JP2008537598A - 音響事象を高感度に検出するための方法及び装置並びにその使用 - Google Patents

Abstract

本発明は生きている皮膚の感覚及び知覚を得るために音響事象を高感度に検出する方法及び装置並びにその使用に関する。音響事象は、複数のスペクトル領域に分解され、前記領域を示す信号から生きている皮膚の上へ及び／又は生きている皮膚の中へと作用する所定の送信機を選択するために制御電圧が決定される。制御電圧の選択及び割り当てはスペクトル領域を示す信号を使用する信号分析に依存している。本発明は聴覚障害者を音楽に敏感にすることと聴覚障害者に信号の送信をすることの両方に関する。
【選択図】 図１

Description

この方法及び装置は、音響事象を皮膚において感覚又は知覚として認識させるためのものである。これに関して、振動送信機からの振動又は他の送信機によって皮膚に刺激が送られる。この振動送信機が発する振動の周波数及び振幅は、音響事象に由来している。以下において、振動送信機と記載された場合は、当該振動送信機は皮膚の上へ又は皮膚の内部へと刺激を伝える他の信号送信機を同様に含んでいる。

知覚器官としての皮膚の分解能は、聴覚の分解能より数桁小さいので、皮膚に作用する振動送信機が１つだけで音響事象に対して広帯域を担うのは十分ではない。よくてこの振動送信機はある程度の聴覚補助となるであろうが、しかし、振動送信機だけで音響事象の内容を識別したりスピーチの内容を理解したりすることは全くできないであろう。しかし、このことが本発明の基礎を成す技術的課題である。

音響事象のあらゆる相、すなわちスピーチを含むあらゆる音声に関して、振動送信機に対する制御電圧は強調スペクトル領域からのみ形成されるという点で、皮膚における比較的低い分解能は増大する。特徴的なスペクトル特性を強調することにより音の認識度が増大する。

振動送信機の作用が種々の配置で発生することにより、さらに識別度が増大する。このため、振動振幅及び周波数の違いに従って明らかに顕著な差異が実現される。このように、規定されたスペクトル領域が規定された振動送信機、さらに、作動する振動送信機の数に割り当てられ、その数によって効果の大きさは変化し、その結果、いくつかの振動送信機は、音声の持続時間に関して高速で連続して制御されるように考慮され、それによって振動送信機が皮膚の上を動くかのような感覚が生じる。

その効果の位置、幅、及び大きさは、顕著に識別され得る。識別可能な効果パターンにさらに差異を求めると、高い集中力が要求されるので、すばやく変化するスピーチ音声を検知するのは困難である。

音響事象の動的圧縮もまた備えられ、それによって静かな音の相に由来する制御電圧が感知可能な振動を導出する限り、静かな音の相を増幅することができる。

以下の割り当ては、スピーチ音声と振動送信機との間に存在する。

母音、例えば、ａ、ｏ、ｕ各々の強調スペクトル領域を示す電圧は、中心から左右に内側から外側に対称的に設置されている振動送信機の１つを、言及された順番に制御する。それゆえ、明から暗へ、内側から外側への音響色に従って、小さな基準幅で母音は知覚可能である。

同様に、その中心では広帯域光輝度歯擦音（ｓ、ｚ、ｔｓ）は、より一層大きな基準幅であるが、知覚可能である。

より暗い音響色（ｆ、ｗ、ｒ、又はｓｈ）を有する子音は、より一層大きな基準幅で同様に知覚可能であるが、しかし、それらはもっと外側で知覚可能である。

一時的に作用する広帯域有声破裂音（ｂ、ｐ、ｇ、ｄ、ｑ）はすべての利用可能な基準幅で知覚可能である。これらの音声の差異を増大させるために、２つの別々の制御信号を送る振動送信機、すなわち、高いスペクトル領域を示す制御電圧を有する中心振動送信機と、低いスペクトル領域を示す制御電圧を有する外側振動送信機とがある。

鼻音のｍ及びｎでは、すばやく連続してすべての振動送信機に制御電圧が一時的に供給される。

“音声を知覚可能にすること”では、音声の認識度が振動送信機が動作するための決定的な基準であるのに対し、音楽の知覚を増大することでは、“感覚”が優っており、それは聞いて感じるという音楽の融合から結論づけられる。

その音楽は低音が強調されている場合、例えばスペクトル強調が１５０Ｈｚよりも低い領域にある場合、すべての振動送信機は低域通過フィルター（４ポール）をかけられた音楽信号で作動される。刺激は主にリズミカルに生じる低音バーストの送信に圧縮されて発生する。

均等スペクトル分布又は変換スペクトル強調の場合、固有のスペクトル領域が個々の振動送信機のグループに割り当てられ、トーンが増大すると、外側から内側に体の中心に対して対称的に振動が感じられるようになる。低音バーストがより低い繰り返し周波数又は別のより低い低音平均値で個々に発生する場合には、バーストの持続時間だけすべての振動送信機の低域通過特性への切換えがなされる。

