CN113226173B - 生物体信息分析装置、生物体信息分析方法、以及生物体信息分析系统 - Google Patents

生物体信息分析装置、生物体信息分析方法、以及生物体信息分析系统 Download PDF

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Abstract

目的在于得到一种能够更正确地进行吞咽动作判定的生物体信息分析装置、生物体信息分析方法、以及生物体信息分析系统。为此，生物体信息分析装置构成为具有：吞咽动作推测部，分析测量咽头部的活动和声音而得到的距离信息和声音信息来推测用户的动作；以及显示部，吞咽动作推测部输出分析距离信息而推测的第1吞咽动作位置和分析声音信息而推测的第2吞咽动作位置，显示部显示距离信息、声音信息、吞咽动作推测部输出的第1吞咽动作位置以及第2吞咽动作位置。

Description

生物体信息分析装置、生物体信息分析方法、以及生物体信息 分析系统
技术领域
本发明涉及生物体信息分析装置、生物体信息分析方法、以及生物体信息分析系统。
背景技术
作为将作为下咽对象的食物块从口腔送入胃的功能的吞咽功能的障碍由于由高龄化、脑疾患等造成的运动功能的降低等而引起。在产生吞咽障碍时，食物块混入到气管支、肺等，引起肺炎等而还有时发生高热，认为对于体力弱的高龄者导致生命危险的情况很多。
作为能够正确地评价以及掌握吞咽障碍的方法，最普遍使用吞咽造影(Videofluoroscopic Examination of Swallowing(吞咽影像透视检查)：VF)。但是，VF是有误咽、窒息等的可能性的检查，需要注意。另外，需要作为大型装置的X射线透视装置，所以发生辐射的问题、时间上的限制的问题、费用的问题等。
另外，作为其他方法，有利用使用纤维镜的内窥镜的吞咽内窥镜检查(Videoendoscopic Examination of Swallowing(吞咽影像内窥镜检查)：VE)。VE相比于VF更简便，但对被检者造成从鼻腔插入光纤等的不适感，另外，需要纤维镜的装置而无法简便地测定，尚未得到充分普及。进而，还存在如下问题：在食物块进入到咽头而达到吞咽的最高潮时，咽头壁闭锁而咽头中的空间被挤压，内窥镜的视野变得不明了而吞咽器官在短时间内最大幅移动的时间带无法观察到。
作为解决上述VF、VE的问题的手法，提出一种简便且不会对患者造成负担并且可靠地探测吞咽障碍的方法。
例如，在专利文献1中，以提供简便地检查吞咽障碍并显示其结果的生物体检查装置为目的，公开了如下方面：生物体检查装置具备：喉头部位移检测单元，检测被检者的喉头部中的横向的2个部位的位移；吞咽声音检测单元，检测被检者吞咽时的吞咽声音；显示单元；以及处理单元，指示显示单元显示根据从喉头部位移检测单元得到的信息生成的与喉头部的2个部位的位移有关的波形、及根据从吞咽声音检测单元得到的信息生成的与吞咽声音有关的波形，生物体检查装置的弹性保持器具成为在传感器固定部和头部佩戴部中成为独立的结构，将它们两者在一端部结合，使另一端部分别打开的构造。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-213592号公报
发明内容
在专利文献1中，组合距离信息和声音信息，评价吞咽动作是正常还是异常即有无吞咽障碍，但在实际的测量现场中包含吞咽动作以外的类似的动作。因此，未考虑从类似的动作抽出吞咽动作自身这一点。
本发明举出其一个例子，是一种生物体信息分析装置，具有：吞咽动作推测部，分析测量咽头部的活动和声音而得到的距离信息和声音信息来推测用户的动作；以及显示部，吞咽动作推测部输出分析距离信息而推测的第1吞咽动作位置、和分析声音信息而推测的第2吞咽动作位置，显示部显示距离信息、声音信息、吞咽动作推测部输出的第1吞咽动作位置以及第2吞咽动作位置。
根据本发明，能够更正确地进行吞咽动作判定。
附图说明
图1是实施例中的生物体信息分析系统的功能框图。
图2A是实施例中的弹性保持器具的外观图。
图2B是图2A的立体图。
图3是实施例中的生物体信息分析装置的功能框图。
图4是实施例中的吞咽运动抽出部的处理流程图。
图5是示出实施例中的吞咽动作时的距离信息的变化的一个例子的图。
图6是实施例中的吞咽声音抽出部的处理流程图。
图7是实施例中的以采样率1000Hz取得的吞咽动作、发声动作、咳动作时的声音信息的频谱图。
图8是实施例中的以采样率4000Hz取得的吞咽动作、发声动作、咳动作时的声音信息的频谱图。
图9是示出实施例中的吞咽动作时的音压的变化的一个例子的图。
图10是实施例中的利用数据输出部的吞咽动作测量中的画面显示的一个例子。
图11A是示出实施例中的吞咽动作位置推测结果显示画面的一个例子的图。
图11B是示出实施例中的吞咽动作位置推测结果显示画面的一个例子的图。
图11C是示出实施例中的吞咽动作位置推测结果显示画面的一个例子的图。
图12是实施例中的吞咽动作位置推测结果显示画面的一个例子，是与波形信息一起显示动作判别结果的图。
图13是说明实施例中的吞咽功能辨别手法的吞咽功能分类表。
图14是示出实施例中的吞咽次数推测结果显示画面的一个例子的图。
