JP6806348B2 - 発声補助装置及び発声補助方法 - Google Patents

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Description

本発明は、発声補助装置及び発声補助方法に関する。
喉頭摘出を受けた疾病者の発声を補助するための幾つかの技術が提案されている。
例えば、特許文献1には、空気供給手段が供給する空気に振動を付与し、振動を付与された空気をチューブで口腔内に導くことが記載されている。喉頭摘出を受けた疾病者は、この空気を用いて発声を行う。
日本国特開2007−20757号公報
振動を付与された空気を口腔内に供給することなどにより発声を補助する場合、発声者であるユーザが行いたい発声になるべく近い発声を行えることが好ましい。そのために、口腔内に供給する空気を、ユーザが行いたい発声に応じて調整可能であることが好ましい。
本発明の目的の一例は、上述の課題を解決することのできる発声補助装置及び発声補助方法を提供することである。
本発明の第1の態様による発声補助装置は、空気を供給する空気供給部と、前記空気に振動を与える振動付与部と、前記振動が与えられた空気を口腔内に送入する送入管と、前記送入管に設けられ、前記送入管の内部から前記送入管の外部かつ前記口腔の外部へ前記供給された空気を流出させる空気流出部と、前記送入管を流れる空気を遮断する空気遮断部と、ユーザの動作を検出する動作検出部、または、前記ユーザの身体の物理的状態を検出する状態検出部の少なくとも何れかと、前記ユーザの動作の検出結果、または、前記ユーザの身体の物理的状態の検出結果の少なくとも何れかに基づいて、前記空気遮断部によって空気を遮断するか否かを制御する遮断制御部と、を備える。
本発明の第2の態様による発声補助方法は、空気を供給することと、前記空気に振動を与えることと、送入管によって、前記振動が与えられた空気を、口腔内に送入することと、前記送入管に設けられた空気流出部によって、前記送入管の内部から前記送入管の外部かつ前記口腔の外部へ空気を流出させることと、ユーザの動作、または、前記ユーザの身体の物理的状態の少なくとも何れかを検出することと、前記ユーザの動作の検出結果、または、前記ユーザの身体の物理的状態の検出結果の少なくとも何れかに基づいて、前記送入管を流れる空気を遮断するか否かを制御することと、を含む。
この発明によれば、口腔内に供給する空気を、ユーザが行いたい発声に応じて調整することができる。
本発明の実施形態に係る発声補助装置の構成を示す概略構成図である。 図1に示す発声補助装置のマスク管の位置の第一例を示す図である。 図1に示す発声補助装置のマスク管の位置の第二例を示す図である。 図1に示す発声補助装置の複数のリードの配置例を示す図である。 本発明の実施形態での、ユーザ操作及び発声補助装置の動作の例を示す図である。 本発明の別の実施形態に係る発声補助装置の構成の例を示す図である。
以下、本発明の実施形態を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図1は、本発明の実施形態に係る発声補助装置の構成を示す概略構成図である。図1に示すように、発声補助装置100は、コンプレッサ110と、風船120と、送入管130と、電磁弁140と、遮断制御スイッチ141と、動作検出部142と、状態検出部143と、遮断制御部144と、空気流出部150と、マスク管151と、リード160と、電源210と、主電源スイッチ220と、膨張検出センサ230と、コンプレッサ制御スイッチ240と、筐体300とを備える。
発声補助装置100は、振動を加えた空気を送入管130の先端から供給する。喉頭摘出を受けた疾病者は、発声補助装置100が供給する空気を声帯で振動を加えられた空気の代わりに用いて発声を行うことができる。
以下では、喉頭摘出を受けた疾病者を、単に疾病者、あるはユーザと称する。
コンプレッサ110は、周囲の空気を取り込んで圧縮し、圧縮した空気を風船120に送り込む。
風船120は、コンプレッサ110から送出される空気を一時的に蓄え、蓄えた空気を、送入管130を介してユーザの側へ供給する。
具体的には、風船120は、コンプレッサ110から送出される空気が風船120内に流入することで膨張する。そして、風船120は、膨張したことで生じる張力によって元に戻ろうとして、風船120内部の空気を押し出す。
コンプレッサ110と風船120との組み合わせは、空気供給部の例に該当する。
