JP6832253B2

JP6832253B2 - 人工喉頭装置

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Publication number: JP6832253B2
Application number: JP2017147476A
Authority: JP
Inventors: 永田　明峰; 明峰永田
Original assignee: Daiichikosho Co Ltd
Current assignee: Daiichikosho Co Ltd
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2037-07-31
Also published as: JP2019028252A

Description

本発明は人工喉頭装置に関する。

健常者は、自らの呼気で声帯を振動させることにより喉頭原音を発生させ、その音の周波数成分を舌や唇等の調音器官で変えることにより様々な発声を行っている。

一方、病気等により声帯を失った者は、喉頭原音を発生させることは不可能であるが、調音器官が残存している場合には、喉頭原音の代わりに人工的に作り出した音（代替音）を用いることで発声が可能となる。

このような代替音を生成する装置としては、非特許文献１に記載された電気式人工喉頭がある。この電気式人工喉頭は、振動部を電気的に振動させることにより代替音を生成し、振動部分を喉に押し当てることで代替音を調音器官に導くものである。

ここで、非特許文献１の電気式人工喉頭は、利用者が自由なタイミングで振動をオンオフしつつ、振動の周波数を連続的に変化させる操作子を備えているため、発声に抑揚を付けることが可能である。また、非特許文献１の電気式人工喉頭は「歌モード」を備える。「歌モード」を用いることにより、電気式人工喉頭に予め収録されている楽曲を歌唱することができる。

"ユアトーン"、［ｏｎｌｉｎｅ］、株式会社電制、［平成２９年７月１１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.dencom.co.jp/product/yourtone/yt2.html＞

ところで、声帯を失った者の中には、カラオケ装置を利用してカラオケ歌唱を楽しみたいと考える者もいる。しかし、非特許文献１の電気式人工喉頭は、カラオケ装置とは独立した装置である。従って、電気式人工喉頭を利用したとしてもカラオケ歌唱を行うことが困難な場合があった。

本発明の目的は、声帯を失った者であってもカラオケ装置を利用したカラオケ歌唱を楽しむことを可能とする人工喉頭装置を提供することにある。

上記目的を達成するための発明は、喉頭原音の代替音を電気的に生成する人工喉頭装置であって、所定の周波数で振動することにより、前記代替音を発生させる振動部と、カラオケ楽曲のリファレンスデータを記憶する記憶部と、ペアリングされているカラオケ装置においてカラオケ楽曲が演奏された場合、当該カラオケ楽曲の演奏と同期したタイミングで当該カラオケ楽曲の前記リファレンスデータを前記記憶部から読み出し、当該リファレンスデータに基づいて前記振動部を制御する振動制御部と、を有する人工喉頭装置である。
本発明の他の特徴については、本明細書の記載により明らかにする。

本発明によれば、声帯を失った者であっても、カラオケ装置を利用したカラオケ歌唱を楽しむことができる。

第１実施形態に係るカラオケ装置及び携帯端末の概略を示す図である。第１実施形態に係る携帯端末のハードウェア構成例を示す図である。第１実施形態に係る携帯端末の処理を示すフローチャートである。

＜第１実施形態＞
図１〜図３を参照して、第１実施形態に係る人工喉頭装置について説明する。人工喉頭装置は、喉頭原音の代替音を電気的に生成する装置である。ここで、図１に示した利用者Ｕは声帯を失った者であり、カラオケ歌唱においては人工喉頭装置の利用が必要となる。本実施形態においては、携帯端末２００が人工喉頭装置として機能する（詳細は後述）。

＝＝カラオケ装置＝＝
図１に示すカラオケ装置１００は、カラオケ楽曲の演奏、及び利用者がカラオケ歌唱を行うための装置である。カラオケ装置１００は、利用者の歌唱音声を入力するためのマイク、カラオケ楽曲の楽曲データを記憶する記憶部、カラオケ装置１００に対する各種操作を行うためのリモコン装置等（いずれも図示無し）を備えている。

本実施形態に係るカラオケ装置１００は、利用者によって予約されたカラオケ楽曲の演奏を行う際、同期信号を携帯端末２００に送信することができる（詳細は後述）。

カラオケ装置１００の記憶部に記憶されている楽曲データは、個々のカラオケ楽曲を特定するための楽曲ＩＤが付与されている。楽曲データは、伴奏データ、リファレンスデータ等を含む。伴奏データは、カラオケ演奏音の元となるデータである。リファレンスデータは、歌唱者によるカラオケ歌唱を採点する際の基準として用いられるデータである。リファレンスデータは、複数のノート（音符）から構成され、ノート毎に所定の周波数（リファレンス周波数）が設定されている。

