KR100681484B1 - An artificial larynx system - Google Patents

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Abstract

성대 제거 수술을 받은 후두 적출자 및 선/후천적 언어 장애인들의 발성을 제어하고, 발성되어 나온 소리를 신호 처리하여 양질의 음성으로 송출되도록 하며, 휴대폰 및 유선 전화기에 내장하거나 접속하여 사용함으로써 전화통화에 있어 양질의 음성 서비스가 가능하도록 하는 것으로,To control the speech of laryngeal extractors and glandular / acquired speech impaired patients who have undergone vocal cord removal surgery, and to process the sound of speech and transmit it with high quality voice. By enabling high quality voice service,

하나 이상의 기능키로 이루어지며, 인공후두의 사용 모드와 발성되는 음의 크기, 세기 및 음질 조절을 위한 기능을 설정하는 동작 설정부, 사용자의 발성음을 수집하여 전기적 신호로 변환하는 마이크, 대역 통과 필터링을 통해 필요한 대역의 성분만을 추출하는 신호 처리기, 상기 대역 통과 필터링된 사용자의 아날로그 음성 신호를 디지털 신호로 변환시켜 출력하고 음질 보상 처리된 사용자의 디지털 음성을 아날로그 신호로 변환하는 코덱, 상기 코덱에서 아날로그 신호로 변환되어 인가되는 사용자의 전기적 음성 신호를 설정된 소정의 전력 레벨로 증폭하는 증폭기, 상기 증폭기를 통해 인가되는 아날로그 전기 신호를 음파로 변환시켜 출력하는 스피커, 상기 동작 설정부에 의한 선택된 모드에 따라 사용자의 경부 괄약근 진동에 대한 크기 및 세기를 제어하고, 설정된 음성 처리 알고리즘을 통해 발성되는 사용자의 음에 대하여 음질 보상하는 제어부, 상기 제어부의 운용에 필요한 프로그램 및 데이터가 저장되는 메모리부, 사용자의 경부에 접촉되어 괄약근을 인위적으로 진동시키는 진동기, 상기 제어부의 제어신호에 따라 진동기의 동작을 드라이브하는 구동부, 상기 제어부의 신호에 따라 선택된 사용 모드와 진동의 크기 및 세기, 사 용에 따른 제반적인 정보를 디스플레이하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 후두장치를 제공한다.Consists of one or more function keys, the operation setting unit for setting the use mode of the artificial larynx and the sound volume, intensity and sound quality control, a microphone that collects the user's voice and converts it into an electrical signal, and band pass filtering Signal processor for extracting only the components of the required band through the codec for converting the analog voice signal of the band-pass filtered user to a digital signal and outputting the digital voice of the sound quality compensated user to an analog signal, Analog in the codec An amplifier for amplifying a user's electrical voice signal converted into a signal to a predetermined power level, a speaker for converting and outputting an analog electrical signal applied through the amplifier to sound waves, and a mode selected by the operation setting unit Size and age for cervical sphincter vibration of the user And a control unit for compensating sound quality for the user's sound spoken through the set voice processing algorithm, a memory unit storing programs and data necessary for the operation of the control unit, and a vibrator for artificially vibrating the sphincter muscle in contact with the neck of the user. And a driving unit which drives the operation of the vibrator according to the control signal of the controller, and a display unit which displays the usage mode and the magnitude and intensity of the vibration selected according to the signal of the controller, and general information according to the usage. Provide artificial laryngeal device.

인공후두, 음질보상, 전화기 접속, 경부 괄약근 진동 Artificial larynx, sound quality compensation, telephone connection, cervical sphincter vibration

Description

인공 후두장치{AN ARTIFICIAL LARYNX SYSTEM}Artificial laryngeal device {AN ARTIFICIAL LARYNX SYSTEM}

도 1은 본 발명에 따른 인공 후두장치에 대한 상세 구성 블록도.1 is a detailed block diagram of an artificial laryngeal apparatus according to the present invention.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 인공 후두장치와 외부장치의 연결을 보인 구성도.Figure 2a and Figure 2b is a block diagram showing the connection of the artificial larynx device and the external device according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 인공 후두장치에 대한 일 실시예의 사용 상태도.Figure 3 is a state of use of one embodiment for an artificial laryngeal apparatus according to the present invention.

