CN102186416A

CN102186416A - 无呼吸检测程序、无呼吸检测装置以及无呼吸检测方法

Info

Publication number: CN102186416A
Application number: CN2008801315321A
Authority: CN
Inventors: 大田恭士; 远藤香绪里; 大谷猛; 外川太郎
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2008-10-16
Filing date: 2008-10-16
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2028-10-16
Also published as: JPWO2010044162A1; CN102186416B; JP4935931B2; US20110190651A1; WO2010044162A1

Abstract

在本发明涉及的无呼吸检测装置(100)判定使用者是否是无呼吸症候群的情况下，呼吸步调分析部(106)基于从周围发出的周围音(包含使用者的寝息、鼾声等)和使用者的姿势信息，判定使用者的呼吸步调。然后，无呼吸检测装置(100)的无呼吸区间提取部(107)基于呼吸步调和周围音中的无音区间，判定在被估计为使用者在呼吸的区间内是否包含有无音区间。

Description

无呼吸检测程序、无呼吸检测装置以及无呼吸检测方法

技术领域

本发明涉及检测使用者的无呼吸状态的无呼吸检测程序、无呼吸检测装置以及无呼吸检测方法。

背景技术

近年，作为检测睡眠时的无呼吸状态的技术，公知有多导睡眠图(以下称为PSG)。该PSG是进行脑波、眼球电图、横膈膜和腹部肌肉的呼吸运动等的计测来进行检查、并检测睡眠时的无呼吸状态的技术。然而，该PSG由于需要在进行脑波、眼球电图、横膈膜和腹部肌肉的呼吸运动等的计测的同时进行检查，因而存在场所的制约、花时间、花费用等问题。

因此，作为便携型的无呼吸检测器，公知有配备了压力感知型的呼吸体动传感器和声音传感器、记录器以及数据处理装置的无呼吸检测器。该无呼吸检测器将由呼吸体动传感器和声音传感器所收集的数据记录在记录器内并计算指标值，使用计算出的指标值来执行无呼吸诊断(例如，参照专利文献1)。

并且，作为确认睡眠时的呼吸状况的技术，公知有计测睡眠时的呼吸音、并使所计测出的无呼吸音的结果可视化的技术(例如，参照专利文献2)。在该技术中，由专家目视可视化了的呼吸音的状况，检查睡眠时的无呼吸。

专利文献1：日本特开平10-295695号公报

专利文献2：日本特开2004-33254号公报

然而，在上述的现有技术中，存在不能简单且低成本地检测睡眠时的无呼吸状态的问题。

例如，在将由呼吸体动传感器和声音传感器所收集的数据记录在记录器内并计算指标值的技术中，与以往的PSG相比较，尽管场所、时间等的问题得到少许缓解，然而存在设备结构规模依然大、使用者所承受的负担大的问题。并且，由于在睡眠时的无呼吸状态的检测(诊断)时需要实际的专家检查，因而还存在花费用的问题。

并且，在上述的计测呼吸音并使结果可视化的技术中，由于仅进行呼吸音的可视化，而不进行是否是无呼吸症候群的分析，因而在睡眠时的无呼吸状态的检测(诊断)中需要有检查可视化了的呼吸音的状况的专家，发生了专家检查费等。

发明内容

因此，本发明是为了解决上述的现有技术的课题而作成的，本发明的目的是提供一种可简单且低成本地检测睡眠时的无呼吸状态的无呼吸检测程序、无呼吸检测装置以及无呼吸检测方法。

为了解决上述课题，达到目的，采用以下作为要件，即该无呼吸检测程序使计算机执行：周围音收录过程，从周围音收录部收录从周围发出的周围音；呼吸步调判定过程，从判定使用者的姿势的姿势判定部取得所述使用者的姿势信息，基于该姿势信息以及所述周围音中的有音区间和无音区间，判定所述使用者的呼吸步调；以及无呼吸检测过程，基于所述周围音中的无音区间和所述呼吸步调，判定在被估计为所述使用者在呼吸的区间内是否包含有所述无音区间，从而来检测所述使用者的无呼吸状态。