＝＝携帯端末＝＝
携帯端末２００は、利用者Ｕが所有するスマートフォン等である。携帯端末２００は、振動部２０１（図２参照）を備える。携帯端末２００は、様々なアプリケーションソフトウェアを実行可能である。本実施形態に係る携帯端末２００は、人工喉頭用のアプリケーションソフトウェア（以下、「人工喉頭用アプリ」）を実行することにより、人工喉頭装置として機能する。利用者Ｕは、人工喉頭用アプリを実行した携帯端末２００（振動部２０１が配置されている部分）を喉に押し当てることで、携帯端末２００で生成される代替音を調音器官に導くことができる。利用者Ｕは、調音器官である舌や唇を動かすことで発声することができる。

また、本実施形態に係る人工喉頭用アプリは、携帯端末２００に対し、カラオケ装置１００が備えるリモコン装置と同様の操作を実行可能とする。この場合、利用者Ｕは、携帯端末２００を介してカラオケ楽曲の予約等を行うことが可能である。

ところで、カラオケ装置１００が有するリモコン装置と同様の操作を携帯端末２００から可能とするためには、ペアリングの処理が必要となる。ペアリングとは、携帯端末２００とカラオケ装置１００とが通信可能となるように関連付けを行うことをいう。ペアリングの処理は公知の手法を用いることができる。本実施形態では、カラオケ装置１００と携帯端末２００が予めペアリングされているものとして説明を行う。

図２は携帯端末２００のハードウェア構成例を示す図である。携帯端末２００は、振動部２０１、記憶部２０２、通信部２０３、操作部２０４、表示部２０５、及び制御部２０６を備える。

振動部２０１は、所定の周波数で振動することにより、喉頭原音の代替音を発生させる。振動部２０１は、たとえば、ボイスコイルモータ及び振動板を備える。ボイスコイルモータは、制御部２０６（振動制御部２０６ａ。後述）の制御に基づいて所定の駆動力を振動板に与える。振動板は、ボイスコイルモータからの駆動力によって所定の周波数で振動することで、代替音を発生させる。ここで、ボイスコイルモータからの駆動力を調整することにより、振動板が振動する周期や強度を変化させることができる。この場合、振動板が振動する周波数や振幅が変化する。すなわち、振動部２０１は、生成する代替音の音高や音量を変化させることが可能である。

記憶部２０２は、携帯端末２００に関する各種情報を記憶する。たとえば、記憶部２０２は、携帯端末２００を識別するための端末識別情報や人工喉頭用アプリを記憶している。

また、本実施形態に係る記憶部２０２は、カラオケ楽曲のリファレンスデータを記憶する。たとえば、携帯端末２００でカラオケ楽曲の予約を行った場合、携帯端末２００は、カラオケ楽曲の楽曲ＩＤ及び端末識別情報をペアリングされているカラオケ装置１００に送信する。カラオケ装置１００は、受信した楽曲ＩＤに対応するリファレンスデータを記憶部から読み出し、端末識別情報に基づいて携帯端末２００に送信する。記憶部２０２は、受信したカラオケ楽曲のリファレンスデータを楽曲ＩＤと関連付けて記憶する。なお、記憶部２０２は、サーバ装置（図示無し）から直接受信したリファレンスデータを記憶してもよい。

通信部２０３は、携帯端末２００とカラオケ装置１００とを接続するためのインターフェースを提供する。操作部２０４は、利用者が各種の操作入力を行うためのボタンやＧＵＩである。表示部２０５は、各種の情報を表示させる表示画面を提供する。たとえば、表示部２０５に表示された所定のアイコンを選択することにより、人工喉頭用アプリが実行される。

制御部２０６は、携帯端末２００における各種処理を制御する。制御部２０６はＣＰＵおよびメモリ（いずれも図示無し）を備える。ＣＰＵは、メモリに記憶されたプログラムを実行することにより各種の機能を実現する。本実施形態に係る振動制御部２０６ａは、制御部２０６のＣＰＵがメモリに記憶されている動作プログラムを実行することにより実現される。動作プログラムは、たとえば、人工喉頭用アプリにより実行される。

