JP6414486B2 - 喘鳴検出装置 - Google Patents

Description

この発明は喘鳴検出装置に関し、より詳しくは、被験者の呼吸音に喘鳴が含まれているか否かを検出する喘鳴検出装置に関する。

例えば特許文献１（ＵＳ ２０１１／０１２５０４４ Ａ１）には、喘息などの呼吸器疾患を監視するための自動化されたシステムが開示されている。このシステムは、マイクロフォンと加速度計からのデータに基づいて、症状の重症度が閾値に達したときに、データの要約と警報を提供する。特に、喘鳴については、約２００〜８００Ｈｚの範囲の周波数での周波数スペクトルのピークを測定し、周波数スペクトルのピークとメモリに格納されている喘鳴に関連付けられた所定の値とを比較して、その比較結果を重症度判定のための要素としている。

ＵＳ ２０１１／０１２５０４４ Ａ１

しかしながら、上記システムでは、喘鳴について、周波数スペクトルのピークと基準値（メモリに格納されている値）との大小を比較しているだけであるため、喘鳴の検出精度が良くないという問題がある。

そこで、この発明の課題は、被験者の呼吸音に喘鳴が含まれているか否かを精度良く検出できる喘鳴検出装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の喘鳴検出装置は、
被験者の呼吸音を検知して、その呼吸音を表す時系列の呼吸音信号を取得する呼吸音検知部と、
予め定められた処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおけるピークの高さと幅とに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する判定処理部と
を備え、
上記判定処理部は、上記ピークの高さと幅との比を求め、この比が予め定められた第１の閾値よりも大きいか否かに基づいて、上記喘鳴を示すか否かの判定を行うことを特徴とする。

ここで、上記周波数スペクトルにおける「ピーク」とは、音の強度（音圧）のピークを指す。上記周波数スペクトルにおけるピークの「高さ」と「幅」は、周波数対音圧グラフ上でのピークの「高さ」と「幅」を指す。また、周波数対音圧グラフ上に背景ノイズが存在する場合には、背景ノイズが除去されたピークの実質的な「高さ」と「幅」を指す。

本発明者の解析では、喘鳴の「ひゅうひゅう」という笛のような音は、周波数スペクトルのピークの幅が比較的狭い（単一音に近い）という特徴をもつ。また、「ぜいぜい」という音は、幅が比較的狭いピークを幾つか含むという特徴をもつ。したがって、喘鳴を精度良く検出するためには、周波数スペクトルのピークの幅を何らかの形で判定に取り込むべきである。ここで、この発明の喘鳴検出装置では、呼吸音検知部が、被験者の呼吸音を検知して、その呼吸音を表す時系列の呼吸音信号を取得する。判定処理部は、予め定められた処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおけるピークの高さと幅とに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する。具体的には、上記判定処理部は、上記ピークの高さと幅との比を求め、この比が予め定められた第１の閾値よりも大きいか否かに基づいて、上記喘鳴を示すか否かの判定を行う。この結果、被験者の呼吸音に喘鳴が含まれているか否かを精度良く検出できる。

一実施形態の喘鳴検出装置では、上記判定処理部は、上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークのみについて、上記喘鳴を示すか否かの判定を行うことを特徴とする。

ここで、周波数対音圧グラフ上での「面積」とは、背景ノイズが除去された実質的な面積を意味する。

上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークは、最大のエネルギをもつピークに相当する。したがって、この支配的ピークが、上記処理単位期間において喘鳴が含まれているか否かを決定づける。ここで、この一実施形態の喘鳴検出装置では、上記判定処理部は、上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークのみについて、上記喘鳴を示すか否かの判定を行う。この結果、被験者の呼吸音に喘鳴が含まれているか否かをさらに精度良く検出できる。

一実施形態の喘鳴検出装置では、上記判定処理部は、上記周波数スペクトルにおける周波数が２００Ｈｚから１５００Ｈｚまでの範囲内のピークのみについて、上記喘鳴を示すか否かの判定を行うことを特徴とする。

本発明者の解析では、乳児喘息の場合にしばしば観察される喘鳴の「ひゅうひゅう」という笛のような音は、周波数が概ね９００Ｈｚ〜１２００Ｈｚの範囲内の、ピークの幅が比較的狭い（単一音に近い）音である。ここで、この一実施形態の喘鳴検出装置では、上記判定処理部は、上記周波数スペクトルにおける周波数が２００Ｈｚから１５００Ｈｚまでの範囲内のピークのみについて、上記喘鳴を示すか否かの判定を行う。したがって、「ぜいぜい」という喘鳴に加えて、乳児喘息の場合にしばしば観察される「ひゅうひゅう」という喘鳴も含めて、被験者の呼吸音に喘鳴が含まれているか否かを検出できる。一方、２００Ｈｚから１５００Ｈｚまでの範囲外の音は、喘鳴であるとは考えられないため、判定の対象外としている。この結果、被験者の呼吸音に喘鳴が含まれているか否かをさらに精度良く検出できる。

一実施形態の喘鳴検出装置では、
上記処理単位期間を複数含む集計単位期間を設定し、各集計単位期間内における上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを集計して喘鳴期間として求める集計処理部を備え、
上記集計処理部は、上記処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークの面積に基づいて喘鳴音のパワーを複数の段階に分類するとともに、上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを上記分類された段階毎に集計し、
上記集計処理部による集計に基づいて、上記集計単位期間内で上記喘鳴音のパワーが特定の段階に達した時間割合が予め定められた第２の閾値を超えたとき、警報を発生する警報発生部を備えたことを特徴とする。

ここで、「警報」の発生は、アラーム音の発生、表示画面上のアラーム表示、無線によるアラーム信号送信などを広く含む。

この一実施形態の喘鳴検出装置では、集計処理部が、上記処理単位期間を複数含む集計単位期間を設定し、各集計単位期間内における上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを集計して喘鳴期間として求める。上記集計処理部は、上記処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークの面積に基づいて喘鳴音のパワーを複数の段階に分類するとともに、上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを上記分類された段階毎に集計する。警報発生部は、上記集計単位期間内で上記喘鳴音のパワーが特定の段階に達した時間割合が予め定められた第２の閾値を超えたとき、警報を発生する。この警報によって、ユーザ（典型的には、上記被験者自身、上記被験者のケアを行う保護者・介護者、または、看護師などの医療従事者などを指す。）は、上記被験者の症状が悪化したことを知ることができ、したがって、上記被験者に対して投薬を行うなどの対処をとることができる。この警報は、上記被験者が意思表示が困難な幼児や重篤者等である場合に、特に有益である。

一実施形態の喘鳴検出装置では、上記警報発生部が上記警報を発生したとき、上記呼吸音信号を録音する録音部を備えたことを特徴とする。

この一実施形態の喘鳴検出装置では、上記警報発生部が警報を発生したとき、録音部が上記呼吸音信号を録音する。したがって、上記喘鳴が比較的大きいとき（つまり、喘鳴が酷いとき）の上記被験者の呼吸音を自動的に録音できる。これにより、ユーザは、例えば上記被験者の次回の受診時にその録音内容を再生することで、喘鳴が酷いときの上記被験者の呼吸音を医師に聴いてもらうことができる。この結果、医師は、上記被験者が喘息であるか否かや喘息の重症度を診断し易くなり、治療方針を容易に立てることができる。

一実施形態の喘鳴検出装置では、さらに、
上記呼吸音検知部が取得した上記呼吸音信号に基づいて、上記被験者の呼吸周期を呼気フェーズと吸気フェーズとに区分して識別するフェーズ識別部と、
上記呼吸音信号のうち上記呼気フェーズと上記吸気フェーズとのいずれか一方または両方のフェーズを選択する指示を入力するフェーズ指示入力部と、
上記呼吸音信号のうち上記フェーズ指示入力部によって指示されたフェーズを録音する録音部とを備えたことを特徴とする。

