算装置５０で構成されるが、２台以上の演算装置５０で構成されてもよい。複数台の演算装置５０を用いる場合には、これらの演算装置５０がインターネット、イントラネット等の通信ネットワークを介して接続されることで、論理的に一つの評価装置１が構築される。

【0020】

以下、図１に戻って、評価装置１の各機能部の機能について詳細に説明する。

【0021】

指示信号出力部１１は、ユーザを対象にした評価時にそのユーザに対して指示信号を出力する。すなわち、指示信号出力部１１は、ユーザの音声信号の取得に際して、当該ユーザに対して頭部姿勢及び発声を指示する指示信号を出力する。指示信号の出力の形態としては、ディスプレイ装置等を利用した文字情報等の画面出力、あるいは、スピーカ等を利用した音声出力等が挙げられる。具体的には、指示信号出力部１１は、食物摂取後に頭部を正面向きにした後に所定音（例えば、定常母音）を発声するように指示する第１の指示信号、食物摂取後に頭部を横向き（右向きあるいは左向き）にした後に所定音を発声するように指示する第２の指示信号、食物摂取後に頭部をいったん横向きにした後に正面向きにしてから所定音を発声するように指示する第３の指示信号、食物摂取前に頭部を正面向きにした後に所定音を発声するように指示する第４の指示信号、食物摂取前に頭部を横向きにした後に所定音を発声するように指示する第５の指示信号、あるいは、食物摂取後に頭部を複数回横向きに振った後に所定音を発声するように指示する第６の指示信号を、評価処理の開始後に、所定の順序及び所定のタイミングで出力する。ここで、指示信号出力部１１の指示によって制御されるユーザの頭部姿勢は、ユーザの上体の正面向きを基準にした頭部の姿勢である。

【0022】

音声取得部１２は、指示信号出力部１１による第１～第６の指示信号のそれぞれの出力タイミングに応じて、接話型マイクＭからユーザの音声信号を、第１～第６の音声信号として取得（受信）する。すなわち、音声取得部１２は、第１の指示信号の出力によって食物摂取後のユーザの頭部を正面向きにさせた状態で発声させた際の第１の音声信号を取得する。また、音声取得部１２は、第２の指示信号の出力によって食物摂取後のユーザの頭部を横向きにさせた状態で発声させた際の第２の音声信号を取得する。また、音声取得部１２は、第３の指示信号の出力によって食物摂取後のユーザに頭部をいったん横向きにさせた後に正面向きに戻した状態で発声させた際の第３の音声信号を取得する。また、音声取得部１２は、第４の指示信号の出力によって食物摂取前のユーザの頭部を正面向きにさせた状態で発声させた際の第４の音声信号を取得する。また、音声取得部１２は、第５の指示信号の出力によって食物摂取前のユーザの頭部を横向きにさせた状態で発声させた際の第５の音声信号を取得する。また、音声取得部１２は、第６の指示信号の出力によって食物摂取後にユーザの頭部を複数回横向きに振った後の状態で発声させた際の第６の音声信号を取得する。

【0023】

スペクトル取得部１３は、音声取得部１２によって取得された第１～第６の音声信号のそれぞれを対象にして周波数解析を実行することにより、第１～第６の音声信号を時間領域から周波数領域に変換したパワースペクトルである第１～第６のスペクトル信号を取得する。例えば、スペクトル取得部１３は、第１～第６の音声信号をフーリエ変換することによって第１～第６のスペクトル信号を取得する。

【0024】

距離算出部１４は、食物残留の評価の基となる距離を計算する。詳細には、距離算出部１４は、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間の所定の周波数帯における距離の平均値（あるいは、最大値、最小値）を距離として計算する。この所定の周波数帯は、例えば、４．０ｋＨｚ～５．０ｋＨｚであり、少なくとも４．５ｋＨｚを含む周波数帯である。距離算出部１４は、例えば、所定の周波数帯を一定間隔で区切った複数の周波数における距離の平均値（あるいは、最大値、最小値）を計算する。このとき、距離算出部１４は、距離を計算する際には、周波数（例えば、４．５ｋＨｚ付近の周波数）に重み付けをして計算してもよい。同様にして、距離算出部１４は、第１のスペクトル信号と第３のスペクトル信号との間の距離、第４のスペクトル信号と第５のスペクトル信号との間の距離、あるいは、第１のスペクトル信号と第６のスペクトル信号との間の距離を計算する。

