JP3200299U - 電気式発声補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用勝手がよい、気管切開口が開けられた患者に用いられる電気式発声補助装置を提供する。【解決手段】電気式発声補助装置は、ユーザーの外耳道側の内側面１１を有する耳当て１と、耳当て１の内側面１１に設けられ、ユーザーの外耳道を通って伝わった振動によるサウンド信号を収集するマイクロホン３１と、マイクロホン３１に電気的に連結され、マイクロホン３１からのサウンド信号を増幅してスピーチ信号を生成する処理モジュール４と、処理モジュール４に電気的に連結され、スピーチ信号を出力するスピーカー５１と、を備えている。【選択図】図１

Description

本考案は、気管切開口が開けられた患者に用いられる電気式発声補助装置に関する。

健常者は、肺から押し出された空気が声道を通過する際、声帯が狭まることにより通過する空気が振動されることで声帯の基本振動音を出すと共に、該基本振動音を舌、顎、唇などの調音器官で変化させて、共鳴音を作り出すことで、口や鼻から放つことにより声とし、様々な発話を行っている。これに対し、気管が切開された者は、通常であれば振動音が出されなくなるため、発声が不自由になり、自らの意思による発話ができなくなる。従来より、そういった発声が不自由になった者に用いられるものである発声補助装置がすでに使われている。発声補助装置は、機械式と電気式に大別される。機械式発声補助装置は、気管切開口を介して設置されたフィルムを振動させ、振動を口腔内に導いて発声するものである。その一方、電気式発声補助装置は、利用者がその装置を握って自らの頸部周囲に押し当てて用いられるものである。

機械式発声補助装置は、使用上唾液が侵入し凝結し易く、使用が妨げられやすい問題点がある。電気式発声補助装置は、手で持たなければ使用できないため、使用勝手が良くない問題点もある。

本考案は、上記事情に鑑みてなされたものであり、使用勝手がよい電気式発声補助装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本考案に係る電気式発声補助装置は、ユーザーの発声を補助するように用いられるものであって、前記ユーザーの外耳道側の内側面を有する耳当てと、前記耳当ての前記内側面に設けられ、前記ユーザーの外耳道を通って伝わった振動によるサウンド信号を収集する、マイクロホンと、前記マイクロホンに電気的に連結され、前記マイクロホンからの前記サウンド信号を増幅してスピーチ信号を生成する、処理モジュールと、前記処理モジュールに電気的に連結され、前記スピーチ信号を出力する、スピーカーと、を備えていることを特徴とする。

本考案に係る電気式発声補助装置は、ユーザーの耳に耳当てを装着し、耳当ての内側面に設けられたマイクロホンによってユーザーが話している間、喉、外耳道を介して伝わったサウンド信号を集音し、処理モジュールによってマイクロホンによって集音されたサウンド信号を増幅してスピーチ信号を生成する。このように、増幅されたスピーチ信号を音声振動として自然に発声することができる。また、本考案に係る電気式音声補助装置は、ユーザーの耳に掛けて用いることができるので、見た目も良く、使用勝手が良い。従って、ユーザーの生活品質の向上を図ることができる。

本考案に係る電気式発声補助装置の第１の実施形態を示す斜視図である。 第１の実施形態に係る電気式発声補助装置の回路ブロック図である。 本考案に係る電気式発声補助装置の第２の実施形態を示す斜視図である。 第２の実施形態に係る電気式発声補助装置の回路ブロック図である。 電気式発声補助装置における増幅回路の一例を示す回路図である。

以下、本考案に係る電気式発声補助装置におけるいくつかの実施形態について図面を参照して説明する。なお、同一構成及び機能を有する構成要素については、同一番号を付してその説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１と図２は、本考案に係る電気式発声補助装置の第１の実施形態を示している。第１の実施形態に係る電気式発声補助装置１００は、耳当て１と、ハウジング２と、マイクロホン３１と、処理モジュール４と、スピーカー５１とを備えている。

耳当て１は、ユーザーの外耳道側の内側面１１を有する。

ハウジング２は、処理モジュール４を収容するインナースペースを形成する囲い壁２１を有し、囲い壁２１は、ユーザーの耳側の内壁面２１１とユーザーの耳から離れた外壁面２１２とを有する。耳当て１は、囲い壁２１の内壁面２１１に固定されている。

マイクロホン３１は、耳当て１の内側面１１に設けられ、ユーザーが話している間、ユーザーの喉を介してユーザーの外耳道を通って伝わった振動によるサウンド信号を収集するように構成されている。