この一実施形態の喘鳴検出装置では、フェーズ識別部が、上記呼吸音検知部が取得した上記呼吸音信号に基づいて、上記被験者の呼吸周期を呼気フェーズと吸気フェーズとに区分して識別する。ユーザは、例えば医師の求めに応じて、フェーズ指示入力部によって、上記呼吸音信号のうち上記吸気フェーズと上記呼気フェーズとのいずれか一方または両方のフェーズを選択する指示を入力する。すると、録音部が、上記呼吸音信号のうち上記フェーズ指示入力部によって指示されたフェーズを録音する。したがって、ユーザは、喘鳴の録音内容を次回の受診時に医師に聴いてもらうときに、上記呼吸周期のうち医師が求めたフェーズの録音内容を聴いてもらうことができる。

一実施形態の喘鳴検出装置では、
上記呼吸音検知部は、
上記被験者の胸の肌に取り付けられる聴診器型の第１のマイクロフォンと、
上記被験者の衣服または上記胸および呼吸器から離れた部位の肌に取り付けられる第２のマイクロフォンとを含み、
上記第１のマイクロフォンの出力から上記第２のマイクロフォンの出力を差し引いた差分を出力することを特徴とする。

ここで、第１のマイクロフォン、第２のマイクロフォンが「取り付けられる」とは、例えば粘着シートを介して貼り付けられる態様を含む。第２のマイクロフォンが取り付けられる「衣服」とは、例えば肌着などの衣服を指す。第２のマイクロフォンが取り付けられる「胸および呼吸器から離れた部位」とは、呼吸音の影響が少ない、例えば肩などの部位を指す。

この一実施形態の喘鳴検出装置では、上記呼吸音検知部は、上記被験者の胸の肌に取り付けられる聴診器型の第１のマイクロフォンと、上記被験者の衣服または上記胸および呼吸器から離れた部位の肌に取り付けられる第２のマイクロフォンとを含む。そして、上記第１のマイクロフォンの出力から上記第２のマイクロフォンの出力を差し引いた差分を出力する。したがって、上記呼吸音信号から、上記被験者の周りのノイズ成分を除去できる。この結果、被験者の呼吸音に喘鳴が含まれているか否かをさらに精度良く検出できる。
別の局面では、この発明の喘鳴検出装置は、
被験者の呼吸音を検知して、その呼吸音を表す時系列の呼吸音信号を取得する呼吸音検知部と、
予め定められた処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおけるピークの高さと幅とに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する判定処理部と
を備え、
上記判定処理部は、上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークのみについて、上記喘鳴を示すか否かの判定を行うことを特徴とする。
この結果、被験者の呼吸音に喘鳴が含まれているか否かを精度良く検出できる。
さらに別の局面では、この発明の喘鳴検出装置は、
被験者の呼吸音を検知して、その呼吸音を表す時系列の呼吸音信号を取得する呼吸音検知部と、
予め定められた処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおけるピークの高さと幅とに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する判定処理部と、
上記処理単位期間を複数含む集計単位期間を設定し、各集計単位期間内における上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを集計して喘鳴期間として求める集計処理部と
を備え、
上記集計処理部は、上記処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークの面積に基づいて喘鳴音のパワーを複数の段階に分類するとともに、上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを上記分類された段階毎に集計し、
上記集計処理部による集計に基づいて、上記集計単位期間内で上記喘鳴音のパワーが特定の段階に達した時間割合が予め定められた第２の閾値を超えたとき、警報を発生する警報発生部を備えたことを特徴とする。
この警報によって、ユーザは、上記被験者の症状が悪化したことを知ることができ、したがって、上記被験者に対して投薬を行うなどの対処をとることができる。この警報は、上記被験者が意思表示が困難な幼児や重篤者等である場合に、特に有益である。
さらに別の局面では、この発明の喘鳴検出装置は、
被験者の呼吸音を検知して、その呼吸音を表す時系列の呼吸音信号を取得する呼吸音検知部と、
予め定められた処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおけるピークの高さと幅とに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する判定処理部と、
上記呼吸音検知部が取得した上記呼吸音信号に基づいて、上記被験者の呼吸周期を呼気フェーズと吸気フェーズとに区分して識別するフェーズ識別部と、
上記呼吸音信号のうち上記呼気フェーズと上記吸気フェーズとのいずれか一方または両方のフェーズを選択する指示を入力するフェーズ指示入力部と、
上記呼吸音信号のうち上記フェーズ指示入力部によって指示されたフェーズを録音する録音部とを備えたことを特徴とする。
この局面の喘鳴検出装置では、フェーズ識別部が、上記呼吸音検知部が取得した上記呼吸音信号に基づいて、上記被験者の呼吸周期を呼気フェーズと吸気フェーズとに区分して識別する。ユーザは、例えば医師の求めに応じて、フェーズ指示入力部によって、上記呼吸音信号のうち上記吸気フェーズと上記呼気フェーズとのいずれか一方または両方のフェーズを選択する指示を入力する。すると、録音部が、上記呼吸音信号のうち上記フェーズ指示入力部によって指示されたフェーズを録音する。したがって、ユーザは、喘鳴の録音内容を次回の受診時に医師に聴いてもらうときに、上記呼吸周期のうち医師が求めたフェーズの録音内容を聴いてもらうことができる。

以上より明らかなように、この発明の喘鳴検出装置によれば、被験者の呼吸音に喘鳴が含まれているか否かを精度良く検出できる。

この発明の一実施形態の喘鳴検出システムの概略的なブロック構成を示す図である。 図２（Ａ）は、上記喘鳴検出システムを構成する喘鳴検出器の外観を示す図である。図２（Ｂ）は上記喘鳴検出器の本体の外観を拡大して示す図である。 上記喘鳴検出器の本体のブロック構成を示す図である。 上記喘鳴検出システムを構成するスマートフォンのブロック構成を示す図である。 図５（Ａ）は、上記喘鳴検出器が被験者としての幼児に装着される態様を示す図である。図５（Ｂ）は、上記喘鳴検出器が上記スマートフォンを介して操作される態様を示す図である。 上記喘鳴検出器のマイクロフォンによって検出された呼吸音信号と、呼吸流量センサによって出力された呼吸流量信号とを併せて示す図である。 上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して得られた周波数スペクトルを例示する図である。 或る処理単位期間に取得された呼吸音の周波数スペクトルを例示する図である。 或る喘息患者について、呼吸音の周波数スペクトルに含まれた支配的ピークのＬ／Ｄ値の時間推移と、支配的ピークの面積の時間推移とを併せて示す図である。 実際に喘鳴無しと観察された正常呼吸音についてのＬ／Ｄ値のデータ度数と、実際に喘鳴有りと観察された呼吸音についてのＬ／Ｄ値のデータ度数とを示すヒストグラム図である。 喘鳴の頻度の時間推移を表す仕方を模式的に示す図である。 喘鳴の頻度の時間推移を表す帯グラフをスマートフォンの表示画面に表示した例を示す図である。 上記喘鳴検出器のマイクロフォンによって検出された呼吸音信号と、その呼吸音信号について算出された包絡線とを併せて示す図である。 図１３中の包絡線と、図６中の呼吸流量信号とを併せて示す図である。 図１５（Ａ）は、上記スマートフォンにインストールされた「喘鳴チェッカー」プログラムの初期メニュー画面を示す図である。図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）において「投薬時」スイッチが押されたときに表示される画面を示す図である。 図１６（Ａ）は、図１５（Ｂ）において「薬剤Ａ」スイッチと「薬剤Ｂ」スイッチが押されたときに表示される画面を示す図である。図１６（Ｂ）は、喘鳴の頻度の時間推移を表す帯グラフと、投薬に関する情報とを併せて、スマートフォンの表示画面に表示した例を示す図である。 上記スマートフォンの表示画面に図１２の表示例を表示させる場合の、ユーザの操作手順を示すフロー図である。 上記スマートフォンの表示画面に図１６（Ｂ）の表示例を表示させる場合の、ユーザの操作手順を示すフロー図である。 上記スマートフォンによって呼吸音を録音し、再生する場合の、ユーザの操作手順を示すフロー図である。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、この発明の喘鳴検出装置の一実施形態である喘鳴検出システム（全体を符号１で示す。）のブロック構成を示している。この喘鳴検出システム１は、喘鳴検出器１００と、スマートフォン２００とを含んでいる。喘鳴検出器１００とスマートフォン２００とは、無線通信によって互いに通信可能になっている。