본 발명은 인공 발성장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 성대 제거 수술을 받은 후두 적출자 및 선/후천적 언어 장애인들의 발성을 보조하고, 발성되어 나온 소리를 신호 처리하여 양질의 음성으로 송출되도록 하며, 휴대폰 및 유선 전화기에 내장하거나 접속하여 사용함으로써 전화통화에 있어 양질의 음성 서비스가 가능하도록 하는 인공 후두장치에 관한 것이다.The present invention relates to an artificial vocal apparatus, and more particularly, to assist the vocalization of laryngeal extractors and glandular / acquired speech impaired patients who have undergone vocal cord removal surgery, and to process the sound produced by the voice to be transmitted with high quality voice. And it relates to an artificial laryngeal device to enable a high quality voice service in the telephone call by using a built-in or connected to a landline telephone.

인체에 있어 후두는 음(音)을 발성시키는 기관으로, 호흡을 통하여 외부로 배출되는 공기가 성문(聲門)을 통과하는 과정에서 성대를 진동시켜 음을 발생시키게 되며, 음의 세기는 성대의 진동폭에 의해 결정되고 음의 고저는 진동수에 의해 결정된다.In the human body, the larynx is the organ that produces sound, and the air discharged to the outside through the respiratory tract vibrates the vocal cords to generate sound, and the sound intensity is the vibration width of the vocal cords. The negative pitch is determined by the frequency.

최근 들어 과도한 흡연과 음주 및 기타의 유해 환경의 노출에 따라 후두암 환자의 증가로 말미암아 후두 적출술을 받아 목소리를 잃어버리는 사람이 증가하고 있다.In recent years, an increasing number of people have lost their voices due to laryngeal extraction due to excessive smoking, drinking, and exposure to other harmful environments.

따라서, 후두 적출술을 받은 사람은 성대의 진동으로 발성하는 대신에 식도 위쪽에 위치한 괄약근을 떨리게 하여 목소리를 생성하거나 괄약근을 원활하게 떨지 못하게 되는 경우 기계를 이용하여 괄약근을 인위적으로 진동시킴으로써 잃어버린 음성을 재활하고 있다.Therefore, a person who has undergone laryngostomy may regenerate a lost voice by using a machine to artificially vibrate the sphincter when the sphincter located in the upper esophagus, instead of vocalizing by the vibration of the vocal cord, causes the voice to shake, or when the sphincter does not shake smoothly. Doing.

후두 적출술에 따라 잃어버린 음성을 재활하는 방법으로는 혀 바닥을 뒤로 움직여 충분한 공기를 뱃속으로 들여 마신 후 배의 근육 압력을 이용하여 공기를 내쉬게 함으로써 식도 점막을 진동시켜 식도음이 발생되도록 하는 식도 발성법과 숨쉬는 길과 먹는 길에 작은 구멍을 내어 이를 연결하는 작은 기구를 삽입하고, 이 기구가 말을 할 때 날숨이 식도로 들어가 식도 괄약근을 진동시키도록 함으로써 음이 발생되도록 하는 기관식도 발성법과 식도 괄약근의 진동이 어려운 경우 기계장치인 인공후두를 이용하여 인공적으로 괄약근을 진동시킴으로써 음이 발생되도록 하는 방법이 있다.The method of rehabilitation of the lost voice following laryngeal extraction involves moving the bottom of the tongue back, drinking enough air into the stomach, and exhaling the air using the muscle pressure of the stomach. The tracheal vocal cord and esophageal sphincter, which insert a small hole in the way of eating, breathing and eating, connect a tooth, and then exhale when the device speaks, causing the esophageal sphincter to vibrate. If vibration is difficult, there is a method of generating sound by artificially vibrating the sphincter using an artificial larynx which is a mechanical device.

상기에서 식도 발성법과 기관식도 발성법의 경우 음을 생성하는데 있어 많은 연습과 어려움이 수반되는 관계로 장시간 동안 말을 할 수 없는 단점이 있으며, 소리의 크기 및 세기의 조절이 어려우며 음질의 특성이 좋지 않아 대화하는 상대방이 잘 인식할 수 없는 단점이 있다.In the case of esophageal vocalization and tracheal vocalization, there is a disadvantage in that it is impossible to speak for a long time because many exercises and difficulties are involved in generating sound, and it is difficult to control the volume and intensity of sound and the sound quality is not good. There is a drawback that the other party is not able to recognize.

따라서, 기계장치인 인공후두를 이용하여 괄약근을 인위적으로 진동시키는 방법을 보편적으로 사용하고 있다.Therefore, a method of artificially oscillating the sphincter using a artificial larynx, which is a mechanical device, is commonly used.

