英国 Laryngograph 电子声门仪 EGG-A100

英国 Laryngograph Ltd 的 EGG-A100 Laryngograph Processor 是便携式模拟电喉图主机，集电喉图、麦克风前置放大器与基频提取于一体，目前仍在售。 置于甲状软骨两侧的一对镀金护环电极检测声带接触引起的组织电导变化，给出 Lx 波形、Sp 语音波形与 Tx 闭合脉冲（周期分辨率 1 微秒）。 输出范围 6 V pp 至 20 mV pp 噪声本底，信噪比约 40 dB；Lx 与 Sp 输出 ±5 V、600 欧；设录放、Aux（USB DSP 基座）与 BNC 插座。 厂商称适用于言语治疗师、耳鼻喉科、嗓音科学家与歌唱教师，也可用于食管语与吞咽障碍工作。 标配电极、三种颈带、驻极体麦克风与电源/充电器；选配其他尺寸电极、可充电电池（约 30 小时）、鼻音处理器、DSP 基座。 通过 CE Class IIa 认证，符合 EN60601 Class 2 type BF 安全标准。

仪器信息

品牌Laryngograph
型号EGG-A100
分类电子声门仪/喉头仪
仪器编码united-kingdom-laryngograph-electroglottograph-egg-a100
在售状态在售
地区来源英国
更新时间2026-10-10
研究领域生物声学与动物发声通讯、嗓音科学与喉生理学、发声产生的比较与进化生物学、实验语音学与言语科学、声带振动的生物力学与计算建模

技术参数

共 17 条规格记录

系统构成硬件+软件
测量对象声带接触（通用技术资料，非该型号专属）
可测量信号类型EGG 信号、麦克风信号
测量方法电声门图法（EGG）（通用技术资料，非该型号专属）
测量原理经颈部表面电极向声带施加微小电流，测量电气阻抗变化，非侵入式测定发声时声带接触面积（通用技术资料，非该型号专属）
采集通道数2 路
模拟输出信号类型语音信号、EGG 信号
供电方式9V 电池供电
电极放置方式两个电极分别置于颈部甲状软骨两侧（通用技术资料，非该型号专属）
标准配置清单主机、绑带、成人采集电极、儿童电极、歌唱专用电极、麦克风、数据连接线、采集分析软件
操作系统兼容性Windows
数据文件格式PCM、WAV
数据记录方式需另配外部记录器
实时显示内容波形、基频、振幅、光谱图、LPC 光谱
回放功能支持
预期用途研究用
应用领域语音学教学、田野调查、歌唱教学、歌唱训练

相关实验室

以下机构来自本仪器关联论文的作者署名，不代表已确认采购或持有该仪器。

京都大学

地区：日本

署名作者：克里斯蒂安·T·赫布斯特

研究方向：声膜、喉发声机制、叫声曲目、非线性现象发声

关联论文 1 篇

圣埃蒂安大学

地区：法国

署名作者：雅各布·C·邓恩

研究方向：声膜、喉发声机制、叫声曲目、非线性现象发声

关联论文 1 篇

安格利亚鲁斯金大学

地区：英国

署名作者：雅各布·C·邓恩

研究方向：声膜、喉发声机制、叫声曲目、非线性现象发声

关联论文 1 篇

维也纳大学

地区：奥地利

署名作者：克里斯蒂安·T·赫布斯特、雅各布·C·邓恩

研究方向：声膜、喉发声机制、叫声曲目、非线性现象发声

关联论文 1 篇

实验方法

研究方向：发声过程中声带相对接触面积的无创测量、基于电声门图波形形态的喉发声机制（声区）判别、基频提取与突发性频率跳变分析、离体喉发声实验与多通道信号同步采集、声膜振动及其在非人灵长类叫声曲目中的作用

