JP6233922B2 - Swallowing sound data collection system and swallowing sound data collection method - Google Patents
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Description
本発明は、嚥下障害を有するおそれのある患者の嚥下音を検出して嚥下音データとして採取する嚥下音データの採取システム及び嚥下音データの採取方法に関するものである。 The present invention relates to a swallowing sound data collecting system and a swallowing sound data collecting method for detecting swallowing sound of a patient who may have dysphagia and collecting it as swallowing sound data.
加齢にともなって生じやすくなる嚥下障害は誤嚥性肺炎の原因として知られている。特に、現在、誤嚥性肺炎は１年間に16万人の要介護者に発生しているとされており、その対処に必要となる医療費は年間約2720億円と試算されている。超高齢社会となった現在、さらに多くの医療費が発生することが予想され、その意味では、高齢者の嚥下関連は大きな医療経済のマーケットと認識されている。 Dysphagia that tends to occur with aging is known to cause aspiration pneumonia. In particular, aspiration pneumonia is currently reported to occur in 160,000 people in need of care per year, and the medical cost required to deal with it is estimated to be approximately 272 billion yen per year. Now that we have become a super-aged society, it is expected that more medical expenses will be incurred, and in that sense, swallowing related to the elderly is recognized as a large medical economic market.
なお、誤嚥性肺炎を回避するために、近年では、腹部の皮膚から直接胃の中に通じるチューブを入れる処置である胃瘻がよく利用されている。しかし、胃瘻によって栄養摂取が可能となることで、寝たきりの患者が長寿命化する傾向があり、寝たきりの患者が増加することになるとともに、患者のＱＯＬ（Quality Of Life）の面からの問題も指摘されており、安易な胃瘻の施術が抑制されるようになっている。 In order to avoid aspiration pneumonia, in recent years, gastrostomy, which is a procedure for inserting a tube that directly leads from the abdominal skin into the stomach, is often used. However, it is likely that bedridden patients will have a longer life due to the fact that nutrition can be achieved through gastrostomy, which will lead to an increase in bedridden patients and problems in terms of patient quality of life (QOL). It has also been pointed out, and easy gastrostomy treatment is suppressed.
このようなことから、まずは嚥下障害の状況把握が重要であり、たとえば1967年にLoganとBosmaらにより報告された頸部聴診法による嚥下の聴診方法が知られている。この頸部聴診法では、輪状軟骨の側方に聴診器を当てることにより嚥下音および呼吸音を聴取して診断を行うものである。 For this reason, it is important to first grasp the situation of dysphagia. For example, the auscultation method of swallowing by the neck auscultation method reported by Logan and Bosma et al. In 1967 is known. In this neck auscultation method, a diagnosis is made by listening to swallowing sounds and breathing sounds by applying a stethoscope to the side of the cricoid cartilage.
頸部聴診法では、慢性的な重度の嚥下障害を診断することは可能であるが、初期段階等の軽微な嚥下障害の診断が困難となりやすく、積極的に実施されてはいなかった。 Although it is possible to diagnose chronic severe dysphagia by cervical auscultation, it has been difficult to diagnose minor dysphagia at the initial stage and the like, and it has not been actively implemented.
最近では、より簡便で正確に嚥下障害を診断することを目的として、嚥下に関与する複数の筋肉表面に電極を配置して表面筋電図を計測したり（例えば、特許文献１参照。）、喉頭部に配置したマイクロフォンで嚥下音を採取して波形解析したり（例えば、特許文献２参照。）して、嚥下障害の診断を可能とする装置が提案されている。 Recently, for the purpose of more easily and accurately diagnosing dysphagia, electrodes are placed on the surfaces of a plurality of muscles involved in swallowing and surface electromyograms are measured (see, for example, Patent Document 1). There has been proposed a device that enables diagnosis of dysphagia by collecting a swallowing sound with a microphone disposed on the larynx and analyzing the waveform (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、筋電図による嚥下運動の検出や、マイクロフォンによる嚥下音の採取は、会話や咀嚼などの動作をしながらの場合には嚥下の識別が困難となりやすく、嚥下以外の動作をできるだけ抑制した状態で検査することが望ましいため、自然な日常生活時の嚥下評価が不可能であった。 However, detection of swallowing movements using electromyograms and collection of swallowing sounds using a microphone tend to make it difficult to identify swallowing while performing actions such as conversation and mastication, and other actions than swallowing are suppressed as much as possible. Because it is desirable to test with a natural swallow, evaluation of swallowing in natural daily life was not possible.
