JP3498705B2

JP3498705B2 - 電気式人工喉頭

Info

Publication number: JP3498705B2
Application number: JP2000510401A
Authority: JP
Inventors: 達伊福部; 章小池田; 保徳須貝; 慎一高畠; 悦範山口
Original assignee: 株式会社電制
Priority date: 1997-09-08
Filing date: 1998-09-07
Publication date: 2004-02-16
Anticipated expiration: 2018-09-07
Also published as: DE69832394D1; EP1013247B1; WO1999012501A1; US6735315B1; EP1013247A4; DE69832394T2; EP1013247A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、喉頭癌などの理由
により喉頭摘出手術によって、声を出すことができなく
なった喉頭摘出者が、再び声を出すために使用する装置
である、電気式人工喉頭に関する。

【０００２】

【従来の技術】喉頭を摘出した場合、声を出すための声
帯音源が失われる。このため声を出すことができなくな
る。しかし、声帯音源が失われても、舌や唇などの調音
器官は残存しており、何らかの方法で声帯音源の代わり
となる音源を生成することができれば、不完全ながらも
発生が可能となる。

【０００３】このような原理に基づいた代用発声法に
は、食道発声法、手術的音声言語保存法、電気式人工喉
頭等が存在する。食道発声法は、いわゆるゲップ的な空
気流を放出することにより音を出し、この音が、舌およ
び唇等により変化を加えられ、声になるものである。こ
の食道発声法は余分な機器が不要で、一旦この技法を修
得すると、どこでも自由に発声できることとなる。しか
し、食道発声法は、修得までに時間がかかること、病弱
者や高齢者にとって修得が困難なこと、その発声音を大
きくできないことが欠点となっている。

【０００４】また、手術的音声言語保存法の例として
は、特許文献１（特開平６−１３３９９３）に示される
音声人工器官が挙げられる。音声人工器官は、体内に埋
め込まれるため、食道発声法と同様に、余分な機器を持
ち運ぶ煩わしさが無く、どこでも自由に発声できる長所
を有している。しかし、音声人工器官は、気管部分に余
分な手術が必要であり、しかも付着物や菌類の発生によ
り８週間前後で交換および洗浄する必要が生ずる。

【０００５】電気式人工喉頭は、声帯音源の代わりとな
る代用音源を機械的もしくは、電子機械的に生成し、こ
の代用音源を口腔内に導くことによって、喉頭摘出者が
発声を行うことを可能とする装置である。この電気式人
工喉頭は、患者が発声したいとき、人体の頚部に押し当
てると共に指でスイッチを操作して使用する。このた
め、常時、この装置を持ち運ぶ手間があると共に発声の
度に頚部に押し当ててスイッチを操作する作業が必要と
なる煩わしさが存在している。

【０００６】しかし、この電気式人工喉頭は、食道発声
法のように長時間の訓練は必要なく、病弱者や高齢者に
とっても簡単に使用できるものとなっている。また、音
声人工器官のように、特別な手術や定期的な交換や洗浄
が不要で、極めて扱い易いものとなっている。このよう
な利点が存在するため、代用発声法として欠かせない物
となっている。

【０００７】ところで、従来の電気式人工喉頭は、代用
音源の断続を行うスイッチを備えており、喉頭摘出者
は、このスイッチを指で操作しながら代用音源の断続の
みを行って発声を行っていた。一方、健常者が発声を行
う場合には、発声の内容にあわせて声帯音源の基本周波
数や音量を変化させ、これによってアクセントやイント
ネーションを表現したり、声の大きさを変化させている
ことは周知の事実である。これに対して、従来の電気式
人工喉頭が生成する代用音源は、基本周波数と音量が一
定の代用音源であるため、アクセントやイントネーショ
ンを表現したり、声の大きさを変化させたりすることが
できず、その結果として、不自然な声でしか発声を行う
ことができないという重大な問題があった。

【０００８】この問題が喉頭摘出者の日常生活に与える
影響は極めて大きく、声が不自然であるがために、言い
たいことを理解してもらえない、細かい感情が表現でき
ない、電話での話が伝わりにくい、人と話すのが恥ずか
しい、いらいらする、驚かれるなど、数多くの精神的苦
痛が訴えられていた。

【０００９】また、歌を歌う場合にも、声帯音源の基本
周波数や音量の変化が必要であることは言うまでもな
い。しかし、上述のように、従来の電気式人工喉頭は、
基本周波数と音量が一定の代用音源しか生成できないた
め、歌を歌うことは不可能であった。

【００１０】これらの問題点を解決するため、本出願人
等は、先に特許文献２（特開平７−４３３）や特許文献
３（特開平８−２６５８９１）に示される電気式人工喉
頭を共同にて開発した。特開平７−４３３の明細書に示
される電気式人工喉頭は、生体情報検出手段によって検
出した呼吸等の情報に応じて、音響変換器から出力する
代用音源の基本周波数や音量を制御することにより、発
声中にアクセントやイントネーションを表現したり、声
の大きさを変化させたりすることができるものとなって
いる。このため、より自然な声で発声を行うことが可能
となっている。

