WO2025211170A1 - 情報処理装置、情報処理システム、情報処理方法及び制御プログラム - Google Patents

情報処理装置、情報処理システム、情報処理方法及び制御プログラム

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WO2025211170A1
WO2025211170A1 PCT/JP2025/010612 JP2025010612W WO2025211170A1 WO 2025211170 A1 WO2025211170 A1 WO 2025211170A1 JP 2025010612 W JP2025010612 W JP 2025010612W WO 2025211170 A1 WO2025211170 A1 WO 2025211170A1
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WO
WIPO (PCT)
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sound
bowel
frames
unit
sounds
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Application number
PCT/JP2025/010612
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English (en)
French (fr)
Inventor
典正 金川
ゆうか 久津見
知輝 島
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Suntory Holdings Ltd
Original Assignee
Suntory Holdings Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B10/00—Instruments for taking body samples for diagnostic purposes; Other methods or instruments for diagnosis, e.g. for vaccination diagnosis, sex determination or ovulation-period determination; Throat striking implements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B7/00—Instruments for auscultation
    • A61B7/02—Stethoscopes
    • A61B7/04—Electric stethoscopes

Definitions

  • the intestines are important organs for the digestion and absorption of nutrients and for symbiosis with intestinal bacteria.
  • intestinal health In recent years, there has been a growing need for information regarding intestinal health, and systems have been developed to notify users of information related to intestinal health.
  • Patent Document 1 discloses a health management support system that acquires and records a user's health management information and outputs health management-related messages to the user based on the information.
  • Patent Document 2 discloses an analysis device that predicts the type of body sounds contained in acoustic data obtained from a subject by a sound collection device according to a prediction algorithm learned by a machine learning device, and evaluates the presence or absence of intestinal disease based on the type of predicted body sounds.
  • the information processing device has an acquisition unit that acquires multiple consecutive sound frames collected from the user's abdomen, a determination unit that determines whether each of the multiple sound frames contains bowel sounds, a correction unit that corrects the determination result made by the determination unit based on the number of consecutive sound frames that are determined to contain bowel sounds or the number of consecutive sound frames that are determined not to contain bowel sounds, a detection unit that detects a group of bowel sound frames made up of consecutive sound frames that are determined to contain bowel sounds within the multiple sound frames based on the determination result made by the determination unit and the determination result corrected by the correction unit, an identification unit that identifies intestinal information related to the user's intestinal condition based on the group of bowel sound frames, and an output unit that outputs the intestinal information.
  • the information processing device further includes a calculation unit that calculates frequency information relating to the frequency of bowel sounds occurring in a plurality of sound frames based on the bowel sound frame group, and that the identification unit identifies the bowel information based on the frequency information.
  • the correction unit considers that a group of sound frames in which the number of consecutive frames determined to contain bowel sounds is equal to or less than a first threshold value does not contain bowel sounds.
  • the correction unit considers a sound frame group containing bowel sounds if the number of consecutive frames determined not to contain bowel sounds is equal to or less than a second threshold value.
  • the information processing method acquires multiple consecutive sound frames collected from the user's abdomen, determines whether each of the multiple sound frames contains bowel sounds, corrects the determination result of whether bowel sounds are included based on the number of consecutive sound frames determined to contain bowel sounds or the number of consecutive sound frames determined not to contain bowel sounds, detects a group of bowel sound frames consisting of consecutive sound frames determined to contain bowel sounds from among the multiple sound frames based on the determination result and the corrected determination result, identifies bowel information related to the user's bowel condition based on the group of bowel sound frames, and outputs the bowel information.
  • FIG. 1 is a diagram showing the general configuration of an information processing system 1 according to an embodiment.
  • the information processing system 1 includes one or more terminal devices 100 and a server device 200.
  • Each terminal device 100 and the server device 200 are connected to each other via a network N so that they can communicate with each other.
  • the network N is a wired network such as the Internet or an intranet.
  • the network N may also be a wireless network such as a wireless LAN (Local Area Network).
  • the first communication device 101 has an antenna for transmitting and receiving wireless signals and a wireless communication interface circuit that complies with a communication protocol such as wireless LAN, and is communicatively connected to the network N in accordance with the communication standard such as wireless LAN.
  • the first communication device 101 sends data received from the server device 200, etc. via the network N to the first processing device 120.
  • the first communication device 101 also transmits data received from the first processing device 120 to the server device 200, etc. via the network N.
  • the first communication device 101 may have a wireless communication interface circuit that complies with a communication standard such as LTE (Long Term Evolution) or 5G, and may be communicatively connected to the network N via a base station.
  • LTE Long Term Evolution
  • the first communication device 101 may also have a wired communication interface circuit that complies with a communication protocol such as TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), and may be communicatively connected to the network N in accordance with a communication standard such as Ethernet (registered trademark).
  • a communication protocol such as TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)
  • Ethernet registered trademark
  • the input device 102 has an input device such as a touch panel, keyboard, or mouse, as well as an interface circuit that acquires signals from the input device, and outputs operation signals in response to user input operations.
  • an input device such as a touch panel, keyboard, or mouse
  • an interface circuit that acquires signals from the input device, and outputs operation signals in response to user input operations.
  • the sound collection device 104 has a microphone that receives ambient sound and outputs an electrical signal corresponding to the input sound, and an A/D converter that amplifies the electrical signal output from the microphone and performs analog-to-digital (A/D) conversion. Every predetermined time (e.g., 50 msec), the sound collection device 104 converts the input sound into a digital signal to generate a sound frame, which is output to the first processing device 120.
  • the sound collection device 104 may also be an external device that is connected to the terminal device 100 via a wired interface circuit such as USB (Universal Serial Bus) or a wireless interface circuit such as Bluetooth (registered trademark).
  • the first storage device 110 is an example of a storage unit.
  • the first storage device 110 includes a memory device such as RAM (Random Access Memory) or ROM (Read Only Memory), a fixed disk device such as a hard disk, or a portable storage device such as a flexible disk or optical disk.
  • the first storage device 110 also stores computer programs, databases, tables, etc. used for various processes of the terminal device 100.
  • the computer programs may be installed into the first storage device 110 from a computer-readable portable recording medium using a well-known setup program, etc.
  • Portable recording media include, for example, CD-ROM (compact disc read only memory) and DVD-ROM (digital versatile disc read only memory).
  • the computer programs may be stored on a recording medium owned by a specific server and installed via the network N.
  • the first processing device 120 operates based on a program stored in advance in the first storage device 110.
  • the first processing device 120 is, for example, a CPU.
  • the first processing device 120 may be a DSP (digital signal processor), an LSI (large scale integration), an ASIC (application specific integrated circuit), an FPGA (field-programmable gate array), or the like.
  • the first processing device 120 is connected to the first communication device 101, the input device 102, the display device 103, the sound collection device 104, the first storage device 110, and the like, and controls each device.
  • the first processing device 120 acquires multiple consecutive sound frames collected from the user's abdomen from the sound collection device 104, and transmits them to the server device 200 via the first communication device 101.
  • the first processing device 120 reads the computer program stored in the first storage device 110 and operates in accordance with the read computer program. As a result, the first processing device 120 functions as a first acquisition unit 121 and a first output control unit 122.
  • the first acquisition unit 121 and the first output control unit 122 are examples of an acquisition unit and an output control unit, respectively.
  • FIG. 3 shows the general configuration of the server device 200.
  • the server device 200 includes a second communication device 201, a second storage device 210, and a second processing device 220.
  • the second communication device 201, the second storage device 210, and the second processing device 220 are interconnected via a CPU bus or the like.
  • the second communication device 201 is an example of an output unit.
  • the second communication device 201 has a wired communication interface circuit that complies with a communication protocol such as TCP/IP.
  • the second communication device 201 is communicatively connected to the network N in accordance with a communication standard such as Ethernet (registered trademark).
  • the second communication device 201 sends data received from the terminal device 100 etc. via the network N to the second processing device 220.
  • the second communication device 201 transmits data received from the second processing device 220 to the terminal device 100 etc. via the network N.
  • the second communication device 201 may also have an antenna that transmits and receives wireless signals and a wireless communication interface circuit that complies with a communication protocol such as wireless LAN, and may be communicatively connected to the network N in accordance with a communication standard such as wireless LAN.
  • a communication protocol such as wireless LAN
  • the second storage device 210 may include a memory device such as RAM or ROM, a fixed disk device such as a hard disk, or a portable storage device such as a flexible disk or optical disk.
  • the second storage device 210 also stores computer programs, databases, tables, etc. used for various processes by the server device 200.
  • Computer programs may be installed into the second storage device 210 from a computer-readable portable recording medium such as a CD-ROM or DVD-ROM using a known setup program. Computer programs may also be stored on a recording medium owned by a specific server and installed via the network N.
  • the second storage device 210 stores data such as a trained model 211.
  • the trained model 211 is a model that has been pre-trained so that, when information based on sound frames collected from the user's abdomen is input, it outputs information indicating whether or not the sound frames contain bowel sounds emitted from the intestines.
  • the information based on the sound frames is, for example, a spectrum image generated from the sound frames or the sound frames themselves. Bowel sounds include sounds emitted by intestinal peristalsis.
