JP2015023536A - 測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】振動体を人体の耳介に接触させて音をユーザに伝える音響機器の特性を計測できる測定システムを提供する。【解決手段】マイク部６２が音を収集し、ユーザの耳に押し当てられる振動体１０ａが、マイク部６２により収集された音を、ユーザに伝える音響機器１を評価するための測定システム１０であって、スピーカ部９１、９２と、人体の耳を模した耳型部５０と、耳型部５０に配置された振動音検出部５５と、スピーカ部９１、９２、耳型部５０、及び振動音検出部５５を内部に収容する無響空間部８０と、を備えることを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、補聴器等の音響機器を計測する測定システムに関する。

特許文献１には、携帯電話などの電子機器として、気導音と骨導音とを利用者（ユーザ）に伝えるものが記載されている。また、特許文献１には、気導音とは、物体の振動に起因する空気の振動が外耳道を通って鼓膜に伝わり、鼓膜が振動することによってユーザの聴覚神経に伝わる音であることが記載されている。また、特許文献１には、骨導音とは、振動する物体に接触する利用者の体の一部（例えば外耳の軟骨）を介してユーザの聴覚神経に伝わる音であることが記載されている。

特許文献１に記載された電話機では、圧電バイモルフ及び可撓性物質からなる短形板状の振動体が、筐体の外面に弾性部材を介して取り付けられる旨が記載されている。また、特許文献１には、この振動体の圧電バイモルフに電圧が印加されると、圧電材料が長手方向に伸縮することにより振動体が振動し、ユーザが耳介に振動体を接触させると、気導音と骨導音とがユーザに伝えられることが記載されている。

特開２００５−３４８１９３号公報

ところで、発明者は、上記特許文献１に記載された電話機とは異なり、音響機器に配置された振動伝達部材を振動体により振動させることにより発生する気導音と、振動する振動伝達部材を人体の耳介に接触させたときに伝わる振動伝達による音成分である振動音（骨導音）等を用いて音を伝える補聴器等の音響機器を開発している。

しかしながら振動体を人体の耳介に接触させて音をユーザに伝える上記のような音響機器に対しては、その測定方法が全く確立されていない。一般に骨導補聴器等の音響機器の特性は、一定の入力音圧を加えたときのメカニカルカプラ(人工マストイド)に圧定した骨導振動子（振動体）に発生する力のレベルで表示される。そのため、振動による耳の外耳道内における気導放射成分や耳の軟骨を介して伝達される振動成分を測定することができなかった。同様に、従来の補聴器等の規格で定められている測定項目について測定可能なシステムは存在しなかった。

従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、振動体を人体の耳介に接触させて音をユーザに伝える音響機器の特性を計測できる測定システムを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る測定システムは、
マイク部が音を収集し、ユーザの耳に押し当てられる振動体が、前記マイク部により収集された音を、ユーザに伝える音響機器を評価するための測定システムであって、
スピーカ部と、
人体の耳を模した耳型部と、
該耳型部に配置された振動音検出部と、
前記スピーカ部、前記耳型部、及び前記振動音検出部を内部に収容する無響空間部と、
を備えることを特徴とする。

本発明における測定システムによれば、振動体を人体の耳介に接触させて音をユーザに伝える音響機器の特性を計測できる。

本発明の第１実施の形態に係る測定システムの概略構成を示す図である。 本発明の第１実施の形態に係る音響機器の概略図である。 図１の耳型部の部分詳細図である。 測定システムの無響空間部８０内の構成の詳細を示す図である。 図１の測定部の要部の構成を示す機能ブロック図である。 図５の振動検出素子の出力とマイクの出力との位相関係を説明するための図である。 アプリケーション画面の一例を示す図である。 測定結果画面の一例を示す図である。 測定結果画面の別の一例を示す図である。 本発明の第２実施の形態に係る測定システムの概略構成を示す図である。 図１０の測定システムの部分詳細図である。 本発明の第３実施の形態に係る測定システムの概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る測定システム１０の概略構成を示す図である。本実施の形態に係る測定システム１０は、音響機器装着部２０と、測定部２００と、無響空間部８０と、スピーカ部９１、９２とを備える。図１においてはスピーカ部９１、９２のうちスピーカ部９１のみを図示している。音響機器装着部２０は、基台３０に支持された耳型部５０と、測定対象の音響機器１を保持する保持部７０とを備える。音響機器１は、振動体を備え、該振動体を人体の耳介に接触させて音をユーザに伝える。例えば音響機器１は補聴器や、あるいは矩形状の筐体の表面に、人の耳よりも大きい矩形状のパネルを有するスマートフォン等の携帯電話で、パネルが振動体として振動する。無響空間部８０は、無響箱等により構成される反射音の無い空間部である。無響空間部８０の内部にスピーカ部９１、スピーカ部９２、及び音響機器装着部２０が収容される。