なお、マイクロフォンにより採取した嚥下音を用いて嚥下評価を行う装置では、一応、比較的長時間の計測が可能となってはいるが、計測結果に会話や咳等に起因したノイズが入り込みやすいため、嚥下波形だけを抽出するに際して熟練者が必要であり、また、少なくとも計測時間と同等以上の時間を要して抽出作業を行う必要があり、だれもが容易に利用できる装置とはなっていなかった。 In addition, in the device that performs swallowing evaluation using swallowing sound collected by a microphone, it is possible to measure for a relatively long time, but noise due to conversation or coughing easily enters the measurement result. In order to extract only the swallowing waveform, an expert is required, and it is necessary to perform the extraction work at least as long as the measurement time, and it is not a device that anyone can use easily. It was.
本発明者らは、このような現状に鑑み、自然な日常生活時において効率よく嚥下音を採取して嚥下評価を行いやすくすべく研究開発を行う中で、鼻孔音を利用することにより嚥下音のみを効果的に抽出して採取できること知見し、本発明を成すに至ったものである。 In view of such a current situation, the present inventors have conducted research and development to efficiently collect swallowing sounds during natural daily life and facilitate swallowing evaluation. Only that it can be extracted and collected effectively, and the present invention has been achieved.
本発明の嚥下音データの採取システムでは、鼻部近傍に装着して鼻孔音を採取する鼻孔音用マイクロフォンから出力された鼻孔音データを用いて、頸部に装着して嚥下音を採取する嚥下音用マイクロフォンから出力された嚥下音データに含まれているノイズを除去して真の嚥下音データを抽出する処理装置を備えた嚥下音データの採取システムであって、処理装置では、鼻孔音データから呼吸の停止期間を検出し、この呼吸の停止期間と同一タイミングの嚥下音データであって、嚥下音データに対して設定した閾値に基づいて適正でない嚥下音データとして取り除かれなかった嚥下音データを真の嚥下音データとして抽出するものである。 In the swallowing sound data collection system according to the present invention, swallowing that is attached to the neck and collects swallowing sound using the nostril sound data output from the nostril sound microphone that is attached near the nose and collects nostril sound. A swallowing sound data collecting system including a processing device that removes noise included in swallowing sound data output from a sound microphone and extracts true swallowing sound data. The swallowing sound data is detected as a swallowing sound data at the same timing as the respiration stopping period, and not removed as inappropriate swallowing sound data based on the threshold set for the swallowing sound data. Is extracted as true swallowing sound data.
さらに、本発明の嚥下音データの採取システムでは、鼻孔音用マイクロフォンには集音チューブの一方端を接続し、この集音チューブの他方端を外鼻孔部分に位置させていること、鼻孔音データと嚥下音データを一時的に記録する記録装置を備え、この記録装置から処理装置に鼻孔音データと嚥下音データを入力することにも特徴を有するものである。 Furthermore, in the system for collecting swallowing sound data of the present invention, one end of a sound collecting tube is connected to the microphone for nostril sound, and the other end of the sound collecting tube is positioned at the outer nostril portion. And a recording device for temporarily recording swallowing sound data, and the nostril sound data and swallowing sound data are input from the recording device to the processing device.
