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5649609周波数変換したフィードバックを使用して非吃音性の病状を治療するための方法および装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5649609
(24)【登録日】2014年11月21日
(45)【発行日】2015年1月7日
(54)【発明の名称】周波数変換したフィードバックを使用して非吃音性の病状を治療するための方法および装置
(51)【国際特許分類】
A61F 11/00 20060101AFI20141211BHJP
H04R 25/00 20060101ALI20141211BHJP
H04R 25/02 20060101ALI20141211BHJP
H04R 25/04 20060101ALI20141211BHJP
G09B 21/00 20060101ALI20141211BHJP
【ＦＩ】
A61F11/00
H04R25/00 M
H04R25/00 Z
H04R25/02 B
H04R25/02 C
H04R25/02 Z
H04R25/04
G09B21/00 G
【請求項の数】9
【全頁数】25
(21)【出願番号】特願2012-84122(P2012-84122)
(22)【出願日】2012年4月2日
(62)【分割の表示】特願2004-543051(P2004-543051)の分割
【原出願日】2003年9月30日
(65)【公開番号】特開2012-196455(P2012-196455A)
(43)【公開日】2012年10月18日
【審査請求日】2012年4月23日
(31)【優先権主張番号】60/417,345
(32)【優先日】2002年10月9日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】505134268
【氏名又は名称】イースト カロライナ ユニバーシティ
(74)【代理人】
【識別番号】100099623
【弁理士】
【氏名又は名称】奥山 尚一
(74)【代理人】
【識別番号】100096769
【弁理士】
【氏名又は名称】有原 幸一
(74)【代理人】
【識別番号】100107319
【弁理士】
【氏名又は名称】松島 鉄男
(72)【発明者】
【氏名】ラスタッター，マイケル
(72)【発明者】
【氏名】カリノウスキー，ジョゼフ
(72)【発明者】
【氏名】スチュアート，アンドリュー
【審査官】
胡谷 佳津志
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許第０５９６１４４３（ＵＳ，Ａ）
【文献】
米国特許第０５７９４２０３（ＵＳ，Ａ）
【文献】
Michael A. Tansey, et al.，EMG and EEG Biofeedback Training in the Treatment of a 10-Year-Old Hyperactive Boy with a Developmen，Biofeedback and Self-Regulation，１９８３年，Vol. 8, No. 1，p. 25-37，上記刊行物は、引き継がれて現在の刊行物名は、Applied psychophysiology and biofeedback
【文献】
Michael A. Tansey，EEG sensorimotor rhythm biofeedback training: some effects on the neurologic precursors of learning，International journal of psychophysiology，１９８４年 ２月，Vol. 1, No. 2，p. 163-177
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｆ １１／００
Ｇ０９Ｂ ２１／００
Ｈ０４Ｒ ２５／００
Ｈ０４Ｒ ２５／０２
Ｈ０４Ｒ ２５／０４
ＰｕｂＭｅｄ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
読字能力を改善するために読字不能である被験者を治療する装置の作動方法であって、該装置は、前記被験者が読字能力を改善するために発話または発声している間に、周波数変換された聴覚フィードバック（ＦＡＦ）信号を前記被験者の少なくとも一方の外耳道内または該外耳道の近くにある前記装置から出力するものである、装置の作動方法。
【請求項2】
前記装置は、前記被験者の発話のアナログ音声信号を受信し、前記被験者が発話または発声している間に該アナログ音声信号の周波数を±２オクターブ間でシフトしてから前記アナログ音声信号をデジタル音声信号に電気的に変換して前記ＦＡＦ信号を生成している請求項１に記載の装置の作動方法。
【請求項3】
前記装置は、マイクロホンを備えたイヤセット、マイクロホンを備えたヘッドセットまたはマイクロホンを備えた耳穴型装置を含み、該マイクロホンは、前記ＦＡＦ信号を生成した前記被験者からの音声信号を受信するものである請求項２に記載の装置の作動方法。
【請求項4】
前記ＦＡＦ信号は、前記イヤセット、前記ヘッドセットまたは前記耳穴型装置に内蔵された回路を用いて生成されたものである請求項３に記載の装置の作動方法。
【請求項5】
前記ＦＡＦ信号は、前記イヤセットまたは前記ヘッドセットから離れた場所にある装置内に少なくとも一部が内蔵された回路を用いて生成されたものである請求項３または４に記載の装置の作動方法。
【請求項6】
前記ＦＡＦ信号は、遅延することなく、±１／２オクターブ間で周波数をシフトしたものである請求項１から５のいずれかに記載の装置の作動方法。
【請求項7】
読字能力を改善するために読字不能である被験者を治療する、マイクロホンを備えたイヤセットまたはヘッドセットを有する装置の作動方法であって、該マイクロホンは、被験者が発話または発声している間に、該被験者の発話または発声に関連する音声信号を受信するように構成されており、前記装置は、受信した前記音声信号を±２オクターブ間で変換して周波数変換された聴覚フィードバック（ＦＡＦ）信号を生成し、前記被験者が読字能力の改善のために発話または発声している間に、該ＦＡＦ信号を前記被験者の少なくとも一方の外耳道内または該外耳道の近くにある前記イヤセットまたは前記ヘッドセットに出力するものである、装置の作動方法。
【請求項8】
前記聴覚フィードバック信号は、遅延することなく、±２オクターブ間で周波数をシフトしたものである請求項７に記載の装置の作動方法。
【請求項9】
読字障害者または読字不能者を治療するための装置であって、
周波数変換された聴覚フィードバック（ＦＡＦ）信号を生成するための回路であって、該聴覚フィードバック（ＦＡＦ）信号は、被験者の音声信号の周波数を±２オクターブ間でシフトするものである、回路と、
被験者からの音声信号を受信するマイクロホンを備えたヘッドセットまたはイヤセットであって、前記回路と通信しているかまたは前記回路を内蔵しているものである、ヘッドセットまたはイヤセットと
を含んでなり、
使用中に、前記ヘッドセットまたは前記イヤセットは、前記被験者が読字能力を改善するために発話または発声している間に、前記聴覚フィードバック（ＦＡＦ）信号を前記被験者に伝達するものである、装置。
周波数変換された聴覚フィードバック（ＦＡＦ）信号を生成するための回路であって、該聴覚フィードバック（ＦＡＦ）信号は、被験者の音声信号の周波数を±２オクターブ間でシフトするものである、回路と、
被験者からの音声信号を受信するマイクロホンを備えたヘッドセットまたはイヤセットであって、前記回路と通信しているかまたは前記回路を内蔵しているものである、ヘッドセットまたはイヤセットと
を含んでなり、
使用中に、前記ヘッドセットまたは前記イヤセットは、前記被験者が読字能力を改善するために発話または発声している間に、前記聴覚フィードバック（ＦＡＦ）信号を前記被験者に伝達するものである、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は２００２年１０月９日に提出された米国仮特許出願番号第６０／４１７，３４５号に基づく優先権を主張する。その内容は引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【0002】
［発明の分野］本発明は、一般に非吃音性障害の治療技術、具体的には、読字障害および／または学習障害を有する個体の読解力を向上させるのに特に適した治療技術に関する。
【背景技術】
【0003】
これまで、読字障害を持つ人々を補助するために聴覚マスキング（auditory masking）や読字アクセラレーション（reading acceleration）が提案されてきた。これについては例えば非特許文献１を参照されたい。さらに、Kershnerらは、計時音読課題（timed naming task）を行わせている間に修正された音声フィードバックを与えることによって、選抜された特殊なタイプの学習障害児において文字音読（letter-naming）速度が改善される場合があることを提案している。これについては非特許文献２を参照されたい。また、文字音読速度は、読解力の優れた予測指標（predictor）であると考えられている。このことについては、非特許文献３、非特許文献４を参照されたい。しかし、Kershnerらは、中枢聴覚機能不全を有する子供達に対して周波数変更（ＦＭ：frequency modification）は文字認識速度を著しく改善したこと、しかし聴覚機能が損なわれていない読字障害者に対しては破壊的な効果をもたらしたことを主張し、非特許文献２の１６０頁に「ＦＭ効果は絶対的に小さかった」とか「診療行為としてＦＭの実際の性能利得を決定するにはさらなる研究の必要がある」と結論している。より最近では、研究者は、進行性失読症（ＤＤ：developmental dyslexia）が中枢聴覚処理欠陥または言語特異性処理欠陥に関係があるかどうかを評価するための連続的な（running）言語実験と非言語実験を報告している。これについては非特許文献５を参照されたい。非言語実験（３回行った）の間、研究者は被験者に第１フォルマント（Ｆ１）、第３フォルマント（Ｆ３）および第４フォルマント（Ｆ４）を一定に保ったまま第２フォルマント（Ｆ２）が変調された合成母音を聞かせている。進行性失読症の被験者のパーフォーマンスは３回の実験で低下した。そこで研究者は、この結果は資源枯渇（resource depletion）または前頭葉機能不全が進行性失読症に関連している可能性があると結論した。
