JP2001086583A

JP2001086583A - 代用原音発生器とその制御方法

Info

Publication number: JP2001086583A
Application number: JP25641599A
Authority: JP
Inventors: Yotaro Hatamura; 洋太郎畑村; Hirotomo Takahashi; 宏知高橋; Masayuki Nakao; 政之中尾
Original assignee: SENTAN KAGAKU GIJUTSU INCUBATI; Center for Advanced Science and Technology Incubation Ltd
Current assignee: SENTAN KAGAKU GIJUTSU INCUBATI; Todai TLO Ltd
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2001-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】無声子音をスムーズに発声させることができ
る口腔内取り付け型代用原音発生器を提供することにあ
る。また、抑揚のある発音を可能とする代用原音発生器
を提供することにある。【解決手段】無声子音を発声する際の発声者の身体に
生じる特有の変化に着目し、当該特有の変化を検知器１
７で検知し、検知された結果に基づいて振動子１２の振
動のＯＮ／ＯＦＦを制御する口腔内取り付け型代用原音
発生器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は喉頭摘出者用に使用
される代用原音発生器に関する。

【０００２】

【従来の技術】人間が互いに意思や感情を伝達し合うコ
ミュニケーションの手段には、言語・文字その他の視覚
・聴覚に訴える身振り・表情・声などの手段があるが、
日常生活においては、音声による会話が果たす役割は非
常に大きい。

【０００３】人間は、声を出す際には、肺の呼吸運動に
よって与えられる肺呼気（空気の流れ）を喉頭の中央に
ある声帯において振動エネルギーに変換し、この振動に
よって音声の基本となる音（声）を生成する（これを原
音と呼ぶ）。一方、人はこの原音（原音の最低周波数は
成人男性で約１２０Ｈｚ、女性で約２４０Ｈｚ程度であ
る）を、咽頭、鼻腔、口腔等で共鳴させることによって
修飾し、さらに唇、舌、頬等の助力によって所望の音声
波形を生成している（これを構音と呼ぶ）。

【０００４】しかし、喉頭ガン等からの救命治療の手段
として喉頭の全部を摘出する手術（以下、喉頭全摘手術
と呼ぶ）が行われると、発声機能が失われてしまうこと
がある。つまり、喉頭全摘手術によって音声の生成に必
要不可欠な振動の発生源である声帯が摘出されてしまう
と、手術後の患者は喉頭原音を生成することができなり
発声が不可能になってしまうのである。しかし、喉摘出
者であっても、前述の共鳴、構音器官は残っているの
で、原音の代わりとなる音（代用原音）を人工的に供給
することさえできれば発声をすることが可能となるので
ある。

【０００５】そのような代用音声をさせる手段の一つに
電気人工喉頭方式がある。これは、電気エネルギーを動
力源とし、それによって発生するブザー音（周波数４５
Ｈｚから１８０Ｈｚ）を原音として用いる方式である。
電気人工喉頭のスイッチを入れるとブザー音が発生す
る。喉摘出者は頸部に電気人工喉頭を押し当て、その原
音を頸部皮膚より舌根の方向に向かって伝導させる。そ
して、この原音を鼻腔、口腔等で共鳴させ、唇、舌、頬
等を変形することによりある程度の発声が可能となる。
一方、電気人工咽頭とは別の代用音声の一つ方法とし
て、人間の口腔内に取り付ける口腔内取り付け型代用音
声装置がある。これは、本発明者らが既に発明したもの
である（平成１０年特許願第６８２０４号）が、代用原
音を発生する振動体と、この振動体を駆動する駆動装置
と、からなる代用原音発生器を口腔内に取り付けるもの
である。

【０００６】ここで、従来の電気人工咽頭による発声法
では、発声時に片手がふさがれてしまうという欠点があ
ったが、この口腔内取り付け型代用原音発生器によれ
ば、代用原音を発生する振動体が口腔内に取り付けられ
ているので、使用者は発声に際して片手がふさがれると
いうようなことがなく、両手を自由に使いながら発声を
することが可能となる。

【０００７】このような口腔内取り付け型代用原音発生
器の利点は、両手を開放したことによって身振り・手振
りの自由が確保されるようにしたことである。即ち、喉
摘出者が代用原音による発声を行う場合には、その代用
原音装置を使用して発声することが可能となるが、通常
の健常者と同様に明瞭な発声を行うことは、困難である
ので、コミュニケーションの手段として、音声による会
話だけでなく、手振りによるジェスチャーを付加するこ
とができれば、自分の意思をより正確に伝えることが可
能となるのである。この点で、口腔内取り付け型代用原
音装置は、それまでの電気人工咽頭と比較した場合に、
喉摘出者がコミュニケーションを図りやすい装置である
といえる。