振動制御部２０６ａは、ペアリングされているカラオケ装置１００においてカラオケ楽曲が演奏された場合、当該カラオケ楽曲の演奏と同期したタイミングで当該カラオケ楽曲のリファレンスデータを記憶部２０２から読み出し、当該リファレンスデータに基づいて振動部２０１を制御する。

たとえば、利用者Ｕが携帯端末２００からペアリングされているカラオケ装置１００に対し、カラオケ楽曲Ｘの予約を行ったとする。カラオケ装置１００は、カラオケ楽曲Ｘの予約順になった場合、カラオケ楽曲Ｘの演奏を行う。この際、カラオケ装置１００は、カラオケ演奏に伴って所定のタイミング（たとえばノート毎のタイミング）で同期信号を携帯端末２００に送信する。

振動制御部２０６ａは、受信した同期信号に基づいて、記憶部２０２から対応するリファレンスデータを読み出す（すなわち、カラオケ楽曲の演奏と同期したタイミングでリファレンスデータを読み出す）。そして、振動制御部２０６ａは、読み出したリファレンスデータが示すリファレンス周波数で振動部２０１を振動させる。すなわち、振動部２０１は、カラオケ楽曲の演奏に同期したタイミング、且つ歌唱すべきメロディの音高に対応した周波数で振動する。利用者Ｕは、このような振動により生成される代替音に合わせて調音器官を動かすことにより、カラオケ演奏に合わせた歌唱音声を発声することができる。なお、発声された歌唱音声は、通常のカラオケ歌唱と同様、マイクを介してカラオケ装置１００に入力することができる。

＝＝携帯端末を人工喉頭装置として使用する場合の処理について＝＝
図３を参照して携帯端末２００を人工喉頭装置として使用する場合の処理の具体例について述べる。図３は、携帯端末２００における処理例を示すフローチャートである。この例では、カラオケ装置１００と携帯端末２００とが予めペアリングされているものとする。また、携帯端末２００において、人工喉頭用アプリが実行されているものとする。

利用者Ｕは、携帯端末２００を介し歌唱したいカラオケ楽曲Ｘの選曲を行う。携帯端末２００は、利用者Ｕからの操作入力に応じてカラオケ楽曲Ｘの楽曲ＩＤをカラオケ装置１００に送信することで、カラオケ楽曲Ｘの予約を行う（カラオケ楽曲の予約。ステップ１０）。

カラオケ装置１００は、受信した楽曲ＩＤを予約待ち行列に登録する。また、カラオケ装置１００は、カラオケ楽曲Ｘのリファレンスデータを記憶部から読み出し、携帯端末２００に送信する。

携帯端末２００は、受信したカラオケ楽曲Ｘのリファレンスデータを記憶部２０２に記憶する（リファレンスデータの記憶。ステップ１１）。利用者Ｕは、カラオケ楽曲Ｘの予約順が近づいた場合、携帯端末２００を喉に当てることでカラオケ歌唱の準備を行う（携帯端末を喉に当てる。ステップ１２）。

カラオケ装置１００は、カラオケ楽曲Ｘの予約順になった場合、カラオケ楽曲Ｘの伴奏データを記憶部から読み出し、演奏を開始する。カラオケ装置１００は、演奏に伴い、所定のタイミングで同期信号を携帯端末２００に送信する。

振動制御部２０６ａは、受信した同期信号に基づいて、記憶部２０２から対応するリファレンスデータを読み出す（リファレンスデータの読み出し。ステップ１３）。そして、振動制御部２０６ａは、ステップ１３で読み出したリファレンスデータが示すリファレンス周波数で振動部２０１を振動させることにより、カラオケ楽曲Ｘの演奏に合った代替音を生成する（代替音の生成。ステップ１４）。生成された代替音は、喉を介して調音器官に導かれる。

