ГОЛОСООБРАЗУЮЩИЙ АППАРАТ Е.Н.КОКОУЛИНА Российский патент 1999 года по МПК A61F2/20 

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к голосообразующим устройствам для электрической генерации звукового тона с целью воспроизведения искусственной речевой деятельности у людей с удаленной гортанью.

Известен имитатор голоса, имеющий источник постоянного тока, с которым соединено устройство для имитации сигнала. Характеристики звуковой волны сигнала сходны с характеристиками волны, генерируемой гортанью человека. Генератор сигнала соединен с преобразователем, осуществляющим преобразование сигнала в слышимый звук, усилителем, с помощью которого производится усиление сигнала, репродуцируемого преобразователем. Передача слышимого звука от преобразователя в ротовую полость пациента производится по трубке, которая может быть втянута в кожух для источника электроэнергии или выдвинута из него [1].

Настоящее изобретение может быть применено только в послеоперационный период в стационаре, где обеспечена стерильность работы устройства. Однако конструкция имитатора предопределяет большие искажения звуковой волны сигнала имитатора по сравнению с волной, генерируемой гортанью человека.

Известен также вспомогательный речевой аппарат, применяемый после ларингоэктомии, содержащий звуковую головку, состоящую из закрепленной жесткой диафрагмы, которая может вибрировать под влиянием плунжера, приводной механизм в виде вибрирующей катушки, соединенной с плунжером и взаимодействующей через поле с магнитным блоком, имеющим постоянный магнит, к плунжеру прикреплена эластичная диафрагма, которая соединена с генерирующим усилительным отделением, которое производит периодические потоки электроимпульсов, обусловливающих вибрацию катушки [2].

Движение в магнитном поле катушки с плунжером из-за малой их массы и инерционности приближается к характеру питающих катушку импульсов генератора, что может обеспечить частоту вибрации жесткой диаграммы, достаточной для получения разборчивой речи. Однако наличие в аппарате смежных полостей, разделенных эластичной диафрагмой, объемы которых изменяются при движении катушки с плунжером, вызывая перепады давлений на диафрагме, что вызывает торможение движения катушки с плунжером, снижает силу удара по жесткой диафрагме. В результате расход электроэнергии аппарата увеличивается при меньшем уровне громкости звучания.

Попытка ликвидировать перепады давлений на эластичной диафрагме при движении катушки с плунжером в магнитном поле генератора сделана в аппарате, являющемся наиболее близким по технически сущности и достигаемому результату к заявляемому. Этот аппарат содержит блок питания, импульсный генератор электрических колебаний с усилителем мощности, выходы которого подключены к выводам подвижной катушки, скрепленной с фланцем бойка электродинамического преобразователя и размещенной в его магнитной системе, эластичную диафрагму, связанную с бойком и закрепленную сверху на торце корпуса электродинамического преобразователя с радиальным натяжением жестким кольцом с помощью зажимных винтов по контуру, и расположенную над бойком контактную мембрану из немагнитного материала, укрепленную посредством амортизирующих прокладок в колпачке аппарата, причем в корпусе электродинамического преобразователя выполнены сквозные отверстия [3].

В известном техническом решении наличие сквозных отверстий в корпусе электродинамического преобразователя только частично снимают перепады давлений на эластичной диафрагме, так как не выравниваются давления при движении бойка между объемами, разделенными фланцем бойка. При этом энергия движения бойка снижается, чго приводит к уменьшению амплитуды колебания контактной мембраны, а это приводит к уменьшению громкости работы аппарата, для восстановления которой требуется дополнительный расход электроэнергии от источника питания.

Задачей настоящего изобретения является создание новой конструкции голосообразующего аппарата, уровень громкости которого не уменьшается при работе, а следовательно, не увеличивается расход электроэнергии.

Кроме этого, габариты конструкции при этом могут быть меньше, а разборчивость речи - лучше.