【0004】
他の病状については、パーキンソン病といった一部の非吃音性の発話関連障害を治療するための遅延聴覚フィードバックが提案されている。これについては例えば非特許文献６を参照されたい。また同じく同時継続出願であり同時譲渡された特許文献１も参照されたい。その開示内容は引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許出願公開第６０／３７５，９３７号明細書
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】Breznitz著、「Enhancing the Reading of Dyslexic Children by Reading Acceleration and Auditory Masking」、教育心理学ジャーナル（Jnl. Of Educational Psychology）１９９７年発行、第８９巻、第１号、１０３−１１３頁
【非特許文献2】Kershnerら、「Modified Voice Feedback Improves Letter Naming in Reading Disabled Children with Central Auditory Dysfunction」、臨床児童心理学ジャーナル（Jnl. of Clinical Child Psychology）、１９８５年発行、第１４巻、第２号、１５７−１６１頁
【非特許文献3】DeSotoら、「Relationship of reading achievement to verbal processing abilities」、教育心理学ジャーナル（Jnl. of Educational Psychology）、１９８３年発行、第７５巻、１１６−１２７頁
【非特許文献4】Janskyら、「Preventing reading failure」、米国ニューヨーク州ハーパ・アンド・ロウ社（NY, Harper & Row,1973）、１９７３年出版
【非特許文献5】Sapirら、「Linguistic and nonlinguistic auditory processing of rapid vowel formant (F2) modulations in university students with and without developmental dyslexia」、脳と認知・３−４月（Brain Cogn. Mar-Apr）、２００２年発行、第４８巻（第２−３号）、５２０−５２６頁
【非特許文献6】Downieら、「Speech disorder in parkinsonism--usefulness of delayed auditory feedback in selected cases」、英国コミュニケーション障害ジャーナル（Br.J.Disord Commun:The British journal of disorders of communication）、１９８１年９月発行、第１６巻、第２号、１３５−１３９頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
上述したことにかかわらず、非吃音性の病状を有する個体のための読字力（あるいは読字能力）などのコミュニケーション能力を向上させるための治療方法を提供することができる方法とそれに関連する装置とが必要とされ続けている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は上記課題を解決するための手段として、非吃音性の病状または障害を周波数変換された聴覚フィードバック（frequency altered auditory feedback：以下、「ＦＡＦ」とよぶ）を使用して治療するための方法とシステムと装置を提供する。
【0009】
本発明による解決手段の一部の具体的な形態として、（必要な時と場合に要求に応じて）長期の使用または治療をしやすくするための装着可能な小型化した最大限目障りにならない装置を使ってＦＡＦ入力を与えることができる装置および方法が考案されている。本装置は、耳掛け型（「ＢＴＥ（behind-the-ear）」）、耳穴型（「ＩＴＥ（in-the-ear）」）、外耳道内挿入形（「ＩＴＣ（in-the-canal）」）、または外耳道内完全挿入形（「ＣＩＣ（completely-in-the-canal）」）のいずれかの装着形態としてのサイズおよび／または形状を有することができる耳装着筐体をそれぞれ備えた内蔵式（self-contained）装置または無線装置として構成することができる。
【0010】
本発明の一部の形態として、ＦＡＦ治療方法、システム、および装置は、検出された聴覚信号周波数を望ましい量だけ、一般的には約＋／−２オクターブの範囲内で増減させることができる。
【0011】
この最大限目障りにならない装置は、耳に隣接または挿入することができるように十分な小ささの、従ってユーザの上／中の作動ポジションにあるときに遠隔ワイヤまたはケーブル布線を必要とせず耳に装着可能な、耳装着部品を備えたコンパクト装置として構成されうる。
【0012】
ある特定の形態においては、読字障害を含む学習障害をもつ子供を学校または自宅などの（診療所外の）通常の教育環境において治療するように、本発明の方法および装置を構成することができる。
【0013】
本発明の方法および装置は、未就学年齢の子供、小学校年齢の子供、思春期の人、十代の若者、成人、および／または高齢者（すなわち年配者）の少なくとも１以上の年代の人において、読解力および／または読字速度を向上させることがある。
【0014】
ある特定の形態において、本発明の方法および装置は、統合失調症、自閉症、注意力欠如障害（attention deficit disorders：以下、「ＡＤＤ」とよぶ）などの学習障害、脳梗塞、脳損傷、脳外傷から生じる場合がある神経機能障害、あるいはパーキンソン病といった進行性疾患などの、コミュニケーション能力を損なう非吃音性の病状または障害を有する個体を治療するために使用されることがある。
【0015】
一部の形態として、本発明の装置は、サービスの望ましい期間中に臨床上施される一時的な治療とは別に、および／またはそれに加えて被験者上にありながら継続的な実質的に「要求があり次第（on demand）」使用による治療ができるように構成される。
【0016】
本発明の一部の特徴として、コミュニケーション能力に障害があるかまたはコミュニケーション能力が低下した非吃音性の病状を有する被験者を治療するための方法が提供される。この方法は、非吃音性の病状を有する被験者が発話または発声している間にその被験者に周波数変換された聴覚フィードバック信号（ＦＡＦ信号）を与えるステップを含む。
【0017】
本発明の方法の特定の形態として、（ａ）第１の周波数で被験者のアナログ聴覚信号を受信するステップと、（ｂ）受信された信号を周波数領域のデジタル信号に変換するステップと、（ｃ）変換して得られたデジタル信号の周波数を約＋／−２オクターブの範囲内で変換するステップと、（ｄ）周波数を変換して得られた信号を時間領域へ、そしてアナログ信号へと変換し戻すステップの後に、（ｅ）結果的に得られた周波数変換したフィードバック信号を前記受信するステップから時間的に間近にユーザに与えるステップを更に含む。
【0018】
さらに、ＦＡＦ信号を与えるステップがユーザの耳に装着される装置によって通常稼働時には外部ケーブルを使用することなく実行されるように、本発明の方法を行うことができる。与えられる変換される聴覚周波数は、約＋／−２オクターブの範囲内の望ましい量だけシフトされることがある。
【0019】
本発明の他の形態として、コミュニケーション能力に障害または機能不全がある非吃音性の病状を有する被験者を、ＦＡＦ（周波数変換された聴覚フィードバック）を使用して治療するための方法は、（ａ）通常稼働時において外部ケーブルを使用せず、被験者の発話に関連する聴覚信号を少なくとも一方のすぐ耳元で受信するように構成された耳装着装置（一般的に内蔵式または無線式）を装着してこの装置が当該被験者の少なくとも一方の外耳道と連通するようにするステップと、（ｂ）前記装置を介して被験者の発話に関連する音声信号を受信するステップと、（ｃ）前記装置から、受信された音声信号より周波数を約＋／−２オクターブの間でシフトさせて得られる周波数変換された聴覚フィードバック信号を生成するステップと、（ｄ）前記周波数変換された聴覚フィードバック信号を被験者の少なくとも一方の外耳道に送信するステップとを含んでなる。
【0020】
本発明の更なる特徴として、コミュニケーション能力に障害があるかまたはコミュニケーション能力が低下した非吃音性の病状を治療するための装置が提供される。本発明の装置は、非吃音性の病状を有する被験者が発話または発声している間に周波数変換された聴覚フィードバック信号（ＦＡＦ信号）を被験者に与えてその被験者のコミュニケーション能力を改善するための手段を含む。
【0021】
ある特定の形態において、本発明の装置は、（ａ）第１の周波数で被験者のアナログ聴覚信号を受信するための手段と、（ｂ）受信された信号を周波数領域のデジタル信号に変換する手段と、（ｃ）変換して得られたデジタル信号の周波数を約＋／−２オクターブの範囲内で変換するための手段と、（ｄ）周波数を変換して得られた信号を時間領域へ、そしてアナログ信号へと変換し戻すための手段と、（ｅ）前記一連の手段により得られた周波数変換したフィードバック信号を前記受信手段による受信から時間的に間近にユーザに与えるための手段とを更に含む。前記周波数変換した聴覚信号（ＦＡＦ信号）を与えるための手段は、協働するポケット装置を有する内蔵式装置または無線式小型装置などの耳装着装置として構成されることがある。変換される聴覚周波数は約＋／−２オクターブの範囲内でシフトされる。