図２は、本発明における音響機器１及び音の伝達を示す概略図である。図２においては、音響機器１が補聴器１である例について図示している。音響機器１が補聴器１である場合、音響機器１は振動体１０ａに加えてマイク部２０ａを備える。マイク部２０ａは、スピーカ部９１、９２からの音を集音し、振動体１０ａは、マイク部２０ａが集音した音を増幅してユーザに音を振動により伝える。なお図２においては、スピーカ部９１のみを図示し、スピーカ部９２は省略している。

図２に示すように、スピーカ部９１、９２からの音は、振動体１０ａにより覆われていない部分から外耳道を通って、直接鼓膜に到来する（経路Ｉ）。また振動体１０ａの振動による気導音が、外耳道を通って鼓膜に到来する（経路ＩＩ）。また振動体１０ａの振動により少なくとも外耳道内壁が振動し、当該外耳道の振動による気導音（外耳道放射音）が鼓膜に到来する（経路ＩＩＩ）。さらに振動体１０ａの振動により振動音が、鼓膜を介さずに聴覚神経に直接到来する（経路ＩＶ）。なお振動体１０ａから生じた一部の気導音は、外界へ逃げる（経路Ｖ）。

次に、音響機器１が装着される音響機器装着部２０の構成について説明する。耳型部５０は、人体の耳を模したもので、人工耳介５１と、該人工耳介５１に結合された人工外耳道部５２とを備える。人工外耳道部５２は、中央部に人工外耳道５３が形成されている。耳型部５０は、人工外耳道部５２の周縁部において、支持部材５４を介して基台３０に支持されている。

耳型部５０は、例えば人体模型のＨＡＴＳ（Head And Torso Simulator）やＫＥＭＡＲ（ノウルズ社の音響研究用の電子マネキン名）等に使用される平均的な人工耳介の素材と同様の素材、例えば、ＩＥＣ６０３１８―７に準拠した素材からなる。この素材は、例えば硬度３５から５５のゴム等の素材で形成することができる。なお、ゴムの硬さは、もっと柔らかく例えばショア硬度３５よりも柔らかい、ショア硬度１５から３０程度でもよい。これらは、例えばJIS K 6253やISO 48などに準拠した国際ゴム硬さ（IRHD・M 法）に準拠して測定されるとよい。また、硬さ測定システムとしては、株式会社テクロック社製 全自動タイプIRHD・M法マイクロサイズ 国際ゴム硬さ計ＧＳ６８０が好適に使用される。なお、耳型部５０は、年齢による耳の硬さのばらつきを考慮して、大まかに、２から３種類程度、硬さの異なるものを準備し、これらを付け替えて使用するとよい。

人工外耳道部５２の厚さ、つまり人工外耳道５３の長さは、人の鼓膜（蝸牛）までの長さに相当するもので、例えば２０ｍｍから４０ｍｍの範囲で適宜設定される。本実施の形態では、人工外耳道５３の長さを、ほぼ３０ｍｍとしている。

耳型部５０には、人工外耳道部５２の人工耳介５１側とは反対側の端面において、人工外耳道５３の開口周辺部に位置するように振動音検出部５５が配置されている。振動音検出部５５は、音響機器１の振動体を耳型部５０に当てた際に人工外耳道部５２を経て伝わる振動量を検出する。つまり、振動音検出部５５は、音響機器１の振動体を人体の耳に押し当てた際に、音響機器１の振動体の振動が直接内耳を揺らし、鼓膜を経由しないで聴く振動音成分に相当する振動量を検出する。ここで振動音とは、振動する物体に接触する利用者の体の一部（例えば外耳の軟骨）を介して利用者の聴覚神経に伝わる音である。振動音検出部５５は、例えば、音響機器１の測定周波数範囲（例えば、０．１ｋＨｚ〜３０ｋＨｚ）において例えばフラットな出力特性を有していてもよく、軽量で微細な振動でも正確に計測できる振動検出素子５６により構成される。このような振動検出素子５６は、例えば、圧電式加速度ピックアップ等の振動ピックアップ、例えばリオン社製の振動ピックアップＰＶ−０８Ａ等が使用可能である。

図３（ａ）は、耳型部５０を基台３０側から見た平面図である。図３（ａ）では、人工外耳道５３の開口周辺部を取り囲むようにリング状の振動検出素子５６を配置した場合を例示しているが、振動検出素子５６は、1個だけでなく、複数個であってもよい。複数個の振動検出素子５６を配置する場合は、人工外耳道５３の周辺部に適時の間隔で配置してもよいし、人工外耳道５３の開口周辺部を取り囲むように円弧状の２個の振動検出素子５６を配置してもよい。なお、図３（ａ）において、人工外耳道部５２は矩形状を成しているが、人工外耳道部５２は任意の形状とすることができる。

さらに、耳型部５０には、気導音検出部６０が配置されている。気導音検出部６０は、人工外耳道５３を経て伝播される音の音圧を測定する。つまり、気導音検出部６０は、音響機器１の振動体を人体の耳に押し当てた際に、音響機器１の振動体の振動により空気が振動して直接鼓膜を経由して聴く気導音に相当する音圧、及び、音響機器１の振動体の振動により外耳道内部が振動して耳自体で発生した音を鼓膜経由で聴く気導音に相当する音圧を測定する。なお気導音とは、物体の振動に起因する空気の振動が外耳道を通って鼓膜に伝わり、鼓膜が振動することによって利用者の聴覚神経に伝わる音である。さらに気導音検出部６０は、音響機器１とは別の音源が存在する場合、当該音源からの直接音の音圧も測定する。

