マウスピース型歯骨導アクチュエータを用いた受聴

(1)

マウスピース型歯骨導アクチュエータを用いた受聴

Hearing of Bone-Conduted Sound via teeth with a Mouthpiece-formed Actuator

1W100165-2

久世大指導教員及川靖広教授

KUZE Dai Prof. OIKAWA Yasuhiro

概要：本研究では，以前本研究室で提案したマウスピース型アクチュエータを使用し，歯骨導音受聴における明瞭性の向上を目的とした受聴特性の測定を行った．中切歯，犬歯，第二大臼歯による受聴特性を測定し，結果歯毎の受聴特性に違いは確認できなかったが，共通する傾向が確認できた．また日本語単音節による明瞭性測定を行い，各歯での明瞭性に違いは確認されなかったが，受聴特性より補正を行ったところ，各歯に明瞭性の向上が確認できた．

キーワード：骨導音，歯，マウスピース，明瞭性，相対加速度，機械インピーダンス

Keywords: bone-conducted sound,teeth,mouthpiece

，

legibility

，

relative acceleration level

，

mechanical impedance

1.

まえがき

普段我々が受聴している音は気導音と呼ばれ，外耳，

中耳を介し，蝸牛管に伝播されるが，その一方で骨導音は，頭蓋骨の振動から直接蝸牛管に振動を加えていることから

[1]

，気導音とは異なる伝達経路で振動が伝播しており，気導音の影響を受けにくく，騒音下での受聴能力に優れている．また骨導音は外耳，中耳を介さないので，

伝音性難聴を患っていても受聴可能であり，伝音性難聴に有効である．

本研究室では歯骨導音に着目したコミュニケーションエイドの研究を行っており，これまで超磁歪型素子を用いた歯骨導アクチュエータ，マウスピース型歯骨導アクチュエータの提案を行ってきた

[2]

．歯は剥き出しの骨であり直接加振可能であることから，皮膚を介した加振と比べて，効率的な音伝達が期待できる．

歯骨導音受聴における明瞭性の向上を目的とし，本研究では，このマウスピース型歯骨導アクチュエータを用いて，中切歯

(Incisor)

，犬歯

(Canine)

，第二大臼歯

(Molar)

における受聴特性，明瞭性の測定を行った．

2.

マウスピース型歯骨導アクチュエータマウスピース型歯骨導アクチュエータ

(

以下アクチュエータ）を図―

1

に示す．振動子として圧電素子であるスライブ社

K2512U1

を中切歯，犬歯，第二大臼歯に接触するよう設置し，エチレンビニルアセテートシートでパウチ加工した．マウスピースは各歯に対し振動子の位置を固定できるので，加振位置や振動子を歯に接触させる圧力を一定に保つことが可能である．また，アクチュエータを口内に装着したときと，歯型の石膏に設置したときの周波数特性を図―

2

に示す．比較すると二条件下での周波数特性は類似しており，本研究では，石膏と口内ではアクチュエータの挙動は同等とみなす．

図―1 マウスピース型歯骨導アクチュエータ

10

²

10

³

10

⁴

10

⁻¹²

10

⁻¹¹

10

⁻¹⁰

10

⁻⁹

10

⁻⁸

10

⁻⁷

Frequency [Hz]

Vibration Velocity [m/s]

on plaster in mouth

図―2 マウスピース型歯骨導アクチュエータの周波数特性

3.

受聴特性測定

3. 1

機械インピーダンス測定

機械インピーダンスは，物質の振動しにくさの指標である．歯の各周波数における機械インピーダンスを測定し，振動の傾向を確認した．正常な聴力を持つ

20

代成人

5

名より測定を行った．検知限測定を行い，各周波数での検知限にあたる電圧値を記録した．その電圧値をアクチュエータに再印加，測定した振動速度と振動加速度を用いて次の式より，機械インピーダンスを導出した．

Z

tooth

= m × a

v [g/s] (1)

(2)

10

³

10

⁴

10

⁴

10

⁵

Frequency [Hz]

Incisor Canine Molar

図―3 機械インピーダンス特性

10

³

10

⁴

10 20 30 40 50 60 70 80

Frequency [Hz]

R el ativ e Vibr ation Acceleration [dB]

Incisor Canine Molar

図―4 ラウドネス特性

Bone−Conducted Sound Air−Conducted Sound 0

20 40 60 80 100

Pe rc e n t C ollect [%]

Incisor Canine Molar

58.3 86.7

76.7

92.5

図―5 気導音と骨導音の明瞭性の比較

Not Corrected Corrected by Loudness 0

20 40 60 80 100 Incisor

Canine

Molar

86.1

71.1 71.1

77.2 80.0

93.3

図―6 受聴特性での補正有無による明瞭性の比較

また，アクチュエータへの実験音源の印加にはファンクションジェネレータを用い，被験者には気導音の混入を防ぐために耳栓，イヤーマフを装着させた．測定結果を図―

3

に示す．低周波帯域に比べ高周波帯域の方が振動しにくいことがわかる．

3. 2

ラウドネス測定

ラウドネスとは，人が感じる音の大きさの指標であり，

人の聴覚特性を表している．気導音におけるラウドネスは，受聴する音圧に依存する．骨導音受聴における物理量は加速度であるので，

1 kHz

における加速度を基準とした相対加速度レベルによって受聴特性を評価する．測定した振動加速度を用いて次の式より，相対加速度レベルを導出した．

a

dB

= 30 + 10 × log

₁₀

( a

²

a

²_1kHz

)

[dB] (2)

被験者には気導音の混入を防ぐために耳栓，イヤーマフを装着させた．測定結果を図―

4

に示す．高周波帯域に比べ低周波帯域で聞こえが良いことがわかる．

4.

明瞭性測定

アクチュエータを用いて明瞭性の測定を行った．図―

2

に示したアクチュエータの周波数特性を考慮し，今回測定音源として使用する日本聴覚医学会の

67S-

語表の

20

音を，周波数特性の逆フィルタにより予め補正した．測定は次の条件で比較を行った．

(a)

気導音・骨導音

(b)

骨導音（ラウドネスによる受聴特性の補正有・無）

気導音と骨導音の明瞭性の比較を行った．またラウドネス測定での受聴特性の傾向から測定音源の補正を行い，

明瞭性の向上に寄与できるか比較した．

気導音に比べ骨導音の方が正答率が低く，明瞭性が低いことが分かる．また受聴特性より補正を行うことで明瞭性に向上が見られた．

5.

むすび

受聴特性において，三歯による受聴特性に差は確認できなかったが，共通する傾向が見られた．また，明瞭性測定においても，三歯での明確な明瞭性に差は見られなかったが，受聴特性による補正を行うことで，明瞭性が向上することが分かった．今後は受聴特性による補正の実用化を目指す．

参考文献

[1]

境久雄，中山剛，聴覚と音響心理，pp.2-5，コロナ社，

東京，1978.