JP2009254611A - Cough detector - Google Patents

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Takeshi Saito
剛 齋藤
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Konica Minolta Medical and Graphic Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cough detector which can precisely detect cough. <P>SOLUTION: A cough detector 1 characteristically comprises a myogenic potential-measuring means 210 which detects information of myogenic potential which is caused in association with muscular contraction in a subject, a posture-detecting means 220 which detects information of posture of the subject, and a cough-detecting means 3 which detects coughing on the basis of the information of myogenic potential and the information of posture. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、咳検出装置に関する。   The present invention relates to a cough detection device.

咳は、呼吸器系の疾患(特に、喘息、慢性閉塞性肺疾患、気管支炎等)に多く見受けられる症状である。咳の診断は問診に頼っているのが現状であるが、患者は診察時に必ずしも咳をしているとは限らず、医師は患者からの自覚症状を聞くしかない。また、患者も日中の覚醒時には症状を記憶していても、睡眠中の咳については、咳が激しい、眠れない等の表現に留まってしまう。そのため、客観的な評価が行えず有効な治療を行えないという問題があった。   Cough is a common symptom of respiratory diseases (particularly asthma, chronic obstructive pulmonary disease, bronchitis, etc.). The current situation is that the diagnosis of cough depends on an interview, but the patient does not always have cough at the time of the examination, and the doctor can only hear the subjective symptoms from the patient. Moreover, even if the patient remembers the symptoms at the time of awakening during the day, the cough during sleep is limited to expressions such as severe cough and inability to sleep. Therefore, there has been a problem that objective evaluation cannot be performed and effective treatment cannot be performed.

そこで、特許文献1には、咳の評価を客観的に行うために、被検者の喉部に取り付けた加速度センサから得られる信号を予め登録された咳パターンと照合することにより、咳か否かを判断し、咳に基づく信号を認識する咳検出装置が記載されている。   Therefore, in Patent Document 1, in order to objectively evaluate cough, a signal obtained from an acceleration sensor attached to the subject's throat is collated with a pre-registered cough pattern. There is described a cough detection device that determines whether a signal is based on cough.

非特許文献1においては、複数の被験者に対して咳の発生頻度を24時間モニターするために、被験者に取り付けた筋電位計(EMG)及びマクロフォンからの信号取得し、取得した信号をパソコンで解析することにより、咳をカウントしている。
特開平9−98964号公報 Coughing Frequency in patients with persistent cough: assessment using a 24hour ambulatory recorder(European Respiratory Journal 1994,7,1246-1253)
In Non-Patent Document 1, in order to monitor the occurrence frequency of cough for a plurality of subjects for 24 hours, signals are acquired from an electromyograph (EMG) and a macrophone attached to the subjects, and the obtained signals are received by a personal computer. By analyzing, cough is counted.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-98964 Coughing Frequency in patients with persistent cough: assessment using a 24hour ambulatory recorder (European Respiratory Journal 1994, 7, 1246-1253)

しかしながら、特許文献1に記載された咳検出装置においては、加速度センサを被検者の喉部に取り付けるので、例えば、口の中の物を飲み下す際の喉部の動きを誤って咳と検出する可能性がある。また、首を振る動作は日常的に行われる動作であり、これによっても喉部は影響を受け、誤検出の原因となる可能性がある。このように、喉部に加速度センサを取り付けた場合には、誤検出を生じさせる多くの要因が存在する。   However, in the cough detection device described in Patent Document 1, since the acceleration sensor is attached to the subject's throat, for example, the movement of the throat when swallowing an object in the mouth is erroneously detected as cough. there is a possibility. Further, the motion of shaking the head is a routine operation, which also affects the throat and may cause false detection. Thus, when an acceleration sensor is attached to the throat, there are many factors that cause false detection.

また、非特許文献1に記載の方法では、計測された筋電位と音声信号により咳を検出するものであり、筋電位は咳以外の動作に伴う筋肉の収縮によっても信号が検出されるので誤検出を生じさせることになり、音声信号も同様に被験者の発声あるいは外部の雑音によって誤検出を生じさせることになる。   In the method described in Non-Patent Document 1, cough is detected based on the measured myoelectric potential and audio signal. Since the myoelectric potential is also detected due to muscle contraction caused by an operation other than cough, an error occurs. Detection will occur, and the audio signal will also cause erroneous detection due to the voice of the subject or external noise.

本願発明は、以上のような問題に鑑みてなされたものであり、精度良く咳の検出を行うことができる咳検出装置を提供することを目的としている。   This invention is made | formed in view of the above problems, and it aims at providing the cough detection apparatus which can detect a cough accurately.