発声補助装置100が備える空気供給部はコンプレッサ110と風船120との組み合わせに限らずいろいろな組み合わせとすることができる。例えば、発声補助装置100が、風船120を備えていない構成としてもよい。この場合、コンプレッサ110が単独で空気供給部の例に該当する。
別法として、発声補助装置100が、空気供給部として手動式のポンプ又は空気ボンベを備えるようにしてもよい。
送入管130は、コンプレッサ110及び風船120が供給する空気をユーザの口腔内に送入する。発声補助装置100を使用する場合、ユーザである疾病者は、送入管130の端部を口腔内に入れておく(すなわち、送入管130を咥えておく)。この状態でコンプレッサ110及び風船120からの空気が送入管130の端部から流出することで、送入管130は空気をユーザの口腔内に送入する。
電磁弁140は、送入管130を流れる空気を遮断する。ここで、ユーザが発話を意図していないときでも、発声補助装置100からの空気がユーザの口腔内に入り続ければ、この空気には振動が加えられているのでユーザの口腔内から音が聞こえる。このような音の発生は、発話を意図してないユーザの意に反すると考えられる。そこで、ユーザが発話を意図していない場合、電磁弁140が電磁弁140自らを閉じることで送入管130を流れる空気を遮断する。これにより、ユーザの口腔内から音が聞こえることを解消できる。
遮断制御スイッチ141は、電磁弁140を閉じる(空気を遮断する)よう指示するユーザ操作を受ける。例えば、遮断制御スイッチ141が押釦スイッチを用いて構成され、ユーザが押釦を押下している間、電磁弁140を閉じるようにしてもよい。
動作検出部142は、ユーザの動作を検出する。動作検出部142が検出する動作は、遮断制御部144による電磁弁140の制御に用いられる。ここで、遮断制御スイッチ141を操作することをユーザが煩雑に感じる可能性がある。また、ユーザが手で作業を行っている場合、遮断制御スイッチ141を操作するために作業を中断しなければならないことが考えられる。そこで、動作検出部142が所定の動作を検出した場合に、遮断制御部144が電磁弁140の開閉を制御する。
例えばユーザが所定回数連続して口を開閉する動作、または、ユーザが所定回数連続して瞬きをする動作を動作検出部142が検出した場合に、遮断制御部144が電磁弁140の開閉状態を反転させるようにしてもよい。電磁弁140の開閉状態を反転させるとは、開状態から閉状態に電磁弁140を切り替える、または、閉状態から開状態に電磁弁140の切り替えることを意味する。
動作検出部142が、ユーザの画像を撮影するカメラを備え、撮影した画像を解析することによってユーザの動作を検出するようにしてもよい。
状態検出部143は、ユーザの身体の物理的状態を検出する。状態検出部143が検出する状態は、遮断制御部144による電磁弁140の制御に用いられる。ユーザが所定の動作をした場合に加えて、或いはそれに代えて、ユーザの身体の物理的状態が所定の状態にある場合に、遮断制御部144が電磁弁140の開閉を制御するようにしてもよい。
例えば、ユーザが所定時間以上口を閉じていることを動作検出部142が検出した場合、遮断制御部144が電磁弁140を閉じさせるようにしてもよい。別の例として、ユーザが所定時間以上口を開いていることを動作検出部142が検出した場合、遮断制御部144が電磁弁140を開かせるようにしてもよい。
状態検出部143が、ユーザの画像を撮影するカメラを備え、撮影した画像を解析することよってユーザの身体の物理的状態を検出するようにしてもよい。
遮断制御部144は、電磁弁140によって空気の供給を遮断するか否かを制御する。遮断制御部144は、上記のように遮断制御スイッチ141に対するユーザ操作、動作検出部142が検出するユーザの動作、及び又は、状態検出部143が検出するユーザの状態に応じて、電磁弁140の開閉を制御する。
具体的には上記のように、遮断制御部144は、遮断制御スイッチ141に対するユーザ操作、動作検出部142によるユーザの動作の検出結果、及び又は、状態検出部143によるユーザの身体の物理的状態の検出結果に基づいて、電磁弁140の開閉(電磁弁140による空気の遮断の有無)を制御する。
発声補助装置100が、遮断制御スイッチ141、動作検出部142及び状態検出部143の全てを備えている必要はない。発声補助装置100がこれらのうち少なくとも一つを備えていれば、電磁弁140の制御を行うことができる。