(符号说明)
1：测量部；2：生物体信息分析装置；3a、3b：传感器保持部件；4a、4b：传感器部；5：头部佩戴部件；10a、10b：向头部的按压部；101：发送用线圈；102：接收用线圈；103：麦克风；104：线圈间电压检测部；105：吞咽声音检测部；106：存储器；107：测量控制部；108：输入输出部；109：操作部；201：发送接收部；202：数据分离部；203：吞咽运动抽出部；204：吞咽声音抽出部；205：数据输出部；206：吞咽动作分析部；207：分析结果输出部。
具体实施方式
以下，使用附图，说明本发明的实施例。此外，在全部附图中，针对同一结构附加同一符号而省略重复的说明。
实施例1
图1是本实施例中的生物体信息分析系统的功能框图。如图1所示，本实施例中的生物体信息分析系统包括测量部1和生物体信息分析装置2。
测量部1在用户进行测量时佩戴的弹性保持器具中，具备发送用线圈(喉头部位移检测单元)101、接收用线圈(喉头部位移检测单元)102以及麦克风103，发送用线圈101和接收用线圈102成对地作为测量作为与吞咽相伴的喉头部的活动的喉头部位移的距离信息的距离信息取得部发挥功能。发送用线圈101和接收用线圈102与线圈间电压检测部104连接，线圈间电压检测部104的输出电压被输入到测量控制部107。麦克风103(吞咽声音检测单元)作为取得与吞咽相伴的喉头部位移的声音信息的声音信息取得部发挥功能，如果是例如使用压电式元件(压电元件)的麦克风，则不易拾取吞咽以外的周围的声音而优选，但也可以是电容器型麦克风。麦克风103与吞咽声音检测部105连接，接受电源供给等而作为麦克风动作。从吞咽声音检测部105作为电压输出吞咽声音，将输出电压输入到测量控制部107。
存储器106是记录/保持例如测量处理程序、在测量部1内使用的硬件固有的特性值这样的、在测量控制部107中所需的信息的非易失性存储器。例如，在测量部1的电源被接通时，从存储器106向测量控制部107载入测量处理程序等而使用，如果改写测量处理程序，则能够对测量部1进行功能上的改变、追加。
测量控制部107包括例如CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)那样的运算处理设备、易失性存储器，接受来自操作部109的信号或者来自生物体信息分析装置2的控制信号来控制测量的开始/结束，或者，将从线圈间电压检测部104输入的电压值、以及从吞咽声音检测部105输入的电压值变换为数字数据，分别临时记录到存储器，以预定的周期读出，整形为通信数据形式而输出到输入输出部108。此外，通信数据形式可以是例如独自的分组形式等。
输入输出部108是进行与生物体信息分析装置2的数据发送接收的通信接口。通信方法基于通用的通信方式即可，可以使用例如使用USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)电缆或者使用网络电缆的TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)/IP(Internet Protocol，互联网协议)通信形式、使用Bluetooth(蓝牙，注册商标)的无线通信方式等。
操作部109是设置于测量部1的主体的使用者的操作接口，适宜地配置电源的On/Off、测量开始/结束这样的适合于简便的操作的按钮。
此外，线圈间电压检测部104、吞咽声音检测部105、存储器106、测量控制部107、输入输出部108、操作部109设置于与弹性保持器具独立的测量部控制组件。
图2A、2B是详细示出本实施例中的弹性保持器具的外观图。其中，图2A是正面图，图2B是立体图。在图2A、2B中，弹性保持器具成为如下构造：在一对传感器保持部件3a、3b和头部佩戴部件5中成为独立的构造体，头部佩戴部件5以分别保持一对传感器保持部件3a、3b的另一端的方式一体结合，该另一端之间打开而在被检者的喉头部佩戴保持。
成为如下开放的结构：在一对传感器保持部件3a、3b的一端配置有传感器部4a、4b，在该传感器部4a、4b内部固定有喉头部位移检测单元(例如发送用线圈101或者接收用线圈102)和吞咽声音检测单元(例如麦克风103)，传感器保持部件3a、3b的另一端部与头部佩戴部件5的两端部成为一体，追踪甲状软骨等的活动而活动。另外，在头部佩戴部件5的内侧配置有所述一对传感器保持部件3a、3b，头部佩戴部件的两端和传感器保持部件的另一端被一体结合。传感器保持部件3a、3b成为可不接触头部地佩戴，能够与头部佩戴部件5独立地追随吞咽的活动的结构。进而，在一对传感器保持部件3a、3b的一端，配置有发送用线圈101或者接收用线圈102和麦克风103。
在本实施例中，为了用接收用线圈102检测由发送用线圈101产生的磁场，并通过电磁感应的法则测量与距离对应的电流，将发送用线圈101和接收用线圈102以按照2个线圈易于相对(接近头部表面的铅直方向)的朝向配置的方式，安装到一对传感器保持部件3a、3b的一端，能够较高地检测信号对噪声(SN)。因此，麦克风103和发送用线圈101或者接收用线圈102能够配置于大致正交的位置，能够降低从麦克风103发生的磁场噪声混入到发送用和/或接收用线圈。但是，关于这些发送用线圈和接收用线圈的对应的位置、与麦克风的正交的位置，不限定于记载的配置，是SN比可充分良好地检测的位置即可。