【００１１】また、基本周波数や音量を制御するための
情報を、情報記録媒体に予め記録しておき、この情報記
録媒体から読み出した情報に応じて音響変換器から出力
する代用音源の基本周波数や音量を制御できるようにな
っている。このため、特に、使用頻度の高い単語や文章
などの発声を行う場合や、歌を歌う場合などのように、
基本周波数や音量を制御するための情報があらかじめ決
まっている場合には効果が大きいものとなっている。

【００１２】さらに、特許文献３の明細書に示される電
気式人工喉頭は、音響変換器から発声する音を断続する
ためのスイッチと、その基本周波数、音量を可変する機
構とが一体となっている。このため、操作性が大幅に向
上し、アクセントやイントネーションをつけやすく、よ
り自然な声を実現でき、また小型で安価にすることが可
能となっている。

【００１３】また、音響変換器として、圧電式発音体ま
たは、電子式発音体を利用しているので、小型で、安価
にすることが可能であり、応答も早く、周波数帯域も広
いので、より自然な声を実現できるものとなっている。

【００１４】このように、本出願人等が開発した電気式
人工喉頭は、従来の問題点を解決するもので大幅に音質
が向上し、人間の発声に近づくものとなっていると共に
利便性が向上したものとなっている。

【００１５】

【特許文献１】特開平６−１３３９９３号公報（要約
書）

【特許文献２】特開平７−４３３号公報（要約書）

【特許文献３】特開平８−２６５８９１号公報（要約
書）

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の特許文献２，３の各明細書に記載される電気式人工喉
頭は、従来の欠点の１つである操作性の問題を依然とし
て保有している。すなわち、従来のすべての電気式人工
喉頭は、片手で本体を持ちながら、自分の頚部に音源発
生部を押し当て、音源の断続を行うスイッチを操作する
ことにより、発声を行っている。なお、本体には、音源
発生部の他に、音源発生部を制御する制御回路や音源発
生部へ電力を供給する電源部が組み込まれており、全体
重量が１００ｇを超え、長さも１０ｃｍを超えるものと
なっている。

【００１７】このような電気式人工喉頭では、発声の度
に本体を頚部までもってくる必要があり、操作者（喉頭
摘出者）にとって操作の煩わしさが存在している。ま
た、電気式人工喉頭の本体を片手で持ち操作を行うた
め、発声をしながら使用できるのは、片手だけとなって
いる。したがって、電話をしながらメモがとれないと
か、両手を必要とする作業を行う時に発声することがで
きず、結果的に良好なコミニュケーションがとれず、そ
れが喉頭摘出者の社会復帰の足かせにもなり、重大な問
題となっている。

【００１８】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、発声の度に音源発生部を頚部
にもってくる煩わしさをなくし、操作性を向上させ得る
電気式人工喉頭を提供することを目的とする。また、他
の発明は、操作者にとって、装着した際の違和感が無い
ようにできる電気式人工喉頭を提供することを目的とし
ている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の電気式人工喉頭は、振動板に、ボイスコイ
ルモータのコイルと一体的に動作する軸を対向させ、こ
の軸が振動板に間欠的に突き当たって音源を発生させる
音源発生部と、この音源発生部を制御する制御部とを備
え、ボイスコイルモータのヨークに両端または外周端が
固定される弾性部材によって軸またはコイルを支持する
と共に少なくともコイルとコイルの保持体をヨーク内に
収納させている。

【００２０】この発明では、ボイスコイルモータの使用
によって軽量化が図れ、軸またはコイルを支持するゴム
がヨークに固定され、ヨークには少なくともコイルおよ
びコイルの保持体が収納されるので、厚さが大きくなら
ず扁平化が可能となる。この結果、この音源発生部を頚
部近傍に常時取り付けても操作者にとって違和感が無い
ものとなる。なお、弾性部材としては、ゴム、板バネ、
弾性を有する樹脂等が採用される。

【００２１】さらに、他の発明の電気式人工喉頭は、振
動板に、ボイスコイルモータのコイルと一体的に動作す
る軸を対向させ、この軸が振動板に間欠的に突き当たっ
て音源を発生させる音源発生部と、この音源発生部を制
御する制御部とを備え、音源発生部を頚部に接触可能に
取り付け、制御部を音源発生部から分離させ人体を覆う
被服部材の一部に収納可能としている。

【００２２】このため、軽量化された音源発生部のみを
頚部に常時取り付け可能となる。この結果、発声の度に
音源発生部を頚部にもってくる煩わしさが無くなり、操
作性が向上する。また、重くなる制御部を被服の一部に
収納できるので、外観上は、小型の音源発生部のみが目
に付くだけとなり、第三者に取っての違和感も大きく減
少する。なお、被服部材としては、背広、ズボン、コー
ト、ブラウス、スラックス等のいわゆる服の他に、腰に
つけるポーチ、肩にかけるポシェット、頭につける帽子
等を採用することができる。

【００２３】また、他の発明の電気式人工喉頭は、振動
板に、ボイスコイルモータのコイルと一体的に動作する
軸を対向させ、この軸が振動板に間欠的に突き当たって
音源を発生させる音源発生部と、この音源発生部を制御
する制御部とを備え、音源発生部を制御部から分離さ
せ、音源発生部の厚さを５〜１５ｍｍとしている。

【００２４】このため、軽量かつ小型化が可能となり、
音源発生部を頚部に常時取り付けできることとなる。こ
の結果、発声の度に音源発生部を頚部にもってくる煩わ
しさが無くなり、操作性が向上する。また、厚さが５〜
１５ｍｍとなっているので、頚部近傍に取り付けても出
っ張らず、操作者および第三者にとって違和感が無くな
る。