  • the trained model 211 is generated by the second processing device 220 or another server device.
  • the trained model 211 is pre-trained, for example, by deep learning such as a convolutional neural network (CNN) or supervised learning such as a random forest or support vector regression.
  • CNN convolutional neural network
  • supervised learning such as a random forest or support vector regression.
  • the trained model 211 is pre-trained using multiple sets of information based on sound frames collected from the user's abdomen and correct answer data indicating whether or not each sound frame contains bowel sounds, and is stored in advance in the second storage device 210.
  • the trained model 211 may be functions in various machine learning frameworks such as fastText, tinySVM, random forest, and TensorFlow, or various existing libraries.
  • the second processing device 220 operates based on a program stored in advance in the second storage device 210.
  • the second processing device 220 is, for example, a CPU.
  • a DSP, LSI, ASIC, FPGA, etc. may also be used as the second processing device 220.
  • the second processing device 220 is connected to the second communication device 201, the second storage device 210, etc., and controls each device.
  • the second processing device 220 determines whether or not bowel sounds are included for each of the multiple sound frames acquired from the terminal device 100, corrects the determination result, and identifies bowel information related to the user's bowel condition based on the corrected determination result.
  • the second processing device 220 reads the computer program stored in the second storage device 210 and operates in accordance with the read computer program. As a result, the second processing device 220 functions as a second acquisition unit 221, a determination unit 222, a correction unit 223, a detection unit 224, a calculation unit 225, an identification unit 226, and a second output control unit 227.
  • the second acquisition unit 221 and the second output control unit 227 are examples of an acquisition unit and an output control unit, respectively.
  • Figure 4 shows a sequence illustrating an example of the operation of the intestinal information output process in the information processing system 1.
  • the first acquisition unit 121 of the terminal device 100 acquires environmental sounds (ambient sounds) of the terminal device 100 from the sound collection device 104 (step S101).
  • the first acquisition unit 121 causes the sound collection device 104 to start collecting sound while the sound collection device 104 is not in contact with the user's abdomen, sequentially acquires multiple consecutive sound frames collected by the sound collection device 104 as sound frames of environmental sounds, and stores them in the first storage device 110.
  • the first acquisition unit 121 measures the intensity (sound pressure) of the sound contained in the sound frames acquired from the sound collection device 104.
  • the first acquisition unit 121 also generates display data for a sound collection preparation screen indicating that preparation for sound collection is in progress, and displays the sound collection preparation screen on the display device 103.
  • Figure 5A is a schematic diagram showing an example of the sound collection preparation screen 500.
  • the first acquisition unit 121 acquires abdominal sounds emitted from the user's abdomen from the sound collection device 104 (step S102).
  • Abdominal sounds include bowel sounds emitted from the intestines.
  • Abdominal sounds may also include sounds emitted by blood flow in the abdomen (e.g., abdominal aortic sounds) or sounds emitted from organs such as the stomach.
  • the first acquisition unit 121 determines that an instruction to collect abdominal sounds has been input when the sound collection button 503 is pressed on the sound collection preparation screen 500.
  • the first acquisition unit 121 causes the sound collection device 104 to begin collecting sound while the sound collection device 104 is in contact with the user's abdomen, and sequentially acquires multiple consecutive sound frames collected from the user's abdomen by the sound collection device 104 as sound frames of abdominal sounds, and stores them in the first storage device 110.
  • the first acquisition unit 121 measures the intensity (sound pressure) of the sound contained in the sound frames acquired from the sound collection device 104.
  • the first acquisition unit 121 also generates display data for a sound collection status screen indicating that abdominal sounds are being collected, and displays the sound collection status screen on the display device 103.
  • the sound collection status screen 510 displays a sound collection status 511, remaining time 512, abdominal sound intensity 513, and a stop button 514.
  • the sound collection status 511 indicates the current sound collection status (abdominal sounds are being collected).
  • the remaining time 512 indicates the time remaining until sound collection is complete.
  • the sound collection time is set in advance, for example, to 60 seconds, and the first acquisition unit 121 calculates the remaining time 512 by subtracting the elapsed time from the start of sound collection from the predetermined sound collection time.
  • the abdominal sound intensity 513 indicates the intensity of abdominal sounds collected by the sound collection device 104.
  • the stop button 514 is a button for instructing the stopping (cancellation) of sound collection. When the stop button 514 is pressed on the sound collection status screen 510, the first acquisition unit 121 ends the intestinal information output process.
  • the first acquisition unit 121 may acquire abdominal sounds by reading them from the first storage device 110, rather than having the sound collection device 104 collect abdominal sounds in real time.
  • the first acquisition unit 121 causes the sound collection device 104 to end sound collection, and transmits the acquired sound frames of abdominal sounds and environmental sounds to the server device 200 via the first communication device 101 (step S103).
  • the first acquisition unit 121 determines that the collection of abdominal sounds is complete when the sound collection time has elapsed since the start of sound collection.
  • the second acquisition unit 221 of the server device 200 receives sound frames of abdominal sounds and environmental sounds from the terminal device 100 via the second communication device 201 and stores them in the second storage device 210. As a result, the second acquisition unit 221 acquires multiple consecutive sound frames collected from the user's abdomen.
  • the second processing device 220 executes identification processing (step S104). In the identification processing, the second processing device 220 identifies intestinal information related to the user's intestinal condition based on the sound frames acquired by the second acquisition unit 221. The identification processing will be described in detail later.
  • the second output control unit 227 outputs the intestinal information identified in the identification process by transmitting it to the terminal device 100 via the second communication device 201 (step S105).
  • the first output control unit 122 of the terminal device 100 acquires the intestinal information by receiving it from the server device 200 via the first communication device 101.
  • the first output control unit 122 generates display data for a notification screen to notify the user of the acquired intestinal information, and outputs the notification screen by displaying it on the display device 103 (step S106).
  • the notification screen 520 displays a condition 521, a score 522, an end button 523, and the like.
  • the condition 521 indicates the user's intestinal condition.
  • the condition 521 may also indicate a rank corresponding to the user's intestinal condition.
  • the score 522 indicates the abdominal sound score acquired by the terminal device 100.
  • the end button 523 is a button for instructing the end of the display of the notification screen 520. When the end button 523 is pressed on the notification screen 520, the first output control unit 122 ends the intestinal information output process. By viewing the notification screen 520, the user can easily and accurately recognize the condition of their own intestines.
  • Figure 6 is a flowchart showing an example of the operation of the specific processing.
  • the second acquisition unit 221 of the server device 200 generates a spectrum image corresponding to each acquired abdominal sound frame for each sound frame (step S201).
  • the second acquisition unit 221 performs a frequency transform such as a Fourier transform or fast Fourier transform on each sound frame to generate a spectrum image showing a wave (graph) with frequency on the horizontal axis and intensity of each frequency on the vertical axis.
  • the second acquisition unit 221 may normalize each sound frame and then generate a spectrum image corresponding to the normalized sound frame. For example, the second acquisition unit 221 normalizes each sound frame so that the minimum and maximum sound intensities included in sound frames for a certain period of time are 0 and 1, respectively. Alternatively, the second acquisition unit 221 normalizes each sound frame by converting the sound intensities included in each sound frame according to a predetermined conversion formula. This allows the server device 200 to more accurately determine whether or not each sound frame contains bowel sounds.
  • the determination unit 222 determines whether or not each sound frame contains bowel sounds for each sound frame of abdominal sounds acquired by the second acquisition unit 221 (step S202).
  • the determination unit 222 inputs the spectrum image generated from each sound frame into the trained model 211 and acquires information output from the trained model 211, thereby determining whether or not each sound frame contains bowel sounds.
  • the information processing system 1 can determine with high accuracy whether or not each sound frame contains bowel sounds.
  • sound frames of abdominal sounds that are determined to contain bowel sounds may be referred to as bowel sound frames
  • sound frames of abdominal sounds that are determined not to contain bowel sounds may be referred to as non-bow sound frames.
  • the correction unit 223 determines whether or not there is a sound frame group in which the number of consecutive bowel sound frames is equal to or less than a first threshold value among the abdominal sound sound frames acquired by the second acquisition unit 221 (step S203).
  • the first threshold value is set in advance to, for example, the number of frames corresponding to the minimum, maximum, average, or median value of the length of sound that a human can hear (distinguish).
  • a sound frame group in which the number of consecutive bowel sound frames is equal to or less than the first threshold value is considered to be bowel sounds that a human cannot hear.
  • the correction unit 223 may set the first threshold based on the sound frames of the environmental sound acquired by the second acquisition unit 221. In that case, for example, the correction unit 223 measures the intensity of the sound included in the sound frames of the environmental sound, and corrects the first threshold so that the greater the intensity of the environmental sound, the larger the first threshold, and the smaller the intensity of the environmental sound, the smaller the first threshold. This allows the information processing system 1 to correct the determination result by the determination unit 222 taking into account the influence of the environmental sound, and to determine the user's intestinal condition with higher accuracy.
  • the correction unit 223 does not perform any particular processing and proceeds to step S205.