処理モジュール４は、マイクロホン３１に電気的に連結され、サウンド信号を増幅してスピーチ信号を生成するように構成されている。

スピーカー５１は、処理モジュール４に電気的に連結されていると共に、囲い壁２１の外壁面２１２に設けられ、スピーチ信号を出力するように構成されている。

電気式発声補助装置１００をコンパクトな構成にするために、マイクロホン３１及びスピーカー５１が微小型構成であることは言うまでもない。この実施形態では、スピーカー５１は、囲い壁２１の外壁面２１２に設けられているが、別の位置に設けられても良い。スピーカー５１は、図１に示されているようにユーザーと対面した相手に向かうように配置されているが、これに制限されない。また、スピーカー５１は、無線或いはコードによって処理モジュール４又は／及びマイクロホン３１からの信号を受信するように構成される。

電気式発声補助装置１００は、この実施形態では、操作インターフェース６と充電ユニット７とを更に備えている。操作インターフェース６は、電源スイッチ６１と、アナログ・デジタル選択スイッチ６２と、音声合成選択スイッチ６３と、音量調節つまみ６４と、リセットスイッチ６５とを有し、ユーザーの操作により処理モジュール４の各種機能を制御する命令を生成するように構成されている。

充電ユニット７は、電源回路７１と、充電電池７２と、ＵＳＢコネクター７３とを有し、充電電池７２の電量が予め定められたレベルまで下がった時は、ＵＳＢコネクター７３を介して電源回路７１を経て充電電池７２を充電するように構成されている。

この実施形態では、処理モジュール４は、充電ユニット７から電力が供給されるように、制御回路４０と、アナログ・デジタル調節モジュール４１と、音声合成ユニット４２と、音量調節モジュール４３と、第１の除去モジュール４５と、リセット回路４７とを有する。

制御回路４０は、デジタル信号を処理する機能（ＤＳＰ）が備わっており、リアルタイムでサウンド信号の抽出、演算、蓄積、送信等を行うことが可能であり、操作インターフェース６による制御命令に基づいてかかる構成素子の動作を調整したり制御したりすることができる。

アナログ・デジタル調節モジュール４１は、マイクロホン３１に電気的に連結され、第１の増幅回路４１１と、アナログ・デジタル変換回路４１２と、自動利得（Automatic Gain）回路４１３と、を有し、アナログ・デジタル選択スイッチ６２と協働して選択的に自動利得回路４１３を用いてアナログ音声を出力する、又はアナログ・デジタル変換回路４１２を用いてデジタル音声を出力するようになっている。

自動利得回路４１３は、サウンド信号の強度を検出し、サウンド信号の強度が低い場合、そのゲインを上げ、サウンド信号の強度が高い場合、そのゲインを下げるように構成されている。

音声合成ユニット４２は、マイクロホン３１によって集音されたサウンド信号のボイス合成を行い、人の声に近いスピーチ信号に変換する。音声合成選択スイッチ６３の操作により、合成したスピーチ信号又は合成前のサウンド信号を選択的に出力することができる。

音量調節モジュール４３は、スピーカー５１に電気的に連結され、音量調節ユニット４３１と第２の増幅回路４３２とを有する。ユーザーは、音量調節つまみ６４の操作を介して、音量調節ユニット４３１と第２の増幅回路４３２とを用いて音量の大きさを調節することによって、音量が調節されたスピーチ信号をスピーカー５１を介して出力することができる。

第１の除去モジュール４５は、マイクロホン３１によって集音されたサウンド信号に対してフィードバック信号の除去及びノイズの除去を行うように用いられるものであり、フィルタリング処理を行うデジタルシグナルプロセッサー４５１と、周囲環境によるノイズを取り除くノイズ除去回路４５２と、音響結合（Acoustic Coupling）によってフィードバック信号を取り除くフィードバック信号除去回路４５３とを有する。

リセット回路４７は、ユーザーによってリセットスイッチ６５を操作すると、出荷時に設定された初期値に戻すように構成されている。

次に、上記のように構成された電気式音声補助装置１００の動作及び作用について説明する。

ユーザーの耳に耳当て１を装着し、耳当て１の内側面１１に設けられたマイクロホン３１によってユーザーが話している間、喉、外耳道を介して伝わったサウンド信号を集音し、処理モジュール４によってマイクロホン３１によって集音されたサウンド信号を増幅してスピーチ信号を生成する。このように、増幅されたスピーチ信号を音声振動として自然に発声することができる。また、本考案に係る電気式音声補助装置１００は、ユーザーの耳に掛けて用いられることができるので、見た目も良く、使用勝手が良い。

（第２の実施形態）
図３と図４は、本考案に係る電気式発声補助装置の第２の実施形態を示している。第２の実施形態に係る電気式発声補助装置２００は、耳当て１と、ハウジング２と、マイクロホン３１と、第２のマイクロホン３２と、処理モジュール４´と、スピーカー５１、第２のスピーカー５２とを備えている。