인공후두로는 진동체에 연결된 작은 튜브가 구강내에 삽입되는 구강형과 말을 할 때마다 진동부를 목에 접촉시키고, 말을 하듯이 입을 움직임으로써 입의 모양에 따라 공명이 발생되어 입 및 구강을 통하여 말소리가 발성되도록 한다.As the artificial larynx, the small tube connected to the vibrating body is inserted into the oral cavity and the vibrator contacts the neck every time the horse talks, and as the horse moves, the resonance is generated according to the shape of the mouth. Let the voice speak through it.

상기한 바와 같이 후두 적출술에 의해 목소리를 잃어버린 사람이나 선천적 언어 장애자들이 종래의 인공후두를 사용함에 있어 말의 고저 및 세기의 조절이 제공되지 않고 있으며, 자연스러운 말소리를 낼 수 없는 단점이 있다.As described above, a person whose voice is lost by laryngeal extraction or a congenital speech-impaired person do not provide control of the elevation and intensity of speech in using a conventional larynx, and there is a disadvantage in that natural speech can not be produced.

또한, 인공후두의 경우 현재 상품화되어 있는 제품들의 대부분이 손을 이용한 조작이 요구되고 있어 사용에 불편함이 초래되고, 특히 전화 통화를 해야하는 경우 한손으로는 인공후두를 잡고 인체의 경부에 접촉하는 상태에서 다른 한손으로는 전화기의 수화기를 잡고 통화하여야 하므로 양손을 모두 구속하게 되어 사용에 아주 불편한 문제점이 있다.In addition, in the case of artificial larynx, most of the commercialized products are required to operate by hand, which causes inconvenience to use. In particular, when a telephone call is required, the artificial larynx is held by one hand to contact the neck of the human body. In the other hand, you have to hold the handset of the phone and talk on both hands, so there is a problem that is very inconvenient to use.

또한, 인공후두를 이용하여 생성되는 음질이 저하되는 말소리의 경우 통신의 특성상 음질을 더욱 저하시켜 통화 상대방과의 대화에 있어 어려움을 가중되는 단점이 있다. In addition, the speech sound generated by using the artificial larynx has a disadvantage in that the speech quality is further degraded due to the nature of the communication to increase the difficulty in the conversation with the other party.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 성대 제거 수술을 받은 후두 적출자 및 선/후천적 언어 장애자들이 본 발명의 인공후두를 이용하여 말을 하는 경우 소리의 크기 및 세기를 제어하고, 발성되어 나온 소리에 대하여 적절한 신호 처리를 수행하여 양질의 음으로 송출되도록 한 것이다. The present invention has been invented to solve the above problems, the object of which is that the laryngeal extractor who has undergone vocal cord removal surgery and glandular / acquired speech impaired person speaks using the artificial larynx of the present invention. By controlling and performing proper signal processing on the sound produced, the sound is transmitted with high quality sound.                         

또한, 휴대폰 및 유선 전화기에 내장하거나 접속하여 사용함으로써 통화시 한손만으로도 통화 및 인공후두의 사용이 가능하도록 하고, 적절한 신호 처리가 완료된 음으로 통화가 이루어지도록 함으로써 양질의 음성 통화가 가능하도록 한 것이다.In addition, by using the built-in or connected to a mobile phone and a wired phone to enable the use of the call and artificial larynx with only one hand during a call, and to make a good voice call by making a call with a sound that has completed the appropriate signal processing.

또한, 식도 발성법에 의해 발성되는 음성에 대한 신호 처리를 통해 정상인의 음성에 근접되는 양질의 음이 출력되도록 한 것이다.In addition, through the signal processing for the voice uttered by the esophageal speech method, the sound of good quality close to the voice of a normal person is output.