离体猴喉发声实验中电声门图（EGG）与高速摄像、声学信号的同步采集

方法说明：该实验以卷尾猴（Sapajus apella）离体喉标本为对象，在人工供气台上重建自持振动发声，使用英国 Laryngograph 公司 EGG-A100 电子声门仪采集电声门图信号，同时同步记录声学信号、声门下压与声带振动高速视频。实验通过连续改变气流与声门下压，诱发声带与声膜两种不同振动模式，并捕捉二者之间的突发性基频跳变，从而在可控条件下揭示声膜参与振动对基频的抬升作用。EGG-A100 在该实验中的作用是提供与光学、声学信号严格时间对齐的声带接触面积变化曲线，用于逐周期确定振动周期、判别振动机制与定位机制转换时刻。

实验仪器：电子声门仪（喉头仪） EGG-A100；高速摄像机 FASTCAM NOVA S16；压力场传声器 4192 L-001；压力探头 PDS-70GA；数字质量流量控制器 CMQ-V；气动调压阀 10 202U；空气压缩机 SC820；多功能数据采集模块 PXI-6143；嵌入式控制器 PXIe-8840 QuadCore

实验步骤

  1. 离体喉标本制备

    说明：取自因其他研究目的安乐死的雄性卷尾猴（标本编号 Ca12、Ca18），死后立即摘取喉部，去除多余软组织，保留声带与声膜结构完整。

    关键点：标本必须在死后极短时间内摘取并保持湿润，避免组织脱水与黏膜性质改变，否则声带与声膜的振动特性会显著偏离在体状态。

  2. 实验台安装与气流供给

    说明：将喉标本固定于人工供气台，使用 Hitachi SC820 空压机供气，经 Fairchild 10 202U 气动调压阀与 CMQ-V 数字质量流量控制器调节，气流经加温加湿后送入声门下腔。

    关键点：气流必须加温加湿以模拟在体气道条件；流量与压力需可连续、平滑调节，以便扫描出振动模式转换的阈值区间。

  3. 电声门仪电极安装与信号接入

    说明：将 EGG-A100 电子声门仪的电极对置于喉标本甲状软骨两侧，使电流路径穿过声带接触区，仪器输出模拟电声门图信号并接入同步采集系统。

    关键点：电极必须夹持在声带振动平面对应高度并保持稳定接触；由于 EGG-A100 输出为模拟信号，需要外接采集卡完成数字化，采集通道与其他信号共用同一时基。

  4. 声学与压力传感器布置

    说明：在距声带约 22 cm 处布置 Brüel & Kjær 4192 L-001 压力场传声器采集辐射声压，在声门上游 32 cm 处以 PDS-70GA 压力探头测量声门下压（约 1～1.6 kPa 范围）。

    关键点：传声器与压力探头的位置须固定并记录，压力测点位置决定声门下压读数的换算基准，距离变化会直接影响声压级与压力的可比性。

  5. 高速摄像同步录制

    说明：使用 Photron FASTCAM NOVA S16（32 GB）高速摄像机自上方拍摄声带与声膜的振动过程，与 EGG、声学、压力信号共同触发。

    关键点：高速视频与 EGG 必须共享触发与时基，才能将光学观察到的声膜参与振动与 EGG 波形上的特征一一对应。

  6. 多通道同步数字化

    说明：全部模拟信号经 National Instruments PXI-6143 多功能 I/O 模块、PXIe-8840 四核嵌入式控制器以 50 kHz 采样率同步采集并存盘。

    关键点：50 kHz 的采样率保证了高频振动模式（声膜振动）波形细节不失真；所有通道必须严格同步采样，避免通道间相位偏差污染机制转换时刻的判定。

  7. 发声条件扫描与数据记录

    说明：连续改变供气流量与声带内收程度，使标本在低频（仅声带振动）与高频（声膜参与振动）两种模式间发生转换，逐次记录完整信号段。

    关键点：关键是捕捉到跨越模式转换阈值的连续过程，而非稳态片段，突发性频率跳变只有在扫描过程中才会出现。

  8. 信号后处理与基频计算

    说明：在 Praat 分析框架中对声学信号以自相关法计算基频，对 EGG 信号逐周期标注并按 fo = n/∑Tk 计算周期平均基频，高速视频经 FIJI 框架下的 Python 脚本生成数字频闪图（kymogram）。