図２（Ａ）に示すように、喘鳴検出器１００は、本体１００Ｍと、この本体１００Ｍにマイクロフォンプラグ１１３を介して連結された第１のマイクロフォン１１１および第２のマイクロフォン１１２を含んでいる。この例では、第１のマイクロフォン１１１、第２のマイクロフォン１１２は、いずれも円形の皿（その凹面には粘着シート１１９が設けられている。）のような形状をもつ聴診器型に構成されている。第１のマイクロフォン１１１は被験者の胸の肌に貼り付けられ、また、第２のマイクロフォン１１２は被験者の衣服に貼り付けられることが予定されている。

図２（Ｂ）に拡大して示すように、本体１００Ｍには、クリップ１００Ｃと、マイクロフォン端子１１４と、操作部１３０と、ヘッドフォン端子１１６と、電源スイッチ１９１と、充電端子１９２と、通信状態表示用ＬＥＤ（発光ダイオード）１９３とが設けられている。

クリップ１００Ｃは、本体１００Ｍを被験者の衣服に取り付けるために用いられる。

マイクロフォン端子１１４は、マイクロフォンプラグ１１３が挿入された状態で、第１のマイクロフォン１１１および第２のマイクロフォン１１２の出力を取り込むために用いられる。

操作部１３０は、音量増加ボタンスイッチ１３１と、音量減少ボタンスイッチ１３２と、通信スイッチ１３３とを含んでいる。音量増加ボタンスイッチ１３１は、ヘッドフォン端子１１６を介して図示しないヘッドフォンへ出力される音量を増加させるために用いられる。音量減少ボタンスイッチ１３２は、逆に、ヘッドフォンへ出力される音量を減少させるために用いられる。通信スイッチ１３３は、本体１００Ｍとスマートフォン２００との間の近距離無線通信の接続を確立するために用いられる。つまり、通信スイッチ１３３が押されると、公知のプロトコルによって喘鳴検出器１００とスマートフォン２００との間の通信接続が確立されて、近距離無線通信が可能な状態になる。

電源スイッチ１９１は、喘鳴検出器１００の電源をオン／オフするために用いられる。

充電端子１９２は、本体１００Ｍに内蔵された電池に充電を行うために用いられる。

通信状態表示用ＬＥＤ１９３は、喘鳴検出器１００とスマートフォン２００との間の通信状態を表示する。具体的には、喘鳴検出器１００とスマートフォン２００との間の近距離無線通信が未接続であれば、ＬＥＤ１９３は赤色に点灯する。喘鳴検出器１００とスマートフォン２００との間の近距離無線通信の接続が確立途中であれば、ＬＥＤ１９３は緑色に点滅する。喘鳴検出器１００とスマートフォン２００との間の近距離無線通信の接続が確立していれば、ＬＥＤ１９３は緑色に点灯する。近距離無線通信の接続が確立すると、喘鳴検出器１００は、スマートフォン２００からの指示によって動作可能な状態（スタンバイ状態）になる。

図３に示すように、喘鳴検出器１００の本体１００Ｍには、既述のヘッドフォン端子１１６、操作部１３０、電源スイッチ１９１および充電端子１９２に加えて、制御部１１０と、音信号処理回路１１５と、メモリ１２０と、近距離無線通信部１８０と、電源部１９０とが搭載されている。

音信号処理回路１１５は、この例ではＣＯＤＥＣ−ＩＣ（コーデック集積回路）からなり、第１のマイクロフォン１１１の出力と第２のマイクロフォン１１２の出力とを受けて、第１のマイクロフォン１１１の出力から第２のマイクロフォン１１２の出力を差し引き、得られた差分を表す呼吸音信号を、制御部１１０とヘッドフォン端子１１６へそれぞれ出力する。ユーザは、ヘッドフォン端子１１６に図示しないヘッドフォンを接続して聴くことによって、呼吸音信号が得られていることを確認できる。なお、第１のマイクロフォン１１１、第２のマイクロフォン１１２および音信号処理回路１１５は、呼吸音検知部を構成している。

メモリ１２０は、ＲＯＭ（Read Only Memory）とＲＡＭ（Random Access Memory）とを含む。ＲＯＭは、この喘鳴検出器１００を制御するためのプログラムのデータを記憶する。また、ＲＡＭは、この喘鳴検出器１００の各種機能を設定するための設定データ、演算結果のデータなどを記憶する。

制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算処理装置）を含み、メモリ１２０に記憶された喘鳴検出器１００を制御するためのプログラムに従って、この喘鳴検出器１００の各部（メモリ１２０および近距離無線通信部１８０を含む。）を制御する。特に、この制御部１１０は、被験者の呼吸音に喘鳴が含まれているか否かを判定し、喘鳴の頻度の時間推移を表す画像データを作成する（詳しくは、後述する。）。

電源部１９０は、この例ではリチウムイオン電池（２次電池）を含み、電源スイッチ１９１のオン／オフによってこの喘鳴検出器１００の各部へ電力を供給しまたは供給停止する。このリチウムイオン電池は、充電端子１９２を介して充電可能になっている。

近距離無線通信部１８０は、制御部１１０による制御に従って、スマートフォン２００との間で無線通信、この例では近距離無線通信（ＢＴ（Bluetooth（登録商標）通信およびＢＬＥ（Bluetooth low energy）通信）を行う。例えば、スマートフォン２００へ演算結果を表す情報などを送信する。また、スマートフォン２００から操作指示を受信する。

図４に示すように、スマートフォン２００は、本体２００Ｍと、この本体２００Ｍに搭載された、制御部２１０と、メモリ２２０と、操作部２３０と、表示部２４０と、スピーカ２６０と、近距離無線通信部２８０と、ネットワーク通信部２９０とを含む。このスマートフォン２００は、市販のスマートフォンに、喘鳴に関する情報の処理を行わせるようにアプリケーションソフトウェア（これを「喘鳴チェッカー」プログラムと呼ぶ。）をインストールしたものである。

制御部２１０は、ＣＰＵおよびその補助回路を含み、スマートフォン２００の各部を制御し、メモリ２２０に記憶されたプログラムおよびデータに従って処理を実行する。例えば、操作部２３０を介して入力された指示に基づいて、通信部２８０，２９０から入力されたデータを処理し、処理したデータを、メモリ２２０に記憶させたり、表示部２４０で表示させたり、通信部２８０，２９０を介して出力させたりする。

メモリ２２０は、制御部２１０でプログラムを実行するために必要な作業領域として用いられるＲＡＭと、制御部２１０で実行するための基本的なプログラムを記憶するためのＲＯＭとを含む。また、メモリ２２０の記憶領域を補助するための補助記憶装置の記憶媒体として、半導体メモリ（メモリカード、ＳＳＤ（Solid State Drive））などが用いられてもよい。

操作部２３０は、この例では、表示部２４０上に設けられたタッチパネルからなっている。なお、キーボードその他のハードウェア操作デバイスを含んでいても良い。

表示部２４０は、この例ではＬＣＤ（液晶表示素子）または有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）ディスプレイからなる表示画面を含む。表示部２４０は、制御部２１０による制御に従って、様々な画像を表示画面に表示させる。

スピーカ２６０は、制御部２１０による制御に従って、様々な音、例えば、音声、警報としてのアラーム音などを発生させる。

近距離無線通信部２８０は、制御部２１０による制御に従って、喘鳴検出器１００との間で無線通信、この例では近距離無線通信（ＢＴ通信およびＢＬＥ通信）を行う。例えば、喘鳴検出器１００へ操作指示を送信する。また、喘鳴検出器１００から演算結果を表す情報などを受信する。

ネットワーク通信部２９０は、制御部２１０からの情報をネットワーク９００を介して他の装置へ送信するとともに、他の装置からネットワーク９００を介して送信されてきた情報を受信して制御部２１０に受け渡すことができる。

図５（Ａ）は、喘鳴検出器１００が被験者としての幼児９０に装着される態様を例示している。この例では、幼児９０は子供部屋９８で寝ており、喘鳴検出器１００の本体１００Ｍがクリップ１００Ｃ（図２参照）を介して幼児９０の衣服（この例では、パジャマ）の襟に取り付けられている。第１のマイクロフォン１１１は、円形の皿に設けられた粘着シート１１９によって、幼児９０の胸の肌に貼り付けられている。また、第２のマイクロフォン１１２は、幼児９０の衣服（この例ではパジャマ）に貼り付けられている。なお、第２のマイクロフォン１１２は、幼児９０の、胸および呼吸器から離れた部位（呼吸音の影響が少ない、例えば肩）の肌に貼り付けられてもよい。

