JP7134429B2 - Cough ability evaluation device, cough ability evaluation system, cough ability evaluation method and program - Google Patents

Cough ability evaluation device, cough ability evaluation system, cough ability evaluation method and program Download PDF

Info

Publication number
JP7134429B2
JP7134429B2 JP2018103992A JP2018103992A JP7134429B2 JP 7134429 B2 JP7134429 B2 JP 7134429B2 JP 2018103992 A JP2018103992 A JP 2018103992A JP 2018103992 A JP2018103992 A JP 2018103992A JP 7134429 B2 JP7134429 B2 JP 7134429B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coughing
cough
evaluation device
ability evaluation
ability
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018103992A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2019005562A (en
Inventor
康高 馬屋原
智 曽
彰 大塚
敏夫 辻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hiroshima University NUC
Original Assignee
Hiroshima University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hiroshima University NUC filed Critical Hiroshima University NUC
Publication of JP2019005562A publication Critical patent/JP2019005562A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7134429B2 publication Critical patent/JP7134429B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Description

本発明は、咳嗽能力評価装置、咳嗽能力評価システム、咳嗽能力評価方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a cough ability evaluation device, a cough ability evaluation system, a cough ability evaluation method, and a program.

被検者の咳嗽能力を評価する方法として、咳嗽時の呼気流量を測定し、測定した呼気流量を咳嗽能力の指標とする方法が用いられている。呼気流量の測定は、一般的にフローメータとマスクとを用いて行われる(例えば、非特許文献1)。 As a method for evaluating the coughing ability of a subject, a method of measuring the expiratory flow rate during coughing and using the measured expiratory flow rate as an index of the coughing ability is used. Expiratory flow rate measurement is generally performed using a flow meter and a mask (eg, Non-Patent Document 1).

非特許文献1では、呼気流量を測定するためのフローメータをマスクに取り付けて使用する。被検者は、このマスクを装着した状態で咳嗽する。これにより、咳嗽時の呼気流量が測定される。 In Non-Patent Document 1, a flow meter for measuring the expiratory flow rate is attached to the mask and used. The subject coughs while wearing this mask. This measures the expiratory flow during coughing.

山川梨絵、他5名、「Cough Peak Flow 測定の信頼性と妥当性」、日本呼吸ケア・リハビリテーション学会誌、2012年6月、第22巻、第1号、p.110-114Rie Yamakawa, 5 others, "Reliability and Validity of Cough Peak Flow Measurement", Journal of the Japanese Society of Respiratory Care and Rehabilitation, June 2012, Vol. 22, No. 1, p.110-114

非特許文献1の呼気流量測定方法では、マスクを被検者に装着させることが必要となる。しかしながら、マスクを装着することにより被検者が過緊張状態となる場合、被検者は平常時の咳嗽を行えないため、平常時の咳嗽の呼気流量を測定できない。したがって、適切な測定が困難となる。また、形状的にマスクが被検者の顔に密着しない場合、マスクと顔の隙間から呼気が漏れるため、適切な測定が困難となる。また、測定用に準備された複数のマスクから1つのマスクを選択して用いる場合、それぞれのマスクの形状によって呼気流量の測定値に差異が生じ、適切な測定が困難となる。 The expiratory flow rate measuring method of Non-Patent Document 1 requires the subject to wear a mask. However, if wearing a mask puts the subject in an overstressed state, the subject cannot cough normally, so the exhalation flow during normal coughing cannot be measured. Therefore, proper measurement becomes difficult. In addition, if the mask does not come in close contact with the subject's face due to its shape, exhalation leaks through the gap between the mask and the face, making proper measurement difficult. In addition, when one mask is selected from a plurality of masks prepared for measurement and used, a difference occurs in the measured value of the exhalation flow rate depending on the shape of each mask, making proper measurement difficult.

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、マスクを用いた呼気流量の測定が困難な場合であっても、咳嗽能力を精度よく評価することができる咳嗽能力評価装置等を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a coughing ability evaluation device and the like that can accurately evaluate coughing ability even when it is difficult to measure the expiratory flow rate using a mask. intended to

上記目的を達成するために、この発明の第1の観点に係る咳嗽能力評価装置は、
咳嗽音を入力する音声入力部と、
前記音声入力部に入力された咳嗽音の音圧レベルから咳嗽時の最大呼気流量を推定し、推定された前記最大呼気流量に基づいて咳嗽能力を評価する制御部と、を備える。
In order to achieve the above object, a coughing ability evaluation device according to a first aspect of the present invention comprises:
a voice input unit for inputting a cough sound;
a control unit that estimates a maximum expiratory flow during coughing from the sound pressure level of the coughing sound input to the voice input unit, and evaluates coughing ability based on the estimated maximum expiratory flow.

また、前記制御部は、
以下の式(1)に基づいて前記最大呼気流量を推定する、こととしてもよい。

Figure 0007134429000001
(ただし、CPFは呼気流量、PCSLは咳嗽音の音圧レベルの最大値、α、βは被験者の性別または体格に基づく係数)
Further, the control unit
The maximum expiratory flow rate may be estimated based on the following equation (1).
Figure 0007134429000001
(However, CPF is the expiratory flow rate, PCSL is the maximum value of the cough sound pressure level, and α and β are coefficients based on the subject's sex or physique )

また、前記式(1)の係数α及びβは、
非線形回帰分析によって決定される、
こととしてもよい。
Also, the coefficients α and β in the above formula (1) are
determined by nonlinear regression analysis,
You can do it.

また、前記制御部は、
以下の式(1)に基づいて前記最大呼気流量を推定し、

Figure 0007134429000002
(ただし、CPFは呼気流量、PCSLは咳嗽音の音圧レベルの最大値、α、βは被験者の年齢に基づく係数)
前記式(1)の係数αは、
被験者の年齢を変数とする以下の1次関数
α=a×age+a
(ただし、ageは被験者の年齢、a、a-0.37≦a ≦-0.17、43≦a ≦63の係数)である、
こととしてもよい。
Further, the control unit
Estimate the maximum expiratory flow based on the following formula (1),
Figure 0007134429000002
(However, CPF is the expiratory flow rate, PCSL is the maximum value of the cough sound pressure level, and α and β are coefficients based on the subject's age)
The coefficient α in the above formula (1) is
The following linear function α=a 1 ×age+a 2 with the subject's age as a variable
(where age is the subject's age, a 1 and a 2 are -0.37 ≤ a 1 ≤ -0.17, 43 ≤ a 2 ≤ 63 coefficients),
You can do it.

また、前記音声入力部に用いるマイクロフォンの種類ごとに予め設定された前記係数a及びaを記憶する記憶部を備える、
こととしてもよい。
A storage unit that stores the coefficients a1 and a2 preset for each type of microphone used in the voice input unit,
You can do it.

また、前記音声入力部は、
被検者が装着するマスクに取り付けられている、
こととしてもよい。
Further, the voice input unit
Attached to the mask worn by the subject,
You can do it.

この発明の第2の観点に係る咳嗽能力評価システムは、
第1の観点に係る咳嗽能力評価装置と、
前記咳嗽能力評価装置とネットワークを介して接続され、前記咳嗽能力評価装置で評価された咳嗽能力を記憶するデータベースと、
を備える。
A coughing ability evaluation system according to a second aspect of the present invention comprises:
a coughing ability evaluation device according to the first aspect;
a database connected to the coughing ability evaluation device via a network and storing coughing ability evaluated by the coughing ability evaluation device;
Prepare.

この発明の第3の観点に係る咳嗽能力評価システムは、
咳嗽音を入力する音声入力部と、前記音声入力部に入力された咳嗽音の音圧レベルから推定された咳嗽時の最大呼気流量に基づいて咳嗽能力を評価する制御部と、を有する咳嗽能力評価装置と、
前記咳嗽能力評価装置とネットワークを介して接続され、前記咳嗽音の音圧レベルから前記最大呼気流量を推定するサーバと、
前記咳嗽能力評価装置とネットワークを介して接続され、前記咳嗽能力評価装置で評価された咳嗽能力を記憶するデータベースと、
を備える。
A coughing ability evaluation system according to a third aspect of the present invention comprises:
A coughing ability comprising: an audio input unit for inputting a coughing sound; and a control unit for evaluating the coughing ability based on the maximum expiratory flow during coughing estimated from the sound pressure level of the coughing sound input to the audio input unit. an evaluation device;
a server connected to the cough ability evaluation device via a network and estimating the maximum expiratory flow rate from the sound pressure level of the cough sound;
a database connected to the coughing ability evaluation device via a network and storing coughing ability evaluated by the coughing ability evaluation device;
Prepare.