【０００８】ここにおいて、これらの代用原音装置は、
代用原音を提供することによって声帯を失った使用者の
発声を可能にするものであるが、声帯の振動を伴う音声
（有声音）ではなく、声帯の振動を伴わない音声（無声
音）を発声するときには、以下に述べるような問題があ
った。

【０００９】言語の構成を発声からみると、言語は通常
母音と子音とから構成されている。母音とは、声帯の振
動で生じた有声の呼気が、咽頭や口腔内の通路で閉鎖や
狭めを受けずに響きよく発せられる音をいう。例えば、
現代日本語の共通語ではア・イ・ウ・エ・オの５つに区
分される。一方、子音とは、発音に際して発音器官のど
こかで閉鎖・摩擦・狭めなど、呼気の妨げがある音をい
う。子音はさらに、声帯の振動を伴うか否かにより、有
声子音と無声子音とに分けられる。すなわち、有声音と
は、発音するときに声帯の振動を伴う音であり、[ｂ]
[ｄ][ｇ][ｚ]などの子音や、普通の母音がこれに該当す
る。これに対し、無声音とは、発音するときに声帯の振
動を伴わない音であり、主として子音の[ｐ][ｔ][ｋ]
[ｓ]などが該当する。

【００１０】ここで、従来の電気人工喉頭による発声法
では、電気人工咽頭のスイッチのオン・オフを指で操作
することによって無声子音を発声しなければならなかっ
た。使用者は、無声子音から始まる単語を発声するとき
は、電気人工咽頭のスイッチをオフにし、いったん振動
を止めてから、[ｐ][ｔ][ｋ][ｓ]などの子音を発声す
る。しかし、例えば「ｐｕ」で発音される単語を話す場
合には、子音「ｐ」と母音「ｕ」とを発声する時間の間
隔は、約１０ｍｓｅｃ〜３０ｍｓｅｃという極めて短い
時間である。そのため、手動によるオン・オフの操作で
は、無声子音を話すタイミングにうまくあわせてオン・
オフを切り替えることは非常に困難である。従って、使
用者は、電気人工咽頭を使用して無声子音を発声するこ
とができず、無声子音を含む言葉を話すときには、例え
ば「パイナップル」が「バイナッブル」になってしまう
など、使用者の意図した言葉が、相手にうまく伝わらな
いといった問題があった。

【００１１】一方、口腔内に取り付ける口腔内取り付け
型代用音声装置の場合も同様に、装置のスイッチのオン
・オフは、利用者が手動でコントロールすることが必要
なため、発声中に無声子音に合わせて振動のオン・オフ
をコントロールすることは非常に困難であった。そのた
め、使用者が口腔内で無声音の発音（例えば、[ｐ][ｔ]
[ｋ][ｓ]）をしても、実際には、相手には有声音（例え
ば、[ｂ][ｄ][ｇ][ｚ]）として聞こえてしまうという事
情については従来からの電気人工咽頭と同様であった。

【００１２】また、従来の電気人工喉頭は振動周波数が
固定されているため、発声される音声が非常に平坦単調
である。そのため、発声に抑揚がなく機械的に聞こえて
しまい、会話の相手に違和感を起こしやすいといった問
題があった。振動周波数を任意に変化させることができ
れば、電気人工咽頭の利用者は自ら周波数を変えて、高
音や低音に合わせた発声をすることにより、抑揚のある
話し方や、例えば歌を歌うようなことも可能になる。

【発明が解決しようとする課題】

【００１３】本発明は以上のような課題に鑑みてなされ
たものであり、その目的は、無声子音をスムーズに発声
させることができる口腔内取り付け型代用原音発生器を
提供することにある。また、本発明の他の目的は、抑揚
のある発音を可能とする代用原音発生器を提供すること
にある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明者らは鋭意研究の結果、無声子音を発する際
には口腔内の内圧が瞬間的に上昇するというような特有
の変化が起こるということに着目し、これに基づいて代
用原音発生器の制御を行えば、無声子音を発するときの
使用者の発声意思に基づいて代用原音の発生を調整する
ことができること、並びに、ある一瞬の間振動を停止さ
せることにより無声子音を上手くアレンジできるという
ことを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発
明においては、以上のような目的を達成するために、無
声子音を発するときの使用者の身体の変化に基づいて自
動的に無声状態を作り出すことによって、無声子音をス
ムーズに発することができるようにしたことを特徴とす
る。また、本発明においては、抑揚のある発声を可能と
するために、発せられる代用原音の振動数を簡易かつ自
由に変化させることができるようにしたことを特徴とす
る。

【００１５】（１）代用原音を発生する振動体と、この
振動体を駆動する駆動装置と、前記振動体を口腔内に支
持する支持体と、を含む口腔内取り付け型代用原音発生
器であって、使用者の無声子音を発する際の身体の変化
を当該使用者の無声子音の発声意思として検知する発声
意思検知器と、前記発声意思検知器により検知された発
声意思に基づいて前記振動体の振動のＯＮ／ＯＦＦを制
御する振動体制御手段と、を備えた口腔内取り付け型代
用原音発生器。なお、「発声意思として検知する」とい
うのは、使用者の身体の変化のうち、例えば口腔内圧の
上昇のような、無声子音の発声に関連する動作を拾い出
すことを意味する。