【0022】
本発明の他の特徴として、コミュニケーション障害のある非吃音性の病状を治療するためのユーザの耳に装着される携帯型装置が提供される。本発明の携帯型装置は、（ａ）対向する遠位面と近位面とを有し、これらの面のうち少なくとも近位面はユーザの外耳道内に配置されるように構成された小型筐体と、（ｂ）前記筐体内に含まれた信号プロセッサと、（ｃ）前記信号プロセッサと連動し信号プロセッサに電力を供給するための電源とを含んでなる。前記信号プロセッサは、（ｉ）ユーザの発話に関連する聴覚信号に応じた入力信号を生成する受信機と、（ｉｉ）前記受信機と連動して周波数変換した聴覚信号を生成するための周波数変換した聴覚フィードバック回路と、（ｉｉｉ）前記筐体内に含まれており前記周波数変換した聴覚フィードバック回路と連動して周波数変換した聴覚信号をユーザに送信するための送信機とを含む。
【0023】
ある特定の形態では、前記信号プロセッサは、外部からプログラムできる可調な周波数シフトを有するプログラム可能なデジタル信号プロセッサである。本発明のこれらの目標および他の目標またはこれらの特徴および他の特徴について以下に詳細に説明される。
【発明の効果】
【0024】
本発明によれば、非吃音性の病状を有する個体のための読字力（あるいは読字能力）などのコミュニケーション能力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】非吃音性障害を持つユーザの読字力を改善するためにそのユーザにＦＡＦ入力を与えるために実行することができる本発明の実施形態に基づく作業の流れ図である。
【図2】非吃音性の病状を治療するための本発明の実施形態に基づくＩＴＥ（耳穴形）装置の側面斜視図である。
【図5】Ａ〜Ｅは、それぞれ非吃音性障害をＦＡＦ治療するために使用することができる本発明の実施形態に基づく異なるタイプの小型化した装置の例を示した側面図である。
【図6】本発明の実施形態に基づく例示的な信号処理回路の略図である。
【図7A】本発明の実施形態に基づく小型化したコンパクトなＢＴＥ、ＩＴＥ、ＩＴＣ、またはＣＩＣ装置などのプログラム可能な（選択可能な周波数シフト）変換聴覚フィードバックシステムの略図である。
【図7B】非吃音性障害を有する個体にＦＡＦ治療を施すために使用することができる本発明の実施形態に基づくデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）アーキテクチャの一例を示した略図である。
【図8】本発明の実施形態に基づくＦＡＦ治療装置とコンピュータまたはプロセッサの間の通信を確立するプログラミング・インタフェース装置の平面図である。
【図9】本発明の装置をプログラム可能なインタフェースに接続するように構成されたインタフェースケーブルの治療装置端部の拡大平面図である。
【図11】それぞれがコンピュータインタフェースアクセスポートを備えた本発明の実施形態に基づく複数の異なるサイズのコンパクト装置の平面斜視図である。
【図12】臨床医による選択が可能なプログラムパラメータを提供する本発明の実施形態に基づくプログラム可能な入力プログラム画面を示した図である。
【図13】ＩＴＣ装置とＣＩＣ装置の一般的な周波数応答をそれぞれＩＴＣ装置およびＣＩＣ装置のＨＡ１カプラおよびＣＩＣカプラで測定したときの周波数（Ｈｚ）に対する相対利得（ｄＢ）のグラフを示した図である。
【図14】音場に生成され与えられた合成母音［ａｅ］に対する一般的な周波数変換を周波数（Ｈｚ）に対する相対出力（ｄＢ）のグラフで示した図である。
【図15】本発明の実施形態において、グループ、読解レベルおよび聴覚フィードバックの関数として平均読解力スコアをグラフで示した図である。
【図16】本発明の実施形態において、グループ、読解レベルおよび聴覚フィードバックの関数として読字エラーの平均数をグラフで示した図である。
【図17】本発明の実施形態において、グループと読解レベルが正常な場合および遅れのある場合の聴覚フィードバックとの関数として平均読解力スコアをグラフで示した図である。
【図18】本発明の実施形態において、グループと読解レベルが正常な場合および遅れのある場合の聴覚フィードバックとの関数として平均読字エラーをグラフで示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明の実施の最良の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。しかしながら、本発明は多くの形態で実施が可能であり、ここに述べられる形態に限定されると解してはならない。正しくは、本明細書が周到で徹底したものとなり当業者に対して本発明の範囲が十分明らかになるように、これらの形態は提供されるものである。
【0027】
図面において、一部の外観、成分、層、および／または領域は明確にするため誇張して描かれていることがある。図面に関する記述の全体を通して、同一または類似の符号が同一または類似の要素に付される。また、層、領域、外観、または基板などの要素が別の要素の「上に」あると言うときは、それはその別の要素の上に直に接する場合がある、あるいはその別の要素の上に介在要素を挟んで間接的に上にある場合もある、と理解されたい。これとは対照的に、要素が別の要素の「直接上に」あるというときは、介在要素は存在しない。
【0028】
本発明に関する以下の説明において、一部の構造の他の構造に対する位置関係を表すために特定の用語が採用される。ここで使用される用語「遠位（distal）」およびその派生語は外耳道から（頭の中心から）遠ざかる方向を指し、一方、用語「近位（proximal）」およびその派生語は頭の中心に向かって延びる外耳道の方向にある位置を指す。図面において、破線で示された外観または作業は、特に断りがない限り選択的なものである。
【0029】
概して言えば、本発明は、非吃音性の病状を有する被験者を治療して読字力および/または書字能力および/または綴り能力などを含むコミュニケーション能力を支援および/または改善する方法とシステムと装置に関する。用語「コミュニケーション能力」は、限定はされないが、書字（writing）、発話（speech）、読字（reading）を含む。用語「書字（writing）」は、印刷もしくは手書きで紙などの望ましい媒体に書き記したり、またはキーボード、マウス、タッチパネル、もしくは音声認識ソフトを使って電子入力して書くことによってコミュニケーション媒体（感知できる有形の表現媒体）に、思想、質疑応答もしくは意見を表現したり、および／または、書作品を創作または倣書するために、記号、文字および／または単語を組み立てることを意味するものとして広く使用される。用語「読字力（reading ability）」とは、読解力、読字認識力、および／または読字速度を意味する。
【0030】
図１を参照して説明すると、ＦＡＦ信号は、（非吃音性の病状に苦しめられていない）正常な人と比べてコミュニケーション能力を損なっていると思われる非吃音性の病状（疾患、障害または健康状態）を有する被験者に、その被験者が発声または発話してるときに時間的に間近に与えられる（ブロック１１０）。用語「発声（talking）」および「発話（speaking）」は、ここでは同義的に使用され、他人と相互にまたは自分自身に、会話したり、話しかけたり、ささやいたり、歌ったり、叫んだりするなど、声による言葉表現を含む。病状または病態（pathology）は、読字障害を示すことがある（ブロック１１１）。
【0031】
ある特別な形態では、被験者が通常の速度と通常のレベル（音量）で実質的に通常の音声で声に出して読んでいる間にその被験者にＦＡＦ信号が与えられることがある。他の形態では、被験者が通常の音量からは小さくした音量の音声（ささやき、または、かすかに聞き取れる音量）で声に出して読んでいる間に被験者にＦＡＦ信号が与えられることがある。いずれにしても、被験者の言葉の出力が、一般の発声、発話、もしくはコミュニケーションに関係したものであろうと、または、このような発声もしくは発話が字をつづったり、読んだり（断続的または斉唱）、音声の文字を単語に変換すること、および／または筋の通った考え、単語もしくは文を首尾一貫した表現もしくは例えば原作者の書作品の単語または文の形成においては書作品に変換することに関連したものであっても、発話者の声または発話からの聴覚信号が（後述されるように小型化されることがある）装置によって検出できるほど言葉の出力は十分大きいことが必要である。
【0032】
本発明が提案する作業に基づく治療に適すると考えられる非吃音性の病状の例としては、限定はされないが、失読症（dyslexia）などの読字障害、注意力欠如障害（「ＡＤＤ（attention deficit disorders）」）、注意欠陥過活動性障害（「ＡＤＨＤ（attention deficit hyperactivity disorders）」）などを含む学習障害（「ＬＤ（learning disabilities）」）、失語症（asphasis）、結合運動障害（dyspraxia）、構音障害（dysarthria）、自閉症（autism）、統合失調症（schizophrenia）、パーキンソン病（Parkinson's disease）および／またはアルツハイマー病（Alzheimer's disease）などの進行性退化性神経系疾患、および／または、脳梗塞（strokes）、心筋梗塞（cardiac infarctions）、外傷性障害（トラウマ）などに関連した脳障害もしくは脳損傷が挙げられる。一部の形態として、発達性動作性聴覚処理障害、発達性言語障害もしくは特定言語障害、または音韻処理障害を有する子供は、本発明の範囲内にあることが意図された方法および装置による治療に適している場合がある。