【００２５】さらに、他の発明では、ボイスコイルモー
タを駆動させる電源を制御部に保有させているので、制
御のための電源と音源発生部のための電源との共用が可
能となる。

【００２６】また、他の発明では、音源発生部を人体ま
たは人体を覆う被服部材に固定される介在手段に取り付
け、音源発生部から音が出る時またはその直前に、その
介在手段を基準として頚部に押し当てる方向にその音源
発生部を移動可能にしている。このため、音源発生部が
介在手段に取り付けられた状態では、頚部に当接せず、
発声時のみ頚部に押し当てることができる。この結果、
操作者は発声しないときは、頚部部分に押し当て感を感
じず、気分的にさわやかなものとなる。

【００２７】

【本発明の実施の形態】添付の図面に基づいて、本発明
をより詳細に説明する。なお、まず最初に本発明の好ま
しい第１の実施の形態とその変更例を第１図から第１１
図によって説明する。

【００２８】第１図は、好ましい電気式人工喉頭１の全
体構成を示している。この電気式人工喉頭１は、人体１
０の首部分に取り付けられる介在手段となるバンド２に
保持され、人体１０の頚部１０ａ近傍に常時配置可能と
され代用音源となる音源発生部３と、この音源発生部３
から分離されると共に、音源発生部３を動作させる携帯
可能な制御部４とで構成される。

【００２９】制御部４は、小指１０ｂに設けられる指サ
ック１１に固定された圧力スイッチ１２およびこの圧力
スイッチ１２で動作する圧力センサ１３で構成される制
御信号発生部１４と、この制御信号発生部からの信号に
よって音源発生部３の駆動制御を行うと共に音源発生部
３への電力供給を行う電源部１５を有する制御ユニット
１６とから構成される。

【００３０】圧力スイッチ１２は、その内部に空気が入
っており、その体積が小さくなると、内部の空気が伝達
チューブ２１を通って圧力センサ１３を動作させる。制
御ユニット１６と圧力センサ１３との間には、圧力セン
サ１３からの信号を制御ユニット１６へ伝えるためと、
電源部１５の電力を圧力センサ１３へ供給するための連
結ケーブル２２が設けられている。さらに、制御ユニッ
ト１６と音源発生部３との間には、制御ユニット１６で
制御された電力を音源発生部３へ供給すると共に、後述
する押し当て機構を動作させるための電力を供給するた
めの電力供給ケーブル２３が設けられる。

【００３１】第２図および第３図に示すように、バンド
２は、伸縮自在でかつ所定の伸び強度を有し、頚部１０
ａを含め首全体に巻かれるものとなっている。音源発生
部３は、押し当て機構となるソレノイド機構２４によっ
て、発声時に頚部１０ａに強く押し当てられる。

【００３２】第３図に示すように、音源発生部３とソレ
ノイド機構２４は、バンド２で覆われ、ソレノイド機構
２４を取り付けるため取り付け部２５が外側に露出して
いる。ソレノイド機構２４は、通常はコイル２６に電流
が流れてオンとなっている。このため、非発声時には、
音源発生部３に固定された鉄製の可動鉄片２７をバネ２
８の伸び力に抗して第３図の矢示Ｖ方向に引っ張ってお
り、音源発生部３は、第３図の矢示Ｖ方向に引っ込んだ
状態となっている。そして、発声時または発声直前に圧
力センサ１３からの信号により、ソレノイド機構２４が
オフされると、バネ２８が矢示Ｗ方向に伸び、頚部１０
ａ側に音源発生部３が強く押される。

【００３３】このソレノイド機構２４は、オフで音源発
生部３が頚部１０ａの方向に移動するものとなっている
が、オンによって頚部１０ａ側に移動する構成としても
良い。なお、ソレノイド機構２４によって、頚部１０ａ
に強く押し当てなくても、バンド２によって十分に押し
当て力が生じている場合には、ソレノイド機構２４を省
略した構造のものとしても良い。

【００３４】音源発生部３は、原理的にボイスコイルモ
ータで、その構造は第４図および第５図に示すとおりと
なっている。すなわち、円柱形の両端がＮＳにそれぞれ
着磁されたマグネット３１と、マグネット３１を囲む円
筒形状のコイル保持体３２と、コイル保持体３２に外周
に巻回されるコイル３３と、コイル３３を囲むヨーク３
４とからモータ部が構成されている。

【００３５】コイル保持体３２とコイル３３は、ヨーク
３４内に完全に収納されている。コイル保持体３２の中
央には軸３５が設けられ、ヨーク３４の開口側端部に接
着固定された円形のゴム３６に軸３５が固定されてい
る。この固定は、第４図の拡大部分に示すように、軸３
５に円周に渡る切り欠き３５ａを設け、この切り欠き３
５ａにゴム３６を入れ込み、その後、接着剤３７を、切
り欠き３５ａの周辺に付着させることにより行う。な
お、この接着剤３７を設けないようにしても良い。

