JPH032307B2

JPH032307B2 -

Info

Publication number: JPH032307B2
Application number: JP61017092A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Oono; Kunihiko Fukuyama; Shigeru Oono; Hiromi Masaike
Original assignee: Rion Co Ltd
Current assignee: Rion Co Ltd
Priority date: 1986-01-29
Filing date: 1986-01-29
Publication date: 1991-01-14
Also published as: JPS62174787A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、超音波による言語訓練装置に係
り、特に発音に伴う舌のプロフイールを視覚像と
して得るようにした超音波による言語訓練装置に
関する。

（発明の技術的背景）超音波による診断装置は各種のものが知られて
おり、超音波の反射波をパルス波形で表示するＡ
モード装置や、循環器各部の動きを表示するＭモ
ード装置などが知られている（′84ME機器技術
総覧、電子計測出版社刊、昭和58年４月１日発
行）。

これらは、第５図に示すように、プローブから
の発信パルス６０が体内などで反射して得られる
反射パルス６１，６２，６３をブラウン管などに
連続的に表示するものである。

このような装置によれば、正確な断層像を得る
ことが目的であるため、プローブによる走査周周
期を短くし、また小さな反射パルスも正確に抽出
することが期待される。このことについて、前述
の刊行物は「心拍に同期して心臓の静止超音波画
像を作るとき、拍動に一致して30ms以内の短時
間で一画面を作成するようにすれば、弁のように
速く運動する部分でも、ほぼある瞬間の断面とみ
なせる画像が得られる。このような像を１秒間に
30枚程度作れば、心臓の動いている状態を自然な
状態で観察できる。」と、述べている。

この種の従来装置を言語機能の診断及び矯正の
ために用いることが最近行われている。

すなわち、言語に何らかの障害がある場合、或
る音（例えば、「あ」）を発音した際の舌の形を計
測し、どのような異常又は障害があるかを正常な
発音時の舌の形と比較して診断できる。また、正
常な発音に必要な舌の形をその障害者に見せるこ
とにより、発音訓練を行うことができる。

このような目的のため、発音の異常の状態を舌
の形から判断しまた訓練を行うためには、舌の基
本的な形（プロフイール）だけが分かる必要があ
り、また刻々変化する舌のプロフイールの平均的
な形が分かる必要がある。

しかし、前述の従来装置によれば、人体組織や
器官の運動を詳細に観察することを目的としてい
るため、人体組織の詳細な部分についての信号が
邪魔となり正確な舌のプロフイールを把握するの
が難しかつた。また、前述のように、Ｍモード装
置によれば動いている組織の観察が可能である
が、舌の動いている状態を観察しても、これを用
いて発音訓錬をすることは、特定の舌のプロフイ
ールが示されないため、不可能であつた。

（発明の目的）この発明は、以上の従来技術の欠点を除去しよ
うとして成されたものであり、規準語音発音時の
舌のプロフイールを規準とした訓練語音発音時の
相対的な舌のプロフイールのみを表示し、言語の
発音訓練を容易にした超音波による言語訓練装置
を提供することを目的とする。

（発明の概要）この目的を達成するため、この発明によれば、
超音波プローブを走査して得られる訓練語音発音
時の舌の反射信号の各走査毎の最大値から、規準
語音発音時の舌の反射信号のデータの各走査毎の
最大値を減じることによつて得られる値を補間し
たデータによつて舌のプロフイールを抽出するよ
うにする。換言すると規準語音発音時の舌のプロ
フイールを規準として、訓練語音発音時の舌のプ
ロフイールにどのような相対的変化が見られるか
を画像表示するようにする。

（発明の実施例）以下、添付図面に従つてこの発明の実施例を説
明する。なお、各図において、同一の符号は同様
の対象を示すものとする。

第１図はこの発明の実施例を示す。

図において、１０は超音波プローブ、１１は送
信回路、１２は走査回路、１３は前置信号処理回
路、１４はAD変換器、１５は画像信号形成回
路、１６はビデオ信号処理回路、１７は表示回
路、１８は制御回路である。

プローブ１０は特定周波数の超音波を発信する
ものであり、医療用として各種のものが知られて
いる。この種のプローブは送信と受信とを一台で
兼ねており、これを例えば第２図のように下顎２
０に接触させて計測を行う。

超音波は、伝達する媒質の音響インピーダンス
に変化がある場合に、その境界面で反射を起こ
す。人体の筋肉組織のインピーダンスは水に近
く、舌上縁に想定される空気層のインピーダンス
の約4000倍であり、大きなレベルの反射波が得ら
れる。また、インピーダンスの差は舌肉の組織内
にもあるが、舌と空気の間ほどの比率にはなら
ず、反射波のレベルは非常に小さい。更に、舌が
口蓋に接している状態では、口蓋骨２１による反
射波が得られるが、骨のインピーダンスは水の約
４倍であり、舌上縁が空気層である場合ほど反射
波のレベルは大きくならない。この場合、注目す
る舌上縁が口蓋骨に近い位置にあるという情報が
得られる。