（第１の動作例）
図１７は、ユーザ（この例では、幼児９０の母親）９１が、この喘鳴検出システム１によって、幼児９０の喘鳴の頻度の時間推移（この例では、図１２中に示す帯グラフＡＴ）をスマートフォン２００の表示画面に表示させるための操作手順を示している。

（１） ユーザ９１は、図５（Ａ）に示したように喘鳴検出器１００を幼児９０に装着した後（図１７のステップＳ１）、喘鳴検出器１００の電源スイッチ１９１および通信スイッチ１３３を押して、喘鳴検出器１００をスタンバイ状態にする（図１７のステップＳ２）。

（２） 次に図５（Ｂ）に示すように、ユーザ９１は、例えば子供部屋９８とは別の居間９９で、スマートフォン２００にインストールされている「喘鳴チェッカー」プログラムを起動する（図１７のステップＳ３）。そして、スマートフォン２００の表示画面に表示された「喘鳴検査開始」スイッチ（後述の図１５（Ａ）中に符号２３で示す。）を押して、喘鳴検出器１００へ測定開始を指示する（図１７のステップＳ４）。

（３） すると、喘鳴検出器１００が幼児９０の呼吸音を検知して、呼吸音信号を処理し、喘鳴の頻度の時間推移を表す画像データを作成する（図１７のステップＳ５）。

ｉ） 具体的には、まず、第１のマイクロフォン１１１が主に幼児９０の気管支を通る呼吸音を検知し、また、第２のマイクロフォン１１２が主に幼児９０の周りの環境音を検知する。音信号処理回路１１５は、第１のマイクロフォン１１１の出力と第２のマイクロフォン１１２の出力とを受けて、第１のマイクロフォン１１１の出力から第２のマイクロフォン１１２の出力を差し引き、得られた差分を表す時系列の呼吸音信号（これを符号ＢＳで表す。）を、制御部１１０へ出力する。これにより、呼吸音信号ＢＳから、幼児９０の周りのノイズ成分を除去する。

図６は、喘鳴検出器１００の音信号処理回路１１５によって得られた呼吸音信号ＢＳを例示している。なお、図６中には、参考のために、呼吸流量センサ（喘鳴検出システム１には含まれない。）によって出力された呼吸流量信号ＢＦを併せて示している。呼吸流量信号ＢＦは、プラス側が呼気の流量を表し、マイナス側が吸気の流量を表している。

ii） 次に、制御部１１０が判定処理部として働いて、呼吸音信号ＢＳに基づいて、予め定められた処理単位期間（これを符号ｔｕで表す。この例では、ｔｕ＝０．０５秒間とする。）毎に、呼吸音に喘鳴が含まれているか否かを判定する。

ここで、図７は、制御部１１０が呼吸音信号ＢＳを処理単位期間ｔｕ毎に周波数空間へ変換して得られた周波数スペクトルＰＳを例示している。また、図８は、或る処理単位期間ｔｕに取得された呼吸音の周波数スペクトルＰＳを例示している（この例では、図７における時間０．０５秒の処理単位期間に相当する。）。本発明者の解析では、喘鳴の「ひゅうひゅう」という笛のような音Ｐｗ（図７参照）は、図８中に示すように、周波数スペクトルＰＳのピークの幅Ｄが比較的狭い（単一音に近い）という特徴をもつ。また、「ぜいぜい」という音は、幅Ｄが比較的狭いピークを幾つか含むという特徴をもつ（例えば、ＵＳ ２０１１／０１２５０４４ Ａ１のＦＩＧ．６参照。）。したがって、喘鳴を精度良く検出するためには、周波数スペクトルＰＳのピークの幅Ｄを何らかの形で判定に取り込むべきである。そこで、この喘鳴検出器１００では、制御部１１０が周波数スペクトルＰＳにおけるピークの高さＬと幅Ｄとに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する。より詳しくは、制御部１１０が、ピークの高さＬと幅Ｄとの比（Ｌ／Ｄ。ピークの急峻度を表す。）を求め、この比（Ｌ／Ｄ）が予め定められた第１の閾値（これを符号αで表す。この例では、α＝０．３５とする。）よりも大きいか否かに基づいて、喘鳴を示すか否かの判定を行う。

なお、ピークの高さＬと幅Ｄは、周波数対音圧グラフ上に背景ノイズが存在する場合には、背景ノイズが除去されたピークの実質的な高さＬと幅Ｄを指す。例えば、図８の例では、周波数対音圧グラフにおいて極小点ｍ０，ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４，ｍ５，…を求め、これらの極小点同士を結ぶ線分を超える部分をピークＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，…の実質的な高さＬ、幅Ｄであると考える。また、後述のピークの面積についても、これらの極小点同士を結ぶ線分を超える部分の実質的な面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，…を指す。

本発明者の解析では、乳児喘息の場合にしばしば観察される喘鳴の「ひゅうひゅう」という笛のような音Ｐｗ（図７参照）は、周波数が概ね９００Ｈｚ〜１２００Ｈｚの範囲内の、ピークの幅Ｄが比較的狭い（単一音に近い）音である。そこで、この喘鳴検出器１００では、制御部１１０が周波数スペクトルＰＳにおける周波数が２００Ｈｚから１５００Ｈｚまでの範囲内のピークのみについて、喘鳴を示すか否かの判定を行う。したがって、「ぜいぜい」という喘鳴に加えて、乳児喘息の場合にしばしば観察される「ひゅうひゅう」という喘鳴も含めて、被験者の呼吸音に喘鳴が含まれているか否かを検出できる。一方、２００Ｈｚから１５００Ｈｚまでの範囲外の音は、喘鳴であるとは考えられないため、判定の対象外とする。

さらに、周波数スペクトルＰＳにおける複数のピークＰ１，Ｐ２，Ｐ３，…のうち周波数対音圧グラフ（図８）上で最大の面積を与える支配的ピークＰｄ（この例では、ピークＰ５）は、最大のエネルギをもつピークに相当する。したがって、この支配的ピークＰｄが、処理単位期間ｔｕにおいて喘鳴が含まれているか否かを決定づける。そこで、この喘鳴検出器１００では、制御部１１０が周波数スペクトルＰＳにおける複数のピークＰ１，Ｐ２，Ｐ３，…のうち周波数対音圧グラフ（図８）上で最大の面積を与える支配的ピークＰｄのみについて、喘鳴を示すか否かの判定を行う。

例えば、図９は、或る喘息患者の呼吸音の周波数スペクトルに含まれた支配的ピークＰｄのＬ／Ｄ値の時間推移ＣＰｄと、支配的ピークＰｄの面積の時間推移Ｓｐｄとを併せて示している。時間軸（横軸）に沿って、実際に観察された喘鳴無しの期間と、喘鳴有りの期間とが特定されている。この図９から分かるように、実際に観察された喘鳴無しの期間では、支配的ピークＰｄのＬ／Ｄ値が閾値α以下であるのに対して、実際に観察された喘鳴有りの期間では、支配的ピークＰｄのＬ／Ｄ値が概ね閾値αを超えていることが分かる。また、それに伴って、喘鳴有りの期間では、支配的ピークＰｄの面積も増加している。

また、図１０は、実際に喘鳴無しと観察された正常呼吸音についてのＬ／Ｄ値のデータ度数と、実際に喘鳴有りと観察された呼吸音についてのＬ／Ｄ値のデータ度数とを、ヒストグラムとして示している。この図１０から分かるように、正常呼吸音についてのＬ／Ｄ値のデータ群Ｈ０は閾値α以下であるのに対して、実際に喘鳴有りと観察された呼吸音についてのＬ／Ｄ値のデータ群Ｈ１は閾値αを超えていることが分かる。