【００３６】軸３５と対向するようにウレタン樹脂系で
形成された振動板３８を配置する。振動板３８の外周に
は、ドーナッツ形の発泡系のゴム材３９が取り付けら
れ、外枠４０に固定されている。ゴム材３９は、振動板
３８に設けられた円形段部３８ａに嵌合し、その外周が
外枠４０と、はさみ込み部材４１にはさまれて固定され
ている。はさみ込み部材４１の外周には、雄ねじ（図示
省略）が形成され、一方、外枠４０の対向する部分に雌
ねじ（図示省略）が形成され、はさみ込み部材４１を回
転させながら進行させることによってゴム材３９をはさ
み込むようになっている。

【００３７】なお、振動板３８の材質としては、ポリカ
ーボネイト等他の樹脂材や金属材としても良い。また、
振動板３８から出る音質を柔らかくするために軸３５が
突き当たる振動板３８の一面にシリコンゴムの０．２〜
０．４ｍｍ程度の薄いフィルム（図示省略）を設けても
良い。この薄いシリコンゴムのフィルムは、０．３ｍｍ
の厚さとするのが最も好ましい。

【００３８】音源発生部３の動作原理としては、マグネ
ット３１とヨーク３４の間（ギャップ）に磁界が発生し
ているため、コイル３３に電気を流すとフレミングの法
則により、軸３５が第４図で上に持ち上がる。そのた
め、軸３５が振動板３８を叩き、音となる。電気を流す
のをやめると、ゴム３６によって、軸２４は第４図で下
に下がることになる。この構成の場合、ゴム３６がヨー
ク３４に直接固定され、コイル保持体３２やコイル３３
がヨーク３４に完全に収納される構成となっているた
め、扁平化が可能となる。

【００３９】この音源発生部３は、その厚さＨが１０ｍ
ｍで、直径Ｒが２０ｍｍとなっているが、操作者の違和
感や第三者から見た目を考慮すると、厚さＨは、５〜１
５ｍｍが好ましい。一方、直径Ｒは、同様な観点および
頚部１０ａに該当する場所の大きさならびにボイルコイ
ルモータの動作力を考慮すると、１０〜２５ｍｍが好ま
しい。

【００４０】この電気式人工喉頭１の回路構成を第６図
に示す。制御信号発生部１４には、圧力スイッチ１２、
圧力センサ１３の他に、信号増幅部５１と、圧力センサ
１３がオンとなる点を決めるしきい値調整部５２とが設
けられている。制御ユニット１６には、電源部１５の他
に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）５３と、記憶
手段となるメモリカード５４を受け入れ、その情報をＣ
ＰＵ５３に伝達する記憶装置部５５と、音源発生部３へ
の供給電力を増幅する電力増幅部５６とが設けられてい
る。また、制御ユニット１６には、音量をアナログ的に
切り替える音量調整部５７と、制御ユニット１６のオ
フ、オンおよび後述する呼気センサを使用するときの切
替を行う基本動作切替部５８と、後述する一定音（一定
周波数音）動作、可変周波数音動作および歌機能を切り
替えるモード切替操作部５９と、メモリカード５４内に
記録された歌を選曲する選曲操作部６０と、歌の音程を
操作者の好みの音程に上下させるトーンコントロール部
６１とが設置されている。

【００４１】メモリカード５４の内部のメモリアドレス
を第７図に示す。メモリカード５４には複数の曲が記録
されているが、１曲目は、行番地Ａ００に入ると共に、
列番地Ｂ００，Ｂ０１，Ｂ０２，…の順に、曲の開始か
ら１音ずつの周波数データＤ００，Ｄ０１，Ｄ０２，…
が入っている。同様に、２曲目は、行番地Ａ０１に入
り、曲の開始から１音ずつの周波数データＤ１０，Ｄ１
１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４，…が入っている。さら
に、同様に、３曲目、４曲目、５曲目のデータが入って
いる。この実施の形態では、５曲分が入っているが、メ
モリ容量を大きくしたり小さくすることにより、他の曲
数とすることができる。具体的には、圧力スイッチ１２
を操作することにより、１つずつメモリアドレスが更新
され、初めはＤ００の音、次にＤ０１の音というように
切り替わる。この動作を行わせる場合、圧力スイッチ１
２ではなく、単なるスイッチでも同様な動作が可能とな
る。

【００４２】歌機能を実行するときは、歌のメロディを
記録しているメモリカード５４を制御ユニット１６に挿
入し、モード切替操作部５９を歌機能に切り替え、選曲
操作部６０によって歌いたい歌を選曲する。その後、指
についている圧力スイッチ１２を操作することにより、
１音づつ歌のメロディにあった周波数を音源発生部３に
伝え、音にする。たとえば、「さいた、さいた、チュー
リップの花が」と歌う場合、「さ」の部分で、指につい
ている圧力スイッチ１２を押すことにより、制御ユニッ
ト１６が「さ」の音程に対応する周波数データＤ００の
音を音源発生部３に伝える。次に、再度圧力スイッチ１
２を押すことにより、次の周波数データＤ０１である
「い」の音程に切り替わる。このようにして、順番に曲
に沿った音程を出す。出力される音程の音に合わせ、口
の形を変化させれば、歌になるのである。１つのメモリ
カード５４には、複数曲の音程を記録しているが、メモ
リカード５４を違うものに入れ替えることができる構成
としているので、色々な種類の歌を歌うことが可能にな
る。

