2015 Fiscal Year Annual Research Report
壁面の粘弾性を組み込んだ声道の集中系モデル化手法の開発及び医療技術への応用
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25820075
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
木庭 洋介 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 技術専門職員 (20380602)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 集中系モデル / 声道モデル / 音声生成 / 人工喉頭 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
人間の音声生成機構である声帯振動および声道の形状による音響伝達特性を統一的に扱える簡便な解析手法の開発を目的とし，声道壁の粘弾性を組み込んだ多自由度集中系モデルの開発および声帯部モデルと声道モデルの連成解析による声帯自励振動の解析について研究を行った．
一様な断面形状および粘弾性を持つシリコーン製の音響管を対象とし，音響管壁面の粘弾性の違いによる音響固有周波数の変化を測定した結果，壁面が柔らかいほど低周波数側へ移動し，ピーク値が低減した．音響管内の圧力変動により管壁面が周方向に変形したことで発生するエネルギー損失によるものとして，結合減衰で表した要素を集中系モデルに付加した結果，同様の現象を確認した．
また，声帯振動と声道の連成解析を行う第一段階として，笛式人工喉頭を対象に振動－音響連成解析を行った．音源生成部である弁を質点，線形ばね，減衰要素により1自由度でモデル化し，人工喉頭のチューブ内部（音響空間）の多自由度集中系モデルに組み込んだ．系の安定性判別を行った結果，実験と同様に自励振動を起こすことを示した．この成果を日本機械学会九州学生会第46回卒業研究発表講演会にて発表した．
最終年度は，声帯部での自励振動の発生条件・メカニズムを解明するため，声道内の空気の伝播を質点・ばね・減衰から構成される多自由度集中系でモデル化し，固有値解析が可能な音声生成解析モデルを提案した．そして発声器官の模型で実験を行い，本モデルの周波数応答と実験結果がある程度一致していることを確認した．また，声帯部を質量，線形ばね，減衰からなる1自由度の弁としてモデル化し，声道モデルと連成解析することで声帯自励振動を解析可能であることを示した．この成果を日本機械学会九州学生会第47回卒業研究発表講演会にて発表した．
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