  • the correction unit 223 corrects the bowel sound frames included in that sound frame group to non-bow sound frames (step S204). In other words, the correction unit 223 considers that a sound frame group in which the number of consecutive bowel sound frames determined by the determination unit 222 to contain bowel sounds is equal to or less than the first threshold does not contain bowel sounds.
  • the correction unit 223 determines whether or not there is a sound frame group in which the number of consecutive non-bow sound frames is equal to or less than a second threshold among the abdominal sound sound frames acquired by the second acquisition unit 221 (step S205).
  • the second threshold is set in advance to, for example, the number of frames corresponding to the minimum, maximum, average, or median value of the length of sound that a person can recognize as being interrupted.
  • a sound frame group in which the number of consecutive non-bow sound frames is equal to or less than the second threshold is considered to be a bowel sound that a person cannot recognize as being interrupted.
  • the second threshold is set to a value greater than the first threshold. Note that the second threshold may be set to the same value as the first threshold or a value smaller than the first threshold.
  • the correction unit 223 may set the second threshold based on the sound frames of the environmental sound acquired by the second acquisition unit 221.
  • the correction unit 223 measures the intensity of the sound included in the sound frames of the environmental sound, and corrects the second threshold so that the greater the intensity of the environmental sound, the smaller the second threshold becomes, and the smaller the intensity of the environmental sound, the larger the second threshold becomes. This allows the information processing system 1 to correct the determination result by the determination unit 222 taking into account the influence of the environmental sound, and to determine the user's intestinal condition with higher accuracy.
  • the correction unit 223 does not perform any particular processing and proceeds to step S207.
  • the correction unit 223 corrects the non-bow sound frames included in that sound frame group to bowel sound frames (step S206). In other words, the correction unit 223 considers a sound frame group in which the number of consecutive frames determined by the determination unit 222 not to contain bowel sounds is equal to or less than the second threshold to contain bowel sounds.
  • the correction unit 223 corrects the determination result by the determination unit 222 based on the number of consecutive times determined to contain bowel sounds or the number of consecutive times determined not to contain bowel sounds.
  • the detection unit 224 detects a bowel sound frame group and a non-bow sound frame group from the multiple abdominal sound sound frames acquired by the second acquisition unit 221 based on the determination result by the determination unit 222 and the determination result corrected by the correction unit 223 (step S207).
  • the detection unit 224 detects, as a bowel sound frame group, a sound frame group consisting of consecutive sound frames that are determined to contain bowel sounds among the multiple abdominal sound sound frames acquired by the second acquisition unit 221.
  • the detection unit 224 also detects, as a non-bow sound frame group, a sound frame group consisting of consecutive sound frames that do not contain bowel sounds among the multiple abdominal sound sound frames acquired by the second acquisition unit 221.
  • the calculation unit 225 calculates frequency information relating to the frequency of bowel sounds in the multiple abdominal sound frames acquired by the second acquisition unit 221, based on the bowel sound frame groups and non-bow sound frame groups detected by the detection unit 224 (step S208). For example, the calculation unit 225 calculates the number of bowel sound frame groups included in each predetermined period (i.e., the number of times a non-bow sound frame group changes to a bowel sound frame group when the sound frames within the predetermined period are scanned in chronological order) as frequency information.
  • the predetermined period is set to any period (e.g., 5 seconds).
  • the calculation unit 225 may also calculate the interval between adjacent bowel sound frame groups (the time during which a non-bow sound frame group exists between adjacent bowel sound frame groups) (SSI: Sound-Sound Interval) as frequency information.
  • SSI Sound-Sound Interval
  • the identification unit 226 identifies bowel information related to the user's bowel condition based on the occurrence frequency calculated by the calculation unit 225 (step S209), and the series of steps ends.
  • the identification unit 226 calculates an abdominal sound score as the bowel information. For example, if the frequency information indicates the number of bowel sound frame groups included in each period, the identification unit 226 calculates the number of periods in which the number of bowel sound frame groups is within a predetermined range as the abdominal sound score.
  • the predetermined range is set in advance to the range of the number of bowel sound frame groups within a predetermined period when the bowel condition is good.
  • the predetermined range is set to 5 or more and 20 or less. If the frequency information indicates the spacing between adjacent bowel sound frame groups, the identification unit 226 calculates the abdominal sound score as the number of bowel sound frame groups whose spacing from the adjacent bowel sound frame group on the rear side is within a predetermined range.
  • the predetermined range is set in advance to the range of spacing between bowel sound frame groups when the bowel condition is good. For example, the specified range is set to a time equal to or greater than 2 frames and equal to or less than 15 frames.
  • the determination unit 226 also determines whether the intestinal condition (intestinal peristalsis condition) is good or not as intestinal information based on the calculated abdominal sound score. If the abdominal sound score is equal to or greater than the determination threshold, the determination unit 226 determines that the intestinal condition (intestinal peristalsis condition) is good, and if the abdominal sound score is less than the determination threshold, the determination unit 226 determines that the intestinal condition (intestinal peristalsis condition) is poor.
  • the determination threshold is set, through prior experiments, to a value between the score calculated from the abdominal sounds of a person with good intestinal condition and the score calculated from the abdominal sounds of a person with poor intestinal condition.
  • the identification unit 226 identifies intestinal information related to the user's intestinal condition based on the bowel sound frame group and non-bow sound frame group detected by the detection unit 224.
  • the information processing system 1 can identify the state of the user's intestinal peristalsis with high accuracy, and can identify the user's intestinal condition with high accuracy. Furthermore, the information processing system 1 can identify the user's intestinal condition with even higher accuracy by appropriately correcting the determination result of whether the user's abdominal sounds include bowel sounds in order to identify the user's intestinal condition.
  • the identification unit 226 identifies intestinal information related to the user's intestinal condition based on the frequency of bowel sounds calculated by the calculation unit 225.
  • the information processing system 1 can accurately identify the state of the user's intestinal peristalsis and determine the user's intestinal condition with high accuracy.
  • Figures 7A to 7D are schematic diagrams for explaining correction of bowel sound assessment results.
  • FIG. 7A and 7B show multiple consecutive sound frames F01 to F20.
  • sound frames F02 to F09 and F12 to F19 are determined to be non-bow sound frames by the determination unit 222
  • sound frames F01, F10 to F11, and F20 are determined to be bowel sound frames by the determination unit 222.
  • the inventors conducted extensive experiments and discovered that if a group of short sound frames is considered to be a single group of bowel sounds, the interval between consecutive bowel sounds will be excessively short, and the user's bowel condition may not be correctly identified.
  • the information processing system 1 as shown in FIG.
  • sound frames F10 to F11 for which the number of consecutive frames determined to contain bowel sounds is equal to or less than a first threshold, are considered not to contain bowel sounds, and sound frames F02 to F19 are linked together as a group of non-bow sound frames.
  • the information processing system 1 can prevent the interval between consecutive bowel sounds from becoming excessively short, thereby preventing the user's bowel condition from being incorrectly identified.
  • the first threshold is preferably set to a number of frames corresponding to the length of sound that a human can hear (distinguish), and is preferably set to a range of 3 to 7 frames, for example.
  • Figures 7C and 7D show multiple consecutive sound frames F21 to F40.
  • sound frames F21, F30 to F32, and F40 are determined by the determination unit 222 to be non-bow sound frames, while sound frames F22 to F29 and F333 to F39 are determined by the determination unit 222 to be bowel sound frames.
  • the inventors conducted extensive experiments and discovered that if bowel sounds are divided by short silent periods, the interval between consecutive bowel sounds may become excessively short, and the user's bowel condition may not be correctly identified.
  • sound frames F30 to F32 for which the number of consecutive frames determined not to contain bowel sounds is equal to or less than the second threshold, are deemed to contain bowel sounds, and sound frames F22 to F39 are linked together as a bowel sound frame group.
  • the information processing system 1 can prevent the interval between consecutive bowel sounds from becoming excessively short, and prevent the user's bowel condition from being incorrectly identified.
  • the second threshold is preferably set to a number of frames corresponding to the length of the sound that a person can recognize as being interrupted, and is preferably set to a range of, for example, 30 to 40 frames.
  • the terminal device 100 may be executed by the terminal device 100 instead of the server device 200.
  • the terminal device 100 has a judgment unit, correction unit, detection unit, calculation unit and/or identification unit similar to the judgment unit 222, correction unit 223, detection unit 224, calculation unit 225 and/or identification unit 226.
  • the terminal device 100 also stores a trained model similar to the trained model 211 in the first storage device 110.
  • the processing of step S103 in FIG. 4 is omitted, and the first processing device 120 of the terminal device 100 executes the identification processing in step S104. That is, the judgment unit of the terminal device 100 uses the trained model stored in the first storage device 110 to determine whether or not bowel sounds are included in each of a plurality of sound frames.
  • the correction unit of the terminal device 100 corrects the judgment result by the judgment unit based on the number of consecutive sound frames determined to contain bowel sounds or the number of consecutive sound frames determined not to contain bowel sounds.
  • the detection unit of the terminal device 100 detects a group of bowel sound frames based on the determination result by the determination unit and the determination result corrected by the correction unit.