【0025】

なお、距離算出部１４は、上述したようにスペクトル間の距離（例えばスペクトル間の対数ユークリッド距離）を直接計算する方法以外に，一般的にパターン識別に用いられる方法（例えば、ＳＶＭ（support vector machine））を利用してもよい。

【0026】

評価部１５は、距離算出部１４によって計算される距離を基に、ユーザの梨状窩における食物の残留の有無を評価する。ここで、評価部１５による評価の原理を説明する。本発明者らにより、ユーザの梨状窩と呼ばれる食道入り口脇の部位に食物残留が起きた状態が声道モデルを用いて模擬して分析された結果、その状態のユーザのスペクトル信号において、４．５ｋＨｚ付近の反共振にその状態に対応した音響特徴が現れることが見出された。具体的には、食物残留が起きた状態では４．５ｋＨｚ付近の極小値が消失する傾向があることが分かった。一方で、本発明者により、ユーザが頭部を左右に捻った状態でも、梨状窩が押しつぶされた状態となり、声道モデルを用いて梨状窩での食物残留を模擬した場合と同様な音響特徴が現れることも見出された。評価部１５では、これらの音響特徴を利用した評価が実行される。

【0027】

詳細には、評価部１５は、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間の距離と所定の閾値とを比較し、その距離が所定の閾値以下である場合には、梨状窩での食物残留があるものと評価する。このとき、所定の閾値は、予め、食物摂取前において取得された第４のスペクトル信号と第５のスペクトル信号との距離を基に決定される。例えば、この距離の一定割合の値が閾値に設定される。また、所定の閾値は評価装置１のオペレータ等により予め設定された値であってもよい。一方で、評価部１５は、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との間の距離が所定の閾値を超えている場合には、梨状窩での食物残留がないものと評価する。

【0028】

また、評価部１５は、第１のスペクトル信号と第３のスペクトル信号との距離を別の閾値と比較し、その距離が閾値以下である場合には、梨状窩での食物残留がないものと再評価し、その距離が閾値を超えている場合には梨状窩での食物残留があるものと再評価する。この評価は、食物残留が存在する状態のユーザがいったん頭部を横向きにしてから正面向きに戻した状態においては食物残留が除去される傾向が強いことを利用している。そして、評価部１５は、第１及び第２のスペクトル信号を利用した評価結果と、第１及び第３のスペクトル信号を利用した再評価結果とを加味した最終評価結果を生成する。例えば、評価部１５は、評価結果と再評価結果とが一致した場合に、それらの一致した結果を最終評価結果として生成する。また、評価部１５は、評価結果と再評価結果との一致有無に応じた確度情報を最終評価結果に含めてもよい。

【0029】

評価結果出力部１６は、評価部１５によって生成された最終評価結果を、出力する。例えば、評価結果出力部１６は、梨状窩での食物残留の有無の評価結果及びその確度情報を、ディスプレイ装置等を利用した文字情報等の画面出力、あるいは、スピーカ等を利用した音声出力等によって出力する。

【0030】

次に、上述した評価装置１の評価処理における動作の流れを説明する。図３及び図４は、評価装置１による評価処理における動作手順を示すフローチャートである。

【0031】

ユーザの梨状窩における食物残留に関する評価処理は、ユーザ等による評価装置１に対する指示入力に応じてその都度開始される。まず、図３を参照して、指示信号出力部１１により、ユーザの食物摂取前のタイミングにおいて、第４の指示信号と第５の指示信号とが所定の時間を空けて順番に出力される（ステップＳ１０１）。これによって、ユーザによって、頭部を正面向きにした状態での所定音の発声が為された後に、頭部を横向きにした状態での所定音の発声が為される。それに応じて、音声取得部１２により、第４の音声信号及び第５の音声信号が順に取得される（ステップＳ１０２）。