【0033】
本発明に係る治療は、読字不能または読字障害を含む学習障害と診断された個体に特に適すると考えられる。学習障害は、個体が年齢相応の期待されるレベルまたはＩＱを下回る能力しかないことを確認するよく知られた検査手段によって評価されることがある。例えば、読字障害は、個体が読字力に関して年齢相応の期待されるレベルを下回ることを確認する標準化された検査、限定されないが例えばスタンフォード式診断用読字検査（Stanford Diagnostic Reading Test）、によって診断されることがある。この検査については、Carlsonらの共著「Stanford Diagnostic Reading Test」（米国ニューヨーク州ハーコート・ブレース・ジャバノヴィッチ社（Harcourt Brace Javanovich）から１９７６年に出版）を参照されたい。読字障害は、同じような年齢の個体の平均的な能力と比較して確認されることもある。他の形態として、被験者自身における読字力の相対的低下が読字障害の存在を確認するために使用されることがある。
【0034】
再び図１を参照して説明すると、治療される被験者としては標準診断検査に基づいて年齢的に期待される能力には劣るとされた非吃音性の学習障害を有する子供の場合がある。この子供は、未就学年齢および／または小学校年齢（グレードＫ−８）である場合がある（ブロック１１６）。他の形態として、治療される個体としては、十代の若者または高校生（ブロック１１７）、中年とまではいかない成人（大学生もしくは専門学校生）（ブロック１１８）、中年層の人（３０−５５歳）、または高齢者を含む中年過ぎの人（５５歳より年齢が上の人、一般的には約６２歳より高齢の人）（ブロック１１９）である場合がある。既に述べたように、治療される個体としては、診断検査によって読字障害と診断された場合があるか、または同じような年齢の個体の平均的な能力と比較して読字力が劣っている場合があるか、またはその個体のそれまでの能力または行動から機能障害の兆候が認められる場合がある。
【0035】
治療される被験者は、２５０Ｈｚから８０００Ｈｚまでのオクターブ周波数に純音閾値を有しており、発話認識閾値が２０ｄＢ ＨＬ以下であると一般的に定義された（アメリカ規格協会（American National Standards Institute）、１９９６年）ほぼ正常な聴覚力を有する場合がある。他の形態では、被験者は聴覚障害を有する場合がある。
【0036】
選択的ではあるが、図２の破線でその外観が示されているように、装置１０は耳装着部品１０Ｅと協働して望ましい治療入力を提供する（一般的にポケットまたはベルトなどに固定できる形状と大きさを有する）無線携帯型遠隔部品１０Ｒを含みうる。他の形態では、装置１０は自給式の耳装着部品である。当業者には周知のように、無線システム構成としては、（耳に取り付けられる）耳装着部品１０Ｅ、遠隔にある筐体１０Ｈ内（および／または耳装着筐体内）に内蔵できるプロセッサ、このプロセッサが耳装着部品１０Ｅと通信することを可能にする無線送信機とを含みうる。無線のヘッドセットおよび／またはイヤセットの例としては、米国カリフォルニア州サンディエゴ（San Diego,CA）に所在するJabra Corporationから入手可能なJabra（登録商標）FreeSpeak 無線システムおよび他のハンズフリーモデルが挙げられる。小型イヤホンやイヤフックなどを採用するハンズフリー型の通信装置に関連する特許の例としては、米国意匠特許第４６９，０８１号明細書と、米国特許第５，８１２，６５９号明細書および米国特許第５，６５９，１５６号明細書に記述されており、これらの内容は引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【0037】
上記形態の代替として、装置１０は自給式でユーザの耳に装着されることができる。無線式および自給式の形態の双方において、耳装着部品が小さくまたは小型化した構成になるように携帯型のコンパクトな装置として、装置１０を構成することができる。以下の一部の形態の説明では、装置１０は、ＦＡＦ信号を与える特定の動作部品を有するものとして記述される。これらの部品は、耳に取り付けられる装置１０Ｅ内に全て収納されるか、または、無線で動作する遠隔の装置１０Ｒが使用される場合にはこのような遠隔装置内に一部の部品が収納されることがある。例えば、コントローラおよび／または一部の遅延聴覚フィードバック信号プロセッサ回路その他は、遠隔の筐体１０Ｒ内に内臓することができる。
【0038】
更に他の形態として、一般的には、頭装着用または耳装着用の軽量部品（図示せず）を備えた有線式携帯型ＤＡＦフィードバックシステムが使用されることがある。
【0039】
一部の形態として図２〜図５に示されているように、ＦＡＦ治療は、耳装着部品１０Ｅを備えた最大限目障りにならない装置１０によって実施される場合がある。このため、小さいまたは小型化した耳装着筐体を備えた携帯型のコンパクト装置として、装置１０を構成することができる。図２と図３と図５Ａは、装置１０および／または耳装着部品１０ＥがＩＴＥ（in-the-ear：耳穴形）装置として構成できることを示している。図４Ａおよび図４Ｂは、装置１０としてＢＴＥ（behind-the-ear：耳掛形）装置が含まれること示している。図５Ｂ〜図５Ｅは、耳装着筐体/装置の様々な適した構成を示している。図５ＣはＩＴＣ（in-the-canal：外耳道内挿入形）版、図５ＢはＩＴＣ構成の「ＨＳ（half-shell：外耳道内半挿入形）」版を示している。図５ＤはＭＣ（mini-canal：ミニ外耳道内挿入形）版、図５ＥはＣＩＣ（completely-in-the-canal：外耳道完全挿入形）版を示している。ＣＩＣ構成は外耳道内に大部分が隠れる最小の耳装着装置として説明できる。
【0040】
より詳細に後述されるが、一部の形態として非吃音性の病状または障害を治療するための治療装置１０は、小さな一般的に小型化された筐体を含む。筐体は、その中に電源と、受信機、ＦＡＦ回路、および送信機を含む信号プロセッサとを収納する。筐体は、直ぐ耳元に装着することができる形状および大きさを有しており、使用中は外部の遠隔部品への導線またはケーブルを必要としない。受信機またはトランスデューサなどの一部の部品は、外耳道からは離れた位置にあるが、一般的には、まだ外耳道の比較的直ぐそばに配置される。動作に関しておおまかに述べると、携帯型装置１０は、患者からの入力音声信号を（例えば耳内または耳に隣接するマイクロホンを介して）その患者の直ぐ耳元で受信し、信号を処理し、信号を増幅し、そして処理済み信号をユーザの外耳道に送り込む。
【0041】
次に図２を参照して説明すると、図に示されているように、ＩＴＥ（耳穴形）装置１０は、自給式で運転上使用される導線および／または遠隔装置を必要としない単一の一体化したユニットでありうるか、またはＩＴＥ部品を含む無線装置１０でありうる。装置１０は、少なくとも一部分が外耳道３２内に挿入可能な形状と大きさを有し、鼓膜３４近くまで配置される筐体３０を含む。全体を通じて右耳用モデルとして説明されるが、図面を鏡に映した鏡像は正反対の左耳用モデルに適用することができる。筐体３０は、外字道３２内に所定距離だけ挿入可能で外字道内にぴったりフィットする大きさおよび形状に構成された近位部を含みうる。筐体３０の材料は、好ましくは、硬い材料、または重合体、共重合体、誘導体もしくはそれらの混合物などのセミフレキシブルな弾性材料から形成することができる。
【0042】
装置１０は、全体を通じて片耳だけの単一ユニットとして示されていることにも注意されたい。しかし、一部の形態では、ユーザは、左右それぞれの耳（他方は図示せず）の中または上に１つずつの計２つの別個の装置１０を採用することがある。この場合には、それら２つの装置は互いに連携するかまたは独立に機能する。無線通信モードで動作上の連絡を取り合うか、またはそれぞれの耳の中もしくはそれぞれの耳に隣接する２つの装置の間を繋ぐのに十分な長さをもつ薄くて軽量の最大限目障りにならないケーブルを使って、２つの耳装着部品が接続される場合がある。
【0043】
図２および図３に示されているように、装置１０の遠位部分は、受信機１２、受信機入口（receiver inlet）１３、付属点検窓（accessory access door）１８、音量調整ツマミ１５、小さな均圧通気口１６を含みうる。説明全体を通じて、この装置は、一般的に音量調整ツマミの代わりに、広帯域圧縮（ＷＤＲＣ：wide dynamic range compression）回路などの自動圧縮回路を採用することがあることに注意されたい。動作に関して言えば、この回路は、入射信号を自動的にサンプルし、その入射信号の強度に応じて信号利得を大小のレベルに調整することができる。トランスデューサまたはマイクロホンなどの受信機１２は、音波を最小限の障害で受信するために筐体３０の外耳道３６入口近くの部分に配置することができる。より一般的には、受信機１２は、筐体３０の遠位外面上または遠位外面に隣接するように配置される。そして、筐体３０は、聴覚音波が受信機またはマイクロホンへと制約無く入射できるようにする穿孔１３を任意選択的に含む。
【0044】
装置１０は、図２および図３に扉部分１８として示されているアクセサリ・アクセス・パネル（accessory access panel）も含む。扉部分１８は、バッテリ交換またはエレクトロニクス修理などを可能にするために比較的容易に装置の内部空洞にアクセスできるようになっている。さらには、この扉部分１８は、「オン」および「オフ」のスイッチとしての機能を果たすこともできる。例えば、装置１０は扉１８を開閉することでスイッチを入れたりスイッチを切ったりすることができる。また、装置１０は、患者の手の届くところに配置した音量調整ツマミを含みうる。図示されているように装置１０は（音量）調整をより容易にするため高く持ち上がった隆起部分１５ａを含みうる。