【００１６】（２）前記振動体制御手段が、前記発声
意思検知器により検知された発声意思に基づいて前記振
動体の振動をＯＦＦし、所定短時間経過後に当該振動を
ＯＮすることを特徴とする上記（１）記載の口腔内取り
付け型代用原音発生器。なお、本発明における所定短時
間とは、数ミリ秒程度の短時間を意味する。

【００１７】（３）前記所定短時間が１０ミリ秒から
６０ミリ秒であることを特徴とする上記（２）記載の口
腔内取り付け型代用原音発生器。

【００１８】（４）前記発声意思検知器が、前記使用
者の無声子音の発声意思の検知を、当該使用者の口腔内
圧の変化により行うことを特徴とする上記（１）から
（３）記載いずれか記載の口腔内取り付け型代用原音発
生器。

【００１９】（５）前記発声意思検知器が、前記使用
者の無声子音の発声意思の検知を、当該使用者の喉の動
きの変化により行うことを特徴とする上記（１）から
（４）記載いずれか記載の口腔内取り付け型代用原音発
生器。

【００２０】（６）前記発声意思検知器が、前記支持
体としての義歯の中に取り付けられていることを特徴と
する上記（１）から（５）いずれか記載の代用原音発生
器。

【００２１】（７）代用原音を発生する振動体と、こ
の振動体を駆動する駆動装置と、前記振動体を口腔内に
支持するための支持体と、を含む口腔内取り付け型代用
原音発生器を制御する方法であって、使用者の無声子音
を発する際の身体の変化を当該使用者の無声子音の発声
意思として検知する発声意思検知工程と、前記発声意思
検知工程により検知された発声意思に基づいて前記振動
体の振動のＯＮ／ＯＦＦを制御する工程と、を含む代用
原音発生器制御方法。

【００２２】（８）喉の部分に当接される振動子と、
外部からの圧力を検出する圧力センサと、この圧力セン
サからの信号に基づいて前記振動子の振動数を変化させ
るコントローラと、を備える代用原音発生器。

【００２３】（９）前記代用原音発生器はマイク型で
あり、前記振動子はその頂部に設けられ、前記圧力セン
サはグリップの部分に設けられていることを特徴とする
上記（８）記載の代用原音発生器。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の代用原音発生器の
一実施形態について図を参照しながら説明する。

【００２５】図１は、本発明の好適な代用原音発生器の
概略図である。代用原音発生器１０は、支持体１１と、
支持体１１上に固定された振動体１２と、振動体１２を
駆動する駆動装置１３と、振動体と駆動装置の間でデー
タを送受信する回線１５と、支持体１１を口腔内に取り
付けるための取り付け部材１４と、使用者の発声意思を
検知するための発声意思検知器１７と、から構成されて
いる。

【００２６】[構造]支持体１１は、振動体１２を口腔内
に支持するもので、この実施の形態においては、歯科用
に開発されたプラスチックの一種である床用（しょうよ
う）レジンで構成されている。また、支持体１１は、使
用者が代用原音発生器を使用する際に使用者の口腔内に
それ自体が固定可能にできている必要があるので、支持
体１１は人間の口腔内に挿入可能な大きさである必要が
あり、好適には患者一人一人に合わせて成形される。口
腔内に支持体１１を取り付けるための一つの方法は、支
持体１１に使用者の歯に組み付けるための取り付け部材
１４を設けることである。取り付け部材１４は、歯科に
おいて使用されている歯並び矯正用の治具の材料（金
属）および成形の技術を応用して作成することができ
る。

【００２７】振動体１２は、代用原音を発生させる振動
部品であり、通常、支持体１１に設けられた振動体取り
付け部（窪ませておくことが望ましい）に接着剤等を用
いて取り付けられる。しかし、その他の機械的手段（ボ
ルトとナットなど）で取り付けることも可能である。

【００２８】なお、支持体１１の材料は上述した床用レ
ジンに限定されるものではなく、口腔内に挿入しても変
質の問題がなく、また振動体１２を支持するのに十分な
機械的強度をもつ材料（プラスチック、ゴム、金属等）
であればよい。また、取り付け部材１４の代わりに、支
持体１１を義歯（いわゆる入れ歯）として成形すること
も可能である。入れ歯の製造方法はすでによく知られて
いるのでここでは説明を省略する。

