JP4310477B2 - 騒音低減装置 - Google Patents

Description

本発明は、歯科用切削器などから発生する騒音を低減するための騒音低減装置に関する。

歯科用切削器などから発生する不快な騒音を低減する装置として、この切削騒音をアクティブノイズコントロールにより低減する方法が従来から知られている。例えば、特許文献１に開示された装置は、歯科用切削器具の騒音を患者の近傍に設けた音波検出器で検出し、検出した音波と同振幅で逆位相の干渉音波を発生させることにより、騒音を低減させるように構成されている。

このように、検出した騒音に基づいて音波干渉により騒音を低減させる方法は、特許文献２及び３にも開示されている。
特開平４−２４２６３８号公報 特開平４−２６６７５３号公報 実開平６−７５４２２号公報

ところが、上記従来の装置によれば、気導音は低減されるものの、依然として騒音が知覚されていたため、不快感を十分解消できるレベルには至っていないのが現状である。

そこで、本発明は、騒音の知覚を抑制することができる騒音低減装置の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、騒音源から人体内を伝達される骨導音を検出する骨導マイクロフォンと、人体に骨導干渉音を伝達する骨導スピーカと、前記骨導マイクロフォンからの入力信号を、同振幅で逆位相の信号に変換処理するディジタルフィルタを有し、変換処理後の信号に基づいて前記骨導干渉音を生成する制御手段とを備える騒音低減装置により達成される。

この騒音低減装置において、前記ディジタルフィルタは、前記骨導マイクロフォン及び骨導スピーカの人体への装着位置と内耳位置との間の伝達関数に基づくフィルタ係数を有することが好ましい。

また、騒音源からの音波を検出する気導マイクロフォンと、気導干渉音を音波として出力する気導スピーカと、前記気導マイクロフォンからの入力信号を、同振幅で逆位相の信号に変換処理するディジタルフィルタを有し、変換処理後の信号に基づいて前記気導干渉音を生成する制御手段とを更に備えることが好ましい。

本発明の騒音低減装置によれば、騒音の知覚を抑制することができる。

以下、本発明の実態形態について添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る騒音低減装置の全体構成図であり、歯科医院などの治療椅子５０に設置され
た状態を上方から示している。

図１に示すように、騒音低減装置１は、気導音抑制部１０と、骨導音抑制部２０とを備えている。

気導音抑制部１０は、治療椅子５０の背もたれ部５１の上部中央に設けられた気導マイクロフォン１１と、背もたれ部５１の左右両側に設けられた気導スピーカ１２，１２とを備えており、これらは制御装置２に接続されている。また、骨導音抑制部２０は、騒音源から人体内を伝達される骨導音を検出する骨導マイクロフォン２１と、人体に骨導音を伝達する骨導スピーカ２２とを備えており、患者６０の頭部６１における左右の乳様突起の近傍にそれぞれ着脱自在に取り付けられる。骨導マイクロフォン２１及び骨導スピーカ２２は、制御装置２に接続されている。

気導音抑制部１０の構成を、図２にブロック図で示す。切削器具などの騒音源から気導マイクロフォン１１に入力された気導騒音は、マイクアンプ１３により増幅され、Ａ／Ｄ変換器１４を経てディジタルフィルタ１５に入力される。ディジタルフィルタ１５は、入力信号を同振幅・逆位相の信号に変換処理し、出力する。この出力信号は、Ｄ／Ａ変換器１６を経てパワーアンプ１７で増幅された後、気導スピーカ１２，１２から患者６０の両耳に向けて、気導干渉音として出力される。こうして、騒音源から発生する音波は、気導音抑制部１０で生成された気導干渉音と患者６０の両耳位置６２，６２において干渉し、気導音としての患者６０への伝達が抑制される。なお、気導マイクロフォン１１及び気導スピーカ１２の個数や配置は、本実施形態のものに限定されるものではない。

次に、骨導音抑制部２０の構成を、図３にブロック図で示す。骨導マイクロフォン２１から入力された骨導騒音は、マイクアンプ２３により増幅され、Ａ／Ｄ変換器２４を経てディジタルフィルタ２５に入力される。ディジタルフィルタ２５は、入力信号を同振幅・逆位相の信号に変換処理し、出力する。この出力信号は、Ｄ／Ａ変換器２６を経てパワーアンプ２７で増幅された後、骨導スピーカ２２から骨導干渉音として出力される。骨導音抑制部２０は、両耳に対応して複数設けられている。

本発明者らは、歯科治療時において、切削タービンなどの騒音が患者に気導音として知覚されるだけでなく、切削器具からの切削振動が骨導音として患者に知覚されることを明らかにした。本実施形態の騒音低減装置１によれば、骨導音抑制部２０を設けることにより、骨導騒音を骨導干渉音と干渉させることができ、患者６０への骨導音の伝達を抑制することができる。

骨導音は、頭蓋骨などを介して内耳で知覚されるため、患者６０の内耳位置において、骨導干渉音が骨導騒音に対して同振幅・逆位相となるように制御することが好ましい。すなわち、骨導マイクロフォン２１及び骨導スピーカ２２の人体への取り付け位置（本実施形態では、乳様突起）と内耳との間における伝達関数Ｆを考慮して、ディジタルフィルタ２５におけるフィルタ係数を設定することが好ましい。伝達関数Ｆは、頭部内における骨導音伝搬過程をコンピュータシミュレーションによって解析することにより、推定可能である。