  • the calculation unit of the terminal device 100 calculates frequency information based on the group of bowel sound frames detected by the detection unit.
  • the identification unit of the terminal device 100 identifies bowel information based on the frequency information.
  • the processing of step S105 is omitted, and in step S105 the first output control unit 122 generates display data for a notification screen for notifying the user of the bowel information identified in the identification process, and displays the notification screen on the display device 103.
  • server device 200 may execute part of the specific process, and the terminal device 100 may execute the remaining part of the specific process. Furthermore, in the information processing system 1, multiple terminal devices 100 and/or multiple server devices 200 may cooperate to share the respective steps of each of the above-mentioned processes.
  • step S201 in FIG. 6 may be omitted, and in step S202, the determination unit may input each sound frame itself into the trained model 211 as information based on the sound frame, and determine whether or not each sound frame contains bowel sounds.
  • the determination unit may determine whether or not each sound frame contains bowel sounds using a trained model stored in an external server device, instead of using the trained model stored in the device itself.
  • the determination unit transmits information based on the sound frames to the external server device.
  • the external server device inputs the received information into the trained model and returns information output from the trained model.
  • the determination unit determines whether or not each sound frame contains bowel sounds based on the information received from the external server device.
  • the terminal device 100 or the server device 200 can accurately determine whether or not each sound frame contains bowel sounds using the latest trained model updated by the external server device.
  • the information processing system 1 also reduces the storage capacity of the terminal device 100 or the server device 200. Meanwhile, by utilizing the trained model stored in the terminal device 100 or the server device 200, the terminal device 100 or the server device 200 can determine whether or not each sound frame contains bowel sounds even when the communication connection with the external server device is disconnected.
  • the information processing system 1 also reduces the amount of communication between the terminal device 100 or the server device 200 and the external server device.
  • the similarity may be, for example, normalized cross-correlation.
  • the determination unit compares each calculated similarity with a threshold, and if any similarity indicates that the spectrum images are similar, determines that the sound frame contains bowel sounds, and if all similarities indicate that the spectrum images are not similar, determines that the sound frame does not contain bowel sounds.
  • steps S203 and S204 may be omitted.
  • Terminal device 121.
  • First acquisition unit 122.
  • First output control unit 200.
  • Server device 211. Trained model, 221.
  • Second acquisition unit 222.
  • Determination unit 223.
  • Correction unit 224.
  • Detection unit 225.
  • Calculation unit 226.
  • Identification unit 227.

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Abstract

腸の調子をより精度良くユーザに通知することが可能な情報処理装置、情報処理システム、情報処理方法及び制御プログラムを提供する。情報処理装置は、ユーザの腹部から集音された連続する複数の音フレームを取得する取得部と、複数の音フレーム毎に、腸音が含まれるか否かを判定する判定部と、腸音が含まれると判定された音フレームの連続数、又は、腸音が含まれないと判定された音フレームの連続数に基づいて、判定部による判定結果を補正する補正部と、判定部による判定結果及び補正部により補正された判定結果に基づいて、複数の音フレーム内で腸音が含まれると判定された連続する音フレームからなる腸音フレーム群を検出する検出部と、腸音フレーム群に基づいて、ユーザの腸の調子に関する腸情報を特定する特定部と、腸情報を出力する出力部と、を有する。

Description

情報処理装置、情報処理システム、情報処理方法及び制御プログラム
　本開示は、情報処理装置、情報処理システム、情報処理方法及び制御プログラムに関する。
　腸（小腸及び大腸）は、栄養素の消化吸収、及び、腸内細菌との共生のために重要な臓器の一つである。近年、腸の健康に関するニーズが高まっており、腸の健康に関する情報をユーザに通知するシステムが開発されている。
　特許文献１には、ユーザの健康管理情報を取得して記録し、その内容に基づいて、ユーザに対して健康管理に係るメッセージを出力する健康管理支援システムが開示されている。
　特許文献２には、機械学習装置によって学習された予測アルゴリズムに従って、集音装置によって対象者から得られた音響データに含まれる生体音の種類を予測し、予測された生体音の種類に基づいて、腸疾患の有無を評価する解析装置が開示されている。
特開２０１７－０４１０３５号公報 国際公開２０１９／２１６３２０号
　腸の調子をより精度良くユーザに通知することが要求されている。
　情報処理装置、情報処理システム、情報処理方法及び制御プログラムの目的は、腸の調子をより精度良くユーザに通知することを可能とすることにある。
　実施形態に係る情報処理装置は、ユーザの腹部から集音された連続する複数の音フレームを取得する取得部と、複数の音フレーム毎に、腸音が含まれるか否かを判定する判定部と、腸音が含まれると判定された音フレームの連続数、又は、腸音が含まれないと判定された音フレームの連続数に基づいて、判定部による判定結果を補正する補正部と、判定部による判定結果及び補正部により補正された判定結果に基づいて、複数の音フレーム内で腸音が含まれると判定された連続する音フレームからなる腸音フレーム群を検出する検出部と、腸音フレーム群に基づいて、ユーザの腸の調子に関する腸情報を特定する特定部と、腸情報を出力する出力部と、を有する。
