JP5295982B2 - 聴覚領域の脳血流量向上装置及び該装置に用いる仮想音源 - Google Patents
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Description
本発明は、聴覚領域の脳血流量を向上させるものに関するものである。
聴性脳幹反応( Auditory Brain-stem Response ; ABR )は、診断的価値が極めて高く、難聴や脳幹障害の診断に幅広い臨床応用が期待できる。乳幼児の聴覚障害のスクリーニングにも使われる反応であり、検査方法としても確立されたものである。
具体的には、耳からクリック音を聞き、聴覚神経系を興奮させることにより得られる脳幹部での電位を頭皮上より記録する検査するものである。この反応は、意識や睡眠状態の影響を受けにくく、極めて再現性のよい安定した波形が得られる特徴を有しており、この反応を利用した検査装置や誘発電位検査装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
一方、カクテルパーティー効果という脳の働きが知られている。これは、特定の音源を聞き分けることができる現象のことを指す。即ち、雑多な人々が話を行っている状況において、会話の相手の声や、少し離れていても関心があることや注意して聴こうとすると聴き取れる現象であり、複数の重なり合った音源の中から、特定の音源だけを選択的に抽出して聞くことができる、ヒトの聴覚の働きのことを指す。
ヒトは、多数存在する音源を区別し、特定の音源のみを他の音源から分離・抽出することを脳内で行っているものと考えられる。その分離・抽出の条件としては音源の高低、音色、音源の方向及び音源までの距離等が考えられている。
一方、認知症高齢者に老人性難聴者が多いことから、両者には何らかの因果関係があるのではないかとの指摘もある。老人性難聴は左右両方の耳で加齢に伴って徐々に聴力が低下する特徴、初期の段階では高音部が聴き取り難くなり、徐々に低音部まで難聴が進むという特徴を有している。また、音に対する脳の処理能力も低下するので、音が聞こえても意味が理解できなくなり、このことが間接的な原因となり、認知症へと移行するのではないかとも考えられている。
しかしながら、難聴に対するトレーニング方法やその装置等は皆無であり、何らかのトレーニング効果のあるトレーニング方法が望まれていた。そこで、本発明者らは左右の何れかの方向から反対側へ音源が移動する音を受聴者に聞かせることによるトレーニング方法を提案した（非特許文献１参照）。
この提案された難聴に対するトレーニング方法については、軽度の騒音性難聴患者や感音性難聴患者に対してはある程度の効果を上げている。
そこで、本発明は、難聴の受聴者に対する更なるトレーニング効果を期待できる聴覚領域の脳血流量を向上させる装置を得ることを目的とする。また、該装置に用いる仮想音源を得ることを別の目的とする。
上述の課題を解決するための、本発明は、受聴者の周囲に仮想的な３次元の空間的広がりとしての仮想音場を形成する立体音響システムと、
該立体音響システム環境下で受聴者が繰り返し聴取可能な仮想音源を与えるものであって、仮想音場内の受聴者に対する方向と遠近距離とを予め定めた仮想位置で音を発生させたような仮想音源による音像を受聴者に与える仮想音源再生手段とを備えたことを特徴とするものである。
該立体音響システム環境下で受聴者が繰り返し聴取可能な仮想音源を与えるものであって、仮想音場内の受聴者に対する方向と遠近距離とを予め定めた仮想位置で音を発生させたような仮想音源による音像を受聴者に与える仮想音源再生手段とを備えたことを特徴とするものである。
本発明の好適な実施形態に係る聴覚領域の脳血流量向上装置は、前記立体音響システムが少なくとも２つの音響変換手段を用いて３次元の立体音場を再生するものであることを特徴とするものである。
更に、本発明に係る聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる仮想音源は、前記聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる仮想音源において、