进而，在作为所述头部佩戴部件5的两端部的2个部位的末端部(成为头的背侧的位置的部位)，以圆筒/球状等形状形成向头部的按压部10a、10b。通过该2个部位的按压部和设置于所述传感器保持部件的一端的2个部位的传感器部这合计4个部位的按压，能够与头部的大小无关地易于佩戴。
另外，内置于传感器部4a、4b的传感器通过布线301a和301b，与未图示的测量部控制组件的、图1所示的线圈间电压检测部104和吞咽声音检测部105分别连接。
通过该结构，测量部1从测量开始至结束，以对吞咽动作的检测充分的预定的采样率，取得线圈间电压值和吞咽声音电压值，并反复传送。例如，在以100Hz取得距离信息，以4000Hz取得声音信息的情况下，测量控制部107以每100分之1秒1次，将1个采样的距离信息的测量结果和40个采样的声音信息的测量结果汇集成例如1个或者多个分组数据并发送。
生物体信息分析装置2可以是一般的个人电脑、平板、智能手机等包括运算处理组件、存储器的电子设备，图3示出生物体信息分析装置2的吞咽动作的检测所需的功能块的一个例子。各功能块在测量执行中反复执行以下所示的处理。
在图3中，发送接收部201与测量部1用预先规定的数据通信方式/数据格式进行信息的发送接收(测量数据的接收、控制命令的发送)。将接收到的测量数据送到数据分离部202。
数据分离部202从接收数据分离线圈间电压信息和声音电压信息，将线圈间电压信息变换为距离数据并发送给吞咽运动抽出部203，将声音电压信息发送给吞咽声音抽出部204。另外，将分离的距离数据以及声音电压信息输出给数据输出部205。此外，关于从线圈间电压信息向距离数据的变换，可以根据例如适应使用的线圈的磁量的一般的磁力和距离的关系式求出，但也可以预先记录线圈间距离为0时的电压值和预定的距离时的电压值并校正等，具有通过校正能够计算正确的距离数据的效果。
此外，关于从测量部1向生物体信息分析装置2发送数据时的格式，也可以例如分别发送线圈间电压信息和声音电压信息，在该情况下，在数据分离部202中，如果接收数据是线圈间电压信息，则变换为距离信息并输出给吞咽运动抽出部203，如果接收数据是声音电压信息，则原样地输出给吞咽声音抽出部204，成为将任意的数据都输出到数据输出部205的处理。
吞咽运动抽出部203以及吞咽声音抽出部204是分析距离信息以及声音信息来推测用户的动作的吞咽动作推测部。以下，分别详细说明。
吞咽运动抽出部203在测量中根据图4例示的距离数据进行吞咽动作有无实施的推测处理，在检测到吞咽动作位置的情况下，将吞咽运动信息输出到吞咽动作分析部206。以下，根据图4以及图5，说明吞咽运动的推测处理。此外，图5示出吞咽动作时的距离信息的变化的一个例子。典型地，出现吞咽动作时的距离呈现与吞咽动作的口腔期、咽头期、食道期这3相对应的活动，产生距固定位置的距离减少、增加和减少、以返回到固定位置的方式增加这样的举动。因此，需要从得到该“W”字型的距离数据中进行检测的处理。
在图4中，在步骤(以后简记为S)401中，吞咽运动抽出部203将输入的距离数据保存到临时存储器(在图中未记载)并迁移到S402。在S402中，吞咽运动抽出部203取得在S401中记录到存储器的一部分数据并进行平滑化处理(噪声去除)，将其结果再次记录到存储器并迁移到S403。在平滑化处理中，计算例如5次这样的预定的次数的最新的测量数据的平均值。
在S403中，吞咽运动抽出部203调查在S402中计算的平滑化数据是否存在极大点或者极小点并迁移到S404。例如，读出最新5次的平滑化数据，在将它们从最近的值起依次排列而得到的结果表现为D[i](1≤i≤5)时，在D[3]是最大值、D[1]<D[2]≤D[3]、并且D[3]≥D[4]>D[5]的关系成立的情况下，将D[3]设为极大点，另外，在D[3]是最小值、D[1]>D[2]≥D[3]、并且D[3]≤D[4]<D[5]的关系成立的情况下，将D[3]设为极小点。如果得到极大点或者极小点，则将其时刻和距离记录到存储器。另外，能够根据平滑化数据的1阶微分、2阶微分的值的增减取得拐点，所以也可以将其时刻和距离记录到存储器。
在S404中，吞咽运动抽出部203根据在S403中得到的极大点、极小点以及拐点的信息和测量开始时的距离信息，进行吞咽动作的判定，迁移到S405。如图5例示，从距离波形得到极大/极小点信息(时间、距离)＝(T1、D1)、(T2、D2)、(T3、D3)，在例如各点的时间差分(T1与T2的差、T2与T3的差)是预先决定的范围内、并且距离差分(D2与D1的差、D2与D3的差)大于预先决定的预定的值的情况下，判断为该时间带的动作是吞咽运动。另外，还参照拐点信息来求出图5所示的吞咽动作的开始点(T0、D0)、结束点(T4、D4)。此外，作为W字型的活动的探索方法，也可以忽略与吞咽运动的距离最大点最近的小规模的极小点、极大点，将在所述决定的范围内存在的极大点、极小点选择为吞咽运动的特征点。