상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 하나 이상의 기능키로 이루어지며, 인공후두의 사용 모드와 발성되는 음의 크기, 세기 및 음질 조절을 위한 기능을 설정하는 동작 설정부; 사용자의 발성음을 수집하여 전기적 신호로 변환하는 마이크; 대역 통과 필터링을 통해 필요한 대역의 성분만을 추출하는 신호 처리기; 상기 대역 통과 필터링된 사용자의 아날로그 음성 신호를 디지털 신호로 변환시켜 출력하고 음질 보상 처리된 사용자의 디지털 음성을 아날로그 신호로 변환하는 코덱; 상기 코덱에서 아날로그 신호로 변환되어 인가되는 사용자의 전기적 음성 신호를 설정된 소정의 전력 레벨로 증폭하는 증폭기; 상기 증폭기를 통해 인가되는 아날로그 전기 신호를 음파로 변환시켜 출력하는 스피커; 상기 동작 설정부에 의한 선택된 모드에 따라 사용자의 경부 괄약근 진동에 대한 크기 및 세기를 제어하고, 설정된 음성 처리 알고리즘을 통해 발성되는 사용자의 음에 대하여 음질 보상하는 제어부; 상기 제어부의 운용에 필요한 프로그램 및 데이터가 저장되는 메모리부; 사용자의 경부에 접촉되어 괄약근을 인위적으로 진동시키는 진동기; 상기 제어부의 제어신호에 따라 진동기의 동작을 드라이브하는 구동부; 상기 제어부의 신호에 따라 선택된 사용 모드와 진동의 크기 및 세기, 사용에 따른 제반적인 정보를 디스플레이 하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 후두장치를 제공한다.The present invention for realizing the above object is made of one or more function keys, the operation setting unit for setting a function for controlling the use mode of the artificial larynx and the sound volume, intensity and sound quality spoken; A microphone for collecting the user's voice and converting it into an electrical signal; A signal processor extracting only components of a required band through band pass filtering; A codec for converting and outputting the band pass filtered user's analog voice signal into a digital signal and converting the sound quality compensated user's digital voice into an analog signal; An amplifier configured to amplify the user's electric voice signal, which is converted into an analog signal by the codec, to a predetermined power level; A speaker for converting an analog electric signal applied through the amplifier into sound waves and outputting the sound wave; A control unit controlling the magnitude and intensity of the cervical sphincter vibration of the user according to the selected mode by the operation setting unit, and compensating for sound quality of the user's sound spoken through the set voice processing algorithm; A memory unit for storing a program and data necessary for operation of the controller; A vibrator that contacts the neck of the user and artificially vibrates the sphincter; A driving unit for driving the operation of the vibrator according to the control signal of the control unit; According to the signal of the controller provides an artificial laryngeal apparatus comprising a display unit for displaying the selected mode of use, the magnitude and intensity of vibration, the general information according to the use.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 인공 후두장치는 동작 설정부(11)와 마이크(13), 신호 처리기(15), 코덱(17), 증폭기(19), 스피커(21), 제어부(23), 메모리부(25), 구동부(27), 진동기(29), 표시부(31) 및 외부장치 인터페이스부(33)로 구성된다.As can be seen in Figure 1, the artificial laryngeal apparatus according to the present invention includes an operation setting unit 11, a microphone 13, a signal processor 15, a codec 17, an amplifier 19, a speaker 21, and a controller. 23, a memory unit 25, a drive unit 27, a vibrator 29, a display unit 31 and an external device interface unit 33.

동작 설정부(11)는 하나 이상의 기능키로 이루어지며, 기능키의 선택을 통해 인공후두의 사용 모드와 발성되는 음의 크기, 세기 및 음질 조절을 위한 각종 동작 기능을 설정한다.The operation setting unit 11 includes one or more function keys, and sets various operation functions for adjusting the use mode of the artificial larynx and the volume, intensity, and sound quality of the voice that are spoken through selection of the function keys.

마이크(13)는 사용자로부터 발성되는 출력되는 음을 수집한 다음 전기적 신호로 변환시켜 출력한다.The microphone 13 collects the sound output from the user and converts the sound into an electrical signal.

신호 처리기(15)는 대역 통과 필터링을 통해 필요한 대역의 성분만을 추출한다.The signal processor 15 extracts only components of a required band through band pass filtering.

코덱(17)은 상기 대역 통과 필터링된 사용자의 아날로그 음성 신호를 제어부(23)가 인식 및 처리할 수 있는 디지털 신호로 변환시켜 출력하며, 제어부(23)에 설정된 음성 처리 알고리즘에 의해 처리된 사용자의 디지털 음성을 스피커(19)로의 출력을 위해 아날로그 신호로 변환시켜 출력한다.The codec 17 converts the analog voice signal of the band-pass filtered user into a digital signal that can be recognized and processed by the controller 23, and outputs the same. The codec 17 of the user processed by the voice processing algorithm set in the controller 23 is output. Digital voice is converted into an analog signal for output to the speaker 19 and output.

