JPH0322785B2 - - Google Patents

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JPH0322785B2
JPH0322785B2 JP60114406A JP11440685A JPH0322785B2 JP H0322785 B2 JPH0322785 B2 JP H0322785B2 JP 60114406 A JP60114406 A JP 60114406A JP 11440685 A JP11440685 A JP 11440685A JP H0322785 B2 JPH0322785 B2 JP H0322785B2
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JP
Japan
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electrode
finger
frequency
pulse
pulses
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JP60114406A
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JPS6116742A (ja
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Miruboon Kuraaku Guraamu
Jon Buramii Piitaa
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University of Melbourne
Original Assignee
University of Melbourne
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Publication date
Application filed by University of Melbourne filed Critical University of Melbourne
Publication of JPS6116742A publication Critical patent/JPS6116742A/ja
Publication of JPH0322785B2 publication Critical patent/JPH0322785B2/ja
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F11/00—Methods or devices for treatment of the ears or hearing sense; Non-electric hearing aids; Methods or devices for enabling ear patients to achieve auditory perception through physiological senses other than hearing sense; Protective devices for the ears, carried on the body or in the hand
    • A61F11/04—Methods or devices for enabling ear patients to achieve auditory perception through physiological senses other than hearing sense, e.g. through the touch sense
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B21/00—Teaching, or communicating with, the blind, deaf or mute
    • G09B21/009—Teaching or communicating with deaf persons

