呼気によるピッチ制御機能のついた電気人工喉頭の実用化研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06559001
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 伊福部 達 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (70002102)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 須貝 保徳 株式会社 電制, 研究員 ; 松島 純一 北海道大学, 医学部, 講師 (60173829) ; 井野 秀一 北海道大学, 電子科学研究所, 講師 (70250511) ; 高橋 誠 北海道大学, 工学部, 助教授 (10154858)
• Keywords: 音声 / 福祉工学 / 人工喉頭 / イントネーション / 代用発声法 / 喉頭摘出者

Research Abstract

喉頭摘出者のための音声回復の手段の一つとして,前頸部に振動子をあてて音を声道に送り込む電気式人工喉頭がある。これは代用発声法の中では声の修得が最も容易で高齢者にも適している長所がある反面,生成音声は極めて不自然であるという致命的な欠点があった。
昨年度は,人工喉頭音声の自然性を向上させるために音声の自然性を決定づけるイントネーションを喉頭摘出者自身が発する呼気圧で制御させる最適な方法を見いだしている。その上で,最終年度では実用器を作り喉頭摘出者に適用して有効性を確認した。以下に得られた成果を示す。
初年度は呼気圧制御型の電気式人工喉頭を設計する上で問題となる,呼気圧-ピッチ周波数変換関数の設定についてそ最適なパラメータを求めた。実験では,喉頭摘出者自身が呼気圧でピッチ周波数を制御したときの人工喉頭音声の自然さと,使用者の主観的な制御のしやすさの観点から最適パラメータを導き出した。その結果,呼気圧をP(cmH_2O),ピッチ周波数をf(Hz)とすると,f=A(P-1)+60の傾きの値が25前後が妥当であることが分かった。その他,最適な気流抵抗を求めたり,訓練の有無,被験者による差異などを把握した上で,試作器を完成させた。
最終年度では試作器を参考しながら,企業の協力のもとで,センサ部,変幹部,振動子が一体となった呼気圧制御型人工喉頭を開発し,その有効性を確かめた。本装置は,食道発声法が困難な人達や,喉頭摘出直後の人達には十分利用する価値があることを確認した。なお,本研究成果に基づいて試作された装置は,NEDO福祉用具実用化開発費助成制度で採択され,2年後には共同研究者が所属する(株)電制において製品化されることが決定し,広く普及させる足がかりを得た。

Research Products

• [Publications] 上見憲弘、伊福部達他: "ピッチ周波数制御型人工喉頭の提案とその評価" 電子情報通信学会論文誌D-II. J78-DII. 571-578 (1995)
• [Publications] 閔恵貞、高橋誠、伊福部達他: "脳骨舌骨筋電位による電気人工喉頭の制御" 医用電子と生体工学. 32(4). 69-77 (1995)
• [Publications] 上見憲弘、伊福部達他: "呼気圧によるピッチ周波数制御機能のついた人工喉頭の開発" 医用電子と生体工学. 33(1). 7-14 (1995)
• [Publications] 橋場参生、山本寧、伊福部達他: "音声の自然性を備えた電気人工喉頭の開発研究(第2報)" 北海道立工業試験場報告. 294. 143-150 (1995)
• [Publications] 伊福部達: "福祉のためのコミュニケーション技術" 電子情報通信学会技術研究報告. HC93-96. 65-70 (1994)
• [Publications] 伊福部達: "失われた音の世界を取り戻す(子ども学)" ベネッセ. 7. 127-133 (1995)
• [Publications] 伊福部達: "音の福祉工学" コロナ社(印刷中), 300 (1996)
• [Publications] 伊福部達: "ブリタニカ国際大百科事典 生体工学" TBSブリタニカ(株)I. E. D, 5 (1995)