【００４３】メモリカード５４に、歌ではなく、喉頭摘
出前の本人の声データを元にした音源データを記憶させ
ることもできる。本人の声データによる音源データが記
憶されたメモリカード５４（以下操作者専用のメモリカ
ード５４という）を使用できるようにする場合、制御ユ
ニット１６の構成を若干変更する必要がある。変更する
場合の構造としては種々考えられるが、少なくとも次の
３つの変更が実現可能である。第１は、記憶装置部５５
を２つ設け、１つを歌用のメモリカード５４に対応する
ものとし、他の１つを操作者専用のメモリカード５４に
対応させるものである。第２は、記憶装置部５５は、現
状どおり１つとし、制御ユニット１６内に操作者専用メ
モリカード５４のデータを保存する記憶部を設けるもの
である。操作者専用のメモリカード５４が記憶装置部５
５に挿入されたとき、自動的にまたは所定のスイッチ部
によって本人の音源データを制御ユニット１６内の記憶
部にインストールさせる。第３は、現状の歌機能を無く
し、代わりに操作者専用のメモリカード５４のための記
憶装置部５５とするものである。

【００４４】いずれの場合も、圧力スイッチ１２または
操作スイッチなどで、音を出す時に、操作者専用のメモ
リカード５４に記憶されていたり、制御ユニット１６内
の記憶部にインストールされた本人の音源データを読み
出して音とする。読み出された音は、手術前の本人の声
データが元になった音であるため、限りなく、手術前の
声に近い発声が可能となる。

【００４５】また、本人の声データによる音源データを
メモリカード５４に記憶させるのではなく、コンピュー
タのハードディスク等に保存させ、通信手段を介して制
御ユニット１６内に設置する記憶部にインストールする
ようにしても良い。さらには、本人の声データによる音
源データをＥＥＰＲＯＭに入れ込み、チップ化し、制御
ユニット１６内に組み込むようにする等、音源データを
種々のものに保存し、利用できるようにすることができ
る。

【００４６】なお、本人の声データに基づく音源データ
を保有させるこの発明および記憶手段（メモリカード５
４）を制御部４に接離可能にする発明は、従来のような
音源発生部と制御部とが一体になった構造のものにも適
用できる。

【００４７】制御ユニット１６に設置されているトーン
コントロール機能は、トーンコントロール部６１を操作
することにより行う。これは第８図に示すように、メモ
リカード５４から読み出した音程の元データ６５に音程
調整データ６６を加えることにより、出力データ６７を
所望の周波数データとするものである。これは、たとえ
ば、元の音程に対して、半音上げるとか下げることが可
能となり、自分の発声だけでは音程をコントロールでき
ない操作者にとっては非常に好ましいものとなる。

【００４８】なお、メモリカード５４としては、フラッ
シュメモリが好ましいが、通常のＥＥＰＲＯＭや他のカ
ード型の記憶手段としても良い。また、記憶手段および
記憶装置部としては、メモリカード５４と記憶装置部５
５以外に、光磁気ディスクと光磁気記録装置、光ディス
クと光記録装置等他の記憶手段および記憶装置部として
も良い。

【００４９】モード切替操作部５９で切り替えられる一
定音動作は、指１０ｂについている圧力スイッチ１２に
圧力を加え、ある圧力以上になったら、制御ユニット１
６が音源発生部３に一定周波数の信号を送り、一定音と
するものである。この場合、圧力スイッチ１２ではな
く、単なるスイッチでも同様な動作が可能となる。

【００５０】また、モード切替操作部５９で切り替えら
れる可変周波数音動作は、指１０ｂに付いている圧力ス
イッチ１２に圧力を加え、ある圧力以上になったら、制
御ユニット１６が音源発生部３に加えられた圧力に相当
する周波数の信号を送り、音とし、さらに圧力が加わる
と、その圧力に相当する周波数を変化させて、音源発生
部３に信号を送るものである。つまり、圧力が小さい場
合は、低い周波数、圧力が高い場合は、高い周波数とい
うように、制御ユニット１６にて圧力−周波数変換し、
音源発生部３で発生する音の周波数に変化をつけるもの
となっている。

【００５１】この電気式人工喉頭１の動作の概要は、次
のとおりである。

【００５２】事前に、操作者は、まず基本動作切替部５
８によって、制御ユニット１６をオンとする。なお、制
御ユニット１６をオフとするのは、この装置を取り外し
たときや長時間に渡って発声しないことが確実な場合で
ある。また、制御ユニット１６の音量調整部５７によっ
て、音量を設定する。さらに、モード切替操作部５９に
よって、一定音（一定周波数音）動作、可変周波数音動
作および歌機能のいずれかに設定する。

【００５３】このような事前設定を行った後、操作者
は、発声したいときには、圧力スイッチ１２を押す。そ
の圧力が所定のしきい値を超えると、圧力センサ１３が
作動し、制御ユニット１６にその信号を伝える。制御ユ
ニット１６内のＣＰＵ５３は、その信号を受けると、ま
ずソレノイド機構２４をオフとする。この結果、ソレノ
イド機構２４は、音源発生部３を頚部１０ａに押し当て
る。さらにＣＰＵ５３は、押し当てられた音源発生部３
に増幅された電力を供給する。これを受けて、既に頚部
１０ａに押し当てられた音源発生部３は、音を頚部１０
ａに送り込み、操作者は、それに合わせ、口を動かすこ
とにより発声できることになる。

