with マスク時代のウエアラブルなコミュニケーション支援ツールの開発
Project/Area Number |
22K10703
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 58050:Fundamental of nursing-related
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Research Institution | Kumamoto University |
Principal Investigator |
前田 ひとみ 熊本大学, 大学院生命科学研究部(保), 教授 (90183607)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 牧子 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (90629651)
福重 真美 熊本大学, 大学院生命科学研究部(保), 助教 (80865600)
松本 智晴 熊本大学, 大学院生命科学研究部(保), 准教授 (80540781)
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Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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Keywords | ウエアラブルマイク / コミュニケーション / 飛沫感染予防策 / マスク / 飛沫感染予防 |
Outline of Research at the Start |
マスクを着用すると音声の音圧レベルが低下することから、意識的に大声で話したり、聞き間違いが生じる。本研究では、超薄型のPZT圧電膜マイクを開発し、マスクに直接貼った場合やマスクを着用した状態でも使用可能な咽喉マイクとしての有効性を検証する。本研究の成果は、コミュニケーション時の飛沫感染予防対策に寄与できるだけなく、音声による生体機能評価にも応用できる可能性が高い。
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Outline of Annual Research Achievements |
新型コロナウイルス感染症などの飛沫感染を予防するためにはマスク着用が欠かせない。しかし、マスクを着用すると、声の遮断や、マスク自体が物理的な周波数フィルタとなることから、コミュニケーションが阻害される可能性が高くなる。マスク着用時においても円滑なコミュニケーションを達成するために、ゾルゲルコンポジットによる貼り付け型音響マイクの開発を行った。 圧電式マイクロフォンとは、振動を圧電効果により電気信号に変換するマイクである。本研究ではフレキシブル金属基板上のゾルゲル複合体法によって圧電マイクを開発した。作製した圧電膜は多孔性圧電膜であり、空孔が振動を吸収することでリンギングが抑制されバッキング材が不要になることから、従来の圧電マイクよりもフレキシブルでウェアラブルな圧電マイクを作製することができる。基盤は耐熱性と柔軟性を考慮し、厚さ50μmのSUS304を使用し、膜厚は作製の容易さを考慮し80~100μmとした。上部電極およびグラウンドに接続する配線は同軸ケーブルから取り出し、同軸ケーブルのもう一端は、録音デバイスに直接接続できるミニプラグ端子に接続した。 声帯の長さや発声器官の形状には個人差があるため、不織布マスク用の市販のマスクフレームに圧電マイクをテープで固定し、マスクをした状態で計測を行った。圧電マイクの大きさは12×6 mmと18×4 mmを用いたが、18×4 mmの細長い形状の方が、デバイスをマスクフレームに装着できることから、測定の再現性が高まった。Perceptual Evaluation of Speech Quality (PESQ)を用い、MOS値による音声品質評価を行ったところ、すべての項目で18×4 mmの方が高得点で、音声認識正答率も59.7%から65.7%に向上した。また、主観的な評価では、こもりの減少が確認された。さらに、録音音声に拍手などの外部雑音も入っていなかったことから、外部雑音に強い音響マイクとしての応用が期待できる。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
マイクの形状を変えたことで、マイクフレームに装着できるようになり、音声評価の再現性が高まった。ピンマイクに比べて音質はやや劣るものの、市販の咽頭マイクよりも認識率に優れており、雑音下で録音しても、雑音が録音音声に含まれていなかったことから、雑音下での補助コミュニケーションツールとしての可能性も示唆される。
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Strategy for Future Research Activity |
今年度は以下に取組む。 〇PZT圧電膜マイクの評価に基づく修正:①ICレコーダーに有線で接続したPZT圧電膜マイクが装填されたマスクを着用した場合、②ICレコーダーに有線で接続したPZT圧電膜マイクを咽喉部分に装着し、マスクを着用した場合、③ICレコーダーに有線で接続した市販の咽喉マイクロを咽喉部分に装着し、マスクを着用した場合、④マスクのみを着用した場合の4パターンの音声解析を行い、高い音声感度を得るためのPZT圧電膜の基板面積を確定する。 ○実証試験:上記の実験で収集した音声データを編集し、被験者に聴いてもらい、VCV音声、国際音声記号別、母音・子音別の正答率と異聴内容を比較し、試作品の実用化を評価する。
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Report
(1 results)
Research Products
(2 results)