| Project/Area Number |
19K22950
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 90:Biomedical engineering and related fields
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
中川 誠司 千葉大学, フロンティア医工学センター, 教授 (70357614)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷 芳樹 神戸市立工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (60448769)
大塚 翔 千葉大学, フロンティア医工学センター, 助教 (00776049)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | 生体情報・計測 / 骨導超音波 / 遠位呈示 / 体内伝搬解析 / オーディオ・インターフェース / 心理物理計測 / 体内伝搬シミュレーション / 骨伝導 / 超音波 / スピーチ・プライバシー / 聴覚デバイス |
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| Outline of Research at the Start |
骨伝導で呈示された20 kHz 以上の高周波音（骨導超音波）であれば，一部の最重度難聴者にも知覚される．また，この骨導超音波は上肢や体幹部などの，頭部から離れた部位（遠位）に呈示した場合でも知覚可能である．この遠位呈示を利用することで，着け心地が良く音漏れの無い新型デバイスの開発が可能になるが，遠位呈示された骨導超音波の知覚メカニズムには不明な点が多く残る．本提案課題では，ヒトを対象とした心理計測と生体振動計測，およびコンピュータ・シミュレーションによって，遠位呈示された骨導超音波の知覚特性と伝搬メカニズムの解明に取り組み，補聴器や新型オーディオ・デバイスへの応用の可能性を明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
骨伝導で呈示された 20 kHz 以上の高周波音（骨導超音波）であれば，一部の最重度難聴者にも知覚される．また，この骨導超音波は上肢や体幹部などの，頭部から離れた部位（遠位）に呈示した場合でも知覚可能である．この”遠位呈示”を利用することで，着け心地が良く音漏れの無い新型デバイスの開発が可能になるが，遠位呈示された骨導超音波の知覚メカニズムには不明な点が多く残る．本提案課題では，ヒトを対象とした心理計測と生体振動計測，およびコンピュータ・シミュレーションによって，遠位呈示された骨導超音波の知覚特性と伝搬メカニズムの解明に取り組み，補聴器や新型オーディオ・デバイスへの応用の可能性を明らかにする．2020年度は以下のような研究に取り組んだ．
(1)体内伝搬特性を詳細に検討するため，可聴周波数帯の骨伝導音を遠位呈示した際の振動伝搬特性を調べた．側頭部，頚部，鎖骨に刺激を呈示した際に聴覚受容器近傍（外耳道）で計測される振動を比較した結果，低域 (200 Hz以下) および高域 (2 kHz以上) においては，乳様突起よりも胸鎖乳突筋や鎖骨からの減衰量が小さいことがわかった．
(2)可聴周波数帯の骨伝導音を側頭部，頚部，鎖骨に呈示した際の時間分解能を調べた．その結果，部位間での差異は観察されなかった．
(3)AM骨導超音波に対する単語了解度と単音節明瞭度を測定した．また，得られた結果から調音素性情報の伝達特性を分析した．その結果，聴覚健常者においては遠位呈示骨導超音波においても単語，単音節が実用レベルの明瞭性をもって知覚されること，特に胸鎖乳突筋ではより高い正答率が得られることがわかった．また，調音素性解析の結果より，母音部の伝達は子音部よりも良好であること，調音位置情報の伝達率が最も低く，拗音の伝達率は呈示部位が遠くなるほど低下すること等がわかった．
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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
コロナウイルス感染拡大の影響を受けて4-7月は被験者実験が全く実施できなかったものの，秋以降に集中的に取り組んだことで，当初計画の通りに各サブテーマを遂行することができた．心理物理計測，音声聴取試験，振動伝搬解析等を実施し，遠位呈示骨導超音波が伝搬過程における周波数情報の劣化の影響をある程度は受けるものの，実用的な音声情報伝達性能を持つことを明らかにした．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は，遠位呈示骨導超音波による音声伝達特性の詳細な評価と，これまでの研究成果を活かした新型インターフェースの試作に取り組む．骨導超音波に音声情報を重畳させる際には振幅変調を用いるが，振幅変調方式ごとの基礎知覚特性や音声知覚特性（明瞭度，了解度，音響特徴量ごとの伝達特性）を調べる． さらに，上記の各検証から得られた知見を利用して，重度難聴者のための新型補聴器（骨導超音波補聴器）の改善を図る．また，遠位呈示骨導超音波においては所謂音漏れ（気導放射）が生じないことを利用し，使用者だけに選択的に音声情報を呈示可能なオーディオ・デバイスの開発を試みる．
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