発声補助装置100が動作検出部142及び状態検出部143の両方を備える場合、動作検出部142と状態検出部143とが1つの装置として構成されていてもよいし、それらが別々の装置として構成されていてもよい。
空気流出部150は、送入管130に設けられて送入管130の内部から送入管130の外部かつユーザの口腔の外部へ空気(空気の一部)を流出させる。例えば、空気流出部150は送入管130の一部に開けられた穴によって構成される。
マスク管151は、空気流出部150からの空気の流出量を変化させる。例えば、マスク管151は、空気流出部150として送入管130に設けられた穴を覆うスライドカバーとして構成される。マスク管151がスライドすることで、開口する穴の数又は大きさ、或いはそれら両方を変化させて、空気の流出量を変化させる。
図2は、マスク管151の位置の第一例を示す図である。図2の例では、空気流出部150には複数の丸い穴が設けられている。マスク管151は、これらの穴のうち一部を覆っており、2つ半分の穴が開口状態になっている。開口状態になっている穴から空気が流出している。
図3は、マスク管151の位置の第二例を示す図である。図3の例では、図2の状態からマスク管151が図3の右側へ移動しており、1つ半分の穴が開口状態になっている。開口状態になっている穴から空気が流出している。
図3の例における開口部分の合計面積が図2の場合よりも小さい。これにより、図3の例における空気の流出量が図2の場合よりも少ない。
このように、空気流出部150が送入管130内の空気を送入管130の外部かつユーザの口腔の外部へ流出することで、ユーザが発する声の大きさを調整することができる。
空気の流出量が大きいほどユーザの口腔内に入る空気の量がより少なくなり、その結果、声がより小さくなる。逆に、空気の流出量が小さいほどユーザの口腔内に入る空気の量がより多くなり、その結果、声がより大きくなる。ユーザが行いたい発声の音量が決まっている場合、その音量に合わせて穴の数又は大きさ、或いはそれら両方を調整することで、所望の音量となるように空気の流出量を調整することができる。
マスク管151が空気流出部150からの空気の流出量を変化させることで、空気の流出量の調整が容易になり、声の大きさの調整を容易に行うことができる。
ユーザの発話中にマスク管151が空気の流出量を変化させるようにしてもよい。これにより、ユーザは発話中に声の大きさを調整することができる。
さらに、振動付与部としてリード160を用いる場合、空気流出部150が空気を流出させることで、リード160が送入管130の壁面にくっついて振動しなくなる可能性を低減させることができる。
発声補助装置100の試作機で、送入管130に空気流出部150を設けずに試運用したところ、送入管130に空気が流れている状態で空気の流れを停止させた場合、空気の流れを再開させても直ちにはリード160の振動が再開せず、声を発することができなくなる(リード160の振動による原音が生成されなくなる)という現象が見受けられた。
ここでいう原音は、振動付与部(図1の例ではリード160)が生成する音である。
これは、送入管130内に空気が溜まってリード160が送入管130の内面に押し付けられて振動しない状態となり、空気の停止が解消された後も、空気が抜けてリード160が振動するようになるまでに時間を要するためと考えられる。
送入管130の空気の流れを停止させる場合として、ユーザが意図的に送入管130の先端を口腔内で舌等を使って塞ぐ場合や、口を閉じて発音する言葉の一例である、ひらがなの「ん(n)」を発する場合が挙げられる。
特に、ひらがなの「ん(n)」を発声した後に、発声が出来なくなることで会話に支障をきたす。例えば、ユーザがひらがなの「ん(n)」と「た(ta)」とを連続して発音しようとした場合、ひらがなの「ん(n)」の後に、ひらがなの「た(ta)」を発声できなくなる。
これに対し、空気流出部150を設けておくことで、送入管130の先端が塞がれた場合でもリード160が振動しない状態になることを回避できる。
空気流出部150の穴の数及び形状は特定のものに限定されない。例えば、送入管130の長手方向に細長い1つの穴が設けられていてもよい。
リード160は、振動付与部の例に該当し、送入管130がユーザの口腔内に送入する空気に振動を与える。リード160は、声帯の代わりとして機能する。
発声補助装置100が、複数のリード160を備えるようにしてもよい。