　実施形態に係る情報処理装置において、腸音フレーム群に基づいて、複数の音フレームにおける腸音の発生頻度に関する頻度情報を算出する算出部をさらに有し、特定部は、頻度情報に基づいて、腸情報を特定することが好ましい。
　実施形態に係る情報処理装置において、補正部は、腸音が含まれると判定された連続数が第１閾値以下である音フレーム群には腸音が含まれないとみなすことが好ましい。
　実施形態に係る情報処理装置において、補正部は、腸音が含まれないと判定された連続数が第２閾値以下である音フレーム群には腸音が含まれるとみなすことが好ましい。
　実施形態に係る情報処理装置において、判定部は、ユーザの腹部から集音された音フレームが入力された場合に、当該音フレームに腸音が含まれるか否かを示す情報を出力するように学習された学習済みモデルに、取得部により取得された各音フレームに基づく情報を入力することにより、各音フレームに、腸音が含まれるか否かを判定することが好ましい。
　実施形態に係る情報処理システムは、ユーザの腹部から集音された連続する複数の音フレームを取得する取得部と、複数の音フレーム毎に、腸音が含まれるか否かを判定する判定部と、腸音が含まれると判定された音フレームの連続数、又は、腸音が含まれないと判定された音フレームの連続数に基づいて、判定部による判定結果を補正する補正部と、判定部による判定結果及び補正部により補正された判定結果に基づいて、複数の音フレーム内で腸音が含まれると判定された連続する音フレームからなる腸音フレーム群を検出する検出部と、腸音フレーム群に基づいて、ユーザの腸の調子に関する腸情報を特定する特定部と、腸情報を出力する出力部と、を有する。
　実施形態に係る情報処理方法は、ユーザの腹部から集音された連続する複数の音フレームを取得し、複数の音フレーム毎に、腸音が含まれるか否かを判定し、腸音が含まれると判定された音フレームの連続数、又は、腸音が含まれないと判定された音フレームの連続数に基づいて、腸音が含まれるか否かの判定結果を補正し、判定における判定結果及び補正された判定結果に基づいて、複数の音フレーム内で腸音が含まれると判定された連続する音フレームからなる腸音フレーム群を検出し、腸音フレーム群に基づいて、ユーザの腸の調子に関する腸情報を特定し、腸情報を出力する。
　実施形態に係る制御プログラムは、コンピュータの制御プログラムであって、ユーザの腹部から集音された連続する複数の音フレームを取得し、複数の音フレーム毎に、腸音が含まれるか否かを判定し、腸音が含まれると判定された音フレームの連続数、又は、腸音が含まれないと判定された音フレームの連続数に基づいて、腸音が含まれるか否かの判定結果を補正し、判定における判定結果及び補正された判定結果に基づいて、複数の音フレーム内で腸音が含まれると判定された連続する音フレームからなる腸音フレーム群を検出し、腸音フレーム群に基づいて、ユーザの腸の調子に関する腸情報を特定し、腸情報を出力することをコンピュータに実行させる。
　情報処理装置、情報処理システム、情報処理方法及び制御プログラムは、腸の調子をより精度良くユーザに通知することができる。
　本発明の目的及び効果は、特に請求項において指摘される構成要素及び組み合わせを用いることによって認識され且つ得られるだろう。前述の一般的な説明及び後述の詳細な説明の両方は、例示的及び説明的なものであり、特許請求の範囲に記載されている本発明を制限するものではない。
実施形態に係る情報処理システム１の概略構成を示す図である。 端末装置１００の概略構成を示す図である。 サーバ装置２００の概略構成を示す図である。 腸情報出力処理の動作の例を示すシーケンスである。 集音準備画面５００の一例を示す模式図である。 集音状況画面５１０の一例を示す模式図である。 通知画面５２０の一例を示す模式図である。 特定処理の動作の例を示すフローチャートである。 腸音の判定結果の補正について説明するための模式図である。 腸音の判定結果の補正について説明するための模式図である。 腸音の判定結果の補正について説明するための模式図である。 腸音の判定結果の補正について説明するための模式図である。
　以下、実施形態の一側面に係る情報処理装置、情報処理システム、情報処理方法及び制御プログラムについて図を参照しつつ説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
　図１は、実施形態に係る情報処理システム１の概略構成を示す図である。
　図１に示すように、情報処理システム１は、一又は複数の端末装置１００及びサーバ装置２００等を有する。各端末装置１００と、サーバ装置２００とは、ネットワークＮを介して相互に通信可能に接続される。ネットワークＮは、インターネット又はイントラネット等の有線ネットワークである。ネットワークＮは、無線ＬＡＮ（Local Area Network）等の無線ネットワークでもよい。
　図２は、端末装置１００の概略構成を示す図である。
　端末装置１００は、情報処理装置の一例である。端末装置１００は、多機能携帯電話（いわゆるスマートフォン）である。端末装置１００は、パーソナルコンピュータ、ノートＰＣ、タブレットＰＣ等でもよい。端末装置１００は、第１通信装置１０１、入力装置１０２、表示装置１０３、集音装置１０４、第１記憶装置１１０及び第１処理装置１２０等を有する。第１通信装置１０１、入力装置１０２、表示装置１０３、集音装置１０４、第１記憶装置１１０及び第１処理装置１２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）バス等を介して相互に接続される。
　第１通信装置１０１は、無線信号を送受信するアンテナと、無線ＬＡＮ等の通信プロトコルに従った無線通信インタフェース回路とを有し、無線ＬＡＮ等の通信規格に従って、ネットワークＮと通信接続する。第１通信装置１０１は、ネットワークＮを介してサーバ装置２００等から受信したデータを第１処理装置１２０に送る。また、第１通信装置１０１は、第１処理装置１２０から受け取ったデータを、ネットワークＮを介してサーバ装置２００等に送信する。なお、第１通信装置１０１は、ＬＴＥ（Long Term Evolution）方式、５Ｇ方式等の通信規格に従った無線通信インタフェース回路を有し、基地局を介してネットワークＮと通信接続してもよい。また、第１通信装置１０１は、ＴＣＰ／ＩＰ（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）等の通信プロトコルに従った有線通信インタフェース回路を有し、イーサネット（登録商標）等の通信規格に従って、ネットワークＮと通信接続してもよい。
　入力装置１０２は、タッチパネル式の入力デバイス又はキーボード、マウス等の入力デバイス及び入力デバイスから信号を取得するインタフェース回路を有し、利用者の入力操作に応じた操作信号を出力する。
　表示装置１０３は、出力部の一例である。表示装置１０３は、液晶、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）等を含むディスプレイ及びディスプレイに画像データを出力するインタフェース回路を有し、画像データをディスプレイに表示する。
　集音装置１０４は、周囲の音が入力され、入力された音に応じた電気信号を出力するマイクロフォンと、マイクロフォンから出力された電気信号を増幅し、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換するＡ／Ｄ変換器とを有する。集音装置１０４は、所定時間（例えば５０ｍｓｅｃ）毎に、入力された音をデジタル信号に変換して音フレームを生成し、第１処理装置１２０へ出力する。なお、集音装置１０４は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等の有線インタフェース回路又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線インタフェース回路を介して端末装置１００と接続される外付け装置でもよい。
　第１記憶装置１１０は、記憶部の一例である。第１記憶装置１１０は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリ装置、ハードディスク等の固定ディスク装置、又はフレキシブルディスク、光ディスク等の可搬用の記憶装置等を有する。また、第１記憶装置１１０には、端末装置１００の各種処理に用いられるコンピュータプログラム、データベース、テーブル等が格納される。コンピュータプログラムは、コンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から公知のセットアッププログラム等を用いて第１記憶装置１１０にインストールされてもよい。可搬型記録媒体は、例えばＣＤ－ＲＯＭ（compact disc read only memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（digital versatile disc read only memory）等である。コンピュータプログラムは、所定のサーバが有する記録媒体に記憶され、ネットワークＮを介してインストールされてもよい。
　第１処理装置１２０は、予め第１記憶装置１１０に記憶されているプログラムに基づいて動作する。第１処理装置１２０は、例えばＣＰＵである。第１処理装置１２０として、ＤＳＰ（digital signal processor）、ＬＳＩ（large scale integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等が用いられてもよい。第１処理装置１２０は、第１通信装置１０１、入力装置１０２、表示装置１０３、集音装置１０４及び第１記憶装置１１０等と接続され、各装置を制御する。第１処理装置１２０は、集音装置１０４から、ユーザの腹部から集音された連続する複数の音フレームを取得し、第１通信装置１０１を介してサーバ装置２００に送信する。
　第１処理装置１２０は、第１記憶装置１１０に記憶されたコンピュータプログラムを読み取り、読み取ったコンピュータプログラムに従って動作する。これにより、第１処理装置１２０は、第１取得部１２１及び第１出力制御部１２２として機能する。第１取得部１２１及び第１出力制御部１２２は、それぞれ取得部及び出力制御部の一例である。
　図３は、サーバ装置２００の概略構成を示す図である。
　サーバ装置２００は、第２通信装置２０１、第２記憶装置２１０及び第２処理装置２２０等を有する。第２通信装置２０１、第２記憶装置２１０及び第２処理装置２２０は、ＣＰＵバス等を介して相互に接続される。