    关键点：逐周期标注需采用统一的峰值拾取准则；在频率跳变区域自相关法可能产生倍频/分频误判，必须以 EGG 逐周期结果进行校验。

实验数据

电声门图（EGG/Lx）波形

数据来源：EGG-A100 电子声门仪模拟输出，经 NI PXI-6143 以 50 kHz 采样数字化

实验样本：随时间变化的声带接触面积相对量曲线，单个振动周期内呈快速闭合上升、缓慢开放下降的准周期波形，低频机制的下降相带有凸形拐点

数据呈现：时域波形图、与高速视频数字频闪图上下对齐的同步图、以相对周期为横轴的电声门图波形图（wavegram）

辐射声压声学信号

数据来源：Brüel & Kjær 4192 L-001 压力场传声器，距声带 22 cm，经同一采集系统 50 kHz 采样

实验样本：离体喉自持振动产生的声压时间序列，在模式转换处出现基频的阶跃式上跳或下跳

数据呈现：波形图、窄带语图（频谱图）、基频随时间变化曲线

声门下压与气流量

数据来源：PDS-70GA 压力探头（声门上游 32 cm）与 CMQ-V 数字质量流量控制器读数

实验样本：1～1.6 kPa 区间内连续变化的压力值及对应的气流量设定值

数据呈现：压力—时间曲线、压力—基频关系散点图

声带与声膜振动高速视频

数据来源：Photron FASTCAM NOVA S16 高速摄像机自上方拍摄

实验样本：逐帧记录的声带上表面与声膜运动图像序列

数据呈现：数字频闪图（kymogram，横轴为时间、纵轴为内外侧组织位移）、逐帧图像序列

振动机制（声区）标注结果

数据来源：由 EGG 波形形态与高速视频联合判读得到

实验样本：逐段标注为低频机制（仅声带振动）或高频机制（声膜参与振动），以及机制切换的时间点

数据呈现：分段着色的基频轨迹图、机制标签与波形图叠置显示

方法关联论文：“猴子的约德尔”——新世界猴发声中的频率跳变远超人类声区转换

基于电声门图波形形态的喉发声机制（声区）判别与频率跳变分析

方法说明：该方法利用 EGG-A100 电子声门仪采集的电声门图信号，在离体猴喉发声实验中对声带振动机制进行逐周期判别。低频机制（仅声带本体振动）与高频机制（声膜参与振动）在电声门图波形上呈现可区分的形态特征：前者在波形下降相出现凸形拐点，后者则在相对周期约 20% 处出现尖锐不连续。通过对电声门图波形的逐周期标注、以相对周期为横轴的波形图展示，并与高速摄像数字频闪图交叉验证，可确定机制转换发生的确切时刻及其对应的基频跳变幅度，进而与人类声区转换的跳变幅度进行定量比较。

实验仪器：电子声门仪（喉头仪） EGG-A100；高速摄像机 FASTCAM NOVA S16；多功能数据采集模块 PXI-6143；嵌入式控制器 PXIe-8840 QuadCore；压力场传声器 4192 L-001