1.被験者の筋肉の収縮に伴って生じる筋電位情報を検出する筋電位測定手段と、
被験者の姿勢情報を検出する姿勢検出手段と、
前記筋電位情報と前記姿勢情報とに基づいて咳嗽を検出する咳検出手段と、
を有することを特徴とする咳検出装置。
1. A myoelectric potential measuring means for detecting myoelectric potential information generated as the subject's muscle contracts;
Posture detection means for detecting posture information of the subject;
Cough detection means for detecting cough based on the myoelectric potential information and the posture information;
A cough detection device characterized by comprising:

2.前記筋電位測定手段は、被験者の呼吸筋の筋電位情報を検出することを特徴とする前記1に記載の咳検出装置。   2. 2. The cough detection device according to 1 above, wherein the myoelectric potential measuring means detects myoelectric potential information of a respiratory muscle of a subject.

3.前記呼吸筋は、外腹斜筋であることを特徴とする前記2に記載の咳検出装置。   3. 3. The cough detection device according to 2 above, wherein the respiratory muscle is an external oblique muscle.

4.前記咳検出手段は、筋電位情報から候補咳嗽を検出し、該候補咳嗽の検出前後における姿勢情報の変化が所定範囲内である候補咳嗽を、咳と判断することを特徴とする前記1乃至3のいずれかに記載の咳検出装置。   4). The cough detecting means detects candidate cough from myoelectric potential information, and determines the candidate cough whose posture information changes within a predetermined range before and after detecting the candidate cough as a cough. The cough detection device according to any one of the above.

5.音信号を検出するマイクロフォンを有し、
前記咳検出手段は、前記マイクロフォンが検出した音信号及び、前記筋電位情報と前記姿勢情報とに基づいて咳嗽を検出することを特徴とする前記1乃至3のいずれかに記載の咳検出装置。
5. Having a microphone to detect the sound signal;
4. The cough detection device according to any one of 1 to 3, wherein the cough detection unit detects cough based on a sound signal detected by the microphone, the myoelectric potential information, and the posture information.

6.前記咳検出手段は、筋電位情報から候補咳嗽を検出し、該候補咳嗽前後の姿勢情報の変化が所定範囲内であって、かつ、前記マイクロフォンが検出した音信号の音圧値が所定値以上である場合に、候補咳嗽を咳嗽と判断することを特徴とする前記5に記載の咳検出装置。   6). The cough detection means detects a candidate cough from myoelectric potential information, a change in posture information before and after the candidate cough is within a predetermined range, and a sound pressure value of a sound signal detected by the microphone is a predetermined value or more 6. The cough detection device according to 5 above, wherein the candidate cough is determined as cough.

本願発明によれば、筋電位情報と姿勢情報とに基づいて咳嗽を検出する咳検出手段を有することにより、精度良く咳の検出を行うことができる咳検出装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a cough detection device capable of detecting cough with high accuracy by including cough detection means for detecting cough based on myoelectric potential information and posture information.

本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。   Although the present invention will be described based on an embodiment, the present invention is not limited to the embodiment.

[装置構成]
図1は、本実施形態に係る咳検出装置1の構成図である。咳検出装置1は、被検者に取り付けるセンサ部2と当該センサ部2からの信号を解析することにより咳を検出する咳検出部3とからなる。またセンサ部2は、筋電位測定部210、姿勢検出部220とからなる。
[Device configuration]
FIG. 1 is a configuration diagram of a cough detection device 1 according to the present embodiment. The cough detection device 1 includes a sensor unit 2 attached to a subject and a cough detection unit 3 that detects cough by analyzing a signal from the sensor unit 2. The sensor unit 2 includes a myoelectric potential measurement unit 210 and a posture detection unit 220.

筋電位測定部210は「筋電位測定手段」、姿勢検出部220は「姿勢検出手段」、咳検出部3は「咳検出手段」、としてそれぞれ機能する。   The myoelectric potential measurement unit 210 functions as a “myoelectric potential measurement unit”, the posture detection unit 220 functions as a “posture detection unit”, and the cough detection unit 3 functions as a “cough detection unit”.

筋電位測定部210、姿勢検出部220とは、それぞれ通信媒体Lを介して咳検出部3に接続されている。この通信媒体Lは、有線であっても無線であってもよい。無線により接続すれば、有線の場合のようにセンサ部2に用いられているセンサに線を介して不要な振動やノイズを与えてしまう機会を減らすことができるとともに、被検者の行動の制約を少なくすることができる。   The myoelectric potential measurement unit 210 and the posture detection unit 220 are connected to the cough detection unit 3 via the communication medium L, respectively. This communication medium L may be wired or wireless. When connected wirelessly, the chance of giving unnecessary vibration and noise to the sensor used in the sensor unit 2 via the line as in the case of wired connection can be reduced, and the behavior of the subject is restricted. Can be reduced.