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Electrotherapy Devices (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Magnetic Record Carriers (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)
  • Switch Cases, Indication, And Locking (AREA)
  • Push-Button Switches (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気触覚形ボコーダ装置に関する。本
発明による装置は、難聴者用の電気触覚形ボコー
ダとして用いられる。
〔従来技術、および発明が解決しようとする問題点〕
幾つかの研究により、難聴患者に対して話し言
葉（スピーチ）を皮膚刺激のパターンとして与え
ることにより、該患者に対する情報交信（コミユ
ニケーシヨン）の助けとすることができることが
判明している。
話し言葉のリズム、語勢（ストレス）、および
継続時間のパターンを実現するのに単一チヤンネ
ル装置が特に有用であることが見出された。これ
について例えば、Erber、N.P.1978−インターナ
シヨナル・ジヤーナル・オブ・リハビリテーシヨ
ン・リサーチ第１巻第27−37頁、題名「難聴児の
振動を用いた知覚」；Plant、G.L.1979−オースト
ラリアン・ジヤーナル・オブ・オーデイオロジー
第１巻第76−82頁、題名「一時的難聴者のリハビ
リテーシヨンにおける触覚用補助具の使用−事例
研究」；Proctor、A.1982−プロシーデイング
ス・オブ・ザ・セコンド・ナシヨナル・チヤイル
ド・デイベロツプメント・コンフアレンス・メル
ボルン・オーガスト・1982題名「触覚補助具のこ
とば以前の強度難聴児の言語理解に及ぼす影
響」；Plant、G.L.＆ Risberg、A.1983−スピー
チ・トランスミツシヨン・ラボラトリーズ・クオ
ータリー・プログレス・レポート第２−３巻第61
−84頁題目「単一チヤネルの振動式触感による補
助具による基本的変化の伝送」を参照されたい。
多重チヤンネル装置は、特に母音、子音および
単語（ワード）を識別する上で重要な情報を伝達
することが可能であつた。これについて例えば、
Pickett、J.M.＆ Pickett、B.H.1963−ジヤーナ
ル・オブ・スピーチ・アンド・ヒヤリング・リサ
ーチ第６号、第207−222頁題目「触覚ボコーダを
用いた話音声による通信」；Saunders、F.A.1973
−プロシーデイングス・イン・ザ・フオース・マ
ニユアル・ミーテイング・オブ・ザ・バイオメデ
イカル・エンジニアリング・ソサイエテイ・ロサ
ンゼルス・カルフオルニア題目「身体障害者用の
電気触覚形センサを用いた補助装置」；Kirman、
I.H.1974−ジヤーナル・オブ・ジ・アコーステイ
ツク・ソサエテイ・オブ・アメリカ第55号第163
−169頁題目「コンピユータの触診的知覚力から
導出された有声音からフオルマント聴覚障害」；
Engelmann、S.＆ Rosov、R.J.1975−ジヤーナ
ル・オブ・エクセプシヨナル・チルドレン．第41
号第245−253頁題目「難聴者に対する触覚による
聴取実験と聴力対象」；Spens、K.E.1980−スピ
ーチ・トランスミツシヨン・ラボラトリーズ・ク
オータリ・プログレス・レポート第４号第23−39
頁題目「難聴者用の触覚的話音声交信用補助装
置」；sparks、D.W.、Kuhl、P.K.、Edmonds、
A.E.＆ Gray、G.P.1978−ジヤーナル・オブ・
ジ・アコーステイツク・ソサイエテイ・オブ・ア
メリカ第63号第246−257頁題目「メサを調査して
（電気式触覚による話音声補助方式：話音声・セ
グメント図形の伝送）」；Reed、C.M.、Durlach、
N.I.＆ Braida、L.D.、1978−アメリカン・スピ
ーチ・アンドヒアリング・アソシエーシヨン・モ
ノグラフ第20号題目「通信と話音声に関する研
究：概説」；Traunmuller、H.1980−ジヤーナ
ル・オブ・コミユニケーシヨン・デイスオーダー
ス第13号、第183−193頁題目「センテイホン：触
覚形話音声交信補助装置」を参照されたい。
大部分の触覚形ボコーダは前腕や指先のような
身体の場所における機械的振動により皮膚に刺激
を与えるものであつた。これは、ソレノイド、そ
の他の電磁式動作装置或は圧電装置などを使用し