　第２通信装置２０１は、出力部の一例である。第２通信装置２０１は、ＴＣＰ／ＩＰ等の通信プロトコルに従った有線通信インタフェース回路を有する。第２通信装置２０１は、イーサネット（登録商標）等の通信規格に従って、ネットワークＮと通信接続する。第２通信装置２０１は、ネットワークＮを介して端末装置１００等から受信したデータを第２処理装置２２０に送る。第２通信装置２０１は、第２処理装置２２０から受け取ったデータを、ネットワークＮを介して端末装置１００等に送信する。なお、第２通信装置２０１は、無線信号を送受信するアンテナと、無線ＬＡＮ等の通信プロトコルに従った無線通信インタフェース回路とを有し、無線ＬＡＮ等の通信規格に従って、ネットワークＮと通信接続してもよい。
　第２記憶装置２１０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ装置、ハードディスク等の固定ディスク装置、又はフレキシブルディスク、光ディスク等の可搬用の記憶装置等を有する。また、第２記憶装置２１０には、サーバ装置２００の各種処理に用いられるコンピュータプログラム、データベース、テーブル等が格納される。コンピュータプログラムは、例えばＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて第２記憶装置２１０にインストールされてもよい。コンピュータプログラムは、所定のサーバが有する記録媒体に記憶され、ネットワークＮを介してインストールされてもよい。
　第２記憶装置２１０には、データとして、学習済みモデル２１１等が記憶される。学習済みモデル２１１は、ユーザの腹部から集音された音フレームに基づく情報が入力された場合に、その音フレームに、腸から発せられる腸音が含まれるか否かを示す情報を出力するように事前学習されたモデルである。音フレームに基づく情報は、音フレームから生成されたスペクトラム画像又は音フレーム自体等である。腸音には、腸の蠕動運動により発せられる音が含まれる。学習済みモデル２１１は、第２処理装置２２０又は他のサーバ装置により生成される。学習済みモデル２１１は、例えば畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ）等の深層学習、ランダムフォレスト又はサポートベクター回帰等の教師あり学習により事前学習される。学習済みモデル２１１は、ユーザの腹部から集音された音フレームに基づく情報と、各音フレームに腸音が含まれるか否かを示す正解データとの複数のセットを用いて事前学習され、予め第２記憶装置２１０に記憶される。学習済みモデル２１１として、ｆａｓｔＴｅｘｔ、ｔｉｎｙＳＶＭ、ｒａｎｄｏｍ　ｆｏｒｅｓｔ、ＴｅｎｓｏｒＦｌｏｗ等の各種の機械学習フレームワークにおける関数又は種々の既存のライブラリが用いられてもよい。
　第２処理装置２２０は、予め第２記憶装置２１０に記憶されているプログラムに基づいて動作する。第２処理装置２２０は、例えばＣＰＵである。第２処理装置２２０として、ＤＳＰ、ＬＳＩ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ等が用いられてもよい。第２処理装置２２０は、第２通信装置２０１及び第２記憶装置２１０等と接続され、各装置を制御する。第２処理装置２２０は、端末装置１００から取得した複数の音フレーム毎に、腸音が含まれるか否かを判定し、その判定結果を補正するとともに、補正した判定結果に基づいて、ユーザの腸の調子に関する腸情報を特定する。
　第２処理装置２２０は、第２記憶装置２１０に記憶されたコンピュータプログラムを読み取り、読み取ったコンピュータプログラムに従って動作する。これにより、第２処理装置２２０は、第２取得部２２１、判定部２２２、補正部２２３、検出部２２４、算出部２２５、特定部２２６及び第２出力制御部２２７として機能する。第２取得部２２１及び第２出力制御部２２７は、それぞれ取得部及び出力制御部の一例である。
　図４は、情報処理システム１における腸情報出力処理の動作の例を示すシーケンスである。
　以下、図４に示したシーケンスを参照しつつ、腸情報出力処理の動作の例を説明する。なお、以下に説明する動作のフローは、予め情報処理システム１が有する各装置の各記憶装置に記憶されているプログラムに基づき主に各装置の各処理装置により各装置の各要素と協働して実行される。
　最初に、端末装置１００の第１取得部１２１は、端末装置１００のユーザにより入力装置１０２を用いて腸情報の出力指示が入力されると、集音装置１０４から、端末装置１００の環境音（周囲の音）を取得する（ステップＳ１０１）。第１取得部１２１は、集音装置１０４がユーザの腹部に当接されていない状態で集音装置１０４に集音を開始させて、集音装置１０４により集音された連続する複数の音フレームを環境音の音フレームとして順次取得し、第１記憶装置１１０に記憶する。第１取得部１２１は、集音装置１０４から取得した音フレームに含まれる音の強度（音圧）を測定する。また、第１取得部１２１は、集音の準備中であることを示す集音準備画面の表示データを生成し、集音準備画面を表示装置１０３に表示させる。
　図５Ａは、集音準備画面５００の一例を示す模式図である。
　図５Ａに示すように、集音準備画面５００には、環境音強度５０１、集音方法５０２、集音ボタン５０３及び終了ボタン５０４等が表示される。環境音強度５０１は、端末装置１００の環境音の強度を示す。集音方法５０２は、ユーザが腹部の音を集音するための方法（おなかの腸に対向する部分に集音装置１０４を当接させること等）を示す。集音ボタン５０３は、集音の開始を指示するためのボタンである。終了ボタン５０４は、集音の終了（中止）を指示するためのボタンである。集音準備画面５００において終了ボタン５０４が押下された場合、第１取得部１２１は、腸情報出力処理を終了する。
　次に、第１取得部１２１は、端末装置１００のユーザにより入力装置１０２を用いて腹部音の集音指示が入力されると、集音装置１０４から、ユーザの腹部から発せられる腹部音を取得する（ステップＳ１０２）。腹部音には、腸から発せられる腸音が含まれる。腹部音には、腹部の血流により発せられる音（例えば、腹部大動脈音）又は胃等の器官から発せられる音等が含まれてもよい。第１取得部１２１は、集音準備画面５００において集音ボタン５０３が押下された場合、腹部音の集音指示が入力されたと判定する。第１取得部１２１は、集音装置１０４がユーザの腹部に当接された状態で集音装置１０４に集音を開始させて、集音装置１０４によりユーザの腹部から集音された連続する複数の音フレームを腹部音の音フレームとして順次取得し、第１記憶装置１１０に記憶する。第１取得部１２１は、集音装置１０４から取得した音フレームに含まれる音の強度（音圧）を測定する。また、第１取得部１２１は、腹部音の集音中であることを示す集音状況画面の表示データを生成し、集音状況画面を表示装置１０３に表示させる。
　図５Ｂは、集音状況画面５１０の一例を示す模式図である。
　図５Ｂに示すように、集音状況画面５１０には、集音状況５１１、残り時間５１２、腹部音強度５１３及び停止ボタン５１４等が表示される。集音状況５１１は、現在の集音状況（腹部音の集音中であること）を示す。残り時間５１２は、集音完了までの残り時間を示す。集音時間は、例えば６０秒等に予め定められ、第１取得部１２１は、予め定められた集音時間から、集音開始からの経過時間を減算することにより残り時間５１２を算出する。腹部音強度５１３は、集音装置１０４で集音された腹部音の強度を示す。停止ボタン５１４は、集音の停止（中止）を指示するためのボタンである。集音状況画面５１０において停止ボタン５１４が押下された場合、第１取得部１２１は、腸情報出力処理を終了する。
　なお、第１取得部１２１は、集音装置１０４にリアルタイムに腹部音に集音させるのでなく、予め集音されて第１記憶装置１１０に記憶（録音）された腹部音を第１記憶装置１１０から読み出すことにより取得してもよい。
　次に、第１取得部１２１は、腹部音の集音が完了すると、集音装置１０４に集音を終了させ、取得した腹部音及び環境音の音フレームを、第１通信装置１０１を介してサーバ装置２００に送信する（ステップＳ１０３）。第１取得部１２１は、集音を開始してから集音時間が経過した場合、腹部音の集音が完了したと判定する。
　次に、サーバ装置２００の第２取得部２２１は、第２通信装置２０１を介して端末装置１００から、腹部音及び環境音の音フレームを受信し、第２記憶装置２１０に記憶する。これにより、第２取得部２２１は、ユーザの腹部から集音された連続する複数の音フレームを取得する。次に、第２処理装置２２０は、特定処理を実行する（ステップＳ１０４）。特定処理において、第２処理装置２２０は、第２取得部２２１が取得した音フレームに基づいて、ユーザの腸の調子に関する腸情報を特定する。特定処理の詳細については後述する。
　次に、第２出力制御部２２７は、特定処理において特定された腸情報を、第２通信装置２０１を介して端末装置１００に送信することにより出力する（ステップＳ１０５）。
　次に、端末装置１００の第１出力制御部１２２は、第１通信装置１０１を介してサーバ装置２００から、腸情報を受信することにより取得する。次に、第１出力制御部１２２は、取得した腸情報をユーザに通知するための通知画面の表示データを生成し、通知画面を表示装置１０３に表示させることにより出力する（ステップＳ１０６）。
　図５Ｃは、通知画面５２０の一例を示す模式図である。
　図５Ｃに示すように、通知画面５２０には、調子５２１、スコア５２２及び終了ボタン５２３等が表示される。調子５２１は、ユーザの腸の調子を示す。調子５２１は、ユーザの腸の調子に対応するランクを示してもよい。スコア５２２は、端末装置１００が取得した腹部音のスコアを示す。終了ボタン５２３は、通知画面５２０の表示の終了を指示するためのボタンである。通知画面５２０において終了ボタン５２３が押下された場合、第１出力制御部１２２は、腸情報出力処理を終了する。ユーザは、通知画面５２０を閲覧することにより、自身の腸の調子を簡易且つ正確に認識することができる。
　図６は、特定処理の動作の例を示すフローチャートである。
　図６に示す特定処理は、図４のステップＳ１０４で実行される。
　最初に、サーバ装置２００の第２取得部２２１は、取得した腹部音の音フレーム毎に、各音フレームに対応するスペクトラム画像を生成する（ステップＳ２０１）。第２取得部２２１は、各音フレームに対してフーリエ変換又は高速フーリエ変換等の周波数変換を実行し、横軸を周波数とし、縦軸を各周波数の強度とする波（グラフ）を示すスペクトラム画像を生成する。