根据该无呼吸检测程序，由于根据使用者的姿势、周围音中的有音区间、无音区间来判定呼吸步调，因而可准确地判定呼吸步调，不需要大规模的设备和医师检查而可检测睡眠时的无呼吸状态，因而可简单且低成本、准确地检测睡眠时的无呼吸状态。

附图说明

图1是用于说明本实施例涉及的无呼吸检测装置的概要和特征的图。

图2是示出本实施例涉及的无呼吸检测装置的结构的功能框图。

图3是示出鼾声区间的频谱特性的图。

图4是用于说明呼吸步调分析部的处理一例的图。

图5是示出睡眠时无呼吸检测结果的显示例(1)的图。

图6是示出睡眠时无呼吸检测结果的显示例(2)的图。

图7是示出系统结构的一例的图。

图8是示出本实施例涉及的无呼吸检测装置的处理过程的流程图。

图9是示出无呼吸分析处理的处理过程的流程图。

图10是示出构成本实施例的无呼吸检测装置的计算机的硬件结构的图。

标号说明

20：服务器；30：数据分析用终端；40：计算机；41：输入装置；42：监视器；43：RAM；43a，49a：各种数据；44：ROM；45：通信控制装置；46，101：周围音记录部；47，103：角速度传感器；48：CPU；48a：无呼吸检测过程；49：HDD；49b：无呼吸检测程序；50：总线；100：无呼吸检测装置；102：有音无音判定部；104：就寝姿势判定部；105：鼾声判定部；106：呼吸步调分析部；107：无呼吸区间提取部；108：存储部；109：统计处理部；110：结果显示部；111：无呼吸报知部；112：网络收发部。

具体实施方式

以下参照附图，详细说明本发明涉及的无呼吸检测程序、无呼吸检测装置以及无呼吸检测方法的实施例。

实施例

首先，说明本实施例涉及的无呼吸检测装置的概要和特征。图1是用于说明本实施例涉及的无呼吸检测装置的概要和特征的图。在本实施例中作为一例，假定无呼吸检测装置设置在使用者的胸部衣袋等内，检测使用者的无呼吸状态。

作为人体特征，在医学上公知的是，如图1的上侧所示，在使用者仰卧的情况下，容易引起鼾声和无呼吸，如图1的下侧所示在使用者进行翻身的情况下(或者在侧卧的情况下)，鼾声停止。本实施例的无呼吸检测装置着眼于这一点，检测使用者的无呼吸状态。

本实施例涉及的无呼吸检测装置在判定使用者是否是无呼吸症候群的情况下，基于从周围发出的周围音(包含使用者的寝息、鼾声等)和使用者的姿势信息，判定使用者的呼吸步调。

具体地说，由于当使用者仰卧时打鼾的情况多，因而无呼吸检测装置在周围音包含有鼾声特征的情况下，根据周围音的有音区间和无音区间的周期长度、时长判定使用者的呼吸步调。

另一方面，在使用者侧卧的情况下，使用者打鼾的情况少，在周围音内包含翻身时的噪音(摩擦音)的可能性高，因而无呼吸检测装置不利用翻身时的周围音。

然后，无呼吸检测装置通过基于呼吸步调和周围音中的无音区间，判定在被估计为使用者呼吸的区间内是否包含无音区间，来检测使用者的无呼吸状态。

这样，本实施例的无呼吸检测装置由于根据使用者的姿势信息来判定使用者的呼吸步调，因而可消除噪音等的影响，精度良好地判定使用者的呼吸步调，可简单且低成本地检测睡眠时的无呼吸状态。

下面，说明本实施例涉及的无呼吸检测装置的结构。图2是示出本实施例涉及的无呼吸检测装置的结构的功能框图。如图2所示，该无呼吸检测装置100具有：周围音收录部101，有音无音判定部102，角速度传感器103，就寝姿势判定部104，鼾声判定部105，呼吸步调分析部106，无呼吸区间提取部107，存储部108，统计处理部109，结果显示部110，无呼吸报知部111，以及网络收发部112。

其中，周围音收录部101是收录从无呼吸检测装置100的周围发出的周围音的处理部，具有例如麦克风等。该周围音收录部101将使用麦克风等所收录的周围音输出到有音无音判定部102。

