JP2016022335A - 評価方法および評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被験者の音の感知の有無を適正に評価することができる評価方法および評価装置を提供する。【解決手段】評価装置１は、被験者Ｈの心電を測定する心電測定装置４と、テスト音を発生するテスト音発生装置３と、前記心電に基づいて、被験者Ｈがテスト音を感知したか否かを判定する判定部２３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、被験者の刺激の感知の有無を評価する評価方法および評価装置に関し、特に、被験者のサイン音の感知の有無を評価する評価方法および評価装置に関する。

日本サインデザイン協会では、「サイン音」を製品や機器類の製造者によって意図的に付加された電気（子）的な音、と定義している。日常生活において、サイン音は、危険状況、異常を伝える警告・警報、操作に対する許可、開始や終了の合図、注意喚起などのサインとして、幅広く使われている（例えば、非特許文献１）。住宅の屋内では、炊飯器や、インターフォン、電話等、音を発する多くの機器が備えられ 、それぞれが独自のサイン音を持ち、ヒトにさまざまな情報を伝えている。

JIS S 0013では、サイン音は一定の周波数による音を対象とし、呈示時間パターンのみが規定されている（なお、メロディや音程などによるサイン音に対しては触れられていない）。また、本明細書において、サイン音は報知音あるいは警告音等の概念をも含むものとする。

警告音の音響特性と印象の関係を検討した先行研究では、警告に適したサイン音は、２つの周波数が交互に繰り返される音や、周波数が高い音、繰り返し頻度が高い音ほど、危険であると受け止められると報告されている（例えば、非特許文献２）。

また、サイン音の中には、４ｋＨｚ付近の高音域の純音を用いて構成されているものが多い。この付近の周波数帯域は、ヒトの聴力感度のもっとも敏感な帯域であるとされているが、一方、加齢に伴いこの帯域の聴力感度が急墜することもわかっている（例えば、非特許文献３）。

山内勝也、高田正幸、岩宮眞一郎、「サイン音の機能イメージと擬音語表現」、日本音響学会誌、59巻4号、2003年、pp192-202 桑野園子、「警告信号音の心理的評価」、騒音制御、Vol.25 No.1、2001年、pp3-7 片桐真子、「年齢による右耳・左耳の聴力感度の変化」、繊維学会予稿集、62巻2号、2007年、pp73

このようなサイン音が、受け手にとって活用されているかどうか、十分に機能しているかどうかは不確かである。つまり、サイン音の意味を理解できているか、サイン音の混同による誤認が起きていないか、また、サイン音そのものを受容できているのか、といった受け手側の評価は、通常、サイン音のデザインに反映されていないからである。

しかし、刺激に対する印象は、曖昧、かつ多次元的であり、絶対的な評価指標がないため、刺激の量のみで感知されやすい刺激であるか否かを評価することはできない。そのため、周波数帯域、音程と音量に考慮し、受け手にとって正確な情報伝達を可能にするサイン音をデザインするためには、被験者にサイン音の候補となる複数のテスト音を呈示し、被験者がテスト音を感知したか否かを判定することにより、テスト音を評価する評価試験を行うことが望ましい。

ただし、通常、サイン音は、サイン音が発せられることをヒトが予期していない状況で用いられる。そのため、評価試験では、被験者をリラックスさせて、被験者にテスト音が呈示されることを意識させないことが重要である。その点、被験者にテスト音を呈示する度に、被験者にテスト音に気付いたかを回答させる方式では、被験者が常にテスト音が呈示されることを予期するため、サイン音の評価に適さない。また、被験者の主観的評価に基づくため、評価結果の信頼性も高くない。

これに対し、テスト音を呈示したときの被験者の脳波を測定する方式も考えられる。これにより、被験者がテスト音を感知したか否かを客観的に判定することができる。しかし、脳波を測定するためには、被験者の頭部に多数の電極を取り付ける必要があるため、被験者に過度の緊張を与えてしまう。そのため、被験者にテスト音が呈示されることを意識させないようにすることが難しい。また、脳波の測定は、手技やノイズの影響を受けやすく、変化の程度が不明瞭であるという短所もある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、被験者の刺激の感知の有無を適正に評価することができる評価方法および評価装置の提供を目的とする。

本発明に係る評価方法は、上記課題を解決するためになされたものであり、被験者の心電または心拍を測定する測定ステップと、前記被験者に刺激を付与する刺激付与ステップと、前記心電または心拍に基づいて、前記被験者が前記刺激を感知したか否かを判定する判定ステップと、を有する。

また、上記評価方法において、前記判定ステップでは、前記刺激を付与した前後の前記被験者のＲ−Ｒ間隔の変化に基づいて、前記被験者が前記刺激を感知したか否かを判定することが好ましい。