この発明の第の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
咳嗽音を入力する音声入力部、
前記音声入力部に入力された咳嗽音の音圧レベルから咳嗽時の最大呼気流量を推定し、推定された前記最大呼気流量に基づいて咳嗽能力を評価する評価部、
として機能させる。
A program according to a fourth aspect of the present invention comprises
the computer,
a voice input unit for inputting a cough sound;
an evaluation unit for estimating a maximum expiratory flow during coughing from the sound pressure level of the coughing sound input to the voice input unit, and evaluating coughing ability based on the estimated maximum expiratory flow;
function as

本発明によれば、咳嗽音を測定することにより、咳嗽能力を評価することができるので、マスクを用いた呼気流量の測定が困難な場合であっても、咳嗽能力を精度よく評価することができる。 According to the present invention, coughing ability can be evaluated by measuring cough sounds. Therefore, coughing ability can be evaluated with high accuracy even when it is difficult to measure expiratory flow using a mask. can.

実施の形態1に係る咳嗽能力評価装置の機能ブロック図である。1 is a functional block diagram of a coughing ability evaluation device according to Embodiment 1; FIG. 実施の形態1に係る咳嗽能力評価装置のハードウエア構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a hardware configuration of a coughing ability evaluation device according to Embodiment 1; FIG. 咳嗽能力評価処理のフローチャートである。It is a flowchart of a cough ability evaluation process. 咳嗽音データから音圧レベルへの変換過程を示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram showing a conversion process from cough sound data to sound pressure level; 最大呼気流量推定処理のフローチャートである。4 is a flowchart of maximum expiratory flow rate estimation processing. 咳嗽能力の評価基準の例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of evaluation criteria for coughing ability. 実施の形態2に係る咳嗽能力評価システムの機能ブロック図である。FIG. 9 is a functional block diagram of a coughing ability evaluation system according to Embodiment 2; 実施の形態2に係る咳嗽能力評価処理を示すシーケンス図である。FIG. 12 is a sequence diagram showing coughing ability evaluation processing according to Embodiment 2; 実施の形態1に係る呼気流量の推定結果を示すグラフであり、(A)は骨伝導マイクロフォンを用いた例、(B)はオペレータマイクを用いた例、(C)はスマートフォン内蔵のマイクロフォンを用いた例である。4 is a graph showing the results of estimating the expiratory flow rate according to Embodiment 1, where (A) is an example using a bone conduction microphone, (B) is an example using an operator microphone, and (C) is using a smartphone built-in microphone. This is an example. 実施の形態3に係る呼気流量の推定結果を示すグラフであり、(A)は骨伝導マイクロフォンを用いた例、(B)はオペレータマイクを用いた例、(C)はスマートフォン内蔵のマイクロフォンを用いた例である。10 is a graph showing the results of estimating the expiratory flow rate according to Embodiment 3, where (A) is an example using a bone conduction microphone, (B) is an example using an operator microphone, and (C) is using a smartphone built-in microphone. This is an example.

以下、図を参照しつつ、本発明に係る実施の形態について説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1のブロック図に示すように、咳嗽能力評価装置11は、制御部20、記憶部31、音声入力部32、表示部33及び操作部34を備えている。
(Embodiment 1)
As shown in the block diagram of FIG. 1, the coughing ability evaluation device 11 includes a control section 20, a storage section 31, a voice input section 32, a display section 33 and an operation section .

記憶部31は、測定した被検者の咳嗽能力の評価結果、咳嗽能力評価装置11の動作プログラム等を記憶する。 The storage unit 31 stores an evaluation result of the measured coughing ability of the subject, an operation program of the coughing ability evaluation device 11, and the like.

音声入力部32は、被検者の咳嗽音を入力するとともに、入力された咳嗽音の音声データ(咳嗽音データLD)を制御部20に送信する。 The voice input unit 32 inputs the cough sound of the subject and transmits voice data of the input cough sound (cough sound data LD) to the control unit 20 .

表示部33は、医師、看護師等の補助者及び被検者に咳嗽能力評価装置11の操作を促すメッセージ等を表示する。また、過去に実施された被検者の咳嗽能力評価の結果を表示する。 The display unit 33 displays a message or the like prompting an assistant such as a doctor or a nurse and the subject to operate the coughing ability evaluation device 11 . In addition, the results of past evaluations of coughing ability of the subject are displayed.

操作部34は、補助者及び被検者からの入力を受け付け、入力された情報を制御部20へ送信する。 The operation unit 34 receives input from the assistant and the subject, and transmits the input information to the control unit 20 .

制御部20は、咳嗽能力評価装置11の全体を制御するものであり、音声入力制御部201及び評価部202を備えている。 The control unit 20 controls the entire coughing ability evaluation device 11 and includes a voice input control unit 201 and an evaluation unit 202 .

音声入力制御部201は、音声入力部32を制御して、音声入力部32に入力された被検者の咳嗽音データLDを取得する。また、取得した咳嗽音データLDを評価部202に送信する。 The voice input control unit 201 controls the voice input unit 32 to obtain cough sound data LD of the subject input to the voice input unit 32 . It also transmits the acquired cough sound data LD to the evaluation unit 202 .

評価部202は、音声入力制御部201から受信した咳嗽音データLDから、咳嗽時の最大呼気流量CPF(Cough Peak Flow)を推定する。そして、推定された最大呼気流量CPFに基づいて、被検者の咳嗽能力を評価する。 The evaluation unit 202 estimates the maximum expiratory flow CPF (Cough Peak Flow) during coughing from the cough sound data LD received from the voice input control unit 201 . Then, the cough ability of the subject is evaluated based on the estimated maximum expiratory flow rate CPF.

咳嗽能力評価装置11は、例えば、図2に示すハードウエア構成を有する。具体的には、咳嗽能力評価装置11は、装置全体の制御を司るCPU(Central Processing Unit)61と、CPU61の作業領域等として動作する主記憶部62と、CPU61の動作プログラム、咳嗽能力の評価結果等を記憶する外部記憶部63と、補助者及び被検者からの入力を受け付ける操作部64と、被検者の咳嗽音を入力するマイクロフォン65と、被検者の咳嗽能力の評価結果等を出力するディスプレイ66と、これらを接続するバス68から構成される。 The cough ability evaluation device 11 has, for example, the hardware configuration shown in FIG. Specifically, the coughing ability evaluation apparatus 11 includes a CPU (Central Processing Unit) 61 that controls the entire apparatus, a main storage section 62 that operates as a work area of the CPU 61, an operation program of the CPU 61, and an evaluation of coughing ability. An external storage unit 63 for storing results, etc., an operation unit 64 for receiving input from the assistant and the subject, a microphone 65 for inputting cough sounds of the subject, evaluation results of the cough ability of the subject, etc. and a bus 68 connecting them.

主記憶部62は、RAM(Random Access Memory)等から構成されている。主記憶部62には、外部記憶部63に記憶されておりCPU61を制御部20として動作させるための動作プログラム及びデータがロードされる。また、主記憶部62は、CPU61の作業領域(データの一時記憶領域)としても用いられる。 The main storage unit 62 is composed of a RAM (Random Access Memory) or the like. An operation program and data stored in the external storage unit 63 and used to operate the CPU 61 as the control unit 20 are loaded into the main storage unit 62 . The main storage unit 62 is also used as a work area for the CPU 61 (temporary storage area for data).

外部記憶部63は、フラッシュメモリ、ハードディスク等の不揮発性メモリから構成される。外部記憶部63には、CPU61に実行させるための動作プログラムが予め記憶されている。主記憶部62及び外部記憶部63は、図1に示す記憶部31として機能する。 The external storage unit 63 is composed of non-volatile memory such as flash memory and hard disk. An operation program to be executed by the CPU 61 is stored in advance in the external storage unit 63 . The main storage section 62 and the external storage section 63 function as the storage section 31 shown in FIG.