て実施されたものである。
人体へ刺激を与える方法として電気触覚形刺激
方法があるが、これは電流を皮膚のレセプターと
神経端末部、即ち主として腹部近傍であるがそれ
のみでなく前腕および指先へ電流を送ることによ
つて行われる。しかしボコーダへの有効な適用は
未だ実現していない。
実験室では数多くの探求が行われてきたが、該
探求は研究ベースで行われるものであり、実験台
設備の使用を必要とした。これ以上進歩するには
現場における研究を可能にし、大部分の時間患者
がその使用法を学習することができるような携帯
用の装置を必要とすることが確認された。この目
標は単一チヤンネル振動装置（前出Plant、G.L.）
によつて達成されたが、尚振動のみの、もしくは
電気触覚形多重チヤネル皮膚刺激装置に対しては
不可能であつた。機械的振動子は形が大きく電力
消費量も大きくて多数の電池を必要とするもので
ある。
人体へ刺激を与える装置としての表面アレイ電
極を用いた電気触覚形刺激装置は電力を僅かしか
必要とせず、軽量でコンパクトである。しかしな
がら皮膚の受理部（レセプタ）と神経の末端の電
気刺激に関する問題点は、有効な動作のために要
求される電流の範囲が小さく、心地よい感覚でな
く、屡々ちくちく痛むようだと表現されることで
あり、ボコーダへの有効な適用は未だ実現してい
ない。
本出願人の指導する研究により単純な単一チヤ
ンネル振動装置の価値が確証された。また電気的
刺激に対して、移動パターンが検知可能であり、
この移動パターンは適当な装置が話し言葉を理解
するのに役立ち得ることを提示する子音の周波数
遷移に対し同様の時間コースをもつものである。
結果としてSaunders F.A.の使用した電気的原
理を用いて電気式触覚の刺激によつて話し言葉を
表現する刺激装置が設計された。更に８×８個の
電極のマトリクスをもつ２個の電極アレイが開発
された。このシステム難聴患者に関し評価される
べき種々の話し言葉の処理の方策を許容し得るも
のである。精神物理学的検査により、しきい値と
苦痛との間の小さな動的範囲を確認し、被実験者
の中には動作範囲内の不快なちくちく痛むような
感覚を経験する者もあることが証明された。
本発明の一つの目的は、改良された電気触覚形
ボコーダ装置であつて、人体の種々の部分に位置
する神経束（nerve bundles）に刺激を印加する
ことができるものを提供することにある。
本発明の他の目的は、改良された電気触覚形ボ
コーダ装置であつて、刺激の物理的感知および知
覚的認識がそれぞれの刺激について相異なる範囲
をもつということにより、振幅エンベロープ、話
し言葉（speech）の基本周波数および第２のフ
オルマント周波数を用いるようにし、精神物理学
的基準に従い、スピーチパラメータとコードが最
適化され得るように特定のスピーチパラメータと
コードを抽出し、これによりスピーチ処理の方策
が遂行されるものを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、改良された電気触覚
形ボコーダ装置であつて、しきい値と最大快適レ
ベルの間で一つの作動条件を選択するに適したも
のを提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明においては、難聴者が身につけるのに適
したポータブル式電気触覚形ボコーダ装置であつ
て、(a)入力信号のパラメータが被檢知スピーチ信
号のフオルマント周波数、基本周波数および波形
振幅の特徴に対応するところの入力信号を発生す
る入力信号発生手段；(b)該入力信号を複数の制御
信号に変換し、および該制御信号に従つて予め設
定されたパルス幅、パルス繰返数および電流値を
有する電気パルスを発生させる変換およびパルス
発生手段；および(c)難聴者の生体組織内に位置す
る神経束を電気的に刺激する如く該電流パルスを
送信する使用に適した多数の電極手段；とを具備
し、該電流パルスがフオルマント周波数の空間的
表示、スピーチ波形の振幅量の指示、および基本
周波数の一時的な表示を行わせるために使用可能
であるような電気的パラメータを該電流パルスが
有するものであつて、更に該電極手段は難聴者の
少くとも一方の手の指に配置され、上記電気パル
スを該電極手段に印加することにより、それぞれ
の該電極手段の下部の生体組織に位置する指の神
経束に電気的刺激を結果的にもたらすものであ