このようなプローブ１０は、第２図に示すよう
な位置に保持したまま、第３図に示すような各種
の電子的な方法で走査することができる。すなわ
ち、第３図ａはリニア走査法を示している。ここ
で、プローブ１０は複数の振動子１０Ａ，１０
Ｂ，１０Ｃ，…を有し、またこれらとそれぞれ直
列に接続された電子スイツチSW₁，SW₂，SW₃，
…を有する。

走査回路１２はこの電子スイツチの１つを順次
オン状態とし（図においてはスイツチSW₃）、こ
れに同期して送受信部３１により該当する振動子
を作動させる。

これに対して、第３図ｂはセクタ走査法を示
す。この場合、複数の振動子１０Ａ，１０Ｂ，１
０Ｃ，…はそれぞれ走査回路１２で駆動される遅
延手段DL₁，DL₂，DL₃，…を備えている。遅延
手段は各々遅延時間を走査回路１２によつて変化
させることができる。また、各遅延手段には送受
信部３１から共通の信号が入力されるため、遅延
要素DL₁，DL₂，DL₃，…による遅延特性によつ
て１つの波面３６が形成される。従つて、走査回
路１２により遅延手段の遅延特性を連続的に変化
させてやることにより、プローブ１０の法線N₁
に対する波面３６の法線N₂の角度θを＋45度か
ら−45度を起えて連続的に変化させて走査を行う
ことができる。

送信回路１１はこのようなプローブ１０を付勢
し所定の周波数の超音波を発信させるためのもの
である。また、走査回路１２は第３図で説明した
と同様の走査を行うものである。

前置信号処理回路１３は、受信信号の波形整形
や増幅を行う。特に、増幅器の利得をパルス発信
直後から増大させて距離による反射波の減衰量を
補正する機能、広いダイナミツクレンジの反射信
号を取扱うことができるようにするための対数増
幅機能、及び反射信号の振幅情報を得るための検
波機能などを有する。

AD変換器１４は前置信号処理回路１３の出力
信号をデイジタル信号に変換する。

画像信号形成回路１５は第４図に示すようであ
る。同図によれば、回路１５は、バツフアメモリ
４１、演算処理回路５０、データメモリ４３、最
大距離演算回路４４、バツフアメモリ４５、補間
処理回路４６、規準データメモリ４８、及び比較
減算回路４９を備えている。

バツフアメモリ４１は、各走査によつて得られ
たデータを一時記憶させておくためのものであ
る。このバツフアメモリ４１の内容は順次演算処
理回路５０へ転送される。従つて、バツフアメモ
リ４１には現在のデータが保持されており、デー
タメモリ４３には過去の演算処理データが蓄積さ
れている。

データメモリ４３は、演算処理データをプロー
ブ１０を駆動する走査回路１２によつて指定され
る走査方向毎に蓄積し得るメモリである。

最大距離演算回路４４は、各走査方向における
舌の位置を特定するための回路であり、同一走査
方向内での各データを順次比較し、最大のものを
抽出演算する。

いま、最大距離演算回路４４で得られた内容が
規準となる語音（規準語音）を発音しているとき
のデータならば規準データメモリ４８に転送され
る。また、それが訓練をしようとする語音（訓練
語音）を発音しているときのデータならば比較減
算回路４９で規準データメモリ４８に格納された
データと比較減算して、その結果をバツフアメモ
リ４５に蓄積するものである。

補間処理回路４６は、バツフアメモリ４５が一
回の計測で蓄積した全ての位置データを基に、こ
のデータで示される各点を通過する一本の曲線に
対応する画像信号を形成する。この画像信号はビ
デオ信号処理回路１６でアナログ変換されまた輝
度変調するなどしてCRTなどの表示回路１７に
表示される。

このような表示の様子を第６図に示す。S₁から
S₈の８回のサンプリング走査によつて「ｘ」印で
示す各点に対応するデータが得られ、この各点を
通過する一本の曲線７０が、訓練語音発音時の規
準語音発音時に対する舌の相対的変化のプロフイ
ールとして表示される。なお、この際、ビデオ信
号処理回路１６に予め正常者の舌のプロフイール
のデータを保存しておき、第６図の曲線７０と合
成して表示することで更に訓練効果は上がる。

以上のような走査やサンプリングのタイミング
は制御回路１８の指令信号ａ〜ｆによつてとられ
る。

次に、この実施例の動作を第７図のフローチヤ
ートを参照しつつ説明する。なお、以下の説明に
おいて（81）〜（96）の番号はフローチヤートの
各ステツプの番号に対応する。

装置が取り込みを開始すると（81）、信号が舌
の変化の規準の値となる規準語音発音時であると
き（93）、制御回路１８は指令信号ｂによつてプ
ローブ１０が初期位置で超音波が発信可能である
ようにセツトする。引き続いて制御回路１８は指
令信号ａを送出して送信回路１１がプローブ１０
を付勢して超音波を発信させる（82′）。