【００２９】また、振動体１２は、可聴音域（２０Ｈｚ
から２００００Ｈｚ）の振動を発生させることが可能な
振動部品であればどのようなものであってもよい（例え
ば、スピーカーユニットやピエゾ素子）。ただし、本発
明の代用原音発生器１０は口腔内に装着されるものであ
るため、舌、頬などの口腔内器官の自由な動きを妨げな
いことが望ましく、この点で振動体１２はなるべく薄型
のものであることが望ましい。

【００３０】図２は、本発明の振動体１２として好適な
ムービングコイルの構造を示したものである。ムービン
グコイルで構成した振動体２０は、振動板付きボビン２
１、ボビンに巻き付けられた第１コイル２２、第２コイ
ル２３、磁石２４およびケース２５から構成される。

【００３１】図３は、ムービングコイルに駆動装置１３
から加えられる駆動信号の一例を示したものである。図
に示すように、第１コイルに加える電圧と第２コイルに
加える電圧とはいわゆる逆相の関係となっている。これ
は１つのコイルに常に電流を流していると電流による発
熱が問題となるため、２つのコイルに交互に電流を流す
ことによって各コイルに冷却期間を設け、発熱を低く抑
えるためである。第１コイルに電流が流れているときに
は、振動板付きボビンは図の上方向に動き、第２コイル
に電流が流れているときには振動板付きボビンは図の下
方向に動く（図２を参照）。よってこの第１コイル、第
２コイルのオン・オフの期間、周期、比率、振幅を変化
させることにより、振動子の周波数、波形、出力を自由
に決めることが可能となり、より自然な声に近くなるよ
うな原音を発生することができる。

【００３２】図１に戻り、駆動装置１３は、振動体１２
に対し三角波、正弦波、矩形波などの駆動信号を供給で
きる装置である。駆動装置１３は、振動体１２に対し駆
動信号の供給を制御することによって、振動体１２の振
動が発生する原音の種類を決定する。

【００３３】図４は、駆動装置１３の構成を具体的に示
したものである。駆動装置１３は、一般には、電源４１
（例えば電池）、スイッチ４３および発振回路４２から
構成される。この駆動装置１３は、支持体１１に固定し
てもよいし、または支持体１１から分離してもよい。支
持体１１に駆動装置１３を固定する場合には、駆動装置
１３から振動体１２への駆動信号は支持体１１上の配線
によって供給する。一方、駆動装置１３を支持体１１か
ら分離した場合には、口腔外から電線を引き込み駆動信
号を供給すればよい。ただし、唇の動きを妨げ、また煩
わしいので望ましい方法とはいえない。そこで、別の方
法として、電磁誘導の方法で電力を供給することも考え
られる。例えば、支持体１１上に誘導コイルを設け、外
部にある駆動装置１３に接続された別のコイルを頬に張
り付けて、このコイルに交流電流を通電させることによ
り、内部の誘導コイルに交流電圧を発生させ、駆動信号
を無線方式で供給することが考えられる。

【００３４】ところで、正常者の喉頭原音はやや歪んだ
三角波であるので、駆動装置１３の発振回路４２は好適
には三角波に類似した駆動信号を供給できるものが望ま
しい。このような発振回路は従来からよく知られている
ためここでは説明を省略する。

【００３５】また、発振回路４２は、発振意思検知器１
７と接続されている。発振回路４２には、図示しない振
動体制御手段が組み込まれている。発振回路４２に組み
込まれた振動体制御手段は、発声意思検知器１７により
検知された発声意思を受信し、所定条件下で振動子１２
の振動のオン・オフを制御する。発声意思と振動体のオ
ン・オフの関係については、図示しない振動体制御記録
部に記録されており、これに記録されたデータを参照し
て振動体のオン・オフの制御が行われる。なお、振動体
制御手段は、駆動回路の一部としてこれを一体として構
成してもよいし、駆動回路とは別に構成するようにして
もよい。

【００３６】図１に戻り、発声意思検知器１７は、使用
者が無声子音を発声するときの身体の変化を検知するも
のである。子音とは、発音に際して発音器官のどこかで
閉鎖・摩擦・狭めなど、呼気の妨げがある音であるか
ら、通常、発声者が無声子音を発声するときには、発声
に関与する身体の各器官に特有の変化を伴うため、かか
る変化をセンサなどで検知することで、使用者の発声意
思を検知することができる。

【００３７】例えば、使用者が無声子音を発声するとき
は、口腔内を狭めるのが通常であるから、口腔内の圧力
が上昇する。そのため、口腔内の圧力を検知することに
より、使用者の無声子音の発声意思を検知することが可
能となる。従って、この場合の発声意思検知器１７は、
無声子音の発声に伴う口腔内圧の向上を計ることが可能
なものであればどのようなものであってもよい。