증폭기(19)는 상기 코덱(17)에서 아날로그 신호로 변환되어 인가되는 사용자의 전기적 음성 신호를 설정된 소정의 전력 레벨로 증폭시켜 출력한다.The amplifier 19 amplifies and outputs an electric voice signal of the user, which is converted into an analog signal by the codec 17 and applied to a predetermined predetermined power level.

스피커(21)는 상기 증폭기(19)를 통해 인가되는 아날로그 전기 신호를 음파로 변환시켜 출력한다.The speaker 21 converts an analog electric signal applied through the amplifier 19 into sound waves and outputs the sound waves.

제어부(23)는 음질 보상을 위한 음성 처리 알고리즘이 설정되며, 설정된 알고리즘을 통해 사용자의 발성음을 정상인의 음성에 근접하는 음성으로 처리하고, 동작 설정부(11)에서 선택된 모드에 따라 사용자의 경부에 대한 진동의 크기 및 세기 제어 등 전반적인 동작을 제어한다.The controller 23 sets a speech processing algorithm for sound quality compensation, processes the user's utterance into a voice that is close to the voice of a normal person through the set algorithm, and executes the neck of the user according to the mode selected by the operation setting unit 11. Controls the overall behavior, such as controlling the magnitude and intensity of vibrations.

상기 제어부(23)에 적용되어 음질 보상을 수행하는 음성 처리 알고리즘은 적응 필터를 이용한 디지털 필터링, 선형 예측 코딩(Linear Predictive Coding) 기법이 적용되고, 웨이블럿 변환(Wavelet Transform)을 이용한 시간 -주파수 영역에서의 신호 처리 기법이 적용된다. In the speech processing algorithm applied to the controller 23 to perform sound quality compensation, digital filtering using an adaptive filter, linear predictive coding, and a time-frequency domain using a wavelet transform are applied. The signal processing technique in is applied.

메모리부(25)는 상기 제어부(23)의 운용에 필요한 프로그램 및 데이터가 저장된다.The memory unit 25 stores programs and data necessary for the operation of the controller 23.

구동부(27)는 상기 제어부(23)에서 인가되는 제어신호에 따라 사용자의 경부에 접촉되어 괄약근을 인위적으로 진동시키는 진동기(29)의 동작을 드라이브한다.The driving unit 27 drives the operation of the vibrator 29 which contacts the neck of the user and vibrates the sphincter artificially according to the control signal applied from the control unit 23.

진동기(29)는 상기 구동부(27)의 드라이브 신호에 따라 사용자의 접촉된 경부의 괄약근을 인위적으로 진동시켜 입의 모양에 따른 음이 발성되도록 하여 준다.The vibrator 29 artificially vibrates the sphincter of the neck contacted by the user according to the drive signal of the drive unit 27 so that sound according to the shape of the mouth is uttered.

표시부(31)는 상기 제어부(23)에서 인가되는 신호에 따라 선택된 모드와 조정되는 진동의 크기 및 세기 등의 정보 및 사용에 따른 제반적인 정보를 디스플레 이한다.The display unit 31 displays information such as the selected mode and the magnitude and intensity of vibration to be adjusted according to the signal applied from the controller 23 and general information according to use.

외부장치 인터페이스부(23)는 인공 후두장치가 별도의 독립된 장치로 적용되는 경우 일반전화기나 휴대전화기 및 기타의 장치와 접속되어 사용자의 음성이 접속되는 장치를 통해 음성 통신이 이루어지도록 한다.When the artificial larynx device is applied as a separate device, the external device interface unit 23 is connected to a general telephone, a mobile phone, and other devices so that voice communication is performed through a device to which the user's voice is connected.

상기한 구성의 인공후두의 경우 독립된 장치로 활용하거나 휴대폰이나 일반 전화기에 모듈로 내장되어 사용된다. In the case of artificial larynx of the above configuration is used as a separate device or embedded in a cell phone or a general telephone module.

전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 인공후두의 활용에 따른 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation according to the utilization of the artificial larynx of the present invention including the function as described above are as follows.

먼저, 인공 후두장치가 별도의 독립된 장치로 적용되는 경우 사용자는 동작 설정부(11)를 이용하여 사용하고자 하는 모드와 음의 크기 및 고저를 결정하는 진동의 크기 및 세기를 선택한 다음 진동기(29)를 사용자의 경부에 접촉한다.First, when the artificial larynx device is applied as a separate independent device, the user selects the mode and intensity of vibration to determine the mode and the loudness and the height to use using the operation setting unit 11, and then the vibrator 29 Touch the neck of the user.