耳当て１は、ユーザーの外耳道側の内側面１１を有する。マイクロホン３１と第２のスピーカー５２とが耳当て１の内側面１１に設けられている。

ハウジング２は、処理モジュール４´を収容するインナースペースを形成する囲い壁２１を有し、囲い壁２１は、ユーザーの耳側の内壁面２１１とユーザーの耳から離れた外壁面２１２とを有する。耳当て１は、囲い壁２１の内壁面２１１に固定されている。

第２のマイクロホン３２は、外部音源を集音するように囲い壁２１の外壁面２１２に設けられ、処理モジュール４´と電気的に連結されている。処理モジュール４´は、第２のマイクロホン３２によって集音された外部音源を増幅し、耳当て１の内側面１１に設けられた第２のスピーカー５２によって、外部音源が増幅されたオーディオ信号を出力する。こうして、ユーザーも外部の音声が聞こえるようになる。

操作インターフェース６´は、第１の実施形態にかかる構成素子を含む他、また、第２のアナログ・デジタル選択スイッチ６２´と、第２の音量調節つまみ６４´とを有する。

処理モジュール４´は、第１の実施形態にかかる構成素子を含む他、また、第２のマイクロホン３２によって集音された外部音源をアナログ信号或いはデジタル信号にする第２のアナログ・デジタル調節モジュール４１´と、第２のスピーカー５２の音量を調節する第２の音量調節モジュール４３´と、第２の除去モジュール４５´と、を有する。

第２のアナログ・デジタル調節モジュール４１´は、第２のマイクロホン３２に電気的に連結され、第３の増幅回路４１１´と、第２のアナログ・デジタル変換回路４１２´と、第２の自動利得回路４１３´と、を有し、第２のアナログ・デジタル選択スイッチ６２´と協働して選択的に第２の自動利得回路４１３´を用いてアナログ音声を出力する、又はアナログ・デジタル変換回路４１２´を用いてデジタル音声を出力するようになっている。

第２の自動利得回路４１３´は、外部音源の強度を検出し、外部音源の強度が低い場合、そのゲインを上げ、外部音源の強度が高い場合、そのゲインを下げるように構成されている。

第２の音量調節モジュール４３´は、第２のスピーカー５２に電気的に連結され、第２の音量調節ユニット４３１´と第４の増幅回路４３２´とを有する。ユーザーは、第２の音量調節つまみ６４´の操作を介して、第２の音量調節ユニット４３１´と第４の増幅回路４３２´とを用いて音量の大きさを調節することによって、音量が調節されたスピーチ信号を第２のスピーカー５２を介して出力することができる。

第２の除去モジュール４５´は、第２のマイクロホン３２によって集音された外部音源に対してフィードバック信号の除去及びノイズの除去を行うように用いられるものであり、フィルタリング処理を行う第２のデジタルシグナルプロセッサー４５１´と、外部音源の周囲環境によるノイズを取り除く第２のノイズ除去回路４５２´と、音響結合（Acoustic Coupling）によって外部音源のフィードバック信号を取り除く第２のフィードバック信号除去回路４５３´とを有する。

この実施形態では、処理モジュール４´は、手を使わずに聞き取ったり発声したりできるハンズフリー機能を備えるように無線モジュール８を更に有する。ユーザーがハンズフリー機能を作動すると、マイクロホン３１がサウンド信号を集音し、処理モジュール４´によって増幅処理等をした後、制御回路４０によって無線モジュール８を制御して、マイクロホン３１によって集音されたサウンド信号を無線信号に変換して出力し、又は、スピーカー５１からのスピーチ信号を無線信号に変換して、ハンズフリー通信機能を有する無線通話設備（図示せず）に送出し、又は、制御回路４０によって無線モジュール８を介して該無線通話設備からの無線信号をオーディオ信号に変換し、第２のスピーカー５２によってユーザーに出力する。

なお、図５に示されているように、第１の増幅回路４１１又は第３の増幅回路４１１´は、上記の実施形態では、アナログ信号を増幅し、出力信号と入力信号との間に位相差がない増幅回路であり、例えば、入力端が正の半周期の正弦波入力であれば出力端も正の半周期の正弦波出力であり、その一方、入力端が負の半周期の正弦波入力であれば出力端も負の半周期の正弦波出力である。

次に、上記のように構成された電気式音声補助装置２００の動作及び作用について説明する。

この実施形態に係る電気式音声補助装置２００は、上記第１の実施形態に係る電気式音声補助装置１００と同様に、増幅されたスピーチ信号を音声振動として自然に発声することができる。また、本考案に係る電気式音声補助装置は、ユーザーの耳に掛けて用いられることができるので、見た目も良く、使用勝手が良い。また、外部音源を処理してユーザーに伝えて聞き取らせることができ、話し相手との会話がより自然に行えるよう補助することができる。