【００３８】図６は、電気人工咽頭を用いたときの音声
波形と口腔内圧の変化を示したグラフである。このグラ
フにより、「この畳の部屋は弟と友達とで建てたもので
す」という発声をした場合、「ｔａｔａｍｉ」や「ｏｔ
ｏｔｏ」に含まれる無声子音「ｔ」の部分では、口腔内
圧が特に高い値を示しているのがわかる。従って、口腔
内圧が一定のしきい値を超えるときは、発声者に無声子
音を発声しようとする意思があると考えられる。

【００３９】本実施例では、発声意思検知器１７の口腔
内圧計として小型圧力センサを使用して説明する。小型
圧力センサには、例えば、ロードセル・圧電素子等の現
在使用されている全ての圧力センサを用いることができ
る。なお、全摘手術をした人は、肺活量が２００ｍｌ程
度しかない（実際は肺ではなく腹からでているので少な
い）ので、口腔内の圧力の向上は健常者に比べてわずか
である。すなわち、喉頭摘出者の口腔内の圧力は通常１
０ｇｆ／ｃｍ^２〜４０ｇｆ／ｃｍ^２程度であるため、か
かる範囲のデータを検出することができる感度を備えて
いることが必要である。さらに、本発明の代用原音発生
器１０は口腔内に装着されるものであるため、舌、頬な
どの口腔内器官の自由な動きを妨げないことが望まし
く、この点で圧力センサはなるべく小さいものであるこ
とが望ましい。

【００４０】図４にて示されるように、発声意思検知器
（圧力センサ）１７は、発振回路４２に組み込まれた振
動体制御手段に対し、検知した使用者の発声意思を送信
する。この発信意思検知器（圧力センサ）１７は、支持
体１１に固定してもよいし、または支持体１１から分離
して設置してもよい。支持体１１に発声意思検知器（圧
力センサ）１７を固定する場合には、発声意思検知器
（圧力センサ）１７から振動体制御手段への発声意思
は、支持体１１上の配線１５によって供給することがで
きる。一方、発声意思検知器（圧力センサ）１７を支持
体１１から分離した場合には、赤外線を用いて、発声意
思情報を振動体制御手段に供給することも考えられる。

【００４１】なお、口腔内に取り付けた発声意思検知器
（圧力センサ）１７は、１つであってもよいし、２つ以
上であってもよい。また、発声意思検知器（圧力セン
サ）１７は、義歯としての支持体１１の中に取り付ける
ようにしてもよい。

【００４２】[動作]次に、本発明の代用原音発生器の動
作について、図５のフローチャートを参照しつつ説明す
る。発声者（喉摘出者等）は、代用原音発生器を使用す
るに際し、まず、代用原音発生器１０を、口腔内に挿入
し、固定部材１６を歯に合わせて支持体１０を歯に固定
する。または入れ歯として形成されている支持体１０を
歯茎に固定する。

【００４３】続いて使用者が駆動装置１３を動作させる
と（Ｓ５０１）、駆動装置１３からの駆動信号により振
動体１２が振動し（Ｓ５０２）、原音が口腔内に発生す
る。使用者は唇、舌、頬等を動かすことにより様々な発
声が可能になる。

【００４４】使用者が駆動装置１３を動作させると、発
声意思検知器（圧力センサ）１７は、使用者が発声する
ときの口腔内の圧力の検知を開始する（Ｓ５０３）。振
動子１２をオフするための所定のしきい値については、
予めこれを定めデータベースに記憶しておき、適宜これ
を参照しながら決定するようにするとよい。なお、無声
子音を話すときの口腔内圧力の変化には個人差があるの
で、個別に観測して調整し、これを「所定のしきい値」
として設定するのがよい。この明細書にて例示される
「所定のしきい値」については、個人間で調整するため
の目安となるにすぎない。

【００４５】発声意思検知器（圧力センサ）１７は、口
腔内の圧力を検知しこれを発声意思として、駆動装置１
３の発振回路４２を構成する振動体制御手段に送信す
る。振動体制御手段は発声意思を受信すると（Ｓ５０
４）、受信した発声意思が、所定のしきい値を超えてい
るかどうか判断する（Ｓ５０５）。そして、受信データ
が所定のしきい値を超えている場合（Ｓ５０５：ＹＥ
Ｓ）には、振動体１２の振動をオフする。

【００４６】一方、代用原音器の使用者が、無声子音を
発声した後母音を発声するまでの遷移時間は、平均して
１０ｍｓｅｃ〜３０ｍｓｅｃである。振動のオフ状態を
保つための所定の遷移時間については、予めこれを定め
データベースに記録しておく。なお、所定の遷移時間と
は、無声子音が明瞭に発音され聞き取れるために設ける
時間であるから、各個人に合わせた時間を「所定の遷移
時間」として設定するのがよい。

