人工内耳の設計に関する生体工学的研究

1986 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 61490002
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 伊福部 達 北海道大学, 応用電気研究所, 助教授 (70002102)
• 研究分担者: 寺山 吉彦 北海道大学, 医学部, 教授 (90000976) ; 二見 亮弘 北海道大学, 応用電気研究所, 助手 (20156938) ; 星宮 望 北海道大学, 応用電気研究所, 教授 (50005394)
• キーワード: 人工内耳 / 聴覚障害者補助 / 音声認識

研究概要

人工内耳は、聴神経を直接電気刺激することにより音響情報を脳に伝達する聴覚障害者補助方式の一つの手段である。一般に、1個あるいは複数の電極を蝸牛管に捜入する方法をとるが、伝達される情報量は電極の数にあまり依存しないことが判っている。本研究ではまず多電極入工内耳装着者による合成母音の特別特性を求め、母音の弁別が制約される要因を調べ、蝸牛管内のリンパ液中で電流が大きく拡がってしまうことが最大の要因であることを明確にした。多電極法は内耳を破壊する恐れがあり、手術等で患者に大きな負担を与えることなどから、我々は、蝸牛外に1個の電極を設置する単電極型人工内耳の開発に踏み切ることにした。その代り、信号処理を工夫してできるだけ多くの情報を伝達するところに主眼を置いた。」まず、電極としては、白金イリジウム線の先端を生体適合性が極めて高く生体と同様の電気的特性をもつゲル(高含水ゴム)で被履する方法を提案した。この電極をモルモットの蝸牛管の正円窓膜に付着させ、電流パルス刺激を与えることにより聴神経上に明瞭にインパルスが発生することを確認した。長時間の植込みでも生体安全性が確められ、高含水ゴル被履型電極の有効性が明らかになった。
次に、信号処理としては、音声情報からピッチ(基本周波数)と第2ホルマント周波数を抽出し、ピッチに同期する刺激パルスの後に第2ホルマント周波数の逆数に比例する遅延時間をおいてもう一つの刺激パルスを与えるという方法を提案した。この符号化方式により、モルモットの聴神経の応答が母音によって明瞭に変化することが認められ、本方式で母音の認識も可能であることが推察された。以上の基礎的成果が得られたので、次年度では、実用化を意図して、母音識別の可能な単電極型人工内耳システムの試作を行なう予定である。

研究成果

• [文献書誌] Tohru Ifukube;Robert L.Wite: Proceedings of IEEE-IECEJ-ASJ International Conference on Acoustics,Speech,and Signal Processing. 617-620 (1986)
• [文献書誌] 宮前孝一,伊福部達,松島純一,星宮望: 電子通信学会技術研究報告. SP86-107. 1-8 ()
• [文献書誌] 松島純一,高橋国広,原田千洋,寺山吉彦,伊福部達: 日本オージオロジー学会誌. (1987)
• [文献書誌] 高橋国広,松島純一,熊谷雅彦,寺山吉彦,伊福部達: 日本オージオロジー学会誌. (1987)
• [文献書誌] Tohru Ifukube;Robert L.white: IEEE Transactions on Biomedical Engineering. (1987)
• [文献書誌] Tohru Ifukube;Robert L.White: IEEE Transactions on Biomedical Engineering. (1987)
• [文献書誌] 伊福部達: "新編感覚・知覚心理学ハンドブックー人工中耳・人工内耳ー" 誠信書房, 20 (1987)