이때, 제어부(23)는 표시부(31)를 통해 선택된 정보를 표시하여 주며, 사용하고자 하는 모드가 진동기 출력만으로 선택된 것으로 판단되면 선택되는 진동의 크기 및 세기에 대하여 설정된 진동 발생 알고리즘에 따라 제어신호를 출력하여 구동부(27)측에 인가한다.At this time, the control unit 23 displays the selected information through the display unit 31, and if it is determined that the mode to be used is selected only by the output of the vibrator, and the control signal according to the vibration generating algorithm set for the magnitude and intensity of the selected vibration It outputs and applies it to the drive part 27 side.

따라서, 구동부(27)는 인가되는 제어신호에 따라 진동기(29)를 드라이브시켜 선택된 진동의 크기 및 세기로 사용자의 접촉된 경부의 괄약근을 인위적으로 진동시켜 줌으로써 입의 모양에 따라 음이 발성되도록 하여 준다.Therefore, the drive unit 27 drives the vibrator 29 according to the control signal applied to artificially vibrate the sphincter of the neck of the user's contact with the selected magnitude and intensity of the vibration so that sound is uttered according to the shape of the mouth. give.

이때, 제어부(23)는 마이크(13)를 통한 입력과 스피커(21)를 통한 출력에 대한 동작을 디스에이블(Disable)로 유지하여 별도의 음질 처리에 절차를 실행하지 않고 단지 기존의 인공 후두와 같이 인위적인 진동만을 발생하도록 제어한다.At this time, the control unit 23 maintains the operation of the input through the microphone 13 and the output through the speaker 21 as Disable, and does not execute a procedure for the separate sound quality processing, but merely with the existing artificial larynx. Likewise, only the artificial vibration is generated.

그러나, 상기 동작 설정부(11)에 의해 선택되는 사용하고자 하는 모드가 진동기의 출력과 발성되는 음의 음질을 개선시켜 출력하고자 하는 선택으로 판단되면, 진동기(27)에 대한 출력 제어의 경우는 전술한 바와 같은 동작에 의해 제어됨으로써 입의 모양에 따른 음이 발생된다.However, if it is determined that the mode to be selected by the operation setting unit 11 is selected to improve the sound quality of the sound generated by the output of the vibrator and output the sound, the case of output control for the vibrator 27 is described above. By controlling by the operation as described above, the sound according to the shape of the mouth is generated.

이때, 마이크(13)는 발성되는 사용자의 음을 수집 입력하여 전기적 신호로 변환시킨 다음 신호 처리기(15)측에 인가하게 되며, 신호 처리기(15)는 인가되는 음성신호에 포함되어 있는 잡음을 제거함과 동시에 대역 통과 필터링을 통해 필요한 대역의 성분만을 추출하여 코덱(17)에 인가한다.At this time, the microphone 13 collects and inputs the user's sound to be converted into an electrical signal and then applies the signal to the signal processor 15. The signal processor 15 removes noise included in the applied voice signal. At the same time, only the necessary band components are extracted and applied to the codec 17 through band pass filtering.

코덱(17)은 상기 대역 통과 필터링된 사용자의 아날로그 음성 신호를 제어부(23)가 인식 및 처리할 수 있는 디지털 신호로 변환시켜 제어부(23)에 인가한다.The codec 17 converts the band pass filtered user's analog voice signal into a digital signal that can be recognized and processed by the controller 23 and applies it to the controller 23.

따라서, 제어부(23)는 설정된 음질 보상을 위한 음성 처리 알고리즘을 통해 입력되는 사용자의 발성음을 정상인의 음성에 근접하는 음성으로 처리하여 코덱(17)에 인가하여, 코덱(17)으로 하여금 음질 보상된 사용자의 디지털 음성을 아날로그 신호로 변환하여 증폭기(19)측에 인가한다.Therefore, the controller 23 processes the voice of the user input through the set voice processing algorithm for the sound quality compensation into a voice that is close to the voice of the normal person, and applies it to the codec 17 so that the codec 17 compensates the sound quality. The digital voice of the user is converted into an analog signal and applied to the amplifier 19 side.