前記仮想音場内の受聴者に対する方向と遠近距離とを予め定めた仮想位置で音を発生させたような音像を受聴者に与える仮想音源が、仮想音場内の受聴者に向かう又は受聴者から離れる相違した仮想位置間を移動する音像を受聴者に与えるものを含むことを特徴とするものである。
前記仮想音場内の受聴者に対する方向と遠近距離とを予め定めた仮想位置で音を発生させたような音像を受聴者に与える仮想音源が、仮想音場内の受聴者に向かう又は受聴者から離れる相違した仮想位置間を移動する音像を受聴者に与えるものを含むことを特徴とするものである。
本発明の好適な実施形態に係る聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる仮想音源は、前記聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる仮想音源において、
前記仮想音場内の受聴者に対する方向と遠近距離とを予め定めた仮想位置で音を発生させたような音像を受聴者に与える仮想音源が、仮想音場内の受聴者を取り巻く少なくとも３つの仮想位置間を移動する音像を受聴者に与えるものを含むことを特徴とするものである。
前記仮想音場内の受聴者に対する方向と遠近距離とを予め定めた仮想位置で音を発生させたような音像を受聴者に与える仮想音源が、仮想音場内の受聴者を取り巻く少なくとも３つの仮想位置間を移動する音像を受聴者に与えるものを含むことを特徴とするものである。
また、本発明の好適な実施形態に係る聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる仮想音源は、前記仮想音場には、移動する音像を受聴者に与える仮想音源の他に仮想音場内の仮想位置で移動しない音像を受聴者に与える仮想音源が更に含まれていることを特徴とするものである。
更に、本発明の好適な実施形態に係る聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる別の仮想音源は、前記移動する音像を受聴者に与える仮想音源として、ヒトの話し声、赤ん坊の泣き声、鳥の鳴き声、虫の鳴き声、楽器の音の何れか１つを含むことを特徴とするものである。
また、本発明の好適な実施形態に係る聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる別の仮想音源は、前記移動しない音像を受聴者に与える仮想音源として、音楽、ホワイトノイズ、水の流れる音、雨音、ヒトの話し声、赤ん坊の泣き声、鳥の鳴き声、虫の鳴き声、楽器の音の何れか１つを含むことを特徴とするものである。
更に、本発明の好適な実施形態に係る聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる更に別の仮想音源は、前記移動する音像を受聴者に与える仮想音源として、相違する一定周波数の少なくとも２つの点音源が各々個別に仮想音場内の受聴者に向かう又は受聴者から離れる相違した仮想位置間を移動する音像を受聴者に与えるものを含むことを特徴とするものである。
また、本発明の好適な実施形態に係る聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる更に別の仮想音源は、前記仮想音源が、前記立体音響システムに入力可能な記録媒体に記録されたことを特徴とするものである。
更に、本発明の好適な実施形態に係る聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる更に別の仮想音源は、請求項３〜８の何れか１項に記載の仮想音源が、通信回線を介して立体音響システムに入力されることを特徴とするものである。
本発明においては、受聴者の周囲に仮想的な３次元の空間的広がりとしての仮想音場を形成する立体音響システムと、該立体音響システム環境下で受聴者が繰り返し聴取可能な仮想音源を与えるものであって、仮想音場内の受聴者に対する方向と遠近距離とを予め定めた仮想位置で音を発生させたような仮想音源による音像を受聴者に与える仮想音源再生手段とを備え、この仮想音源再生手段で再生された仮想音源を受聴者に繰り返し聴かせて、受聴者に前記仮想音源の位置を認識させる訓練を行うものであり、聴覚領域の脳血流量を向上させることが期待でき、難聴の受聴者に対するトレーニング効果を期待できる。