Поставленная задача решается тем, что в голосообразующем аппарате, содержащем блок питания, соединенные последовательно генератор электрических импульсов и усилитель мощности, выходы которого подключены к выводам подвижной катушки, скрепленной с фланцем бойка электродинамического преобразователя и размещенной в его магнитной системе, эластичную диафрагму, связанную с бойком и закрепленную сверху на торце корпуса электродинамического преобразователя жестким кольцом с помощью зажимных винтов по контуру, и расположенную над бойком контактную мембрану из немагнитного материала, укрепленную посредством амортизирующих прокладок в колпачке аппарата, причем в корпусе электродинамического преобразователя выполнены сквозные отверстия, согласно изобретению во фланце бойка электродинамического преобразователя выполнены сквозные отверстия, общая площадь которых составляет не менее 0,1 от площади фланца.

Кроме того, электрическая схема голосообразующего аппарата может быть выполнена на микросхеме.

Выполнение во фланце бойка электродинамического преобразователя сквозных отверстий, общая площадь которых составляет не менее 0,1 от площади фланца, позволило снять перепады давлений на эластичной диафрагме, что уменьшило механические потери, повысило энергию ударов катушки-бойка, т.е. увеличило громкость без дополнительного расхода электроэнергии.

Электрическая схема голосообразующего аппарата может быть выполнена на микросхеме предполагает уменьшение габаритов аппарата и дает возможность получать прямоугольные импульсы правильной формы и улучшить разборчивость речи.

Сопоставительный анализ заявляемого голосообразующего аппарата и прототипа показывает, что во фланце бойка электродинамического преобразователя аппарата выполнены сквозные отверстия, общая площадь которых составляет не менее 0,1 от площади фланца.

Кроме того, электрическая схема аппарата может быть выполнена на микросхеме.

Таким образом, заявляемый голообразующий аппарат соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники позволило сделать вывод, что оно явным образом не следует из уровня техники и, следовательно, соответствует критерию "изобретательский уровень".

Возможность использования заявляемого изобретения в области медицинской техники обеспечивает ему критерий "промышленная применимость".

Предлагаемый голосообразущий аппарат изображен на прилагаемом чертеже, где на фиг. 1 представлен общий вид голосообразующего аппарата в разрезе, а на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема аппарата.

Голосообразующий аппарата содержит блок питания 1, соединенные последовательно генератор электрических импульсов 2 и усилитель мощности 3, выходы которого подключены к выводам 4 подвижной катушки 5, скрепленной с фланцем 6 бойка 7 электродинамического преобразователя 8 и размещенной в его магнитной системе, эластичную диафрагму 9, связанную с бойком 7 и закрепленную сверху на торце корпуса 10 электродинамического преобразователя 8 жестким кольцом 11 с помощью зажимных винтов по контуру (не показаны), и расположенную над бойком 7 контактную мембрану 12 из немагнитного материала, укрепленную посредством амортизирующих прокладок 13 в колпачке 14 аппарата, причем в корпусе 10 электродинамического преобразователя 8 выполнены сквозные отверстия 15, а во фланце 6 бойка 7 электродинамического преобразователя 8 выполнены сквозные отверстия 16, общая площадь которых составляет не менее 0,1 от площади фланца 6.

Электрическая схема (фиг. 2) включает генератор прямоугольных импульсов 2, согласующий каскад 17 и электронный ключ 18, в цепи коллектора которого включена катушка 5 электродинамического преобразователя 8.

Голосообразующий аппарата работает следящим образом.

При нажатии на кнопку 19 подается питание от аккумуляторов на генератор 2, вырабатывающий импульсы тока прямоугольной формы, которые подаются на катушку 5 преобразователя 8. В результате взаимодействия переменного электромагнитного поля катушки 5 с постоянным магнитным полем в магнитной системе преобразователя 8 (в зазоре магнитной головки) катушка 5 совершает колебательные движения вдоль своей оси. При движении вверх боек 7 ударяет в контактную мембрану 12. Вследствие удара катушка 5 с бойком 7 возвращается вниз. Диафрагма 9 ограничивает крайнее нижнее положение катушки 5.

