生体音のモデル構築と分離ベクトルの最適化による生体音抽出システム

生体音の1つである心音のモデル構築および心音抽出システムの開発を行うとともに，計測用デバイスの開発を行った．心音のモデル構築については，心音の主要成分であるⅡ音のモデル化を行った．具体的には，既存の弁音モデルを拡張（心臓の解剖学的・生理学的要因に起因する制約条件を課して重畳）させることで，大動脈弁音と肺動脈弁音という2つの弁音から構成されるⅡ音を，4個のパラメータ（各弁音の主要周波数および発生タイミング）をもつ時間信号モデルで表現することに成功した．心音抽出システムの開発については，Ⅱ音のパラメータと分離ベクトルを同時に最適化することで，計測音からⅡ音を抽出するシステムを開発した．具体的には，マイクロフォンアレイによるmチャネルの計測音に対し，4個のⅡ音パラメータと要素数mの分離ベクトルを，出力音とモデル音の誤差を損失関数として同時に最適化（計測音に含まれる音のうち最もⅡ音モデルに近い音を探索）する，という信号処理フローを確立した．計測デバイスの開発については，16チャネルの同時計測が可能なマイクロフォンアレイデバイスを作製した．さらに，モニタリング対象を人間だけでなく伴侶動物にまで広げるため，首輪型の体導音計測デバイスも作製した．首輪での体導音計測に際し，被毛による体導音の流出および環境音（ノイズ）の流入という課題が明らかとなった．これに対し，被毛越しでも体導音を計測可能なマイクロフォン（体導音マイク）を開発した．試作した体導音マイクは大きく2つの構造（中間体と密閉空気室）から成り，中間体では，動物の体表に対して音響インピーダンスを整合させることで体導音を体表から中間体へ効率良く伝播（4 dB増幅）させるとともに，ノイズである空気伝播音を26 dB減衰でき，密閉空気室では，聴診器に似た空間的構造により，中間体まで伝播した体導音をさらに19 dB増幅できた．

生体音の1つである心音のモデル構築および心音抽出システムの開発を行うとともに，計測用デバイスの開発を行った．心音のモデル構築については，心音の主要成分であるⅡ音のモデル化を行った．具体的には，既存の弁音モデルを拡張（心臓の解剖学的・生理学的要因に起因する制約条件を課して重畳）させることで，大動脈弁音と肺動脈弁音という2つの弁音から構成されるⅡ音を，4個のパラメータ（各弁音の主要周波数および発生タイミング）をもつ時間信号モデルで表現することに成功した．心音抽出システムの開発については，Ⅱ音のパラメータと分離ベクトルを同時に最適化することで，計測音からⅡ音を抽出するシステムを開発した．具体的には，マイクロフォンアレイによるmチャネルの計測音に対し，4個のⅡ音パラメータと要素数mの分離ベクトルを，出力音とモデル音の誤差を損失関数として同時に最適化（計測音に含まれる音のうち最もⅡ音モデルに近い音を探索）する，という信号処理フローを確立した．計測デバイスの開発については，16チャネルの同時計測が可能なマイクロフォンアレイデバイスを作製した．さらに，モニタリング対象を人間だけでなく伴侶動物にまで広げるため，首輪型の体導音計測デバイスも作製した．首輪での体導音計測に際し，被毛による体導音の流出および環境音（ノイズ）の流入という課題が明らかとなった．これに対し，被毛越しでも体導音を計測可能なマイクロフォン（体導音マイク）を開発した．試作した体導音マイクは大きく2つの構造（中間体と密閉空気室）から成り，中間体では，動物の体表に対して音響インピーダンスを整合させることで体導音を体表から中間体へ効率良く伝播（4 dB増幅）させるとともに，ノイズである空気伝播音を26 dB減衰でき，密閉空気室では，聴診器に似た空間的構造により，中間体まで伝播した体導音をさらに19 dB増幅できた．