2022 Fiscal Year Research-status Report
A study on factors of the voice to enhance self-expressive functions by developing multiple devices in parallel to support speech disorders
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21K12771
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
藪 謙一郎 東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任研究員 (50626215)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 敏明 北海道科学大学, 保健医療学部, 教授 (40248670)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 音声 / 構音障害 / 聴覚フィードバック / 支援機器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、発声、構音、音声フィードバックのそれぞれの音声機能要素について、代表者らが開発してきた、電気式人工喉頭、音声変換システム、話速変換 システムの技術を基礎として、個々の音声要素を制御可能とする要素デバイスを開発し、独立に制御される音声要素について臨床・実験データの収集を行い、自己表現機能にどのように影響するかを調べる予定である。初年度の2021年度には、各種の音声支援機器、アプリ開発を行ってきた。
2022年度には、発声、構音、フィードバックの３つの機能のうち、おもに音声フィードバック機能に着目して開発したアプリの実験を行った。具体的には、脳・神経系の患者において構音障害の症状のある患者に、タブレット型端末を用いて、話速変換した音声を話者へ適切にフィードバックする機能を利用してもらい、臨床的データを収集した。
その後、言語聴覚士のご協力を頂き、実際に患者に利用して頂いた際の言語訓練の効果や、アプリの改良点について意見を頂いた。これらの意見を踏まえて、次年度にアプリの改良を加えて、適切なフィードバックの臨床的な効果を調べる予定である。
発声機能を支援する電気式人工喉頭については、本研究の原点となる先行研究の原音生成のアルゴリズムとノウハウにより、ウェアラブルな電気式人工喉頭の声質向上の効果が得られているため、引き続きデバイス開発を進めていく。
また、構音機能の補完システムについては、先行する研究において開発中のウェアラブルな試作機の改良を進めており、新しい方式の構音方式として、さらに要素を絞ったアルゴリズムを考案中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
COVID-19の流行による行動制限や研究体制の制限によって、患者の協力が得づらい状況になっており、患者の音声の取得にやや遅れが重なっている。
また、システムの開発についても、勤務時間の制限や、電気機器や部品の入手困難などの理由が重なり、開発に遅れが生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
遅れが生じているが、当初の方針の通り各種のシステムの改良と、調査を順次に進めていく予定である。
(a)発声機能について、開発済みの電気式人工喉頭のシステムを利用して、呼気センサによる制御機能を加えた実験装置を試作し、呼気と抑揚の関係性を調べ、話者による抑揚表現の向上を目指す。また、話者による声帯音の特性を振動子や入力デバイスの開発とともに、波形特性の各要素の役割を検討する。 (b)構音機能について、これまでに開発してきた第1ホルマントと第2ホルマント（F1-F2）に対応する盤面上でゆびを操作しその位置と動きにより音を無段階的に変化させる音声生成器改良について、「構音機能」のみに障害があり「発声（原音生 成）機能」は正常な場合を想定し、(b1)音声を制御するための音声入出力システムや操作デバイスに改良を加え発話と同期した操作の追従性を改善する。また、 (b2)声の周波数スペクトル成分をさらに分類して不明瞭の原因成分のみを補完（例えば、F1のみF2のみなど）できるような音声要素の補完方法を探る。 (c)音声フィードバック機能について、構音障害が生じている患者にアプリを使用してもらった2022年度までの結果を踏まえて、アプリの改良を行い、話速変換した音声を話者へフィードバックさせる効果を検証する。また、同様の手法を日常の支援方法として利用可能かどうかも検証していく。
上記の基礎データ収集と技術開発のプロセスを繰り返して行い、医療関係者・患者団体などからの意見を頂きながら、音声要素の制御機能の向上を図り、それらの役割を臨床的な観点から整理し、初心者でも扱いやすい実用機としての支援器・アプリの設計・開発を行い臨床的な実用化を目指す。
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| Causes of Carryover |
COVID-19の流行による行動制限や研究体制の制限によって、患者の協力が得づらい状況になっており、音声の取得に遅れが生じてたこと、また、システムの開発についても、半導体不足等の影響を受けて、開発にも遅れが生じ、未使用額が生じた。また、移動も制限されていたことから、打ち合わせのために予定していた北海道-東京間の旅費が未使用となった。
次年度以降は、基本的な方針には変更がないため、引き続き、電子部品や各種機器の費用、成果発表、打ち合わせに使用する予定である。
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