マイクロフォン65は、図1に示す音声入力部32として機能する。マイクロフォン65の構造、形態は、特に限定されず、例えば、コンデンサ型マイクロフォン、骨伝導マイクロフォン、接触型マイクロフォン、タブレット端末及びスマートフォン内蔵のマイクロフォン等である。本実施の形態に係るマイクロフォン65は、一般的なムービングコイル型マイクロフォンであり、マイクスタンドに固定して使用される。 The microphone 65 functions as the voice input section 32 shown in FIG. The structure and form of the microphone 65 are not particularly limited, and examples thereof include a condenser microphone, a bone conduction microphone, a contact microphone, a tablet terminal, a smartphone built-in microphone, and the like. A microphone 65 according to the present embodiment is a general moving-coil microphone, and is used by being fixed to a microphone stand.

ディスプレイ66は、CRT(Cathode Ray Tube)、液晶パネル等の表示用デバイスから構成され、図1に示す表示部33として機能する。本実施の形態に係るディスプレイ66は液晶モニタである。 The display 66 is composed of a display device such as a CRT (Cathode Ray Tube), liquid crystal panel, or the like, and functions as the display section 33 shown in FIG. The display 66 according to this embodiment is a liquid crystal monitor.

操作部64は、タッチパネル、マウス等の入力デバイスと、これらの入力デバイスをバス68に接続するインタフェース装置から構成されている。本実施の形態に係る操作部64は、ディスプレイ66の液晶モニタの表示面上に取り付けられたタッチパネルである。操作部64は、図1に示す操作部34として機能し、補助者、被検者からの入力を受け付ける。 The operation unit 64 is composed of an input device such as a touch panel and a mouse, and an interface device that connects these input devices to the bus 68 . The operation unit 64 according to this embodiment is a touch panel attached to the display surface of the liquid crystal monitor of the display 66 . The operation unit 64 functions as the operation unit 34 shown in FIG. 1 and receives inputs from the assistant and the subject.

次に、図1及び図3に基づいて咳嗽能力評価装置11の咳嗽能力評価処理の流れについて説明する。 Next, the flow of coughing ability evaluation processing of the coughing ability evaluation device 11 will be described based on FIGS. 1 and 3. FIG.

補助者又は被検者は、準備として音声入力部32である咳嗽音測定用のマイクロフォン65を設置する。音声入力部32は、音声入力部32と被検者の口との距離が一定となるように設置される。本実施の形態では、音声入力部32と被検者の口との距離は、30cmに設定されている。また、音声入力部32は、被検者の体の正面の位置に設置される。 As a preparation, the assistant or the subject installs the microphone 65 for cough sound measurement, which is the voice input unit 32 . The voice input unit 32 is installed so that the distance between the voice input unit 32 and the subject's mouth is constant. In this embodiment, the distance between the voice input unit 32 and the subject's mouth is set to 30 cm. Also, the voice input unit 32 is installed in front of the subject's body.

続いて、咳嗽能力評価装置11の電源スイッチがオンされると、制御部20は、表示部33に測定開始ボタンを表示させる。補助者又は被検者が、操作部34をタッチして測定開始ボタンを押下すると、制御部20の音声入力制御部201は、音声入力部32を制御して、音声入力を開始させる(ステップS11)。 Subsequently, when the power switch of the coughing ability evaluation device 11 is turned on, the control section 20 causes the display section 33 to display a measurement start button. When the assistant or the subject touches the operation unit 34 and presses the measurement start button, the voice input control unit 201 of the control unit 20 controls the voice input unit 32 to start voice input (step S11 ).

被検者は、音声入力が開始された後、咳嗽する(ステップS12)。被検者が咳嗽した後、補助者又は被検者は、操作部34をタッチして表示部33に表示されている測定終了ボタンを押下し、測定を終了させる。これにより、制御部20は、音声入力部32をオフにして、音声入力を終了させる(ステップS13)。 After voice input is started, the subject coughs (step S12). After the subject coughs, the assistant or the subject touches the operation unit 34 and presses the measurement end button displayed on the display unit 33 to end the measurement. As a result, the control unit 20 turns off the voice input unit 32 and terminates voice input (step S13).

続いて、制御部20の評価部202は、取得した咳嗽音データLDを解析し、咳嗽時の最大呼気流量CPFを推定する(ステップS14)。取得した咳嗽音データLDは、音声入力部32の出力である電圧データとして制御部20に入力されている。本実施の形態では、以下の手順によって、取得された咳嗽音データLD(電圧データ)から、咳嗽の音圧レベルLp(音圧データ)を算出する(図4)。そして、算出された音圧レベルLpから最大呼気流量CPFを推定する。 Subsequently, the evaluation unit 202 of the control unit 20 analyzes the acquired cough sound data LD and estimates the maximum expiratory flow rate CPF during coughing (step S14). The acquired cough sound data LD is input to the control unit 20 as voltage data output from the voice input unit 32 . In the present embodiment, the cough sound pressure level Lp (sound pressure data) is calculated from the acquired cough sound data LD (voltage data) by the following procedure (FIG. 4). Then, the maximum expiratory flow rate CPF is estimated from the calculated sound pressure level Lp.

図5は、ステップS14に相当する最大呼気流量CPFの推定処理の詳細なフローチャートである。図5に示すように、咳嗽音データLDから呼吸音の周波数領域のみを抽出するため、上限カットオフ周波数を2000Hz、下限カットオフ周波数を140Hzとする帯域通過フィルタで咳嗽音データLDをフィルタリングする(ステップS21)。フィルタリングされたデータを整流化(ステップS22)した後、20msecごとの移動平均を算出してエンベロープEVを作成する(ステップS23)。そして、作成されたエンベロープEVの電圧データを音圧レベルLpに変換する(ステップS24)。本実施の形態では、音声入力部32として-42dB(0dB=1V/1Pa,1kHz)の感度のマイクロフォンを使用しているので、エンベロープEVで表される実測電圧Vrと音圧Prとの関係は次式で表される。 FIG. 5 is a detailed flowchart of the process of estimating the maximum expiratory flow rate CPF corresponding to step S14. As shown in FIG. 5, in order to extract only the respiratory sound frequency region from the cough sound data LD, the cough sound data LD is filtered with a band-pass filter having an upper cutoff frequency of 2000 Hz and a lower cutoff frequency of 140 Hz ( step S21). After rectifying the filtered data (step S22), a moving average is calculated every 20 msec to create an envelope EV (step S23). Then, the voltage data of the created envelope EV is converted into the sound pressure level Lp (step S24). In this embodiment, since a microphone with a sensitivity of −42 dB (0 dB=1 V/1 Pa, 1 kHz) is used as the voice input unit 32, the relationship between the measured voltage Vr represented by the envelope EV and the sound pressure Pr is It is represented by the following formula.

Figure 0007134429000003
Figure 0007134429000003

また、音圧レベルLpは、式(2)で算出した音圧Prと基準音圧レベルPから次式で求められる。本実施の形態に係る基準音圧レベルは、P=20μPaである。 Further, the sound pressure level Lp is obtained by the following formula from the sound pressure Pr calculated by the formula ( 2 ) and the reference sound pressure level P0. The reference sound pressure level according to this embodiment is P 0 =20 μPa.

Figure 0007134429000004
Figure 0007134429000004

式(3)で算出した音圧レベルLpの最大値を最大咳嗽音圧レベルPCSL(Peak Cough Sound pressure Level)とする(ステップS25)。制御部20は、最大咳嗽音圧レベルPCSLから咳嗽時の最大呼気流量CPFを推定する下記の式(1)に、最大咳嗽音圧レベルPCSLを代入して、被検者の咳嗽時の最大呼気流量CPFを推定する(ステップS26)。 The maximum value of the sound pressure level Lp calculated by Equation (3) is set as the maximum cough sound pressure level PCSL (Peak Cough Sound pressure Level) (step S25). The control unit 20 substitutes the maximum cough sound pressure level PCSL into the following equation (1) for estimating the maximum expiratory flow rate CPF during coughing from the maximum cough sound pressure level PCSL, and calculates the maximum expiratory flow during coughing of the subject. The flow rate CPF is estimated (step S26).

Figure 0007134429000005
ただし、α、βは係数。
Figure 0007134429000005
However, α and β are coefficients.