これらの図９、図１０の結果によれば、この喘鳴検出器１００では、被験者の呼吸音に喘鳴が含まれているか否かを精度良く判定できる、と言える。

処理単位期間ｔｕ毎の判定結果、すなわち、被験者の呼吸音に喘鳴が含まれているか否かの結果は、逐次、メモリ１２０に２値データとして記憶され、蓄積される。例えば、呼吸音に喘鳴が含まれている場合は１が記憶され、呼吸音に喘鳴が含まれていない場合は０が記憶される。

iii) 次に、上述の判定結果に基づいて、制御部１１０が集計処理部として働いて、処理単位期間ｔｕを複数含む集計単位期間（例えば、３０秒間とする。）を設定し、逐次、各集計単位期間内における喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間ｔｕの長さを集計する。

具体的には、図１１に模式的に示すように、集計単位期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，…毎に、各集計単位期間内における喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間ｔｕの長さを集計して喘鳴期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４，…として求める。さらに、喘鳴の頻度の時間推移を表す情報を、集計単位期間に対応する一定の長さの帯ＡＴ１，ＡＴ２，ＡＴ３，ＡＴ４…において喘鳴期間Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４，…が占める割合を示す帯グラフとして作成する。なお、それぞれの集計単位期間内で喘鳴が無かった期間（正常呼吸期間）の割合は、Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４，…で表されている。

特に、この例では、集計単位期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，…毎に、呼吸音の周波数スペクトルＰＳにおける支配的ピークＰｄの面積（図８の例ではＳ５）に基づいて喘鳴音のパワーを５段階Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに分類するとともに、喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間ｔｕの長さを分類された段階Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ毎に集計している。段階Ａは支配的ピークＰｄの面積が０以上２５０未満、段階Ｂは支配的ピークＰｄの面積が２５０以上５００未満、段階Ｃは支配的ピークＰｄの面積が５００以上７５０未満、段階Ｄは支配的ピークＰｄの面積が７５０以上１０００未満、段階Ｅは支配的ピークＰｄの面積が１０００以上１２５０未満に設定されている。なお、図１１の例では、理解の容易のために、５段階Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの割合を順次右へずらして表しているが、ストレートに表してもよい。

喘鳴音のパワー（つまり、喘鳴の重症度）を分類する段階は、５段階Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに限られるものではない。例えば、医療専門家ではない一般的なユーザには、喘鳴音のパワーを３段階に分類するのが直感的に理解しやすいかも知れない。

iv） そこで、実際にスマートフォン２００へ送信すべき画像データを作成する場合、制御部１１０が表示処理部として働いて、集計単位期間における、正常呼吸期間と支配的ピークＰｄの面積が０以上２５０未満の範囲の期間とを併せた割合を、グリーン（緑色）Ｇとする。支配的ピークＰｄの面積が２５０以上７５０未満の範囲の期間の割合をイエロー（黄色）Ｙとする。また、支配的ピークＰｄの面積が７５０以上の範囲の期間の割合をレッド（赤色）Ｒとする。これに応じて、集計単位期間に対応する一定の長さの帯は、グリーンＧ、イエローＹ、レッドＲの３色に区分して表示される。そして、制御部１１０は、それぞれ集計単位期間に対応する複数の帯ＡＴ１，ＡＴ２，…を平行に並べて、喘鳴の頻度の時間推移を表す帯グラフ（この例では、図１２中に示す帯グラフＡＴ）を表す画像データを作成する。

なお、図１１の例では、集計単位期間は３０秒間であるとしたが、これに限られるものではない。集計単位期間は、例えば１分間、２分間、５分間、１０分間、３０分間、１以上２４未満の数の時間、１日間、１週間、または１ヶ月間というように、様々に設定され得る。以下の例では、集計単位期間は１時間であるものとする。

また、集計単位期間内で喘鳴音のパワーがレッドＲに達した時間割合が予め定められた第２の閾値（これを符号βで表す。この例では、β＝５［％］とする。）を超えたとき、制御部１１０が警報発生部として働いて、近距離無線通信部１８０を介してスマートフォン２００へ、警報としてアラーム信号を送信する。

（４） 次に、ユーザ９１は、スマートフォン２００の表示画面に表示された「測定結果の読み込み」スイッチ（後述の図１５（Ａ）中に符号２８で示す。）を押して、喘鳴検出器１００から、近距離無線通信部２８０（特に、ＢＬＥ通信）を介して画像データを受信する（図１７のステップＳ６）。受信したデータは、記憶部としてのメモリ２２０に自動的に記憶され、記録される。

すると、スマートフォン２００の表示画面１０に、図１２に例示するような喘鳴の頻度の時間推移を表す帯グラフＡＴが表示される。

ここで、表示画面１０には、最上段に電池残量１１、現在時刻１２が表示されている。また、その下に、アプリケーションソフトウェアの名称として「AsthmaChecker」表示１３と「喘鳴チェッカー」表示１４が設けられている。「喘鳴チェッカー」表示１４の左右には、「喘鳴チェッカー」プログラムを終了する指示を入力するための「キャンセル」スイッチ１７と、表示画面の内容を直前に表示された画面に戻す指示を入力するための「戻る」スイッチ１８とが設けられている。さらにその下に、喘鳴検出器１００から受信した画像データを表示するための喘鳴検出結果表示欄５０が設けられている。

喘鳴検出結果表示欄５０には、最終の測定日時を表示する測定時刻表示（この例では「２０１４年１２月２５日１１時２４分」）５１と、「喘鳴検出結果」という欄名表示５２と、画像データ表示領域５６とが設けられている。画像データ表示領域５６には、横軸として、集計単位期間の順番（この例では「１，２，３，…」）５５が表示されている。また、横軸の直下には、「６番が該当時間の結果」として、測定時刻表示５１に表された測定日時のデータが６番のデータ（帯ＡＴ４）に含まれていることが示されている。さらに、画像データ表示領域５６には、縦軸として、「発生頻度（％）」が９０％，９２％，９４％，…，１００％というように２％刻みで表示されている。そして、画像データ表示領域５６の内部に、上述の喘鳴の頻度の時間推移を表す帯グラフＡＴが表示されている。

帯グラフＡＴは、それぞれ集計単位期間（この例では、１時間）に対応する一定の長さの複数の帯ＡＴ１，ＡＴ２，…を時間推移の順に含んでいる。各帯は、グリーンＧ、イエローＹ、レッドＲの３色で表されている。既述のように、グリーンＧは、その帯に対応する集計単位期間内で、正常呼吸期間と支配的ピークＰｄの面積が０以上２５０未満の範囲の期間とを併せた割合、つまり、喘鳴が無いか又は略無かった時間割合を示す。イエローＹは、支配的ピークＰｄの面積が２５０以上７５０未満であった時間割合、つまり、喘鳴が比較的小さかった時間割合を示す。レッドＲは、支配的ピークＰｄの面積が７５０以上であった時間割合、つまり、喘鳴が比較的大きかった時間割合を示す。

ユーザ９１は、この帯グラフＡＴを見ることによって、喘鳴の頻度の集計単位期間毎の時間推移とともに、喘鳴の重症度の集計単位期間毎の時間推移を、視覚を通して直感的に知ることができる。

例えば、図１２の帯グラフＡＴの例では、集計単位期間「３」番では、イエローＹとレッドＲとを併せた時間割合は約２％であるから、１時間のうち１．２分間程度喘鳴があったことが分かる。また、イエローＹの時間割合とレッドＲの時間割合はそれぞれ約１％であるから、比較的小さい喘鳴と比較的大きい喘鳴とが略同じ時間割合だけあったことが分かる。また、集計単位期間「４」番では、イエローＹとレッドＲとを併せた時間割合は約４％であるから、１時間のうち２．４分間程度喘鳴があったことが分かる。また、イエローＹの時間割合は約３％であり、レッドＲの時間割合は約１％であるから、比較的小さい喘鳴の時間割合が、比較的大きい喘鳴の時間割合の約３倍程度に増えたことが分かる。また、集計単位期間「５」番、「６」番では、概ね集計単位期間「３」番の状態に戻ったことが分かる。

