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

基于体声模型构建和分离向量优化的体声提取系统

• 批准号: 22K18778
• 负责人: 伊藤 寿浩
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18778/
• 关键词: 生体音; 体導音; 非接触計測; 非侵襲計測; マイクロフォンアレイ

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．

The development of biological sound and heart sound extraction system was studied. The heart sound is composed of two main components: the heart sound and the heart sound. Specifically, the existing sound components are expanded (the anatomical and physiological causes of the heart are important), and the arterial sound components and pulmonary sound components are composed of two sound components, four sound components (the main frequency of each sound component and the generation of sound components), and time signals are successfully displayed. The development of sound extraction system is optimized simultaneously, and the development of sound extraction system is measured. Specifically, the measurement sound is optimized simultaneously, and the number of error loss of output sound is optimized simultaneously (the measurement sound includes the most sound). The measurement of the number of open spaces in the 16-day cycle and the simultaneous measurement of the number of open spaces in the 16-day cycle are possible. The first round of body temperature measurement was carried out by the first round of body temperature measurement. The first round of body temperature measurement was conducted at the time of hair coat, body temperature outflow and environmental sound inflow. This is the first time I've ever seen a woman's hair. Try to make it cold and cold.(Intermediates and Closed Air Chamber) Intermediates are produced, intermediates are integrated, animal body surface is affected by sound, body temperature is affected by body surface is affected by intermediates, effective transmission rate is good (4 dB amplitude increase) Intermediates are produced, air transmission is affected by sound, 26 dB attenuation is caused, closed air chamber is affected, structure of detector space is affected, The intermediate has a 19 dB increase in amplitude.

项目成果

非接触心音計測における独立成分分析の適用の検討（第3報）―マイクロフォンアレイの構成が心音抽出性能に与える影響―

独立分量分析在非接触心音测量中的应用研究（第三次报告）——麦克风阵列配置对心音提取性能的影响——

• 发表时间: 2023
• 作者: Ken Sasaki;and Takayuki Hoshino;村松駿，平瑛美，桃井康行，山本道貴，高松誠一，伊藤寿浩;村松駿，山本道貴，高松誠一，伊藤寿浩
• 通讯作者: 村松駿，山本道貴，高松誠一，伊藤寿浩

体導音マイクを用いた犬の掻破行動の強度推定

使用身体传导声音麦克风​​估计狗抓挠行为的强度

• 发表时间: 2023
• 期刊: 電気学会論文誌E
• 作者: Ken Sasaki;and Takayuki Hoshino;村松駿，平瑛美，桃井康行，山本道貴，高松誠一，伊藤寿浩
• 通讯作者: 村松駿，平瑛美，桃井康行，山本道貴，高松誠一，伊藤寿浩

犬の掻破音計測用首輪型デバイスのための体導音マイクの開発

开发用于测量狗抓挠声音的项圈式装置的体传导声音麦克风

• 发表时间: 2022
• 作者: Shun Muramatsu;Emi Hira;Yasuyuki Momoi;Michitaka Yamamoto;Seiichi Takamatsu;and Toshihiro Itoh;村松駿，平瑛美，桃井康行，山本道貴，高松誠一，伊藤寿浩
• 通讯作者: 村松駿，平瑛美，桃井康行，山本道貴，高松誠一，伊藤寿浩

Cone-Shaped Air Chamber for the Wearable Scratching-Sound Sensing Device

用于可穿戴刮擦声传感装置的锥形气室

• 发表时间: 2022
• 作者: Shun Muramatsu;Yuki Kohata;Emi Hira;Yasuyuki Momoi;Michitaka Yamamoto;Seiichi Takamatsu;and Toshihiro Itoh
• 通讯作者: and Toshihiro Itoh