具体的には、ヒトは左右２つの耳で１つの音源を聴いたとき、視力に頼らずとも両耳の聴覚のみで音源の位置をある程度特定できる能力を有している。これは２つの耳を持つことによって持ち得る能力であると言える。１つの音源から発生した音波を２つの耳で捉えることによって、両耳間に生じたわずかな音量差および音波の到達時間の差から方向や距離を知覚するのである。より詳しくは、ヒトは左右耳間に十数ｃｍの間隔があるが、この間隔や頭部による音波の遮蔽、回折などが両耳間の音響信号に音量差や時間差を与えており、この左右耳の微小な差異に基づいて、音源の方向や音源までの遠近距離を判断する能力も有している。
これら両耳からの微小な音量差、時間差等を有する信号を処理するのが脳の聴覚領域であるため、仮想音場内の受聴者に対する方向と遠近距離とを予め定めた仮想位置で音を発生させたような音像を受聴者に与える仮想音源を、受聴者に聴かせて受聴者に前記仮想音源の位置を認識させることにより、脳の聴覚領域で血流量が向上し、繰り返し行うことにより、聴覚領域での脳が活性化することになり、難聴の受聴者に対するトレーニング効果が期待できる。
受聴者に聴かせる音としては、実在する音源による音像では視覚によって音源の位置が容易に把握できるため、聴覚視野の脳血流量の向上効果は全くないものと考えられる。また、目隠し状態で実在する音源による音像を受聴者に与えて音源の方向や音源までの遠近距離を判断させる訓練を行ってもトレーニング効果は期待できるが、目隠し状態としてもトレーニング前の実在音源のセッティング状態を受聴者は聞き分けることができるため、高いトレーニング効果は期待できない。そのため、受聴者の周囲に仮想的な３次元の空間的広がりとしての仮想音場を形成する立体音響システムを含む装置を用いる。
本発明の仮想音源としては、仮想音場内の受聴者に対する方向と遠近距離とを予め定めた仮想位置で仮想の音を発生させたような仮想音源による音像を受聴者に与えるものであって、受聴者にとっては、実在する１つ以上の音源が受聴者を取り巻く空間（即ち、音場）内の実在の位置（受聴者に対して方向と遠近距離とが定まった位置）に存在するような音像が与えられるものであればよい。そのためには前述の立体音響システムが受聴者に正確な音像定位（音源の方向と距離との判断）を与えるものであることが好ましい。
本発明の立体音響システムとしては、受聴者の周囲に仮想的な３次元の空間的広がりとしての仮想音場を形成し、受聴者に正確な音像定位を受聴者に与えるものであればよい。この仮想音場を与えるものとしては、少なくとも２つの音響変換手段を用いて３次元の立体音場を再現するものであればよい。例えば、音響変換手段としてスピーカーを用いた２ｃｈステレオシステム、３ｃｈ，４ｃｈ，５．１ｃｈ，６ｃｈ等のマルチチャンネルのサラウンドシステム等が挙げられる。
また、音響変換手段として耳に接近したスピーカーや耳に差し込むイヤホン等を用いるヘッドホンでもよく、通常の振動を音波に変換するスピーカーやイヤホンを用いたもの以外にも、振動を直接頭骨や顎骨に伝達する骨伝導ヘッドホンでもよい。尚、ヘッドホン環境における立体音響システムとしては、バイノーラルやホロホニックス（Holophonic）等による録音方式のもので、正確な音像定位を受聴者に与えることができるものがより好ましい。
このような立体音響システム環境下と、正確な音像定位を受聴者に与える仮想音源とからなる装置を用いて、立体音響システム環境下で仮想音源を聴いて仮想音源の位置を認識させることを繰り返すことにより、聴覚領域での脳が活性化することになり、難聴に対するトレーニング効果が期待できる。
よって、本発明の聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる仮想音源としては、受聴者が音源について発せられる位置が特定できるものが好ましい。例えば、アラームのような一定の周波数の音、複数の周波数の音を合成した音、一定の周期で周波数や強度が変化する音のような人工的な音を始めとして、特に、ヒトの話し声、赤ん坊の泣き声、鳥の鳴き声、虫の鳴き声、楽器の音では、受聴者が個体として認識でき、より好ましい。