【0045】
装置１０の近位側には、トランスミッタまたはスピーカ２４を配置することができる。一般に、遅れのない信号が鼓膜に到達するのを防止または遮断するため耳甲介４０を塞ぐように、筐体３０を構成することができる。図３に示されているように、筐体３０の近位側は少なくとも２つの開口部２５および２６を含みうる。第１開口部は、筐体３０の反対側（遠位側）の均圧通気口１６まで空気が自由に流れるようにする通気口２６である。つまり、通気口１６および２６は、外耳道内の気圧と大気圧とを釣り合わせるために使用することができる。通気口のサイズをより大きくする操作を可能にする更なる気圧調整手段を備えるように、遠位側の通気口１６を構成することもできる。例えば、外部のより小さな開口を有する取り除き可能なプラグ１６ａを、通気口のより大きな開口に挿入することができるように構成することができる。これにより、このプラグを取り除くことによって「調整可能な（adjustable）」より大きな均圧通気口１６が結果としてもたらされる。
【0046】
再び図３を参照して説明すると、第２開口部２５は、装置の近位側にある外耳道内に配置することができる。この開口部２５は、ＦＡＦ処理された信号を内耳道まで送ることができるサウンドボア（sound bore）である。処理済み信号を内耳まで自由に実質的に妨げられることなく送り込むことができるように、開口部２５には中間的な被覆が存在しないことがある。代わりに、電子回路が生物的な汚染物質（biological contaminants）に不必要に晒されることから保護するために、薄い膜、薄い被膜、またはバッフル（baffle）（図示せず）がサウンドボア２５全体に被覆されることがある。
【0047】
必要に応じて、筐体３０を耳に取り付けるため、構造もしくは支えを付加するため、または、装置１０に付随する例えば電源バッテリなどの部品を保持するために、筐体３０は耳の外壁（図示せず）上にセミフレキシブルな拡張部を含みうる。適切な電圧の小型化されたバッテリなどの１以上の内蔵電源によって、動作電子回路に電力供給されることがある。
【0048】
図２および図３の装置１０の代替形態として、図４Ａおよび図４Ｂに示されたＢＴＥ（耳掛形）装置について次に説明する。図示されているように、装置１０は、標準的な補聴器形のシェル（shell）または筐体５０とイヤフック５５とイヤモールド６５とを含む。イヤモールド６５は、モールド管（mold tubing）６０によってイヤフックにフレキブルに結合されている。モールド管６０は、イヤフック５８の一端部５８を差し込める大きさを持つ。イヤフック５５は、モールド管６０よりは硬い材料から形成することができる。このようにして、イヤフック５５の一端部５８は、モールド管６０の一端部に差し込まれ、部品を一緒に取り付けることができるようになっている。イヤフック５５のもう一方の端部５４は、筐体５０に取り付けられる。イヤフックの端部５４は、筐体５０の最上部または上の部分に差し込むことができるようになっている。
【0049】
図４Ａおよび図４Ｂに示されているように、イヤモールド６５は、右耳用であるが、左耳用にも容易に構成することができる。イヤモールド６５は、耳にしっかりフィットして耳の中に部分的に延びて装置１０を耳に構造的に固定するような大きさおよび形状に構成される。モールド管６０の近位端６０ａは、イヤモールド６５内をほとんど貫通するが、より一般的には、イヤモールド６５の近位側面よりわずかに奥まったところで終止するか、またはイヤモールド６５の近位側面まで達する。モールド管６０は、信号を導き、送信信号のイヤモールド内の信号路に沿った劣化を最小化する。
【0050】
図４Ａおよび図４Ｂを参照して説明すると、イヤモールド６５の近位側にはモールド管６０と連通するサウンドボア６６を設けることができる。動作については、信号は、筐体５０内で処理され、イヤフック５４とモールド管６０を経由してイヤモールド６５内に送信され、サウンドボア６６を経由して外耳道に送られる。患者の発話によって生じた聴覚信号を受信するために、筐体５０内に開口部を設けることができる。図４Ａに示されるように、この開口部は、筐体上に配置されたマイクロホン５３などの受信機の開口部と連通している。受信機またはマイクロホン５３は、信号を妨げなく自由に拾うことができるように装着者に対して上前部に筐体５０の最上部から突出するように位置付けることができる。
【0051】
金襟（gold collar）または適切な金属メッキおよび／または生体適合性被膜などの耐食性材料を、露出した部品を覆ってその部品を周囲の汚染物から保護するために含みうる。マイクロホンの開口部５３ａに信号が妨げられることなくまたは自由に入力されるよう障害物が存在しないように、マイクロホンの開口部５３ａを構成することができる。
【0052】
さらに、筐体５０は、様々な他の外部からアクセス可能なコントロールインタフェース（図示せず）を採用することができる。例えば、筐体５１の上前部には、音量調整ツマミおよび／またはＷＤＲＣなどの圧縮回路や、オンオフスイッチや、バッテリドアなどを設けることができる。また、ドアから内部の音質調整と様々な出力調整も行うようにすることができる。任意選択的に、ＢＴＥ（耳掛形）装置は、長期使用や電力供給期間の延長に備えてバッテリ携帯パックまたは内部電源交換用パックなどの外部の周辺機器と繋ぐための外部ポート（図示せず）を含みうる。さらに、装置１０は、外源を介して呼出またはプログラミングを行うことができるように構成されており、そのためのケーブル布線とアダプタ差し込み式ポートを含みうる。例えば、以下に詳細に説明されるように、動作を周期的に評価するために、または外部の評価機関もしくは臨床医に繋ぐために、外部に配置された信号処理回路に取り外し可能に装置１０を取り付けることができる。
【0053】
外部パックおよび／または遠隔筐体１０Ｒは、使用時には筐体（図示せず）に接続され、軽量で携帯可能なものとして構成され、好ましくは、ユーザに身体のどこかに支持される形で装着されるか、またはユーザが身につけている衣服やアクセサリなどに装着されることがある。他の形態では、遠隔筐体または遠隔パックは、用途および望ましい作業に応じて固定されることがある。
【0054】
イヤモールド６５が適切な位置にあるとき、ＢＴＥ装置１０はイヤフック５５が耳介螺旋の前面にくるように配置されるが、このとき筐体５０の本体は、頭との付け根に隣接した耳介中央にちょうどくるようになっている。一般的に、筐体５０は、耳のカーブに沿うように細長く凸状に構成される。耳装着筐体５０のサイズは、変化可能だが、筐体の最上部から最下部まで計測したときに好ましくは約２．５４ｃｍ（１インチ）から６．３５ｃｍ（２．５インチ）までの長さである。イヤフック５５は、一般に成人では約１．９１ｃｍ（０．７５インチ）から約２．５４ｃｍ（１インチ）まで、子供では約０．８９ｃｍ（０．３５インチ）から約１．２７ｃｍ（０．５インチ）までのサイズを有し、その長さはフックが半径方向に曲がった形状または「フック」形状で測定される。
【0055】
一部の形態において、受信機５３（すなわちマイクロホンまたはトランスデューサ）は、外耳道（external acoustic meatus）から約１ｃｍ〜７ｃｍの範囲内のところに位置付けられる。トランスデューサは、外耳道から４ｃｍ内、好ましくは約２．５ｃｍ内に位置付けられることが好ましい。また、図示されている実施形態は、装置が便利で有利に耳に隣接して使用および／または耳内で使用することができるように最大限目障りにならない形で、電源および動作回路を内蔵する単一の一体化した筐体ユニットであることに注意する。
【0056】
次に図５Ａ〜図５Ｅを参照して説明すると、特別な形態として、装置１０は、耳甲介内および／または外耳道内に全体が納まるＩＴＥ（耳穴形）（すなわちフルシェル、ハーフシェル、ＩＴＣ（外耳道内挿入形）、ＭＣ（ミニ外耳道挿入形）、またはＣＩＣ（外耳道内完全挿入形）装置）装置１０を含みうる。他の形態として、図４Ａに示されているように、装置１０は、既に述べたように耳の外壁全体に沿って部分的に付着させて耳のらせん状になった通常の拡張部を超えた突出部分が最小になるようにしたＢＴＥ（耳掛形）装置として構成することができる。
【0057】
外耳道内にフィットするまたは全体的に耳によって支持されるのに十分な小ささを持つ筐体を備えた聴力を高めるための補聴器はよく知られている。例えば、Clark氏に帰属する米国特許第５，１３３，０１６号明細書には、耳と外耳道の内側にフィットし、マイクロホン、増幅回路、スピーカ、および電源を内蔵した筐体を有する補聴器が開示されている。同様に、Vries氏らに帰属する米国特許第４，７２７，５８２号明細書には、マイクロホン、増幅回路、スピーカ、および電源を内蔵しており耳と外耳道の内部に部分的に含まれて耳の後ろ側にも密着して掛けられる筐体を備えた補聴器が開示されている。これらの２つの米国特許明細書の内容全体は引用することにより本明細書の一部をなすものとする。また、吃音を改善するために使用される装置についての更なる説明は、米国特許第５，９６１，４４３号明細書を参照されたい。この米国特許明細書の内容全体も引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【0058】
一部の形態として、ＦＡＦ（周波数変換されたフィードバック）信号は、一般的には患者を診ている臨床医または医師によって、ユーザのニーズに合わせてカスタマイズすることができ、しかも１月毎、３ヶ月毎、１年毎という望みの間隔で調整することができるプログラム可能で選択可能な動作パラメータを提供するデジタル信号処理技術によって提供される。患者に対するフィッティングは、ＦＡＦの＋／−シフト（１段階の増分は一般的に５００Ｈｚ〜２００Ｈｚの範囲内にある）、線形利得制御（１段階の増分は約５ｄＢ）、独立なまたは独立可調な「ｎ」帯域利得制御（ｎは２〜２０帯域の間にあって、それぞれの中央周波数は利得制御を２０ｄＢに設定したときに２５０〜７０００Ｈｚの範囲内にありうる）などのプログラム可能で選択可能および／または可調な動作パラメータで実行される。