気導音検出部６０は、図３（ｂ）に図３（ａ）のｂ−ｂ線断面図を示すように、人工外耳道５３の外壁（穴の周壁）から、リング状の振動検出素子５６の開口部を通して延在するチューブ部材６１に保持されたマイク部６２を備える。マイク部６２は、例えば、音響機器１の測定周波数範囲においてフラットな出力特性を有し、自己雑音レベルの低い計測用コンデンサマイクにより構成される。このようなマイク部６２は、例えばリオン社製のコンデンサマイクロホンＵＣ−５３Ａ等が使用可能である。マイク部６２は、音圧検出面が人工外耳道部５２の端面にほぼ一致するように配置されていてもよい。なお、マイク部６２は、例えば、人工外耳道部５２や基台３０に支持して、人工外耳道５３の外壁からフローティング状態で配置してもよい。

次に、保持部７０について説明する。保持部７０は、音響機器１を支持する支持部７１を備える。支持部７１は、音響機器１（図１では、音響機器１の振動体１０ａだけを模式的に示している。）を耳型部５０に対して押圧する方向に、ｙ軸と平行な軸ｙ１を中心に回動調整可能にアーム部７２の一端部に取り付けられている。アーム部７２の他端部は、基台３０に設けられた移動調整部７３に結合されている。移動調整部７３は、アーム部７２を、ｙ軸と直交するｘ軸と平行な方向で、支持部７１に支持される音響機器１の上下方向ｘ１と、ｙ軸及びｘ軸と直交するｚ軸と平行な方向で、音響機器１を耳型部５０に対して押圧する方向ｚ１とに移動調整可能に構成されている。

これにより、支持部７１に支持された音響機器１は、軸ｙ１を中心に支持部７１を回動調整することで、又は、アーム部７２をｚ１方向に移動調整することで、振動体の耳型部５０に対する押圧力が調整される。本実施の形態では、０Ｎから１０Ｎの範囲で押圧力が調整される。もちろん軸ｙ１に加え、他の軸を中心に支持部７１を回動自在に構成されてもよい。

なお、０Ｎの場合として、例えば耳型部５０に接触しているが押し当てていない場合のみならず、耳型部５０から１ｃｍきざみで離間させて保持でき、それぞれの離間距離において測定ができるようにしてもよい。これにより、気導音の距離による減衰の度合いもマイク部６２による測定により可能となり、測定システムとしての利便性が向上する。

また、アーム部７２をｘ１方向に移動調整することで、耳型部５０に対する音響機器１の接触姿勢が、例えば図１に示されるように、振動体が耳型部５０の一部を覆う姿勢に調整される。なお、アーム部７２を、ｙ軸と平行な方向に移動調整可能に構成したり、ｘ軸やｚ軸と平行な軸回りに回動調整可能に構成したりして、耳型部５０に対して音響機器１を種々の接触姿勢に調整可能に構成してもよい。なお、振動体は、パネルのような耳を幅広く覆うものに限られず、耳型部５０の一部、例えば耳珠の部位だけに対して振動を伝達させるような突起や角部を有する音響機器であっても本発明の測定対象となりうる。

図４は、第１実施の形態に係る測定システム１０の無響空間部８０の構成の詳細を示す図であり、具体的にはスピーカ部９１、９２と耳型部５０との位置関係、無響空間部８０の構成の詳細を示す。図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれｚ軸方向、及びｙ軸方向から示している。図４（ａ）（ｂ）に示すように無響空間部８０は、複数のくさび型吸音層８１を備え、反射音の無い、あるいは反射音が極めて少ない空間を構成する。また無響空間部８０は、外部との接続用穴８２を備える。接続用穴８２は測定部２００との接続用に用いられる。図４（ａ）に示されるように、スピーカ部９２は、ｙ軸の負の方向（人の顔の正面方向）における無響空間部８０の側面に設けられる。つまり当該スピーカ部９２は、耳型部５０に対して、当該耳型部５０を備えた仮想の人間における正面方向を角度０°としたときに、角度が０°の位置に配置されている。すなわちスピーカ部９２は、顔の正面方向からの音を発するために用いられる。スピーカ部９２は測定部２００の試験音提示部７００（後述）に接続され、試験音提示部７００により提示された音を発する。

また図４（ｂ）に示されるように、スピーカ部９１は、ｚ軸の正の方向（人工耳介５１の正面方向）における無響空間部８０の側面に設けられる。つまり当該スピーカ部９１は、耳型部５０に対して、当該耳型部５０を備えた仮想の人間における正面を角度０°としたときに、角度が９０°の位置に配置されている。すなわち当該スピーカ部９１は、顔の真横方向（耳の正面方向）からの音を発するために用いられる。スピーカ部９１は測定部２００の試験音提示部７００（後述）に接続され、試験音提示部７００により提示された音を発する。