「筋電位測定部210」は、被験者の皮膚の表面に貼着して用いる検出極、接地極からなる電極部211と、電極部211で検出された筋電位信号を増幅する増幅器212、増幅器212により増幅された筋電位信号から所定周波数以下の低周波成分及び所定周波数以上の高周波成分を除去するフィルタ回路213、フィルタ回路213により処理された筋電信号をデジタルデータに変換するA/D変換器214、及びA/D変換器214により変換されたデジタルデータを咳検出部3に送信するI/F215から構成されている。   The “myoelectric potential measurement unit 210” includes a detection electrode and an electrode unit 211 including a grounding electrode used by being attached to the surface of the subject's skin, an amplifier 212 that amplifies a myoelectric potential signal detected by the electrode unit 211, and an amplifier 212. Filter circuit 213 for removing low frequency components below a predetermined frequency and high frequency components above a predetermined frequency from the myoelectric signal amplified by the above, and an A / D converter for converting the myoelectric signal processed by the filter circuit 213 into digital data 214, and an I / F 215 that transmits digital data converted by the A / D converter 214 to the cough detection unit 3.

被験者の呼吸筋の近傍の皮膚表面に電極部211の検出極及び接地極を貼着する。筋電位測定部210では、当該被験者の呼吸筋の筋収縮に伴って発生する筋電位を測定する。ここで呼吸筋とは、呼吸運動を司る筋であり、肋間筋、横隔膜、外腹斜筋、内腹斜筋、腹直筋、などがある。咳嗽動作とは、胸腔内圧力を上昇させてから声帯を瞬時に開放して一気に息を吐き出す動作である。当該胸腔内圧力を上昇させるためには肺に息を溜め喉の声帯を閉じてから、外腹斜筋、内腹斜筋、腹直筋、の収縮が行われる。   A detection electrode and a ground electrode of the electrode unit 211 are attached to the skin surface near the respiratory muscles of the subject. The myoelectric potential measurement unit 210 measures the myoelectric potential generated with the contraction of the respiratory muscle of the subject. Here, the respiratory muscle is a muscle that controls respiratory motion, and includes an intercostal muscle, a diaphragm, an external oblique muscle, an internal oblique muscle, a rectus abdominis muscle, and the like. The coughing action is an action of raising the intrathoracic pressure and then immediately releasing the vocal cords to exhale at once. In order to increase the intrathoracic pressure, after breathing in the lungs and closing the vocal cords of the throat, contraction of the external oblique muscle, the internal oblique muscle, and the rectus abdominis muscle is performed.

なお、電極部211の貼着位置としては呼吸筋のうち外腹斜筋の筋電位情報を取得するために、外腹斜筋近傍の皮膚表面に取り付けることが好ましい。測定箇所が心臓から遠い位置にある方が心筋の影響を低減でき、精度よく呼吸筋の動きに伴う咳嗽を検出できるからである。   In addition, as an attachment position of the electrode part 211, in order to acquire the myoelectric potential information of an external oblique muscle among respiratory muscles, attaching to the skin surface near the external oblique muscle is preferable. This is because the influence of the myocardium can be reduced and the cough associated with the movement of the respiratory muscle can be accurately detected when the measurement location is far from the heart.

「姿勢検出部220」は、入力される姿勢の変化を電気信号に変換する加速度計221、加速度計221により変換された電気信号を増幅する増幅器222、増幅器222により増幅された電気信号から所定周波数以上の高周波成分を除去するフィルタ回路223、フィルタ回路223により処理された筋電信号をデジタルデータに変換するA/D変換器224、及びA/D変換器224により変換されたデジタルデータを咳検出部3に送信するI/F225から構成されている。   The “posture detection unit 220” includes an accelerometer 221 that converts an input change in posture into an electric signal, an amplifier 222 that amplifies the electric signal converted by the accelerometer 221, and a predetermined frequency from the electric signal amplified by the amplifier 222. Filter circuit 223 for removing the above high-frequency components, A / D converter 224 for converting the myoelectric signal processed by filter circuit 223 into digital data, and cough detection for the digital data converted by A / D converter 224 The I / F 225 is transmitted to the unit 3.