【0059】
さらに、特別な形態として、ＦＡＦ（frequency altered feedback：周波数変換されたフィードバック）とＤＡＦ（delayed auditory feedback：遅延聴覚フィードバック）との両方を選択的に与えるように、装置１０を構成することができる。この場合には、装置は、一般的には、約０〜１２８ｍｓの範囲内にある可調な選択可能遅延時間と、プログラム可能なインタフェースと、内部動作回路および／または信号プロセッサを備える。信号プロセッサは、マイクロプロセッサまたはナノプロセッサの少なくともいずれか１つでよく、装置の可調および／または選択可能な動作設定が望ましいフィードバックモードで機能するように構成することができる。吃音を改善するために使用されるコンパクトな装置についての更なる説明は、Stuartら等の共著「Selfcontained In-The Ear Device to Deliver Altered Auditory Feedback」、Annals of Biomedical Engr. ２００３年発行、第３１巻、２３３−２３７頁を参照されたい。この論文の内容は引用することにより本明細書の一部をなすものとする。
【0060】
ＦＡＦ周波数のシフトまたは調整は、任意の望ましいシフトが可能だが、一般的にはユーザの検出された聴覚発話信号の周波数から約＋／−２オクターブの範囲内にある。一部の形態として、周波数は少なくとも約＋／−１／８オクターブに調整されるが、一般的には、周波数は検出された聴覚信号から少なくとも約＋／−１／４オクターブに調整することができる。ある特別な形態では、少なくとも約＋／−１／２オクターブの周波数シフトを与えるように周波数変換されたフィードバック信号を調整することができ、それに対し他の形態では、周波数シフトは約＋／−３／４オクターブにある。他のシフトまたはその倍数、および／または異なる増分のオクターブシフトが採用される場合がある。
【0061】
周波数シフトは、Ｈｚ（ヘルツ）で測定され、一般的には入力信号に依存するものである。例えば、５００Ｈｚの入力信号では、１オクターブシフトは約１０００Ｈｚ、同様に、１０００Ｈｚの入力信号の１オクターブシフトは約２０００Ｈｚである。いずれにせよ一部の形態において、忠実性の高い補助無しの聴取と聴覚上のセルフモニタリングをそれと同時に最適な変換フィードバックを与えつつ実行するために装置は実質的に「聴覚上見えない（acoustically invisible）」ように構成される、すなわち、装置は比較的正常な発話パタンを実質的に維持することができる。
【0062】
患者の特定の障害および／または複数の異なる「テスト」ＦＡＦ設定に対するセットアップ評価の際の患者の応答のうち１つ以上に基づいて、調整がカスタマイズされることがある。このセットアップ評価は、患者の応答の有効性を評価するための可読性の改善に基づく。さらに、周波数調整は、定期的な臨床評価に基づいて時間とともに変更されることがある。他の形態では、望ましい間隔でまたはユーザによるトリガを契機に周波数シフトの増分および／減分が自動的に調整されるように、周波数調整が設定されることがある。
【0063】
上述したように、装置１０は、小型（コンパクト）で携帯型（ポータブル）のものでありうる。このため、通常の運転使用では遠隔に置かれた部品を必要としない。本発明は、携帯型のものでありしかも実質的に目立たず定期的または「長期」に使用することができる装置を提供する。この携帯型装置１０は、専用の遠隔にある遊離したサポートハードウェア無しに継続使用することができる。この装置は、すぐ耳元にマイクロホンが配置されることがある。すなわち、本発明は、まさに眼鏡またはコンタクトレンズのように、例えば予定された期間中または読字力を高める治療行為が必要な実際の読字期間中のみなど、随意に使用することができる容易に利用できるコミュニケーション増強（読字補助）装置を提供する。
【0064】
図６、図７Ａ、図７Ｂに示されているように一部の形態において、装置１０は、少なくともマイクロホン２４を提供するデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ：digital signal processor）を含み、Ａ／Ｄコンバータ７６と減衰器と受信機７０とをデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）のマイクロ処理チップ（またはナノ処理チップ）に組み込むことができる。更に詳細に後述されるが、一例としてのマイクロ処理チップは、カナダの会社であるＭＩＣＲＯ−ＤＰＳ社から入手できる。ＤＳＰは、通常の生活機能を過度に妨げない最大限目障りにならない装置を望むユーザ向けの装置に特に重要な場合がある。利点として、毎日または随意（オンデマンド）の定期使用により読字力（つまり認識力、理解力、速度など）が改善されることになる。さらに、本発明の小型装置は、治療行為に継続的またはより「長期」に使用することができる。
【0065】
図６に、ソフトウェアプログラム可能なインタフェース１００を備えた例示的な信号処理プロセッサ９０（ＤＳＰ）を採用した回路を持つ装置１０の略図を示す。破線は、一部の形態として、その中の部品が限定はされないが、例えば既に述べたＩＴＣ、ＩＴＥ、またはＣＩＣ装置などの小型化した装置１０内または上に共通に設けられることを示している。一般的には、信号プロセッサ９０はユーザの発話から生成された信号を受信し、受信された信号は解析された上で所定のパラメータに基づいて周波数がシフトされる。最後に、ＦＡＦ（周波数変換されたフィードバック）信号がユーザの外耳道内に送り込まれる。
【0066】
動作に関して説明すると、一部の形態では図６に示されるように、マイクロホン１２またはトランスデューサ（５３）などの受信機７０は音波を受信する。受信機７０は、ユーザの発話に対応する音声のアナログ入力信号を作り出す。図６に示された態様によれば、このアナログ入力信号は、デジタル入力信号のストリームに変換される。デジタル信号への変換に先だって、アナログ入力信号は、エイリアシング（aliasing）を抑えるためにローパス・フィルタ７２を使って濾波される。ローパス・フィルタ７２のカットオフ周波数は、デジタル化した後に認識可能な音声（ボイス）サンプルを再現するのに十分でなければならない。音声（ボイス）に対する一般的なカットオフ周波数は約８ｋＨｚである。より高い周波数を濾波することにより、望ましくない背景ノイズを取り除くこともできる。ローパス・フィルタ７２の出力はサンプル＆ホールド回路７４に入力される。当業者の間でよく知られているように、サンプリングレートは、サンプリングエラーを防止するためにローパス・フィルタ７２のカットオフ周波数の２倍を超えなければならない。サンプル＆ホールド回路７４によって出力されたサンプル信号は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ７６に送られる。そして、各サンプルを表すデジタル信号ストリームは、周波数変換（またはシフト）回路７８に送られる。周波数シフト回路７８は、当業者の間でよく知られているように複数の方法により実現することができる。
【0067】
続けて図６を説明すると、周波数変換（シフト）回路７８の出力をデジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）コンバータ８２に送ることができる。そして、Ｄ／Ａコンバータ８２から出力されたアナログ信号がローパス・フィルタ８４に通されてオリジナルの信号のＦＡＦ（周波数変換されたフィードバック）信号が正確に作り出される。ローパス・フィルタ８４からの出力は、ユーザ（または医師）が装置の出力音量を調整することができるようにするための可調利得増幅器８６へと送られる。最後に、増幅済みアナログ信号がスピーカ２４に送られる。スピーカ２４はユーザが発した言葉のＦＡＦバージョンを再現する。
【0068】
本発明の実施形態が意図する治療を実行するために使用される他の例示的な作業／特徴または部品を図７Ａに示す。先ほどのように、入力信号は、受信１２５された後に、前置増幅器１２７と、Ａ／Ｄコンバータ１２９と、任意選択的に遅延フィルタ１３０に順に送られる。遅延フィルタ１３０は、ＤＡＦまたはＦＡＦ／ＤＡＦの組み合わせが望ましい場合に使用されることがある。デジタル信号は、時間領域（時間ドメイン）から周波数領域（周波数ドメイン）に変換１３２され、ノイズリダクション回路１３４を経由して、ＡＧＣ１３６またはＷＤＲＣなどの圧縮回路に送られることがある。周波数変換されたフィードバック信号（ＦＡＦ）を提供するために信号に対し周波数シフト１３８が適用され、ＦＡＦ信号は時間領域１４０に変換し直され、Ｄ／Ａコンバータ１４２と次に出力減衰器１４４とを経由して、最終的にＦＡＦ信号１４６が出力される。
【0069】
動作に関して述べると、例示された作業や手続は、望ましい出力、すなわち周波数変換された聴覚フィードバック信号を与えるためにプログラム可能に選択または調整されることがある。図に示された作業は、本発明の実施形態に基づく小型化されたコンパクトなＢＴＥ、ＩＴＥ、ＩＴＣ、もしくはＣＩＣ装置内、および／またはそのような装置を使って実行することができる。
【0070】