この仮想音源の動きについても、仮想音源の位置を徐々に移動させてもよいし、飛び飛びに移動させてもよい。例えば、仮想音場の中心に位置する受聴者にに向かうか、又は受聴者から離れる等の相違した仮想位置間を移動したり、受聴者を取り巻く少なくとも３つの仮想位置間を移動するように構成されればよい。即ち、仮想音源としては、仮想音場内の受聴者に徐々に近づいてきて受聴者の脇を通り過ぎ去っていくような受聴者に向かったり、受聴者の近くにあったものが受聴者から離れる音像を受聴者に与えるものや、仮想音源が、受聴者の回りを一定の距離や近づいたり遠ざかったりしながら移動するように、仮想音場内の受聴者を取り巻く少なくとも３つの仮想位置間を移動する音像を受聴者に与えるもの等が好ましい。
本発明の仮想音源としては、好ましくは、移動する音像を受聴者に与える仮想音源の他に仮想音場内の仮想位置で移動しない音像を受聴者に与える仮想音源を含む。これは、カクテルパーティー効果を受聴者に訓練させることとなり、更に聴覚領域の脳血流量を向上させることが期待できる。
即ち、仮想音場内の仮想位置で移動しない音像を受聴者に聴かせながら、その一方で、移動する音像を受聴者に与えることにより、受聴者の注意は移動する音源に向かい、その注意によって脳の聴覚領域が活発に活動することになり、聴覚領域の脳血流量を向上させ、難聴の受聴者に対するトレーニング効果を期待できる。
移動しない音像を受聴者に与える仮想音源としては、音像が移動していないことを受聴者に与えれば良く、好ましくは、受聴者が移動する音像を快く追い求められるように、例えば、ＢＧＭのようなオーケストラの演奏する音楽、ホワイトノイズ、水の流れる音、雨音、ヒトの話し声、赤ん坊の泣き声、鳥の鳴き声、虫の鳴き声、楽器の音等が挙げられる。
本発明は、聴覚領域の脳血流量を向上させることが期待できる装置であり、難聴の受聴者に対するトレーニング効果を期待できるという効果がある。また、該装置に用いる仮想音源を得ることができるという効果がある。
１．脳血流計測装置
本例で用いた脳血流量の計測は光トポグラフィー装置を用いた。この光トポグラフィー装置とは、生体に対する透過性が高い近赤外領域の光を用いて脳の局所的な脳血流の変化をとらえ、脳の活動を画像化する装置である。光ファイバーを通して頭皮の上から頭蓋内へ近赤外線を照射すると、骨を通過した光は脳の組織内で散乱して一部が頭皮上に戻って来る。大脳皮質の辺りの頭皮上から深さ２０ｍｍほどの組織を通って戻ってきた近赤外線を検出・計測することで，大脳皮質にある神経細胞の活動の状態を知る装置である。
本例で用いた脳血流量の計測は光トポグラフィー装置を用いた。この光トポグラフィー装置とは、生体に対する透過性が高い近赤外領域の光を用いて脳の局所的な脳血流の変化をとらえ、脳の活動を画像化する装置である。光ファイバーを通して頭皮の上から頭蓋内へ近赤外線を照射すると、骨を通過した光は脳の組織内で散乱して一部が頭皮上に戻って来る。大脳皮質の辺りの頭皮上から深さ２０ｍｍほどの組織を通って戻ってきた近赤外線を検出・計測することで，大脳皮質にある神経細胞の活動の状態を知る装置である。
この近赤外領域の波長域では，酸素化ヘモグロビン(oxy-Hb)と、脱酸素化ヘモグロビン(deoxy-Hb)の吸光係数が異なる特徴を有するため、２波長分光計測によって２つのヘモグロビン濃度変化を測定することができる。一般に、近赤外分光法（Near-infrared spectroscopy（ＮＩＲＳ））と呼ばれる方法である。
光トポグラフィーは，その近赤外分光法を応用して，脳活動を計測する技術である。受聴者は、このような光ファイバーを装着したキャップをかぶることで，日常的な脳活動（脳の血流量変化）を簡便に見ることが可能となる。赤い光ファイバーは光を照射し、青い光ファイバーは光を検出する。照射点，検出点を約３ｃｍ離して交互に配置し、その間に位置する計測地点での大脳皮質の活動を計測する。複数の計測地点を同時に計測することにより、脳活動を画像化することも可能となる。
図１は酸素化ヘモグロビン(oxy-Hb)と脱酸素化ヘモグロビン(deoxy-Hb)との吸光係数の変化例を示す線図であり、横軸は時間(秒)、縦軸はヘモグロビン信号変化(mM・mm)である。図１に示す通り、例えば３０秒間の音の刺激（図中、Ｓで示した領域）に伴って破線で示した酸素化ヘモグロビン(oxy-Hb)が増加し，これに伴い実線で示した脱酸素化ヘモグロビン(deoxy-Hb)が減少することを示している。