　なお、第２取得部２２１は、各音フレームを正規化した上で、正規化した音フレームに対応するスペクトラム画像を生成してもよい。例えば、第２取得部２２１は、一定期間分の音フレームに含まれる音の強度の最小値及び最大値がそれぞれ０及び１になるように各音フレームを正規化する。または、第２取得部２２１は、予め定められた変換式に従って各音フレームに含まれる音の強度を変換することにより、各音フレームを正規化する。これにより、サーバ装置２００は、各音フレームに腸音が含まれるか否かをより精度良く判定することができる。
　次に、判定部２２２は、第２取得部２２１が取得した腹部音の音フレーム毎に、各音フレームに腸音が含まれるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。判定部２２２は、各音フレームから生成されたスペクトラム画像を学習済みモデル２１１に入力し、学習済みモデル２１１から出力された情報を取得することにより、各音フレームに腸音が含まれるか否かを判定する。情報処理システム１は、学習済みモデル２１１を利用することにより、各音フレームに腸音が含まれるか否かを高精度に判定することができる。以下では、腸音が含まれると判定された腹部音の音フレームを腸音フレームと称し、腸音が含まれないと判定された腹部音の音フレームを非腸音フレームと称する場合がある。
　次に、補正部２２３は、第２取得部２２１が取得した腹部音の音フレームにおいて、腸音フレームの連続数が第１閾値以下である音フレーム群が存在するか否かを判定する（ステップＳ２０３）。第１閾値は、例えば、人が聴き取る（判別する）ことができる音の長さの最小値、最大値、平均値又は中央値等に相当するフレーム数に予め設定される。即ち、腸音フレームの連続数が第１閾値以下である音フレーム群は、人が聴き取ることができない腸音とみなされる。
　なお、補正部２２３は、第２取得部２２１が取得した環境音の音フレームに基づいて、第１閾値を設定してもよい。その場合、例えば、補正部２２３は、環境音の音フレームに含まれる音の強度を測定し、環境音の強度が大きいほど大きくなり、環境音の強度が小さいほど小さくなるように、第１閾値を補正する。これにより、情報処理システム１は、環境音の影響を考慮して判定部２２２による判定結果を補正することができ、より高精度にユーザの腸の調子を判別することができる。
　腸音フレームの連続数が第１閾値以下である音フレーム群が存在しない場合、補正部２２３は、特に処理を実行せずに、ステップＳ２０５へ処理を移行する。
　一方、腸音フレームの連続数が第１閾値以下である音フレーム群が存在する場合、補正部２２３は、その音フレーム群に含まれる腸音フレームを非腸音フレームに補正する（ステップＳ２０４）。即ち、補正部２２３は、判定部２２２により腸音が含まれると判定された連続数が第１閾値以下である音フレーム群には腸音が含まれないとみなす。
　次に、補正部２２３は、第２取得部２２１が取得した腹部音の音フレームにおいて、非腸音フレームの連続数が第２閾値以下である音フレーム群が存在するか否かを判定する（ステップＳ２０５）。第２閾値は、例えば、人が途切れていると認識することができる音の長さの最小値、最大値、平均値又は中央値等に相当するフレーム数に予め設定される。即ち、非腸音フレームの連続数が第２閾値以下である音フレーム群は、途切れていることを人が認識できない腸音とみなされる。第２閾値は、第１閾値より大きい値に設定される。なお、第２閾値は、第１閾値と同じ値、又は、第１閾値より小さい値に設定されてもよい。
　なお、補正部２２３は、第２取得部２２１が取得した環境音の音フレームに基づいて、第２閾値を設定してもよい。その場合、例えば、補正部２２３は、環境音の音フレームに含まれる音の強度を測定し、環境音の強度が大きいほど小さくなり、環境音の強度が小さいほど大きくなるように、第２閾値を補正する。これにより、情報処理システム１は、環境音の影響を考慮して判定部２２２による判定結果を補正することができ、より高精度にユーザの腸の調子を判別することができる。
　非腸音フレームの連続数が第２閾値以下である音フレーム群が存在しない場合、補正部２２３は、特に処理を実行せずに、ステップＳ２０７へ処理を移行する。
　一方、非腸音フレームの連続数が第２閾値以下である音フレーム群が存在する場合、補正部２２３は、その音フレーム群に含まれる非腸音フレームを腸音フレームに補正する（ステップＳ２０６）。即ち、補正部２２３は、判定部２２２により腸音が含まれないと判定された連続数が第２閾値以下である音フレーム群には腸音が含まれるとみなす。
　このように、補正部２２３は、腸音が含まれると判定された連続数、又は、腸音が含まれないと判定された連続数に基づいて、判定部２２２による判定結果を補正する。
　次に、検出部２２４は、判定部２２２による判定結果及び補正部２２３により補正された判定結果に基づいて、第２取得部２２１が取得した複数の腹部音の音フレームから腸音フレーム群及び非腸音フレーム群を検出する（ステップＳ２０７）。検出部２２４は、第２取得部２２１が取得した複数の腹部音の音フレーム内で腸音が含まれると判定された連続する音フレームからなる音フレーム群を腸音フレーム群として検出する。また、検出部２２４は、第２取得部２２１が取得した複数の腹部音の音フレーム内で連続する腸音が含まれない音フレームからなる音フレーム群を非腸音フレーム群として検出する。
　次に、算出部２２５は、検出部２２４により検出された腸音フレーム群及び非腸音フレーム群に基づいて、第２取得部２２１が取得した複数の腹部音の音フレームにおける腸音の発生頻度に関する頻度情報を算出する（ステップＳ２０８）。例えば、算出部２２５は、所定期間毎に、各期間に含まれる腸音フレーム群の個数（即ち、所定期間内の音フレームを時系列に走査していき、非腸音フレーム群から腸音フレーム群に変化した回数）を頻度情報として算出する。所定期間は、任意の期間（例えば５ｓｅｃ）に設定される。なお、算出部２２５は、相互に隣接する腸音フレーム群の間隔（相互に隣接する腸音フレーム群の間に非腸音フレーム群が存在する時間）（ＳＳＩ：Sound-Sound Interval）を頻度情報として算出してもよい。
　次に、特定部２２６は、算出部２２５により算出された発生頻度に基づいて、ユーザの腸の調子に関する腸情報を特定し（ステップＳ２０９）、一連のステップを終了する。特定部２２６は、腸情報として、腹部音のスコアを算出する。例えば、頻度情報が各期間に含まれる腸音フレーム群の個数を示す場合、特定部２２６は、腸音フレーム群の個数が所定範囲内である期間の数を腹部音のスコアとして算出する。所定範囲は、腸の状態が良好な場合における所定期間内の腸音フレーム群の個数の範囲に予め設定される。例えば、音フレームの長さが５０ｍｓｅｃであり且つ所定期間が５ｓｅｃである場合、所定範囲は５以上且つ２０以下等に設定される。頻度情報が相互に隣接する腸音フレーム群の間隔を示す場合、特定部２２６は、後側に隣接する腸音フレーム群との間隔が所定範囲内である腸音フレーム群の数を腹部音のスコアとして算出する。所定範囲は、腸の状態が良好な場合における腸音フレーム群の間隔の範囲に予め設定される。例えば、所定範囲は２フレームに相当する時間以上且つ１５フレームに相当する時間以下等に設定される。
　また、特定部２２６は、算出した腹部音のスコアに基づいて、腸の状態（腸蠕動運動の状態）が良好であるか否かを腸情報として特定する。特定部２２６は、腹部音のスコアが判定閾値以上である場合、腸の状態（腸蠕動運動の状態）が良好であると判定し、腹部音のスコアが判定閾値未満である場合、腸の状態（腸蠕動運動の状態）が不良であると判定する。判定閾値は、事前の実験により、腸の状態が良好である人物の腹部音から算出されたスコアと、腸の状態が不良である人物の腹部音から算出されたスコアとの間の値に設定される。
　このように、特定部２２６は、検出部２２４により検出された腸音フレーム群及び非腸音フレーム群に基づいて、ユーザの腸の調子に関する腸情報を特定する。情報処理システム１は、ユーザの腹部音を用いることにより、ユーザの腸蠕動運動の状態を高精度に特定することができ、ユーザの腸の調子を高精度に特定することができる。さらに、情報処理システム１は、ユーザの腹部音に腸音が含まれるか否の判定結果を、ユーザの腸の調子を特定するために適切に補正することにより、ユーザの腸の調子をより高精度に特定することができる。
　特に、特定部２２６は、算出部２２５により算出された腸音の発生頻度に基づいて、ユーザの腸の調子に関する腸情報を特定する。情報処理システム１は、ユーザの腸音の発生頻度を用いることにより、ユーザの腸蠕動運動の状態を高精度に特定することができ、ユーザの腸の調子を高精度に特定することができる。
　図７Ａ～図７Ｄは、腸音の判定結果の補正について説明するための模式図である。
　図７Ａ、図７Ｂには、連続する複数の音フレームＦ０１～Ｆ２０が示される。図７Ａに示す例では、音フレームＦ０２～Ｆ０９、Ｆ１２～Ｆ１９は、判定部２２２により非腸音フレームと判定され、音フレームＦ０１、Ｆ１０～Ｆ１１、Ｆ２０は、判定部２２２により腸音フレームと判定されている。発明者は、鋭意実験を行い、期間が短い音フレーム群を一まとまりの腸音とみなした場合、連続する腸音の間隔が過剰に短くなり、ユーザの腸の調子が正しく特定されない可能性があることを発見した。情報処理システム１では、図７Ｂに示すように、腸音が含まれると判定された連続数が第１閾値以下である音フレームＦ１０～Ｆ１１には腸音が含まれないとみなされ、音フレームＦ０２～Ｆ１９は、非腸音フレーム群として連結される。これにより、情報処理システム１は、連続する腸音の間隔が過剰に小さくなることを抑制し、ユーザの腸の調子を誤って特定することを抑制することができる。
　なお、発明者は、期間がある程度大きい音フレーム群を腸音でないとみなした場合、連続する腸音の間隔が過剰に長くなり、ユーザの腸の調子が正しく特定されない可能性があることをさらに発見した。上記したように、第１閾値は、人が聴き取る（判別する）ことができる音の長さに相当するフレーム数に設定されることが好ましく、例えば３フレームから７フレームの範囲に設定されることが好ましい。