好適には図４（ａ）、（ｂ）に示すように、測定システム１０は人体の頭部の半分（片側側面部分）を模した半球状模型５７を備え、人工耳介５１が半球状模型５７に着脱自在に備えられる。半球状模型５７を備えることにより、人体の頭部による音の反射等を、より忠実に再現することができる。半球状模型５７は、左右のいずれの耳型に対しても着脱自在であるように構成される。図４においては、人工耳介５１が右耳を模した耳型としたがこれに限られず、人の左耳を模した耳型としてもよい。

次に、図１の測定部２００の構成について説明する。図５は、測定部２００の要部の構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態では、測定対象の音響機器１の振動によって耳型部５０を介して伝わる振動量と音圧、つまり振動音と気導音とが合成された体感音圧を測定するもので、感度調整部３００、信号処理部４００、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）５００及びプリンタ６００、試験音提示部７００を備える。

振動検出素子５６及びマイク部６２の出力は、感度調整部３００に供給される。感度調整部３００は、振動検出素子５６の出力の振幅を調整する可変利得増幅回路３０１と、マイク部６２の出力の振幅を調整する可変利得増幅回路３０２とを備える。そして、それぞれの回路に対応するアナログの入力信号の振幅を、手動又は自動により所要の振幅に独立して調整する。これにより、振動検出素子５６の感度及びマイク部６２の感度の誤差を補正する。なお、可変利得増幅回路３０１、３０２は、入力信号の振幅を例えば±５０ｄＢの範囲で調整可能に構成される。

感度調整部３００の出力は、信号処理部４００に入力される。信号処理部４００は、Ａ／Ｄ変換部４１０、周波数特性調整部４２０、位相調整部４３０、出力合成部４４０、周波数解析部４５０、記憶部４６０、及び、信号処理制御部４７０を備える。Ａ／Ｄ変換部４１０は、可変利得増幅回路３０１の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）４１１と、可変利得増幅回路３０２の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）４１２とを備える。そして、それぞれの回路に対応するアナログの入力信号をデジタル信号に変換する。なお、Ａ／Ｄ変換回路４１１、４１２は、例えば１６ビット以上、ダイナミックレンジ換算で９６ｄＢ以上に対応できる。またＡ／Ｄ変換回路４１１、４１２は、ダイナミックレンジが変更可能に構成することができる。

Ａ／Ｄ変換部４１０の出力は、周波数特性調整部４２０に供給される。周波数特性調整部４２０は、Ａ／Ｄ変換回路４１１の出力である振動検出素子５６による検出信号の周波数特性を調整するイコライザ（ＥＱ）４２１と、Ａ／Ｄ変換回路４１２の出力であるマイク部６２による検出信号の周波数特性を調整するイコライザ（ＥＱ）４２２とを備える。そして、それぞれの入力信号の周波数特性を、手動又は自動により人体の聴感に近い周波数特性に独立して調整する。なお、イコライザ４２１、４２２は、例えば複数バンドのグラフィカルイコライザ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等から構成される。尚、イコライザ（ＥＱ）とＡ／Ｄ変換回路とは配列順序が逆であってもよい。

周波数特性調整部４２０の出力は、位相調整部４３０に供給される。位相調整部４３０は、イコライザ４２１の出力である振動検出素子５６による検出信号の位相を調整する可変遅延回路４３１を備える。すなわち、耳型部５０の材質を伝わる音速と人体の肉や骨を伝わる音速とは全く同じではないので、振動検出素子５６の出力とマイク部６２の出力との位相関係が、特に高い周波数で人体の耳とのずれが大きくなることが想定される。

このように、振動検出素子５６の出力とマイク部６２の出力との位相関係が大きくずれると、後述する出力合成部４４０での両出力の合成時に、実際とは異なる値において振幅のピークやディップが現れたり、合成出力が増減したりする場合がある。例えば、振動検出素子５６で検出される振動の伝達速度に対して、マイク部６２で検出される音の伝達速度が０．２ｍｓ遅れる場合、２ｋＨｚの正弦波振動による両者の合成出力は、図６（ａ）に示すようになる。これに対し、両者の伝達速度にずれがない場合の合成出力は、図６（ｂ）に示すようになり、本来起こらないタイミングで振幅のピークやディップが現れることになる。なお、図６（ａ）、（ｂ）において、太線は振動検出素子５６での振動検出波形を示し、細線はマイク部６２での音圧検出波形を示し、破線は合成出力波形を示している。