図７Ｂは、ＦＡＦベースの治療を行うのに特に適するとされる既に知られたプログラム可能なＤＳＰ９０のアーキテクチャの略図であり、それはコンパクト装置に特に適している。このＤＳＰアーキテクチャは、Toccata（登録商標）システムとして知られ、カナダ国際聴覚学センタ社（International Audiology Centre Of Canada Inc.）が出資しているマイクロＤＰＳテクノロジ社（Micro-DSP Technology Co.,Ltd.）から入手可能である。このToccata（登録商標）ＤＳＰテクノロジは、広範な低電力オーディオ用途に対応し、一般に補聴器産業に利用できるとされた最初のソフトウェアプログラム可能なチップセットと信じられている。図７Ｂを参照しておおまかに説明すると、１６ビット汎用ＤＳＰ（Ｒコア：RCore）と、ＷＯＬＡフィルタバンク・コプロセッサ（Weighted Overlap-Add filterbank coprocessor）と、省電力入力／出力コントローラとを組み込むことによって、Toccata（登録商標）チップセットは、従来のアナログ回路または固定機能デジタルＡＳＩＣの実用的な代替物を提供する。２つの１４ビットＡ／Ｄおよび１４ビットＤ／Ａは、忠実性の高いサウンドを作り出すことができる。Toccata（登録商標）のフレキシブルなアーキテクチャは、電力消費を低く抑えて高い忠実性とコンパクト化または小型化を実現するという条件を満足させながら、様々なアリゴリズムを実行するのに適する。例示したToccata（登録商標）ＤＳＰテクノロジは、（ａ）小型サイズであり、（ｂ）動作電圧が約１．５ボルト以下という非常に低電力であり、（ｃ）低ノイズであり、（ｄ）１４ビットＡ／Ｄおよびアンプであり、（ｅ）産業標準マイクロホンとのＤ／Ａインタフェースであり、（ｆ）クラスＤ受信機およびテレコイルであり、（ｇ）Ｒコア（RCore）：１６ビットソフトウェア・プログラム可能なハーバードアーキテクチャＤＳＰ（16-bit software-programmable Harvard architecture DSP）であり、（ｈ）設定可能な（configurable）ＷＯＬＡフィルタバンク・コプロセッサが解析フィルタリングで、利得アプリケーションを効率的に実行するものであり、（ｉ）合成フィルタリングであるという特徴を含む。
【0071】
トッカータ（ToccataTM）テクノロジＤＳＰの性能仕様を、以下の表１に示す。
【0072】
【表1】
【0073】
一部の形態として、装置１０はＤＡＦ変換聴覚フィードバックも提供するように構成することができるものであり、この装置は、非吃音性の病状に対してプラス／マイナス約１／４または１／２オクターブまたは上で議論されたような他の望ましいシフトなどの周波数変換と使用されるときに一般的に約５０ｍｓの望ましい遅延時間のＤＡＦを選択的に出力するよう機能することができる。
【0074】
デュアルＦＡＦ／ＤＡＦ出力に関して、装置１０は、聴覚遅延回路１３０（図７Ａ）に動作上付随する可調遅延時間を有することがある。このような形態では、遅延回路１３０は、所定時間枠内に多数の所定のトリガ事象（triggering events）を検出する検出器を含みうる。必要に応じて、遅延回路または波信号プロセッサ（wave signal processor）を図６のＦＡＦ回路と一列に直列配置することができ、図６に示されるように、遅延回路１３０に入力され遅延回路から出力される一連のデジタル化された音声サンプルを比較するための音声（ボイス）比較器８０を含みうる。当業者には知られているように、デジタルストリームは、マイクロプロセッサを利用して比較することができる。音声サンプル比較器８０は、遅延回路に望ましい発話パタンまたは検出された言い詰まり数および／または検出された異常な発話速度に応じて遅延時間を増減するための調整信号を出力することができる。
【0075】
装置１０は、マイクロホンからイヤホンへの送信を遮断するためのスイッチング回路（図示されていない）、すなわち、作動回路および／または停止回路も有する場合がある。このタイプの回路の一例は、Vildgrubeらに帰属する米国特許第４，４６４，１１９号明細書（例えば第４段４０−５９行を参照）に開示されている。その特許明細書の内容は引用することにより本明細書の一部をなすものとする。ユーザの発話および対応する信号入力が所定の閾値を下回ったときに手動でバッテリから電源オフにすることによって、または自動的に切り替えることによって、信号を遮断するように装置１０を構成することができる。このようにして、ユーザの発話以外の音声が装置から送出されることを防ぐことができる。
【0076】
代わりに、当業者の間で知られているように、限定はされないが、例えばバケツリレー回路（bucket-brigade circuit）のようなアナログ遅延回路などの他の遅延回路も採用できる。
【0077】
ここに述べられた各回路部品および／または各動作は、当業者に知られているように、他の別々の回路部品または一体化した集積回路部品と交換して本発明が意図する適切なＦＡＦ信号を生成するように構成することができる。
【0078】
図８にコンピュータインタフェース装置２００の一例を示す。このインタフェース装置２００は、この装置上のシリアル（ＣＯＭ）ポート２１５ｐから延びるケーブル２１５を介してコンピュータ（図示せず）とケーブル２１０を介してコンパクト治療装置１０との間で通信することができるようにするために使用される。ケーブル２１０は、ポート２１２ｐにおいてインタフェース装置２００に接続される。ケーブル２１０のもう一方の端部２１３は、コンパクト治療装置１０の１つ以上の機器構成と結合するように構成されている。インタフェース装置２００は、電力入力端子２１７も含む。市販のプログラミング・インタフェース機器の１つとしてマイクロＤＳＰテクノロジ社（Micro-DSP Technology,Ltd.）から販売されているオーディオＰＲＯ（AudioPRO）がある。その製品はコンピュータポートに繋がるシリアルＲＳ−２３２ＣケーブルとＦＡＦ治療装置１０に取り外し可能に繋がるＣＳ４４プログラミングケーブルとを有する。詳細については、インタネットウェブページ（URL：www.micro-dsp.comlproduct.htm）を参照されたい。
【0079】
図９は、ケーブル２１０の一部分を拡大した図である。端部２１３は、図１０および図１１に示されたようなそれぞれのコンパクト治療装置１０に直に差し込まれる。また、図１１に示されるように、アクセスポート１０ｐは、一般的には外側から開放可能なドア１０Ｄ（バッテリドアの場合がある）を開けて利用することができ、インタフェースケーブル２１０をデジタル信号プロセッサ９０に接続するために使用される。図１０には、ケーブル接続端子２１３が取り付けられた２つの大きく拡大された装置１０Ｅが示されており、それぞれの装置はポート１０ｐ上にそれぞれのドア１０ｄを持つ。図１０の左側に示された装置１０はＩＴＣ（外耳道内挿入形）装置またはそれを含み、同じ図の右側に示された装置はＩＴＥ（耳穴形）装置またはそれを含む。それぞれの装置は耳装着デバイス１０Ｅに接続するよう変更されたケーブル接続端子２１３を有する。ＩＴＣ装置の接続端子２１３はＩＴＣ装置の中心部に入り込むための細長いスレンダーな部分を含む。
【0080】
図１２は、装置１０のプログラム可能な特性を特定のユーザまたは状態にフィットまたはカスタマイズさせるために調整または選択するために使用されるユーザ用ディスプレイ入力インタフェースを示している。総利得も中央周波数２５０がそれぞれ付随した各「ｎ」帯域利得制御（"n" band gain control）の利得と同様に調整することができる（ｎ＝８の場合には、８帯域の各帯域はそれぞれ２５０Ｈｚ、７５０Ｈｚ、１２５０Ｈｚ、２０００Ｈｚ、３０００Ｈｚ、４０００Ｈｚ、５２５０Ｈｚ、７０００Ｈｚを中央周波数とすることができる）。一般的に、ｎ帯域は、それぞれの選ばれた中央周波数が間隔を置いて並んだ約２〜２０個の間の異なる帯域でありうる。ＤＡＦを実施するためには、遅延時間はユーザ／プログラマまたは臨床医のための設定選択スイッチ２６０によってミリ秒単位の増減分量で（最大値まで）調整することができ、同様にターンオフすることもできる。ＦＡＦは、ユーザがユーザ入力スイッチ２７０を使って望みの周波数をクリックまたは選択することによって調整することができる。周波数調整は、望ましいＨｚ単位の増減分量によって調整することができ、上下に周波数シフトさせるか、またはターンオフさせることがある。代わりに、オクターブ調整を生成するかまたは選択できることがある。
【0081】
当業者によって理解されるように、既に言及したデジタル信号プロセッサおよび他の電子部品は、ハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせによって提供される場合がある。つまり、様々な部品は別々の素子として記述されてきたが、実際にはそれらはソフトウェアコードを走らせる入出力ポートを含むマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラによって、カスタムチップまたはハイブリッドチップによって、別々の部品によって、またはそれらの組み合わせによって実施される。例えば、Ａ／Ｄコンバータ７６と、遅延回路７８と、音声サンプル比較器８０と、可調利得増幅器８６との少なくとも１つはプログラム可能なデジタルプロセッサ装置として実施することができる。もちろん、当業者が理解するように、別々の回路部品が個々に取り付けらるかまたはプリント基板に一体化されることもありうる。一般的なことについては、Wayne J. Staab著の論文「Digital Hearing Instrumental」、１９８７年発行、補聴器（Hearing Instruments）、第３８巻、第１１号、１８−２６頁を参照されたい。
【0082】
いずれにしても、装置の電子音響動作パラメータ（electroacoustic operating parameters）としては、好ましくは、個別的に調整可能であり制御可能なパワー出力、利得、および電子音響応答が適切な周波数応答成分を含む。もちろん、装着者用に調整可能な音量調整も提供しながら固定した最大出力、利得、および周波数応答を有する固定回路も採用することができる。動作に関しては、本装置は「低い」最大パワー出力、「マイルドな」利得、そして比較的「広く」て「フラットな」周波数応答で好ましく機能する。より具体的には、米国規格協会（American National Standards Institute）の補聴器特性仕様書（ANSI S3.22-1996）にあるように、装置は、好ましくは、ピークの飽和音圧レベル９０（「ＳＳＰＬ９０（saturated sound pressure level）」）が１１０ｄＢ（デシベル）以下で、高周波平均（ＨＦＡ（high frequency average））のＳＳＰＬ９０は１０５ｄＢを超えないことが好ましい。