る、ことを特徴とするポータブル式電気触覚形ボ
コーダ装置、が提供される。
本発明による装置においては電気触覚形ボコー
ダ用の刺激ユニツトが設けられ、該刺激ユニツト
は、電流パルスを使用者の皮膚に送達する多種多
様の電極を具備し、それによりパルスが指の神経
により検知可能である。
好ましくは、各指の片側において指関節に近接
して電極が使用者の手の指と接触状態に保持され
るように用いられる。共通電極は使用者の手首関
節へ、またはなんらかの他の適当な位置において
取付けられることが好ましい。
電流パルスは、スピーチ処理装置の受信するス
ピーチ信号に基づいて予め設定されたスピーチ符
号化の方策に従つて印加された低レベル２相電流
パルスであることが好ましい。
上記の結果として、スピーチを触覚に基づく刺
激として提供する問題に新しい手法が採り入れら
れてきた。指の神経の上に横たわる電極に印加さ
れた電荷平衡型２相パルスは、より大きい動的領
域を有し、かつ患者の表現によれば皮膚のレセプ
タと神経末端の電気触覚による刺激よりはるかに
快適なものとして説明されている感覚を生ずるこ
とが発見された。精神物理学的研究によりまたパ
ルス周波数と電極位置の識別上良好な特性が示さ
れた。
〔実施例〕
まず第１図を参照すると、本発明の実施例を示
す触覚形ボコーダは、耳にかけて使用者が対面方
向から到来する音により判別する指向性マイクロ
フオン１、マイクロフオンからのスピーチ信号を
処理し、そのスピーチ信号を刺激が加えられるべ
き場所と継続期間を示すバーストパルスに変換す
る音声プロセツサ２、および手首内面に接触する
共通電極３と、電極導線４により、共通電極３を
適所に維持するナイロン時計バンドＷ上に取付け
されたコネクタ５、それからスピーチ・プロセツ
サ２に夫々接続される８個の指電極Ｅ１ないしＥ
８とを含む刺激電極を具備することが示されてい
る。
電極Ｅ１ないしＥ８は、微細型ステンレス鋼金
網から製作され、それぞれ大略0.5cm2の寸法であ
り、てのひらと第１指関節の間の指の各々の側面
上に一つ宛配設されている。電極Ｅ１ないしＥ８
は指の自由な独立した運動が可能である可撓性プ
ラスチツク環Ｒにより適所に保持され、一方電極
Ｅ１ないしＥ８と指との間で電気的接触を維持し
ている。この配置により電極ジエリーを添加する
ことなく、指と電極間に適当な電気的接触が得ら
れることが見出された。共通電極３は同様にステ
ンレス鋼金網から形成され、その寸法はほぼ10cm2
（例えば５cm×２cm）であり、手首の外側の通常
毛の生えている部分を避けるために手首の内側に
接触されている。
スピーチ・プロセツサ２は次の文献等に記載さ
れた形式の多重チヤネルスピーチプロセツサであ
る、即ち米国特許第4441202号Tong他；Crosby、
P.A.、Clark、C.M.、Dowell、R.C.、Kuzma、
J.A.、Money、D.K.、Patrick、J.F.、
Saligman、P.M.、およびTong、Y.C.−ジヤー
ナル・オブ・アコーステイツク・ソサイエテイ・
オブ・アメリカ第74号第1911−1913頁題名「１チ
ヤンネル内耳蝸牛殻に埋設した聴力用人工器管に
よる予備的交信」；Tong、Y.C.、Blamey、P.J.、
Dowell、R.C.＆ Clark、C.M.−ジヤーナル・
オブ・アコーステイツク・ソサイエテイ・オブ・
アメリカ第74号第73−80頁題名「多重チヤンネル
蝸牛殻埋込用のスピーチ処理戦術の実行可能性を
評価する精神物理学的状況」；型番WSPIのオー
ストラリア・ニユーサウス・ウエルス・2066、ユ
ーブ街、ウツドコツクプレイス１所在のニユーク
レアス社の製品で、第２図Ａ，Ｂ，Ｃを参照して
更に以下に説明されている附加的刺激装置回路
（第２図Ａ）を有する製品である。この米国特許
第4441202号の主題は本分中の参考文献を具体化
したものである。前記米国特許から注意すべきこ
とは、スピーチ・プロセツサ２は本実施例で必要
としないスピーチ信号パラメータを評価している
ことである。例えばスピーチ信号の基本的有声音
成分の振幅も、即ちスピーチ信号が有声音である
かもしくは無声音であるかを決定する手段は本件
の場合は必要ではない。
刺激装置の回路（第２図Ａ）は、選択された電
極Ｅ１ないしＥ８と、共通電極３に接続された出
力部との間に定電流（約1.5ｍＡ）２相刺激パル