利用者Ｕは、ステップ１４で生成された代替音に合わせて調音器官を動かすことにより、カラオケ楽曲Ｘの演奏に合った歌唱音声を発声することができる。

携帯端末２００は、カラオケ楽曲Ｘの演奏が終了するまで（ステップ１５でＹの場合）、ステップ１３及びステップ１４の処理を繰り返し行う。

このように、本実施形態に係る携帯端末２００（人工喉頭装置）は、所定の周波数で振動することにより、喉頭原音の代替音を発生させる振動部２０１と、カラオケ楽曲のリファレンスデータを記憶する記憶部２０２と、ペアリングされているカラオケ装置１００においてカラオケ楽曲が演奏された場合、当該カラオケ楽曲の演奏と同期したタイミングで当該カラオケ楽曲のリファレンスデータを記憶部２０２から読み出し、当該リファレンスデータに基づいて振動部２０１を制御する振動制御部２０６ａと、を有する。

従って、携帯端末２００は、カラオケ装置１００と連携することで、カラオケ楽曲の演奏に合わせて本来発声すべき歌唱音声の元となる代替音を自動的に生成することができる。利用者Ｕは、代替音に合わせて調音器官を動かすことにより、カラオケ演奏に合わせたカラオケ歌唱を手軽に行うことが可能となる。すなわち、本実施形態に係る携帯端末２００によれば、声帯を失った者であっても、カラオケ装置１００を利用したカラオケ歌唱を楽しむことができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る人工喉頭装置について説明する。本実施形態においても、携帯端末２００が人工喉頭装置として機能する。

本実施形態では、カラオケ楽曲の演奏と同期したタイミングで代替音を発生させるモードと、利用者の操作入力に基づいたタイミングで代替音を発生させるモードの２つのモードを人工喉頭装置が備える構成について説明を行う。第１実施形態と同様の構成については詳細な説明を省略する。

＝＝携帯端末＝＝
本実施形態に係る携帯端末２００は、代替音を発生させるモードとして第１のモード及び第２のモードを備える。これらのモードは、人工喉頭用アプリの一部として設定されている。これらのモードの切り替えは、たとえば、人工喉頭用アプリによって表示部２０５に表示される「モード切り替え」アイコンを選択することにより行われる。

振動制御部２０６ａは、利用者の操作入力に応じて第１のモード及び第２のモードを切り替え、各モードに応じて振動部２０１の制御を行う。

第１のモードは、カラオケ楽曲の演奏と同期したタイミングで当該カラオケ楽曲のリファレンスデータを読み出し、当該リファレンスデータに基づいて振動部２０１を制御する。すなわち、第１のモードは、第１実施形態における振動部２０１の制御と同様の制御を行うモードである。

第２のモードは、利用者の操作入力に基づいたタイミングで当該カラオケ楽曲のリファレンスデータを読み出し、当該リファレンスデータに基づいて振動部２０１を制御する。第２のモードは、カラオケ演奏に伴って自動的にリファレンスデータが読み出される（振動部２０１が代替音を発生する）代わりに、利用者自身が希望する任意のタイミングでリファレンスデータを読み出し、振動部２０１を制御するモードである。利用者の操作入力は、たとえば、人工喉頭用アプリによって表示部２０５に表示される「読み出し」アイコンを選択することにより行われる。振動制御部２０６ａは、「読み出し」アイコンが選択される毎に、そのタイミング（アイコンが選択されたタイミング）でカラオケ楽曲のリファレンスデータを読み出し、そのリファレンスデータに基づいて振動部２０１を制御する。

なお、カラオケ楽曲の演奏中に、第１のモードと第２のモードとを切り替えた場合、振動制御部２０６ａは、振動部２０１の振動を切替え前のモードに基づいたタイミングで終了させた後、切替え後のモードに基づいたタイミングで振動部２０１を制御することが可能である。

たとえば、カラオケ楽曲のカラオケ演奏中に、第１のモードから第２のモードに切り替えた場合、振動制御部２０６ａは、カラオケ演奏と同期したタイミングになるまで振動部２０１を振動させるよう制御を行う。すなわち、振動制御部２０６ａは、第１のモードから第２のモードに切り替えるような操作入力を受け付けた後、カラオケ装置１００から同期信号を受信するまで、振動部２０１の振動を継続する。

一方、カラオケ楽曲の演奏中に、第１のモードと第２のモードとを切り替えた場合、振動制御部２０６ａは、直ちに切替え後のモードに基づいたタイミングで振動部２０１を制御することも可能である。

たとえば、カラオケ楽曲のカラオケ演奏中に、第２のモードから第１のモードに切り替えた場合、振動制御部２０６ａは、直ちに利用者の操作入力に基づいたタイミングでのリファレンスデータの読み出しを中止し、同期信号に基づいたタイミングでリファレンスデータを読み出して振動部２０１を振動させるよう制御を行う。