증폭기(19)는 상기 코덱(17)에서 아날로그 신호로 변환되어 인가되는 사용자의 전기적 음성 신호를 설정된 소정의 전력 레벨로 증폭시켜 스피커(21)를 통해 송출함으로써, 정상인에 근접하는 양질의 음성이 발성되도록 한다.The amplifier 19 amplifies a user's electric voice signal, which is converted into an analog signal by the codec 17 and applied to a predetermined predetermined power level, and is transmitted through the speaker 21, so that sound of good quality close to a normal person is produced. Be sure to

또한, 상기 동작 설정부(11)에 의해 선택되는 사용하고자 하는 모드가 식도 발성법에 의해 발성되는 음에 대하여 음질 보상과 음의 크기 및 세기를 조정하고자 하는 선택으로 판단되면, 제어부(23)는 진동기(29)를 구동시키기 위한 제어를 디스에이블 상태로 설정하고, 마이크(13)를 통해 식도 발성법에 의해 발생되는 음을 수집 입력하여 전기적 신호로 변환한 다음 신호 처리기(15)측에 인가한다.In addition, when it is determined that the mode to be selected by the operation setting unit 11 is a selection to adjust the sound quality compensation and the loudness and the intensity of the sound uttered by the esophageal speech method, the controller 23 is a vibrator. The control for driving (29) is set to the disabled state, the sound generated by the esophageal speech method is collected through the microphone 13, converted into an electrical signal, and then applied to the signal processor 15 side.

신호 처리기(15)는 인가되는 음성신호에 포함되어 있는 잡음을 대역 통과 필터링을 통해 제거하여 필요한 대역의 성분만을 추출한 다음 코덱(17)에 인가하여, 아날로그 신호를 제어부(23)가 인식 및 처리할 수 있는 디지털 신호로 변환시켜 제어부(23)에 인가한다.The signal processor 15 removes noise included in the applied voice signal through band pass filtering, extracts only components of a required band, and then applies the codec 17 to the controller 23 to recognize and process the analog signal. The digital signal is converted into a digital signal and applied to the controller 23.

따라서, 제어부(23)는 설정된 음질 보상을 위한 음성 처리 알고리즘을 통해 입력되는 사용자의 발성음을 정상인의 음성에 근접하는 음성으로 처리하여 코덱(17)에 인가하여, 코덱(17)으로 하여금 음질 보상된 사용자의 디지털 음성을 아날로그 신호로 변환하여 증폭기(19)측에 인가한다.Therefore, the controller 23 processes the voice of the user input through the set voice processing algorithm for the sound quality compensation into a voice that is close to the voice of the normal person, and applies it to the codec 17 so that the codec 17 compensates the sound quality. The digital voice of the user is converted into an analog signal and applied to the amplifier 19 side.

증폭기(19)는 상기 코덱(17)에서 아날로그 신호로 변환되어 인가되는 사용자의 전기적 음성 신호를 설정된 소정의 전력 레벨로 증폭시켜 스피커(21)를 통해 송출함으로써, 정상인에 근접하는 양질의 음성이 발성되도록 한다.The amplifier 19 amplifies a user's electric voice signal, which is converted into an analog signal by the codec 17 and applied to a predetermined predetermined power level, and is transmitted through the speaker 21, so that sound of good quality close to a normal person is produced. Be sure to

또한, 전술한 바와 같은 기능을 갖는 본 발명에 따른 인공 후두장치가 모듈로 휴대 전화기 혹은 일반 전화기 등에 내장되거나 독립된 장치로 사용되어, 도 2a와 같이 외부장치 인터페이스부(33)와 휴대 전화기 혹은 일반 전화기에 장착되는 외부 인터페이스 장치가 전기적 연결 및 물리적 연결을 갖거나, 도 2b와 같이 물리적 연결을 갖는 경우 전술한 바와 같은 처리 절차를 거쳐 음질 보상된 사용자의 발 성 음성이 접속된 휴대 전화기 혹은 일반전화기를 통해 통화 상대방에 전송됨으로써, 양질의 음성 통화 서비스가 제공된다.In addition, the artificial laryngeal apparatus according to the present invention having the function as described above is used as a module or embedded in a mobile phone or a regular phone, or as an independent device, and as shown in FIG. 2A, the external device interface unit 33 and a mobile phone or a general phone. If the external interface device mounted on the device has an electrical connection and a physical connection, or has a physical connection as shown in FIG. By being transmitted to the other party through the call, a high quality voice call service is provided.