本考案に係る電気式発声補助装置は、発声障害者の発声補助器具として有用である。

１００、２００ 電気式発声補助装置
１ 耳当て
１１ 内側面
２ ハウジング
２１ 囲い壁
２１１ 内壁面
２１２ 外壁面
３１ マイクロホン
３２ 第２のマイクロホン
４、４´ 処理モジュール
４０ 制御回路
４１ アナログ・デジタル調節モジュール
４１´ 第２のアナログ・デジタル調節モジュール
４１１ 第１の増幅回路
４１２ アナログ・デジタル変換回路
４１３ 自動利得回路
４１１´ 第３の増幅回路
４１２´ 第２のアナログ・デジタル変換回路
４１３´ 第２の自動利得回路
４２ 音声合成ユニット
４３ 音量調節モジュール
４３´ 第２の音量調節モジュール
４３１ 音量調節ユニット
４３２ 第２の増幅回路
４３１´ 第２の音量調節ユニット
４３２´ 第４の増幅回路
４５ 第１の除去モジュール
４５´ 第２の除去モジュール
４５１ デジタルシグナルプロセッサー
４５２ ノイズ除去回路
４５３ フィードバック信号除去回路
４５１´ 第２のデジタルシグナルプロセッサー
４５２´ 第２のノイズ除去回路
４５３´ 第２のフィードバック信号除去回路
４７ リセット回路
５１ スピーカー
５２ 第２のスピーカー
６、６´ 操作インターフェース
６１ 電源スイッチ
６２ アナログ・デジタル選択スイッチ
６２´ 第２のアナログ・デジタル選択スイッチ
６３ 音声合成選択スイッチ
６４ 音量調節つまみ
６４´ 第２の音量調節つまみ
６５ リセットスイッチ
７ 充電ユニット
７１ 電源回路
７２ 充電電池
７３ ＵＳＢコネクター
８ 無線モジュール

Claims (10)

1. ユーザーの発声を補助するように用いられる電気式発声補助装置であって、
   前記ユーザーの外耳道側の内側面を有する耳当てと、
   前記耳当ての前記内側面に設けられ、前記ユーザーの外耳道を通って伝わった振動によるサウンド信号を収集する、マイクロホンと、
   前記マイクロホンに電気的に連結され、前記マイクロホンからの前記サウンド信号を増幅してスピーチ信号を生成する、処理モジュールと、
   前記処理モジュールに電気的に連結され、前記スピーチ信号を出力する、スピーカーと、
   を備えている、ことを特徴とする電気式発声補助装置。
2. 前記処理モジュールは、前記サウンド信号の強度を検出し、前記サウンド信号の強度が低い場合、そのゲインを上げ、前記サウンド信号の強度が高い場合、そのゲインを下げるように構成されている自動利得回路を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の電気式発声補助装置。
3. 前記処理モジュールは、前記マイクロホンによって集音された前記サウンド信号のボイス合成を行い、人の声に近い前記スピーチ信号に変換する音声合成ユニットを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の電気式発声補助装置。
4. 前記処理モジュールは、前記マイクロホンによって集音された前記サウンド信号に対してフィードバック信号の除去及びノイズの除去を行う第１の除去モジュールを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の電気式発声補助装置。
5. 更に、前記処理モジュールを収容するインナースペースを形成する囲い壁を有するハウジングを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の電気式発声補助装置。
6. 前記ハウジングは、前記ユーザーの耳から離れた外壁面を有し、
   前記スピーカーは、前記ハウジングの前記外壁面に設けられている、ことを特徴とする請求項５に記載の電気式発声補助装置。
7. 更に、前記処理モジュールに電気的に連結されていると共に、前記耳当ての前記内側面に設けられている第２のスピーカーを有し、
   前記処理モジュールは、外部音源を増幅してオーディオ信号を生成し、
   前記第２のスピーカーは、前記処理モジュールによって生成された前記オーディオ信号を出力する、ことを特徴とする請求項６に記載の電気式発声補助装置。
8. 前記処理モジュールは更に、制御回路と無線モジュールとを有し、
   前記制御回路は、前記無線モジュールを制御して、前記マイクロホンによって集音されたサウンド信号を無線信号に変換して出力し、又は、前記スピーカーからのスピーチ信号を無線信号に変換して送出し、又は、無線信号をオーディオ信号に変換し、前記第２のスピーカーによって出力する、ことを特徴とする請求項７に記載の電気式発声補助装置。
9. 更に、前記ハウジングの前記外壁面に設けられ、前記処理モジュールに電気的に連結され、前記外部音源を集音して前記処理モジュールに出力する第２のマイクロホンを有する、
   ことを特徴とする請求項７に記載の電気式発声補助装置。
10. 前記処理モジュールは、前記第２のマイクロホンによって集音された前記外部音源に対してフィードバック信号の除去及びノイズの除去を行うように用いられる第２の除去モジュールを更に有することを特徴とする請求項９に記載の電気式発声補助装置。

Images