JP6810949B2 - 口腔内感覚刺激を利用した構音訓練システム - Google Patents

Description

本発明は、構音聴覚障害者の発話訓練等に用いる構音訓練システムに関するものである。

構音とは、 声道内の器官である構音器官（口唇、舌、硬口蓋、軟口蓋、下顎）の位置や運動を変化させ、言語音を生成することを言う。その生成過程の障害は構音障害と定義される。

構音障害は、非特許文献１（「発声発語障害学」、医学書院（2015）１１７−１２２）によれば、（１）機能的構音障害、（２）器質的構音障害、（３）運動障害性構音障害によるものの３つに分類できる。機能的構音障害は音声器官、聴覚系に異常がなく、特定の音を習慣的に誤って構音し、構音動作の学習の誤りとも考えるべきもの、器質的構音障害は中枢神経系から末梢の音声器官に至る運動系の器質的障害によるもの、運動障害性構音障害は構音運動障害による構音の誤りとされている。加えて聴覚障害によっても構音に誤りが生じ、この構音の誤りは学習及び発音動作のモニタリングの障害によるとされている。

例えば、聴覚フィードバックが不十分な聴覚障害者に正確な構音を指導するためには、音響スペクトログラムやエレクトロパラトグラムなどを用いた視覚フィードバックに頼らざるを得ないが、微細な構音運動学習であるがゆえ、視覚情報からのみで十分に構音運動学習が可能になる視聴覚障害者が少ないのが実情である。

最近では、言語聴覚士が、聴覚障害者の口蓋に対する舌の適切な位置（構音点）を指や綿棒などを用いて直接触り、口腔内の感覚を教える方法が効果的であるとされているが、発音時に構音点に触れ続けることはできず、また、触れられた感覚が時間と共に消失するため、正確な発音に結びつかない場合も多い。

訓練効果を考えれば、毎日複数回の訓練を継続的に実施することが望ましいが、専門的知識がない状態での自宅での自主訓練には限度がある。それゆえ、エビデンスに基づいた構音訓練や口腔運動訓練を実施でき、かつ、その効果を可視化できる自主訓練支援システムの実現が望まれている。

本発明は、振動や圧力、電気、熱等の感覚刺激を与える部材を口腔内に設置し、構音点に直接刺激を加えることで、舌を正しい位置へと誘導する新しい構音訓練支援システムを提供するものである。

本発明により、言語聴覚士が居なくても、言語獲得途上である構音障害者が正しい構音点を身につけることや、自身の癖が固定化している構音障害者などが、何時でも正しい構音点を再学習することなどが可能となる。

特許５０１６１１７（特表２０１１-５１０３４９）号公報

「発声発語障害学」、医学書院（2015）１１７−１２２

構音障害者の口蓋に対する舌の適切な位置（構音点）を指や綿棒などを用いて直接触り、口腔内の感覚を通じて教える方法の効果が高いといわれているが、発音時に構音点に触れ続けることはできず、また、触れられた感覚が時間と共に消失するため、正確な発音に結びつかない場合も多い。
また、この方法では常に指導者が直接指導を行う必要があり、指導時間に制限がある。

また、特許文献１では、本発明と同様に、口腔内の構音点に舌が感知できるセンサーを配置する構造になっているが、センサー自体は単に舌が触ったことをセンシングし正しいかどうかフィードバックするだけで、訓練を行う者に対し正しい位置を導くことはできず、発話訓練を行う者が、常に舌で構音点を探す必要があり効果的ではない。

本発明は、振動や圧力、電気、熱等の感覚刺激を与える部材を口腔内に設置し、構音点を含む任意の点に直接的又は間接的に感覚刺激を加えることで、舌を正しい位置へと誘導する新しい構音訓練支援システムを提供するものである。例えば薄型で柔軟なフィルム状の振動素子を口蓋部位に設置し、構音点に直接振動刺激を加えることで、舌を正しい位置へと誘導する点を最も主要な特徴とする。

言語聴覚士による直接的な指導無しでも、口腔内へ直接的な感覚刺激により、構音訓練が可能で、且つ口を閉じて発音を行っている最中や実際に発話しながらでも、構音点を教示することができる。

本発明により、言語獲得途上である構音障害児を含む構音障害者に正しい構音点を身につけさせることや、自身の癖が固定化している構音障害者に正しい構音点を再学習させることなどが可能となる。