図4は、複数のリード160の配置例を示す図である。図4の例では、送入管130が5つに分岐し、分岐した送入管130毎に音階の異なるリード160が設けられている。
図4では、これら5つのリード160に符号160a〜160eを付して区別している。
また、リード160の各々の手前に電磁弁161が設けられている。図4では、これら5つの電磁弁に符号161a〜16eを付して区別している。
電磁弁161の開閉によって振動させるリード160を切り替えることで、ユーザが発する声の音階を変えることができる。電磁弁161は、選択部(切替部)の例に該当する。
このように、発声補助装置100が、複数のリード160と電磁弁161とを備えるようにしてもよい。複数のリード160は、それぞれ異なる周波数の振動を空気に与える。すなわち、複数のリード160は、それぞれ異なる固有振動数を有し、その固有振動数で振動する。その結果、各リード160は、その固有振動数に応じた振動を空気に与える。電磁弁161は、開閉状態を切り替ることにより、複数のリード160のうち、送入管130がコンプレッサ110及び風船120からユーザの口腔内へ送入する空気を経由させる少なくとも一つのリード160を選択する。
また、複数の電磁弁161が同時に開いて複数のリード160を振動させることで、和音を生じさせることができる。発声補助装置100がユーザに供給する音として和音を用いることで、音に重みをもたせることができ、また、より人間の声に近い音質を得ることができる。
このように、発声補助装置100が、それぞれ異なる周波数の振動を空気に与える複数のリード160を備えてもよい。また、送入管130が、コンプレッサ110及び風船120が供給する空気を、複数のリード160の各々を経由してユーザの口腔内に送入するようにしてもよい。
電源210は、発声補助装置100の各部に電力を供給する。図1の例は、電源210が発声補助装置100に内蔵されるバッテリである場合を示している。しかしながら、電源210の態様は特定のものに限定されない。例えば、電源210として商用電源など交流の外部電源を用いるようにしてもよい。別の例として、電源210として直流の外部電源を用いるようにしてもよい。
主電源スイッチ220は、電源210から発声補助装置100の各部へ電力を供給するか否かを、ユーザ操作に従って切り替える。これにより、主電源スイッチ220は、発声補助装置100の動作状態と停止状態との切り替えを行う。
膨張検出センサ230は、風船120が所定程度以上に膨張したことを検出する。例えば、膨張検出センサ230として、接触を検知するセンサを風船120の周囲に設置しておく。コンプレッサ110からの空気で風船120が膨張して膨張検出センサ230に接触すると、膨張検出センサ230は風船120との接触を検知する。膨張検出センサ230は風船120との接触を検知した場合に、風船120が所定程度以上に膨張したことを検知する。
コンプレッサ制御スイッチ240は、膨張検出センサ230の検出結果に基づいてコンプレッサ110を制御する。具体的には、風船120が所定程度以上に膨張したことを膨張検出センサ230が検出すると、コンプレッサ110を停止させる。一方、風船120が所定程度以上に膨張したことを膨張検出センサ230が検出していない状態では、コンプレッサ制御スイッチ240は、コンプレッサ110を動作を継続させる。
筐体300は、発声補助装置100の各部のうち一部を収納する。図1の例では、筐体300は、コンプレッサ110と、風船120と、送入管130の一部と、電磁弁140と、電源210と、膨張検出センサ230と、コンプレッサ制御スイッチ240とを収納している。但し、筐体300が収納する部分はこの例に限られない。別の構成例として、発声補助装置100が筐体300を備えていなくてもよい。
次に、図5を参照して発声補助装置100の動作について説明する。
図5は、ユーザ操作及び発声補助装置100の動作の例を示す図である。
図5の処理で、ユーザは、主電源スイッチ220をONにして発声補助装置100を起動させる(シーケンスS101)。また、ユーザは、送入管130の先端を口腔内へ挿入する(シーケンスS102)。
主電源スイッチ220がONされたことで電源210が各部への電力供給を開始し、コンプレッサ110が動作を開始する。
膨張検出センサ230が風船120の膨張を検出していない場合(シーケンスS111:非検出)、コンプレッサ110は、風船120へ空気を供給する(シーケンスS112)。
