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전자기 발성술

Electromagnetic articulography
인간의 입 중간 보기.변환기(센서) 코일은 일반적으로 혀와 입술에 위치한다.

전자기 발성술(EMA)은 입의 일부의 위치를 측정하는 방법이다.EMA는 혀와 입의 다른 부분에 배치된 센서 코일을 사용하여 말하거나 삼키는 동안 시간에 따른 위치와 움직임을 측정한다.머리 주위의 유도 코일은 입 안의 센서에 전류를 발생시키거나 유도하는 전자기장을 생성한다.유도된 전류가 거리의 큐브에 반비례하기 때문에 컴퓨터는 생성된 전류를 분석하고 센서 코일의 공간 위치를 결정할 수 있다.

EMA는 언어학과 음성 병리학에서 발음을 연구하기 위해 사용되고, 의학에서는 후두혈성 요독증을 연구하기 위해 사용된다.이용 가능한 데이터의 종류와 양에 따른 절충과 함께 관절 및 섭취를 연구하기 위해 다른 방법이 사용되어 왔다.팔라토그래피는 일부 언어 자음 등 입구와 접촉하는 발음을 연구할 수 있지만 EMA와 달리 팔라토그래프는 모음 등 접촉하지 않는 소리에 대한 데이터를 제공할 수 없다.투시 진단과 X선 마이크로빔은 EMA와 같이 입구의 비접촉 움직임을 조사할 수 있지만 대상자를 이온화 방사선에 노출시켜 주어진 참가자로부터 수집할 수 있는 데이터의 양을 제한한다.

작동 원리

발성체의 움직임을 관찰하는 능력은 소리가 생성되는 방식을 이해하기 위해 음성학의 연구에 매우 중요했다.[1]

전자기 발현술은 전자기 유도의 원리를 이용하여 입 안과 입 주위의 다양한 지점의 위치와 움직임을 측정한다.전자기 송신기를 포함한 헬멧은 다른 주파수에서 송신기를 통해 전류를 작동시킴으로써 가변 자기장을 생성한다.입안에 중간 위치하는 센서 코일은 송신기에서 거리의 큐브에 반비례하는 자기장을 통해 이동하면서 전류를 생성한다.[2]유도된 전류는 송신기 코일 및 복합 신호와 동일한 주파수로 교대하여 각 개별 코일과의 거리를 결정할 수 있으므로 공간 내 센서의 위치를 결정할 수 있다.[3][4]

2차원 관절로 송신 코일은 이마, 턱, 목의 정중 시상면을 따라 정삼각형으로 배치된다.[2]송신기 코일의 기하학적 방향 때문에 혀에 놓인 센서 코일이 정중 시상면의 약 1cm 이내에 머무르고 30도 이상 각도가 되지 않는 한 정확한 판독을 할 수 있다.[4]

3차원으로 측정할 수 있는 아티큘로그래프는 구형 구성으로 구성된 6개의 송신 코일을 사용한다.송신기는 센서 코일의 축이 세 개 이상의 송신기와 수직이 되지 않도록 배치된다.송신기 구성과 다차원 측정 능력을 통해 3차원 아티큘로그래프는 시상면 밖에서 측정할 수 있다. 2D 아티큘로그래프는 피험자의 머리가 측정면에서 떨어지지 않도록 제한적인 헤드마운트를 요구한다.3D 아티큘로그래프는 시상면 밖에서 측정할 수 있기 때문에, 덜 제한적인 헤드마운트를 사용할 수 있다.[5]

2차원 및 3차원 센서 개발

토마스 힉슨은 관절성을 측정하기 위한 전자기 원리의 사용을 처음으로 기술했다.미국음향학회지(The Journal of America)에 실린 편집자에게 보낸 편지에서 그는 센서 코일 2개와 제너레이터 코일 1개를 사용하는 설정을 설명했다.목의 이마와 뒷면에 부착된 센서 코일은 정지 상태를 유지하며, 턱에 부착된 제너레이터 코일은 센서 코일에 가변 전류를 생성한다.이 전류는 이차원의 거리를 결정하는 데 사용될 수 있다.[6]

