JPH06161470A

JPH06161470A - 生体音計測装置

Info

Publication number: JPH06161470A
Application number: JP4314977A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Nakayama; 淑中山; Akifumi Suzuki; 彰文鈴木; Satoshi Mori; 聡森
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1992-11-25
Publication date: 1994-06-07

Abstract

(57)【要約】【目的】体表に接触して生体音を計測する生体音計測
装置に関し、簡単な操作で周囲の騒音を除去できるよう
にすることを目的とする。【構成】第１のマイクロフォン１が体表４に接触して
肺５等からの生体音ｓを聴取し、体表４から離れて設け
られた第２のマイクロフォン２が周囲の騒音ｘを聴取す
る。騒音除去手段３は、第２のマイクロフォン２によっ
て聴取された騒音ｘに基づいて、第１のマイクロフォン
１によって聴取された生体音ｓから騒音成分を除去す
る。これにより、騒音の除去された正確な生体音が計測
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は生体音を計測する生体音
計測装置に関し、特に体表に接触して生体音を計測する
生体音計測装置に関する。

【０００２】通常、生体音の計測は、防音室のような充
分静かな環境で行われるのが理想であるが、診察室やベ
ッドサイドといった環境では、人の声や機器音等の様々
な騒音がマイクロフォンに混入し、正確な生体音を計測
することが困難となっている。

【０００３】

【従来の技術】従来の生体音の計測には、マイクロフォ
ンを体表に密着させていたが、周囲の騒音も同時に拾っ
てしまうという欠点があった。

【０００４】そこで、本出願人は、マイクロフォンの周
囲を金属カバーで覆って遮音効果を調べる実験を行なっ
た。図５はこの金属カバーによる遮音効果を調べるため
の実験方法を示す図である。ここでは、肺音についての
実験を行なった。マイクロフォン５２を胸壁５４に接触
させ、このマイクロフォン５２の周囲を外径１０ｃｍ、
高さ４ｃｍの円筒形の金属カバー５３で覆う。この状態
で肺５５の肺音ｓを聴取し、これを肺音計測装置５１で
収録して分析する。

【０００５】この結果、騒音ｘについて、１００Ｈｚか
ら１ｋＨｚの帯域で１５〜３０ｄＢの遮音効果を得た。
一方、胸壁５４には金属カバー５３を覆せず、マイクロ
フォン５２本体の遮音を強化するだけでは、数ｄＢの遮
音効果しか得られなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の結果から、騒音
ｘの混入経路として、測定点の周囲の胸壁５４を通って
マイクロフォン５２に入る経路が支配的であることが分
かる。

【０００７】ただし、上記のように肺音の測定の度に金
属カバーを用いることは不便であり、また、胸壁５４に
密着させるためには、様々な形状のものが必要であり、
例えば腋の下等の測定ができないという問題点がある。

【０００８】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、周囲の騒音を除去でき、計測作業が簡単な肺
音計測装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１は上記目的を達成す
る本発明の生体音計測装置の原理図である。本発明で
は、体表４に接触して生体音ｓを聴取する第１のマイク
ロフォン１と、体表４から離れて設けられ周囲の騒音ｘ
を聴取する第２のマイクロフォン２と、騒音ｘに基づい
て生体音ｓから騒音成分を除去する騒音除去手段３とが
設けられる。

【００１０】

【作用】第１のマイクロフォン１が体表４に接触して肺
５等からの生体音ｓを聴取し、体表４から離れて設けら
れた第２のマイクロフォン２が周囲の騒音ｘを聴取す
る。騒音除去手段３は、第２のマイクロフォン２によっ
て聴取された騒音ｘに基づいて第１のマイクロフォン１
によって聴取された生体音ｓから騒音成分を除去する。

【００１１】これにより、騒音の除去された正確な生体
音が計測される。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図２は本実施例の肺音計測装置による肺音計測
方法を示す図である。肺音計測装置本体１１には、マイ
クロフォン１２が接続されている。このマイクロフォン
１２は、主マイクロフォン１２ａおよび補助マイクロフ
ォン１２ｂから構成されている。主マイクロフォン１２
ａは、人体１３の胸壁１４に接触して肺１５からの肺音
ｓを聴取する。ただし、この主マイクロフォン１２ａに
は、周囲の騒音ｘが胸壁１４を介して変質し、騒音ａｘ
となって入力される。一方、補助マイクロフォン１２ｂ
は、胸壁１４から所定距離だけ離れるように主マイクロ
フォン１２ａと一体に設けられており、周囲の騒音ｘを
聴取する。