【００４７】振動体制御手段は、受信した発声意思が所
定のしきい値を超えると、振動をオフし、子音発声から
母音発声までの発声が遷移する時間（以下、発声遷移時
間という。）の計測を開始する（Ｓ５０７）。これは図
示しないデータベースの記録情報に基づいて行う。振動
体制御手段は、所定の発声遷移時間が経過するまで（Ｓ
５０８：ＮＯ）、振動をオフ状態にしておく。そして、
所定の発声遷移時間が経過すると（Ｓ５０８：ＹＥ
Ｓ）、振動体１２の振動をオンする（Ｓ５０９）。

【００４８】以上のように、発声意思検知器（圧力セン
サ）１７の検知した口腔内圧力に基づいて振動体１２の
振動のオン・オフを制御することにより、使用者が無声
子音を発声する際に、振動体から原音が発生した状態で
あることを防ぐことができる。このため、使用者は無音
状態で、希望する子音を発声することができる。よっ
て、使用者が無声子音（例えば[ｐ]）を発声するように
共鳴腔を狭めているにもかかわらず、相手には有声子音
（例えば[ｇ]）と聞こえてしまうという不都合がなくな
る。

【００４９】[口腔内圧の所定のしきい値]なお、上記実
施の形態によれば、振動体制御手段は、発声意思検知器
（圧力センサ）１７から受信した発声意思が、振動をオ
フするための所定のしきい値を超えると、振動子１２を
オフし、その後所定時間経過後に、振動をオンすること
としている。喉頭摘出者の口腔内の圧力は、呼吸が口の
中を通らないため、何も喋っていない状態で０ｇｆ／ｃ
ｍ^２である。しかし、無声子音を話すときは、口を動か
すので、わずかに１０ｇｆ／ｃｍ^２オーダで圧力が上昇
する。また、無声子音を発するときは、声帯の振動を一
時的にとめるため、有声音を発しているときに比べると
口腔内の圧力は高くなる（図６を参照）。例えば、無声
子音である「ｐ」「ｔ」「ｓ」は３０ｇｆ／ｃｍ^２程度
まで上昇するが、「ｋ」は喉の奥で声を出すため、それ
よりも小さく１０ｇｆ／ｃｍ^２しか上昇しない。しか
し、しきい値を低く設定してしまうと、例えば以下の表
１に示す有声子音の圧力上昇までもが対象となってしま
うこととなる。従って、有声音と無声子音とを区別する
ための所定のしきい値については、有声音と無声子音と
のバランスを考慮して、２０ｇｆ／ｃｍ^２から５０ｇｆ
／ｃｍ^２の値が望ましい。

【００５０】

【表１】

【００５１】[所定の発声遷移時間]また、本発明者らに
よれば、「所定の遷移時間」としては、現在では３０ｍ
ｓｅｃから６０ｍｓｅｃの値が望ましいということがわ
かっている。また、代用原音器の使用者が、無声子音を
発声した後母音を発声するまでの遷移時間は、通常１０
ｍｓｅｃから３０ｍｓｅｃ程度であるが、振動をオフす
る期間は、この時間よりも長く設定することも可能であ
る。例えば、「ｔａ」と喋るときの遷移時間を５０ｍｓ
ｅｃに設定すると、無声子音「ｔ」についての発声意思
を検知したときから５０ｍｓｅｃの間、振動がオフ状態
となる。このため、無音状態が有声母音の発生時にかか
り、「ｔ」と「ａ」との間で何かがひっかかって「ａ」
の音が出るように聞こえる場合もあるが、かえって
「ｔ」と「ｄ」との判別が可能となり、誤聴率が低くな
る場合があるからである。ここで、本発明は、無声子音
を発声する際の発生意思を検知して、所定の間、振動を
オフする間隔を設けることにより、無声子音の識別を可
能にした点に特徴があるのであり、本明細書中で示され
る遷移時間の具体的な値は、当業者であれば任意にこれ
らの「所定の遷移時間」を設定・変更することができる
ため、現在における適度な値を例示したものにすぎな
い。

【００５２】さらに、口腔内圧や遷移時間には個人差が
あるため、代用原音発生器を使用する使用者に合わせ
て、無声子音を最も明瞭に発音できるしきい値や遷移時
間を設定するのが望ましい。また、しきい値や遷移時間
については、使用前に予め利用者が基本的な設定をでき
るようにしてもよい。

【００５３】さらにまた、上記の実施形態では、口腔内
の圧力を、無声子音を発声する際の発声意思としたが、
発生者の喉の動き、すなわち喉の筋肉の変化の量を検知
し、これを発声意思として用いることもできる。喉の筋
肉の変化を検知する発声意思検知器１７としては、圧電
センサや歪センサなどを用いることができ、頸部皮膚表
面に設置する。発声意思検知器１７は、発振回路４２の
振動制御手段へ電気回線１５を通じて各センサの検知し
た筋肉の変化の量を送信する。この場合、電気回線１５
は、頸部皮膚表面から口腔内に引き込まれるようになる
ため、なるべく舌、頬などの口腔内器官の自由な動きを
妨げないものであることが望ましい。

