[實用新型]一種基于加速度計的咳嗽判別系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520393651.1
• 申請日: 2015-06-09
• 公開（公告）號: CN204744109U
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉澤琴;尤鳴宇
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及醫(yī)療設(shè)備監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于加速度計的咳嗽判別系統(tǒng)。

背景技術(shù)

咳嗽作為呼吸疾病的常見癥狀，嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量。此外，其他類型的疾病也可能引起咳嗽。咳嗽包含豐富的健康信息，如病因、病程等。分析咳嗽包含的信息，對輔助疾病的醫(yī)療診斷有著重大的意義和巨大的價值。而目前臨床上多是通過醫(yī)生詢問病人，病人主觀判斷并回憶其咳嗽的頻率、時間段、強(qiáng)度等信息。病人的回答嚴(yán)重依賴于其個人的主觀判斷，且可能隨著時間的推移而回憶不清。咳嗽中包含的病因、病程變化等更多信息也無法得知。發(fā)明一套便捷、經(jīng)濟(jì)、有效的自動化咳嗽判別系統(tǒng)將有助于咳嗽的客觀化記錄、量化判別、病程進(jìn)展分析及潛在信息的發(fā)掘。對提高醫(yī)生臨床診斷的正確率和效率有著重要的支持作用。一套完整的自動化咳嗽判別系統(tǒng)在醫(yī)療領(lǐng)域有著非常重要的價值。

目前，唯一投入商用的咳嗽判別系統(tǒng)只有美國Karmelsonix公司的CoughCOUNT^TM。該系統(tǒng)包括一個音頻麥克風(fēng)、二個接觸式麥克風(fēng)、一個胸帶。顯然該系統(tǒng)裝置較大、較復(fù)雜，不適宜24小時佩戴。該系統(tǒng)在檢測實驗中也僅僅是針對健康人員的模擬咳嗽，時長僅有2小時。其在便捷性、采集時長、實用能力等多方面仍有一定的局限性。

建立咳嗽判別系統(tǒng)的第一步是采集咳嗽樣本。采集時可用的傳感器有心電圖、熱敏電阻、胸帶、加速度計、音頻麥克風(fēng)、接觸式麥克風(fēng)等。實驗表明，就單一的傳感器比較而言，在音頻麥克風(fēng)采集的音頻信號上進(jìn)行咳嗽判別的綜合性能最好。音頻麥克風(fēng)因此被廣泛使用于咳嗽判別系統(tǒng)中。樣本采集存儲后需進(jìn)行預(yù)處理、特征提取、特征選擇、判別系統(tǒng)建立。以音頻麥克風(fēng)為單一傳感器采集的音頻樣本，在訓(xùn)練判別模型前需由專業(yè)人員進(jìn)行人工標(biāo)注，以定位和判別其中的咳嗽片段。一個病人一天采集的樣本時長有24小時，每一段音頻樣本需要至少二人對其進(jìn)行嚴(yán)格的標(biāo)注和檢查，人均耗時超過30小時，因此人工標(biāo)注是一件耗時耗力的工作。并且長時間聽取錄音會造成聽覺疲勞，導(dǎo)致咳嗽信息遺漏。不僅如此，不同人對于咳嗽的起止端點判定受主觀因素的影響，即使同一個人在面對大量數(shù)據(jù)時也難以保持穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)。另外樣本音頻信號中經(jīng)常會存在疑似咳嗽，僅參考麥克風(fēng)信號沒有樣本對比難以區(qū)分疑似咳嗽。這些都給人工標(biāo)注結(jié)果的可靠性帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于加速度計的咳嗽判別系統(tǒng)，利用加速度計采集的咳嗽震動信號剔除明顯的非咳嗽時間片段，大大減少標(biāo)注時間、事件遺漏和數(shù)據(jù)量，實現(xiàn)精準(zhǔn)地判別咳嗽，具有結(jié)構(gòu)簡單、佩戴方便、長時間穩(wěn)定運行、精度高等優(yōu)點。

本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種基于加速度計的咳嗽判別系統(tǒng)包括加速度計、電子封裝件、麥克風(fēng)、錄音存儲器和用于判別咳嗽的PC機(jī)，所述加速度計貼于人胸骨上切跡位置，并通過導(dǎo)線連接電子封裝件，所述麥克風(fēng)設(shè)于人衣領(lǐng)位置，并通過導(dǎo)線連接錄音存儲器，所述PC機(jī)分別與電子封裝件和錄音存儲器相連接。

所述電子封裝件包括外殼以及封裝于外殼內(nèi)的電路板，所述電路板包括依次連接的放大電路、微處理器和加速度存儲卡，所述放大電路連接加速度計，所述加速度存儲卡連接PC機(jī)。

所述錄音存儲器包括相互連接的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和錄音存儲卡，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接麥克風(fēng)，所述錄音存儲卡連接PC機(jī)。

所述加速度計通過膠布貼于人胸骨上切跡位置。

所述PC機(jī)通過USB數(shù)據(jù)線分別與電子封裝件和錄音存儲器相連接。

所述導(dǎo)線上設(shè)有導(dǎo)線長度調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤。

所述加速度和電子封裝件連接有用于提供24小時電源的9V供電元件。

所述麥克風(fēng)和錄音存儲器連接有用于提供24小時電源的鋰電池。

所述加速度計采用BU-1771型加速度計。

所述PC機(jī)連接有顯示器和打印機(jī)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點：

1)本實用新型采用加速度計可以很好地采集由咳嗽帶來的震動信號，PC機(jī)通過對比加速度計與麥克風(fēng)波形圖，剔除明顯的非咳嗽時間段，同時方便區(qū)分噪音，準(zhǔn)確地提取咳嗽時段，實現(xiàn)咳嗽的判別，克服人工標(biāo)記耗時耗力的缺點，減少遺漏、錯標(biāo)概率。

2)區(qū)別于一般語音識別采集系統(tǒng)，本實用新型采用單一的麥克風(fēng)，建立針對咳嗽判別的系統(tǒng)，且能長時間采集記錄信號，結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)方便。

3)本實用新型電子封裝件和錄音存儲器體積小、輕巧、佩戴便捷，且導(dǎo)線可調(diào)，不影響被測者正常生活。