姿勢検出部220では、加速度計221により被験者の姿勢情報を検出する。姿勢情報とは、姿勢の状態及び姿勢の変化を表す概念である。加速度計221は、被験者の腹部等に取り付けられる。加速度計221は、3軸加速度センサを用いており、被験者の体の左右方向(X軸)、上下方向(Y軸)、前後方向(Z軸)の動きの変化及び、重力に対する向きを検知することにより、被験者に体位等の姿勢の状態、及び姿勢の変化を検出することができる。   In the posture detection unit 220, the posture information of the subject is detected by the accelerometer 221. Posture information is a concept that represents a posture state and a change in posture. The accelerometer 221 is attached to the subject's abdomen or the like. The accelerometer 221 uses a three-axis acceleration sensor, and detects changes in the movement of the subject's body in the left-right direction (X-axis), the vertical direction (Y-axis), the front-rear direction (Z-axis), and the direction with respect to gravity. Thus, the subject can detect the posture state such as the body posture and the change in posture.

電極部211、加速度計221は、皮膚に感さ性の少ない接着剤が塗布された両面テープ等により直接又は間接的に人体に貼着することが好ましい。また、これらの周囲にノイズ防止用のカバー材やクッション材を設けるようにしてもよい。   The electrode part 211 and the accelerometer 221 are preferably attached directly or indirectly to the human body with a double-sided tape or the like applied with an adhesive having a low sensitivity to the skin. Moreover, you may make it provide the cover material and cushion material for noise prevention around these.

本実施形態では、所定周波数以下の低周波成分及び所定周波数以上の高周波成分を除去するフィルタ回路213、223を設けているので、突発的な電気的なノイズによる高周波成分の信号は前もって除去される。   In the present embodiment, the filter circuits 213 and 223 for removing the low frequency component below the predetermined frequency and the high frequency component above the predetermined frequency are provided, so that the signal of the high frequency component due to sudden electrical noise is removed in advance. .

なお、本実施形態においては、姿勢検出部220では、3軸の加速度センサを用いた例について説明するが、これに限られず、3軸のジャイロセンサを用いて角速度の変化を検出することにより被験者の姿勢の変化を検出するようにしてもよい。   In the present embodiment, the posture detection unit 220 describes an example using a triaxial acceleration sensor. However, the present invention is not limited to this, and the subject is detected by detecting a change in angular velocity using a triaxial gyro sensor. A change in posture may be detected.

また、筋電位測定部210と姿勢検出部220を一体化するようにしてもよい。この場合には、被験者へのセンサ部2の貼着位置を腹直筋上とすることが、呼吸筋の動作、及び被験者の姿勢変化の検出精度のともに向上させるという観点から望ましい。   Further, the myoelectric potential measurement unit 210 and the posture detection unit 220 may be integrated. In this case, it is desirable that the position where the sensor unit 2 is attached to the subject is on the rectus abdominis muscle, from the viewpoint of improving both the action of the respiratory muscles and the detection accuracy of the posture change of the subject.

「咳検出部3」は、センサ部2からのデータを受信するI/F31。I/F31で受信されたデータをプログラムに従って処理するCPU32、CPU32での処理に必要なプログラムやデータ等を記憶するROM33、CPU32での処理に必要なプログラムやデータ等を一時的に記憶するRAM34を有し。更にCPU32での処理結果等を半導体メモリ、ハードディスク、あるいは装置に挿入されたDVD−R、CD−R等に保存する記憶装置35。咳検出部3にデータを入力する入力部36、及びCPU32での処理結果等を表示する表示部37を有する。   The “cough detection unit 3” is an I / F 31 that receives data from the sensor unit 2. A CPU 32 that processes data received by the I / F 31 according to a program, a ROM 33 that stores programs and data necessary for processing by the CPU 32, and a RAM 34 that temporarily stores programs and data necessary for processing by the CPU 32 Has. Furthermore, a storage device 35 that stores the processing results in the CPU 32 in a semiconductor memory, hard disk, DVD-R, CD-R, or the like inserted in the device. The cough detection unit 3 includes an input unit 36 for inputting data, and a display unit 37 for displaying a processing result in the CPU 32.

咳検出部3は、専用の情報処理装置で構成されていてもよいし、汎用のパーソナルコンピュータで構成されていてもよい。パーソナルコンピュータであれば、持ち運びが容易にできる携帯情報端末(PDA)であることが好ましい。前者の場合には、センサ部2と一体化してベルト等により被験者の腰部に取り付けるようにしてもよい。このようにすることで煩わしい配線が不要になる。更にこのような形態の場合においては、センサ部2にA/D変換器214、224を設けたが、咳検出部3にA/D変換器を設けるようにしてもよい。   The cough detection unit 3 may be configured with a dedicated information processing device or a general-purpose personal computer. If it is a personal computer, it is preferably a personal digital assistant (PDA) that can be easily carried. In the former case, it may be integrated with the sensor unit 2 and attached to the waist of the subject by a belt or the like. In this way, troublesome wiring becomes unnecessary. Further, in the case of such a form, the A / D converters 214 and 224 are provided in the sensor unit 2, but an A / D converter may be provided in the cough detection unit 3.