【００５４】発振回路４２に組み込まれた振動制御手段
は、喉の筋肉の変化の量が予め定めた所定の値を超えた
ときに、振動子１２の振動をオフし、その後所定時間経
過後に、振動子１２の振動をオンする。

【００５５】喉の筋肉の変化の大きさだけでは、無声子
音を発声する際の発声意思として不十分である場合に
は、第１の実施形態における口腔内の圧力データに対す
る補助データとして用いることができる。これにより、
発声者の意思をより反映した振動子１２の制御が可能と
なる。

【００５６】また、喉の筋肉の変化を計測するために
は、喉の筋肉の活動電位（筋電）を検知することもでき
る。喉の筋電を検知する発声意思検知器１７には、電位
センサを用いることができる。

【００５７】一方、図７は、本発明の一実施形態に係る
電気人工咽頭としての代用原音発生器の使用図を示した
ものである。電気人工咽頭は、ボタンスイッチの操作で
電気的に作動する振動体で、これを頚部にあて、振動音
を皮膚を通して口腔内に伝えるものである。電気人工咽
頭は、代用音声のなかでも広く使用されているもののひ
とつであるが、声質が機械的で正常音声から遠い印象を
与える。従来の電気人工咽頭は、使用前に基本周波数の
設定を任意に変えることはできるが、発声中に変化させ
ることはできなかった。電気人工咽頭は、発声中は片手
で持ち続ける必要があることから、例えば親指でボタン
を押すことにより、発声に合わせて振動の周波数を変化
させることができれば、便利である。

【００５８】図８は、請求項８に係る電気人工咽頭の構
成図である。代用原音発生器８０は例えば使用者の指圧
の大きさを検知する圧力センサ８１と、この指圧の大き
さに基づいて振動子８３の振動数を変化させるコントロ
ーラ８２、振動子８３とから構成されている。圧力セン
サ８１は、使用者の指圧の大きさを検知して、コントロ
ーラ８２に送信する。コントローラ８２は、圧力センサ
８１から送信された指圧データに基づいて、振動子８３
の振動を制御する。例えば、振動周波数を変化させるた
めのボタンを使用者が強く押したときは、原音が高音に
なるように周波数を設定し、逆に、使用者が弱く押した
ときは、原音が低音になるように、コントローラ８２は
周波数を変化させる。この設定情報は、図示しないデー
タベースに予め記録されている。

【００５９】これにより、使用者は、電気人工咽頭を片
手で持ちながら、親指等の指を使うことによって、簡単
な操作で振動周波数を任意に変化させることができる。
従って、発声に抑揚をつけることが可能となり、手動操
作により原音に音程をつけることができれば、歌を歌う
ことも可能となる。

【００６０】

【実施例】使用者が無声子音を発声するときに、代用音
声装置の振動をとめた場合と振動をとめない場合とで、
無声子音が会話の相手に正確に聞き取れたか否かについ
てのテスト行った。本テストでは、口腔内圧力の値が所
定のしきい値（２．５ｇｆ／ｃｍ²）を超えた場合に、
振動を止めることとした。以下にその結果を示す。

【００６１】

【表２】振動を止めたときｋｐｔｓとわかった７０％ｇｂｄｚにきこえた３０％振動を止めなかったときｋｐｔｓとわかった２０％ｇｂｄｚにきこえた８０％

【００６２】表２の結果から、振動を止めたときは、振
動を止めなかった場合よりも、明らかに誤聴率が低下
し、正答率が向上していることがわかる。

【００６３】次に、使用者が無声子音[ｔａ]を発声する
ときの発声意思に基づいて代用音声装置の振動のオン・
オフを制御した場合に、無声子音[ｔａ]が会話の相手に
聞き取れたか否か、または、[ｄａ]と誤聴されたか否か
を判断する聴取テストを行った。条件１では、口腔内圧
が２．５ｇｆ／ｃｍ²以上のとき、振動体１２の振動を
単にオフしている。さらに、条件２及び３では、条件１
の子音部分[ｔ]のあとに、母音[ａ]への遷移区間として
２０ｍｓｅｃ及び５０ｍｓｅｃの各無音区間を設けてい
る。また、条件４では、子音部分[ｔ]と母音部分[ａ]の
音声波形を抜き出し、２０ｍｓの無音部分でこれらをつ
ないでいる。そのときの実験データを下記に示す。

【００６４】

【表３】

【００６５】上記の表３の結果より、子音部分[ｔ]のあ
とに母音[ａ]への遷移区間として所定の期間（２０ｍｓ
ｅｃ〜５０ｍｓｅｃ）を設けたほうが（条件２および
３）、設けない場合（条件１）よりも、正答率が高いと
いうことがわかる。また、子音部分と母音部分の音声波
形を無音部分で結合（条件４）すると、より正答率が高
まるということがわかる。いずれにしても、本発明に係
る口腔内取り付け型代用音声装置を使用することによっ
て、無声子音の発音が通常よりもより明瞭に聞き取れる
可能性が高いということがわかる。