そのため、本実施の形態では、測定対象の音響機器１の測定周波数範囲に応じて、イコライザ４２１の出力である振動検出素子５６による検出信号の位相を、可変遅延回路４３１により所定の範囲で調整する。例えば、音響機器１の測定周波数範囲が１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの場合、可変遅延回路４３１により±１０ｍｓ（±１００Ｈｚ相当）程度の範囲で、少なくとも０．１ｍｓ（１０ｋＨｚ相当）より小さい単位で振動検出素子５６による検出信号の位相を調整する。なお、人体の耳の場合でも、振動音と気導音との位相ずれは生じるので、可変遅延回路４３１による位相調整は、振動検出素子５６及びマイク部６２の両者の検出信号の位相を合わせるという意味ではなく、両者の位相を耳による実際の聴感に合わせるという意味である。

位相調整部４３０の出力は、出力合成部４４０に供給される。出力合成部４４０は、可変遅延回路４３１により位相調整された振動検出素子５６による検出信号と、位相調整部４３０を通過したマイク部６２による検出信号とを合成する。これにより、測定対象の音響機器１の振動によって伝わる振動量と音圧、つまり振動音と気導音とが合成された合成音の音圧（体感音圧）を人体に近似させて得ることが可能となる。

出力合成部４４０の合成出力は、周波数解析部４５０に入力される。周波数解析部４５０は、出力合成部４４０からの合成出力を周波数解析するＦＦＴ（高速フーリエ変換）４５１を備える。これにより、ＦＦＴ４５１から、振動音（vib）と気導音（air）とが合成された合成音（air＋vib）に相当するパワースペクトルデータが得られる。

さらに、本実施の形態において、周波数解析部４５０は、出力合成部４４０で合成される前の信号、すなわち、位相調整部４３０を経た振動検出素子５６による検出信号とマイク部６２による検出信号とをそれぞれ周波数解析するＦＦＴ４５２、４５３を備える。これにより、ＦＦＴ４５２から、振動音（vib）に相当するパワースペクトルデータが得られ、ＦＦＴ４５３から、気導音（air）に相当するパワースペクトルデータが得られる。

なお、ＦＦＴ４５１〜４５３は、音響機器１の測定周波数範囲に応じて周波数成分（パワースペクトル）の解析ポイントが設定される。例えば、音響機器１の測定周波数範囲が１００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの場合は、測定周波数範囲の対数グラフにおける間隔を１００〜２０００等分した各ポイントの周波数成分を解析するように設定される。

ＦＦＴ４５１〜４５３の出力は、記憶部４６０に記憶される。記憶部４６０は、ＦＦＴ４５１〜４５３による解析データ（パワースペクトルデータ）をそれぞれ複数保持できるダブルバッファ以上の容量を有する。そして、後述するＰＣ５００からのデータ送信要求タイミングで、常に最新データを送信できるように構成することができる。

信号処理制御部４７０は、例えば、ＬＡＮ、ＵＳＢ、ＲＳ−２３２Ｃ、ＳＣＳＩ、ＰＣカード等のインターフェース用の接続ケーブル５１０を介してＰＣ５００に接続される。そして、ＰＣ５００からのコマンドに基づいて、信号処理部４００の各部の動作を制御する。なお、信号処理部４００は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）によって構成したりすることができる。

ＰＣ５００は、測定システム１０による音響機器１の音響特性を提示する評価アプリケーションを有する。評価アプリケーションは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭやネットワーク等を介してダウンロードされ、記憶部５２０に記憶される。またＰＣ５００は、制御部５３０により当該評価アプリケーションを実行する。そしてＰＣ５００は、例えば評価アプリケーションに基づくアプリケーション画面を表示部５４０に表示する。また、該アプリケーション画面を介して入力される情報に基づいて信号処理部４００にコマンドを送信する。また、ＰＣ５００は、信号処理部４００からのコマンド応答やデータを受信し、受信したデータに基づいて所定の処理を施して、アプリケーション画面に測定結果を表示する。また、必要に応じて測定結果をプリンタ６００に出力して印刷する。

なお、図５において、感度調整部３００及び信号処理部４００は、例えば音響機器装着部２０の基台３０上に搭載し、ＰＣ５００及びプリンタ６００は、基台３０から離れて設置して、信号処理部４００とＰＣ５００とを接続ケーブル５１０を介して接続することができる。

試験音提示部７００は、図示しない試験信号生成部により、単一周波数のサイン波信号（純音）や純音スイープ信号やマルチサイン波、或いは震音（ウォーブルトーン）、帯域雑音（バンドノイズ）等を生成する。そして試験音提示部７００は、当該試験音をスピーカ部９１又はスピーカ部９２により提示する。或いは試験音提示部７００は、試験音をスピーカ部９１又はスピーカ部９２ではなく、音響機器１の外部端子に接続可能であり、音響機器１への入力信号として入力することができるようになっている。

また試験音提示部７００は、頭部伝達関数に基づき提示する音を調整して音を提示する。ここで頭部伝達関数は、人体の一部（耳介、頭部、及び肩部等）によって生じる音の変化を伝達関数として表したものである。頭部伝達関数は、音の方向によって相違する。したがって例えば０°の方向からの音（スピーカ部９２からの音）と９０°の方向からの音（スピーカ部９１からの音）とは、それぞれ頭部伝達関数が相違する。したがって試験音提示部７００は、スピーカ部９１、及びスピーカ部９２に提示する音についてそれぞれ頭部伝達関数に基づきイコライザ（不図示）により調整して提示し、調整後の音をスピーカ部９１、及びスピーカ部９２に出力させる。なお０°及び９０°に対応する頭部伝達関数は、予め記憶部５２０等に記憶される。