有音无音判定部102是判定周围音内包含的有音区间和无音区间的处理部。例如，有音无音判定部102按照每个小时对周围音进行帧分割，分析每帧的声音特征量，判定是有音还是无音，判定有音区间、无音区间。有音无音判定部102在根据周围音判定出有音区间的情况下，将有音区间和周围音的数据输出到鼾声判定部105。

并且，有音无音判定部102判定各帧内包含的周围音成为无音的定时和无音区间，将所判定出的成为无音的定时、无音区间、周围音的数据输出到无呼吸区间提取部107。有音无音判定部102可以将完全没有声音的状态判定为无音，也可以将预定阈值以下的轻微音判定为无音。并且，有音无音判定部102将有音区间、无音区间、周围音的数据输出到呼吸步调分析部106。

角速度传感器103是测定无呼吸检测装置100的角速度的传感器。角速度传感器103将所测定的角速度的数据输出到就寝姿势判定部104。

就寝姿势判定部104是基于从角速度传感器103输出的角速度判定使用者的姿势的处理部。例如，就寝姿势判定部104在角速度小于阈值的情况下，将使用者的姿势判定为仰卧，在角速度在阈值以上的情况下，将使用者的姿势判定为侧卧，将判定结果输出到鼾声判定部105。另外，判定使用者的姿势的方法不限于上述方法，可以使用任何现有技术来判定使用者的姿势。

鼾声判定部105是判定在有音区间中的周围音的数据内是否包含有睡眠中的鼾声(寝息)特征的处理部。具体地说，对鼾声判定部105的处理进行说明，首先，鼾声判定部105取得就寝姿势判定部104的判定结果，判定使用者的姿势是仰卧还是侧卧。

在使用者的姿势是仰卧的情况下，鼾声判定部105将与有音区间对应的周围音的频率特性与鼾声的频率特性进行比较，在各频率特性的一致率在阈值以上的情况下，判定为在有音区间内包含有鼾声特征。另外，假定鼾声的频率特性由鼾声判定部105保持。

在使用者的姿势是侧卧的情况下，鼾声判定部105判定为与有音区间对应的频率音内不包含鼾声特征。或者，鼾声判定部105在使用者的姿势是侧卧的情况下，可以降低针对周围音的灵敏度，去除噪音影响，将去除了噪音影响的周围音的频率特性与鼾声的频率特性进行比较，在各频率特性的一致率在阈值以上的情况下，判定为在有音区间内包含有鼾声特征。

鼾声判定部105在判定为在有音区间内包含有鼾声特征的情况下，将具有鼾声特征的有音区间的周围音输出到呼吸步调分析部106。在以下说明中，将具有鼾声特征的有音区间标记为鼾声区间。图3是示出鼾声区间的频谱特性的图。图3的箭头所示的区间为鼾声区间。

呼吸步调分析部106是使用有音区间(鼾声区间)、无音区间、周围音来分析表示被估计为呼吸(打鼾)的“鼾声估计区间”的周期的呼吸步调的处理部。呼吸步调分析部106将分析结果输出到无呼吸区间提取部107。图4是用于说明呼吸步调分析部106的处理一例的图。

在图4所示的例子中，呼吸步调分析部106计算出鼾声区间的时长为“0.9秒”、以及鼾声区间的周期长度为“2.7秒”。另外，呼吸步调分析部106在计算时长、周期长度的情况下，可以利用预定时间进行平均化，以期望统计的准确性。

例如，呼吸步调分析部106可使用下式：

Freq_ave＝60U/P_ave …(1)

来计算呼吸步调(Freq_ave)。式(1)所示的P_ave(秒)是周期长度的平均值，U是表示是以几分钟为单位的呼吸步调的值。例如，当把1代入U时，根据式(1)计算每1分钟的呼吸步调。

无呼吸区间提取部107是基于成为使用者的无音区间的定时、时长、呼吸步调的分析结果检测使用者的无呼吸状态的处理部。以下，具体说明无呼吸区间提取部107的处理。

首先，无呼吸区间提取部107根据呼吸步调、鼾声的时长，计算被估计出鼾声的区间(以下称为鼾声估计区间)，判定被判定为无音的无音区间是否存在于鼾声估计区间内。然后，在无音区间存在于鼾声估计区间内的情况下，无呼吸区间提取部107判定为鼾声停止。