スを発生する。二つの電流パルスの位相は、電流
の流れない100μSの一定間隔だけ分離される。こ
の期間が取除かれれば、各相位に対し一層大きな
パルス幅が同じ感覚レベルに達するのに必要であ
ることが見出された。回路構成部はスピーチ・プ
ロセツサ２の出力から、電極数と1μSと20μSの間
の刺激パルス幅を決定する。この実施例において
は、各パルスの幅は、スピーチ・プロセツサ２か
ら引出されるようにスピーチ信号の第２のフオル
マント成分の推定の振幅の圧縮関数である。しか
しながら本発明の将来の見解においてはパルス幅
をスピーチ信号の推定振幅に基づかせることが好
ましいことであろう。振幅領域の圧縮は、スピー
チ・プロセツサにより刺激を与えられた振幅の全
領域が各電極に対してしきい値と快適レベルの間
の全領域に対応するように、パルス幅の対数を振
幅の対数に関係づける線型関数の使用と、スピー
チ・プロセツサ２において合体する自動利得制御
とによつて達成される。
さて第２図Ａ，Ｂ，Ｃを参照すれば、刺激装置
の回路構成部は、スピーチ・プロセツサ２からの
出力信号を結合させ、かつスピーチ・プロセツサ
とマイクロフオンからの電気的分離を与える入力
変成器Ｔ１を具備することが知られ、これは身体
と接触可能であり、然らずんば刺激電流に対し望
ましくない通路を形成することになろう。スピー
チ・プロセツサ２からの情報は大振幅の2.5MHz
のバーストパルス群と、抵抗器R1，R2とダイオ
ードD1とD2において符号化され、入力変成器Ｔ
１の位相合わせは、インバータＵ１ａに印加され
た振幅を制限するように選択され、かつ第１のパ
ルスは歪まないことを確証するものである。イン
バータＵ１ａは信号を変換し矩形の形状に保持す
る。信号はこの点において第５図に示す「デー
タ」信号である。このデータ信号はカウンタＢと
２個の単安定パルス検出器Ｍ１とＭ２とに加えら
れる。
単安定パルス検出器Ｍ１とＭ２とは、ダイオー
ドD3とコンデンサC1およびダイオードD4とコン
デンサC2とを夫々備えている。データ信号パル
スが高い場合、ダイオードD3とD4とはコンデン
サC1とC2を充電する。パルスとパルスの間で、
コンデンサC1とC2とはそれから抵抗R3とR4を介
して放電する。R3とC1の時常数は、インバータ
Ｕ１ｂが状態を変えるためにバーストパルスの間
のギヤツプの間にC1が十分に放電しないように
選ばれる。同様にR4とC2の時常数は、C2がこの
期間の間に、しかしパルス間のギヤツプの間中を
除いて放電されるように選択される。このように
してインバータＵ１ｂの出力はバーストパルスの
完全なグループ（即ち単一の刺激）の期間におい
て小であり、インバータＵ１ｃの出力は各バース
トパルスの間中低く、時にはパルス間で高くな
る。Ｕ１ｃの出力が高くなる度毎にカウンタＡは
クロツク出力を出しその２進出力は複合器Ｕ３に
よりそれから複合されて、３個の制御信号φ１，
φ２、とイネイブル信号をカウンタＢに対し発生
する。φ１とφ２とは出力パルスの２個の位相を
発生するように用いられる。本実施例において
は、第２図に示す構成部品の値により夫々約8μS
と60μSの時常数が得られる。しかしながら、長
い方の時常数が短い方の時常数の約３倍もしくは
４倍であり、長い方の時常数が約100μSを越えな
いと仮定すれば、8μSと60μS以外の値でも以下に
説明する音声プロセツサのプログラミングに依存
して有効となるであろう。
動作時には、C1は最初は放電され、インバー
タＵ１ｂの出力は高く、カンウンタＡとＢをリセ
ツト状態に保持する。バースト群の第１のバース
トの第１のパルスが到達すると、C1とC2とは供
に充電され、カウンタＡとＢとはもはやリセツト
できなくなり、カウンタＢは、カウンタＡと、し
たがつて符号器Ｕ３とが依然として０の状態にあ
る時に、計数を禁止される。
パルス群の第１のバーストの終端において、Ｃ
２は放電し、Ｕ１ｃの出力は高くなり、カウンタ
Ａをクロツクして状態１にする。Ｕ３により復号
化されて、状態１の出力は低くなり、インバータ
Ｕ１ｄを介してカウンタＢをイネイブルにする。
第２のパルスバーストが到来すると、パルスは、
カウンタＢにより計数され、第２バーストの終了
時にカウンタＡは状態２までクロツクされ、した
がつてＵ３の出力の状態１は高くなり、その出力
時は第２のバーストにおけるパルスの計数を２進
数として残している間はカウンタＢは使用禁止に