係数α、βは、予め実験により決定された値であり、記憶部31に記憶されている。係数α、βは、例えば、被検者の咳嗽時の最大呼気流量CPFと最大咳嗽音圧レベルPCSLとを測定した測定データと、式(1)とから、非線形回帰分析によって算出する。本実施の形態では、予め取得した咳嗽時の最大呼気流量CPFと最大咳嗽音圧レベルPCSLの測定データを、Levenberg-Marquard法を使って非線形回帰分析して、係数α、βを算出している。算出された係数α、βの値はそれぞれ、α=5.67、β=0.044である。 The coefficients α and β are values determined in advance by experiments and stored in the storage unit 31 . The coefficients α and β are calculated by nonlinear regression analysis, for example, from measurement data obtained by measuring the maximum expiratory flow rate CPF and the maximum cough sound pressure level PCSL during coughing of the subject, and Equation (1). In the present embodiment, the measurement data of the maximum expiratory flow rate CPF and the maximum cough sound pressure level PCSL during coughing obtained in advance are subjected to nonlinear regression analysis using the Levenberg-Marquard method to calculate the coefficients α and β. . The calculated coefficients α and β are α=5.67 and β=0.044, respectively.

図3のステップS14に戻り、制御部20は、算出した最大呼気流量CPFの推定値と、予め記憶部31に記憶されている判定基準に基づいて、被検者の咳嗽能力を評価する(ステップS15)。そして、制御部20は、評価結果を表示部33に表示させる(ステップS16)。咳嗽能力は、例えば、図6に示すように、推定された最大呼気流量CPFが、160L/min以下であれば「特に注意」レベル、160L/minよりも大きく270L/min以下であれば「注意」レベル、270L/minよりも大きく465L/min以下であれば「やや低い」レベル、465L/minよりも大きければ「正常」レベルと評価する。 Returning to step S14 in FIG. 3, the control unit 20 evaluates the coughing ability of the subject based on the calculated estimated value of the maximum expiratory flow rate CPF and criteria stored in advance in the storage unit 31 (step S15). Then, the control unit 20 causes the display unit 33 to display the evaluation result (step S16). For example, as shown in FIG. 6, the coughing ability is at a "caution" level if the estimated maximum expiratory flow CPF is 160 L/min or less, and a "caution" level if it is greater than 160 L/min and 270 L/min or less. level, 270 L/min or more and 465 L/min or less is evaluated as a 'slightly low' level, and greater than 465 L/min is evaluated as a 'normal' level.

また、制御部20は、評価結果を測定時刻データとともに記憶部31に記憶させる(ステップS17)。 Further, the control unit 20 causes the storage unit 31 to store the evaluation result together with the measurement time data (step S17).

以上のように、本実施の形態では、被検者の咳嗽時の音圧レベルLpを測定することにより、咳嗽時の最大呼気流量CPFを推定して咳嗽能力を評価するので、マスクを用いた呼気流量の測定が困難な場合であっても、適切な咳嗽能力の評価を行うことができる。 As described above, in the present embodiment, by measuring the sound pressure level Lp during coughing of the subject, the maximum expiratory flow rate CPF during coughing is estimated and the coughing ability is evaluated. Even when expiratory flow is difficult to measure, adequate coughing ability can be assessed.

また、本実施の形態では、マスクを用いることなく咳嗽能力を評価しているので、感染対策を行う必要がない。したがって、複数の被検者の咳嗽能力を容易に評価することができる。 Moreover, in the present embodiment, since the coughing ability is evaluated without using a mask, there is no need to take measures against infection. Therefore, the coughing ability of multiple subjects can be easily evaluated.

上述の実施の形態1では、音声入力部32として被検者から一定の距離に設置されたマイクロフォン65を用いることとしたが、これに限られない。例えば、音声入力部32として、被検者の顔に装着されるマスクに固定したマイクロフォン65を用いることとしてもよい。この場合、マスクは、呼気流量を測定するための密閉型マスクでなくてもよい。これにより、被検者の口と音声入力部32との距離を一定に保つことができるので、被検者の姿勢による咳嗽音データLDへの影響を抑制し、安定した測定が可能となる。 In Embodiment 1 described above, the microphone 65 installed at a certain distance from the subject is used as the voice input unit 32, but the present invention is not limited to this. For example, as the voice input unit 32, a microphone 65 fixed to a mask worn on the subject's face may be used. In this case, the mask need not be a closed mask for measuring expiratory flow. As a result, the distance between the subject's mouth and the voice input unit 32 can be kept constant, thereby suppressing the influence of the subject's posture on the cough sound data LD and enabling stable measurement.

また、上述の実施の形態1では、被検者の1回の咳嗽から、最大呼気流量CPFを推定することとしたが、これに限られない。例えば、被検者に5回咳嗽させ、それぞれの咳嗽に対応する咳嗽音データLDから最大呼気流量CPFを推定する。そして5つの最大呼気流量CPFを平均した平均値に基づいて、被検者の咳嗽能力を評価してもよい。これにより、測定誤差の少ない評価が可能となる。 Further, in the first embodiment described above, the maximum expiratory flow rate CPF is estimated from one cough of the subject, but the present invention is not limited to this. For example, the subject is made to cough five times, and the maximum expiratory flow rate CPF is estimated from the cough sound data LD corresponding to each cough. Then, the cough ability of the subject may be evaluated based on the average value obtained by averaging the five peak expiratory flow CPFs. This enables evaluation with less measurement error.

(実施の形態2)
続いて、実施の形態2に係る咳嗽能力評価システム15について説明する。本実施の形態では、図7に示すように、咳嗽能力評価装置12が通信部35を備え、被検者の咳嗽能力評価データを記憶する評価情報データベース41とネットワークを介して接続されている点で上記実施の形態1と異なる。その他の構成は上記実施の形態1と同様であるので同じ符号を付す。
(Embodiment 2)
Next, a coughing ability evaluation system 15 according to Embodiment 2 will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the coughing ability evaluation device 12 includes a communication unit 35 and is connected via a network to an evaluation information database 41 that stores coughing ability evaluation data of the subject. is different from the first embodiment. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given.

咳嗽能力評価装置12は、スマートフォン、タブレット端末等の携帯通信端末であり、本実施の形態ではスマートフォンである。スマートフォンにインストールされたアプリケーションを実行することにより、スマートフォンは咳嗽能力評価装置12として動作する。 The coughing ability evaluation device 12 is a mobile communication terminal such as a smart phone or a tablet terminal, and is a smart phone in this embodiment. The smartphone operates as the coughing ability evaluation device 12 by executing an application installed on the smartphone.

本実施の形態に係る制御部20は、スマートフォンに内蔵されているアプリケーションプロセッサであり、音声入力部32は、スマートフォンに内蔵されているマイクロフォンである。また、表示部33は、スマートフォンの液晶ユニットであり、操作部34は、液晶ユニット上に貼り合わせられたタッチパネルである。 The control unit 20 according to the present embodiment is an application processor built into the smart phone, and the voice input unit 32 is a microphone built into the smart phone. Also, the display unit 33 is a liquid crystal unit of the smartphone, and the operation unit 34 is a touch panel bonded on the liquid crystal unit.

通信部35は、スマートフォンに内蔵された無線通信デバイスであり、図7に示すように、ネットワーク上の評価情報データベース41とデータの送受信を行う。これにより、咳嗽能力評価装置12は、ネットワーク上の評価情報データベース41と通信可能に接続される。 The communication unit 35 is a wireless communication device built into the smartphone, and as shown in FIG. 7, transmits and receives data to and from the evaluation information database 41 on the network. Thereby, the coughing ability evaluation device 12 is communicably connected to the evaluation information database 41 on the network.

評価情報データベース41には、過去に測定された各被検者の咳嗽能力評価データ、具体的には推定された最大呼気流量CPFが記憶されている。 The evaluation information database 41 stores cough ability evaluation data measured in the past, specifically estimated maximum expiratory flow CPF.

以下、図7、8に基づいて本実施の形態2の処理の流れについて説明する。 The flow of processing according to the second embodiment will be described below with reference to FIGS.