このように、ユーザ９１は、帯グラフＡＴを見ることによって、被験者としての幼児９０の呼吸音に含まれた喘鳴の頻度および喘鳴の重症度の集計単位期間毎の時間推移を、視覚を通して直感的に知ることができる。また、この帯グラフＡＴを表す情報はメモリ２２０に自動的に記憶されている。したがって、ユーザ９１は、幼児９０の次回の受診時にその情報をメモリ２２０から読み出して帯グラフＡＴを表示画面１０に表示させることで、幼児９０の呼吸音に含まれた喘鳴の頻度および喘鳴の重症度の集計単位期間毎の時間推移を、医師に見せることができる。この結果、医師は、幼児９０が喘息であるか否かや喘息の重症度を診断し易くなり、治療方針を容易に立てることができる。

また、ユーザ９１は帯グラフＡＴの喘鳴の頻度および喘鳴の重症度の集計単位時間毎の時間推移状況を視覚することで、喘息が酷くなりつつあるのか、快方に向かうのかがわか。例えば、喘息が酷くなりつつある場合は、投薬等の事前処置が可能となり、喘息の増悪予防にもつながる。

スマートフォン２００の表示画面１０において、喘鳴検出結果表示欄５０の下には、喘鳴検出結果表示欄５０に表示される対象期間を繰り上げる方向キー６１と、繰り下げる方向キー６２とが設けられている。ユーザは、方向キー６１，６２を押すことによって、喘鳴検出結果として表示画面１０に表示される対象期間を選択することができる。また、ユーザが「メモの編集」スイッチ６３を押せば、メモ画面（図示せず）を開いて、喘鳴検出結果を見て感じたことを手入力して記録することができる。なお、「喘鳴音再生」スイッチ６４については、後述する。

また、集計単位期間内で喘鳴音のパワーがレッドＲに達した時間割合が予め定められた閾値β（＝５［％］）を超えたとき、スマートフォン２００は、近距離無線通信部２８０を介して、喘鳴検出器１００からのアラーム信号を受信する。このアラーム信号を受信すると、スマートフォン２００の制御部２１０が、スピーカ２６０によって警報としてのアラーム音を発生させる。このアラーム音によって、ユーザ９１は、たとえ子供部屋（幼児９０が寝ている）９８とは別の居間９９に居たとしても、被験者としての幼児９０の症状が悪化したことを知ることができる。したがって、幼児９０に対して投薬を行うなどの対処をとることができる。この警報は、被験者が意思表示が困難な幼児９０や重篤者等である場合に、特に有益である。

なお、警報は、スピーカ２６０によるアラーム音の発生に限られるものではなく、表示画面１０上のアラーム表示（図示せず）や、着信を知らせるバイブレータ（図示せず）による振動であってもよい。

（第２の動作例）
図１８は、ユーザ９１が、この喘鳴検出システム１によって、幼児９０の喘鳴の頻度の時間推移を表す帯グラフＡＴと、投薬に関する情報とを併せて、スマートフォン２００の表示画面に表示させるための操作手順を示している。

（１） 図１８のステップＳ１１からＳ１５までは、図１７のステップＳ１からＳ５までと同様に進める。

ここで、図１５（Ａ）は、図１８のステップＳ１３でユーザ９１がスマートフォン２００にインストールされている「喘鳴チェッカー」プログラムを起動したときに、表示画面１０に表示される初期メニー画面を例示している。

この図１５（Ａ）の初期メニー画面では、「AsthmaChecker」表示１３と「喘鳴チェッカー」表示１４との間に、近距離無線通信部２８０による喘鳴検出器１００との間のＢＴ通信、ＢＬＥ通信の「未接続」または「接続」の状態１６が表示される。また、「喘鳴チェッカー」表示１４の下方には、「予約」スイッチ２１と、「設定」スイッチ２２と、「喘鳴検査開始」スイッチ２３と、「喘鳴検査停止」スイッチ２４と、「録音開始」スイッチ２５と、「録音停止」スイッチ２６と、「設定画面」スイッチ２７と、「測定結果の読み込み」スイッチ２８と、「投薬時」スイッチ３０と、フェーズ指示入力部としてのフェーズ選択スイッチ４０とが設けられている。

「予約」スイッチ２１は、ユーザ９１が、喘鳴検出器１００によって測定を行うべき期間を、例えば２０１４年１２月２６日２１時０分から２０１４年１２月２７日７時０分までというように、予約するために用いられる。「設定」スイッチ２２は、喘鳴検出器１００が既述のアラーム信号を発生するための条件（この例では、閾値β）を設定したり、スマートフォン２００がアラーム信号を受信したときアラーム音を発生させるか否か、アラーム表示を行うか否か、自動録音を行うか否かなどを設定するために用いられる。「喘鳴検査開始」スイッチ２３は、喘鳴検出器１００へ測定開始を指示するために用いられる。「喘鳴検査停止」スイッチ２４は、喘鳴検出器１００へ測定停止を指示するために用いられる。「録音開始」スイッチ２５は、喘鳴検出器１００へ呼吸音信号ＢＳの送信を指示するために用いられる。「録音停止」スイッチ２６は、喘鳴検出器１００へ呼吸音信号ＢＳの送信停止を指示するために用いられる。「設定画面」スイッチ２７は、スマートフォン２００の近距離無線通信部２８０と喘鳴検出器１００の近距離無線通信部１８０との間のＳＳＩＤ（サービスセット識別子）と暗号化キー（パスワード）を設定するために用いられる。「投薬時」スイッチ３０は、投薬時期（年月日時分）を入力するために用いられる。なお、フェーズ選択スイッチ４０については、後述する。

（２） この例では、スマートフォン２００の表示画面１０に図１５（Ａ）の初期メニー画面が表示された状態で、ユーザ９１は、「投薬時」スイッチ３０を押す（図１８のステップＳ１６）。すると、この「投薬時」スイッチ３０を押した現時点がメモリ２２０に投薬時期（年月日時分）として記憶される。なお、ユーザ９１が「投薬時」スイッチ３０を押すと、投薬時期を入力するための画面が開き、その画面においてユーザ９１が投薬時期（年月日時分）を入力し、再びユーザ９１が「投薬時」スイッチ３０を押すと、その入力された投薬時期が記憶されるようにしてもよい。投薬時期が記憶されると、表示画面１０に、図１５（Ｂ）に例示するような、投薬された薬剤の種類を入力するための投薬情報入力画面が表示される。この例では、「薬剤Ａ」スイッチ３１、「薬剤Ｂ」スイッチ３２、「薬剤Ｃ」スイッチ３３の３種類のスイッチが表示される。なお、実際には、予め、図示しない薬剤名登録画面によって、「薬剤Ａ」、「薬剤Ｂ」、「薬剤Ｃ」として、医師によって処方箋で指定された具体的な薬剤名をそれぞれ登録しておく。図１５（Ｂ）中の「薬剤Ａ」、「薬剤Ｂ」、「薬剤Ｃ」の表示箇所には、登録された具体的な薬剤名が表示される。これらのスイッチ３０，３１，３２，３３は、投薬情報入力部を構成している。

（３） この図１５（Ｂ）の投薬情報入力画面が表示された状態で、ユーザ９１は、いずれかの薬剤スイッチを押して、薬剤の種類を入力する（図１８のステップＳ１７）。例えば、ユーザ９１が「薬剤Ａ」スイッチ３１を押すと、スマートフォン２００の表示画面１０に、図１６（Ａ）に例示するように、「２０１４年１２月２５日１１時２２分 投薬Ａ」という投薬情報３４を含む確認のための画面が表示される（図１８のステップＳ１８）。

（４） さらに、ユーザ９１が「戻る」スイッチ１８を２回押して、図１５（Ａ）の初期メニー画面に戻って「投薬時」スイッチ３０を押し、図１５（Ｂ）の投薬情報入力画面で「薬剤Ｂ」スイッチ３２を押すと、図１６（Ａ）に例示するように、先ほどの投薬情報３４に加えて、「２０１４年１２月２５日１１時２４分 薬剤Ｂ」という投薬情報３５を含む確認のための画面が表示される。すなわち、投薬毎に、図１８のステップＳ１６〜Ｓ１８が繰り返される。

