| 研究課題/領域番号 |
17H03192
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
石川 諭 九州大学, 工学研究院, 准教授 (60612124)
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| 研究分担者 |
木庭 洋介 九州大学, 工学研究院, 技術専門職員 (20380602)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 診断 / 発声障害 / 喉頭がん / 集中系モデル / 音声生成 / 自励振動 |
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| 研究実績の概要 |
喉頭がんなどの発声障害の診断時に行われる音声検査（GRBAS尺度）は客観性に乏しい問題があるが，声帯付近の病変が直接的に影響する声帯部の流速変動波形（声帯音源波）を推定できれば，病変を客観的に捉えることができる．そこで，本研究では，マイクで測定した音声データから声帯音源波を逆解析する発声障害診断技術を開発する．本手法では，声道（口と喉の空間）内の空気をばね－質点で構成される集中系でモデル化し，声道部分の音響解析モデルを作成する．そして，音声データから声道部分の形状を同定し，解析モデルに反映させる．さらに，解析モデルを用いて音声データから声帯音源波を逆解析する．
29年度は声帯音源逆解析手法の妥当性を確認するために，声道部の簡易模型を製作し，実際に音源部流速変動の逆解析を行った．当初の声道解析モデルに問題点があったが，唇部の放射インピーダンスを考慮するなどの対策を行った．そして，模型の音声から声帯音源波を逆解析し，速度変動測定値と比較することで音源波逆解析手法の妥当性を確認した．これにより，本手法による発声障害診断の見通しが立った．
今後は実際のヒトの発声器官を模した精密模型を作成し，より詳細な音源波逆解析手法の妥当性を確認する．さらに，声帯の自励振動を含めた音声生成解析モデルを作成して，病変による声帯音源波形の変化の特性・変化のメカニズムを明確にし，診断に役立つ知見を得る．また，患者の音声データから音源波を逆解析し，疾患ごとの音源波形を分類し，疾患特定の診断に利用可能にする．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
29年度は声道部の簡易模型を製作し，声帯音源逆解析手法の妥当性を確認する予定であった．実際に，声道の円筒管モデルを作成し，簡易模型を作成した．まず，簡易模型を用いて声道解析モデル（声道部分の音響解析）の妥当性を確認し，当初のモデルに問題点があったものの，唇部の放射インピーダンスを考慮するなどの対策を行い妥当性を確認した．そして，模型の音声から声帯音源波を逆解析し，速度変動測定値と比較することで音源波逆解析手法の妥当性を確認した．これにより，本手法による発声障害診断の見通しが立った．以上より，本研究課題はほぼ計画通りにすすんでいる．
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| 今後の研究の推進方策 |
29年度は，簡易的な音声発声模型を製作し，声帯音源波逆解析手法の妥当性を確認したが，今後はより人の発声器官に近い精密な音声発声模型の製作し，声帯音源波逆解析手法の妥当性を検証する．この精密模型において，肺はベロフラムをサーボモータで上下駆動させる機構とし，気道部は人体模型を購入し，同様の形状，寸法の管を製作する．声帯弁部は人体模型を元にして型を取り，シリコンゴムで製作する．声道部は市販の実体模型を使用する．これらを連結させて精密模型を製作する．そして，精密模型を用いて発声させ，声帯部の流速と唇部の音声を測定し，音声から声帯部の流速波形を逆解析する手法の妥当性を検証する．
また，病変による声帯音源波形変化の特性およびメカニズムを把握するための音声生成解析モデルを作成する．この解析モデルは気道から声道までを解析領域とし，声帯部は2質点モデルとして声帯の自励振動を解析可能にする．ishizakaらの2質量モデルは声帯部すきまの形状（convergentとdivergent）による圧力の変化の影響を考慮して自励振動を解析しているが，声道部音響の音圧を声帯振動にフィードバックできていない．気道・声道部の音響が声帯振動に影響することが知られており，本研究では気道・声道部の音響現象をばね－質点系でモデル化し，その解析による音圧と声帯振動が連成する解析モデルを作成する．そして，製作した精密模型を用いて音声生成解析モデルの妥当性を検証する．
また，患者の音声データから音源波を逆解析し，疾患ごとの音源波形を分類し，疾患特定の診断に利用可能にする．
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