【００５４】次に、第９図に基づいて、第１の実施の形
態の変更例を説明する。この変更例となる電気式人工喉
頭７０は、有線ではなく無線方式を採用した１例であ
る。なお、第９図の符号で、第１図と同じものは、同一
部材を示し、その説明を省略することとする。

【００５５】この変更例における制御部７１は、圧力ス
イッチ１２と、無線機能を有する時計型の制御ユニット
７２と、音源発生部３およびソレノイド機構２４の電源
となる電源部７３とから構成される。制御ユニット７２
は、その内部に自身の電源（図示省略）を有している。
電源部７３から音源発生部３に供給される電力のコント
ロールは、制御ユニット７２が電源部７３の出力部分を
制御することにより行っているが、音源発生部３の入力
部分で制御するようにしても良い。

【００５６】第９図では、圧力スイッチ１２と制御ユニ
ット７２とが有線となっているが、この間も無線として
も良い。また、電源部７３が腰につけたポーチ７４内に
入れられ、音源発生部３と有線で結ばれているが、音源
発生部３やソレノイド機構２４がそれぞれ独自に小型の
電源を有するようにすれば、電源部７３は不要となる。

【００５７】次に、第１０図および第１１図に基づい
て、第１の実施の形態のさらなる変更例となる電気式人
工喉頭８０を説明する。この変更例は、生体情報を検出
するセンサとしての呼気センサ８１、首の一部のみを覆
う介在手段８２および音源発生部３を移動させる移動機
構８３を採用した１例である。

【００５８】呼気センサ８１は、気管孔からの呼気の強
弱を検出する。この呼気の強弱によって音源発生部３の
周波数を可変できる。なお、呼気の有無の検出だけを行
うようにしたり、呼気の強弱によって音源発生部３の音
量を調整するようにしても良い。

【００５９】呼気センサ８１は、半円形の柔らかい樹脂
から形成されたセンサパット８４と、空気弁８５と、検
知体が納められたセンサボックス８６と、呼気センサ８
１の検出しきい値を調整するための回路等を有する回路
部８７とから主に構成されている。センサパット８４に
は呼気をセンサボックス８６側に案内する案内孔８８が
設けられている。

【００６０】介在手段８２は、Ｔ字形状のプラスチック
から形成されており、呼気センサ８１と音源発生部３を
支持している。また、介在手段８２中には、制御ユニッ
ト１６と結ぶ電力供給兼信号伝達ケーブル８９が貫通し
ている。この介在手段８２は、胸または肩に取り付けら
れた支持手段と一体化されまたはその支持手段に固定さ
れ、その上から服を着ることによって外部からは介在手
段８２の上部すなわち呼気センサ８１の周辺のみが目視
されるようになる。

【００６１】移動機構８３は、この電気式人工喉頭８０
を操作する人の個人差を吸収するものである。すなわ
ち、各電気式人工喉頭１，７０，８０は、頚部１０ａに
音源発生部３を押し当て、その音を皮膚を介して、のど
に送り込むことにより、声にしているが、押し当てる位
置に個人差があり、みんな同じ位置に音源発生部３を当
てれば良いものではない。そこで、この電気式人工喉頭
８０は、頚部１０ａに固定するための介在手段８２と音
源発生部３の位置関係は、常に固定ではなく、任意の位
置にずらせ得る構造としている。

【００６２】具体的には、音源発生部３を支持するソレ
ノイド機構２４を介在手段８２に対して第１０図の矢示
Ｘ方向およびＹ方向にスライド可能としている。このス
ライドによって、操作者にとって最適な位置に音源発生
部３を位置させることができる。なお、介在手段８２中
には、先の電力供給兼信号伝達ケーブル８９が貫通して
おり、音源発生部３とソレノイド機構２４は、スライド
によって接触位置が変化するものの、常時、電源の供給
を受けるようになっている。

【００６３】この電気式人工喉頭８０の押し当て機構と
なるソレノイド機構２４は、音源発生部３を発声時また
は発声直前に頚部１０ａに押し当て、発声していないと
きは頚部１０ａと接触させないようにしている。このソ
レノイド機構２４の具体的構造は、第３図に示すものと
同様で、非発声時はバネ２８に抗して音源発生部３を頚
部１０ａから引き離している。このような構成とする
と、ソレノイド機構２４を動作させるだけの電力が無く
なったとき、ソレノイド機構をオフすることによって、
電源部１５の電力を音源発生部３等の主要構成部分のみ
に供給できることとなる。また、何らかの理由でソレノ
イド機構２４が動作しなくなっても、バネ２８により、
確実に頚部１０ａに音源発生部３を押し当てることがで
きる。なお、プッシュ式のソレノイド機構２４を利用す
るのではなく、スライド式の押し当て機構を採用しても
良い。また、常時、頚部１０ａに音源発生部３を押し当
てても、操作者にとって違和感が無い場合は、ソレノイ
ドを常時オフするか、またはバネ２８を残して他のソレ
ノイド機構２４を無くした構造としても良い。