【００１３】主マイクロフォン１２ａおよび補助マイク
ロフォン１２ｂによってそれぞれ聴取された肺音ｓ＋騒
音ａｘ、および騒音ｘは、肺音計測装置１１に送られ
る。肺音計測装置１１は、パソコンまたはワークステー
ション等のコンピュータであり、適応型のノイズキャン
セラ１１ａと、記憶手段１１ｂとが設けられている。ノ
イズキャンセラ１１ａは、補助マイクロフォン１２ｂか
ら入力された騒音ｘの信号成分に後述する処理を加え、
その値を主マイクロフォン１２ａから入力された肺音ｓ
＋騒音ａｘの信号成分から減算する機能を有している。
このノイズキャンセラ１１ａは、ＤＳＰ（Digital Sign
al Processor) 等を用いてハードウェアで構成してもよ
い。

【００１４】こうしてノイズキャンセラ１１ａによって
処理された肺音データは、記憶手段１１ｂに格納され、
必要に応じて表示装置１７で表示される。このデータ処
理の操作はキーボード１６によって行われる。なお、記
憶手段１１ｂは、ＲＡＭでもよいし、フロッピィディス
クやハードディスク等の外部記憶装置であってもよい。

【００１５】図３はノイズキャンセラ１１ａの機能構成
を示すブロック図である。周囲の騒音ｘは、補助マイク
ロフォン１２ｂを介してノイズキャンセラ１１ａに送ら
れる。また、騒音ｘは、胸壁１４を通ることにより変換
されてａｘとなり、肺音ｓに混入して主マイクロフォン
１２ａで聴取されてノイズキャンセラ１１ａの減算器２
２に送られる。

【００１６】時刻ｎにノイズキャンセラ１１ａに入力さ
れた騒音ｘ（ｎ）は、乗算器２３１、遅延回路２４１に
送られる。乗算器２３１では、適応アルゴリズム２１か
ら送られる係数ｈ（１，ｎ）と騒音ｘ（ｎ）とを乗算
し、その値を加算器２５に送る。遅延回路２４１は、騒
音ｘ（ｎ）を単位遅延Ｚ^-1で遅延し、次段の乗算器２３
２および遅延回路２４２に送る。

【００１７】このノイズキャンセラ１１ａでは、図のよ
うに合計Ｍ個の乗算器２３１〜２３Ｍと、（Ｍ−１）個
の遅延回路２４１〜２４（Ｍ−１）が設けられている。
１＜ｉ＜Ｍとすると、ｉ番目の乗算器２３ｉでは、適応
アルゴリズム２１から送られる係数ｈ（ｉ，ｎ）と前段
の遅延回路２４（ｉ−１）からの出力を乗算し、加算器
２５に送る。

【００１８】加算器２５は、乗算器２３１〜２３Ｍから
の出力を加算演算し、出力ｙ（ｎ）を減算器２２に送
る。このとき、ｙ（ｎ）は、

【００１９】

【数１】ｙ（ｎ）＝Ｘ^T（ｎ）Ｈ（ｎ）・・・（１）となる。ただし、Ｘ（ｎ）はトランスバーサルフィルタ
としてのノイズキャンセラ１１ａのタップ入力ベクト
ル、Ｘ^T（ｎ）はＸ（ｎ）の転置行列、Ｈ（ｎ）はフィ
ルタ係数ベクトルであり、Ｘ（ｎ）およびＨ（ｎ）はそ
れぞれ、

【００２０】

【数２】

【００２１】

【数３】

【００２２】である。減算器２２では、マイクロフォン
１２ａからの出力ｓ（ｎ）＋ａｘ（ｎ）から出力ｙ
（ｎ）を減算し、誤差信号ｅ（ｎ）を出力する。ここ
で、誤差信号ｅ（ｎ）は、

【００２３】

【数４】であり、また、その平均２乗誤差Ｅ〔ｅ²（ｎ）〕は、

【００２４】

【数５】となる。ここで、式（５）の第１項は、適応動作とは無
関係である。第２項は、信号と騒音とが無相関としてよ
いとすれば０となる。よって、式（５）は、

【００２５】

【数６】となる。よって、Ｅ〔ｅ²（ｎ）〕を最小にすれば、誤
差信号ｅ（ｎ）は純粋な信号ｓ（ｔ）を２乗平均誤差最
小の意味で近似することになる。

【００２６】トランスバーサルフィルタのフィルタ係数
ベクトルＨ（ｎ）を２乗平均誤差最小の意味で最適化す
るには、フィルタの正規方程式を解けばよいが、相関係
数や逆行列の計算が必要となり効率が悪い。このため、
本実施例では、ＷｉｄｒｏｗとＨｏｆｆによって提案さ
れたＬＭＳ（Least Mean Square)アルゴリズムを用い
た。このＬＭＳアルゴリズムは適応フィルタの実現にお
いて広く用いられているものであり、ここでは結果のみ
を述べる。すなわち、ＬＭＳアルゴリズムにおいては、
フィルタ係数ベクトルＨ（ｎ）は次式のように更新され
る。