また、上記評価方法において、前記判定ステップでは、前記刺激の付与直前の所定数の心拍におけるＲ−Ｒ間隔の平均である直前平均値と、前記刺激の付与直後の所定数の心拍におけるＲ−Ｒ間隔の平均である直後平均値とを演算し、前記直前平均値に対する前記直後平均値の増加率が所定以上の場合に、前記被験者が前記刺激を感知したと判定することが好ましい。

また、本発明に係る評価装置は、被験者の心電または心拍を測定する測定手段と、前記被験者に刺激を付与する刺激付与手段と、前記心電または心拍に基づいて、前記被験者が前記刺激を感知したか否かを判定する判定手段と、を備える。

また、上記評価装置において、前記判定手段は、前記刺激を付与した前後の前記被験者のＲ−Ｒ間隔の変化に基づいて、前記被験者が前記刺激を感知したか否かを判定することが好ましい。

また、上記評価装置において、前記判定手段は、前記刺激の付与直前の所定数の心拍におけるＲ−Ｒ間隔の平均である直前平均値と、前記刺激の付与直後の所定数の心拍におけるＲ−Ｒ間隔の平均である直後平均値とを演算し、前記直前平均値に対する前記直後平均値の増加率が所定以上の場合に、前記被験者が前記刺激を感知したと判定することが好ましい。

また、上記評価方法および上記評価装置において、前記刺激は音による刺激であることが好ましい。

本発明によれば、被験者の刺激の感知の有無を適正に評価することができる評価方法および評価装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る評価装置の概略構成を示すブロック図である。 心電図の一例である。 Ｒ−Ｒ間隔の変化の演算を説明するための図である。 心電図の他の例である。 評価試験の結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、本発明は、下記の実施形態に限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る評価装置１の概略構成を示すブロック図である。評価装置１は、テスト音がサイン音として適当であるかの評価試験を行うための装置であり、演算装置２、テスト音発生装置３および心電測定装置４を備えている。評価試験が行われる会場には、一人または複数人の被験者Ｈが集められており、サイン音を用いることが想定されている場所と同様の環境音が常時流されている。

演算装置２は、例えば汎用のパーソナルコンピュータで構成することができる。演算装置２は、発音制御部２１、心電取得部２２および判定部２３を備えている。これらの機能ブロックは、所定のプログラムを演算装置２にインストールすることによって実現される。上記プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録可能であり、その記録媒体から演算装置２にインストールしてもよい。あるいは、演算装置２がインターネットを含む通信ネットワークと接続可能に構成されていれば、当該通信ネットワークからプログラムをダウンロードしてもよい。なお、発音制御部２１、心電取得部２２および判定部２３は、上記のようにソフトウェア的に実現してもよいし、ハードウェアで構成してもよい。

テスト音発生装置３は、被験者Ｈにテスト音を呈示して刺激を付与する手段として機能するものであり、例えばスピーカーで構成される。テスト音発生装置３は、演算装置２の発音制御部２１に接続されており、発音制御部２１からの制御によってサイン音の候補となる複数種類のテスト音を発生させる。発音制御部２１は、例えば音響プログラムをインストールすることによって実現され、あらかじめ設定されたタイミングで、または、ユーザーの操作に応じて、テスト音発生装置３からテスト音を発生させることができる。

テスト音の種類および音量は、ユーザーの操作により、適宜切り替えることができる。本実施形態では、テスト音の音量は、評価試験の会場に流されている環境音と同程度である。

なお、テスト音発生装置３を、演算装置２と接続されていない独立した装置（ステレオ装置など）として構成してもよい。

心電測定装置４は、被験者Ｈの心電を測定する測定手段であり、例えば、ポリグラフテレメータを用いることができる。本実施形態では、テスト音発生装置３からテスト音を発生させて、テスト音を被験者Ｈに呈示し、心電測定装置４によって被験者Ｈの心電を測定する（測定ステップ）。測定された被験者Ｈの心電のデータは、演算装置２の心電取得部２２に送信される。これにより、例えば図２に示すような心電図が得られる。また、心電を測定している間、テスト音発生装置３からテスト音を発生させて、被験者Ｈに刺激を付与する（刺激付与ステップ）。

演算装置２の判定部２３は、測定された心電に基づいて、被験者Ｈがテスト音を感知したか否かを判定する（判定ステップ）。具体的には、判定部２３は、心電取得部２２によって取得された心電のデータ、および、発音制御部２１からテスト音の呈示タイミングを示すデータを参照することにより、テスト音を呈示した前後の被験者ＨのＲ−Ｒ間隔の変化に基づいて、被験者Ｈがテスト音を感知したか否かを判定する。