図７は、表示部５４０に表示されるアプリケーション画面の一例を示す図である。図７に示すアプリケーション画面は、設定メニュー５４１と、試験音メニュー５４２と、収録メニュー５４３と、分析メニュー５４４と、再生メニュー５４５と、補聴器規格測定メニュー５４６とを備える。設定メニュー５４１によりユーザは、測定システム１０のセンサ設定、スピーカ部及びマイク等を含む測定器全体の校正、過去に調整して保存している設定情報の読み込み、気導音と振動音の位相差及び合成の設定、イコライズの設定、及び現在調整した設定情報の保存を行う。

また試験音メニュー５４２によりユーザは、試験音の出力先をスピーカ部９１（“スピーカ１”）、スピーカ部９２（“スピーカ２”）、音響機器１のいずれかを選択可能である。また試験音の種類を純音又は純音スイープのいずれかに設定可能である。またユーザは試験音に係る周波数、時間長、振幅、及び音圧を調整可能である。また試験音の種類を純音スイープに設定した場合、開始周波数及び終了周波数の設定が可能である。さらに試験音としてＷＡＶＥ形式等の音声ファイルを読み込むことも可能である。

また収録メニュー５４３によりユーザは、測定結果を所定の保存先に保存（収録）可能であり、また所定のファイル名ヘッダーを付して保存可能である。また分析メニュー５４４によりユーザは、過去に収録したデータを読み込み、各種分析をすることが可能である。また再生メニュー５４５によりユーザは、音響機器１により発せられた音のうち、気導音、振動音、又はこれらの合成音を再生可能である。また補聴器規格測定メニュー５４６によりユーザは、補聴器の規格項目に係る測定の全てを自動的に実行することが可能である。

図８は表示部５４０に表示される測定結果画面の一例を示す図である。図８に示す測定結果画面は、補聴器の規格測定項目の一例である。図８は、所定音圧である９０ｄＢの音圧をスピーカ部９１から出力し、音響機器１からの出力音を気導音検出部６０の検出値と振動音検出部５５による検出値とから合成される合成音の周波数特性（パワースペクトルデータ）を表示したものである。図８の測定結果画面では、各周波数のパワースペクトルデータを示すとともに、代表値として５００Ｈｚ及び１６００Ｈｚにおける出力音圧を各々示している。

このように本発明によれば、振動体を人体の耳介に接触させて音をユーザに伝える音響機器１の特性を計測することができ、特に補聴器の規格測定項目についても計測することができる。

図９は表示部５４０に表示される測定結果画面の別の一例を示す図である。図９に示す測定結果画面は、音響機器１が出力する出力音の入力音に対する増幅の程度（最大音響利得）を周波数毎に表したスペクトルデータを示している。図９の測定結果画面では、気導音検出部６０により検出した気導音（air）と振動音検出部５５により検出した振動音（vib）とに係る最大音響利得がそれぞれ表示される。また図９の測定結果画面では、代表値として１６００Ｈｚにおける最大音響利得が表示される。このように気導音と振動音とを別々に表示することにより、気導音の伝達効率、及び振動音の伝達効率の程度を評価することができる。例えば伝音性難聴に対しては振動音に係る性能の程度がより重要であるが、気導音及び振動音に係る特性を別個に提示することで、音響機器１の振動音に係る特性の評価をより適切に行うことができる。

なお、上述のように測定結果画面においては、気導音及び振動音、またはこれらの合成音が表示されるようにしたがこれに限られず、気導音又は振動音のいずれか一つのみが表示されるようにしてもよい。このような表示の切り替えは、ＰＣ５００の評価ソフトウェアの機能により必要な表示のみを行い、不必要なものを非表示にすることにより行うようにする。

なお本実施の形態においては、スピーカ部９１及び９２が０°及び９０°の位置に配置されるようにしたがこれに限られず、他の任意の角度に設定することができる。例えばスピーカ部９１及び９２を１８０°及び２７０°の位置に配置してもよい。つまりスピーカ部９１、９２は、耳型部５０を備えた仮想の人間における正面の角度を０°としたときに、角度が０°、９０°、１８０°、或いは２７０°のいずれかの位置に配置されるようにしてもよい。そしてこの場合、本システムは、当該角度が０°、９０°、１８０°、或いは２７０°のいずれかの場合に対応する頭部伝達関数を記憶部５２０等に記憶する。そして試験音提示部７００は、スピーカ部９１、及びスピーカ部９２に提示する音についてそれぞれ頭部伝達関数に基づきイコライザ（不図示）により調整して提示し、調整後の音をスピーカ部９１、及びスピーカ部９２に出力させる。このようにすることで、音響機器１の特性の指向性を評価することができる。