[制御フロー]
図2は、本実施形態における咳検出装置1が行う制御フローの説明図である。当該制御フローはCPU32により実行される。なお、本制御フローに先だって、センサ部2が検出したデータは時刻等の経時情報とともに、記憶装置35に記憶されている。
[Control flow]
FIG. 2 is an explanatory diagram of a control flow performed by the cough detection device 1 according to the present embodiment. The control flow is executed by the CPU 32. Prior to this control flow, the data detected by the sensor unit 2 is stored in the storage device 35 together with time-lapse information such as time.

ステップS11では、CPU32では記憶装置35に記憶されているデータから、筋電位情報、姿勢情報を取得する。   In step S <b> 11, the CPU 32 acquires myoelectric potential information and posture information from the data stored in the storage device 35.

ステップS12では、筋電位情報から候補咳嗽の抽出を行う。候補咳嗽の抽出は、例えば単位区間における筋電位のデータの分散値が所定値以上であれば、候補咳嗽であると判断する。なお、検出精度の向上の目的で、筋電位データから所定の周波数帯域のデータを抽出し、抽出した帯域のデータから候補咳嗽の判断を行うようにしてもよい。   In step S12, candidate cough is extracted from the myoelectric potential information. For example, if the variance of the myoelectric potential data in the unit section is equal to or greater than a predetermined value, the candidate cough is extracted as a candidate cough. For the purpose of improving detection accuracy, data of a predetermined frequency band may be extracted from the myoelectric potential data, and the candidate cough may be determined from the extracted band data.

ステップS13では、ステップS12で候補咳嗽が検出された区間(タイミング)に対応する、姿勢情報のデータから、当該区間の前後で被験者の姿勢の変化があったか否かを判断する。姿勢の変化とは例えば立位から座位、座位から臥位、あるいはこれらの相互間の変化をいう。姿勢の変化の実際の波形例1に関しては後述する。   In step S13, it is determined from the posture information data corresponding to the section (timing) in which the candidate cough is detected in step S12 whether or not the subject's posture has changed before and after the section. The change in posture means, for example, a change from a standing position to a sitting position, a sitting position to a supine position, or a mutual change. The actual waveform example 1 of the posture change will be described later.

姿勢の変化がなかったと判断した場合(ステップS13:No)には、ステップS21では、ステップS12で抽出した候補咳嗽を咳嗽と判定して、当該咳嗽を記憶装置35に記録する。   When it is determined that the posture has not changed (step S13: No), in step S21, the candidate cough extracted in step S12 is determined to be cough, and the cough is recorded in the storage device 35.

一方、姿勢の変化があったと判断した場合(ステップS13:Yes)には、CPU32は、候補咳嗽は偽咳嗽であったとして、咳嗽なしと判定して終了する。   On the other hand, if it is determined that there has been a change in posture (step S13: Yes), the CPU 32 determines that the candidate cough is a false cough and determines that there is no cough and ends.

[検出波形例]
図3は、咳嗽発生時の筋電位測定部210と姿勢検出部220での波形データを示したものである。図4は、被験者が姿勢を変化させた際の筋電位測定部210と姿勢検出部220での波形データを示したものである。
[Detection waveform example]
FIG. 3 shows waveform data in the myoelectric potential measuring unit 210 and the posture detecting unit 220 when coughing occurs. FIG. 4 shows waveform data in the myoelectric potential measurement unit 210 and posture detection unit 220 when the subject changes posture.

同図の符号1の欄には、筋電位測定部210からの筋電位の波形データを示しており、符号2x、2y、2zの欄には加速度計221からのx軸方向、y軸方向、z軸方向の波形データをそれぞれ示している。x軸、y軸、z軸は前述のとおり被験者の体の左右方向(X軸)、上下方向(Y軸)、前後方向(Z軸)にそれぞれ対応するように加速度センサの取り付けを行っている。また横軸は時間、縦軸はそれぞれ電位(欄1)、加速度(欄2)を示している。   The column of reference numeral 1 in the figure shows the waveform data of myoelectric potential from the myoelectric potential measuring unit 210, and the columns of reference numerals 2x, 2y, and 2z indicate the x-axis direction, y-axis direction from the accelerometer 221, Waveform data in the z-axis direction is shown. As described above, the acceleration sensor is attached so that the x axis, the y axis, and the z axis correspond to the left and right direction (X axis), the vertical direction (Y axis), and the front and rear direction (Z axis) of the subject's body. . The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents potential (column 1) and acceleration (column 2), respectively.

