2012 Fiscal Year Research-status Report
ＭＲＩ騒音低減のためのヘッドマウント型アクティブ消音システムの開発
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24560280
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
梶川 嘉延 関西大学, システム理工学部, 教授 (30268312)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
棟安 実治 関西大学, システム理工学部, 教授 (30229942)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | アクティブノイズコントロール / MRI / ヘッドマウント型 / 騒音対策 / 能動騒音制御 / 主観評価実験 |
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| Research Abstract |
MRIはその撮像の際に静磁場中に配置された傾斜磁場コイルに電流の緩急を与えるため，ローレンツ力により傾斜磁場コイルが振動し，その結果非常に音圧レベルの高い騒音が発生することが知られている．実際，MRI装置による検査を受ける際には患者は耳栓やイヤープロテクタの装着を余儀なくされる．この場合，患者と医療スタッフとの肉声によるコミュニケーションは困難になるとともに，耳への圧迫感など肉体的な影響も無視できない．また，MRI装置の操作に関わる医療スタッフは多くの場合，耳栓やイヤープロテクタなどの装着の不便さのため聴覚保護の対策を十分に取らずに長時間活動するため，患者に比べてそのリスクは高いといえる．よって，MRI装置における騒音対策も急務であるといえる．
そこで，本研究課題では医療スタッフのためのANCシステムの構築を検討している．具体的には，MRI騒音環境下において医療スタッフ間の肉声による対話を実現するため，ヘッドマウント型の構成を提案した．その結果，500－2500 Hzの帯域において30 dB程度の消音に実際のMRI室内で成功するとともに，肉声による音声対話の可能性も主観評価実験を通じて実証した．しかし，MRI装置は設置されている部屋の外部から操作されることが多いため，MRI室内外間での音声対話も必要となる．そこで，MRI室内外での音声通信機能をヘッドマウント型ANCシステムに導入することについても検討した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
MRI騒音を低減するためのヘッドマウント型ANCシステムにMRI室内外間の音声通信機能を付与したシステムについて検討を行った．具体的には，ヘッドマウント型ANCシステムにおける誤差マイクロホンと二次音源を音声通信のためのインタフェースとしても利用した．この場合，室外からの音声が誤差マイクロホンを介して室外に帰還するため，エコーキャンセラの概念に基づくAudio-Integrated ANCの構成を利用した．さらに，ANCにより消音しきれなかった騒音と室内の音声とを分離するために線形予測フィルタも導入した．すなわち，MRI騒音と音声との自己相関の性質の違いに着目し，線形予測フィルタの遅延量を適切に設定することで，室内音声と残差騒音との分離を実現した．
そして，実際のMRI室における騒音低減実験ならびに音声と消し残った騒音との分離性能に関する実験を行った．その結果，MRI騒音を約20dB低減するとともに，消し残った騒音と音声を分離できることを実証した．さらに，提案システムを用いることでMRI室内外での音声対話が円滑になるかどうかを主観評価実験を通じて検討を行った．その結果，提案システムを用いることで単音節明瞭度を30%以上改善できることがわかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は以下の点について検討を行う必要がある．まず，消し残ったMRI騒音と音声をより精度よく分離できる線形予測フィルタのパラメータに関して検討する必要がある．また，インパルス性の騒音が消音できていないため数秒の周期でインパルス音が聞こえてしまうという問題が残されている．そこで，インパルス性の騒音を消音できるようにするためにアルゴリズムを改良することと，ANCの構成をフィードバックとフィードフォワードを併用したハイブリッド型に修正する必要がある．これを実現するためには参照マイクロホンと二次音源を極限までに近づける必要があるため，オーバーサンプリング技術の導入などを検討する必要がある．さらに，提案システムのワイヤレス化ならびにポータブル化についても検討する予定である．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度の研究課題を遂行する上でより早い信号処理プロセッサの導入は必要不可欠であると考えられる．ただし，現状のシステムでどの程度まで処理速度をあげられるか十分に検討した上で，必要に応じて導入を検討する．また，今年度の研究成果を国内外の学会で発表することも重要であると考えられるため，積極的に学会での発表を行う必要がある．そこで，そのような経費に利用したいと考えている．また，次年度への繰越金が生じた理由としては，保有する機材で十分な検討できたことで物品費が本年度は不要となったためである．次年度は処理速度の向上のため，この繰越金を利用する予定である．
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