[发明专利]机电语音辅助装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于刺激生物组织尤其是人的喉组织的振动的机电系统。

背景技术

已知使用所谓的“语音辅助装置”使得经历喉切除术或气管切开术的患者仍能够通过口语来表达他们自己。这些语音辅助装置是机电系统，包括振动表面，该振动表面被按压紧靠于喉组织且因此导致该喉组织振动，由此还引起咽中和口腔中的空气振动。通过使用剩余的正常语音器官(连接管)，患者在适当的训练之后可能能够说出单词和音节。

例如，在DE-C-3529553，US-A-3,987,286，US-A-4,028,492，inter alia中描述了语音辅助装置。已知的语音辅助装置包括硬壳或类似的回响表面，借助于以机电方式操作的撞击部件(例如，通过磁/线圈系统)来对该回响表面以脉冲方式进行激励，于是该回响表面根据其自谐振而振荡。结果，使用该已知的语音辅助装置的人的语声具有相当机械和单调的声音。

发明内容

本发明的目的是提供用于刺激生物组织尤其是人的喉组织的振动的机电系统，其中该机电系统能够使声音变化，以便于所产生的语音具有更加自然的人类声音。

根据本发明，以上目的通过用于刺激生物组织的振动的机电系统来实现，该系统包括：

-机电转换器，其具有自谐振频率，可以在可线性活动的、被设置成关于零点位置振荡或从零点位置振荡到正方向或负方向的从动元件处将电能转换为机械能；以及

-振动表面，用于作用于生物组织；

-机电转换器的从动元件，其可操作地与振动表面耦合，并通过可伸缩的弹性单元来支持，该可伸缩的弹性单元具有高于机电转换器的自谐振频率的自谐振频率，由此使得振动表面在某一频率范围内摆动，该频率范围的上限高于机电转换器的自谐振频率并等于或小于可伸缩的弹性单元的自谐振频率，振动表面的振荡以在恒定输入电压下在该频率范围内基本恒定的摆动来进行。

对于本发明的语音辅助装置的功能，需要在最大可能的频率范围内可得到邻接(abut)喉组织的振荡表面的恒定的、最大可能的摆动。实际上，已经揭示了可以满足对喉组织达到1,500赫兹的振荡激励。这样，在达到1,500赫兹的频谱中，应该存在尽可能恒定的且不依赖于频率的大的摆动。

在机电系统中，振荡元件的在系统的自谐振以下的摆动在频率范围内基本恒定。此外，要注意的是，如果随同振荡元件的“软支持物”的自谐振和谐振频率分别是低的，则可以产生大的摆动。能够被机电系统的驱动单元传递给机电系统的阻抗转换器的力在用于产生摆动所需的力越小时更大。在这一方面，软支持物是有利的。

然而，软支持物还意味着谐振频率较低，且专递范围因此较小，特别地，该范围仅是低于能够用作传递范围的机电系统自谐振的范围。因此，为了获得扩展达到大约1.5kHz的较高的自谐振的传递范围，驱动单元需要具有较高的自谐振。然而，高的自谐振具有以下影响，即需要较硬的支持物，这进而导致了较低的弹性以及因此更小的摆动。

本发明的机电系统包括驱动单元，即用于将机电能转换为机械能的机电转换器。该机电转换器可操作地与作用于人的组织的振动表面连接。机电转换器可以使振动表面关于零点位置振荡，或者，例如，在振动表面被按压紧靠于组织时，使其从零点位置振荡到正方向或负方向。

根据本发明，机电转换器的从动元件现在被可伸缩的弹性单元啮合，以便于支持驱动元件，其中，这种可伸缩的弹性单元具有高于机电转换器的自谐振频率的自谐振频率。这样，振动表面可以在某一频率范围内振荡，该频率范围的上限高于机电转换器的自谐振频率并等于或小于该可伸缩的弹性单元的自谐振频率，振动表面的振荡通过在恒定输入电压下在该频率范围内基本恒定的摆动来进行(假设振动表面与生物组织耦合，且以实际上可行的例如4N到7N的力被按压紧靠于该生物组织)。在这点上，从动元件本身可以包括振动表面或可以与振动表面耦合。然而，这种耦合，即邻接，仅在利用足以获得作为语音辅助装置的整个系统的希望效果的力来将振动表面按压紧靠于喉组织时，才能实现。这具有以下优点，即当将系统从组织移开时，该系统的振动表面不被激励，因此减小了辐射噪音。