例如，使用者在通常时，如图4所示，约每2.7秒，就打鼾约0.9秒，然而在无音区间以与每约0.9秒的鼾声定时重合的方式存在的情况下(在应该打鼾的定时存在无音区间的情况下)，无呼吸区间提取部107判定为鼾声停止。

接下来，无呼吸区间提取部107在判定为鼾声停止的情况下，判定该鼾声的停止是偶发的停止、还是由无呼吸症候群引起的停止。例如，无呼吸区间提取部107在管理者决定的时间内检测出预定次数以上的鼾声停止的情况下，判定为使用者是无呼吸状态。

无呼吸区间提取部107在判定为使用者是无呼吸状态的情况下，将表示使用者是无呼吸状态的信息输出到无呼吸报知部111。并且，无呼吸区间提取部107将判定结果输出到存储部108。

存储部108是存储无呼吸区间提取部107的判定结果、鼾声判定部105的判定结果、从有音无音判定部102输出的周围音等的数据的存储部。

统计处理部109是从存储部108中读出无呼吸区间的判定结果并进行统计处理的处理部。具体地说，统计处理部109从存储部108中读出无呼吸区间的提取结果，进行统计处理，计算无呼吸症候群的可能性，将计算结果通知给结果显示部110。例如，统计处理部109也可以计算无呼吸区间的时间对整体时间的比例、无呼吸区间的总时间、无呼吸区间的有无，作为表示无呼吸症候群的可能性的信息。

结果显示部110是将统计结果即无呼吸症候群的可能性显示给使用者的处理部，具有显示器、扬声器。例如，如图5和图6所示，结果显示部110也可以将无呼吸症候群的可能性数值化后来显示。图5和图6是示出睡眠时无呼吸检测结果的显示例的图。

并且，结果显示部110也可以根据统计结果显示督促专门医师的诊断的意思。也就是说，由于无呼吸检测装置100将无呼吸症候群的可能性显示给使用者，因而使用者可容易地知道无呼吸症候群的诊断结果。

无呼吸报知部111是在通过无呼吸区间提取部107判定为使用者是无呼吸状态的情况下向使用者报知是无呼吸状态的处理部，具有报警器或振动器。具体地说，在判定为使用者无呼吸的情况下，无呼吸报知部111使报警器或振动器工作。

也就是说，向睡眠中的使用者报知是无呼吸状态来进行无呼吸的控制。另外，关于是否报知是无呼吸状态，可由使用者设定，也可以设定成不使报警器或振动器工作。

网络收发部112是控制在与连接于无呼吸检测装置100的服务器以及分析用终端之间进行交换的各种信息相关的通信的处理部。图7是示出系统结构的一例的图。如图7所示，无呼吸检测装置100经由公用网与服务器20连接，并且，服务器20经由专用网(例如，医疗网络)与数据分析用终端(例如，医师诊断使用的终端)30连接。

例如，网络收发部112将存储在存储部108内的无呼吸区间的提取结果作为统计数据经由服务器20发送到数据分析用终端30。也就是说，无呼吸检测装置100在将无呼吸区间的检测结果作为统计数据发送到了数据分析用终端30的情况下，能将该统计数据有效用作在医师从数据分析用终端30进行诊断时的辅助信息，可协助睡眠时无呼吸症候群的诊断。

下面，说明本实施例涉及的无呼吸检测装置100的处理过程。图8是示出本实施例涉及的无呼吸检测装置100的处理过程的流程图。如图8所示，在无呼吸检测装置100中，周围音收录部101收录周围音(步骤S101)，有音无音判定部102将所收录的周围音的数据分割为每预定时间的帧(步骤S102)，分析声音特征量，判定是有音还是无音(步骤S103)。

然后，无呼吸检测装置100在判定为是无音的情况下(步骤S104，否)，执行无呼吸分析处理(步骤S105)。另一方面，无呼吸检测装置100在判定为有音的情况下(步骤S104，是)，执行鼾声分析处理(步骤S106)。