また、本発明の嚥下音データの採取方法では、頸部に装着して嚥下音を採取する嚥下音用マイクロフォンから出力された嚥下音データに含まれているノイズを除去して真の嚥下音データのみを抽出する嚥下音データの採取方法であって、鼻部近傍に装着して鼻孔音を採取する鼻孔音用マイクロフォンで鼻孔音データを採取し、この鼻孔音データから呼吸の停止期間を検出して、この呼吸の停止期間と同一タイミングの嚥下音データであって、嚥下音データに対して設定した閾値に基づいて適正でない嚥下音データとして取り除かれなかった嚥下音データを真の嚥下音データとして抽出するものである。 Further, in the method for collecting swallowing sound data of the present invention, the true swallowing sound data is removed by removing noise included in the swallowing sound data output from the swallowing sound microphone that is attached to the neck and collects the swallowing sound. This is a method of collecting swallowing sound data that extracts only the nostril sound data with a nostril sound microphone that is attached near the nose and collects the nostril sound, and detects the breathing stop period from this nostril sound data. The swallowing sound data at the same timing as the breathing stop period, and the swallowing sound data that was not removed as the inappropriate swallowing sound data based on the threshold set for the swallowing sound data is used as the true swallowing sound data. To extract.
本発明によれば、熟練者に依らずに、真の嚥下音データのみを極めて簡便に、かつ自動的に抽出できる。特に、会話や咀嚼等に起因したノイズを確実に除去できるので、自然な日常生活時の嚥下音データを採取でき、嚥下評価を適正に行えるようにすることができる。 According to the present invention, only true swallowing sound data can be extracted very easily and automatically without depending on a skilled person. In particular, noise caused by conversation, mastication, and the like can be reliably removed, so that swallowing sound data during natural daily life can be collected, and swallowing evaluation can be performed appropriately.
本発明の嚥下音データの採取システム及び嚥下音データの採取方法は、嚥下音用マイクロフォンで得られた嚥下音データからのノイズの除去を、鼻孔音用マイクロフォンで得られた鼻孔音データに基づいて行うものである。 The swallowing sound data collecting system and swallowing sound data collecting method according to the present invention eliminates noise from swallowing sound data obtained with a swallowing sound microphone, based on nostril sound data obtained with a nostril sound microphone. Is what you do.
人間は、嚥下を行う際に呼吸を止めており、この呼吸の停止のタイミングを鼻孔音データから識別できることを利用しているものである。 Humans stop breathing when swallowing, and utilize the fact that the timing of the stop of breathing can be identified from nostril sound data.
より具体的に説明すると、まず、鼻孔音用マイクロフォンで得られた鼻孔音データを適宜の音声解析ソフトを用いて波形表示させたグラフを図１の上段側に示す。鼻孔音用マイクロフォンでは、呼吸にともなって生じる空気移動の音だけでなく会話や咀嚼等にともなう様々な音が拾われるが、嚥下の際には呼吸を停止することにより一定期間のほぼ無音となる期間が生じる。そこで、鼻孔音データにおいて所定レベル以下となっている期間を呼吸の停止期間として検出することができる。 More specifically, a graph in which nostril sound data obtained with a nostril microphone is displayed as a waveform using appropriate voice analysis software is shown on the upper side of FIG. The nostril microphone picks up not only the air movement sound that accompanies breathing, but also the various sounds that accompany conversation and chewing, etc., but when swallowing, the breathing stops and the sound is almost silent for a certain period of time. A period arises. Therefore, a period during which the nostril sound data is below a predetermined level can be detected as a breathing stop period.
一方、嚥下音用マイクロフォンで得られた嚥下音データを適宜の音声解析ソフトを用いて波形表示させたグラフを図１の下段側に示す。嚥下音用マイクロフォンでも、会話や咀嚼等にともなう様々な音が拾われるが、呼吸の停止期間と同一タイミングで拾われた音が真の嚥下音データである。すなわち、図１の下段側の角丸四角枠で囲っている部分である。 On the other hand, a graph in which the swallowing sound data obtained with the swallowing sound microphone is waveform-displayed using appropriate sound analysis software is shown on the lower side of FIG. The swallowing sound microphone also picks up various sounds accompanying conversation, mastication, etc., but the sound picked up at the same timing as the breathing stop period is the true swallowing sound data. That is, it is a portion surrounded by a rounded square frame on the lower side of FIG.