【0083】
一部の態様において、周波数応答は、好ましくは少なくとも２００−４０００Ｈｚ、より好ましくは約２００−８０００Ｈｚである。特別な態様では、周波数応答は、補償利得（compensatory gain）が約１０００−４０００Ｈｚの間にある「フラットな」in-situ応答でありうる。高周波平均（つまり１０００、１６００、および２５００）の最大利得（full-on gain）は、一般的には１０−２０ｄＢの間にある。例えば、補償利得は、１０００−４０００Ｈｚの間で１０−２０ｄＢで自然な外耳共鳴（natural external ear resonance）に対応することができる。この自然耳共鳴は、一般に、ＣＩＣ装置、ＩＴＥ装置、ＩＴＣ装置またはＢＴＥ装置のイヤモールドが使われるときの外耳道および／または耳甲介内の閉塞（occluding）によるものとされる。全高調波歪みは、１０％未満、一般的には約１％未満でありうる。最大飽和音圧は、高周波平均が９５−１００ｄＢ・ＳＰＬで等価入力ノイズが３５ｄＢ未満、一般的には３０ｄＢでは、約１０５ｄＢ・ＳＰＬでありうる。図１３は、（吃音障害を治療するために一般的に使用される）ＩＴＣ装置とＣＩＣ装置の一般的なカプラ周波数応答を示した図であり、その中のグラフは変わらない設定の一般的な装置の周波数応答曲線の例を示している。
【0084】
図１４は、例示的なＣＩＣ（外耳道内完全挿入形）装置の周波数変換性能を示している。カプラ応答を記録しながら、合成母音［ａｅ］が生成され音場内で装置に向けてプレイされた。変換しない場合と、最大限シフトアップした場合と、最大限シフトダウンした場合との３つの記録が各装置について行われた。この実験はもともと主に吃音病状に対する動作性能を評価することを目的としていたが、周波数を変換しない場合の応答と比べて周波数を変換したときのフォルマント周波数のはっきりしたシフトは歴然としている。同様な結果はＩＴＣ（外耳道内挿入形）モデルでも得られた。
【0085】
以下、限定的ではない実施例に即して本発明をより詳細に説明する。
【実施例】
【0086】
（実験参加者）参加者は米国内の東ノースカロライナ中学に通う２７人の学生であり、その内訳は正常な読字力を持つ６年生が１５人と学校で読字力が遅れていると診断された６年生が１２人であった。ＷＲＭＴ−Ｒ（Woodcock Johnson Reading Mastery Test-Revised）に基づく参加者の総合的な読字力スコアによって読字力が決定された。正常な読字力は年齢相応のスコアで定義された。遅れた読字力はその年齢相応のスコアより１、２年遅れのあるものとして定義された。全ての参加者は生徒の両親または学校職員からの報告のみならずスクリーニング検査によって判定された正常な両耳聴覚力を持っていた。言語スクリーニング（Clinical Evaluation of Language Functions-3）の合格スコアと受容単一ワード絵画語い発達検査（Peabody Picture Vocabulary Test-III）の平均スコアも参加者に要求された。
【0087】
（設備と機材）検査は参加者が通う中学校の隔離室で行われた。各実験条件について、参加者は形式的読字検査（Formal Reading Inventory）（Wiederholt,1986）からの３つの文章、つまり第３グレードレベルの文章と第６グレードレベルの文章と第９グレードレベルの文章を非変換フィードバック（ＮＡＦ：non-altered feedback）と周波数変換されたフィードバック（ＦＡＦ：frequency altered feedback）の両方の条件で読んだ。各文章を読み終わると、参加者は書かれた文章の理解度を評価する５択の質問に読んで答えた。
【0088】
ＦＡＦ条件では、聴覚音声閉ループフィードバック装置はマイクロホンから出力された音声をフィルタに通して参加者の通常の発話音声より１／２オクターブ高い音声を作り出した。参加者の音声は１セットの標準的なヘッドホンを介して遅延なくその参加者に送り返された。
【0089】
（手続）参加者は検査室に連れて行かれ、WRMT-R、Clinical Evaluation of Language Functions-3 Screening、およびPeabody Picture Vocabulary Test-IIIが実施された。短い休憩の後、彼らは検査室に戻され、読字課題（reading task）と条件が彼らに説明された。変換フィードバック条件では、参加者は自分の名前、通っている学校を言わされ、さらに１から１０まで数えさせられた。参加者に対する条件と課題はランダム化された。形式的読字検査（Formal Reading Inventory）のＡフォームとＢフォームは、一部の参加者は課題１に対してＡフォームを持ち、他の参加者はＢフォームを持つように、参加者の条件の間でランダム化された。文章のレベルも検査中の異なるポイントで生じる第３、第６、第９グレードレベルの文章についてランダム化された。課題は全ての参加者に対して釣り合うようにした。全ての読字課題と条件は、後で解読エラー（decoding errors）をスコアリングするためにオーディオ・ビデオテープに記録された。
【0090】
（手段）２つの聴覚条件に対して、読解力スコア（comprehension scores）と解読エラー（decoding errors）が決定された。読解力スコアは、パーフェクトスコアを５として各文章の正解数とした。解読エラーに対する２つのタイプのスコア、つまり１文章当たりのエラー総数と各文章の各解読エラータイプの総数とが計算された。各文章の読字解読エラーは、挿入／付加（オリジナルテキストには無い単語または文の一部の挿入）、自己補正（実際の間違った単語が使用された後のエラー補正）、省略（文章から１つ以上の単語を抜かすこと）、置き換え（意味的または機能的に適切な単語を使用すること）、単語の一部の繰り返し（単語の一部をそれを解読する過程で繰り返すこと）、または単語全体の繰り返し（文の残りを読み続ける前に単語全体を繰り返すこと）としてコードされた。
【0091】
（結果）グループ（group）、読解レベル（reading level）および聴覚フィードバック（auditory feedback）の関数として、参加者の平均読解力スコアを図１５に示す。図１６は、グループ、読解レベルおよび聴覚フィードバックの関数として、参加者の平均読字エラー数を示したものである。
【0092】
３因子が混合した分散解析（ＡＮＯＶＡ：analysis of variance）が、総合読解力スコアの平均差をグループ、読解レベル、および聴覚フィードバックの関数として調べるために実行された。グループおよび読解レベルの有意なメイン効果が見出された（それぞれｐ＝０．０００７および０．００１）。フィードバック対グループの有意な効果（図１７参照）も見出された（ｐ＝０．００３０）。全ての他の相互作用は有意なほど大きくはなかった（ｐ＞０．５）。一般的に、読解レベルが上がるほど読解力は下がる。正常な読字力を持つ参加者（読字健常者）は期待されるように遅れた読字力を持つ参加者（読字障害者）よりも良い読解力を示した。単一自由度対比（single degree of freedom contrasts）が聴覚フィードバック対グループの有意な相互作用を調べるために採用された（図１７参照）。遅れた読字力を持つ参加者はＦＡＦでより高い読解力を示したが、その一方、正常な読字力を持つ参加者はＮＡＦとＦＡＦで違いは見られなかった（ｐ＝０．４１）。遅れた読字力を持つ参加者はＮＡＦにおいて正常な読字力の参加者と比べてかなり低い読解力を示した（Ｐ＝０．０００１）が、その一方、ＦＡＦにおいてはグループ間で違いは全くなかった（Ｐ＝０．１８）。
【0093】
３因子が混合したＡＮＯＶＡは平均読字エラーの差をグループ、読解レベル、および聴覚フィードバックの関数として調べるために実行された。読解レベルの有意なメイン効果が見出された（ｐ＝０．０００１）。聴覚フィードバック対グループの有意な効果（図１８参照）も見出された（ｐ＝０．００３０）。全ての他のメイン効果および相互作用は有意なほど大きくはなかった（ｐ＞０．５）。一般的に、読解レベルが上がるほどエラーが増加した。単一自由度対比が聴覚フィードバック対グループの有意な相互作用を調べるために採用された（図１８参照）。遅れた読字力を持つ参加者はＦＡＦよりもＮＡＦの方で顕著により大きなエラーを有した（ｐ＝０．０００７）が、その一方、正常な読字力の参加者ではＮＡＦとＦＡＦの間で違いは全くなかった（ｐ＝０．１４）。遅れた読字力を持つ参加者はＮＡＦにおいて正常な読字力の参加者よりも顕著により多くのエラーを有した（ｐ＝０．００９５）が、その一方、ＦＡＦにおいてはグループの間で違いは全くなかった（Ｐ＝０．６１）。
【0094】
以上の説明は、本発明を具体的に分かりやすく理解するためのものであり、それに限定されるものではない。本発明のいくつかの例示的な実施形態について説明がなされたが、当業者であれば本発明の新規な教示と利点から大きく逸脱することなくそれらの形態について多くの変形と変更が可能であることは理解されよう。全てのこのような変更は、特許請求の範囲において画定される本発明の範囲内に包含されることを意図している。特許請求の範囲の請求項において、ミーンズ・プラス・ファンクション表現が使用されるものについては特定の機能を実現する構造と構造的な均等物だけでなく均等な構造も包含することを意図している。従って、以上の説明は本発明を分かりやするためのもので開示された実施形態に限定されるものではなく、また開示された実施形態とその変形と変更その他の形態は特許請求の範囲に包含されることを意図している。本発明は、特許請求の範囲の各請求項と各請求項の均等物によって定義される。