【００６４】各電気式人工喉頭１，７０，８０では、圧
力センサ１３等の外部スイッチや呼気センサ８１等の呼
気センサが使用可能となっている。そして、制御ユニッ
ト１６にディップ（ＤＩＰ）スイッチ（図示省略）が設
けられており、外部スイッチや呼気センサによる一定周
波数音動作として、６０Ｈｚ，８０Ｈｚ，１００Ｈｚ，
１２０Ｈｚ，１４０Ｈｚ，１６０Ｈｚの６種類と、可変
周波数動作として、６０〜２２０Ｈｚ，６０〜１８０Ｈ
ｚ，６０〜２６０Ｈｚ，６０〜３００Ｈｚ，８０〜３２
０Ｈｚ，８０〜３４０Ｈｚの６種類が切り替え設定でき
るようになっている。なお、これらの値は、各電気式人
工喉頭１，７０，８０が採用している値であり、１例を
示しているに過ぎない。他の値、たとえば、一定周波数
を１０Ｈｚきざみとしたり、種類を７種類以上や５種類
以下としたり、可変周波数の下限や上限の値のいずれか
一方または両者を変更しても良い。また、切替手段とし
ても、ディップスイッチ以外に、ロータリスイッチ、セ
レクトスイッチなど他の手段を採用できる。

【００６５】また、各電気式人工喉頭１，７０，８０で
は、メインスイッチとなる基本動作切替部５８がオフ状
態にない状況で放置されると、電源部１５の電力が消耗
してしまう。このため、オフにした状態で放置され、何
の入力も無い状況が所定時間、たとえば２０分間続く
と、音源発生部３を動作させるようにしている。さら
に、この状態が続くと、所定時間、たとえば１０分間続
くと、音源発生部３を動作させるようにしている。この
ようにして、音源発生部３等の切り忘れを防止してい
る。また、各回の動作は、音源発生部３を数秒間に数回
繰り返し駆動させることにより行っている。なお、この
切り忘れ対策としては、１０分間程度の間隔で計３回動
作させたり、音源発生部３を動作させる間隔を徐々に長
くしたり、短くしたりする等の方法を採用できる。

【００６６】なお、音源発生部３として、ボイスコイル
モータと振動板を利用した構成としているが、圧電式発
音体や、ＩＣとスピーカを利用した電子式発音体とした
り、駆動部として超音波モータ等他のモータを利用した
振動板方式としたりしても良い。

【００６７】この電気式人工喉頭１，７０，８０では、
本体を持って使用する必要がない。また、電気式人工喉
頭１，７０，８０における手につけるスイッチは、たと
えば小指１０ｂに装着すれば、日常の多くの動作におい
て、小指１０ｂはあまり重要な役割をしていないため、
電話をしながらメモを取るなどの両手を必要とする作業
のいくつかが、可能となる。

【００６８】また、圧力センサ１３での操作によって、
発生する音に周波数変化を加えることが可能なため、声
に抑揚などの調子をつけることができる。また、音源発
生部３は、頚部１０ａの近傍に固定し、制御ユニット１
６は、ポケットに入れたり、ベルトに固定したり、ポー
チやポシェットに入れたりなどすることができ、電気式
人工喉頭１，７０，８０を使用していても、あまり目立
たないものとなる。

【００６９】さらに、これらの電気式人工喉頭１，７
０，８０では、簡単に歌を歌える機能があり、記憶手段
となるメモリカード５４を交換することにより、理論上
無限な数の歌を歌うことが可能となる。また、頚部１０
ａに固定するバンド２を回動させて、音源発生部３を移
動させたり、介在手段８２の範囲で任意の位置に音源発
生部３をずらせることができるため、頚部１０ａの位置
の個人差をカバーできる。

【００７０】次に、本発明の好ましい第２の実施の形態
の電気式人工喉頭９０について、第１２図から第１４図
に基づいて説明する。第１２図および第１３図は、この
電気式人工喉頭９０を頚部１０ａに取り付けた時の、正
面図と側面図である。頚部１０ａに取り付けるためのバ
ンド９１に、生体情報の１つである呼気を検出するため
のセンサ９２と、音源発生部９３が取り付けられてい
る。ソレノイド９４は、音源発生部９３を頚部１０ａに
押し当てるために使用される。

【００７１】第１３図において、生体情報の１つである
呼気を検出するためのセンサ９２が、呼気を検出するこ
とにより、操作者でもある使用者の発声の意志を検出す
る。検出された信号は、中央演算装置９５に伝えられ、
あるしきい値を越えると、中央演算装置９５は、はじめ
にソレノイド９４に信号を与える。信号を受けたソレノ
イド９４は、音源発生部９３を頚部１０ａに押し当て、
さらに中央演算装置９５は、押し合てられた音源発生部
９３に音を出すように信号を与える。これを受けて、既
に頚部１０ａに押し当てられた音源発生部９３は、音を
頚部１０ａに送り込み、使用者は、それに合わせ、口を
動かすことにより発声できることになる。なお、音源発
生部９３は、頚部１０ａに必要以上の圧迫感を与えない
ように、ソレノイド９４によって発声時のみ頚部１０ａ
に押し当てられる構成として説明しているが、圧迫感が
気にならなければ、常時頚部１０ａに押し当てておいて
も良い。また、生体情報を検出する手段として、呼気を
利用することで説明しているが、別の生体情報でも同様
な効果は得られるし、生体情報でなく、別の外部信号を
利用しても同様な効果を得ることができる。