Hixon's와 같은 초기 EMA 시스템은 센서 코일의 기울기가 데이터를 기울일 수 있는 유도 전류의 변화를 유발하기 때문에 사용 중 혀 기울기를 회계처리하는 데 문제가 있었다.[1]1987년 폴 숄 외는 센서 코일의 위치를 삼각측량하고 경사를 설명하기 위해 3개의 송신기 코일(Hixon의 발전기 코일과 아날로그)과 컴퓨터 소프트웨어를 사용하는 개선된 시스템을 발표했다.[1]그러나 현대의 2차원 시스템은 여전히 30도를 넘는 센서 기울기를 보상할 수 없으며, 센서 코일을 입의 중심선 밖으로 이동시키면 측정이 왜곡된다.[2][4]1993년 안드레아스 지에르드트는 2009년경부터 3차원 아티큘로그래프가 상업적으로만 이용 가능했음에도 불구하고 움직임을 3차원으로 측정할 수 있는 아티큘로그래프에 대한 설명을 발표했다.[5]지에르드트의 개념화는 6개의 송신 코일을 서로 등거리하게 했다.센서 코일은 쌍극이기 때문에 송신기 코일에 수직일 때 유도된 전류가 0이므로 Zierdt는 센서 코일의 특정 회전 시 3개 이상의 송신기 코일에 수직이 되지 않도록 송신기 코일을 조정하여 최소 3개의 송신기 코일이 센소의 위치를 삼각측량할 수 있도록 했다.r.[5][7]

트럼펫 연주자의 혀 움직임 시각화

과목에 미치는 영향

센서 코일이 피사체의 혀에 놓이기 때문에 코일의 위치에 따라 관절에 영향을 줄 수 있지만, 코일로 인해 관절에 변화가 생기는지는 비교 분석에서 알 수 없다.코일은 크기가 약 3mm이며 측정 시 특별히 큰 오차원으로 간주되지 않는다.일부 연구원들은 피실험자들이 혀 끝에 있는 센서 코일에 의해 자극되어 관절에 장애를 일으킬 수 있다는 것을 발견했다.마찬가지로 센서 코일에 부착된 와이어는 입의 옆면이 닳지 않을 경우 관절을 억제할 수 있다.[8]

전자기장에 장기간 노출되는 것이 인간의 건강에 해롭다는 사실은 드러나지 않았지만 임신 중이거나 페이스메이커를 이용하는 피실험자는 피하는 것이 좋다.가이드라인은 안전한 연속 노출에 대한 한도를 100μT에서 200μT 사이에 둔다.[9]전자기 아티큘로그래프에 의한 장과 주파수 출력은 컴퓨터 단말기에 의해 출력되는 것과 비교가 되며, 최대 측정값은 약 10μT이다.

대체 방법

전자기 발현술에 앞서 다양한 진단 기법이 나왔다.

팔라토그래피와 전기로파토그래피

주요기사 : 팔라토그래피 및 전기자그래피

팔레토그래피와 전기분포그래피 모두 입구와 혀의 접촉을 측정하기 때문에 모음과 같은 입구와 접촉하지 않는 관절은 측정할 수 없다.[10]

팔레토그래피는 혀에 색소를 입힌 물질을 도장하는 것을 포함한다. 그리고 나서 관절 중에 미각으로 옮겨진다.그런 다음 미각의 사진을 찍어 접촉 위치를 기록하고, 또 다른 미각 사진을 찍게 되면 입을 씻어내고 혀를 다시 칠한다.특히 현장 작업에 자주 사용되는 저비용 방법으로는 대량의 데이터를 수집하기가 어려울 수 있다.[10][11]

전기분포그래피에는 접점을 측정하는 전극이 들어 있는 맞춤형 인공 입구를 사용하는 것이 포함된다.여러 접점을 기록할 수 있는 동안 인공 입천장이 관절에 방해가 되거나 간섭할 수 있으며, 각 과목은 맞춤 입천장이 필요하다.[12]

비디오 형광 투시

주요 기사:형광 투시

비디오 형광 투시법은 X선 방사선을 이용하여 관절이나 삼키는 동안 입의 움직이는 사진을 만들어 낸다.삼키는 동안 소화관 전체를 촬영할 수 있는 능력 때문에 이상증 연구에서는 금본위제로 꼽힌다.[13]음식의 흡인력을 연구하고 치료하는데, 삼키는 동안 소화관의 어떤 부분이 오작동하는지, 삼키는 것이 가장 쉬운 위치 등에 자주 사용된다.[14]세션은 방사선 피폭의 위험으로 인해 일반적으로 3분으로 제한되므로 제한된 데이터만 수집할 수 있다.[4][15]그리고 그것은 혀의 움직임의 미세한 곡물 분석을 허용하지 않는다.