（第２実施の形態）
以下、本発明の第２実施の形態について説明する。第２実施の形態は第１実施の形態と比較して、測定システム１１０の構成が相違する。その他の構成は第１実施の形態と同一である。第１実施の形態と同一の構成については同一の符号を付し、説明は省略する。

図１０は、本発明の第２実施の形態に係る測定システム１１０の概略構成を示す図である。本実施の形態に係る測定システム１１０は、音響機器装着部１２０の構成が第１実施の形態における音響機器装着部２０と異なるもので、その他の構成は第１実施の形態と同様である。したがって、図１０においては、第１実施の形態で示した測定部２００の図示を省略してある。音響機器装着部１２０は、人体の頭部模型１３０と、左右それぞれに対応して設けられた一対の耳型部１３１とを備える。頭部模型１３０は、ＡＴＳやＫＥＭＡＲ等からなる。頭部模型１３０の耳型部１３１は、頭部模型１３０に対して着脱自在である。

耳型部１３１は、人体の耳を模したもので、図１１（ａ）に頭部模型１３０から取り外した側面図を示すように、第１実施の形態の耳型部５０と同様の人工耳介１３２と、該人工耳介１３２に結合され、人工外耳道１３３が形成された人工外耳道部１３４とを備える。人工外耳道部１３４には、人工外耳道１３３の開口周辺部に、第１実施の形態の耳型部５０と同様に、振動検出素子を備える振動音検出部１３５が配置されている。また、頭部模型１３０の耳型部１３１の装着部には、図１１（ｂ）に耳型部１３１を取り外した側面図を示すように、中央部にマイクを備える気導音検出部１３６が配置されている。気導音検出部１３６は、頭部模型１３０に耳型部１３１が装着されると、耳型部１３１の人工外耳道１３３を経て伝播される音の音圧を測定するように配置されている。なお、気導音検出部１３６は、第１実施の形態の耳型部５０と同様に、耳型部１３１側に配置してもよい。振動音検出部１３５を構成する振動検出素子５６及び気導音検出部１３６を構成するマイク部６２は、第１実施の形態と同様に測定部２００に接続される。

本実施の形態に係る測定システム１１０によると、第１実施の形態の測定システム１０と同様の測定結果が得られる。特に、本実施の形態では、人体の頭部模型１３０に、振動検出用の耳型部１３１を着脱自在に装着して音響機器１を評価するので、頭部の影響が考慮された実際の使用態様により即した評価が可能となる。

（第３実施の形態）
以下、本発明の第３実施の形態について説明する。第３実施の形態は概略として、第２実施の形態と比較して、人体の頭部模型１３０が回転する点が異なる。

図１２は、本発明の第３実施の形態に係る測定システム２１０の概略構成を示す図である。本実施の形態に係る測定システム２１０は、人体の頭部模型１３０が回転する点が第２実施の形態における音響機器装着部１２０と異なるもので、その他の構成は第２実施の形態と同様である。

本実施の形態に係る測定システム２１０は、回転軸１４１と、回転軸１４１用のつまみ１４２を備える。回転軸１４１は、頭部模型１３０の中心を貫通して設けられる。回転軸１４１は頭部模型１３０に固定されており、回転軸１４１が回転すると頭部模型１３０も回転軸を軸にして回転する。また回転軸１４１は、無響空間部８０の外部に延在しており、無響空間部８０の外部から回転可能なように構成されている。なお回転軸１４１は、容易に変形しないように、ＳＵＳ等の金属製であることが好ましいが、樹脂製であってもよい。

つまみ１４２は、回転軸１４１の無響空間部８０から延在した端部に設けられる。つまみ１４１には、０°からの回転角度が視認可能なように、分度器同様の角度表示（０°〜３６０°）が備えられる。測定者の操作によりつまみ１４１が回転した場合、回転軸１４１が回転することにより頭部模型１３０が回転する。頭部模型１３０を回転させることにより、頭部模型１３０とスピーカ部９１、９２との相対角度を任意に変更することができる。そのため第３実施の形態の測定システムによれば、任意の角度からスピーカ部９１、９２により音を発することで、音響機器１の特性の指向性をより詳細に評価することができる。

なお、本実施の形態においては、回転軸１４１が頭部模型１３０を貫通する例を示したがこれに限られない。回転軸１４１は頭部模型１３０を貫通しなくてもよく、この場合、頭部模型１３０の内部の任意の場所まで延在するようにする。