无呼吸检测装置100在判定为使用者的姿势是仰卧状态、且周围音内包含有鼾声特征的情况下(步骤S107，是)，计算包含无音区间的区间信息以及鼾声区间的时长和周期长度(步骤S108)，分析使用者的呼吸步调(步骤S109)。

另一方面，无呼吸检测装置100在使用者的姿势是侧卧状态的情况下、或者在周围音内不包含有鼾声特征的情况下(步骤S107，否)，结束处理。

下面，说明图8的步骤S105所示的无呼吸分析处理。图9是示出无呼吸分析处理的处理过程的流程图。如图9所示，无呼吸检测装置100根据所分析的呼吸步调、鼾声区间的时长取得鼾声估计区间信息(步骤S201)，对被判定为无音的无音区间是否在鼾声估计区间内进行判定(步骤S202)。

在无音区间包含在鼾声估计区间内的情况下，也就是说，在不是鼾声估计区间的停止的情况下(步骤S202，否)，无呼吸检测装置100结束无呼吸分析处理。另一方面，在是鼾声估计区间内的停止的情况下(步骤S202，是)，进行停止发生时间、继续时间的计测(步骤S203)，进行与呼吸步调分析结果的对照(步骤S204)，判定鼾声停止是由于无呼吸而引起的还是单单鼾声消失(步骤S205)。

无呼吸检测装置100在判定为鼾声停止是无呼吸的情况下(步骤S205，是)，向使用者报知无呼吸(步骤S206)，结束处理。另一方面，无呼吸检测装置100在判定为鼾声停止不是无呼吸的情况下(步骤S205，否)，判定为是单单鼾声消失而不是无呼吸，在该状态下结束处理。

如上所述，本实施例涉及的无呼吸检测装置100在判定使用者是否是无呼吸症候群的情况下，基于从周围发出的周围音(包含使用者的寝息、鼾声等)和使用者的姿势信息，判定使用者的呼吸步调。而且，无呼吸检测装置100由于通过基于呼吸步调和周围音中的无音区间来判定在被估计为使用者呼吸的区间内是否包含有无音区间，来检测使用者的无呼吸状态，因而可简单且低成本地检测睡眠时的无呼吸状态。

另外，在本实施例中所说明的各处理中，作为自动进行的处理来说明的处理的全部或一部分也可以手动进行，或者，作为手动进行的处理来说明的处理的全部或一部分也可以使用公知方法自动进行。此外，关于包含在上述文件中或附图中所示的处理过程、控制过程、具体名称、各种数据和参数的信息，除了特别记载的情况以外，可任意变更。

并且，图2所示的无呼吸检测装置100的各构成要素是功能概念性的，不必要求在物理上如图所示构成。另外，在本实施例中所说明的各种处理过程可通过在个人计算机、工作站等计算机中执行预先准备好的程序来实现。

图10是示出构成本实施例的无呼吸检测装置100的计算机的硬件结构的图。如图10所示，该计算机(无呼吸检测装置)40经由总线50连接输入装置41、监视器42、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)43、ROM(Read Only Memory，只读存储器)44、通过网络与其它装置进行通信的通信控制装置45、记录周围音的周围音记录部46、角速度传感器47、CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)48、以及HDD(硬盘驱动器)49。

而且，在HDD49内存储有发挥与上述的无呼吸检测装置100的功能相同的功能的无呼吸检测程序49b。CPU48读出无呼吸检测程序49b并执行该程序，从而起动无呼吸检测过程48a。

这里，无呼吸检测过程48a对应于图2的有音无音判定部102、就寝姿势判定部104、鼾声判定部105、呼吸步调分析部106、无呼吸区间提取部107、统计处理部109、结果显示部110、无呼吸报知部111、以及网络收发部112。并且，HDD49存储与存储在无呼吸检测装置100的存储部108内的信息对应的各种数据49a。CPU48读出存储在HDD49内的各种数据49a，将其存储在RAM43内，利用存储在RAM43内的各种数据43a来检测使用者的无呼吸状态。