される。この数は刺激されることが可能である電
極を固定し、復号器Ｕ４により復号化されて８個
の電極選択信号Ｅ１ないしＥ８を発生する。この
回路は上に説明した様にパルスの到来バーストを
処理し続け、したがつて第３のバーストの後に、
復号器Ｕ３の状態３の出力は低くなつて、第５の
バーストの後に位相１（φ１）信号と位相２（φ
２）信号を発生する。
第４と第６バーストにおけるパルス数を変更
し、かつ第４と第６バーストの間のギヤツプを第
５のバーストにおけるパルス数により変更するこ
とにより、音声プロセツサ２は位相のパルス幅を
制御する。最後にバースト群の終了に達するとも
はやバーストは到来しない。C1は放電しカウン
タ群は再びリセツトされる。
復号器Ｕ４から電極選択信号と、復号器Ｕ３か
らの位相選択信号とは、第３図に示す形式のハイ
ブリツドとして実施される高電圧スイツチング回
路Ｕ５ないしＵ８に接続される。位相信号φ１と
φ２の両方が高い場合に、ハイブリツド上のアン
ドゲートは出力トランジスタをオフに維持し、電
極Ｅ１ないしＥ８のすべてと３とは開放された回
路である。位相信号φ１が低くなり、かつハイブ
リツドＵ５，Ｕ６もしくはＵ７のうち一つへの電
極選択線路の一つがまた低い場合には、そのハイ
ブリツドからの対応する出力は共通部もしくは接
地に接続されることになる。同時に、共通のハイ
ブリツドＵ８への位相入力が逆にされるので、そ
の出力は＋100Vに接続されることになる。した
がつて指電極はOVに接続され、共通電極３は、
ダイオードD5，D6，D10およびD8とコンデンサC3
を介して＋100Vに接続される。ダイオードD9と
D10とは電流調整器用ダイオードであり、コンデ
ンサC3は故障時分離機能を与える。同様に、第
２の位相信号φが低ければ、指電極は＋100Vに
接続され、共通電極３は同じ回路構成部を介して
OVに接続される。このことは、高皮膚抵抗に対
処するため200Vの全ピーク対ピークの幅を提供
する。
刺激装置の回路は、集積回路の電圧調整器Ｕ１
０により調整される＋5V電源が得られる再充電
可能な電池により電源供給される。＋100V刺激装
置電源は並列給電のコツククロフト・ウオルトン
型電圧逓倍器Vmから得られる。電圧逓倍器Vm
は位相の180°離れた２つの出力を発生する矩形波
発振器Ｕ９から駆動される。動作周波数と構成部
品値が、保持された負荷が事故によるように出力
に印加されれば高電圧が減衰するように、動作周
波数と構成部品値とが選択され、このことは、そ
うしなければ、本装置を使用する人に危険を与え
る可能性があるものである。
ボコーダを使用し得る前に、スピーチ・プロセ
ツサ２のプログラム可能な読出し専用メモリ
（PROM）における「マツプ」は、指の刺激に適
合し、かつ各使用者に適合するように刺激レベル
を変更するよう修正されねばならない。刺激パタ
ーンの精神物理学的研究は一人の患者から他の患
者へおよび、各患者の一つの指から他の指へとし
きい値と動的範囲の、広範な変化を示している。
しきい値と動的範囲とは日々変化するが、しかし
スピーチ・パターンの表示用に動的可能な制限内
で変化する。パルス幅変化とパルス繰返し数変化
の判別をよくすることは殆んど或は全然訓練をし
なくても達成された。刺激された電極を完全に認
識することもまた、即座に可能である。
スピーチ・プロセツサ２用の設定操作は適当な
方法でスピーチ・プロセツサにインタフエース接
続されたマイクロコンピユータを用いて行われ
る。第１の段階として各電極に対する刺激のしき
い値と快適なレベルとは、一貫したしきい値と快
適なレベルに達するまで各電極に加えられる短い
パルス列の間パルス幅を増大または減少させるテ
スタを用いて相互関連的に測定される。複数の電
極にわたり快適レベルが整合しており、それによ
り電極における変化が、到来するスピーチ信号の
大きさ、すなわち強度における変化と混同されな
いことは重要なことである。一つの電極による刺
激を他の電極による刺激と整合させる操作は、整
合状態を点検するのに用いられる。
スピーチ情報に対する多くの相異なる符号化計
画の実施はこれまで測定された精神物理学的性質
に基づいて可能であり得るが、ニユークレアス社
のスピーチ・プロセツサの使用することと、多重
チヤンネル蝸牛殻挿入の場合に成功した人に対す
る精神物理学的結果に類似性があることにより、
当面の場合において同じ話し言葉の処理の方策を