送信回路１１が指令信号ａで起動すると同時に
指令信号ｃ，ｄ，ｅも送出されAD変換器１４が
受信信号のサンプリングを開始する（83′）。

このサンプリング（83′）によりデイジタル信
号が形成されると、画像信号形成回路１５は、最
大距離演算処理（85′）を実行し、その結果を規
準データメモリ４８（第４図）に蓄積する（94）。

この規準データメモリ４８への蓄積のタイミン
グで制御回路１８は予め定めた８つの方向につい
ての走査が終了したかをチエツクする（87′）。走
査回数が８回になつていないときは、制御回路１
８は指令信号ａ，ｂを送出して走査方向を変更し
（88′）、以上で説明した発信−メモリ蓄積サイク
ルを再度実行する。

規準語音発音時の走査が終了すると、次に訓練
語音発音時となり（93′）、制御回路１８は同様の
動作をして超音波を発信させ（82）、サンプリン
グを開始する（83）。

このサンプリング（83）によりデイジタル信号
が形成されると、画像信号形成回路１５は、演算
処理（84）及び最大距離演算処理（85）を実行し
て得られたデータと、規準データメモリ４８から
読み出したデータ（95）とを比較減算（96）する
ことによつて得られたデータをバツフアメモリ４
５（第４図）に蓄積する（86）。

このバツフアメモリ４５への蓄積のタイミング
で制御回路１８は同様のチエツクし（87）、走査
回数が８回になつていないときは、同様にして走
査方向を変更し（88）、発信−メモリ蓄積サイク
ルを再度実行する。

こうして、全ての走査が終了すると、バツフア
メモリ４５の蓄積内容が読み出され（89）、この
データによつて前述の補間処理が実行され（90）、
結果を表示して（91）、取り込みの過程を終了し
（92）、そしてこれらを順次繰返えすことになる。

規準語音は訓練語音が母音の場合は、舌のプロ
フイールが安定な「あ」が適当であり、また、訓
練語音が子音の場合は、例えば、「た」のときは
「あ」、「の」のときは「お」というように、その
後続母音が適当である。また、無発音時を規準に
とることも考えられる。

なお、以上の実施例においては、舌の長さ方向
のプロフイールの変化を得る場合について説明し
たが、プローブの走査方向を変更することによ
り、舌の幅方向のプロフイールの変化を得ること
もできるのはもちろんのことである。また、プロ
ーブを長さ方向及び幅方向の二種類備えてもよ
い。また、走査回数が８回に限られないのももち
ろんのことである。

（発明の効果）この発明は、以上のように超音波プローブを走
査して得られる反射信号のデータの各走査毎の最
大値から、規準語音発音時のデータの各走査毎の
最大値を減じることによつて得られる値を補間し
たデータによつて舌のプロフイールを抽出するよ
うにしたことにより、次のような効果を奏する超
音波による言語訓練装置を得ることができる。

(1) 訓練語音発音時の舌のプロフイールの変化の
みを鮮明に示すことができる。

(2) 以上の結果、言語障害者の発音時の舌のプロ
フイールの変化のみを見ることができるので、
言語訓練に役立たせられる。

(3) 長時間の使用をしてもＸ線のように人体に対
する影響が無く安定性が高い。

(4) 走査方向が少くてすむためメモリを小型化で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例の系統図、第２図は
プローブの設定の様子を示す説明図、第３図はプ
ローブによる走査の様子を示す説明図、第４図は
この発明の実施例の要部系統図、第５図は発信パ
ルスと受信反射パルスとの関係図、第６図は補間
処理によつて得られる画像信号によつて抽出され
る画像の説明図、第７図はこの発明の実施例の動
作を説明するためのフローチヤートである。１０……超音波プローブ、１１……送信回路、
１２……走査回路、１３……前置信号処理回路、
１４……AD変換器、１５……画像信号形成回
路、１６……ビデオ信号処理回路、１７……表示
回路、１８……制御回路、４１，４５……バツフ
アメモリ、４３……データメモリ、４４……最大
距離演算回路、４６……補間処理回路、４８……
規準データメモリ、４９……比較減算回路、５０
……演算処理回路。

Claims

【特許請求の範囲】１口腔に関し超音波の送受が可能なプローブ
と、このプローブを付勢し超音波を発信させるた
めの送信手段と、前記プローブの発信した超音波
の前記口腔内の舌縁部での反射波を前記プローブ
で受信して得られる反射信号に基づいて画像信号
を形成するための受信手段とを備え、前記口腔内
を前記プローブで走査して得られる前記舌縁部の
連続像によつて言語を訓練する言語訓練装置にお
いて、規準語音発音時の舌のプロフイールを規準とし
て、訓練語音発音時の舌のプロフイールにどのよ
うな相対的変化が見られるかを画像表示するよう
にしたことを特徴とする超音波による言語訓練装
置。