被検者が、咳嗽能力評価装置12にインストールされたアプリケーションを起動して、ログイン情報を入力すると、咳嗽能力評価装置12は咳嗽能力評価処理を開始させる。咳嗽能力評価処理が開始されると、制御部20は、通信部35を介してネットワーク上の評価情報データベース41に対し、過去の咳嗽能力評価データの送信を要求する(ステップS31)。 When the subject starts the application installed in the coughing ability evaluation device 12 and inputs the login information, the coughing ability evaluation device 12 starts coughing ability evaluation processing. When the coughing ability evaluation process is started, the control unit 20 requests transmission of past coughing ability evaluation data to the evaluation information database 41 on the network via the communication unit 35 (step S31).

評価情報データベース41は、咳嗽能力評価装置12からの要求を受けて、評価情報データベース41内に記憶されている過去の咳嗽能力評価データを咳嗽能力評価装置12へ送信する(ステップS32)。通信部35は、受信した過去の咳嗽能力評価データを制御部20へ送信する。制御部20は、過去の咳嗽能力評価データを表示部33へ送信して、表示部33に表示させる(ステップS33)。また、制御部20は、過去の咳嗽能力評価データとともに、測定開始ボタンを表示部33に表示させる。 The evaluation information database 41 receives the request from the coughing ability evaluation device 12 and transmits the past coughing ability evaluation data stored in the evaluation information database 41 to the coughing ability evaluation device 12 (step S32). The communication unit 35 transmits the received past cough performance evaluation data to the control unit 20 . The control unit 20 transmits the past coughing ability evaluation data to the display unit 33 and displays it on the display unit 33 (step S33). In addition, the control unit 20 causes the display unit 33 to display the measurement start button together with the past coughing ability evaluation data.

また、制御部20は、測定時の被検者の姿勢、被検者と音声入力部32との距離等測定時の注意事項を、表示部33に表示させる。これらの注意事項は、予め記憶部31に記憶されている。 In addition, the control unit 20 causes the display unit 33 to display precautions during measurement such as the posture of the subject during measurement and the distance between the subject and the voice input unit 32 . These precautions are stored in the storage unit 31 in advance.

被検者が、表示部33に表示されている測定開始ボタンを押下すると、操作部34は、測定開始ボタンが押下されたことを表す信号を、制御部20へ送信する。制御部20は、信号を受信して、測定開始ボタンが押下されたことを検知すると、音声入力部32を制御して音声入力を開始する(ステップS34)。また、制御部20は、表示部33を制御して、被検者に対して咳嗽を促すメッセージを表示部33に表示させる。被検者は、音声入力が開始された後、咳嗽する(ステップS35)。 When the subject presses the measurement start button displayed on the display unit 33 , the operation unit 34 transmits a signal indicating that the measurement start button has been pressed to the control unit 20 . Upon receiving the signal and detecting that the measurement start button has been pressed, the control unit 20 controls the voice input unit 32 to start voice input (step S34). In addition, the control unit 20 controls the display unit 33 to display on the display unit 33 a message that prompts the subject to cough. After voice input is started, the subject coughs (step S35).

被検者が咳嗽した後、表示部33に表示された測定終了ボタンを押下した場合、又は測定開始から一定時間経過した場合、制御部20の音声入力制御部201は、音声入力部32を制御して、測定を終了させる(ステップS36)。また、制御部20は、音声入力部32から入力された咳嗽音データLDを記憶部31に記憶させる。 After the subject coughs, when the measurement end button displayed on the display unit 33 is pressed, or when a certain period of time has passed since the start of measurement, the voice input control unit 201 of the control unit 20 controls the voice input unit 32. to end the measurement (step S36). Further, the control unit 20 causes the storage unit 31 to store the cough sound data LD input from the voice input unit 32 .

続いて、制御部20の評価部202は、取得した咳嗽音データLDから被検者の最大呼気流量CPFを推定する(ステップS37)。最大呼気流量CPFの推定方法は、図5に示す実施の形態1の推定方法と同様である。 Subsequently, the evaluation unit 202 of the control unit 20 estimates the maximum expiratory flow rate CPF of the subject from the acquired cough sound data LD (step S37). A method of estimating the maximum expiratory flow rate CPF is the same as the estimation method of the first embodiment shown in FIG.

制御部20は、算出した最大呼気流量CPFの推定値と、予め記憶部31に記憶されている判定基準に基づいて、被検者の咳嗽能力を評価する。そして、制御部20は、評価結果を表示部33に出力させるとともに、記憶部31に記憶させる(ステップS38)。咳嗽能力の評価基準は、例えば、図6に示す実施の形態1の評価基準と同様である。 The control unit 20 evaluates the coughing ability of the subject based on the calculated estimated value of the maximum expiratory flow rate CPF and criteria stored in advance in the storage unit 31 . Then, the control unit 20 outputs the evaluation result to the display unit 33 and stores it in the storage unit 31 (step S38). Cough ability evaluation criteria are the same as those of the first embodiment shown in FIG. 6, for example.

また、制御部20は、通信部35を制御して、推定した最大呼気流量CPFの値と被検者の識別データとを、評価情報データベース41へ送信する(ステップS39)。評価情報データベース41は、受信した最大呼気流量CPFを、被検者の識別データ、測定時刻データとともに記憶する(ステップS40)。 Further, the control unit 20 controls the communication unit 35 to transmit the estimated value of the maximum expiratory flow rate CPF and the subject's identification data to the evaluation information database 41 (step S39). The evaluation information database 41 stores the received maximum expiratory flow rate CPF together with subject identification data and measurement time data (step S40).

本実施の形態では、咳嗽能力評価装置で評価された咳嗽能力として、咳嗽能力評価装置12で推定した最大呼気流量CPFをネットワーク上の評価情報データベース41に記憶させることとしている。これにより、医師が評価情報データベース41にアクセスして、被検者の咳嗽能力を容易に分析することが可能である。 In the present embodiment, the maximum expiratory flow rate CPF estimated by the coughing ability evaluation device 12 is stored in the evaluation information database 41 on the network as the coughing ability evaluated by the coughing ability evaluation device. This allows the physician to access the evaluation information database 41 and easily analyze the coughing ability of the subject.

上記実施の形態2では、咳嗽能力評価装置12が、咳嗽音データLDに基づいて最大呼気流量CPFを推定することとしているがこれに限られない。例えば、咳嗽能力評価装置12は、取得した咳嗽音データLDをネットワークを介して接続されたサーバに送信する。そして、受信した咳嗽音データLDに基づいて、サーバが最大呼気流量CPFを推定することとしてもよい。この場合、咳嗽能力評価装置12は、サーバで推定された最大呼気流量CPFを取得して、被検者の咳嗽能力を評価すればよい。これにより、咳嗽能力評価装置12の演算負荷を小さくすることができる。なお、評価情報データベース41は、サーバと一体的に構成された記憶装置であってもよい。この場合、評価情報データベース41は、咳嗽能力評価処理の途中で、推定された最大呼気流量CPFのデータを記憶させることができる。したがって、より確実に評価情報データベース41に被検者の咳嗽能力評価データを記憶させることができる。 In Embodiment 2 above, the coughing ability evaluation device 12 estimates the maximum expiratory flow rate CPF based on the coughing sound data LD, but the present invention is not limited to this. For example, the coughing ability evaluation device 12 transmits the acquired coughing sound data LD to a server connected via a network. Then, the server may estimate the maximum expiratory flow rate CPF based on the received cough sound data LD. In this case, the coughing ability evaluation device 12 may obtain the maximum expiratory flow rate CPF estimated by the server and evaluate the coughing ability of the subject. Thereby, the computational load of the coughing ability evaluation device 12 can be reduced. Note that the evaluation information database 41 may be a storage device integrated with a server. In this case, the evaluation information database 41 can store data of the estimated maximum expiratory flow rate CPF during the coughing ability evaluation process. Therefore, the evaluation information database 41 can more reliably store the cough ability evaluation data of the subject.

上記実施の形態2では、式(1)の係数α、βは、予め設定された一定値であるとしたが、これに限られない。例えば、予め実験によって取得した男性の被検者のデータと女性の被検者のデータとを別の群に分けて、非線形回帰分析を行い、それぞれの係数α、βを算出することとしてもよい。これにより、性別による差異を考慮した、より適切な咳嗽能力評価を行うことができる。 In the second embodiment, the coefficients α and β in Equation (1) are preset constant values, but the present invention is not limited to this. For example, the data of male subjects and the data of female subjects obtained by experiments in advance may be divided into different groups, non-linear regression analysis may be performed, and the respective coefficients α and β may be calculated. . This makes it possible to perform more appropriate coughing ability evaluation in consideration of gender differences.