使用することが実用的なものになつた。したがつ
て、刺激されるべき各電極は、800Hzと4000Hzの
間のスピーチ・スペクトラムの最も顕著なピーク
の周波数に基づいて、即ち、母音の音に対する第
２フオルマント周波数に基づいて選択される。パ
ルス繰返し数は話者の声の基本周波数の一次関数
であるように選択され、またパルス幅は刺激を供
給しつつある電極のしきい値と動的範囲に適合す
るよう調整されたスピーチの振幅の包絡線の圧縮
関数である。
１つの適切な方策（ストラテジイ）において、
第２フオルマントの周波数スペクトラムは例えば
下記の基準： Ｅ１：０−900Hz、Ｅ２：900−1100Hz、Ｅ３：
1100−1300Hz、Ｅ４：1300−1500Hz、Ｅ５：1500
−1700Hz、Ｅ６：1700−2400Hz、Ｅ７：2400−
3300HzおよびＥ８：3300−4000Hz、 に基づいて８個の指電極の間で分割される。
上の周波数値と選択されたしきい値および快適
なレベルとはプログラムされて一時的マツプを形
成し、この一時的マツプはマツプが連続的な話し
言葉を用いて使用するのに適していることを確認
するためにスピーチ・プロセツサによりアクセス
可能である。確認に引続いて、マツプの最終版が
プログラムされてスピーチ・プロセツサ２のプロ
グラム可能な読出し専用メモリ（PROM）に記
憶され、ボコーダはそのとき使用準備完了とな
る。電極位置のいずれかが不十分な感度であるこ
とが見出されれば、その電極に対する刺激は除外
されて、第２フオルマント周波数領域が残余の電
極の間で分割され得る。
本発明の実施例としての装置から発生する感覚
は振動物体が指の側面に対して設置された場合に
経験される感覚に類似している。電気的パルス幅
が増加するにつれ、感覚は益々強くなり指の先端
に向かつて拡大する。通常の刺激療法用の共通電
極３において感覚は感じられない。大なるパルス
周波数と大なるパルス幅を使用すれば共通電極に
おいては刺すような感覚として感じられる。この
感覚は、不適当な表面面積の電極が皮膚に接触し
ている場合に、より低いパルス周波数およびより
短いパルス幅において発生する。しかし、電極の
位置を調整することによりこの問題点を回避する
ことは可能である。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例としての解覚形ボコー
ダの概略図；第２図Ａ，Ｂ，Ｃは夫々第１図のボ
コーダに関連する信号処理回路の回路図；第３図
は第２図の回路において使用されるハイブリツド
回路の回路図；第４図は第３図に用いられる回路
要素の上面図；第５図は第２図および第３図に示
された各点に現われるパルス波形を示す図であ
る。 １……指向性マイクロホン、２……スピーチ・
プロセツサ、２Ａ……刺激装置回路構成部、３…
…共通電極、４……電極リード、５……コネク
タ、Ｅ１〜Ｅ８……電極、Ｍ１，Ｍ２……単安定
パルス検出器、Ｒ……可撓性プラスチツク環、Ｕ
１ａ−Ｕ１ｄ……インバータ、Ｕ２〜Ｕ１０……
復号器、Ｗ……バンド。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 難聴者が身につけるのに適したポータブル式
    電気触覚形ボコーダ装置であつて、 (a) 入力信号のパラメータが被檢知スピーチ信号
    のフオルマント周波数、基本周波数および波形
    振幅の特徴に対応するところの入力信号を発生
    させる入力信号発生手段； (b) 該入力信号を複数の制御信号に変換し、およ
    び該制御信号に従つて予め設定されたパルス
    幅、パルス繰返数および電流値を有する電気パ
    ルスを発生させる変換およびパルス発生用手
    段；および (c) 難聴者の生体組織内に位置する神経束を電気
    的に刺激する如く該電流パルスを送信する使用
    に適した多数の電極手段； を具備し、 該電流パルスがフオルマント周波数の空間的表
    示、スピーチ波形の振幅量の指示、および基本周
    波数の一時的な表示を行わせるために使用可能で
    あるような電気的パラメータを該電流パルスが有
    するものであつて、更に 該電極手段は難聴者の少くとも一方の手に指に
    配置され、上記電気パルスを該電極手段に印加す
    ることにより、それぞれの該電極手段の下部の生
    体組織に位置する指の神経束に電気的刺激を結果