図3の欄1において符号c1、c2、c3、c4は咳嗽の発生タイミングを示している。同図に示すように咳嗽発生時には、筋電位の波形データの単位区間における分散値が大きくなっていることがわかる。このように筋電位情報により、咳嗽の発生を検出することができる。しかし、その一方で筋電位情報によってのみ咳嗽を検出した場合には、咳嗽以外の事象も、咳嗽と判定してしまう誤検出(偽咳嗽)の問題が生じることになる。以下説明する。   In the column 1 of FIG. 3, reference numerals c1, c2, c3, and c4 indicate cough occurrence timings. As shown in the figure, it can be seen that when cough occurs, the variance value in the unit interval of the waveform data of the myoelectric potential is large. Thus, the occurrence of cough can be detected from the myoelectric potential information. On the other hand, however, when cough is detected only by the myoelectric potential information, a problem of false detection (false cough) that causes an event other than cough to be determined as cough occurs. This will be described below.

図4においては、S1のタイミングにおいては、被験者の状態は立位である。S2では立位から座位に変化したタイミングを示しており、S3では座位の安定状態である。S4は座位から立位に再び変化したタイミングであり、S5では、立位の安定状態である。   In FIG. 4, the state of the subject is standing at the timing of S1. In S2, the timing of changing from the standing position to the sitting position is shown, and in S3, the sitting position is stable. S4 is the timing at which the sitting position changes again from the standing position, and S5 is the standing stable state.

同図に示すようにS2、S4のタイミングでは被験者の姿勢変化に伴う外腹斜筋の収縮が発生するために図4の欄1のα1、α2に示すように筋電位の波形データの単位区間における分散値が大きくなっていることがわかる。そして当該姿勢変化時の波形データを、図3に示した咳嗽発生時の波形データから区別することは難しく、姿勢変化を咳嗽と判定する誤検出が生じることになる。   As shown in the figure, at the timings S2 and S4, contraction of the external oblique muscles accompanying the posture change of the subject occurs. Therefore, as shown by α1 and α2 in column 1 of FIG. As can be seen from FIG. And it is difficult to distinguish the waveform data at the time of the posture change from the waveform data at the time of the occurrence of cough shown in FIG. 3, and an erroneous detection that determines the posture change as cough occurs.

このような問題に対して本実施形態においては、図2の制御フローで説明したように、筋電位の波形データから検出した咳嗽時の特徴を備える波形データ(例えば分散値が大きい)を即座に咳嗽と判断せずに、候補咳嗽として判断を保留する。そして最終的な判断は、被験者の姿勢変化がなかったか否かのNOT演算をすることにより行っている(ステップS13)。   In the present embodiment for such a problem, as described in the control flow of FIG. 2, waveform data (for example, a large variance value) having features at the time of cough detected from waveform data of myoelectric potential is immediately obtained. Judgment is suspended as a candidate cough without being judged as cough. The final determination is made by performing a NOT operation to determine whether or not the subject's posture has changed (step S13).

姿勢変化の検出の例について説明する。姿勢変化の検出は、ステップS12で候補咳嗽α1が検出された区間S2の前後の区間のS1(立位)とS3(座位)における加速度計221の出力を比較することにより行う。姿勢の変化があった場合には、図4の欄2x、2y、2zに示すように姿勢検出部220の加速度センサの出力は大きく変化している。   An example of posture change detection will be described. The posture change is detected by comparing the output of the accelerometer 221 in S1 (standing position) and S3 (sitting position) in the section before and after the section S2 in which the candidate cough α1 is detected in step S12. When the posture is changed, the output of the acceleration sensor of the posture detection unit 220 is greatly changed as shown in columns 2x, 2y, and 2z in FIG.

図4に示す例においては特に立位(S1)から座位(S3)、あるいは座位(S3)から立位(S5)への変化では、同図の欄2x、2zに示す3軸の加速度センサのx方向、z方向の波形データの変化が大きいことがわかる。そして咳検出部3では前後区間での差分をとり、差分が所定値以上であった場合には姿勢変化があったと判断する。なお、姿勢変化時は低周波成分の波形データの変化が大きいことから、平均化処理等により高周波成分の除去を行い、除去後の波形データから、姿勢の変化があったことを検出するようにしてもよい。   In the example shown in FIG. 4, in particular, in the change from the standing position (S1) to the sitting position (S3) or from the sitting position (S3) to the standing position (S5), the three-axis acceleration sensor shown in the columns 2x and 2z in FIG. It can be seen that the change in waveform data in the x and z directions is large. Then, the cough detection unit 3 calculates a difference between the preceding and following sections, and determines that the posture has changed when the difference is equal to or greater than a predetermined value. Since the change in the waveform data of the low frequency component is large when the posture is changed, the high frequency component is removed by averaging processing or the like, and the change in posture is detected from the waveform data after the removal. May be.