另外，图10所示的无呼吸检测程序49b无需一定从最开始便存储在HDD49内。例如，可以将无呼吸检测程序49b存储在插入到计算机内的软盘(FD)、CD-ROM、DVD盘、光磁盘、IC卡等“可移动的物理介质”、或者配备在计算机的内外的硬盘驱动器(HDD)等“固定用的物理介质”、以及经由公用线路、互联网、LAN、WAN等与计算机连接的“其它计算机(或服务器)”等内，计算机可以从它们中读出无呼吸检测程序49b并执行该程序。

Claims

1.一种无呼吸检测程序，其特征在于，该无呼吸检测程序使计算机执行：

周围音收录过程，从周围音收录部收录从周围发出的周围音；

呼吸步调判定过程，从判定使用者的姿势的姿势判定部取得所述使用者的姿势信息，基于该姿势信息以及所述周围音中的有音区间和无音区间，判定所述使用者的呼吸步调；以及

无呼吸检测过程，基于所述周围音中的无音区间和所述呼吸步调，判定在被估计为所述使用者在呼吸的区间内是否包含有所述无音区间，由此来检测所述使用者的无呼吸状态。

2.根据权利要求1所述的无呼吸检测程序，其特征在于，所述呼吸步调判定过程在所述使用者的姿势是仰卧、而且所述周围音的有音区间内包含有所述使用者的鼾声特征的情况下，根据所述周围音中的有音区间和无音区间来判定所述呼吸步调。

3.根据权利要求1或2所述的无呼吸检测程序，其特征在于，所述呼吸步调判定过程在所述使用者的姿势是侧卧的情况下，降低针对所述周围音的灵敏度，之后判定所述周围音的有音区间内是否包含有所述使用者的鼾声特征，在包含有鼾声特征的情况下，根据所述周围音中的有音区间和无音区间来判定所述呼吸步调。

4.一种无呼吸检测装置，其特征在于，该无呼吸检测装置具有：

周围音收录单元，其收录从周围发出的周围音；

呼吸步调判定单元，其从判定使用者的姿势的姿势判定部取得所述使用者的姿势信息，基于该姿势信息以及所述周围音中的有音区间和无音区间，判定所述使用者的呼吸步调；以及

无呼吸检测单元，其基于所述周围音中的无音区间和所述呼吸步调，判定在被估计为所述使用者在呼吸的区间内是否包含有所述无音区间，从而来检测所述使用者的无呼吸状态。

5.根据权利要求4所述的无呼吸检测装置，其特征在于，所述呼吸步调判定单元在所述使用者的姿势是仰卧、而且所述周围音的有音区间内包含有所述使用者的鼾声特征的情况下，根据所述周围音中的有音区间和无音区间来判定所述呼吸步调。

6.根据权利要求4或5所述的无呼吸检测装置，其特征在于，所述呼吸步调判定单元在所述使用者的姿势是侧卧的情况下，降低针对所述周围音的灵敏度，之后判定所述周围音的有音区间内是否包含有所述使用者的鼾声特征，在包含有鼾声特征的情况下，根据所述周围音中的有音区间和无音区间来判定所述呼吸步调。

7.一种无呼吸检测方法，其特征在于，包含由无呼吸检测装置执行的以下步骤：

周围音收录步骤，从周围音收录部收录从周围发出的周围音；

呼吸步调判定步骤，从判定使用者的姿势的姿势判定部取得所述使用者的姿势信息，基于该姿势信息以及所述周围音中的有音区间和无音区间，判定所述使用者的呼吸步调；以及

无呼吸检测步骤，基于所述周围音中的无音区间和所述呼吸步调，判定在被估计为所述使用者在呼吸的区间内是否包含有所述无音区间，由此检测所述使用者的无呼吸状态。

8.根据权利要求7所述的无呼吸检测方法，其特征在于，所述呼吸步调判定步骤在所述使用者的姿势是仰卧、而且所述周围音的有音区间内包含有所述使用者的鼾声特征的情况下，根据所述周围音中的有音区间和无音区间来判定所述呼吸步调。

9.根据权利要求7或8所述的无呼吸检测方法，其特征在于，所述呼吸步调判定步骤在所述使用者的姿势是侧卧的情况下，降低针对所述周围音的灵敏度，之后判定所述周围音的有音区间内是否包含有所述使用者的鼾声特征，在包含有鼾声特征的情况下，根据所述周围音中的有音区间和无音区间来判定所述呼吸步调。