高い基準平均値で、低い繰り返し周波数を有する高い周波数領域において、エネルギー強調が生じるか又はエネルギー強調が個々にそしてかなり基準平均値を超える場合には、内部の振動送信機は高周波数バーストの持続時間中は高域通過特性に切り換えられる。

低周波数領域における皮膚の分解能は、高周波数領域におけるよりも高いので、約６００Ｈｚ以上の領域のみが制御電圧を導き出すのに使用される。また、いくらか高い重みが低音に与えられる。制御動作は音楽と同時に起こる。旋律の背景での孤立した大きなビートは、例えば遅れることなく、そしてビートの持続期間だけ、効果的な幅に増大される。

本発明の他の好適な態様では、固有パターンの存在下で、振動送信機又は別の送信機に対する制御電圧の典型的な信号を分析し、それらが識別されると、振動送信機は固有の連続した動作をする。この解決改良型の背景としては、例えば聴覚障害のある人々へ信号情報を送信することである。このように、固有の音響事象により、“可聴”にすることができる。このことに基づいて、“言葉”は構築され得る。

本発明の他の好適な態様では、振動送信機は、皮膚の感覚又は知覚を高める皮膚刺激物質又は装置もまた設けられる。

これについて、共鳴針、刺激電流、熱インパルス、又は吸引作用が使用可能である。このように、本発明によると、振動送信機と協同して、又は他の同様の刺激供給機のみを介して皮膚の上へ又は皮膚の内部へと感覚又は知覚が伝達される。これは、鍼治療の鍼のように皮膚内に埋め込まれるインプラントもまた含んでおり、その位置は、電磁インパルスによって変更可能であり、その結果刺激を生じさせることができる。

この方法についての実施例については、振動送信機についての次の機器説明を使用して説明される。

図１に示されるように、音響事象は信号受信要素１を介して受け取られ、この信号受信要素１は、例えば、音響システム又はＰＣ又はヘッドホンにおける、マイクロフォン又はアダプターケーブルであり、又は遠隔操作による信号受信機であり、そして動的圧縮２の制御回路と共に増幅器により広帯域は増幅される。次いで、この信号は、フィルター回路３を使用して複数のスペクトル領域に分けられる。このフィルター回路から出力された信号は、１つは振幅を識別するための整流回路４へ、並行して１０進加算回路６へと提供され、その出力信号は電力増幅器７を介して振動送信機８を制御する。このような配置によって、各々の振動送信機は、任意のスペクトル成分の信号で起動することが可能となる。

交換マトリックス５を制御するために、整流されフィルターをかけられた信号部分の振幅は、コンパレータ回路９によって比較され、そしてこの振幅及び時差相関から、振動送信機における所定の刺激反応に従って論理結合回路１０を使用して、マトリックスのための制御電圧が導出される。

これらの機能、すなわち、ＮＦフィルターをかけること、振幅を検出し比較すること、制御電圧を決定すること、のためにマイクロプロセッサを使用することが好適であることは注目すべきである。

図２は、この方法の好適な使用において、この振動送信機８は、腰周りに着用されるベルト１１の内側に配置されており、ベルト１１の中心から長手方向に左右対称的にあることを示している。この種々の振動送信機８は、それぞれ、±２５％の誤差を有して、次の周波数帯域が割り当てられている。

８．０＝２８０Ｈｚより高い
８．１＝１８１〜２８０Ｈｚ
８．２＝１２１〜１８０Ｈｚ
８．３＝ ７１〜１２０Ｈｚ
８．４＝７０Ｈｚ以下

振動送信機８は、ベルト１１に配置され、好ましくはベルト１１の振動送信機セグメント１２に振動送信機８．０に関して両側に鏡面対称に配置される。

図１は、回路装置を示す。 図２は、振動送信機における周波数帯域の割当を示す。

符号の説明

１ 信号受信要素
２ 動的制御を有する増幅器
３ フィルター回路
４ 整流回路
５ 交換マトリックス
６ 加算回路
７ 電力増幅器
８ 振動送信機
９ コンパレータ回路
１０ 論理結合回路
１１ ベルト
１２ 振動送信機支持セグメント

Claims (25)