实验步骤

  1. 电声门图信号截取与预处理

    说明：从 EGG-A100 采集的 50 kHz 连续信号中截取自持振动稳定段与机制转换过渡段，去除基线漂移，保留波形细节。

    关键点：高通去漂移的截止频率必须远低于最低基频，否则会破坏波形下降相的形态特征，导致机制判别失效。

  2. 逐周期人工标注

    说明：在 Praat 分析框架中按统一的峰值拾取准则，对连续声门周期逐个标注起止时刻。

    关键点：全部样本必须使用同一套峰值拾取准则；在频率跳变区域禁止依赖自动基频跟踪，必须人工核验以避免倍频或分频误判。

  3. 波形形态特征识别

    说明：检查每个周期波形：若下降相出现凸形拐点则判为低频机制；若在相对周期约 20% 处出现尖锐不连续则判为高频机制（声膜参与）。

    关键点：形态特征的判读须在归一化的相对周期坐标下进行，避免基频差异造成的时间轴拉伸影响特征位置的比较。

  4. 与高速摄像数字频闪图交叉验证

    说明：将同步采集的高速视频在 FIJI 框架下用 Python 生成数字频闪图，直接观察声膜是否参与振动，并与电声门图的机制判读结果逐段比对。

    关键点：光学证据是机制判别的金标准，电声门图形态特征只有在与频闪图一致时才可被推广用于无法成像的在体记录数据。

  5. 基频计算与跳变量化

    说明：按 fo = n/∑Tk 计算逐段周期平均基频，定位机制切换点前后的基频值，计算跳变的绝对值与比值。

    关键点：跳变点前后必须各取足够多的稳定周期求均值，避免过渡态个别畸变周期拉偏统计结果。

  6. 跨条件与跨物种比较

    说明：汇总离体标本与在体记录中各物种出现的机制类型与跳变幅度，并与人类声区转换的已知跳变幅度进行对照。

    关键点：比较时须统一跳变幅度的度量方式（如半音数或频率比），否则不同物种、不同基频区间的结果不可比。

实验数据

归一化电声门图周期波形

数据来源：EGG-A100 电子声门仪信号经逐周期标注与相对周期归一化

实验样本：以相对周期 0～100% 为横轴、接触量为纵轴的单周期波形，低频机制下降相含凸形拐点，高频机制在约 20% 处含尖锐不连续

数据呈现：叠置的单周期波形图、以时间为纵轴的电声门图波形图（wavegram）

逐周期基频序列

数据来源：电声门图逐周期标注结果按 fo = n/∑Tk 计算

实验样本：随时间变化的基频序列，在机制切换处呈现阶跃式跳变

数据呈现：基频随时间变化曲线，按机制类型分段着色

数字频闪图（kymogram）

数据来源：Photron FASTCAM NOVA S16 高速视频经 FIJI 框架下 Python 脚本处理

实验样本：横轴为时间、纵轴为组织内外侧位移的条带图像，可分辨声膜与声带本体各自的运动轨迹

数据呈现：灰度频闪图，与同时刻电声门图波形上下对齐显示

机制分类与跳变幅度统计表

数据来源：由波形形态判读与频闪图验证汇总而成

实验样本：各物种、各标本、各发声条件下的机制标签及对应的基频跳变幅度记录

数据呈现：分组柱状图、箱线图

方法关联论文：“猴子的约德尔”——新世界猴发声中的频率跳变远超人类声区转换

主要部件

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“猴子的约德尔”——新世界猴发声中的频率跳变远超人类声区转换

原文题名：'Monkey yodels'-frequency jumps in New World monkey vocalizations greatly surpass human vocal register transitions

发表年份：2025

作者：克里斯蒂安·T·赫布斯特；德田功；西村剛；斯滕·特恩斯特勒姆；维基·奥西奥；马塞洛·利维；W·特库姆塞·菲奇；雅各布·C·邓恩

刊源：Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences

DOI 10.1098/rstb.2024.0005
查看论文摘要与书目信息

摘要 · 中文整理：本研究考察了一个独特的新世界猴发声数据库中突发性频率跳变的成因。研究综合采用在体声学与电声门图记录、离体喉声带动力学实验以及计算建模三种手段，重点关注声膜的作用——声膜是绝大多数灵长类声带向上延伸出的薄片结构，而人类不具备。在所考察的六个物种中，有三个物种观察到两种不同的声带振动模式：第一种仅由声带本体振动，产生低频振荡，与人类发声的机制类似；第二种则有声膜参与，产生频率高得多的振荡。三组数据中均观察到基频的突然跃变。尽管这些现象令人联想到某些人类歌唱风格（如约德尔唱法）中的快速频率转换，但所研究的非人灵长类的频率跳变幅度要大得多。研究数据表明，发声器官外周解剖结构的改变是非人灵长类发声曲目多样性与复杂性的重要来源。研究进一步提出，物种的叫声曲目与其使用不同喉发声机制发声的能力密切相关，这与人类的声区现象相类似。