そして当該候補咳嗽α1が検出された区間S2の前後の区間(S1とS3)で姿勢検出部220の波形データから被験者の姿勢の変化があったと判断した場合には、候補咳嗽は姿勢変化時の筋肉の収縮によるものであって咳嗽発生に伴うものではないと判断して候補咳嗽を偽咳嗽と判断する。一方で姿勢の変化がなかったと判断した場合には、候補咳嗽は真性の咳嗽であると判断する。   If it is determined that the subject's posture has changed from the waveform data of the posture detector 220 in the sections (S1 and S3) before and after the section S2 in which the candidate cough α1 is detected, The candidate cough is determined to be a pseudo-cough by judging that it is due to muscle contraction and not accompanying the occurrence of cough. On the other hand, if it is determined that the posture has not changed, it is determined that the candidate cough is a true cough.

本実施形態によれば、筋電位情報と姿勢情報とに基づいて咳嗽を検出することにより、精度良く咳の検出を行うことが可能となる。   According to the present embodiment, it is possible to detect cough with high accuracy by detecting cough based on myoelectric potential information and posture information.

[第2の実施形態]
図5、図6に基づいて、第2の実施形態に係る咳検出装置について説明する。図5は第2の実施形態に係る咳検出装置1の構成図である。第2の実施形態においては、図1等に示した実施形態に対して更に音検出部230を追加したものである。当該音検出部230以外の構成に関しては図1に示した実施形態と同一であり同一の符号を付すことにより説明を省略する。
[Second Embodiment]
A cough detection device according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a configuration diagram of the cough detection device 1 according to the second embodiment. In the second embodiment, a sound detection unit 230 is further added to the embodiment shown in FIG. The configuration other than the sound detection unit 230 is the same as that of the embodiment shown in FIG.

同図において「音検出部230」は、いわゆるコンデンサマイクロフォン方式の集音ユニットであり、被験者に貼着させた音検出部230は被験者周囲の音をマイクロフォン231により音信号に変換し、マイクロフォン231で検出された音信号を増幅する増幅器232、増幅器232により増幅された音信号から所定周波数以下の低周波成分及び所定周波数以上の高周波成分を除去するフィルタ回路233、フィルタ回路233により処理された音信号をデジタルデータに変換するA/D変換器234、及びA/D変換器234により変換されたデジタルデータを咳検出部3に送信するI/F235から構成されている。   In the drawing, a “sound detection unit 230” is a so-called condenser microphone type sound collection unit. The sound detection unit 230 attached to the subject converts the sound around the subject into a sound signal by the microphone 231, and the microphone 231 An amplifier 232 that amplifies the detected sound signal, a filter circuit 233 that removes low frequency components below a predetermined frequency and high frequency components above a predetermined frequency from the sound signal amplified by the amplifier 232, and the sound signal processed by the filter circuit 233 Is converted to digital data, and an I / F 235 that transmits the digital data converted by the A / D converter 234 to the cough detection unit 3.

なお、第2の実施形態においても当該音検出部230を筋電位測定部210、姿勢検出部220と一体化するようにしてもよい。   Also in the second embodiment, the sound detection unit 230 may be integrated with the myoelectric potential measurement unit 210 and the posture detection unit 220.

図6は、第2の実施形態における咳検出装置1が行う制御フローの説明図である。当該制御フローは、咳検出部3のCPU32により実行されるフローである。またステップS14以外に関しては図2に示した制御フローと同一であり、説明は省略する。   FIG. 6 is an explanatory diagram of a control flow performed by the cough detection device 1 according to the second embodiment. The control flow is a flow executed by the CPU 32 of the cough detection unit 3. The steps other than step S14 are the same as the control flow shown in FIG.

第2の実施形態においては、筋電位の波形データから検出した咳嗽時の特徴を備える波形データ(ステップS12:Yes)であり、被験者の姿勢変化がない(ステップS13:No)場合であっても咳嗽と判断せずに、判断を保留する。そして更にステップS14において、ステップS12で候補咳嗽が検出された区間(タイミング)に対応する音検出部230により検出した音圧が、所定値以上であった場合には(ステップS14:Yes)、CPU32は当該候補咳嗽を咳嗽と判定する(ステップS21)。一方、音圧が所定値を下回ったと判断した場合には(ステップS14:No)、候補咳嗽は偽咳嗽であったとして、咳嗽なしと判定して終了する(ステップS22)。   In the second embodiment, even if it is waveform data (step S12: Yes) having cough characteristics detected from waveform data of myoelectric potential, and there is no change in the posture of the subject (step S13: No). Suspend judgment without judging cough. In step S14, if the sound pressure detected by the sound detection unit 230 corresponding to the section (timing) in which the candidate cough is detected in step S12 is equal to or greater than a predetermined value (step S14: Yes), the CPU 32 Determines that the candidate cough is cough (step S21). On the other hand, when it is determined that the sound pressure has fallen below the predetermined value (step S14: No), it is determined that the candidate cough is a false cough and the cough is not present, and the process ends (step S22).