在S405中，吞咽运动抽出部203在S404中判断为有吞咽动作的情况下，将吞咽运动的特征量记录到存储器并结束处理。特征量是例如上述各点的时间差分的信息、T1与T3的时间差、上述距离差分等。作为吞咽运动的时间信息，可以将动作的开始点以及结束点(图5的(T0、D0)、(T4、D4))、以及时间差分(图5的T0与T1的差、T3与T4的差)、距离差分(图5的D0与D1的差、D3与D4的差)包含于特征量。
根据个人的体型的特性、弹性保持器具的佩戴位置、佩戴情形，还可能有未成为图5所示的显著的W字型的情况，所以也可以使上述吞咽动作的判别方法自动适应变化。例如，在上述说明中将极小点判别为(T1、D1)、(T3、D3)，但其也可以通过关于前者从减少倾向或者水平转到上升的拐点、关于后者从减少转到增加倾向或者水平的拐点的检测来处理。另外，也可以例如由个人将上述时间差分、距离差分的判定值预先记录到存储器。另外，也可以是例如预先记录个人的典型的吞咽波形(参照波形)，针对之后的测量结果，按照例如互相关函数这样的一般的时间序列数据的类似度检测算法，调查与参照波形的类似性，从而推测吞咽位置这样的方法。
吞咽声音抽出部204针对输入的吞咽声音数据，实施图6例示的处理来进行吞咽动作有无实施的推测，在检测到吞咽动作的情况下，输出吞咽声音信息(记录到存储器)。以下，根据图6所示的时序图，说明推测处理的一个例子。
在图6中，在S601中，吞咽声音抽出部204将输入的声音数据保存到临时存储器(在图中未记载)并迁移到S602。在S602中，吞咽声音抽出部204取得在S601中记录的数据并进行整流处理，将其处理结果保存到存储器并迁移到S603。关于输入数据，例如，在作为16比特宽的数据而接收到的情况下，如最小值＝-32768至最大值＝32767那样，通常包括正负两方的值。整流处理是指，将负的值变换为正的值。
在S603中，吞咽声音抽出部204取得在S602中记录到存储器的一部分数据并进行平滑化处理，将其处理结果记录到存储器并迁移到S604。在声音数据的平滑化处理中，计算例如10次这样的预定的次数的最新的测量数据的平均值。虽然具有如果增加作为平滑化的对象的数据量则降低微小的噪声的影响的效果，但同时存在有意义的音响的特征也降低的可能性，所以根据录音设备的性质选择恰当的值即可。
在S604中，吞咽声音抽出部204取得在S601中记录的一部分数据并进行傅里叶变换处理，将处理结果保存到存储器。另外，将从傅里叶变换结果去掉正交分量的呈现最高的峰值的频率值记录到存储器，迁移到S605。关于傅里叶变换处理，针对预定的最新的记录数据用例如DFT(Discrete Fourier Transform，离散傅里叶变换)、FFT(Fast FourierTransform，快速傅立叶变换)这样的一般的方法进行即可。另外，通过针对作为处理对象的数据量，例如100毫秒量(在以1000Hz记录的情况下100次采样)和500毫秒量(在以1000Hz记录的情况下500次采样)那样，针对短时间和长时间这两方实施，能够取得不同的特征的参数。
在S605中，吞咽声音抽出部204针对在S604中记录的傅里叶变换处理结果计算自相关信息，将处理结果记录到存储器并迁移到S606。自相关是指，在信号处理中在时域信号等的数据解析中一般地使用的手法，但在本手法中针对傅里叶变换处理结果(离散信号Xn)使用。求出迟滞(频率差)j下的自相关值R(j)＝ΣnXnXn-j，例如，在傅里叶变换处理结果的峰值如120Hz、180Hz、240Hz、…周期性地示出的情况下，在计算自相关时，迟滞为60Hz、120Hz的自相关值变高。在自相关信息中，包括例如计算的自相关值的、取所有极大点的迟滞值。
在S606中，吞咽声音抽出部204针对在S604中得到的傅里叶变换结果进行1/n倍频程(octave)解析，将结果记录到存储器并迁移到S607。1/n倍频程解析是音响数据的一般的分析手法，将1kHz作为基准，以一定的比率将数据分割为n个频率频带，求出包含于各频带内的分量的合计值。在n＝1的情况下，例如11～22Hz、22～44Hz、44～88Hz、88～177Hz、177～354Hz、354Hz～707Hz、…那样，分割频带(倍频带)。如果增大n，则得到更窄的每个频带宽度的特征量。例如，在输入到吞咽声音抽出部204的声音数据是采样率1000Hz时，通过傅里叶变换，得到直至500Hz的占优势地位的频率变换数据，在n＝1的情况下，能够计算上述每个频带的数据含有量，但最后的354Hz～707Hz成为一半的频带的数据量，所以为了公平地评价每个频带的数据量，也可以将例如其以外的频带的合计结果除以2。
在S607中，吞咽声音抽出部204计算吞咽声音信息，并且根据吞咽声音信息包括的特征量进行动作的判别，将结果记录到存储器并迁移到S608。
与动作的判别关联地，在图7中，示出针对对以采样率1000Hz取得的吞咽动作、发声动作、咳动作时的声音信息进行傅里叶变换而得到的结果，沿着时间轴(横轴)连续地显示各频带(纵轴)的强度的频谱图。关于强度，白色最高，接下来按照黑色、灰色的顺序表示。由四角的框包围的部分都是实施各动作的时间带。例如，吞咽动作呈现比较低频区域的强度高的倾向，发声动作呈现在频率方向上周期性地出现强弱的倾向，咳动作呈现在短时间的期间从低频至高频在幅宽的频带产生强的峰值的倾向。