シーケンスS112の後、処理がシーケンスS111へ戻る。
一方、膨張検出センサ230が風船120の膨張を検出した場合(シーケンスS111:検出)、コンプレッサ制御スイッチ240がコンプレッサ110を一時的に停止させ、コンプレッサ110は、風船120への空気の供給を一時的に停止する(シーケンスS113)。
シーケンスS113の後、処理がシーケンスS111へ戻る。
コンプレッサ110が風船120へ空気を供給することで、風船120が膨張し、空気を吐き出し可能な状態になる(シーケンスS121)。
ユーザは、遮断制御スイッチ141に対して空気の供給を要求するユーザ操作を行う(シーケンスS131)。このユーザ操作に従って、遮断制御部144が電磁弁140を開かせる(シーケンスS141)。
電磁弁140が開いたことで、風船120が送入管130へ空気を供給する(シーケンスS142)。送入管130を空気が流れることで、リード160が鳴動し、原音が発生する(シーケンスS143)。その結果、送入管130の端部から空気と原音とがユーザの口腔内へ送出される(シーケンスS144)。
この状態でユーザが口腔及び舌を動かすことで、例えば「おはよう(ohayou)」のように声を発することができる(「おはよう(ohayou)」は、日本における挨拶の言葉である)。
以上のように、コンプレッサ110及び風船120は空気を供給する。送入管130は、コンプレッサ110及び風船120が供給する空気を口腔内に送入する。リード160は、送入管130が口腔内に送入する空気に振動を与える。空気流出部150は、送入管130に設けられて送入管130の内部から送入管130の外部かつ口腔の外部へ空気を流出させる。
このように、空気流出部150が送入管130内の空気を送入管130の外部かつユーザの口腔の外部へ流出することで、ユーザが発する声の大きさを調整することができる。
ユーザが行いたい発声の音量が決まっている場合、その音量に合わせて穴の数又は大きさ、或いはそれら両方を調整することで、所望の音量となるように空気の流出量を調整することができる。
マスク管151は、空気流出部150からの空気の流出量を変化させる。
マスク管151が空気流出部150からの空気の流出量を変化させることで、空気の流出量の調整が容易になり、声の大きさの調整を容易に行うことができる。
ユーザの発話中にマスク管151が空気の流出量を変化させるようにしてもよい。これにより、ユーザは発話中に声の大きさを調整することができる。
発声補助装置100は、空気に与える振動の周波数が異なる複数のリード160を備える。送入管130は、コンプレッサ110及び風船120が供給する空気を、複数のリード160の各々を経由して口腔内に送入する。
このように複数のリード160を振動させることで、和音を生じさせることができる。発声補助装置100がユーザに供給する音として和音を用いることで、音に重みをもたせることができ、また、より人間の声に近い音質を得ることができる。
発声補助装置100は、それぞれ異なる周波数の振動を空気に与える複数のリード160を備える。遮断弁161は、複数のリード160のうち、送入管130がコンプレッサ110及び風船120から口腔内へ送入する空気を経由させるリード160を切り替える。
このように振動させるリード160を切り替えることで、ユーザが発する声の音階を変えることができる。
電磁弁140は、送入管130を流れる空気を遮断する。遮断制御部144は、電磁弁140によって空気を遮断するか否かを制御する。
ユーザが発話を意図していない場合、電磁弁140が電磁弁140自らを閉じて送入管130を流れる空気を遮断することで、ユーザの口腔内から音が聞こえることを解消できる。
動作検出部142は、ユーザの動作を検出する。遮断制御部144は、ユーザの動作の検出結果に基づいて、空気を遮断するか否かを制御する。
これにより、ユーザが遮断制御スイッチ141を操作しなくても、電磁弁140の開閉を制御することができる。
状態検出部143は、ユーザの身体の物理的状態を検出する。遮断制御部144は、ユーザの身体の物理的状態の検出結果に基づいて、空気を遮断するか否かを制御する。
これにより、ユーザが遮断制御スイッチ141を操作しなくても、電磁弁140の開閉を制御することができる。
次に、図6を参照して本発明の実施形態の構成について説明する。
図6は、本発明の実施形態に係る発声補助装置の構成の例を示す。図6に示す発声補助装置10は、空気供給部11と、送入管12と、振動付与部13と、空気流出部14とを備える。