本実施形態によれば、筋電位情報から検出した候補咳嗽を、姿勢情報と音信号とにより偽咳嗽であるか、真性咳嗽であるか、を判定することにより精度良く咳の検出を行うことが可能となる。   According to this embodiment, the cough can be detected with high accuracy by determining whether the candidate cough detected from the myoelectric potential information is a pseudo cough or a true cough based on the posture information and the sound signal. It becomes possible.

本実施形態に係る咳検出装置1の構成図である。It is a lineblock diagram of cough detection device 1 concerning this embodiment. 本実施形態における咳検出装置1が行う制御フローの説明図である。It is explanatory drawing of the control flow which the cough detection apparatus 1 in this embodiment performs. 咳嗽発生時の筋電位測定部210と姿勢検出部220での波形データを示したものである。The waveform data in the myoelectric potential measuring unit 210 and the posture detecting unit 220 at the time of occurrence of cough are shown. 被験者が姿勢を変化させた際の筋電位測定部210と姿勢検出部220での波形データを示したものである。The waveform data in the myoelectric potential measurement unit 210 and the posture detection unit 220 when the subject changes his / her posture is shown. 第2の実施形態に係る咳検出装置1の構成図である。It is a block diagram of the cough detection apparatus 1 which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態における咳検出装置1が行う制御フローの説明図である。It is explanatory drawing of the control flow which the cough detection apparatus 1 in 2nd Embodiment performs.

符号の説明Explanation of symbols

1 咳検出装置
2 センサ部
210 筋電位測定部
211 電極部
220 姿勢検出部
221 加速度計
230 音検出部
231 マイクロフォン
3 咳検出部
32 CPU
33 ROM
34 RAM
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cough detection apparatus 2 Sensor part 210 Myoelectric potential measurement part 211 Electrode part 220 Posture detection part 221 Accelerometer 230 Sound detection part 231 Microphone 3 Cough detection part 32 CPU
33 ROM
34 RAM

Claims (6)

被験者の筋肉の収縮に伴って生じる筋電位情報を検出する筋電位測定手段と、
被験者の姿勢情報を検出する姿勢検出手段と、
前記筋電位情報と前記姿勢情報とに基づいて咳嗽を検出する咳検出手段と、
を有することを特徴とする咳検出装置。
A myoelectric potential measuring means for detecting myoelectric potential information generated as the subject's muscle contracts;
Posture detection means for detecting posture information of the subject;
Cough detection means for detecting cough based on the myoelectric potential information and the posture information;
A cough detection device characterized by comprising:
前記筋電位測定手段は、被験者の呼吸筋の筋電位情報を検出することを特徴とする請求項1に記載の咳検出装置。 The cough detection device according to claim 1, wherein the myoelectric potential measuring unit detects myoelectric potential information of a respiratory muscle of a subject. 前記呼吸筋は、外腹斜筋であることを特徴とする請求項2に記載の咳検出装置。 The cough detection device according to claim 2, wherein the respiratory muscle is an external oblique muscle. 前記咳検出手段は、筋電位情報から候補咳嗽を検出し、該候補咳嗽の検出前後における姿勢情報の変化が所定範囲内である候補咳嗽を、咳と判断することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の咳検出装置。 The cough detecting means detects a candidate cough from myoelectric potential information, and determines a candidate cough whose change in posture information is within a predetermined range before and after the detection of the candidate cough as a cough. 4. The cough detection device according to any one of 3. 音信号を検出するマイクロフォンを有し、
前記咳検出手段は、前記マイクロフォンが検出した音信号及び、前記筋電位情報と前記姿勢情報とに基づいて咳嗽を検出することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の咳検出装置。
Having a microphone to detect the sound signal;
The cough detection device according to claim 1, wherein the cough detection unit detects cough based on a sound signal detected by the microphone, the myoelectric potential information, and the posture information. .
前記咳検出手段は、筋電位情報から候補咳嗽を検出し、該候補咳嗽前後の姿勢情報の変化が所定範囲内であって、かつ、前記マイクロフォンが検出した音信号の音圧値が所定値以上である場合に、候補咳嗽を咳嗽と判断することを特徴とする請求項5に記載の咳検出装置。 The cough detection means detects a candidate cough from myoelectric potential information, a change in posture information before and after the candidate cough is within a predetermined range, and a sound pressure value of a sound signal detected by the microphone is a predetermined value or more The cough detection device according to claim 5, wherein the candidate cough is determined as cough.
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