なお、回転軸１４１は空洞であってもよい。この場合、空洞部分に振動音検出部１３５、気導音検出部１３６等のための信号配線を収容するようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、頭部模型１３０を回転させるようにしたがこれに限られず、スピーカ部９１、９２を頭部模型１３０に対して回転させるようにしてもよい。この場合も同様に、スピーカ部９１、９２と頭部模型１３０の相対角度を任意に変更することができ、音響機器１の特性の指向性をより詳細に評価することが可能となる。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各手段、各部材、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段や部材等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１ 音響機器（補聴器）
１０ 測定システム
１０ａ 振動体
２０ａ マイク部
２０ 音響機器装着部
３０ 基台
３１ アナログデジタル変換部
３２ 信号処理部
３３ デジタルアナログ変換部
３４ 圧電アンプ
５０ 耳型部
５１ 人工耳介
５２ 人工外耳道部
５３ 人工外耳道
５４ 支持部材
５５ 振動音検出部
５６ 振動検出素子
５７ 半球状模型
６０ 気導音検出部
６１ チューブ部材
６２ マイク部
７０ 保持部
７１ 支持部
７２ アーム部
７３ 移動調整部
８０ 無響空間部
８１ くさび型吸音層
８２ 接続用穴
９１、９２ スピーカ部
１１０、２１０ 測定システム
１２０ 音響機器装着部
１３０ 頭部模型
１３１ 耳型部
１３２ 人工耳介
１３３ 人工外耳道
１３４ 人工外耳道部
１３５ 振動音検出部
１３６ 気導音検出部
１４１ 回転軸
１４２ つまみ
２００ 測定部
３００ 感度調整部
３０１、３０２ 可変利得増幅回路
４００ 信号処理部
４１０ Ａ／Ｄ変換部
４１１、４１２ Ａ／Ｄ変換回路
４２０ 周波数特性調整部
４２１ イコライザ
４３０ 位相調整部
４３１ 可変遅延回路
４４０ 出力合成部
４５０ 周波数解析部
４５１〜４５３ ＦＦＴ
４６０ 記憶部
４７０ 信号処理制御部
５００ ＰＣ
５１０ 接続ケーブル
５２０ 記憶部
５３０ 制御部
５４０ 表示部
５４１ 設定メニュー
５４２ 試験音メニュー
５４３ 収録メニュー
５４４ 分析メニュー
５４５ 再生メニュー
５４６ 補聴器規格測定メニュー
６００ プリンタ
７００ 試験音提示部

Claims (13)

1. マイク部が音を収集し、ユーザの耳に押し当てられる振動体が、前記マイク部により収集された音を、ユーザに伝える音響機器を評価するための測定システムであって、
   スピーカ部と、
   人体の耳を模した耳型部と、
   該耳型部に配置された振動音検出部と、
   前記スピーカ部、前記耳型部、及び前記振動音検出部を内部に収容する無響空間部と、
   を備える測定システム。
2. マイク部が音を収集し、ユーザの耳に押し当てられる振動体が、前記マイク部により収集された音を、ユーザに伝える音響機器を評価するための測定システムであって、
   スピーカ部と、
   人体の耳を模した耳型部と、
   該耳型部に形成された人工外耳道内に配置された気導音検出部と、
   前記スピーカ部、耳型部、及び気導音検出部を内部に収容する無響空間部と、
   を備える測定システム。
3. マイク部が音を収集し、ユーザの耳に押し当てられる振動体が、前記マイク部により収集された音を、ユーザに伝える音響機器を評価するための測定システムであって、
   スピーカ部と、
   人体の耳を模した耳型部と、
   該耳型部に配置された振動音検出部と、
   前記耳型部に形成された人工外耳道内に配置された気導音検出部と、
   前記スピーカ部、前記耳型部、前記振動音検出部、及び前記気導音検出部を内部に収容する無響空間部と、
   を備える測定システム。
4. 人体の頭部を模した頭部模型をさらに備え、
   前記耳型部は左右それぞれに対応して一対備えられ、
   前記耳型部のそれぞれは前記頭部模型の左右に対して着脱自在である、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の測定システム。
5. 人体の頭部の半分を模した半球状模型をさらに備え、
   前記耳型部は、前記半球状模型に着脱自在である、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の測定システム。
6. 前記半球状模型は、左右のいずれの耳型に対しても着脱自在である
   請求項５に記載の測定システム。
7. 前記スピーカ部は、
   前記耳型部に対して、当該耳型部を備えた仮想の人間における正面の角度を０°としたときに、角度が０°、９０°、１８０°、或いは２７０°のいずれかの位置に配置される
   請求項１乃至３のいずれかに記載の測定システム。
8. 前記角度が０°、９０°、１８０°、或いは２７０°のいずれかの場合に対応する頭部伝達関数を記憶する
   請求項７に記載の測定システム。
9. 所定音圧の音を前記スピーカ部から出力し、当該所定音圧における前記振動音検出部による計測値の周波数特性を表示できる
   請求項１または３に記載の測定システム。
10. 所定音圧の音を前記スピーカ部から出力し、当該所定音圧における前記気導音検出部による計測値の周波数特性を表示できる
    請求項２または３に記載の測定システム。
11. 所定音圧の音を前記スピーカ部から出力し、当該所定音圧における前記気導音検出部の検出値と前記振動音検出部の検出値とから合成される合成音の周波数特性を表示できる
    請求項３に記載の測定システム。
12. 前記耳型部は、ＩＥＣ６０３１８−７に準拠した素材からなる、請求項１乃至３のいずれかに記載の測定システム。
13. 前記振動音検出部は、１または複数個の振動検出素子を備える、請求項１または３に記載の測定システム。

Images