かかる構成にて、空気供給部11は空気を供給する。送入管12は、空気供給部11が供給する空気を口腔内に送入する。振動付与部13は、送入管12が口腔内に送入する空気に振動を与える。空気流出部14は、送入管12に設けられて送入管12の内部から送入管12の外部かつ口腔の外部へ空気を流出させる。
このように、空気流出部14が送入管12内の空気を送入管12の外部かつユーザの口腔の外部へ流出することで、ユーザが発する声の大きさを調整することができる。ユーザが行いたい発声の音量が決まっている場合、その音量に合わせて穴の数又は大きさ、或いはそれら両方を調整することで、所望の音量となるように空気の流出量を調整することができる。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
この出願は、2017年8月9日に出願された日本国特願2017−154303を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
本発明は、発声補助装置及び発声補助方法に適用してもよい。
100 発声補助装置
110 コンプレッサ
120 風船
130 送入管
140 電磁弁
141 遮断制御スイッチ
142 動作検出部
143 状態検出部
144 遮断制御部
150 空気流出部
151 マスク管
160 リード
210 電源
220 主電源スイッチ
230 膨張検出センサ
240 コンプレッサ制御スイッチ
300 筐体

Claims (7)

  1. 空気を供給する空気供給部と、
    前記空気に振動を与える振動付与部と、
    前記振動が与えられた空気を口腔内に送入する送入管と、
    前記送入管に設けられ、前記送入管の内部から前記送入管の外部かつ前記口腔の外部へ前記供給された空気を流出させる空気流出部と、
    前記送入管を流れる空気を遮断する空気遮断部と、
    ユーザの動作を検出する動作検出部、または、前記ユーザの身体の物理的状態を検出する状態検出部の少なくとも何れかと、
    前記ユーザの動作の検出結果、または、前記ユーザの身体の物理的状態の検出結果の少なくとも何れかに基づいて、前記空気遮断部によって空気を遮断するか否かを制御する遮断制御部と、
    を備える発声補助装置。
  2. 前記空気流出部から流出する空気の量を変化させる空気流出量調整部をさらに備える
    請求項1に記載の発声補助装置。
  3. 前記振動付与部は、それぞれ異なる周波数の振動を前記供給された空気に与える複数の振動付与部を備え、
    前記送入管は、前記供給された空気を、前記複数の振動付与部の各々を経由して前記口腔内に送入する
    請求項1又は請求項2に記載の発声補助装置。
  4. 前記振動付与部は、それぞれ異なる周波数の振動を前記供給された空気に与える複数の振動付与部を備え、
    前記複数の振動付与部から、前記送入管によって前記口腔内へ送入される空気が経由する少なくとも一つの振動付与部を選択する選択部、
    を備える請求項1又は請求項2に記載の発声補助装置。
  5. 前記動作検出部を備え、
    前記遮断制御部は、前記ユーザの動作の検出結果に基づいて、前記空気遮断部によって空気を遮断するか否かを制御する、
    請求項1から4の何れか一項に記載の発声補助装置。
  6. 前記状態検出部を備え、
    前記遮断制御部は、前記ユーザの身体の物理的状態の検出結果に基づいて、前記空気遮断部によって空気を遮断するか否かを制御する、
    請求項1から5の何れか一項に記載の発声補助装置。
  7. 空気を供給することと、
    前記空気に振動を与えることと、
    送入管によって、前記振動が与えられた空気を、口腔内に送入することと、
    前記送入管に設けられた空気流出部によって、前記送入管の内部から前記送入管の外部かつ前記口腔の外部へ空気を流出させることと、
    ユーザの動作、または、前記ユーザの身体の物理的状態の少なくとも何れかを検出することと、
    前記ユーザの動作の検出結果、または、前記ユーザの身体の物理的状態の検出結果の少なくとも何れかに基づいて、前記送入管を流れる空気を遮断するか否かを制御することと、
    を含む発声補助方法。
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