X선 마이크로빔

비디오 형광 투시법과 유사하게 X선 마이크로빔 연구는 방사선을 이용하여 관절기의 움직임을 연구한다.EMA에서 사용되는 코일과 비슷한 크기의 금알갱이가 입 안과 주변에 놓여 있다. 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 좁은 X선 빔(약 6mm2)을 펠릿에 집중시키고 움직일 때 추적하는 것으로 방사선 노출이 제한된다.[16]EMA와 마찬가지로 X선 마이크로빔 연구는 펠릿의 배치에 의해 제한된다.방사선 피폭은 최소화할 수 있지만 위스콘신대 특유의 시스템이라 접근이 쉽지 않다.[4][16][17]

참조

  1. ^ a b c Schönle, Paul; Klause Gräbe; Peter Wenig; Jörg Höhne; Jörg Schrader, and Bastian Conrad. 1987. Electromagnetic Articulography: Use of Alternating Magnetic Fields for Tracking Movements of Multiple Points Inside and Outside the Vocal Tract. Brain and Language 31. 26–35.
  2. ^ a b c Zhang, Jie; Ian Maddieson; Taehong Cho, and Marco Baroni. 1999. Articulograph AG100 Electromagnetic Articulation Analyzer Homemade Manual UCLA Phonetics Lab. Web: UCLA.
  3. ^ Maassen, Ben, and Pascal van Lieshout. 2010. Speech Motor Control: New Developments in Basic and Applied Research, 325. Oxford: Oxford University Press.
  4. ^ a b c d e Steele, Catriona. 2004. Use of Electromagnetic Midsagittal Articulography in the Study of Swallowing. Journal of Speech, Language, and Hearing Research 47. 342–352.
  5. ^ a b c Yunusova, Yana; Jordan Green, and Antje Mefferd. 2009. Accuracy Assessment for AG500, Electromagnetic Articulograph. Journal of Speech, Language, and Hearing Research 52. 547–555.
  6. ^ Hixon, Thomas. 1971. An Electromagnetic Method for Transducing Jaw Movements during Speech. Acoustical Society of America 49. 603–606.
  7. ^ Zierdt, Andreas. 1993. Problems of Electromagnetic Position Transduction for a Three-Dimensional Articulographic Measurement System. Institut für Phonetik und sprachliche Kommunikation der Universitat Munchen - Forschungsberichte 31. 137–141.
  8. ^ Hardcastle, William, and Nigel Hewlett. 2006. Coarticulation: Theory, Data, and Techniques. (Cambridge Studies in Speech Science and Communication). Cambridge University Press.
  9. ^ Bernhardt, J.H.. 1988. The establishment of frequency dependent limits for electric and magnetic fields and evaluation of indirect effects. Radiation and Environmental Biophysics 27. 1–27.
  10. ^ a b Anderson, Victoria; Patrick Barjam; Robert Bowen, and Katya Pertsova. 2003. Practical Points. (Static Palatography). Web: University of California Los Angeles Linguistics.
  11. ^ Anderson, Victoria; Patrick Barjam; Robert Bowen, and Katya Pertsova. 2003. Palatograms. (Static Palatography). Web: University of California Los Angeles Linguistics.
  12. ^ Toutios, Asterios, and Konstantinos Margaritis. 2005. On the acoustic-to-electropalatographic mapping. Nonlinear Analyses and Algorithms for Speech Processing ed. by Marcos Faundez-Zanuy, Léonard Janer, Anna Esposito, Antonio Satue-Villar, Josep Roure, and Virginia Espinosa-Duro, 186–195. Barcelona, Spain: International Conference on Non-Linear Speech Processing.
  13. ^ Olthoff, Arno; Shuo Zhang; Renate Schweizer, and Jens Frahm. 2014. On the Physiology of Normal Swallowing as Revealed by Magnetic Resonance Imaging in Real Time. Gastroenterology Research and Practice 2014. n.p..
  14. ^ American Speech-Language-Hearing Association. n.d.. Videofluoroscopic Swallowing Study (VFSS). Web: American Speech-Language-Hearing Association.
  15. ^ Gramigna, Gary. 2006. How to perform video-fluoroscopic swallowing studies.GI Motility online ed. by Raj Goyal, and Reza Shaker, n.p.. Part 1; (GI Motility online). Web: Nature.
  16. ^ a b Westbury, John. 1991. The significance and measurement of head position during speech production experiments using the x-ray microbeam system. Journal of the Acoustical Society of America 89. 1782 – 1793.
  17. ^ Westbury, John. June 1994. XRMB History. X-ray Microbeam Speech Production Database User's Handbook, 4–7. University of Wisconsin.

외부 링크