　図７Ｃ、図７Ｄには、連続する複数の音フレームＦ２１～Ｆ４０が示される。図７Ｃに示す例では、音フレームＦ２１、Ｆ３０～Ｆ３２、Ｆ４０は、判定部２２２により非腸音フレームと判定され、音フレームＦ２２～Ｆ２９、Ｆ３３３～Ｆ３９は、判定部２２２により腸音フレームと判定されている。発明者は、鋭意実験を行い、短い無音期間により腸音を分割した場合、連続する腸音の間隔が過剰に短くなり、ユーザの腸の調子が正しく特定されない可能性があることを発見した。情報処理ステム１では、図７Ｄに示すように、腸音が含まれないと判定された連続数が第２閾値以下である音フレームＦ３０～Ｆ３２には腸音が含まれるとみなされ、音フレームＦ２２～Ｆ３９は、腸音フレーム群として連結される。これにより、情報処理システム１は、連続する腸音の間隔が過剰に短くなることを抑制し、ユーザの腸の調子を誤って特定することを抑制することができる。
　なお、発明者は、鋭意実験を行い、間隔がある程度大きい隣接する腸音を結合した場合、連続する腸音の間隔が過剰に長くなり、ユーザの腸の調子が正しく特定されない可能性があることを発見した。上記したように、第２閾値は、人が途切れていると認識することができる音の長さに相当するフレーム数に設定されることが好ましく、例えば３０フレームから４０フレームの範囲に設定されることが好ましい。
　以上詳述したように、情報処理システム１は、腸音が含まれると判定した音フレームの連続数又は腸音が含まれないと判定した音フレームの連続数に基づいて、腸音が含まれるか否かの判定結果を補正し、補正した判定結果に基づいてユーザの腸の調子を特定する。これにより、情報処理システム１は、ユーザの腸の調子をより精度良く特定し、より精度良くユーザに通知することが可能となる。
　なお、図６に示す特定処理は、サーバ装置２００でなく、端末装置１００により実行されてもよい。その場合、端末装置１００は、判定部２２２、補正部２２３、検出部２２４、算出部２２５及び／又は特定部２２６と同様の判定部、補正部、検出部、算出部及び／又は特定部を有する。また、端末装置１００は、第１記憶装置１１０に学習済みモデル２１１と同様の学習済みモデルを記憶する。図４のステップＳ１０３の処理は省略され、ステップＳ１０４において端末装置１００の第１処理装置１２０が特定処理を実行する。即ち、端末装置１００の判定部が、第１記憶装置１１０に記憶された学習済みモデルを用いて、複数の音フレーム毎に腸音が含まれるか否かを判定する。端末装置１００の補正部が、腸音が含まれると判定された音フレームの連続数又は腸音が含まれないと判定された音フレームの連続数に基づいて判定部による判定結果を補正する。端末装置１００の検出部が、判定部による判定結果及び補正部により補正された判定結果に基づいて腸音フレーム群を検出する。端末装置１００の算出部が、検出部により検出された腸音フレーム群に基づいて頻度情報を算出する。また、端末装置１００の特定部が、頻度情報に基づいて腸情報を特定する。また、ステップＳ１０５の処理は省略され、ステップＳ１０５において第１出力制御部１２２は、特定処理において特定された腸情報をユーザに通知するための通知画面の表示データを生成し、通知画面を表示装置１０３に表示させる。
　また、サーバ装置２００が特定処理のうちの一部の処理を実行し、端末装置１００が特定処理のうちの残りの処理を実行してもよい。また、情報処理システム１において、複数の端末装置１００及び／又は複数のサーバ装置２００が協働して、上記した各処理の各ステップを分担してもよい。
　また、図６のステップＳ２０１の処理は省略され、ステップＳ２０２において、判定部は、音フレームに基づく情報として各音フレーム自体を学習済みモデル２１１に入力し、各音フレームに腸音が含まれるか否かを判定してもよい。
　また、ステップＳ２０２において、判定部は、自装置に記憶された学習済みモデルを用いる代わりに、外部サーバ装置に記憶された学習済みモデルを用いて各音フレームに腸音が含まれるか否かを判定してもよい。その場合、判定部は、音フレームに基づく情報を外部サーバ装置に送信する。外部サーバ装置は、受信した情報を学習済みモデルに入力し、学習済みモデルから出力された情報を返信する。判定部は、外部サーバ装置から受信した情報に基づいて、各音フレームに腸音が含まれるか否かを判定する。
　端末装置１００又はサーバ装置２００は、外部サーバ装置に記憶された学習済みモデルを利用することにより、外部サーバ装置によって更新されている最新の学習済みモデルを用いて各音フレームに腸音が含まれるか否かを高緯度に判定することができる。また、情報処理システム１は、端末装置１００又はサーバ装置２００の記憶容量の低減を図ることできる。一方、端末装置１００又はサーバ装置２００は、自装置に記憶された学習済みモデルを利用することにより、外部サーバ装置との通信接続が切断されている状態でも各音フレームに腸音が含まれるか否かを判定することができる。また、情報処理システム１は、端末装置１００又はサーバ装置２００と外部サーバ装置の間の通信量の低減を図ることできる。
　また、ステップＳ２０２において、判定部は、学習済みモデルを用いずに、各音フレームに腸音が含まれるか否かを判定してもよい。例えば、腸音に対応する周波数が予め設定される。判定部は、スペクトラム画像において腸音に対応する周波数における強度が所定レベル以上である音フレームを腸音フレームと判定し、腸音に対応する周波数における強度が所定レベル未満である音フレームを非腸音フレームと判定する。または、腸音が含まれる様々な腹部音から生成された複数のスペクトラム画像が記憶装置に予め記憶される。判定部は、ステップＳ２０１で生成されたスペクトラム画像と記憶装置に予め記憶された各スペクトラム画像との類似度を算出する。類似度は、例えば正規化相互相関等である。判定部は、算出した各類似度を閾値と比較し、何れかの類似度が、各スペクトラム画像が類似することを示す場合、音フレームに腸音が含まれると判定し、全ての類似度が、各スペクトラム画像が類似しないことを示す場合、音フレームに腸音が含まれないと判定する。
　また、ステップＳ２０３～Ｓ２０４の処理及びステップＳ２０５～Ｓ２０６の処理のうちの何れか一方は省略されてもよい。
　１　情報処理システム、１００　端末装置、１２１　第１取得部、１２２　第１出力制御部、２００　サーバ装置、２１１　学習済みモデル、２２１　第２取得部、２２２　判定部、２２３　補正部、２２４　検出部、２２５　算出部、２２６　特定部、２２７　第２出力制御部

Claims (8)

  1. 　ユーザの腹部から集音された連続する複数の音フレームを取得する取得部と、
    　前記複数の音フレーム毎に、腸音が含まれるか否かを判定する判定部と、
    　腸音が含まれると判定された音フレームの連続数、又は、腸音が含まれないと判定された音フレームの連続数に基づいて、前記判定部による判定結果を補正する補正部と、
    　前記判定部による判定結果及び前記補正部により補正された判定結果に基づいて、前記複数の音フレーム内で腸音が含まれると判定された連続する音フレームからなる腸音フレーム群を検出する検出部と、
    　前記腸音フレーム群に基づいて、ユーザの腸の調子に関する腸情報を特定する特定部と、
    　前記腸情報を出力する出力部と、
    　を有することを特徴とする情報処理装置。
  2. 　前記腸音フレーム群に基づいて、前記複数の音フレームにおける腸音の発生頻度に関する頻度情報を算出する算出部をさらに有し、
    　前記特定部は、前記頻度情報に基づいて、前記腸情報を特定する、請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 　前記補正部は、腸音が含まれると判定された連続数が第１閾値以下である音フレーム群には腸音が含まれないとみなす、請求項１または２に記載の情報処理装置。
  4. 　前記補正部は、腸音が含まれないと判定された連続数が第２閾値以下である音フレーム群には腸音が含まれるとみなす、請求項１または２に記載の情報処理装置。
  5. 　前記判定部は、ユーザの腹部から集音された音フレームが入力された場合に、当該音フレームに腸音が含まれるか否かを示す情報を出力するように学習された学習済みモデルに、前記取得部により取得された各音フレームに基づく情報を入力することにより、各音フレームに、腸音が含まれるか否かを判定する、請求項１または２に記載の情報処理装置。
  6. 　ユーザの腹部から集音された連続する複数の音フレームを取得する取得部と、
    　前記複数の音フレーム毎に、腸音が含まれるか否かを判定する判定部と、
    　腸音が含まれると判定された音フレームの連続数、又は、腸音が含まれないと判定された音フレームの連続数に基づいて、前記判定部による判定結果を補正する補正部と、
    　前記判定部による判定結果及び前記補正部により補正された判定結果に基づいて、前記複数の音フレーム内で腸音が含まれると判定された連続する音フレームからなる腸音フレーム群を検出する検出部と、
    　前記腸音フレーム群に基づいて、ユーザの腸の調子に関する腸情報を特定する特定部と、
    　前記腸情報を出力する出力部と、
    　を有することを特徴とする情報処理システム。
  7. 　ユーザの腹部から集音された連続する複数の音フレームを取得し、
    　前記複数の音フレーム毎に、腸音が含まれるか否かを判定し、
    　腸音が含まれると判定された音フレームの連続数、又は、腸音が含まれないと判定された音フレームの連続数に基づいて、腸音が含まれるか否かの判定結果を補正し、
    　前記判定における判定結果及び前記補正された判定結果に基づいて、前記複数の音フレーム内で腸音が含まれると判定された連続する音フレームからなる腸音フレーム群を検出し、
    　前記腸音フレーム群に基づいて、ユーザの腸の調子に関する腸情報を特定し、
    　前記腸情報を出力する、
    　ことを特徴とする情報処理方法。
  8. 　コンピュータの制御プログラムであって、
    　ユーザの腹部から集音された連続する複数の音フレームを取得し、
    　前記複数の音フレーム毎に、腸音が含まれるか否かを判定し、
    　腸音が含まれると判定された音フレームの連続数、又は、腸音が含まれないと判定された音フレームの連続数に基づいて、腸音が含まれるか否かの判定結果を補正し、
    　前記判定における判定結果及び前記補正された判定結果に基づいて、前記複数の音フレーム内で腸音が含まれると判定された連続する音フレームからなる腸音フレーム群を検出し、
    　前記腸音フレーム群に基づいて、ユーザの腸の調子に関する腸情報を特定し、
    　前記腸情報を出力する、
    　ことをコンピュータに実行させることを特徴とする制御プログラム。
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