韻律処理技術の医療福祉への応用

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12132201
• 研究種目: 特定領域研究(B)
• 研究機関: 宇都宮大学
• 研究代表者: 粕谷 英樹 宇都宮大学, 工学部, 教授 (20006240)
• 研究分担者: 森 大毅 宇都宮大学, 工学部, 助手 (10302184) ; 菊地 義信 国際医療福祉大学, 保健学部, 助教授 (20091944) ; 小林 範子 北里大学, 医療衛生学部, 教授 (30195797)
• キーワード: 音声障害 / 構音障害 / 電気人工喉頭 / 食道発声 / 音響分析 / 韻律障害 / 声質変換 / 音響的評価

研究概要

パーキンソン病、仮性球麻痺、筋萎縮性側索硬化症(ALS)などの運動障害性構音障害症例の音声障害の程度や症状を客観的に評価する方法を確立し、さらにその成果をリハビリテーションへ活用することを目指して、症例音声について韻律的ならびに分節的側面から検討した。その結果、症例に関わらず基本周波数の変化範囲(抑揚)が狭くなるが、平均的な基本周波数は症例によって異なること、発話のリズムに特徴的な症例があること、子音調音の正確さの指標であるモーラ内子音・母音パワー比が正常者とかなり異なること、これらの物理量が客観的指標として利用できることを明らかにした。
音声障害の局所韻律障害の評価
声帯ポリープ、声帯結節、喉頭がんなどによって音声の基本周波数と振幅が局所的に障害を受けるが、そのような障害を含む音声信号を数理的に表現する方法を開発した。モデルパラメータを処理することによって、障害の程度や症状を客観的に評価する基礎を確立した。さらに音声合成技術と組み合わせることによって、治療・訓練などの予後を推定する音声を患者に提示する方法を開発した。
食道発声音声の声質変換技術の開発
食道発声音声は、粗造性(rough)声質や平板で極端に低い基本周波数といった韻律障害を伴うため、発話の了解性が低い。そこで、女性の症例について、了解性を向上させるのに適したイントネーションの変換法について検討した。その結果、基本周波数の上昇幅と変化幅に適切な変換を施すことによって聞きやすさが向上することを確認した。
基本周波数制御の可能な人工電気喉頭の開発
市販の電気人工喉頭を改良して、指の押圧で基本周波数を制御できる電気人工喉頭システムを試作した。予備実験を行って、押圧と発話の基本周波数の関係について検討した結果、相互に強い相関が見られ、本方法の実現性について有用な示唆が得られた。

研究成果

• [文献書誌] Takahiro Ohtsuka, Hideki Kasuya: "Aperiodicity control in ARX-based speech analysis-synthesis method"Proc.7th European Conference on Speech Communication and Technology (EUROSPEECH). Vol.1. 545-558 (2001)
• [文献書誌] M.Kumada, F.Bell-Berti, T.Kobayashi, K.Makiyama, S.Niimi: "The syllable method : Proportion of impaired syllables as an indicator of spamodic dysphonia severity"Folia Phoniatrica et Logopaedica. Vol.53 No.1. 19-27 (2001)
• [文献書誌] 小林康統, 森大毅, 粕谷英樹, 廣瀬肇, 小林範子: "運動障害性構音障害症例の音響的性質"日本音響学会秋季研究発表会講演論文集. I. 515-516 (2001)
• [文献書誌] 粕谷英樹, 小林康統, 森大毅, 廣瀬肇, 小林範子: "運動障害性構音障害症例音声の韻律的及び分節的特徴"第46回音声言語医学会総会予稿集. 59 (2001)
• [文献書誌] 秋元博樹, 大塚貴弘, 粕谷英樹: "食道発声音声の声質変換に関する検討"日本音響学会春季研究発表会講演論文集. Vol.58. 259-260 (2002)
• [文献書誌] 小林康統, 森大毅, 粕谷英樹, 廣瀬肇, 小林範子: "運動障害性構音障害症例の音声の韻律的特徴と分節的特徴の関係"日本音響学会春季研究発表会講演論文集. Vol.58. 339-340 (2002)