また、式(1)の係数α、βは、被検者の体格によって調整することとしてもよい。例えば、被検者の身長h、係数a、aを用いて係数αをα=a×h+aで定義し、以下の式(1’)に基づいて最大呼気流量CPFを推定してもよい。 Also, the coefficients α and β in Equation (1) may be adjusted according to the physique of the subject. For example, the subject's height h, the coefficients a 1 and a 2 are used to define the coefficient α as α = a 1 × h + a 2 , and the maximum expiratory flow CPF is estimated based on the following equation (1'). good too.

Figure 0007134429000006
Figure 0007134429000006

これにより、被検者の身長差で、咳嗽能力評価装置12であるスマートフォンと被検者の口との距離が変動した場合であっても、適切な咳嗽能力評価を行うことが可能となる。 As a result, even when the distance between the smartphone, which is the coughing ability evaluation device 12, and the subject's mouth changes due to the subject's height difference, it is possible to perform an appropriate coughing ability evaluation.

(実施の形態3)
続いて、実施の形態3に係る咳嗽能力評価装置13について説明する。本実施の形態では、式(1)の係数αを被験者の年齢の関数とする点で上記実施の形態1と異なる。その他の構成は上記実施の形態1と同様であるので同じ符号を付す。
(Embodiment 3)
Next, cough ability evaluation device 13 according to Embodiment 3 will be described. The present embodiment differs from the first embodiment in that the coefficient α in Equation (1) is a function of the subject's age. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the same reference numerals are given.

咳嗽能力評価装置13を用いた咳嗽能力評価処理では、測定開始前、すなわち音声入力開始前に、被験者の年齢を入力させる。具体的には、咳嗽能力評価装置13の電源スイッチがオンされると、制御部20は、表示部33に年齢設定ボタンを表示させる。 In the coughing ability evaluation process using the coughing ability evaluation device 13, the subject's age is input before the start of measurement, that is, before the start of speech input. Specifically, when the power switch of the coughing ability evaluation device 13 is turned on, the control unit 20 causes the display unit 33 to display an age setting button.

補助者又は被験者は、タッチパネルである操作部34をタッチして年齢設定ボタンを押下した後、操作部34から被験者の年齢を入力する。被験者の年齢入力が完了すると、咳嗽能力評価装置13は、音声入力を開始する。 The assistant or the subject touches the operation section 34 which is a touch panel to press the age setting button, and then inputs the age of the subject from the operation section 34 . When the subject's age input is completed, the cough ability evaluation device 13 starts voice input.

咳嗽能力評価装置13は、実施の形態1に係る咳嗽能力評価装置11と同様に、取得した咳嗽音データLDから咳嗽の音圧レベルLpを算出する。 The coughing ability evaluation apparatus 13 calculates the coughing sound pressure level Lp from the acquired coughing sound data LD in the same manner as the coughing ability evaluation apparatus 11 according to the first embodiment.

音圧レベルLpから最大呼気流量CPFの推定処理の流れは、実施の形態1(図5)と同様である。ただし、本実施の形態に係る最大呼気流量CPFの算出は、以下に示す式(1’’)によって行われる。 The flow of the process of estimating the maximum expiratory flow rate CPF from the sound pressure level Lp is the same as in the first embodiment (FIG. 5). However, the calculation of the maximum expiratory flow rate CPF according to the present embodiment is performed by the following equation (1'').

Figure 0007134429000007
ただし、ageは被験者の年齢、a、a、βは係数。

Figure 0007134429000007
where age is the subject's age, a 1 , a 2 , and β are coefficients.

すなわち、式(1’’)は、式(1)の係数αを、被験者の年齢を変数とする1次関数としたものである。 That is, the formula (1'') is obtained by using the coefficient α of the formula (1) as a linear function with the subject's age as a variable.

係数a、aは、予め実験により決定された値であり、記憶部31に記憶されている。係数a、aは、例えば、被検者の咳嗽時の最大呼気流量CPFと最大咳嗽音圧レベルPCSLとを測定した測定データと、式(1’’)とから、非線形回帰分析によって算出する。本実施の形態では、予め取得した咳嗽時の最大呼気流量CPFと最大咳嗽音圧レベルPCSLの測定データを、Levenberg-Marquard法を使って非線形回帰分析して、係数a、aを算出している。例えば、骨伝導マイクロフォンを用いた場合の係数a、aの値はそれぞれ、a=-0.17、a=43、β=0.026である。 The coefficients a 1 and a 2 are values previously determined by experiments and stored in the storage unit 31 . The coefficients a 1 and a 2 are calculated by nonlinear regression analysis, for example, from measurement data obtained by measuring the maximum expiratory flow rate CPF and the maximum cough sound pressure level PCSL during coughing of the subject, and equation (1''). do. In the present embodiment, pre-acquired measurement data of the maximum expiratory flow CPF and the maximum cough sound pressure level PCSL during coughing are subjected to nonlinear regression analysis using the Levenberg - Marquard method to calculate the coefficients a1 and a2 . ing. For example, the values of coefficients a 1 and a 2 when using a bone conduction microphone are a 1 =−0.17, a 2 =43, and β=0.026, respectively.

以下、実施の形態1と同様に、咳嗽能力評価装置13は、算出した最大呼気流量CPFの推定値と、予め記憶部31に記憶されている判定基準に基づいて、被検者の咳嗽能力を評価する。 Thereafter, as in the first embodiment, the coughing ability evaluation device 13 evaluates the coughing ability of the subject based on the calculated estimated value of the maximum expiratory flow rate CPF and the criterion stored in advance in the storage unit 31. evaluate.

図9(A)~(C)は、実施の形態1に係る咳嗽能力評価装置11により推定した咳嗽時の呼気流量(CPS)と、フローメータが取り付けられたマスクを被験者に装着させて計測した咳嗽時の呼気流量(CPF)との関係を示すグラフの例である。図9(A)は、音声入力部32であるマイクロフォン65として骨伝導マイクロフォンを用いた場合のグラフである。図9(B)は、マイクロフォン65としてオペレータマイクを用いた場合のグラフである。また、図9(C)は、マイクロフォン65としてスマートフォン内蔵のマイクロフォンを用いた場合のグラフである。 FIGS. 9A to 9C show the expiratory flow rate (CPS) during coughing estimated by the coughing ability evaluation device 11 according to Embodiment 1, and measured by having the subject wear a mask attached with a flow meter. It is an example of the graph which shows the relationship with the expiratory flow rate (CPF) at the time of coughing. FIG. 9A is a graph when a bone conduction microphone is used as the microphone 65 which is the voice input unit 32. FIG. FIG. 9B is a graph when an operator microphone is used as the microphone 65. FIG. Also, FIG. 9C is a graph when a microphone built into a smartphone is used as the microphone 65 .

図9(A)~(C)に示すように、20代前半の被験者の結果を示す群(以下、若年グループという。)と、60代以上の被験者の結果を示す群(以下、老年グループという。)とでは、異なる傾向が見られる。具体的には、図9(A)に示された若年グループの結果から算出した係数α、βの値は、α=76.1、β=0.02であり、老年グループの結果から算出した係数α、βの値は、α=15.6、β=0.033である。 As shown in FIGS. 9 (A) to (C), a group showing the results of subjects in their early twenties (hereinafter referred to as the young group) and a group showing the results of subjects in their 60s or older (hereinafter referred to as the old group) ) shows a different trend. Specifically, the values of the coefficients α and β calculated from the results of the young group shown in FIG. The values of the coefficients α and β are α=15.6 and β=0.033.

若年グループと老年グループとの乖離は、図9(C)に示すスマートフォン内蔵マイクロフォンを用いた場合でより顕著であり、若年グループでα=39.6、β=0.028、老年グループでα=8、β=0.038である。 The divergence between the young group and the old group is more pronounced when using the smartphone's built-in microphone shown in FIG. 9(C). 8, β=0.038.