原文摘要：We investigated the causal basis of abrupt frequency jumps in a unique database of New World monkey vocalizations. We used a combination of acoustic and electroglottographic recordings in vivo, excised larynx investigations of vocal fold dynamics, and computational modelling. We particularly attended to the contribution of the vocal membranes: thin upward extensions of the vocal folds found in most primates but absent in humans. In three of the six investigated species, we observed two distinct modes of vocal fold vibration. The first, involving vocal fold vibration alone, produced low-frequency oscillations, and is analogous to that underlying human phonation. The second, incorporating the vocal membranes, resulted in much higher-frequency oscillation. Abrupt fundamental frequency shifts were observed in all three datasets. While these data are reminiscent of the rapid transitions in frequency observed in certain human singing styles (e.g. yodelling), the frequency jumps are considerably larger in the nonhuman primates studied. Our data suggest that peripheral modifications of vocal anatomy provide an important source of variability and complexity in the vocal repertoires of nonhuman primates. We further propose that the call repertoire is crucially related to a species' ability to vocalize with different laryngeal mechanisms, analogous to human vocal registers.

关键词：声膜、喉发声机制、叫声曲目、非线性现象发声、基频控制

研究目标：解释新世界猴叫声中出现的突发性基频跳变究竟由何种生理机制造成，明确声膜在其中的作用，并回答非人灵长类是否存在类似人类声区转换的多种喉发声机制。

主要结论：三个受试物种的声带存在两种彼此独立的振动模式：仅声带本体振动产生低频，声膜参与振动产生高得多的频率；两种模式之间的切换造成突发性基频跳变，其跳变幅度远大于人类的声区转换。发声器官外周解剖结构（声膜）的差异是非人灵长类叫声复杂性的重要来源，物种叫声曲目的丰富程度与其可使用的喉发声机制数量密切相关。

创新点：首次将在体声学与电声门图同步记录、离体喉高速摄像与 EGG 同步实验、以及包含声膜自由度的集中质量计算模型三者结合，在同一研究框架内证明声膜振动是非人灵长类频率跳变的直接成因，并提出以“喉发声机制”（声区）概念统一解释非人灵长类叫声曲目的结构。

后续建议：扩大物种与样本量，覆盖旧世界猴与类人猿，检验声膜致频率跳变机制的普遍性；在离体实验中增加声膜形态学定量测量（长度、厚度、刚度），建立形态参数与跳变阈值的定量关系；对在体记录同步引入可穿戴式高速成像或超声，弥补在体条件下无法直接观察声膜振动的不足；改进计算模型，纳入声道声学负载与非线性源—滤波耦合，检验声道对机制转换阈值的影响；结合行为学与社会语境数据，验证不同喉发声机制与特定交流功能之间的对应关系

APA 引文：Herbst, C. T., Tokuda, I. T., Nishimura, T., Ternström, S., Ossio, V., Levy, M., Fitch, W. T., & Dunn, J. C. (2025). 'Monkey yodels'-frequency jumps in New World monkey vocalizations greatly surpass human vocal register transitions. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 380(1923), 20240005. https://doi.org/10.1098/rstb.2024.0005

仪器引用：EGG data were acquired with an EGG-A100 laryngograph microprocessor (Laryngograph Ltd., London, UK).

仪器引用：EGG data were acquired with an EGG-A100 laryngograph microprocessor (Laryngograph Ltd., London, UK). All signals were simultaneously acquired and digitized with a PXI-6143 multifunction I/O module connected to PXIe-8840 QuadCore embedded controller (both National Instruments, Austin, TX, USA) at a sampling rate of 50 kHz.

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