Серия ударов с частотой импульсов 50 - 150 Гц создает звуковые колебания мембраны 12. Через ткани горла создаваемые аппаратом колебания мембраны 12 передаются в полость рта инвалида и артикуляционными органами модулируются в звуки речи. Громкость звучания регулируется навинчиванием колпачка 14 на корпус аппарата. По мере навинчивания зазор между бойком 7 и мембраной 12 уменьшается, что ограничивает амплитуду колебаний катушки 5 и силу ударов бойка 7, следовательно, громкость уменьшается.

Наличие сквозных отверстий 16 во фланце 6 бойка 7 устраняет перепад давлений на эластичной диафрагме 9, что не снижает энергию движения бойка 7, а следовательно, и сохраняет амплитуду его колебания, что не нарушает громкости работы аппарата и не требует дополнительного расхода электроэнергии на поддержание громкости. Опыт показал, что общая площадь отверстий 16, равная 0,1 от площади фланца 6 преобразователя на частоте 50-70 Гц, которая является наиболее подходящей для озвучивания речи и позволяет снизить потребляемую энергию, применить менее дефицитный и дорогой ферромагнит, позволяет повысить громкость речи.

Выполнение электрической схемы голосообразующего аппарата на микросхеме предполагает уменьшение габаритов аппарата и дает возможность получить прямоугольные импульсы правильной формы и улучшить разборчивость речи.

Приведенные выше преимущества выгодно отличают заявляемый голосообразующий аппарат от прототипа.

Источники информации
1. Патент США N 4691360, кл. A 61 F 1/20, опубл. 01.09.87 г.

2. Заявка ФРГ N 2507704, кл. A 61 F 1/20, опубл. 1979 г.

3. Патент РФ N 2056811, кл. A 61 F 2/20, опубл. 27.03.96 г. (прототип).

Изобретение относится к медицинской технике. Техническим результатом является повышение эффективности работы аппарата за счет улучшения разборчивости речи, уменьшения энергозатрат. За счет использования современного уровня техники уменьшают габариты конструкции аппарата. Голосообразующий аппарат содержит блок питания, соединенные последовательно генератор импульсов и усилитель мощности, выходы которого подключены к выводам подвижной катушки, скрепленной с фланцевым бойком электродинамического преобразователя и размещенной в его магнитной системе, эластичную диафрагму, связанную с бойком и закрепленную сверху на торце корпуса электродинамического преобразователя жестким кольцом с помощью зажимных винтов по контуру, и расположенную над бойком контактную мембрану из немагнитного материала, укрепленную посредством амортизирующих прокладок в колпачке аппарата, причем в корпусе электродинамического преобразователя выполнены сквозные отверстия, согласно изобретению во фланце бойка электродинамического преобразователя выполнены сквозные отверстия, общая площадь которых составляет не менее 0,1 от площади фланца. Электрическая схема аппарата может быть выполнена на микросхеме. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Голосообразущий аппарат, содержащий блок питания, соединенные последовательно генератор электрических импульсов и усилитель мощности, выходы которого подключены к выводам подвижной катушки, скрепленной с фланцем бойка электродинамического преобразователя и размещенной в его магнитной системе, эластичную диафрагму, связанную с бойком и закрепленную сверху на торце корпуса электродинамического преобразователя жестким кольцом с помощью зажимных винтов по контуру, и расположенную над бойком контактную мембрану из немагнитного материала, укрепленную посредством амортизирующих прокладок в колпачке аппарата, причем в корпусе электродинамического преобразователя выполнены сквозные отверстия, отличающийся тем, что во фланце бойка электродинамического преобразователя выполнены сквозные отверстия, общая площадь которых составляет не менее 0,1 площади фланца. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что его электрическая схема выполнена на микросхеме.