即ち、音の刺激に対する計測地点の有意な脳血流量の変化とは、音の刺激中から破線で示した酸素化ヘモグロビンの吸光係数が徐々に上昇すると共に、この酸素化ヘモグロビンの吸光係数の変化に伴って若干遅れて脱酸素化ヘモグロビンが下降する。その後、酸素化ヘモグロビンの吸光係数が徐々に下降すると共に、この酸素化ヘモグロビンの吸光係数の変化に伴って若干遅れて脱酸素化ヘモグロビンが上昇するというものである。
図２は各計測地点と頭部の分布を示す説明図である。図２において破線で示した領域が聴覚領域に属するとされる領域である。図２に示す通り、本実施例では計測地点は４４箇所を測定した。これら４４箇所の計測地点の内、破線で示した領域内に存在する計測値点の動向を重点的に調査した。
２．仮想音源
先ず、受聴者に聴かせた仮想音源としては、ヒトの話し声、赤ん坊の泣き声、鳥の鳴き声、虫の鳴き声、楽器の音のような受聴者が個体として認識できる音源が使用できるが、音源の移動による脳血流の変化を測定するため、複数の周波数の音を合成した音を用いた。
先ず、受聴者に聴かせた仮想音源としては、ヒトの話し声、赤ん坊の泣き声、鳥の鳴き声、虫の鳴き声、楽器の音のような受聴者が個体として認識できる音源が使用できるが、音源の移動による脳血流の変化を測定するため、複数の周波数の音を合成した音を用いた。
具体的には、図３に示す仮想音源を用いた。図３は音源の移動を示す説明図である。図に示す通り、２つの音源Ａ，Ｂとして、斜線のパターンで示された円が各々の音源Ａ，Ｂの位置を示し、円の大きさが上下方向の仮想音源の高さ位置を示す。各音源Ａ，Ｂは図３のａ図〜ｇ図で示す位置で一定時間定位し、次の位置へ移動する。
次の表１は各音源Ａ，Ｂの経過時間と音源位置とを示したものである。詳しくは、表１及び図３に示す通り、図３のａ図〜ｇ図は表１の経過時間が００〜６０秒の間での受聴者３０を取り巻く仮想音場内での２つの仮想音源Ａ，Ｂの位置及び移動を示す。尚、仮想音源Ａは１ｋＨｚと１．４ｋＨｚとのサイン波を合成した音源であり、仮想音源Ｂは１ｋＨｚと１．２ｋＨｚとのサイン波を合成した音源である。
具体的には、ａ図の左図は仮想音源Ａが受聴者３０を中心として左側方１０ｍの位置（ｘ、ｙ、ｚ）＝（−１０，０，０）で発していることを示す。ａ図の右図は仮想音源Ｂが受聴者３０を中心として右側方１０ｍの位置（ｘ、ｙ、ｚ）＝（１０，０，０）で発していることを示す。経過時間が０４〜０８秒の間で各々の仮想音場内を仮想音源Ａ，Ｂは移動し、経過時間が０９〜１３秒の間でｂ図の音源位置に留まる。各仮想音源の移動は、互いの音源位置が重複しないように同一方向（受聴者を中心として右回り）で対称に移動する。以下の移動も同様である。
ｂ図の左図は仮想音源Ａがａ図の仮想音源Ｂの位置（ｘ、ｙ、ｚ）＝（１０，０，０）に留まり、音を発していることを示し、ｂ図の右図は仮想音源Ｂがａ図の仮想音源Ａの位置（ｘ、ｙ、ｚ）＝（−１０，０，０）に留まり、音を発していることを示す。経過時間が１４〜１８秒の間で各々の仮想音源Ａ，Ｂは仮想音場内を移動し、経過時間が１９〜２３秒の間でｃ図の音源位置に留まる。
ｃ図では、仮想音源Ａが受聴者の前方の位置（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，１０，０）に、仮想音源Ｂが受聴者の後方の位置（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，−１０，０）に留まり、音を発していることを示す。経過時間が２４〜２８秒の間で各々の仮想音源Ａ，Ｂは移動し、経過時間が２９〜３３秒の間でｄ図の音源位置に留まる。
ｄ図では、仮想音源Ａ及び仮想音源Ｂが受聴者の位置（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，０，０）に重複して留まり、音を発していることを示す。経過時間が３４〜３８秒の間で各々の仮想音源Ａ，Ｂは移動し、経過時間が３９〜４３秒の間でｅ図の音源位置に留まる。