另外，在图8中，示出以采样率4000Hz取得的吞咽动作、发声动作、咳动作时的声音信息的频谱图、以及各动作的实施时间带的框。如果采样率高，则在吞咽动作中，口腔期、咽头期、食道期、(与框内的初期、中间期、后期对应)、的分离变得容易。即，如图8所示，在吞咽动作中，呈现如下倾向：在与咽头期相当的中间期，低频区域的强度高，另外，高频分量(例如1kHz～2kHz)的相对比值在与口腔期、食道期相当的初期、后期高，在中间期低。在发声动作中，相比于图7，观察到更多的周期性的强弱。咳动作与图7同样地直至500Hz左右产生宽度宽的频带的强的峰值。
另外，在图9中，示出吞咽动作时的音压的变化的一个例子。在图9中，示出对输入的声音数据进行整流处理而得到的结果，在横轴上描绘时间，在纵轴上描绘音压。典型地，吞咽动作时的音压被分离成与吞咽动作的口腔期、咽头期、食道期这3相相当的3个有音区间。分别由图9的点线包围的时间带Sw1、Sw2、Sw3与它们相当，在它们之间存在极短时间的无声音区间。因此，在视为时间序列的情况下，将夹着短时间的无声音区间的有音区间判定为是从一连串的动作产生的声音。但是，由于例如噪声声音的影响、吞咽动作的多样性等，并非必须分成3个区间。以下，示出依照这些特性的动作的判别方法例。
在图6的S603中求出的平滑化后的音压值小于预定的值的情况下，判别为在该区间未进行任何动作。在是比预定大的音压值的情况下，视为在进行某种动作的过程中，使用通过S602至S606的一连串的处理得到的特征量进行动作的判别。例如，在自相关信息中包括预定的频率范围(例如80～200Hz)的迟滞信息、某个迟滞值和其他迟滞值具有大致2倍的关系性的情况下，判别为是发声动作。另外，在自相关信息中无这样的关系性的情况下，将音压值大于预定的值的情况判别为咳动作，将特定频率区域的数据量相对全部数据量的比值高于预定的值的情况判别为吞咽动作。例如，根据上述倍频程分析结果中的低频区域(例如11～22Hz、22～44Hz、44～88Hz)的计算结果的合计值是否为整体的数据量的50％以上来进行判别。同样地，通过倍频程分析结果的特定的频率频带的数据量的比值来进行判别即可，其方法可以根据记录的声音数据的采样率、在傅里叶变换中使用的数据量来决定。
在不具有任意一个特征的情况下，判别为未相应于吞咽、咳、发声中的任意一个的、其以外的动作。将判别结果记录到存储器。
在经过了进行持续预定的时间以上的动作的状态、即平滑化后的音压大于预定的值的状态持续的状态之后，在预定的时间未进行任何动作的状态持续时，判断为某一连串的动作完成，进行针对该一连串的动作的分析。例如，在输入声音是例如4000Hz这样的充分大的采样率的情况下，求出高频区域(例如1kHz～2kHz)的数据比值的推移，调查是否有V字的倾向。另外，计算例如一定时间内的低频区域的比值的平均值。根据这些解析信息，判别一连串的动作是什么。通过上述处理，得到动作判别结果的时间序列数据，所以将例如判别次数最多的动作作为一连串的动作的推测结果。或者，也可以在所述动作判别结果的排列中将判别为吞咽动作的次数包括一定比值以上、并且有高频区域的数据比值的V字倾向的情况下，将推测结果作为吞咽动作。此外，在一连串的动作完成的判断中，如图9说明，在吞咽动作中考虑的短时间的无声音区间可以视为一连串，也可以在短时间的无声音区间发生3次以上的情况下视为在该时间点一连串的动作完成等。
在S607中判别为最近的一连串的动作是吞咽动作的情况下，在S608中吞咽声音抽出部204将吞咽声音信息记录到存储器并结束处理。在吞咽声音信息中，包括例如所述一连串的动作的开始时刻(图9的T0)、结束时刻(图9的T4)、产生最大峰值的时刻(图9的T2)和其峰值(图9的P2)、第一区间(Sw1)以及第三区间(Sw3)的时刻和峰值(图9的(T1、P1)、(T3、P3))等。另外，也可以将时间差分(图9的T0与T1的差、T1与T2的差、T2与T3的差、T3与T4的差)包含于特征量。
数据输出部205关于测量中的测量数据值，将距离数据和声音数据这两方，在显示器上在图形中描绘为波形而在视觉上提示，或者，控制例如扬声器这样的声音输出设备，不加工声音数据并输出而在听觉上提示。由此，得到能够使佩戴设备的使用者、以及处于使用者的附近的人员(例如医疗从事者、护工等)掌握测量的行进状况的效果。
图10示出利用数据输出部205的吞咽动作测量中的画面显示的一个例子。在该显示例中，设为将距离数据和声音数据这两方显示于一个画面的接口。通过这样显示，得到能够直观地确认距离和声音的同步性的效果。
此外，作为数据输出部205中的距离数据的显示方法的其他例子，也可以将开始测量距离数据时的距离值作为基准的音阶(例如“Do”)，在有活动时输出不同的音阶的声音(例如如果距离缩短则降低音阶，如果距离延伸则提高音阶)。由此，得到仅凭借听觉信息就能探测使用者或者处于附近的人员有吞咽动作、或由于听到与日常不同的音色而存在异常的可能性的效果。