（５） この後、ユーザ９１は、「戻る」スイッチ１８を２回押して、図１５（Ａ）の初期メニー画面に戻り、「測定結果の読み込み」スイッチ２８を押して、喘鳴検出器１００から、近距離無線通信部２８０（特に、ＢＬＥ通信）を介して画像データを受信する（図１８のステップＳ１９）。受信したデータは、記憶部としてのメモリ２２０に自動的に記憶され、記録される。

すると、スマートフォン２００の制御部２１０が表示処理部として働いて、表示画面１０に、図１６（Ｂ）に例示するように、喘鳴の頻度の時間推移を表す帯グラフＡＴに併せて、集計単位期間ごとの投薬情報が表示される（図１８のステップＳ２０）。図１６（Ｂ）の例では、集計単位期間５番の帯グラフＡＴ１の上方に「投薬Ａ」、集計単位期間６番の帯グラフＡＴ２の上方に「投薬Ｂ」と表示されている。ユーザ９１は、集計単位期間内における喘鳴の頻度とともに、投薬に関する情報、この例では、集計単位期間５番で幼児９０に対して薬剤Ａが与えられ、また、集計単位期間６番で幼児９０に対して薬剤Ｂが与えられたことを、視覚を通して直感的に知ることができる。これにより、ユーザ９１や、この図１６（Ｂ）の画面を見せてもらった医師は、幼児９０に対する投薬による効果（喘鳴の頻度の減少）があったか否かを容易に判断することができる。

例えば、図１６（Ｂ）の例では、集計単位期間５番（レッドＲの時間割合が約３％）で「投薬Ａ」があったにもかかわらず、集計単位期間６番では、レッドＲの時間割合が約５％に上昇しており、幼児９０の症状が悪化している。このため、「投薬Ａ」の効果が無かった可能性が高い。「投薬Ｂ」の効果は、集計単位期間７番以降の結果を見た後に判断すべきかも知れない。

（第３の動作例）
図１９は、ユーザ９１が、この喘鳴検出システム１によって、幼児９０の呼吸音をスマートフォン２００のメモリ２２０に録音させるための操作手順を示している。

（１） 図１９のステップＳ２１からＳ２３までは、図１７のステップＳ１からＳ３までと同様に進める。

ここで、図１９のステップＳ２３では、スマートフォン２００の表示画面１０に、図１５（Ａ）に示した初期メニー画面が表示される。この初期メニー画面には、フェーズ指示入力部としてのフェーズ選択スイッチ４０が含まれている。フェーズ選択スイッチ４０は、呼吸音信号ＢＳを録音する際に、呼気フェーズのみを選択するための「呼気」スイッチ４１と、呼気フェーズと吸気フェーズとの両方を選択するための「呼気／吸気」スイッチ４２と、吸気フェーズのみを選択するための「吸気」スイッチ４３とを含んでいる。

（２） スマートフォン２００の表示画面１０にフェーズ選択スイッチ４０が表示された状態で、ユーザ９１は、例えば医師の求めに応じて、呼気フェーズのみ、呼気フェーズと吸気フェーズとの両方、吸気フェーズのみのうちいずれを録音すべきかに応じて、「呼気」スイッチ４１、「呼気／吸気」スイッチ４２、「吸気」スイッチ４３のうちいずれかのスイッチを押す（図１９のステップＳ２４）。これにより、録音すべきフェーズを選択する。

（３） 次に、ユーザ９１は、手動録音をするか、または自動録音をするかを決める（図１９のステップＳ２５）。例えば、幼児９０の現在の喘鳴症状が酷く、その喘鳴を直ちに録音したい場合は、手動録音を選択するのが望ましい。一方、幼児９０の現在の喘鳴症状は良好であり、喘鳴症状が酷くなったときに録音したい場合は、自動録音を選択するのが望ましい。

（４） 手動録音をする場合（図１９のステップＳ２５でＹＥＳ）、ユーザ９１は、図１５（Ａ）に示した初期メニー画面で「録音開始」スイッチ２５を押す（図１９のステップＳ２６）。すると、スマートフォン２００の制御部２１０は、近距離無線通信部２８０を介して、喘鳴検出器１００へ呼吸音信号ＢＳの送信を指示する。一方、自動録音をする場合、ユーザ９１は、図１５（Ａ）中の「設定」スイッチ２２によって、予め「自動録音」を行うことを設定しておく。「自動録音」モードでは、スマートフォン２００の制御部２１０は、喘鳴検出器１００からの既述のアラーム信号（集計単位期間内でレッドＲに達した時間割合が閾値βを超えたことを示す。）を待ち（図１９のステップＳ２９）、そのアラーム信号を受信した時点で（図１９のステップＳ２９でＹＥＳ）、近距離無線通信部２８０を介して、喘鳴検出器１００へ呼吸音信号ＢＳの送信を指示する。手動録音と自動録音のいずれの場合も、喘鳴検出器１００は、スマートフォン２００から呼吸音信号ＢＳの送信指示を受けると、近距離無線通信部１８０（特に、ＢＴ通信）を介して、呼吸音信号ＢＳをスマートフォン２００へ送信する。

（５） その呼吸音信号ＢＳを受信すると、スマートフォン２００では、制御部２１０が録音部として働いて、呼吸音信号ＢＳのうちフェーズ選択スイッチ４０によって選択されたフェーズをメモリ２２０に保存して録音する（図１９のステップＳ２７）。

詳しくは、スマートフォン２００の制御部２１０がフェーズ識別部として働いて、呼吸音信号ＢＳのフェーズを、次のようにして検出する。

まず、図６中に示すように、呼吸音信号ＢＳは、呼吸流量信号ＢＦがマイナス（吸気）からプラス（呼気）へ遷移するゼロクロス点に同期して極小となっている。したがって、制御部２１０は、呼吸音信号ＢＳの極小点ＢＳ０，ＢＳ１，…を検出することによって、被験者（この例では、幼児９０）の呼吸周期ｔｃを求めることができる。

次に、制御部２１０は、図１３に示すように、呼吸音信号ＢＳに対して包絡線ＢＥを作成する（この例では、呼吸音信号ＢＳが３０００以下であれば、簡単のため、０に置換している。）。この呼吸音信号ＢＳに対する包絡線ＢＥと、図６中に示した呼吸流量信号ＢＦとを併せると、図１４に示すように、包絡線ＢＥのピークＢＥｐは、呼吸流量信号ＢＦがプラス（呼気）からマイナス（吸気）へ遷移するゼロクロス点に同期している。したがって、制御部２１０は、包絡線ＢＥのピークＢＥｐを検出することによって、呼吸周期ｔｃ内の呼気フェーズｔｅと吸気フェーズｔｉとを区分して識別することができる。なお、包絡線ＢＥのうち本来のピークＢＥｐの周期から外れたピークＢＥｎについては、本来のピークＢＥｐの平均的な周期に基づいて、ノイズであるとして無視する。

このようにして、呼吸周期ｔｃ内の呼気フェーズｔｅと吸気フェーズｔｉとを区分して識別した上で、制御部２１０は、呼吸音信号ＢＳのうちフェーズ選択スイッチ４０によって選択されたフェーズをメモリ２２０に保存して録音する。なお、図１６（Ｂ）中の「呼気」表示４４は、呼気フェーズが録音されたことを表している。

なお、手動録音の場合、ユーザ９１は、図１５（Ａ）に示した初期メニー画面で「録音停止」スイッチ２６を押すと、スマートフォン２００による録音が停止する。喘鳴検出器１００は、その「録音停止」を表す信号を近距離無線通信部１８０を介して受けて、呼吸音信号ＢＳの送信を停止する。自動録音モードでは、喘鳴検出器１００が呼吸音信号ＢＳを送信する期間、および、スマートフォン２００が録音する期間は、デフォルトでは、録音開始時点から３０秒間として設定されている（それをユーザ９１が可変して設定することは可能である。）。

自動録音モードでは、被験者としての幼児９０の喘鳴が比較的大きいとき（つまり、喘鳴が酷いとき）に、幼児９０の呼吸音を自動的に録音できる。これにより、ユーザ９１は、例えば幼児９０の次回の受診時にその録音内容を再生することで、喘鳴が酷いときの幼児９０の呼吸音を医師に聴いてもらうことができる。この結果、医師は、幼児９０が喘息であるか否かや喘息の重症度を診断し易くなり、治療方針を容易に立てることができる。ただし、スマートフォン２００が喘鳴検出器１００からのアラーム信号を受信しなければ（図１９のステップＳ２９でＮＯ）、録音はされない。