即ち、ｄ図の重なった仮想音源Ａ，Ｂが受聴者（受聴者の耳）を中心とした高さ位置から仮想音源Ａは上方の位置（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，０，１０）へ、仮想音源Ｂは下方の位置（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，０，−１０）へ各々移動する。尚、高さ位置の基準は受聴者３０の耳の位置としている。経過時間が４４〜４８秒の間で各々の仮想音源Ａ，Ｂは移動し、経過時間が４９〜５３秒の間でｆ図の音源位置に留まる。
ｆ図では、仮想音源Ａがｃ図の仮想音源Ｂの位置（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，−１０，０）に留まり、仮想音源Ｂがｃ図の仮想音源Ａの位置（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，１０，０）に留まり、音を発していることを示す。経過時間が５４〜５８秒の間で各々の仮想音源Ａ，Ｂは仮想音場内を移動し、経過時間が５９〜６０秒の間でｇ図の音源位置（即ち、ａ図の音源位置）に留まる。
３．計測結果
受聴者にヘッドホンで仮想音源を計測刺激として受聴した際の脳の血流量変化を計測した。図４は図３に示す音源を受聴させた受聴者の脳血流量変化を示す説明図である。図５は比較として移動のない３ＫＨｚの音を受聴させた受聴者の脳血流量変化を示す説明図である。
受聴者にヘッドホンで仮想音源を計測刺激として受聴した際の脳の血流量変化を計測した。図４は図３に示す音源を受聴させた受聴者の脳血流量変化を示す説明図である。図５は比較として移動のない３ＫＨｚの音を受聴させた受聴者の脳血流量変化を示す説明図である。
図４及び図５は６０秒間の音を聞かせた後に６０秒間の空白期間を経た場合の各計測地点での酸素化ヘモグロビン(oxy-Hb)と脱酸素化ヘモグロビン(deoxy-Hb)との吸光係数の変化を示している。尚、音量は約６０ｄｂとした。
酸素化ヘモグロビン(oxy-Hb)と脱酸素化ヘモグロビン(deoxy-Hb)とに有意な変化が見られなかった図５に対して、図４の太破線で囲んだ計測地点では、音刺激中から破線で示した酸素化ヘモグロビンの吸光係数が徐々に上昇すると共に、この酸素化ヘモグロビンの吸光係数の変化に伴って若干遅れて脱酸素化ヘモグロビンが下降し、その後、酸素化ヘモグロビンの吸光係数が徐々に下降すると共に、この酸素化ヘモグロビンの吸光係数の変化に伴って若干遅れて脱酸素化ヘモグロビンが上昇しており、音刺激によって聴覚領域の脳血流量が向上することが確認された。
ステレオヘッドホンのような立体音響システム環境下で正確な音像定位を受聴者に与える仮想音源を用いて、仮想音源を聴いて仮想音源の位置を認識させることを繰り返すことにより、聴覚領域での脳の血流量が向上して脳を活性化することになり、難聴に対するトレーニング効果が期待できる。
４．他の仮想音源
脳の聴覚領域の血流量を向上させる他の仮想音源としては、仮想音場内で移動する仮想音源だけでなく、仮想音場内の仮想位置で移動しない音像を受聴者に与える仮想音源を含んでもよい。図６は他の仮想音源の例を説明する説明図である。
脳の聴覚領域の血流量を向上させる他の仮想音源としては、仮想音場内で移動する仮想音源だけでなく、仮想音場内の仮想位置で移動しない音像を受聴者に与える仮想音源を含んでもよい。図６は他の仮想音源の例を説明する説明図である。
図６に示す通り、受聴者６０に対して、仮想音場内で移動する仮想音源６１ａ〜６１ｄの他に、仮想音場内の予め定められた位置を移動しない仮想音源６２〜６６を備えても良い。この移動しない仮想音源により、カクテルパーティー効果を受聴者に訓練させることとなり、更に聴覚領域の脳血流量を向上させることが期待できる。
各仮想音源としては、前述の周波数の相違するサイン波を合成したような人工的な音源を用いても良いが、受聴者がより認識しやすいように、音源６２を川のせせらぎの音、６３を虫の鳴き声、６４を鳥の鳴き声、６５を他の虫の鳴き声、６６を鹿威しの音などとし、移動する仮想音源６１ａ〜６１ｄを鳥の鳴き声としたりすることができる。
５．聴覚障害児における光トポグラフィー計測の検証