【0032】

次に、指示信号出力部１１により、ユーザの食物摂取後のタイミングにおいて、第１の指示信号、第２の指示信号、及び第３の指示信号が、所定の時間を空けて順番に出力される（ステップＳ１０３）。これによって、ユーザによって、頭部を正面向きにした状態での所定音の発声が為された後に、頭部を横向きにした状態での所定音の発声が為され、その後に、頭部を横向きにした後に正面向きに戻した状態での所定音の発声が為される。それに応じて、音声取得部により、第１の音声信号、第２の音声信号、及び第３の音声信号が順に取得される（ステップＳ１０４）。

【0033】

さらに、スペクトル取得部１３により、ここまでで取得された第１～第５の音声信号が周波数解析された結果、第１～第５のスペクトル信号が取得される（ステップＳ１０５）。その後、距離算出部１４により、第４のスペクトル信号と第５のスペクトル信号との所定の周波数帯における距離が計算され、その距離の一定割合の値が第１の閾値ＴＨ_１に設定される（ステップＳ１０６）。

【0034】

次に、距離算出部１４により、第１のスペクトル信号と第２のスペクトル信号との所定の周波数帯における距離が計算される（ステップＳ１０７）。そして、評価部１５により、その距離が第１の閾値ＴＨ_１を超えているかが判定される（ステップＳ１０８）。判定の結果、距離が第１の閾値ＴＨ_１を超えている場合には（ステップＳ１０８；Ｙｅｓ）、評価部１５により、“ユーザの梨状窩における食物残留なし”と評価される（ステップＳ１０９）。一方、距離が第１の閾値ＴＨ_１以下である場合には（ステップＳ１０８；Ｎｏ）、評価部１５により、“ユーザの梨状窩における食物残留あり”と評価される（ステップＳ１１０）。

【0035】

図４に移って、その後、距離算出部１４により、第１のスペクトル信号と第３のスペクトル信号との所定の周波数帯における距離が計算される（ステップＳ１１１）。そして、評価部１５により、その距離が予め設定されている第２の閾値ＴＨ_２を超えているかが判定される（ステップＳ１１２）。判定の結果、距離が第２の閾値ＴＨ_２を超えている場合には（ステップＳ１１２；Ｙｅｓ）、評価部１５により、“ユーザの梨状窩における食物残留あり”と再評価される（ステップＳ１１３）。一方、距離が第２の閾値ＴＨ_２以下である場合には（ステップＳ１１２；Ｎｏ）、評価部１５により、“ユーザの梨状窩における食物残留なし”と再評価される（ステップＳ１１４）。

【0036】

そして、評価部１５により、評価の結果及び再評価の結果を基に最終評価結果が生成され、評価結果出力部１６により最終評価結果が出力される（ステップＳ１１５）。最終評価結果としては、上記の評価の結果が、確度情報と共に出力される。確度情報としては、例えば、評価の結果と再評価の結果との一致／不一致に応じて、“高”、“低”等の評価の確度を示す情報が出力される。

【0037】

図５には、ユーザによって母音／ｅ／を発声させた際にスペクトル取得部１３によって取得された第１のスペクトル信号Ｓ_Ｆ及び第２のスペクトル信号Ｓ_Ｒ，Ｓ_Ｌの波形を示している。第２のスペクトル信号Ｓ_Ｒは、ユーザが右向きの状態のときに取得される波形を示し、第２のスペクトル信号Ｓ_Ｌは、ユーザが左向きの状態のときに取得される波形を示している。この例においては、第１のスペクトル信号Ｓ_Ｆにおいては、４．２ｋＨｚ付近において顕著な極小点が現れている。これに対して、ユーザが横向きの状態で取得される第２のスペクトル信号Ｓ_Ｒ，Ｓ_Ｌにおいては、４．２ｋＨｚ付近における極小点が消失している。このような第１のスペクトル信号Ｓ_Ｆの波形と第２のスペクトル信号Ｓ_Ｒ，Ｓ_Ｌとの間の波形の差異を評価することにより、評価部１５は、ユーザの梨状窩における食物残留がないと評価することができる。

【0038】

次に、図６を参照して、コンピュータを上記評価装置１として機能させるための評価プログラムを説明する。

【0039】

評価プログラムＰ１は、メインモジュールＰ１０、指示信号出力モジュールＰ１１、音声取得モジュールＰ１２、スペクトル取得モジュールＰ１３、距離算出モジュールＰ１４、評価モジュールＰ１５、及び評価結果出力モジュールＰ１６を備えている。