【００６６】また、本発明に係る口腔内取り付け型代用
音声装置の使用については、無声子音を発声するときに
手動で装置のオン・オフを操作することが不要となるた
め、無声音の発声に際する使用者の負担を減少すること
ができる。これにより、使用者は発声作業に集中するこ
とができるため、より明瞭な発音が可能となる。

【００６７】以上、本発明の実施形態では、発声意思検
知器は、口腔内の圧力の検知や喉の筋肉の変化の測定に
よって、無声子音を発声する際の使用者の身体の変化を
得られるものとして説明したが、本発明の実施形態はこ
れに限定されるものではない。すなわち、無声子音を発
声する際に生じる身体の変化であれば、これを検知し、
使用者の発声意思として振動を制御するようにすること
ができる。

【００６８】

【発明の効果】上記説明から理解されるように、本発明
では、有声音と無声子音との区別により振動のオン・オ
フを自動的に制御することができるため、喉摘出者は無
声子音を発声することが可能となる。その結果、無声子
音を含む単語を明瞭に発声することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る代用原音発生器に好適な一実施形
態を示す概略図である。

【図２】本発明に好適な実施形態に係る振動体１２の一
実施例を示す図である。

【図３】本発明に好適な実施形態に係る発振制御回路か
ら振動体に対して供給される駆動信号の一例を示す図で
ある。

【図４】本発明に好適な実施形態に係る代用原音発生器
の回路ブロック図である。

【図５】本発明に好適な実施形態に係る代用音声発生器
の動作の流れを示すフローチャート図である。

【図６】電気人工咽頭を用いたときの音声波形と口腔内
圧の変化を示した図である。

【図７】本発明の一実施形態に係る電気人工咽頭として
の代用原音発生器の使用態様を示す図である。

【図８】本発明に好適な実施形態に係る電気人工咽頭の
構成図である。

【符号の説明】

１０代用原音発生器１１支持体１２振動体１３駆動装置１４固定部材１５電気回線１７検知器４１電源４２発振回路４３スイッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】代用原音を発生する振動体と、この振動
体を駆動する駆動装置と、前記振動体を口腔内に支持す
る支持体と、を含む口腔内取り付け型代用原音発生器で
あって、使用者の無声子音を発する際の身体の変化を当該使用者
の無声子音の発声意思として検知する発声意思検知器
と、前記発声意思検知器により検知された発声意思に基づい
て前記振動体の振動のＯＮ／ＯＦＦを制御する振動体制
御手段と、を備えた口腔内取り付け型代用原音発生器。
【請求項２】前記振動体制御手段が、前記発声意思検
知器により検知された発声意思に基づいて前記振動体の
振動をＯＦＦし、所定短時間経過後に当該振動をＯＮす
ることを特徴とする請求項１記載の口腔内取り付け型代
用原音発生器。
【請求項３】前記所定短時間が１０ミリ秒から６０ミ
リ秒であることを特徴とする請求項２記載の口腔内取り
付け型代用原音発生器。
【請求項４】前記発声意思検知器が、前記使用者の無
声子音の発声意思の検知を、当該使用者の口腔内圧の変
化により行うことを特徴とする請求項１から３記載いず
れか記載の口腔内取り付け型代用原音発生器。
【請求項５】前記発声意思検知器が、前記使用者の無
声子音の発声意思の検知を、当該使用者の喉の動きの変
化により行うことを特徴とする請求項１から４記載いず
れか記載の口腔内取り付け型代用原音発生器。
【請求項６】前記発声意思検知器が、前記支持体とし
ての義歯の中に取り付けられていることを特徴とする請
求項１から５いずれか記載の代用原音発生器。
【請求項７】代用原音を発生する振動体と、この振動体
を駆動する駆動装置と、前記振動体を口腔内に支持する
ための支持体と、を含む口腔内取り付け型代用原音発生
器を制御する方法であって、使用者の無声子音を発する際の身体の変化を当該使用者
の無声子音の発声意思として検知する発声意思検知工程
と、前記発声意思検知工程により検知された発声意思に基づ
いて前記振動体の振動のＯＮ／ＯＦＦを制御する工程
と、を含む代用原音発生器制御方法。
【請求項８】喉の部分に当接される振動子と、外部からの圧力を検出する圧力センサと、この圧力セン
サからの信号に基づいて前記振動子の振動数を変化させ
るコントローラと、を備える代用原音発生器。
【請求項９】前記代用原音発生器はマイク型であり、
前記振動子はその頂部に設けられ、前記圧力センサはグ
リップの部分に設けられていることを特徴とする請求項
８記載の代用原音発生器。