    的にもたらすものである、ことを特徴とするポー
    タブル式電気触覚形ボコーダ装置。 ２ 上記電極は、掌（てのひら）と体の中心に近
    い指関節の間において、難聴者の一方の手の４本
    の指の両側に空間的に配置され、かつ難聴者の手
    首に当接された共通の接地電極を更に具備し、 上記電気パルスを該指電極に印加することによ
    り、それぞれの電極の下部の生体組織に位置する
    指の神経束を電気的に刺激する結果をもたらす、
    特許請求の範囲第１項記載のボコーダ装置。 ３ 上記電気パルスは、低電流レベルの矩形波パ
    ルスであつて、交番する極性を有し、それぞれの
    該パルスにおいて絶対値が等しく極性が反対の電
    流値の調整可能のパルス幅とパルス繰返数、およ
    び電流が流れない複数対の該パルスの間の予め設
    定された周期とを有するものである、 特許請求の範囲第２項記載のボコーダ装置。 ４ 上記入力信号を複数の制御信号に変換する上
    記手段は、上記スピーチ信号の基本有声音成分の
    周波数を推定する手段； 上記スピーチ信号の基本有声音成分の周波数を
    推定する手段； 上記スピーチ信号の振幅と少くとも１個のフオ
    ルマント成分の周波数とを推定する手段；および 使用時には上記電気パルスを上記電極手段のう
    ち選択されたものに印加させるようにするプログ
    ラム可能な手段； とを具備し、 該プログラム可能な手段は、おのおの該電極と
    選択された領域の該推定されたフオルマント周波
    数成分の間の予め設定された関係を規定するデー
    タを用いてプログラムが行われ、かつ該予め設定
    された関係に基づいて、該電極の選択を生ずるた
    めのものであり、該プログラム可能な手段は最低
    に見積つた１つのフオルマント周波数成分が０Hz
    から6000Hzまでの領域における上記スピーチ信号
    の第２のフオルマント周波数成分であるようにプ
    ログラムされるものであり； 該プログラム可能な手段は該フオルマント周波
    数成分の該推定された振幅に基づいて該電流パル
    スを制御する如く更にプログラムされており、そ
    れぞれの位相の該電流パルスの幅は上記推定され
    た振幅の圧縮関数であり、また難聴者の、それぞ
    れの上記電極の下方にある神経束の刺激に対する
    感度に関する予め設定されたデータに基づいてい
    るものであり、 該プログラム可能な手段は、該電流パルスの上
    記選択された電極への印加の程度を制御する如く
    更にプログラムされており、該電流パルスは、前
    記基本有声音成分の推定された周波数に直線的な
    関係にある周波数において印加されるものであ
    る、特許請求の範囲第１〜第３項のいずれかに記
    載のボコーダ装置。 ５ それぞれの電極と上記推定されたフオルマン
    ト周波数成分の選択された領域との間の上記予め
    設定された関係は、それぞれの隣接する電極が該
    推定されたフオルマント周波数成分の増加する領
    域をカバーするものである、 特許請求の範囲第４項記載のボコーダ装置。 ６ 人差指に巻かれた電極は最低の周波数領域を
    包含し、第４指に巻かれた電極は最高の周波数領
    域を包含するものである、 特許請求の範囲第５項記載のボコーダ装置。 ７ 上記推定されたフオルマント周波数成分の上
    記選択された領域および手の指に巻かれた電極と
    の間の上記予め設定された関係は下記の表： 電極１ 人差指 約０〜900Hz； 電極２ 人差指 約900〜1100Hz； 電極３ 第２指 約1100〜1300Hz； 電極４ 第２指 約1300〜1500Hz； 電極５ 第３指 約1500〜1700Hz； 電極６ 第３指 約1700〜2400Hz； 電極７ 第４指 約2400〜3300Hz； 電極８ 第４指 約3300〜4000Hz； に従うものである、 特許請求の範囲第６項記載のボコーダ装置。
JP60114406A 1984-05-30 1985-05-29 ポータブル式電気触覚形ボコーダ装置 Granted JPS6116742A (ja)

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