吞咽动作分析部206根据从吞咽运动抽出部203得到的吞咽运动信息、和从吞咽声音抽出部204得到的吞咽声音信息，进行吞咽动作的位置推测。作为推测方法，将例如在吞咽运动信息的开始/结束时刻和吞咽声音信息的开始/结束时刻中有重叠的情况推测为吞咽位置。在吞咽声音信息的某个时刻无吞咽运动信息的情况下，即使无法断定为可靠的吞咽位置，也可以推测为吞咽位置。或者，与其相反地，在吞咽动作信息的某个时刻无吞咽声音信息的情况下，也可以不判断为吞咽位置。关于其推测方法，也可以通过运动信息和声音信息各自的判定的准确度决定。如果吞咽动作分析部206确定吞咽动作的位置的推测，则对分析结果输出部207进行结果输出的指示。
分析结果输出部207在例如显示器、平板的显示画面这样的作为显示设备的显示部上显示分析结果。作为显示方法，与例如图10所示那样的波形信息重叠地显示吞咽动作位置的推测结果。图11A、B、C是示出本实施例中的吞咽动作位置推测结果显示画面的一个例子的图。图11A是针对距离波形与吞咽运动信息的开始时刻/结束时刻相匹配地重叠矩形，针对声音波形与吞咽声音信息的开始时刻/结束时刻相匹配地重叠矩形的显示例。图11B是与吞咽声音信息的开始时刻/结束时刻相匹配地重叠跨越距离波形和声音波形的矩形的显示例。图11C是与吞咽运动信息的开始时刻和吞咽声音信息的开始时刻中较早的一方(在该例子的情况下是吞咽运动信息的开始时刻)、以及吞咽运动信息的结束时刻和吞咽声音信息的结束时刻中较晚的一方(在该例子的情况下是吞咽声音信息的结束时刻)相匹配地，重叠跨越距离波形和声音波形的矩形的显示例。不论在哪一个显示例中，都具有能够直观地掌握应关注的部位的效果。在图11A的情况下，能够根据距离波形上的矩形位置和声音波形上的矩形位置的位置偏移的程度，直观地识别异常。
另外，在预定的时间的测量结束时，进行如图12所示的结果显示。在图12中，与波形信息一起显示动作判别结果。例如，通过如对吞咽运动和吞咽声音的对应位置附加实线的框、对发声声音的对应位置附加虚线的框、对咳的声音的对应位置附加点线的框那样，针对吞咽动作、发声动作、咳动作分别附加不同的线的框来表示，得到更可靠地表示吞咽动作的位置的效果。此外，也可以使框的颜色不同。
另外，将通过图4以及图6所示的处理得到的吞咽动作的特征量显示为数值。在距离波形的旁边，显示吞咽动作的开始点M1、第一极小点M2、极大点M3、第二极小点M4、结束点M5的信息(与图5的(T0、D0)至(T4、D4)相当的距离和时间的信息)，另外，在声音波形的旁边，显示吞咽声音信息的第一峰值Ss、第二峰值Sm、第三峰值Se的信息(与图9的(T1、P1)至(T3、P3)相当的距离和时间的信息)。由此，得到在画面上确认根据波形难以确认的定量值的效果。此外，在图12中，在测量时间的期间，如有合计3次的吞咽动作那样有多次的吞咽动作信息的情况下，在结果画面显示时，显示最初检测的吞咽动作的各特征量。例如，在使用者在画面上选择了不同的吞咽动作位置(例如如果是个人电脑则为利用鼠标的点击动作、如果是平板终端则为轻敲动作)的情况下，通过切换到相应的吞咽动作的各特征量而显示，使用者能够根据需要确认所有吞咽动作的特征量。另外，例如，也可以在结果画面显示时，显示多次的吞咽动作的特征量的平均值，由此具有表示使用者的综合性的吞咽的结果的效果。
进而，也可以显示评价吞咽动作的良好度的信息，在图12中，一并显示例如吞咽动作信息的距离波形的极大值的时刻M3(图5的T2)和声音波形的第二峰值Sm的时刻(图9的T2)的差分值(M3-Sm)、吞咽运动开始至结束的时间(M5-M1)(图5的T4与T0的差分)、第一极小值至第二极小值的时间(M4-M2)(图5的T3与T1的差分)。在这些计算值从预先保存的健康值脱离预定的值以上的情况下，也可以对该计算值附加颜色来显示(例如红的字符串)。由此，具有能够掌握应直观地关注的数据的效果。
如以上所述，根据本实施例，得到可靠地探测吞咽动作，本装置的使用者、处于附近的人(例如医疗从事者、护工)能够实时地定量评价的效果。
此外，关于吞咽声音抽出部204中的吞咽动作的辨别处理，也可以是在抽出声音特征量的参数之后，通过判别分析，辨别咳、吞咽、发声、咀嚼这样的动作的手法。其中，例如有如下方法：预先使用学习数据，求出咳、吞咽等各动作和各参数(平滑化后的音压值、傅里叶变换处理数据的峰值频率、倍频程解析结果的每个频带的数据量、1/n倍频程分析后的各频率区域的数据量的比值)的相关系数，在测量实施中，通过周期性的处理，根据各参数的计算结果，计算各动作的可能性(概率)，推测应该进行了可能性最高的动作。
另外，图6所示的吞咽声音的分析无需一定按照该顺序进行，例如，既可以并行地进行频率性的分析(傅里叶变换、自相关计算、1/n倍频程分析)和音压性的分析(整流以及平滑化)，或者，也可以在先进行频率性的分析后进行音压性的分析。另外，在实施音压性的分析的时间点音压值充分小的情况下，也可以不实施频率性的解析而结束等，由此得到降低计算时间、计算量的效果。
如以上所述，根据本实施例，能够更正确地进行吞咽动作判定。