図10(A)~(C)は、本実施の形態に係る咳嗽能力評価装置13により推定した咳嗽時の呼気流量(CPS)と、フローメータが取り付けられたマスクを被験者に装着させて計測した咳嗽時の呼気流量(CPF)との関係を示すグラフの例である。図10(A)は、音声入力部32であるマイクロフォン65として骨伝導マイクロフォンを用い、式(1’’)の係数をa=-0.17、a=43、β=0.026とした場合のグラフである。図10(B)は、マイクロフォン65としてオペレータマイクを用い、a=-0.37、a=63、β=0.026とした場合のグラフである。また、図10(C)は、マイクロフォン65としてスマートフォンの内蔵マイクロフォンを用い、a=-0.35、a=54、β=0.026とした場合のグラフである。 FIGS. 10A to 10C show the expiratory flow rate (CPS) during coughing estimated by the coughing ability evaluation device 13 according to the present embodiment, and measured by having the subject wear a mask attached with a flow meter. It is an example of the graph which shows the relationship with the expiratory flow rate (CPF) at the time of coughing. In FIG. 10A, a bone conduction microphone is used as the microphone 65 which is the voice input unit 32, and the coefficients of equation (1'') are a 1 =−0.17, a 2 =43, and β=0.026. It is a graph when FIG. 10B is a graph when an operator microphone is used as the microphone 65 and a 1 =−0.37, a 2 =63, and β=0.026. FIG. 10C is a graph in the case of using a built-in microphone of a smart phone as the microphone 65 and setting a 1 =−0.35, a 2 =54, and β=0.026.

図10(A)~(C)に示すように、いずれも図9(A)~(C)と比較して、若年グループと老年グループとの傾向は乖離していない。すなわち、本実施の形態に係る咳嗽能力評価装置13によれば、被験者の年齢に関わらず、咳嗽音から適切に呼気流量を推定し、被験者の咳嗽能力を評価することができる。 As shown in FIGS. 10A to 10C, the trends of the young group and the old group are not separated from each other in comparison with FIGS. 9A to 9C. That is, according to the coughing ability evaluation device 13 according to the present embodiment, regardless of the subject's age, it is possible to appropriately estimate the expiratory flow rate from the cough sound and evaluate the coughing ability of the subject.

また、例えばマイクロフォン65の種類ごと、マイクロフォン65と被験者との距離ごと等、測定環境ごとに適当な係数a、aを予め設定し、記憶部31に記憶させておき、測定前にその測定環境に適した係数a、aを選択することとしてもよい。これにより、複数の被験者について測定を行う場合であっても、被験者の年齢を入力するだけで、適切に呼気流量を推定することが可能となる。 Appropriate coefficients a 1 and a 2 are set in advance for each measurement environment, such as for each type of microphone 65 and each distance between the microphone 65 and the subject, and are stored in the storage unit 31. Coefficients a 1 and a 2 suitable for the environment may be selected. This makes it possible to appropriately estimate the expiratory flow rate simply by inputting the ages of the subjects, even when measuring multiple subjects.

本発明の実施の形態に係る咳嗽能力評価装置11、12、13のハードウエア構成やソフトウエア構成は一例であり、任意に変更及び修正が可能である。制御部20、記憶部31、音声入力部32、表示部33及び操作部34などから構成される咳嗽能力評価装置11、12、13は、専用の装置、携帯通信端末によらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、上記の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、USBメモリ、DVD-ROM等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、上記の処理を実行する咳嗽能力評価装置11、12、13を構成することができる。 The hardware configuration and software configuration of the coughing ability evaluation devices 11, 12, and 13 according to the embodiment of the present invention are examples, and can be arbitrarily changed and modified. The coughing ability evaluation devices 11, 12, and 13, which are composed of the control unit 20, the storage unit 31, the voice input unit 32, the display unit 33, the operation unit 34, and the like, are not based on dedicated devices or mobile communication terminals, but are ordinary computers. system. For example, by storing and distributing a computer program for executing the above operation in a computer-readable recording medium such as a USB memory or DVD-ROM, and installing the computer program in a computer, the above processing Cough ability evaluation devices 11, 12, and 13 can be configured to perform

また、インターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有する記憶装置に当該コンピュータプログラムを格納しておき、通常のコンピュータシステムがダウンロード等することで咳嗽能力評価装置11、12、13を構成してもよい。これにより、遠隔地に居住する複数の被検者の咳嗽能力を容易に評価することが可能となる。 Alternatively, the computer programs may be stored in a storage device of a server device on a communication network such as the Internet, and the coughing ability evaluation devices 11, 12, and 13 may be configured by downloading them to a normal computer system. . This makes it possible to easily evaluate the coughing ability of a plurality of subjects living in remote locations.

例えば、デイケア施設、訪問リハビリテーション、訪問看護等様々な場所で測定された咳嗽音、呼気流量等のデータを、拠点病院で解析して、被験者の咳嗽能力を評価することができる。また、蓄積されたデータに基づいて、呼気流量算出式の係数α、β等を修正し、呼気流量の推定精度を向上させることができる。 For example, data such as cough sound and expiratory flow rate measured at various places such as day care facilities, home-visit rehabilitation, and home-visit nursing care can be analyzed at the base hospital to evaluate the cough ability of the subject. Also, based on the accumulated data, the coefficients α, β, etc. of the expiratory flow rate calculation formula can be corrected to improve the estimation accuracy of the expiratory flow rate.

本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される種々の変更によって得られる実施の形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the embodiments described above, but the scope of the present invention is indicated by the claims. The technical scope of the present invention also includes embodiments obtained by various modifications made within the scope of the claims and within the meaning of the invention equivalent thereto.

本発明は、呼気流量の直接測定が困難な場合の咳嗽能力評価に好適である。また、本発明は、スマートフォン、タブレット等の携帯通信端末を使った咳嗽能力の遠隔診断支援システムに応用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is suitable for evaluating coughing ability when direct measurement of expiratory flow is difficult. In addition, the present invention can be applied to a remote diagnostic support system for coughing ability using mobile communication terminals such as smartphones and tablets.

11,12,13 咳嗽能力評価装置、15 咳嗽能力評価システム、20 制御部、201 音声入力制御部、202 評価部、31 記憶部、32 音声入力部、33 表示部、34 操作部、35 通信部、41 評価情報データベース、61 CPU、62 主記憶部、63 外部記憶部、64 操作部、65 マイクロフォン、66 ディスプレイ、68 バス Reference Signs List 11, 12, 13 cough ability evaluation device, 15 cough ability evaluation system, 20 control unit, 201 voice input control unit, 202 evaluation unit, 31 storage unit, 32 voice input unit, 33 display unit, 34 operation unit, 35 communication unit , 41 evaluation information database, 61 CPU, 62 main storage unit, 63 external storage unit, 64 operation unit, 65 microphone, 66 display, 68 bus

Claims (9)