このように、本実施形態に係る携帯端末２００（人工喉頭装置）は、カラオケ楽曲の演奏と同期したタイミングで当該カラオケ楽曲のリファレンスデータを読み出し、当該リファレンスデータに基づいて振動部２０１を制御する第１のモードと、利用者の操作入力に基づいたタイミングで当該カラオケ楽曲のリファレンスデータを読み出し、当該リファレンスデータに基づいて振動部２０１を制御する第２のモードと、を備える。そして、振動制御部２０６ａは、利用者の操作入力に応じて第１のモード及び第２のモードを切り替える。

２つのモードを備えることにより、利用者が歌唱し易いやり方でカラオケ歌唱が可能となる。また、第２のモードのように利用者自身でリファレンスデータを読み出すタイミング（すなわち、代替音を生成するタイミング）を調整する場合、利用者自身が発声するタイミングを調整できる。従って、健常者同様、様々な歌唱技法を駆使してカラオケ歌唱を行うことが可能となる。

また、本実施形態に係る振動制御部２０６ａは、カラオケ楽曲の演奏中に、第１のモードと第２のモードとを切り替えた場合、振動部２０１の振動を終了させた後、切替え後のモードに基づいたタイミングで振動部２０１を制御する。或いは、本実施形態に係る振動制御部２０６ａは、カラオケ楽曲の演奏中に、第１のモードと第２のモードとを切り替えた場合、直ちに切替え後のモードに基づいたタイミングで振動部２０１を制御する。

このようにカラオケ楽曲の演奏中にモードの切り替えがあった場合に振動部２０１の制御を調整することにより、モードの切り替え時に代替音が欠落する可能性を低減できる。

＜その他＞
人工喉頭装置は、携帯端末２００に限られない。たとえば、公知の電気式人工喉頭に上記実施形態で説明した記憶部２０２や振動制御部２０６ａの機能を搭載することにより、実施形態と同様の人工咽頭装置を構成することも可能である。

また上記実施形態では、歌唱者によるカラオケ歌唱を採点する際の基準として用いられるリファレンスデータに基づいた周波数で振動部２０１の振動を制御したが、リファレンスデータに限られるものではなく、歌唱者によるカラオケ歌唱を支援するためのガイドメロディのデータや、ガイドボーカルに公知のピッチ検出技術を適用して得られたデータを用いてもよい。

上記実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。上記の構成は、適宜組み合わせて実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００カラオケ装置
２００携帯端末（人工喉頭装置）
２０１振動部
２０２記憶部
２０３通信部
２０４操作部
２０５表示部
２０６制御部
２０６ａ振動制御部

Claims

喉頭原音の代替音を電気的に生成する人工喉頭装置であって、
所定の周波数で振動することにより、前記代替音を発生させる振動部と、
カラオケ楽曲のリファレンスデータを記憶する記憶部と、
ペアリングされているカラオケ装置においてカラオケ楽曲が演奏された場合、当該カラオケ楽曲の演奏と同期したタイミングで当該カラオケ楽曲の前記リファレンスデータを前記記憶部から読み出し、当該リファレンスデータに基づいて前記振動部を制御する振動制御部と、
を有する人工喉頭装置。
前記カラオケ楽曲の演奏と同期したタイミングで当該カラオケ楽曲のリファレンスデータを読み出し、当該リファレンスデータに基づいて前記振動部を制御する第１のモードと、
利用者の操作入力に基づいたタイミングで当該カラオケ楽曲のリファレンスデータを読み出し、当該リファレンスデータに基づいて前記振動部を制御する第２のモードと、
を備え、
前記振動制御部は、利用者の操作入力に応じて前記第１のモード及び前記第２のモードを切り替えることを特徴とする請求項１記載の人工喉頭装置。
前記カラオケ楽曲の演奏中に、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替えた場合、前記振動制御部は、前記振動部の振動を切替え前のモードに基づいたタイミングで終了させた後、切替え後のモードに基づいたタイミングで前記振動部を制御することを特徴とする請求項２記載の人工喉頭装置。
前記カラオケ楽曲の演奏中に、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替えた場合、前記振動制御部は、直ちに切替え後のモードに基づいたタイミングで前記振動部を制御することを特徴とする請求項２記載の人工喉頭装置。