另外，吞咽动作分析部206也可以计算辅助判别有无吞咽障碍/吞咽障碍的程度的信息，将其结果通过分析结果输出部207输出。图13示出成为吞咽功能障碍的程度辨别的基准的准则的一个例子。包括正常状态在内粗分类为4个阶段、细分类为10个阶段。医师实施这样的程度判断，但根据本实施例，能够用计算的吞咽运动信息和吞咽声音信息的特征量、使用它们得到的计算结果，辅助基于定量数据的判断。例如，如果作为同一吞咽动作的探测结果的吞咽运动信息的最大峰值时刻(图5中的T3)和吞咽声音信息的第二峰值时刻(图9中的T3)的差分值小于预定的健康判断值，则吞咽功能正常，如果是预定的健康判断值以上、小于轻症判断值，则为轻症，如果是轻症判断值以上，则为中等症，将这样的可能性在画面上一并示出。另外，也可以根据多个计算结果中的超过健康判断值的值的个数来判断，关于例如上述最大峰值时刻的差分值、和吞咽运动开始至结束的时间(图5的T4与T0的差分)、第一极小值至第二极小值的时间(图5的T3与T1的差分)这3个值的各个，判定是否收敛于预定的健康判断值，如果全部健康，则正常的可能性高，在任意1个未收敛于健康判断值的情况下，轻症的可能性高，在2个未收敛的情况下，中等症的可能性高，将这样的结果在画面上一并地示出。另外，在特征量中有个人之间的差异，所以也可以与例如某个个人的过去的测量历史进行比较，如果值的变化大到预定的比值以上，则判断为轻症，由此，具有能够进行与每个个人的特征相匹配的评价的效果。另外，通过进行吞咽功能的正常度的辨别，得到早期发现吞咽障碍的倾向的效果。
另外，也可以通过在图2所示的头部佩戴部件5中设置例如LED灯那样的发光显示部，从分析结果输出部207经由发送接收部201针对测量部1输出控制信号，表示测量状态。例如，在测量中，以蓝色发光，在检测到吞咽动作时，根据吞咽动作的异常度的判别结果(如果是正常状态则绿色、如果是轻症状态则黄色、如果是中等症状态则橙色、如果是重症状态则红色)发光。由此，得到能够从远离使用者的位置实时地掌握状态的效果。
另外，通过在数据测量中实施上述一连串的分析处理，能够实时地对使用者提示分析结果，但生物体信息分析装置2可以具有记录功能，将例如由发送接收部201接收到的数据与使用者的信息和执行测量的日期时间的信息等关联起来记录到记录介质。作为记录介质，是HDD(Hard Disc Drive，硬盘驱动器)、SSD(Solid State Drive，固态硬盘)等非易失性的介质即可。如果读出保存于非易失性介质的过去的已记录的测量数据，并应用上述一连串的分析处理，则得到能够依据过去的测量结果提示分析结果、并且能够比较验证过去的测量数据和当前的测量数据的吞咽功能的效果。
另外，作为将在本实施例中说明的生物体信息检测装置以及生物体信息检测方法用于吞咽功能的筛选的用例，在测量在预定的测量时间(例如30秒)内吞咽动作可实施几次的情况下，作为测量结果的显示方法，也可以如图14所示，与吞咽动作的位置推测结果同时显示吞咽动作的次数和吞咽功能的正常/异常的评价结果。可以根据吞咽动作的实施次数是否进行了预定的次数(例如3次)以上，决定吞咽功能是否正常。另外，也可以一并地显示例如整个吞咽动作的时间的平均值等，计算均值、方差来显示吞咽动作信息、吞咽声音信息包括的参数中的任意参数等。由此，得到能够在评价吞咽动作的次数的同时，定量地评价各吞咽动作的质量、稳定性的效果。
如以上所述，根据本实施例，能够简便地检测吞咽障碍并显示其结果。
此外，本发明不限于上述实施例，包括各种变形例。例如，上述实施例是为了易于理解地说明本发明而详细说明结构的例子，未必限定于具备说明的所有结构的例子。另外，上述各结构、功能、处理部、处理单元等也可以通过用例如集成电路设计它们的一部分或者全部等而用硬件实现。另外，还能够通过实现这些功能的软件实现。进而，也可以通过经由网络配送实现这些功能的软件的程序代码，将其储存到计算机的硬盘、存储器等存储单元或者CD-RW、CD-R等存储介质，计算机具备的处理器读出并执行储存于该存储单元、该存储介质的程序代码。

Claims (18)

1.一种生物体信息分析装置，其特征在于，具有：
吞咽动作推测部，分析测量咽头部的活动和声音而得到的距离信息和声音信息来推测用户的动作；以及
显示部，
所述吞咽动作推测部求出所述距离信息的极大点/极小点的信息，输出作为所述极大点/极小点间的时间差分和距离差分满足第1预定条件的范围的第1吞咽动作位置、和作为所述声音信息的自相关信息满足包含预定的频率范围的迟滞信息的预定条件、且频率分析的结果满足某个迟滞值和其他迟滞值不具有大致2倍的关系性并且特定频率区域的数据量相对全部数据量的比值高于预定的值的第2预定条件的范围的第2吞咽动作位置，所述第1预定条件是指所述极大点/极小点间的时间差分在预先决定的范围内、并且所述极大点/极小点间的距离差分大于预先决定的预定的值的情况，
所述显示部显示所述距离信息、所述声音信息、所述吞咽动作推测部输出的所述第1吞咽动作位置以及所述第2吞咽动作位置。
2.根据权利要求1所述的生物体信息分析装置，其特征在于，
所述吞咽动作推测部将所述第1吞咽动作位置和所述第2吞咽动作位置的时间信息重复的位置推测为吞咽动作位置，
所述显示部显示所述距离信息、所述声音信息以及推测出的所述吞咽动作位置。
3.根据权利要求1所述的生物体信息分析装置，其特征在于，