なお、咳やくしゃみ等をする際にも呼吸が停止する期間が生じることがあるが、その場合には、大概、嚥下音用マイクロフォンで検出されたデータが嚥下音データとは異なっているため、嚥下音用マイクロフォンの出力データに対して閾値を設定しておくことで、嚥下音の誤検出を防止できる。 In addition, there may be a period when breathing stops even when coughing or sneezing, but in that case, the data detected by the microphone for swallowing sound is generally different from the swallowing sound data, By setting a threshold for the output data of the swallowing sound microphone, erroneous detection of the swallowing sound can be prevented.
特に、本発明の嚥下音データの採取システムでは、日常的に嚥下音データ及び鼻孔音データの採取を行うことでできるだけ多くの嚥下音データを取得する一方で、嚥下異常が生じたことを検出することも目指しており、嚥下異常を検出する検出モードでない場合には、少しでも適正でない嚥下音データは取り除いて、正しい嚥下音データのみを採取することが望ましい。 In particular, in the swallowing sound data collection system of the present invention, as much swallowing sound data as possible is obtained by collecting swallowing sound data and nostril sound data on a daily basis, while detecting that swallowing abnormality has occurred. If the detection mode is not for detecting abnormal swallowing, it is desirable to remove only the swallowing sound data that is not appropriate and collect only correct swallowing sound data.
図２に、本実施形態の嚥下音データの採取システムの概略説明図を示す。本実施形態の嚥下音データの採取システムは、鼻部近傍に装着して鼻孔音を採取する鼻孔音用マイクロフォン10と、頸部に装着して嚥下音を採取する嚥下音用マイクロフォン20と、鼻孔音用マイクロフォン10及び嚥下音用マイクロフォン20の出力信号が入力される処理装置30とを備えている。 In FIG. 2, the schematic explanatory drawing of the collection system of the swallowing sound data of this embodiment is shown. The system for collecting swallowing sound data of the present embodiment includes a nostril sound microphone 10 that is attached near the nose to collect nostril sounds, a swallowing sound microphone 20 that is attached to the neck and collects swallowing sounds, and a nostril And a processing device 30 to which the output signals of the sound microphone 10 and the swallowing sound microphone 20 are input.
鼻孔音用マイクロフォン10には、本実施形態ではコンデンサマイクを用いており、患者の頬部に適宜の粘着シート11を用いて装着している。さらに、鼻孔音用マイクロフォン10には集音チューブ12の一方端を接続し、この集音チューブ12の他方端を外鼻孔部分に位置させている。この集音チューブ12も適宜の粘着シート13を用いて装着している。図２中、符号14は鼻孔音データ入力配線である。 In this embodiment, a condenser microphone is used for the nostril sound microphone 10, and is attached to the patient's cheek using an appropriate adhesive sheet 11. Furthermore, one end of the sound collection tube 12 is connected to the nostril microphone 10, and the other end of the sound collection tube 12 is positioned in the outer nostril portion. The sound collection tube 12 is also mounted using an appropriate adhesive sheet 13. In FIG. 2, reference numeral 14 denotes a nostril sound data input wiring.
鼻孔音用マイクロフォン10を、直接、外鼻孔部分に位置させてもよいが、鼻水等の体液で汚れるおそれがあり、ディスポーザブルな集音チューブ12を用いることで、比較的高価な鼻孔音用マイクロフォン10を使い回し可能とすることができるとともに、衛生上の懸念を解消できる。集音チューブ12は、単なる管状となっていればよく、必要に応じて適宜の長さとしてよい。 The nostril sound microphone 10 may be positioned directly in the outer nostril portion, but may be contaminated with body fluids such as a runny nose, and the disposable sound collection tube 12 can be used to provide a relatively expensive nostril microphone 10. Can be reused, and hygiene concerns can be resolved. The sound collection tube 12 may be a simple tube, and may have an appropriate length as necessary.
嚥下音用マイクロフォン20は、咽頭マイクとして市販されているものを用い、咽頭近傍に装着している。図２中、符号21は嚥下音データ入力配線である。なお、咽頭マイクではなく、コンデンサマイク等のような一般的なマイクを咽頭近傍に貼り付けてもよい。 The swallowing sound microphone 20 is a commercially available pharyngeal microphone and is mounted near the pharynx. In FIG. 2, reference numeral 21 denotes a swallowing sound data input wiring. Instead of the pharyngeal microphone, a general microphone such as a condenser microphone may be attached near the pharynx.