具体的には、まず、標準的な日本人男性の頭部解剖図を参考に人体頭部モデルを作成し、蝸牛を含むｘｙ平面上の所望の位置に振動子を配置する。そして、流体中の音場解析に用いられる時間領域有限差分法（ＦＤＴＤ法：Finite- Difference Time-Domain Method
）を用いて、振動子により頭部内に形成される音圧分布を算出することにより、伝達関数Ｆを求めることができる。乳様突起−蝸牛間における伝達関数Ｆの一例を、図４に示す。

図５は、骨導マイクロフォン２１の断面図である。骨導マイクロフォン２１は、骨導音を検出するための検出子３１が収容された円筒状のケース３２を備えており、ケース３２の開口縁に吸盤３４を取り付けて構成されている。

検出子３１は、ジンバル機構により、互いに直交する２軸の回りに揺動可能に支持されている。即ち、検出子３１は、ピックアップ部を露出させるように第１の枠体４０に固定されており、第１の枠体４０は、第１の支持軸４２を介して第２の枠体４４に揺動自在に支持されている。そして、第２の枠体４４は、第１の支持軸４２と直交する第２の支持軸４６を介してケース３２の内部に揺動自在に支持されている。検出子３１のピックアップ部は、ケース３２の開口からわずかに突出しており、吸盤３４を所定の取付部位に吸着させると、ピックアップ部が被吸着面に接触して押圧するように構成されている。各ケース３２の底部（図の上部）中央には連通孔３２ａが形成されており、この連通孔３２ａに球状の袋状体４８が結合されている。袋状体４８はゴム材などの弾性材からなり、押圧により弾性変形可能に構成されている。袋状体４８の内部空間は、連通孔３２ａを介してケース３２の内部と連通している。

骨導スピーカ２２は、上述した骨導マイクロフォン２１の構成において、人体に機械的な振動を伝達するための振動子を検出子３１の代わりに設ける他は、骨導マイクロフォン２１と同様に構成されている。

このように構成された骨導マイクロフォン２１及び骨導スピーカ２２によれば、例えば、乳様突起など表面が複雑な３次元形状を有する部位に取り付ける場合であっても、経時的な位置ずれや姿勢の変化を防止することができ、骨導騒音の検出及び骨導干渉音の出力を確実に行うことができる。

骨導マイクロフォン２１及び骨導スピーカ２２の取り付け位置は、乳様突起の他、胸鎖乳突筋，頬骨の後部など聴覚受容器に近い位置であることが好ましいが、耳前部や前額部など骨導音の検出及び伝達が可能な位置であれば特に限定されず、取り付け位置と内耳との間における骨導音の伝達関数を考慮することにより、骨導騒音の低減が可能である。また、本実施形態においては、両耳に対応させて骨導マイクロフォン２１及び骨導スピーカ２２をそれぞれ複数設けているが、単一であってもよい。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の具体的な態様は上記実施形態に限定されない。例えば、本実施形態においては、気導音抑制部１０及び骨導音抑制部２０を設けることにより、切削器具から発せられる気導音及び骨導音の双方を抑制するようにしているが、気導音については耳栓などによっても騒音低減効果が期待できることから、骨導音抑制部２０のみを備えた構成であってもよい。

また、本実施形態の騒音抑制装置は、歯科治療時などにおける切削騒音の低減を主な目的としているが、この用途に限定されるものではなく、その他、水中における建設作業や解体作業など骨導騒音が問題となるケースにおいて特に有効である。

本発明の一実施形態に係る騒音抑制装置の全体構成図である。 図１に示す騒音抑制装置における気導音抑制部のブロック図である。 図１に示す騒音抑制装置における骨導音抑制部のブロック図である。 伝達関数の推定結果の一例を示す図である。 図３に示す骨導音抑制部における骨導マイクロフォンの断面図である。

符号の説明

１ 騒音抑制装置
２ 制御装置
１０ 気導音抑制部
１１ 気導マイクロフォン
１２ 気導スピーカ
１５ ディジタルフィルタ
２０ 骨導音抑制部
２１ 骨導マイクロフォン
２２ 骨導スピーカ
２５ ディジタルフィルタ

Claims (2)

1. 騒音源から人体内を伝達される骨導音を検出する骨導マイクロフォンと、
   人体に骨導干渉音を伝達する骨導スピーカと、
   前記骨導マイクロフォンからの入力信号を、同振幅で逆位相の信号に変換処理するディジタルフィルタを有し、変換処理後の信号に基づいて前記骨導干渉音を生成する制御手段とを備え、
   前記ディジタルフィルタは、前記骨導マイクロフォン及び骨導スピーカの人体への装着位置と内耳位置との間の伝達関数に基づくフィルタ係数を有する騒音低減装置。
2. 騒音源からの音波を検出する気導マイクロフォンと、
   気導干渉音を音波として出力する気導スピーカと、
   前記気導マイクロフォンからの入力信号を、同振幅で逆位相の信号に変換処理するディジタルフィルタを有し、変換処理後の信号に基づいて前記気導干渉音を生成する制御手段とを更に備える請求項１に記載の騒音低減装置。