図３を参照して説明すると、判定部２３は、テスト音の呈示直前の所定数の心拍におけるＲ−Ｒ間隔の平均である直前平均値（＝（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３＋Ｘ４＋Ｘ５）／５）と、テスト音の呈示直後の所定数の心拍におけるＲ−Ｒ間隔の平均である直後平均値（＝（Ｙ１＋Ｙ２＋Ｙ３＋Ｙ４＋Ｙ５）／５）とを演算する。演算対象となるテスト音の呈示前後の心拍数は、特に限定されないが、本実施形態では５拍としている。そして、直前平均値に対する直後平均値の増加率が所定以上（例えば５％以上）の場合に、判定部２３は、被験者Ｈがテスト音を感知したと判定する。被験者Ｈがテスト音を感知したと判定される増加率は、特に限定されないが、テスト音が呈示されない場合のＲ−Ｒ間隔の通常の変化率に比べ、有意差が認められる値に設定される。

Ｒ−Ｒ間隔の増加は定位反応によるものである。定位反応とは、環境条件の変化によって生起し、中程度の刺激に対して感覚器官の感受性を高める機能を有する反応であり、刺激に対する無意識的な反応（不随意的注意）の一形態である。心拍変動も、定位反応指標のひとつとされている。テスト音の音圧レベルは環境音と同程度（中程度の刺激）であるため、被験者Ｈがテスト音を感知した場合、定位反応により、心拍数の減少、すなわちＲ−Ｒ間隔の増加を誘発する。よって、テスト音の呈示前後のＲ−Ｒ間隔の平均値の変化は、定位反応によるものであるので、被験者Ｈのテスト音の感知の有無を適正に評価することができる。

評価試験の結果、被験者Ｈが感知したと判定されたテスト音は、サイン音として適正であると考えられ、テスト音の呈示前後のＲ−Ｒ間隔の平均値の増加率が高いテスト音は、サイン音として特に適していると考えられる。

このように、本実施形態では、定位反応を利用して、被験者Ｈがテスト音を感知したか否かを判定している。よって、被験者Ｈの主観によらず、客観的な判定が可能である。また、Ｒ−Ｒ間隔の平均値の変化の程度は脳波に比べ明瞭であり、心電の測定はノイズの影響を受けにくいという利点もある。

さらに、被験者の心電を測定するために、少数の電極を被験者Ｈに取り付けるだけでよいので、評価試験の実施が容易であり、脳波を測定する場合のように、被験者Ｈに緊張を与えることはない。よって、テスト音が呈示されることを被験者Ｈに意識させずに、評価試験を行うことができる。したがって、評価試験の信頼性を高めることができる。

なお、被験者Ｈがテスト音を感知したか否かの判定は、上述のように、テスト音の呈示前後のＲ−Ｒ間隔の平均値の変化に基づく判定に限定されない。刺激強度が強い（音圧レベルが大きい）場合は、例えば、図４に示すように、テスト音の呈示後に心電波形が乱れたり、Ｒ波の振幅が増加することがある。そのため、例えば、テスト音の呈示後に、心電のＲ波の振幅が所定以上増加した場合に、被験者Ｈがテスト音を感知したと判定してもよい。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、上記の実施形態では、被験者の心電を測定していたが、被験者の心拍を測定し、テスト音の呈示前後の心拍数の変化に基づいて、被験者Ｈがテスト音を感知したか否かを判定してもよい。心拍の測定も、被験者に緊張を与えることはないので、テスト音が呈示されることを被験者に意識させずに、評価試験を行うことができる。

また、上記の実施形態では、テスト音の呈示を発音制御部２１によって自動的に行っていたが、テスト音の呈示を手動で行ってもよい。この場合、テスト音の呈示タイミングを、テスト音の種類ごとに記録し、ユーザーが心電図にテスト音の呈示タイミングを指定することにより、テスト音の呈示前後のＲ−Ｒ間隔の変化または心拍数の変化を測定してもよい。

さらに、上記の実施形態では、被験者に付与される刺激が音による刺激であったが、本発明はこれに限定されず、例えば、光による刺激、匂いによる刺激、温度による刺激、湿度による刺激などであってもよい。また、同時に複数種類の刺激を被験者に付与してもよく、例えば、音と光を同時に発生させることによって、被験者に刺激を付与してもよい。これにより、音以外の刺激の評価を行うことができる。