所述第1预定条件是指，在预定的时间内包括预定的量以上的距离的增加和减少这两方的现象的情况。
4.根据权利要求1所述的生物体信息分析装置，其特征在于，
所述第2预定条件是指，包括频率信息为预定的低频区域的数据量为一定比值以上的时间带、和在其前后预定的高频区域的数据量为一定比值以上的时间带的情况。
5.根据权利要求1所述的生物体信息分析装置，其特征在于，
根据所述距离信息在吞咽动作时间内的位移量的峰值和所述声音信息的音压变化量的峰值的时间的一致度，对正确地进行了吞咽这一情况进行判定，在所述显示部上显示判定结果。
6.根据权利要求1所述的生物体信息分析装置，其特征在于，
所述频率分析包括1/n倍频程分析。
7.一种生物体信息分析方法，其特征在于，具有：
吞咽动作推测步骤，分析测量咽头部的活动和声音而得到的距离信息和声音信息来推测用户的动作；以及
显示步骤，
在所述吞咽动作推测步骤中，求出所述距离信息的极大点/极小点的信息，输出作为所述极大点/极小点间的时间差分和距离差分满足第1预定条件的范围的第1吞咽动作位置、和作为所述声音信息的自相关信息满足包含预定的频率范围的迟滞信息的预定条件、且频率分析的结果满足某个迟滞值和其他迟滞值不具有大致2倍的关系性并且特定频率区域的数据量相对全部数据量的比值高于预定的值的第2预定条件的范围的第2吞咽动作位置，所述第1预定条件是所述极大点/极小点间的时间差分在预先决定的范围内、并且所述极大点/极小点间的距离差分大于预先决定的预定的值的情况，
在所述显示步骤中，显示所述距离信息、所述声音信息、在所述吞咽动作推测步骤中输出的所述第1吞咽动作位置以及所述第2吞咽动作位置。
8.根据权利要求7所述的生物体信息分析方法，其特征在于，
所述吞咽动作推测步骤具有将所述第1吞咽动作位置和所述第2吞咽动作位置的时间信息重复的位置推测为吞咽动作位置的步骤，
在所述显示步骤中，显示所述距离信息、所述声音信息以及推测出的所述吞咽动作位置。
9.根据权利要求7所述的生物体信息分析方法，其特征在于，
所述第1预定条件是指，在预定的时间内包括预定的量以上的距离的增加和减少这两方的现象的情况。
10.根据权利要求7所述的生物体信息分析方法，其特征在于，
所述第2预定条件是指，包括频率信息为预定的低频区域的数据量为一定比值以上的时间带、和在其前后预定的高频区域的数据量为一定比值以上的时间带的情况。
11.根据权利要求7所述的生物体信息分析方法，其特征在于，
包括根据所述距离信息在吞咽动作时间内的位移量的峰值和所述声音信息的音压变化量的峰值的时间的一致度，对正确地进行了吞咽这一情况进行判定的步骤，
在所述显示步骤中，显示所述判定的结果。
12.根据权利要求7所述的生物体信息分析方法，其特征在于，
所述频率分析包括1/n倍频程分析。
13.一种生物体信息分析系统，具有测量部和生物体信息分析装置，其特征在于，
所述测量部具有：
距离信息取得部，测量咽头部的活动，取得距离信息；以及
声音信息取得部，测量与咽头部的活动对应的声音，取得声音信息，
所述生物体信息分析装置具有：
吞咽动作推测部，分析从所述测量部的距离信息取得部和声音信息取得部得到的所述距离信息和所述声音信息来推测用户的动作；以及
显示部，
所述吞咽动作推测部求出所述距离信息的极大点/极小点的信息，输出作为所述极大点/极小点间的时间差分和距离差分满足第1预定条件的范围的第1吞咽动作位置、和作为所述声音信息的自相关信息满足包含预定的频率范围的迟滞信息的预定条件、且频率分析的结果满足某个迟滞值和其他迟滞值不具有大致2倍的关系性并且特定频率区域的数据量相对全部数据量的比值高于预定的值的第2预定条件的范围的第2吞咽动作位置，所述第1预定条件是所述极大点/极小点间的时间差分在预先决定的范围内、并且所述极大点/极小点间的距离差分大于预先决定的预定的值的情况，
所述显示部显示所述距离信息、所述声音信息、所述吞咽动作推测部输出的所述第1吞咽动作位置以及所述第2吞咽动作位置。
14.根据权利要求13所述的生物体信息分析系统，其特征在于，
所述吞咽动作推测部将所述第1吞咽动作位置和所述第2吞咽动作位置的时间信息重复的位置推测为吞咽动作位置，
所述显示部显示所述距离信息、所述声音信息以及推测出的所述吞咽动作位置。
15.根据权利要求13所述的生物体信息分析系统，其特征在于，
所述第1预定条件是指，在预定的时间内包括预定的量以上的距离的增加和减少这两方的现象的情况。
16.根据权利要求13所述的生物体信息分析系统，其特征在于，
所述第2预定条件是指，包括频率信息为预定的低频区域的数据量为一定比值以上的时间带、和在其前后预定的高频区域的数据量为一定比值以上的时间带的情况。
17.根据权利要求13所述的生物体信息分析系统，其特征在于，
根据所述距离信息在吞咽动作时间内的位移量的峰值和所述声音信息的音压变化量的峰值的时间的一致度，对正确地进行了吞咽这一情况进行判定，在所述显示部上显示判定结果。
18.根据权利要求13所述的生物体信息分析系统，其特征在于，
所述频率分析包括1/n倍频程分析。
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