Development of novel audio-interfaces using the distantly-presented bone-conducted ultrasound

使用远程骨导超声开发新型音频接口

• 批准号: 20H04497
• 负责人: 中川 誠司
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H04497/
• 关键词: 骨伝導; 遠位呈示; オーディオ・インターフェース; 知覚特性; 伝搬特性; 超音波; 耳栓効果; オーディオ・デバイス; 骨導超音波; 弁別特性; 計算機シミュレーション; 補聴器; 音声知覚特性

骨導（骨伝導）で呈示された超音波であれば，聴覚健常者はもとより，最重度難聴者にも知覚される．また，骨導超音波は頭部以外の頸部，体幹，上肢といった“遠位”に呈示した場合も知覚可能である．遠位呈示骨導超音波による聞こえを呈示部位や刺激の音響特徴量，およびチャネル数を変えながら検討し，音声明瞭度や音響情報の可搬性，および音質の向上に有用な知見を得る．また，呈示部位ごとの体内伝搬過程を詳細に検証したうえで，構成や実装形態が最適化された補聴器やオーディオ・デバイスを開発する．2021年度は以下のような研究に取り組んだ．(1)顔面および頭皮上の各部に呈示された骨伝導音の伝搬特性を調べた．その結果，オトガイ隆起を除く顔面部位，後頭部，頭頂部，前額部では従来部位である乳様突起に遜色のない外耳道内音圧が生じることが確認された．(2)顔面および頭皮上の各部に呈示された骨伝導音の音声知覚特性を調べた．頬骨，乳様突起，顆状突起，下顎骨，前額部では比較的良好な単音節明瞭度が得られることが明らかになった．(3)耳栓装用下の骨伝導音聴取時には，低周波域のラウドネスが上昇する“耳栓効果”が生じ，オーディオ・デバイスの音質改善に利用可能と目される．頭部・顔面各部に呈示した場合に生じる耳栓効果を評価した，その結果，鼻骨，眼窩下部，下顎角では従来部位である乳様突起に匹敵する耳栓効果が得られることがわかった．(4)体幹，頭皮，顔面に骨伝導振動子を装用・固定する方法を考案した．特許申請を準備中である．

通过骨传导呈现的超声波不仅可以被听力正常的人感知，也可以被严重听力损失的人感知。当骨传导超声出现在头部以外的区域时，例如颈部、躯干和上肢，也可以被感知。我们检查骨导超声远端呈现引起的听力，同时改变呈现部位、刺激的声学特征和通道数量，并获得提高语音清晰度、声学信息的可移植性和音质的有用知识。此外，我们将在详细研究每个展示站点的内部传播过程后，开发具有优化配置和实施形式的助听器和音频设备。 2021年，我们开展了以下研究工作。 (1)我们研究了骨传导声音在面部和头皮各个部位的传播特性。结果证实，外耳道中的声压与乳突的常规部位（例如除颏隆起之外的面部部位、枕骨区域、顶骨区域和前额区域）的声压相当。 。 （2）我们研究了呈现给面部和头皮各个部位的骨传导声音的语音感知特征。结果表明，颧骨、乳突、髁突、下颌骨和前额获得了较好的单音节清晰度。 (3)当佩戴耳塞收听骨传导声音时，会出现低频范围响度增加的“耳塞效应”，预计这可用于改善音频设备的音质。我们评估了耳塞在头面部各个部位的效果，发现耳塞对鼻骨、眶下和下颌角的影响与对乳突等常规部位的影响相当。 (4)我们设计了一种将骨传导传感器附着并固定到躯干、头皮和面部的方法。目前正在准备专利申请。

项目成果

Perception and Propagation Characteristics of Bone-Conducted Stimuli Presented to the Human Facial Cranium

人类面颅骨传导刺激的感知和传播特征

• DOI: 10.1109/embc48229.2022.9872017
• 发表时间: 2022
• 期刊: Proc. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc
• 作者: Uemura K;Otsuka S;Nakagawa S
• 通讯作者: Nakagawa S

Evaluation of Bone-Conducted Cross-Talk Sound in the Head for Biometric Identification

• DOI: 10.1145/3489088.3489119
• 发表时间: 2021-10
• 期刊: Proceedings of the 2021 International Conference on Computer, Control, Informatics and Its Applications
• 作者: Irwansyah;Sho Otsuka;S. Nakagawa

An Inexpensive 3D-Printed Bell Stethoscope Connected to a Smartphone for Low-Resource Settings

连接到智能手机以实现低资源设置的廉价 3D 打印贝尔听诊器

• 发表时间: 2023
• 期刊: 日本音響学会2023年春季研究発表会講演論文集
• 作者: Irwansyah;Otsuka S;Nakagawa S
• 通讯作者: Nakagawa S

注意に伴うオリーブ蝸牛束反射の変動の個人差と皮質活動との関係

橄榄耳蜗束反射注意相关波动的个体差异与皮质活动之间的关系

• 发表时间: 2023
• 期刊: 日本音響学会2023年春季研究発表会講演論文集
• 作者: Kotaro Kamitani;Masanori Sawamura;Hodaka Yamakado;Masayuki Sohgawa,Minoru Noda;鈴木麻里子，石坂勇毅，大塚翔，中川誠司
• 通讯作者: 鈴木麻里子，石坂勇毅，大塚翔，中川誠司

Occlusion Effects by Bone-Conduction Stimuli to the Facial Parts

骨传导刺激面部部位的遮挡效应

• 发表时间: 2022
• 期刊: Proc. Annu Int Conf IEEE Eng Med Biol Soc
• 作者: Miwa A;Otsuka S;Nakagawa S
• 通讯作者: Nakagawa S