咳嗽音を入力する音声入力部と、
前記音声入力部に入力された咳嗽音の音圧レベルから咳嗽時の最大呼気流量を推定し、推定された前記最大呼気流量に基づいて咳嗽能力を評価する制御部と、を備える、
咳嗽能力評価装置。
a voice input unit for inputting a cough sound;
a control unit that estimates a maximum expiratory flow rate during coughing from the sound pressure level of the coughing sound input to the voice input unit, and evaluates coughing ability based on the estimated maximum expiratory flow rate;
Cough Ability Evaluation Device.
前記制御部は、
以下の式(1)に基づいて前記最大呼気流量を推定する、
Figure 0007134429000008
(ただし、CPFは呼気流量、PCSLは咳嗽音の音圧レベルの最大値、α、βは被験者の性別または体格に基づく係数)
請求項1に記載の咳嗽能力評価装置。
The control unit
estimating the maximum expiratory flow based on the following equation (1);
Figure 0007134429000008
(However, CPF is the expiratory flow rate, PCSL is the maximum value of the cough sound pressure level, and α and β are coefficients based on the subject's sex or physique )
The cough ability evaluation device according to claim 1.
前記式(1)の係数α及びβは、
非線形回帰分析によって決定される、
請求項2に記載の咳嗽能力評価装置。
The coefficients α and β in the above formula (1) are
determined by nonlinear regression analysis,
The cough ability evaluation device according to claim 2.
前記制御部は、
以下の式(1)に基づいて前記最大呼気流量を推定し、
Figure 0007134429000009
(ただし、CPFは呼気流量、PCSLは咳嗽音の音圧レベルの最大値、α、βは被験者の年齢に基づく係数)
前記式(1)の係数αは、
被験者の年齢を変数とする以下の1次関数
α=a×age+a
(ただし、ageは被験者の年齢、a、a-0.37≦a ≦-0.17、43≦a ≦63の係数)である、
請求項1に記載の咳嗽能力評価装置。
The control unit
Estimate the maximum expiratory flow based on the following formula (1),
Figure 0007134429000009
(However, CPF is the expiratory flow rate, PCSL is the maximum value of the cough sound pressure level, and α and β are coefficients based on the subject's age)
The coefficient α in the above formula (1) is
The following linear function with the subject's age as a variable
α=a1× age + a2
(where age is the subject's age, a1, a2teeth−0.37≦a 1 ≦−0.17, 43≦a 2 ≤ 63coefficient),
Claim 1Cough ability evaluation device according to.
前記音声入力部に用いるマイクロフォンの種類ごとに予め設定された前記係数a及びaを記憶する記憶部を備える、
請求項4に記載の咳嗽能力評価装置。
A storage unit that stores the coefficients a1 and a2 preset for each type of microphone used in the voice input unit,
The cough ability evaluation device according to claim 4.
前記音声入力部は、
被検者が装着するマスクに取り付けられている、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載の咳嗽能力評価装置。
The voice input unit is
Attached to the mask worn by the subject,
The cough ability evaluation device according to any one of claims 1 to 5.
請求項1乃至6のいずれか一項に記載の咳嗽能力評価装置と、
前記咳嗽能力評価装置とネットワークを介して接続され、前記咳嗽能力評価装置で評価された咳嗽能力を記憶するデータベースと、
を備える咳嗽能力評価システム。
The cough ability evaluation device according to any one of claims 1 to 6;
a database connected to the coughing ability evaluation device via a network and storing coughing ability evaluated by the coughing ability evaluation device;
A cough performance assessment system comprising:
咳嗽音を入力する音声入力部と、前記音声入力部に入力された咳嗽音の音圧レベルから推定された咳嗽時の最大呼気流量に基づいて咳嗽能力を評価する制御部と、を有する咳嗽能力評価装置と、
前記咳嗽能力評価装置とネットワークを介して接続され、前記咳嗽音の音圧レベルから前記最大呼気流量を推定するサーバと、
前記咳嗽能力評価装置とネットワークを介して接続され、前記咳嗽能力評価装置で評価された咳嗽能力を記憶するデータベースと、
を備える咳嗽能力評価システム。
A coughing ability comprising: an audio input unit for inputting a coughing sound; and a control unit for evaluating the coughing ability based on the maximum expiratory flow during coughing estimated from the sound pressure level of the coughing sound input to the audio input unit. an evaluation device;
a server connected to the cough ability evaluation device via a network and estimating the maximum expiratory flow rate from the sound pressure level of the cough sound;
a database connected to the coughing ability evaluation device via a network and storing coughing ability evaluated by the coughing ability evaluation device;
A cough performance assessment system comprising:
コンピュータを、
咳嗽音を入力する音声入力部、
前記音声入力部に入力された咳嗽音の音圧レベルから咳嗽時の最大呼気流量を推定し、推定された前記最大呼気流量に基づいて咳嗽能力を評価する評価部、
として機能させるプログラム。
the computer,
a voice input unit for inputting a cough sound;
an evaluation unit for estimating a maximum expiratory flow during coughing from the sound pressure level of the coughing sound input to the voice input unit, and evaluating coughing ability based on the estimated maximum expiratory flow;
A program that acts as a
JP2018103992A 2017-06-23 2018-05-30 Cough ability evaluation device, cough ability evaluation system, cough ability evaluation method and program Active JP7134429B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017122886 2017-06-23
JP2017122886 2017-06-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019005562A JP2019005562A (en) 2019-01-17
JP7134429B2 true JP7134429B2 (en) 2022-09-12

Family

ID=65026347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018103992A Active JP7134429B2 (en) 2017-06-23 2018-05-30 Cough ability evaluation device, cough ability evaluation system, cough ability evaluation method and program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7134429B2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005503205A (en) 2001-08-23 2005-02-03 オリディオン ブレシド リミティド Management of gastrointestinal disorders
JP2007105161A (en) 2005-10-12 2007-04-26 Konica Minolta Medical & Graphic Inc Cough detector and cough detection method
JP2007522839A (en) 2004-02-04 2007-08-16 ディープブリーズ・リミテッド Method and system for analyzing respiratory tube airflow
JP2012110499A (en) 2010-11-24 2012-06-14 Matsunobu Suko Method for measuring breathing force
JP2015521063A (en) 2012-05-10 2015-07-27 ユニバーシティ オブ ワシントン スルー イッツ センター フォー コマーシャリゼーション Sound-based spirometry device, system and method
WO2016068172A1 (en) 2014-10-31 2016-05-06 国立大学法人鳥取大学 Testing instrument and airway defense testing apparatus

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0523324A (en) * 1991-07-17 1993-02-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Exhalation current sensor
US6168568B1 (en) * 1996-10-04 2001-01-02 Karmel Medical Acoustic Technologies Ltd. Phonopneumograph system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005503205A (en) 2001-08-23 2005-02-03 オリディオン ブレシド リミティド Management of gastrointestinal disorders
JP2007522839A (en) 2004-02-04 2007-08-16 ディープブリーズ・リミテッド Method and system for analyzing respiratory tube airflow
JP2007105161A (en) 2005-10-12 2007-04-26 Konica Minolta Medical & Graphic Inc Cough detector and cough detection method
JP2012110499A (en) 2010-11-24 2012-06-14 Matsunobu Suko Method for measuring breathing force
JP2015521063A (en) 2012-05-10 2015-07-27 ユニバーシティ オブ ワシントン スルー イッツ センター フォー コマーシャリゼーション Sound-based spirometry device, system and method
WO2016068172A1 (en) 2014-10-31 2016-05-06 国立大学法人鳥取大学 Testing instrument and airway defense testing apparatus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
UMAYAHARA, Y., et al.,Ability to Cough Can Be Evaluated through Cough Sounds: An Experimental Investigation of Effects of Microphone Type on Accuracy,2017 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII),2018年02月05日,pp.936-941,<Date of Conference: 11-14 Dec. 2017>,<Date Added to IEEE Xplore: 05 February 2018>,<DOI: 10.1109/SII.2017.8279343>

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019005562A (en) 2019-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10130292B2 (en) Method for analyzing stress based on multi-measured bio-signals
EP3364859A1 (en) System and method for monitoring and determining a medical condition of a user
US9675278B2 (en) Body rehabilitation sensing method based on a mobile communication device and a system thereof
JP2018515155A (en) System, device, and method for remotely monitoring a user&#39;s goodness using a wearable device
JP4272249B1 (en) Worker fatigue management apparatus, method, and computer program
KR20190021113A (en) Electronic device and method for measuring stress thereof
US20170329918A1 (en) Internet of things based monitoring and assessment platform
Lin et al. Toward unobtrusive patient handling activity recognition for injury reduction among at-risk caregivers
CN110337699B (en) Psychological stress assessment method and equipment
JP2020149150A (en) Device, system, method, and program for supporting health management
JPWO2015147174A1 (en) Ovulation day prediction program and ovulation date prediction method
EP3251590A1 (en) Method and system for monitoring blood pressure in real-time, and non-transitory computer-readable recording medium
TWI621090B (en) Dynamic survey method
JP6802684B2 (en) Health management device and health management method
JP7134429B2 (en) Cough ability evaluation device, cough ability evaluation system, cough ability evaluation method and program
US12109049B2 (en) Blood pressure measurement method and apparatus
US20240266052A1 (en) Stressor estimation device, stressor estimation method, and storage medium
WO2018168804A1 (en) Device and method for displaying blood pressure-related information
JP2020162649A (en) Health management device, health management system, health management program, and health management method
KR102390599B1 (en) Method and apparatus for training inner concentration
WO2022254574A1 (en) Fatigue estimation device, fatigue estimation method, and storage medium
JP2015154845A (en) Health management support device and control method of the same
WO2022113276A1 (en) Information processing device, control method, and storage medium
TW202137939A (en) Pathological analysis system, pathological analysis equipment, pathological analysis method and pathological analysis program
JP2009258810A (en) Health care support system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210409

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210423

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220121

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220208

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220408

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220809

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220823

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7134429

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150