【0040】

メインモジュールＰ１０は、評価装置１の動作を統括的に制御する部分である。指示信号出力モジュールＰ１１、音声取得モジュールＰ１２、スペクトル取得モジュールＰ１３、距離算出モジュールＰ１４、評価モジュールＰ１５、及び評価結果出力モジュールＰ１６を実行することにより実現される機能は、それぞれ、指示信号出力部１１、音声取得部１２、スペクトル取得部１３、距離算出部１４、評価部１５、及び評価結果出力部１６の機能と同様である。

【0041】

評価プログラムＰ１は、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤもしくはＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体または半導体メモリによって提供される。また、評価プログラムＰ１は、搬送波に重畳されたコンピュータデータ信号としてネットワークを介して提供されてもよい。

【0042】

上述した評価装置１によれば、ユーザから、頭部を正面向きにさせた状態での音声を録音した第１の音声信号と、頭部を横向きにさせた状態での音声を録音した第２の音声信号とが取得され、第１の音声信号から周波数分析することで取得される第１のスペクトル信号と、第２の音声信号から周波数分析することで取得される第２のスペクトル信号との距離と閾値との比較結果により、ユーザの梨状窩における食物残留の有無が評価・出力される。これにより、非侵襲で安定して嚥下機能の低下の１つの兆候である食物残留の有無を評価することができる。特に、評価装置１を用いれば、同一のユーザを対象に短期間に発声させて得られる音声信号を用いて食物残留の有無を評価でき、障害者から予め大量の学習データを収集する必要はない。これにより、機器、環境、あるいはユーザの体調の変化の影響を受けることなく、簡易かつ安定した評価を実現できる。その結果、評価装置１により、嚥下機能低下の早期発見に資することができる。つまり、ユーザにおいてむせなどの顕著な症状が現れる前の段階でのスクリーニングを実現することができる。

【0043】

本実施形態の評価装置１は、所定の周波数帯、特に、４．５ｋＨｚを含む周波数帯における距離を基に、食物残留の有無を評価している。このように、梨状窩における食物残留による音響特徴が表れやすい４．５ｋＨｚ付近の周波数を含めることにより、食物残留の有無をより安定して評価することができる。

【0044】

また、本実施形態の評価装置１は、第１のスペクトル信号と第３のスペクトル信号の距離と閾値とを比較することにより、食物残留の有無を再評価している。本発明者らは、ユーザに頭部を横向きにさせた後に正面向きに戻した状態で取得した音声信号のスペクトルは、食物残留が存在しない場合にユーザに正面を向かせた状態に取得した音声信号のスペクトルに音響特徴が近いことを見出した。このような現象を利用し、第１のスペクトル信号と第３のスペクトル信号との距離を用いて再評価することにより、食物残留の有無をより安定して評価することができる。

【0045】

また、本実施形態の評価装置１は、第４のスペクトル信号と第５のスペクトル信号の距離から第１の閾値ＴＨ_１を設定している。この場合、食物残留が無い場合の２つの状態におけるスペクトル信号の距離により閾値を効率的かつ適切に設定することができ、食物残留の有無を一層安定して評価することができる。

【0046】

以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。

【0047】

例えば、評価装置１の評価部１５は、再評価を実行する際に、第１のスペクトル信号と第６のスペクトル信号との所定の周波数帯における距離を用いて、距離を規定の閾値と比較することにより、食物残留の有無を再評価してもよい。本発明者らは、ユーザに頭部を複数回横向きに振った後の正面向きの状態で取得した音声信号のスペクトルは、食物残留が存在しない場合にユーザに正面を向かせた状態に取得した音声信号のスペクトルに特徴が近いことを見出した。このような現象を利用し、第１のスペクトル信号と第６のスペクトル信号との距離を用いて再評価することにより、食物残留の有無をより安定して評価することができる。

【符号の説明】

【0048】

１…評価装置、１２…音声取得部（取得部）、１３…スペクトル取得部（解析部）、１４…距離算出部、１５…評価部、Ｍ…接話型マイク、Ｐ１…評価プログラム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】