1. 検出された音響事象は、生きている皮膚が感覚又は知覚という状態を得られるように複数のスペクトル領域に分解され、これらのスペクトル領域を示す信号から、所定の送信機を固有に選択するために制御電圧が設定され、前記送信機は生きている皮膚の上へ及び／又は皮膚の中へと作用し、制御電圧の選択及び割当ては、スペクトル領域を示す信号に基づく信号分析に依存していることを特徴とする音響事象を高感度に検出する方法。
2. 割当ては、強調スペクトル領域と振動送信機との間で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 割当ては、強調スペクトル領域と刺激電流との間で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 割当ては、強調スペクトル領域と熱インパルス送信機との間で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 割当ては、強調スペクトル領域と吸引インパルス送信機との間で行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 異なる音響事象は、送信機における異なる刺激特性に割り当てられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 振動送信機又は他の送信機のための制御電圧の種々の信号は、所定のパターンの有無が分析され、それらが検知される場合には振動送信機から所定の連続刺激が発生されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 音響を強調する固有のスペクトル領域と送信機との間の割当ては、母音に関して、明から暗への音響色の高さの順番に中央の位置から外側へ送信機が作動されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 音響を特徴付けている強調スペクトル領域と送信機との間の割当ては、歯擦音に関して、明から暗への音響色の高さの順番に中心の位置から外側へ送信機が作動され、歯擦音で送信機が作動する数は母音で作動する送信機の数より多いことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 固有の有声破裂音又は爆発音では、すべての送信機が共通の制御電圧で作動され、他の音ではすべての送信機がまた作動されるが、異なる制御電圧で作動されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 固有の有声破裂音又は爆発音では送信機が異なる作動をすることに関しては、中心に配置されている送信機が高い周波数領域を示す電圧で作動され、外側に配置されている送信機が低い周波数領域を示す制御電圧で作動されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 固有の音響では、音響の長さに関連して、すべての送信機が高速で連続して作動されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 音楽に対する送信機の作動特性に関しては、低い周波数領域におけるスペクトル強調ポイントでは、すべての送信機が低域通過フィルターがかけられた音楽信号により作動され、
    均等分布又は変換スペクトル強調ポイントでは、固有の送信機が固有のスペクトル領域に割り当てられ、
    より低い繰り返し周波数を有する低音では、すべての送信機は低音が継続している間のみ低域通過フィルターがかけられた信号により作動され、
    高い低音平均値では、より高い周波数領域における一時的スペクトル強調ポイントが発生すると、送信機のすべて又は一部がその継続期間のみ高域通過フィルターがかけられた音楽信号により作動されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
14. 検出された音響事象は、生きている皮膚が感覚又は知覚という状態を得られるように複数のスペクトル領域に分解され、これらのスペクトル領域を示す信号から、所定の送信機を固有に選択するために制御電圧が設定され、前記送信機は生きている皮膚の上へ及び／又は皮膚の中へと作用し、制御電圧の選択及び割当ては、スペクトル領域を示す信号に基づく信号分析に依存し、電気回路網によって一緒に結合された要素、すなわち、信号受信要素（１）、動的圧縮及び広帯域増幅のための調整回路を有する増幅器（２）、及び信号を複数のスペクトル領域に分解するフィルター回路（３）を含み、これによってフィルター回路（３）からの出力信号は、振幅を識別するための整流回路（４）と並行して加算回路（６）に一端送られ、その出力信号は電力増幅器（７）を介して送信機（８）を制御している方法を実行するための装置。
15. それぞれの送信機（８）は、任意のスペクトル成分による信号により作動されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
16. 交換マトリックス（５）を制御するために、整流されフィルターをかけられた信号部分における振幅は、コンパレータ回路（９）によって比較され、送信機（８）における所定の活性化反応に一致する論理結合回路（１０）を用いて、この振幅及び時差相関からマトリックスのための制御電圧が導出されることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の装置。
17. 送信機（８）は好ましくは振動送信機であり、腰の周りに着用されるベルト（１１）の内側に設けられていることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の装置。
18. ベルト（１１）に設けられた送信機（８）は、ベルト（１１）の中心から長手方向に左右鏡面対称に配置されていることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
19. 送信機（８）は、中心から外側へと＋２５％の誤差で、次の周波数帯域が割り当てられていることを特徴とする請求項１７又は１８に記載の装置。
    ８．０＝２８０Ｈｚより高い
    ８．１＝１８１〜２８０Ｈｚ
    ８．２＝１２１〜１８０Ｈｚ
    ８．３＝ ７１〜１２０Ｈｚ
    ８．４＝７０Ｈｚ以下
20. 前記送信機（８）は、振動送信機、刺激電流、熱インパルス、又は吸引インパルス送信機、又はこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の装置。
21. 振動送信機として形成された送信機（８）は、共鳴針が設けられており、その先端は皮膚に配列されるか又は皮膚に埋め込まれることを特徴とする請求項１４〜２０のいずれか一項に記載の装置。
22. 前記針は、追加刺激送信機、好ましくは刺激電流導体及び／又は光導体及び／又は熱導体であることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
23. 前記送信機（８）は、皮膚の下に配置された針に電磁的に作用することを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の装置。
24. 人間の皮膚の上又は人間の皮膚の内部での知覚又は感覚の状態として音響事象を反映するための請求項１に記載の方法の使用及び請求項１３に記載の装置。
25. 内容によって規定される聴覚信号を聴覚障害を有する人々に送信するための請求項１に記載の方法の使用又は請求項１３に記載の装置。

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