【００７２】この電気式人工喉頭９０は、以上説明した
ように構成されているので、以下に記載されるような効
果を奏する。１）発声時、両手を自由に使用することができる。２）両手を自由に使用することができるため、両手を必
要とする動作、作業が容易となり、喉頭摘出者の社会復
帰を促進できる。３）常に頚部１０ａに装着されているため、発声の意志
を抱いてから、電気式人工喉頭９０を頚部１０ａに押し
当てるのではなく、すぐに発声することができる。４）見た目にも違和感なく、発声することができる。

【００７３】以上、本発明の好ましい実施の形態を説明
したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されず、
本発明の思想および範囲を逸脱することなく、多くの設
計変更が可能である。

【００７４】

【発明の効果】各発明にかかる電気式人工喉頭は、喉頭
摘出者の声帯音源の代わりとなる音源として利用され
る。特に、病弱者や高齢者等、食道発声法の修得が困難
な者にとって有用となる。

【００７５】また、本発明では、発声の度に音源発生部
を頚部にもってくる煩わしさをなくし、操作性を向上さ
せ得る電気式人工喉頭を得ることができる。また、他の
発明では、操作者にとって、装着した際の違和感が無い
ようにできる電気式人工喉頭を得ることができる。［図面の簡単な説明］

【図１】本発明の好ましい電気式人工喉頭の第１の実施
の形態の全体構成と指先部分の拡大状態を示す図であ
る。

【図２】図１の電気式人工喉頭の音源発生部の取り付け
状態を示す図である。

【図３】図２の上方から下方を見たときの音源発生部と
ソレノイド機構との関係を示す部分断面図である。

【図４】図１の電気式人工喉頭に使用されている音源発
生部の断面図とその一部拡大図である。

【図５】図４の矢示Ａ方向から見た平面図である。

【図６】図１の電気式人工喉頭の回路構成を示すブロッ
ク図である。

【図７】図１の電気式人工喉頭に付加されている歌を歌
える機能のために使用されるメモリカード（記憶手段）
の内部アドレスを説明するための図である。

【図８】図１の電気式人工喉頭の歌を歌える機能にさら
にトーンコントロール機能を付加する場合の処理方法を
説明するための図である。

【図９】本発明の好ましい電気式人工喉頭の第１の実施
の形態の変更実施例の全体構成を示す図である。

【図１０】第１の実施の形態のさらなる変更実施例を示
す図である。

【図１１】図１０における電気式人工喉頭に使用される
呼気センサを示す図である。

【図１２】本発明の好ましい電気式人工喉頭の第２の実
施の形態の要部構成を示す図である。

【図１】

【図１３】図１２の矢示Ｂ方向から見た側面図である。

【図１４】図１２の電気式人工喉頭の回路構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１電気式人工喉頭２バンド（介在手段）３音源発生部４制御部１０人体１０ａ頚部１４制御信号発生部１５電源部１６制御ユニット２４ソレノイド機構（押し当て機構）３１マグネット３２コイル保持体３３コイル３４ヨーク３５軸３６ゴム（弾性部材）３７接着剤３８振動板

フロントページの続き (72)発明者須貝保徳北海道札幌市厚別区下野幌テクノパーク１丁目２番１号株式会社電制内 (72)発明者高畠慎一北海道札幌市厚別区下野幌テクノパーク１丁目２番１号株式会社電制内 (72)発明者山口悦範北海道札幌市厚別区下野幌テクノパーク１丁目２番１号株式会社電制内 (56)参考文献特開平７−433（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−31150（ＪＰ，Ａ) 特開平８−265891（ＪＰ，Ａ) 実開昭51−143397（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61F 2/68 - 2/72

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】振動板に、ボイスコイルモータのコイル
と一体的に動作する軸を対向させ、この軸が振動板に間
欠的に突き当たって音源を発生させる音源発生部と、こ
の音源発生部を制御する制御部とを備え、上記ボイスコ
イルモータのヨークに、両端または外周端が固定される
弾性部材によって上記軸または上記コイルを支持すると
共に少なくとも上記コイルおよびコイルの保持体を上記
ヨーク内に収納させたことを特徴とする電気式人工喉
頭。
【請求項２】振動板に、ボイスコイルモータのコイル
と一体的に動作する軸を対向させ、この軸が振動板に間
欠的に突き当たって音源を発生させる音源発生部と、こ
の音源発生部を制御する制御部とを備え、上記音源発生
部を頚部に接触可能に取り付け、上記制御部を上記音源
発生部から分離させ、人体を覆う被服部材の一部に収納
可能としたことを特徴とする電気式人工喉頭。
【請求項３】振動板に、ボイスコイルモータのコイル
と一体的に動作する軸を対向させ、この軸が振動板に間
欠的に突き当たって音源を発生させる音源発生部と、こ
の音源発生部を制御する制御部とを備え、上記音源発生
部を上記制御部から分離させ、上記音源発生部の厚さを
５〜１５ｍｍとしたことを特徴とする電気式人工喉頭。
【請求項４】前記制御部が前記音源発生部の電源部を
保有していることを特徴とする請求項１，２または３記
載の電気式人工喉頭。
【請求項５】前記音源発生部を人体または人体を覆う
被服部材に固定される介在手段に取り付け、前記音源発
生部から音が出る時またはその直前に、その介在手段を
基準として頚部に押し当てる方向にその音源発生部を移
動可能にしたことを特徴とする請求項１から４のいずれ
か１項記載の電気式人工喉頭。