処理装置30は、本実施形態では電子計算機で構成しており、鼻孔音用マイクロフォン10から出力された鼻孔音データと、嚥下音用マイクロフォン20から出力された嚥下音データを取り込み、波形解析を行っている。 In this embodiment, the processing device 30 is constituted by an electronic computer, and takes in the nostril sound data output from the nostril sound microphone 10 and the swallowing sound data output from the swallowing sound microphone 20, and performs waveform analysis. ing.
すなわち、処理装置30では、まず、入力された鼻孔音データと嚥下音データを同期させ、次いで、患者毎に画一的に設定したカットオフ値を用いた信号処理を行って信号調整を行い、次いで、鼻孔音データから呼吸の停止期間を検出している。呼吸の停止期間は、鼻孔音データのうち、あらかじめ設定したレベル以下となる期間であって、あらかじめ設定した時間以上維持された期間として検出している。 That is, the processing device 30 first synchronizes the input nostril sound data and swallowing sound data, then performs signal processing using a cut-off value set uniformly for each patient, and performs signal adjustment, Next, a breathing stop period is detected from the nostril sound data. The breathing stop period is detected as a period in the nostril sound data that is equal to or lower than a preset level and is maintained for a preset time or more.
次いで、処理装置30では、呼吸の停止期間と同一タイミングの嚥下音データを真の嚥下音データとして抽出し、適宜の番号付けを行って記憶している。このようにして記憶された真の嚥下音データを解析することで、嚥下評価を行うことができる。 Next, the processing device 30 extracts the swallowing sound data at the same timing as the breathing stop period as the true swallowing sound data, stores the swallowing sound data by appropriate numbering. By analyzing the true swallowing sound data stored in this manner, swallowing evaluation can be performed.
本実施形態の嚥下音データの採取システムでは、常時、すなわち２４時間のデータ採取が可能であり、できるだけ多くの真の嚥下音データを用いて嚥下評価を行うことで、より適正な嚥下評価を行うことができる。 In the system for collecting swallowing sound data according to the present embodiment, it is possible to collect data at all times, that is, for 24 hours, and by performing swallowing evaluation using as much true swallowing sound data as possible, more appropriate swallowing evaluation is performed. be able to.
あるいは、このようにして得られた真の嚥下音データをデータベース化しておくことにより、嚥下異常を検出する検出モードとして嚥下異常の発生を検出可能としたり、あるいは嚥下障害に対するリハビリテーションの効果確認を定量的に行ったりすることもできる。 Alternatively, by creating a database of true swallowing sound data obtained in this way, it is possible to detect the occurrence of dysphagia as a detection mode for detecting dysphagia, or quantitatively confirm the effect of rehabilitation on dysphagia You can also go.
上述した実施形態では、呼吸の停止期間を検出して、その呼吸の停止期間の嚥下音データを抽出することとしているが、呼吸の停止期間の開始のタイミングを検出して、この開始のタイミングから所定期間の嚥下音データを抽出するようにしてもよく、この場合であっても呼吸の停止期間と同一タイミングの嚥下音データを真の嚥下音データとして抽出していることに相当する。 In the embodiment described above, the breathing stop period is detected and the swallowing sound data of the breathing stop period is extracted. However, the timing of the start of the breathing stop period is detected, and the start timing is detected. Swallowing sound data for a predetermined period may be extracted, and even in this case, it corresponds to extracting swallowing sound data at the same timing as the breathing stop period as true swallowing sound data.
また、上述した実施形態では、鼻孔音用マイクロフォン10及び嚥下音用マイクロフォン20の出力信号を処理装置に直接的に入力しているが、鼻孔音用マイクロフォン10及び嚥下音用マイクロフォン20の出力信号をそれぞれ例えばボイスレコーダー等の記録装置（図示せず）に一時的に記録しておき、この記録装置から処理装置に鼻孔音データと嚥下音データを入力してもよい。 In the above-described embodiment, the output signals of the nostril sound microphone 10 and the swallowing sound microphone 20 are directly input to the processing device, but the output signals of the nostril sound microphone 10 and the swallowing sound microphone 20 are input. Each may be temporarily recorded in a recording device (not shown) such as a voice recorder, for example, and nostril sound data and swallowing sound data may be input to the processing device from this recording device.
