2015 Fiscal Year Research-status Report
多様なユーザーに適応可能な複合機能を有する発声支援装置に関する研究
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15K01487
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| Research Institution | Osaka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
松井 謙二 大阪工業大学, 工学部, 教授 (30613682)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中藤 良久 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10599955)
加藤 弓子 聖マリアンナ医科大学, 医学部, 研究員 (10600463)
水町 光徳 九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90380740)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 発声支援 / 人工喉頭 / 食道発声 / 拡声器 / 喉頭マイク |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．ユーザー要望に基づく薄型軽量人工喉頭、喉頭マイクの開発と装着方法の研究： 先ず、今までの喉頭摘出者団体の（社）銀鈴会、阪喉会の方々への調査に基づき、日常生活における課題の確認を行った。抽出された課題に基づき、軽量、小型（30mm径×30mm厚）、目立たない外観のネックバンド型トランスデューサ（インパクトタイプ、ダイレクトタイプ）を３Dプリンタを用いて試作し、ネックバンドで首に固定する方法を基本とした。喉頭マイクに関しては、圧電型、ダイナミック型、およびコンデンサ型を用いて喉壁からの音声ピックアップの実験を実施した。簡易な比較実験では、デバイス間で明瞭性に関する有意な差は見られなかった。
２．障害者音声DBに基づく拡声装置の周波数特性最適化に関する研究： 喉頭マイクで拾った小型振動体による発声音声を簡易な音声処理によって改善することが可能か検討を行った。小型振動体による発声音声を1)口元に設置したマイクで録音したものと、2)喉頭マイクで録音したもの、そして、3)喉頭マイクで録音した音声をフィルタにより周波数特性平坦化＋高域強調したものの3条件を評価した。フィルタにより喉頭マイクで録音した音声のこもったような感じが薄れていることが確認できた。拡声器に関しては、小型スピーカーによるラインアレー化で高効率、低電圧駆動、指向特性の改善が確認できた。
３．明瞭性向上のための声質変換に関する研究： より明瞭な発声を実現するために、人工喉頭と自然発声の音源波形を比較し、より自然な音声に変換するための基礎的な測定を実施した。測定方法として、無反射管を用いた。人工喉頭は、インパクトタイプとダイレクトタイプを用い、音源には、矩形波、鋸歯状波を用いて実験を行い、ダイレクトタイプに鋸歯状波を用いた場合が比較的に自然音源に近い特性が確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は、喉頭癌などの発声障害に対して、障害のタイプ、程度や発話スキルに適応し、１）携帯拡声機能、２）人工喉頭、拡声機能切り替えや併用による多様なユーザー対応、３）騒音下で高明瞭な発声支援装置の実現である。１)に関しては、小型、軽量、高能率なワイヤレススピーカーシステムを３タイプ試作し評価を行った。２）に関しては、小型、軽量な人工喉頭を試作し従来型との比較を行った。３）に関しては、無反射管を用いたリアルタイム音源波形観測を行い、人工喉頭の音源特性と課題を明確化した。以上の内容に関して、学会発表２件（１件は北米での発表）行った。従って、ほぼ順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度は平成２７年度に行った実験評価結果を踏まえて、小型ワイヤレス拡声器の二次試作および評価を行う。特にラインアレー型で、低電圧駆動によるコンパクト化、非接触充電、ワイヤレスで安定した動作を目指す。人工喉頭に関しては、高い音圧を生成し易いインパクト型で高効率、低電圧、小型、軽量な装置の二次試作をおこなう。音源波形観測に関しては、さらに多様な発声に対して音源特性を把握し、駆動波形の制御法の検討を行う。喉頭マイクに関しては、よりロバストな発声音声のピックアップ手法および声質変換について検討を行う。（社）銀鈴会にて評価実験を行い、プロトタイプの開発評価サイクルを2回程度実施する予定である。
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| Causes of Carryover |
平成27年度は、ユーザーの方々に小型人工喉頭、小型拡声器、喉頭マイクなどを装着して評価実験を行う予定であったが、より高性能な機器の試作を優先したため評価用PCなどの機器の購入を次年度に繰り越した。また、3月8日に米国での国際会議に参加したが、その経費支払い約30万円が28年度4月に執行されたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度の研究費の使用計画は、平成27年度に行った小型人工喉頭、小型拡声器を用いて（社）銀鈴会での評価実験を行うため、そのための出張、評価用PCの購入、評価用装置の電子部品購入、３Dプリンタ用消耗部品の購入などである。また、成果を発表するための出張を行う。
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