상기한 외부장치 인터페이스부(33)에 도 3에 도시된 바와 같이 일 예를 들어 휴대 전화기의 카킷(Car Kit) 컨넥터가 접속되는 경우 사용자는 한손으로 인공후두장치 및 휴대폰을 잡고 통화할 수 있어 사용상에 편리성이 제공된다.For example, when the car kit connector of the mobile phone is connected to the external device interface unit 33 as shown in FIG. 3, the user can hold the artificial larynx device and the mobile phone with one hand to make a call. Convenience is provided.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 신호 처리 기술을 기반으로 하여 후두 적출술을 받은 사람과 발성 체계 장애인들의 일상 언어 소통에 편리성을 제공함으로써, 그들의 삶에 질의 향상을 제공한다. As described above, the present invention provides convenience to daily speech communication between people who have undergone laryngeal extraction based on signal processing technology and people with speech disorders, thereby improving their quality of life.

Claims (4)

사용자의 경부에 접촉되어 괄약근을 인위적으로 진동시키는 진동기와 상기 진동기의 동작을 드라이브하는 구동부를 포함하며,A vibrator for artificially vibrating the sphincter in contact with the neck of the user and a driving unit for driving the operation of the vibrator, 하나 이상의 기능키로 이루어지며, 인공후두의 사용 모드와 발성되는 음의 크기, 세기 및 음질 조절을 위한 기능을 설정하는 동작 설정부;An operation setting unit comprising one or more function keys and setting a function for adjusting the use mode of the artificial larynx and the sound volume, intensity and sound quality of the voice; 사용자의 발성음을 수집하여 전기적 신호로 변환하는 마이크;A microphone for collecting the user's voice and converting it into an electrical signal; 대역 통과 필터링을 통해 필요한 대역의 성분만을 추출하는 신호 처리기;A signal processor extracting only components of a required band through band pass filtering; 상기 대역 통과 필터링된 사용자의 아날로그 음성 신호를 디지털 신호로 변환시켜 출력하고 음질 보상 처리된 사용자의 디지털 음성을 아날로그 신호로 변환하는 코덱;A codec for converting and outputting the band pass filtered user's analog voice signal into a digital signal and converting the sound quality compensated user's digital voice into an analog signal; 상기 코덱에서 아날로그 신호로 변환되어 인가되는 사용자의 전기적 음성 신호를 설정된 소정의 전력 레벨로 증폭하는 증폭기;An amplifier configured to amplify the user's electric voice signal, which is converted into an analog signal by the codec, to a predetermined power level; 상기 증폭기를 통해 인가되는 아날로그 전기 신호를 음파로 변환시켜 출력하는 스피커;A speaker for converting an analog electric signal applied through the amplifier into sound waves and outputting the sound wave; 상기 동작 설정부에 의한 선택된 모드에 따라 사용자의 경부 괄약근 진동에 대한 크기 및 세기를 제어하고, 설정된 음성 처리 알고리즘을 통해 발성되는 사용자의 음에 대하여 음질 보상하며, 상기 구동부에 진동기의 동작을 위한 제어신호를 출력하는 제어부;Controls the magnitude and intensity of the user's neck sphincter vibration according to the selected mode by the operation setting unit, compensates the sound quality of the user's sound spoken through the set voice processing algorithm, and controls the operation of the vibrator in the driving unit. A control unit for outputting a signal; 상기 제어부의 운용에 필요한 프로그램 및 데이터가 저장되는 메모리부;A memory unit for storing a program and data necessary for operation of the controller; 상기 제어부의 신호에 따라 선택된 사용 모드와 진동의 크기 및 세기, 사용에 따른 제반적인 정보를 디스플레이하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인공 후두장치.And a display unit for displaying the selected mode of use, the magnitude and intensity of vibration, and general information according to the use according to a signal from the controller. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 시리얼 통신이 제공되는 외부장치 인터페이스를 더 포함하여, 사용자의 전화 통화가 요구시 전화기를 접속하는 것을 특징으로 하는 인공 후두장치.And an external device interface provided with serial communication, wherein the user's telephone call connects the telephone on demand. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제어부는 적응 필터를 이용한 디지털 필터, 선형 예측 코딩기법과 웨이블럿 변환을 이용한 시간 -주파수 영역에서의 신호 처리 기법을 적용하여 음질 보상 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 인공 후두장치. And the control unit performs sound quality compensation by applying a digital filter using an adaptive filter, a linear prediction coding technique, and a signal processing technique in a time-frequency domain using wavelet transform. 상기 제1항으로 구성되는 하드웨어를 모듈화하여 통신장치에 내장하는 것을 특징으로 하는 인공 후두장치.An artificial laryngeal device, characterized in that the hardware of claim 1 is modularized and embedded in a communication device.
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