このように、ボイスレコーダー等の記録装置に、鼻孔音用マイクロフォン10及び嚥下音用マイクロフォン20の出力信号を一時的に記録することにより、嚥下音データの採取システムが使用される患者の行動の自由を確保しやすくすることができ、患者に余計なストレスを与えるおそれがなく、より自然な日常生活時での嚥下評価を可能とすることができる。 As described above, by temporarily recording the output signals of the nostril microphone 10 and the swallowing sound microphone 20 in a recording device such as a voice recorder, the patient's freedom of action using the swallowing sound data collection system is used. Can be easily secured, and there is no fear of giving extra stress to the patient, and swallowing evaluation in a more natural daily life can be made possible.
本発明によれば、自然な日常生活時での嚥下評価ができるだけでなく、嚥下異常を検出する検出モードとして嚥下異常の発生を検出する検出装置として利用することで、誤嚥の早期発見を可能としたり、嚥下障害に対するリハビリテーションの効果確認を定量的に行う評価装置としたりして利用することもできる。 According to the present invention, it is possible not only to evaluate swallowing in natural daily life, but also to enable early detection of aspiration by using it as a detection device that detects the occurrence of abnormal swallowing as a detection mode for detecting abnormal swallowing. Or an evaluation device that quantitatively confirms the effect of rehabilitation on dysphagia.
10 鼻孔音用マイクロフォン
11 粘着シート
12 集音チューブ
13 粘着シート
14 鼻孔音データ入力配線
20 嚥下音用マイクロフォン
21 嚥下音データ入力配線
30 処理装置
10 Nostril microphone
11 Adhesive sheet
12 Sound collection tube
13 Adhesive sheet
14 Nostril sound data input wiring
20 Swallowing microphone
21 Swallowing sound data input wiring
30 Processing equipment
Claims (4)
前記処理装置では、前記鼻孔音データから呼吸の停止期間を検出し、この呼吸の停止期間と同一タイミングの嚥下音データであって、前記嚥下音データに対して設定した閾値に基づいて適正でない嚥下音データとして取り除かれなかった嚥下音データを前記真の嚥下音データとして抽出する嚥下音データの採取システム。 Using the nostril sound data output from the nostril sound microphone attached to the nose to collect the nostril sound, the swallow sound data output from the swallow sound microphone attached to the neck to collect the swallow sound A swallowing sound data collection system including a processing device that removes included noise and extracts true swallowing sound data,
The processing device detects a breathing stop period from the nostril sound data, and is swallowing sound data at the same timing as the breathing stop period, and is not appropriate swallowing based on a threshold set for the swallowing sound data A system for collecting swallowing sound data that extracts swallowing sound data not removed as sound data as the true swallowing sound data.
鼻部近傍に装着して鼻孔音を採取する鼻孔音用マイクロフォンで鼻孔音データを採取し、この鼻孔音データから呼吸の停止期間を検出して、この呼吸の停止期間と同一タイミングの嚥下音データであって、前記嚥下音データに対して設定した閾値に基づいて適正でない嚥下音データとして取り除かれなかった嚥下音データを前記真の嚥下音データとして抽出する嚥下音データの採取方法。 A method of collecting swallowing sound data that removes noise contained in swallowing sound data output from a swallowing sound microphone that is attached to the neck and extracts only swallowing sound data. ,
Nostril sound data is collected with a nostril sound microphone that is attached near the nose to collect the nostril sound, and the respiratory stop period is detected from the nostril sound data, and swallowing sound data at the same timing as this respiratory stop period A method for collecting swallowing sound data , wherein swallowing sound data that is not removed as inappropriate swallowing sound data based on a threshold set for the swallowing sound data is extracted as the true swallowing sound data.
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