従来技術のように、口蓋部位に対する舌の適切な位置（構音点）を指や綿棒などを用いて直接触る方法では、発音時に構音点に触れ続けることはできず、また、触れられた感覚が時間と共に消失するが、本発明では、その問題が生じない。加えて、振動等の感覚刺激を知覚し正確な構音点を舌で捉えながら発音できるという利点がある。

本システムの感覚刺激装置がピエゾ素子の場合の構成例 口腔内の上顎部の構音点の位置を示す図 口蓋床の上顎面の感覚刺激付与手段の設置と対応する構音点の位置を示す図 図３のａ-ａ’面の断面図で感覚刺激付与手段と接触感知部材の配置例を示す図 構音訓練システムの構成図 構音訓練システムの構成例（実施例１） 本システムの人の口腔部の断面における構成例を示す図（実施例１） 感覚刺激部材及び位置感知部材を複数個口腔内に配置した場合の設置例を示す図（実施例２） タ行・ナ行を発音する際の構音点の位置を示す図 タ行・ナ行を発音する際の舌の位置を示す図 振動周波数と被験者の知覚の関係を示す図

本発明は、口腔内に感覚刺激装置を直接的又は間接的に設置し、直接的又は間接的に構音点を含む任意の点に感覚刺激を与えることにより上記課題を解決し効果的に構音障害を克服するためのシステムである。

口腔内に設置する感覚刺激装置は、例えばピエゾ素子４の場合、図１のような構成にすることで、逆圧電効果により口蓋Ｊへ刺激を加えることができる。また、圧電効果を利用し、舌先Ｔａが触れることによる電圧変化をもう一つのピエゾ素子４でとらえることで、目標とする位置に正しく舌で触れたかどうかのフィードバックが可能になる。すなわち、ピエゾ素子４は、逆圧電効果を利用することで振動素子、圧電効果を利用することで発電素子として使い分けることができる。これらのピエゾ素子４は、図１のように異なる箇所に設置しても良いし、バイモルフ型ピエゾ素子のように一体型で構成し、同一個所に設置してもよい。なお、該感覚刺激装置は、ピエゾ素子に限らず、微弱な電気刺激発生装置、空気振動発生装置、空気等膨張発生装置、温度変化発生装置等による感覚刺激を人体が感知できるものであればよい。

このような素子を図７のような構成で口腔内に配置することで、装置を装着したまま構音訓練を行うことが可能になる。

本発明を使うことにより図５に示すような構音訓練装置として用いることができる。

まず発音時の構音点２と舌Ｔの関係を説明する。図２は、口蓋Ｊの構音点２の配置図であって、Ａ〜Ｆは構音点２の位置を示す。

健常者の発音における舌Ｔと構音点２には、次のような関係がある。タ行、ナ行を発音する場合構音点は図９の位置にある。これは図２のＡの位置になり、図１０に示すように口蓋のＡの位置の構音点２に舌先Ｔａを触れさせて発音する。同様に、サ行を発音する場合、図２のＢとＣを舌先Ｔａで触れながら発音する。また、ラ行を発音する場合、図２のＥ、Ｄの順に舌をはじき、カ行を発音する場合、舌腹を図２のＦに触れながら発音する。

したがって、正確かつ明瞭な発音を獲得するために、これらの構音点２に舌Ｔを誘導する必要がある。

本システムの実施例の概要を図６に示す。表在感覚刺激には、触圧覚・振動覚・温度覚・電気覚・痛覚の5つの様相がある。本実施例では、加齢による知覚特性の変化が比較的小さいこと、小型薄型であり口腔内に設置できること、発生力が弱く安全であることなどを考慮し、感覚刺激付与部材Ｓとして振動素子による振動覚と触圧覚による感覚刺激を採用した。

図３は、本発明の振動素子Ｓ及び発電素子Ｐを口蓋床１に配置した図であり、振動素子１の設置場所Ａ１〜Ｆ１は、図２の構音点２のＡからＦに対応した位置となる。発電素子Ｐは振動素子Ｓの口蓋床１を挟んだ反対面の同じ位置に設置した。図４は、その位置関係を示す図３のａ−ａ’の断面図である。
図７は、口腔部の断面図であり、本発明を口腔内へ装着した状態を示す。
本実施例では、図６のように振動子Ｓとしてピエゾ素子４を用いた。ピエゾ素子４の振動周波数は、予備実験結果より図１１に示すように被験者および刺激個所によって知覚特性が異なるため訓練に適した条件を自動調整可能とした。調整項目は振動時間、振動周期、振動強度などがある。