（６） この後、ユーザ９１は、例えば図１２に示した画面で「喘鳴音再生」スイッチ６４を押して、メモリ２２０に保存された呼吸音信号ＢＳを、例えばスピーカ２６０によって、再生することができる（図１９のステップＳ２８）。

この動作例によれば、呼吸音信号ＢＳのうちフェーズ選択スイッチ４０によって選択されたフェーズを録音できる。したがって、例えば前回の受診時に医師が求めたフェーズを選択しておけば、ユーザ９１は、幼児９０の喘鳴の録音内容を次回の受診時に医師に聴いてもらうときに、呼吸周期ｔｃのうち医師が求めたフェーズの録音内容を聴いてもらうことができる。

また、スマートフォン２００の表示画面１０に表示された喘鳴検出結果（図１２、図１６（Ｂ）中の帯グラフＡＴ）や呼吸音信号ＢＳの録音内容を、ネットワーク通信部２９０を介して、医師のコンピュータ（病院内の端末）へ送信してもよい。これにより、ユーザ９１は、病院から離れた遠隔地で医師の診断を受けることができる。

上述の実施形態では、本発明の喘鳴検出装置を、喘鳴検出器１００とスマートフォン２００とを含む喘鳴検出システムとして構成したが、これに限られるものではない。例えば、スマートフォン２００に代えて、市販のコンピュータ（パーソナルコンピュータなど）を用いて構成することができる。その場合、市販のコンピュータに上述の「喘鳴チェッカー」プログラムをインストールしておく。

また、本発明の喘鳴検出装置を、例えばスマートフォン２００のみで構成しても良い。その場合、スマートフォン２００に、第１のマイクロフォン１１１および第２のマイクロフォン１１２を接続し、音信号処理回路１１５を搭載しておく（音信号処理回路１１５の機能をソフトウェアで構成して、制御部２１０によって実行してもよい。）。その場合、本発明の喘鳴検出装置を、小型かつコンパクトに構成することができる。この構成は、被験者がスマートフォン２００のユーザである場合に有益である。

上述の実施形態では、喘鳴の頻度の時間推移を帯グラフＡＴで表示したが、これに限られるものではない。喘鳴の頻度の時間推移を他の形式のグラフで表示してもよい。例えば、棒グラフで、イエローＹとレッドＲとを併せた時間割合（％）のみの時間推移を表示してもよい。

上述の実施形態は例示に過ぎず、この発明の範囲から逸脱することなく種々の変形が可能である。上述した複数の実施の形態は、それぞれ単独で成立し得るものであるが、実施の形態同士の組みあわせも可能である。また、異なる実施の形態の中の種々の特徴も、それぞれ単独で成立し得るものであるが、異なる実施の形態の中の特徴同士の組みあわせも可能である。

１ 喘鳴検出システム
１０ 表示画面
５０ 喘鳴検出結果表示欄
１００ 喘鳴検出器
１１１ 第１のマイクロフォン
１１２ 第２のマイクロフォン
２００ スマートフォン
ＡＴ 帯グラフ
ＡＴ１，ＡＴ２，ＡＴ３，ＡＴ４ 帯
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４ 集計単位期間
Ｔｗ１，Ｔｗ２，Ｔｗ３，Ｔｗ４ 喘鳴期間

Claims (10)

1. 被験者の呼吸音を検知して、その呼吸音を表す時系列の呼吸音信号を取得する呼吸音検知部と、
   予め定められた処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおけるピークの高さと幅とに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する判定処理部と
   を備え、
   上記判定処理部は、上記ピークの高さと幅との比を求め、この比が予め定められた第１の閾値よりも大きいか否かに基づいて、上記喘鳴を示すか否かの判定を行うことを特徴とする喘鳴検出装置。
2. 請求項１に記載の喘鳴検出装置において、
   上記判定処理部は、上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークのみについて、上記喘鳴を示すか否かの判定を行うことを特徴とする喘鳴検出装置。
3. 請求項１または２に記載の喘鳴検出装置において、
   上記判定処理部は、上記周波数スペクトルにおける周波数が２００Ｈｚから１５００Ｈｚまでの範囲内のピークのみについて、上記喘鳴を示すか否かの判定を行うことを特徴とする喘鳴検出装置。
4. 請求項１から３までのいずれか一つに記載の喘鳴検出装置において、
   上記処理単位期間を複数含む集計単位期間を設定し、各集計単位期間内における上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを集計して喘鳴期間として求める集計処理部を備え、
   上記集計処理部は、上記処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークの面積に基づいて喘鳴音のパワーを複数の段階に分類するとともに、上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを上記分類された段階毎に集計し、
   上記集計処理部による集計に基づいて、上記集計単位期間内で上記喘鳴音のパワーが特定の段階に達した時間割合が予め定められた第２の閾値を超えたとき、警報を発生する警報発生部を備えたことを特徴とする喘鳴検出装置。
5. 請求項４に記載の喘鳴検出装置において、
   上記警報発生部が上記警報を発生したとき、上記呼吸音信号を録音する録音部を備えたことを特徴とする喘鳴検出装置。
6. 請求項１から５までのいずれか一つに記載の喘鳴検出装置において、さらに、
   上記呼吸音検知部が取得した上記呼吸音信号に基づいて、上記被験者の呼吸周期を呼気フェーズと吸気フェーズとに区分して識別するフェーズ識別部と、
   上記呼吸音信号のうち上記呼気フェーズと上記吸気フェーズとのいずれか一方または両方のフェーズを選択する指示を入力するフェーズ指示入力部と、
   上記呼吸音信号のうち上記フェーズ指示入力部によって指示されたフェーズを録音する録音部とを備えたことを特徴とする喘鳴検出装置。
7. 請求項１から６までのいずれか一つに記載の喘鳴検出装置において、
   上記呼吸音検知部は、
   上記被験者の胸の肌に取り付けられる聴診器型の第１のマイクロフォンと、
   上記被験者の衣服または上記胸および呼吸器から離れた部位の肌に取り付けられる第２のマイクロフォンとを含み、
   上記第１のマイクロフォンの出力から上記第２のマイクロフォンの出力を差し引いた差分を出力することを特徴とする喘鳴検出装置。
8. 被験者の呼吸音を検知して、その呼吸音を表す時系列の呼吸音信号を取得する呼吸音検知部と、
   予め定められた処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおけるピークの高さと幅とに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する判定処理部と
   を備え、
   上記判定処理部は、上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークのみについて、上記喘鳴を示すか否かの判定を行うことを特徴とする喘鳴検出装置。
9. 被験者の呼吸音を検知して、その呼吸音を表す時系列の呼吸音信号を取得する呼吸音検知部と、
   予め定められた処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおけるピークの高さと幅とに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する判定処理部と、
   上記処理単位期間を複数含む集計単位期間を設定し、各集計単位期間内における上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを集計して喘鳴期間として求める集計処理部と
   を備え、
   上記集計処理部は、上記処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークの面積に基づいて喘鳴音のパワーを複数の段階に分類するとともに、上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを上記分類された段階毎に集計し、
   上記集計処理部による集計に基づいて、上記集計単位期間内で上記喘鳴音のパワーが特定の段階に達した時間割合が予め定められた第２の閾値を超えたとき、警報を発生する警報発生部を備えたことを特徴とする喘鳴検出装置。
10. 被験者の呼吸音を検知して、その呼吸音を表す時系列の呼吸音信号を取得する呼吸音検知部と、
    予め定められた処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおけるピークの高さと幅とに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する判定処理部と、
    上記呼吸音検知部が取得した上記呼吸音信号に基づいて、上記被験者の呼吸周期を呼気フェーズと吸気フェーズとに区分して識別するフェーズ識別部と、
    上記呼吸音信号のうち上記呼気フェーズと上記吸気フェーズとのいずれか一方または両方のフェーズを選択する指示を入力するフェーズ指示入力部と、
    上記呼吸音信号のうち上記フェーズ指示入力部によって指示されたフェーズを録音する録音部とを備えたことを特徴とする喘鳴検出装置。

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