The influence of inaudible high frequency waves on sound quality and vital activities

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K12029
• Research Institution: Future University-Hakodate
• Principal Investigator: 伊藤 精英 公立はこだて未来大学, システム情報科学部, 教授 (90325895)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 直行 公立はこだて未来大学, システム情報科学部, 教授 (70312668)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 聴覚印象 / 生体反応 / 自然音 / 音楽

Outline of Annual Research Achievements

本研究では可聴帯域を超える超高周波を含む空気振動が人の音の質感認知と生体に及ぼす効果の解明を目指す．20年度は超高周波音の知覚が耳介によってどう変容するのかを明らかにするため，疑似耳介に小型マイクを装着して超高周波音を含む音波を録音し周波数解析したが，特徴的な傾向は認められなかった．21年度は人の外耳道に挿入可能なバイノーラルマイクで再度外耳道周辺の空気振動を録音解析すると共に，可聴域外空気振動の無自覚的な生体活動に対する影響の解明を目的とし，超高周波を含む自然環境音聴取時の皮膚表面温度の変化を測定した．前額部の体表面温度は比較的恒常的であるのに対し鼻部は自律神経系の影響を受けやすいため，これらの皮膚温度比を求めた．超高周波の有無で比較すると，音提示後60秒秒以後は超高周波付加条件では上下動を繰り返しながら上昇傾向となり副交感神経が活性化するのに対し，可聴音のみでは下降傾向となり交感神経が活性化することが明らかとなった．
22年度は前述のマイクを装着し，90kHzを最大とするピンクノイズスパイク，ホワイトノイズの超高周波と，可聴音を曝露した際の外耳道内の周波数解析を実施した．その結果，可聴音のみの曝露と比較して，可聴音に超高周波空気振動を付加した場合に，128Hz以下の低周波帯域でピークとディップの特徴が認められた．これらの特徴は，ノイズの種類によって異なっていた．これを受け，バイノーラルマイク単体及びダミーヘッド装着時の低周波領域を周波数解析したところ，人に装着した時のようなピークとディップは認められなかった．超高周波空気振動が低周波可聴音に影響することが示唆されたことから，自然音に低周波と超高周波を付加して人に曝露した．曝露中の生体指標を指先の皮膚温度としたところ，低周波と超高周波音を付加した条件の方が可聴音のみの条件に比べて皮膚表面温度が高くなる傾向にあった．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウィルス感染拡大のため，実験協力者の招集を自粛したため，一部の実験を延期した．さらに，同じ理由により，機材の調達が困難なものがあったため，一部の実験を延期した．

Strategy for Future Research Activity

可聴音のみの条件と，可聴音に超高周波を付加した条件の2条件で，2020年度は耳介周辺の毛細血管血流量の変化を検討し，2021年度は前額部と鼻頂部の表面皮膚温度を計測した．2022年度は自然音に低周波と超高周波音を付加すると、指先の皮膚表面温度が高くなる傾向が明らかになった．
本研究の当初は生体指標として脳波計測を検討していたが，人の末梢皮膚表面温度の方が実験条件の要因操作に鋭敏であるように思われるので，2023年度は皮膚表面温度を用いて，超高周波空気振動が可聴音とともに呈示される際の人に及ぼす影響について分析を進める．

Causes of Carryover

2020～2022年度は新型コロナウィルス感染防止のために実験協力者を多数集めることや，計測機器を装着しての心理・生理実験を実施することが困難であったため，実験協力者への謝金の支払いが生じなかった．さらに，国際学会が延期となったりオンライン開催となったりしたため，学会発表のための国内旅費及び海外旅費に助成金を利用することができなかった．
2023年度は実験協力者を募り，過去3年間の示唆を受け，皮膚表面温度を生体指標として，超高周波空気振動が可聴音とともに呈示される際の人に及ぼす影響について分析を進め，聴覚印象評価も求めた結果をもとに，国内学会及び国際学会に発表する．
なお，2023年度の実験では生体指標を皮膚表面温度とするため，当初助成金で購入を予定していたPolymateⅡ専用小型生体電極は用いない予定である．