最初にシステムを制御するパソコン７にて個人の知覚特性に合わせて刺激付与の条件を決定する。この条件に則って訓練を開始する。
本構音訓練システムについて、タ行を例に説明する。
制御を行うパソコン７からＡ１の位置のピエゾ素子４に信号を送り、Ａ１の位置のピエゾ素子４を一定期間振動させる。Ａ１の位置は上顎の構音点２のＡの位置に対応しているため、構音点２のＡに感覚刺激を与えることができる。この感覚刺激に従って聴覚障害者は舌Ｔを動かし図3の感覚刺激付与点３のＡ１の位置に対応する図２の構音点２のＡに舌先Ｔａを触れながら発音することができる。
この時、図１において、口蓋床１上の振動用のピエゾ素子４ａの設置場所Ａ１からＦ１の位置の反対側に取り付けた発電用のピエゾ素子４ｂからの発電量は、舌先Ｔａが触れることで変化するため、正しく振動位置に舌先Ｔａを当てることができたかどうかを検知し、聴覚障害者にフィードバックすることが可能になる。

本実施例は、口腔内に設置する感覚刺激部材や舌の接触感知部材を図８のように全面または特定範囲に複数個配置した例である。このように感覚刺激部材や位置感知部材を配置にすることにより、口腔内の構音点や刺激の条件を、個人に最適化しやすくなる。加えて、隣接する感覚刺激部材を順番に始動することにより、連続的な舌の動きの訓練も可能になる。感覚刺激部材、接触感知部材ともに、設置する数量を増やすことで位置精度が上がることはいうまでもない。

また、口蓋の構音点を、発声音をマイクで集音し、そのスペクトラムから個々人に最適化することができる。本実施例１及び実施例２では、舌の誘導位置や口蓋との接触パターン、舌運動の再現性やバラつきが、発音の明瞭性に与える影響を定量的に評価するために、マイクロホン１０を用いた構成としている。この評価結果は、刺激の箇所やパターン等の調整に利用できる。

このシステムを使用することで、言語聴覚士等の専門家が居なくても、構音障害者自身が、正しい発音を習得するまで訓練を繰り返すことができる。

本発明のシステムは、構音障害者に限らず、外国語を習得する際の発音練習に利用することで習得を効率よく且つ、発音自体から習得することができる画期的なシステムである。

H 鼻腔
J 口蓋
K 歯
M 唇
T 舌
Ta 舌先
Ｓ （Ｓ１〜Ｓｎ）感覚刺激付与部材（振動素子）
１ 口蓋床
２ （Ａ〜Ｆ）構音点
３ （Ａ１〜Ｆ１）構音点に対応した感覚刺激付与点
Ｐ （Ｐ１〜Ｐｎ）接触感知部材（発電素子）
４ ピエゾ素子
４ａ 振動用ピエゾ素子
４ｂ 発電用ピエゾ素子
５ 基板フィルム
６ 構音訓練システム
７ システムの制御及び最適化処理用パソコン
８ 感覚刺激駆動部
９ 接触感知出力信号処理部
１０ マイクロホン
１１ スペクトルアナライザー

Claims (3)

1. 構音点を含む口腔内の任意の点に、触圧覚、振動覚、温度覚、電気覚、及び痛覚の少なくともいずれかの感覚刺激を与える感覚刺激付与部材を配置し、
   前記感覚刺激付与部材を配置した前記点に舌が接触したことを感知する接触感知部材を配置し、
   前記感覚刺激付与部材に前記感覚刺激を与えることで前記舌を誘導し、
   前記接触感知部材が前記舌を感知することで前記点に前記舌が接触したことを検出する
   ことを特徴とする構音訓練システム。
2. 前記感覚刺激付与部材が振動用ピエゾ素子であり、
   前記接触感知部材が発電用ピエゾ素子であり、
   前記振動用ピエゾ素子と前記発電用ピエゾ素子とを一体又は一対で構成した
   ことを特徴とする請求項１に記載の構音訓練システム。
3. 前記振動用ピエゾ素子と前記発電用ピエゾ素子とが基板フィルムに設置されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の構音訓練システム。