７５人の被験者Ｈを評価試験会場に集合させ、サイン音を用いることが予定されている場所と同様の環境音を流した。各被験者Ｈには、２０種類のテスト音Ｓ１〜Ｓ２０をランダムなタイミングで呈示した。テスト音Ｓ１〜Ｓ２０はいずれも和音であり、表１に、テスト音Ｓ１〜Ｓ２０を構成する音を示す。

各テスト音Ｓ１〜Ｓ２０について、呈示直前の５拍の心拍におけるＲ−Ｒ間隔の平均（直前平均値）と、呈示直後の５拍の心拍におけるＲ−Ｒ間隔の平均（直後平均値）とを演算した。その結果を図５に示す。

図５において、各テスト音Ｓ１〜Ｓ２０の左側の棒グラフが直前平均値を示しており、右側の棒グラフが直後平均値を示している。この結果から、テスト音Ｓ２、Ｓ８、Ｓ１３〜Ｓ１６、Ｓ１９は、直前平均値に対する直後平均値の増加率が大きいため、サイン音に適していると評価できる。すなわち、可聴域の中で低い周波数帯域では、協和音程で構成されるテスト音が被験者に感知されやすい（気付かれやすい）。一方、聴力感度の敏感な周波数帯域では、不協和音程で構成されるテスト音が被験者に感知されやすいことが分かる。そのため、緊急性の高い情報を提供するために用いるサイン音は、不協和音程で構成されることが好ましいと言える。

このように、本実施例に係る評価方法によって、テスト音の感知の有無を適正に評価することができるので、周波数帯域、音程、および音圧レベルを考慮したサイン音をデザインすることができる。

本発明は、聴性脳幹反応（ＡＢＲ）検査に代わる聴覚検査にも適用できる。具体的には、音刺激を被験者に与え、刺激を与えた前後のＲ−Ｒ間隔の変化に基づいて、被験者が音刺激を感知しているか否かを判定することができる。これにより、例えば、音が聞こえたかどうかの意志表示が困難な乳幼児や高齢者の聴力を、ＡＢＲ検査よりも容易に検査することができる。また、ＡＢＲ検査と同様、聴力障害認定の不正を防止することができる。

また、補聴器の最大音量の設定に本発明を適用することもできる。現状では、補聴器の最大音量を設定するために、補聴器の利用者にテスト音を提示しながら脳波を測定しているが（URL : http://www.nikkeibp.co.jp/article/dho/20111128/291847/）、脳波の代わりに心電または心拍を測定してもよい。

１ 評価装置
２ 演算装置
３ テスト音発生装置（刺激付与手段）
４ 心電測定装置（測定手段）
２１ 発音制御部
２２ 心電取得部
２３ 判定部（判定手段）
Ｈ 被験者

Claims (8)

1. 被験者の心電または心拍を測定する測定ステップと、
   前記被験者に刺激を付与する刺激付与ステップと、
   前記心電または心拍に基づいて、前記被験者が前記刺激を感知したか否かを判定する判定ステップと、
   を有する、評価方法。
2. 前記判定ステップでは、前記刺激を付与した前後の前記被験者のＲ−Ｒ間隔の変化に基づいて、前記被験者が前記刺激を感知したか否かを判定する、請求項１に記載の評価方法。
3. 前記判定ステップでは、
   前記刺激の付与直前の所定数の心拍におけるＲ−Ｒ間隔の平均である直前平均値と、前記刺激の付与直後の所定数の心拍におけるＲ−Ｒ間隔の平均である直後平均値とを演算し、
   前記直前平均値に対する前記直後平均値の増加率が所定以上の場合に、前記被験者が前記刺激を感知したと判定する、請求項２に記載の評価方法。
4. 前記刺激は音による刺激である、請求項１〜３のいずれかに記載の評価方法。
5. 被験者の心電または心拍を測定する測定手段と、
   前記被験者に刺激を付与する刺激付与手段と、
   前記心電または心拍に基づいて、前記被験者が前記刺激を感知したか否かを判定する判定手段と、
   を備える、評価装置。
6. 前記判定手段は、前記刺激を付与した前後の前記被験者のＲ−Ｒ間隔の変化に基づいて、前記被験者が前記刺激を感知したか否かを判定する、請求項５に記載の評価装置。
7. 前記判定手段は、
   前記刺激の付与直前の所定数の心拍におけるＲ−Ｒ間隔の平均である直前平均値と、前記刺激の付与直後の所定数の心拍におけるＲ−Ｒ間隔の平均である直後平均値とを演算し、
   前記直前平均値に対する前記直後平均値の増加率が所定以上の場合に、前記被験者が前記刺激を感知したと判定する、請求項６に記載の評価装置。
8. 前記刺激は音による刺激である、請求項５〜７のいずれかに記載の評価装置。