【００２７】

【数７】ただし、μはフィルタ係数の収束速度や安定性および誤
調整と言われる収束後の最適値との偏差に影響を及ぼす
パラメータである。

【００２８】図４は本実施例の肺音計測装置１１の実験
結果例を示す図であり、（Ａ）は主マイクロフォン１２
ａのみによる周回騒音の混入した肺音の録音データのグ
ラフであり、（Ｂ）は補助マイクロフォン１２ｂおよび
ノイズキャンセラ１１ａを加えて処理を行なった結果の
グラフである。各グラフの横軸は時間（秒）であり、縦
軸は出力レベルである。また、縦軸の数字は、録音デー
タの最大レベルを１として正規化したものを示してあ
る。

【００２９】この実験で録音した肺音は、肺胞呼吸音と
言われる吸気時に強く聞こえるものである。図４（Ａ）
では範囲Ａ１およびＡ２に、同図（Ｂ）では範囲Ｂ１お
よびＢ２に、それぞれ２回づつ波形が現れている。ま
た、この実験では、周囲の騒音としてラジオのニュース
の音声を用いている。

【００３０】図４（Ａ）、（Ｂ）を比べて分かるよう
に、（Ｂ）では大幅に騒音が除去され、肺音が鮮明に計
測されている。また、この実験では図（Ａ）、（Ｂ）と
もに０秒から適応されているが、図（Ｂ）では３秒程度
でノイズキャンセラ１１ａの適応処理が完了しているこ
とが分かる。

【００３１】なお、本実施例では、肺音計測装置１１を
ワークステーション等に適用したが、ノイズキャンセラ
１１ａをＤＳＰ（Digital Signal Processor) で実現し
てリアルタイム処理を行い、Ｄ／Ａ変換器とヘッドフォ
ン等を設けることによって、耐騒音性の高い電子式聴診
器を実現することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、第２の
マイクロホンで聴取した周囲の騒音に基づいて、第１の
マイクロフォンで聴取された生体音から騒音成分を騒音
除去手段により除去するようにしたので、騒音の除去さ
れた正確な生体音が計測される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本実施例の肺音計測装置による肺音計測方法を
示す図である。

【図３】ノイズキャンセラの機能構成を示すブロック図
である。

【図４】肺音計測装置の実験結果例を示す図であり、
（Ａ）は主マイクロフォンのみによる周回騒音の混入し
た肺音の録音データのグラフであり、（Ｂ）は補助マイ
クロフォンおよびノイズキャンセラを加えて処理を行な
った結果の録音データのグラフである。

【図５】金属カバーによる遮音効果を調べるための実験
方法を示す図である。

【符号の説明】

１第１のマイクロフォン２第２のマイクロフォン３騒音除去手段４体表５肺１１肺音計測装置１１ａノイズキャンセラ１２ａ主マイクロフォン１２ｂ補助マイクロフォン１３人体１４胸壁１５肺２１適応アルゴリズム２３１〜２３Ｍ乗算器２４１〜２４（Ｍ−１）遅延回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鈴木彰文神奈川県川崎市多摩区生田６丁目６番１号 (72)発明者森聡神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体音を計測する生体音計測装置におい
て、体表（４）に接触して前記生体音（ｓ）を聴取する第１
のマイクロフォン（１）と、前記体表（４）から離れて設けられ周囲の騒音（ｘ）を
聴取する第２のマイクロフォン（２）と、前記騒音（ｘ）に基づいて前記生体音（ｓ）から騒音成
分を除去する騒音除去手段（３）と、を有することを特徴とする生体音測装置。
【請求項２】前記騒音除去手段（３）を通過した信号
データを記憶する記憶手段を有することを特徴とする請
求項１記載の生体音計測装置。
【請求項３】前記騒音除去手段（３）は適応型のノイ
ズキャンセラであることを特徴とする請求項１記載の生
体音計測装置。
【請求項４】前記ノイズキャンセラはパーソナルコン
ピュータまたはワークステーションで構成されているこ
とを特徴とする請求項３記載の生体音計測装置。
【請求項５】前記ノイズキャンセラはハードウェアト
ランスバーサルフィルタで構成されていることを特徴と
する請求項３記載の生体音計測装置。
【請求項６】前記ノイズキャンセラはＤＳＰ（Digita
l Signal Processor) で構成されていることを特徴とす
る請求項３記載の生体音計測装置。
【請求項７】前記ＤＳＰで構成されたノイズキャンセ
ラからの出力をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器
と、前記Ｄ／Ａ変換器からの出力を音声信号として出力
する音声出力手段と、を有することを特徴とする請求項
６記載の生体音計測装置。