本実施例における脳血流量の計測で用いた光トポグラフィー計測を検証した。即ち、音刺激によって聴覚領域の脳血流量が向上することを聴覚に障害のある患者に対して計測を行った。被験者としては、中耳奇形（アブミ骨の偏位）による両側外耳道狭搾が原因の伝音性難聴と診断された中等度難聴患者Ａと、先天性サイトメガロウイルスを原因とする２名の難聴患者Ｂ，Ｃとの計測結果を検証した。
本実施例における脳血流量の計測で用いた光トポグラフィー計測を検証した。即ち、音刺激によって聴覚領域の脳血流量が向上することを聴覚に障害のある患者に対して計測を行った。被験者としては、中耳奇形（アブミ骨の偏位）による両側外耳道狭搾が原因の伝音性難聴と診断された中等度難聴患者Ａと、先天性サイトメガロウイルスを原因とする２名の難聴患者Ｂ，Ｃとの計測結果を検証した。
図７ａ〜図７ｃは難聴患者Ａの各条件における光トポグラフィーにおける脳の血流量変化を模式的に示した図面と、図７ｄは各条件における聴覚領域（側頭部楕円箇所）の酸素化ヘモグロビン(oxy-Hb)の吸光係数の変化例を示す線図を示す。尚、難聴患者Ａは、生後１４日の女児であり、ＡＢＲ（聴性脳幹反応）は６０ｄＢ，６０ｄＢであり、骨導ＡＳＳＲによる骨導聴力は２０〜３０ｄＢであると診断されている。
図７ｄに示す通り、難聴患者Ａは中等度難聴患者であるため、１０秒間の音の刺激（図７ｄの領域Ｓ）の後も７０ｄＢの気導条件（図７ａ）では側頭部楕円箇所の聴覚領域の脳血流量は上昇していなかったが、９０ｄＢの気導条件（図７ｂ）では１０秒間の音の刺激に伴って脳血流量は向上することが示された。更に、骨導条件（図７ｃ）においては１０秒間の音の刺激に伴って聴覚領域の脳血流量は元より、他の脳領域の血流量も向上することが示された。
図８は難聴患者Ｂの各条件における左右の聴覚領域の各計測地点での酸素化ヘモグロビン(oxy-Hb)と脱酸素化ヘモグロビン(deoxy-Hb)との吸光係数の変化を示した線図である。図中、ａ図は右側頭部への骨伝導によって移動音による刺激を患者に与えた場合の左側（Ｌ）及び右側（Ｒ）の聴覚領域の酸素化ヘモグロビン(破線)と脱酸素化ヘモグロビン(実線)との吸光係数の変化を示し、ｂ図は右側頭部への骨伝導によって固定音による刺激を患者に与えた場合の左側（Ｌ）及び右側（Ｒ）の聴覚領域の酸素化ヘモグロビン(破線)と脱酸素化ヘモグロビン(実線)との吸光係数の変化を示している。
尚、難聴患者Ｂは、１歳の女児であり、先天性サイトメガロウイルスを原因とした難聴であり、ＭＲＩ知見により石灰化、髄鞘化遅延が見られ、発育遅延であると診断されている。図８のａ図及びｂ図に示す通り、骨導による移動音又は固定音の刺激に対して、刺激位置に近い右の方が若干反応が現れていると思われるが、不明瞭であった。これは発育遅延が原因であり、音の刺激を脳自体の対応が遅れている可能性が示された。
図９は難聴患者Ｃの各条件における左右の聴覚領域の各計測地点での酸素化ヘモグロビン(oxy-Hb)と脱酸素化ヘモグロビン(deoxy-Hb)との吸光係数の変化を示した線図である。
尚、難聴患者Ｃは、２歳の女児であり、患者Ｂと同様に、先天性サイトメガロウイルスを原因とした難聴である。ＭＲＩ知見により石灰化は見られたが、発達は良好であると診断されている。また、患者Ｃは人工内耳埋め込み手術後４ヶ月であった。
尚、難聴患者Ｃは、２歳の女児であり、患者Ｂと同様に、先天性サイトメガロウイルスを原因とした難聴である。ＭＲＩ知見により石灰化は見られたが、発達は良好であると診断されている。また、患者Ｃは人工内耳埋め込み手術後４ヶ月であった。
図９中、ａ図はヘッドホンによって移動音（ハープ）による刺激を患者の裸耳に与えた場合の左側（Ｌ）及び右側（Ｒ）の聴覚領域の酸素化ヘモグロビン(破線)と脱酸素化ヘモグロビン(実線)との吸光係数の変化を示し、ｂ図は右耳に人工内耳を装着した患者に同様にヘッドホンによって移動音（ハープ）による刺激を患者の裸耳に与えた場合の左側（Ｌ）及び右側（Ｒ）の聴覚領域の酸素化ヘモグロビン(破線)と脱酸素化ヘモグロビン(実線)との吸光係数の変化を示し、ｃ図は同様に患者にヘッドホンによって固定音（ハープ）による刺激を患者の裸耳に与えた場合の左側（Ｌ）及び右側（Ｒ）の聴覚領域の酸素化ヘモグロビン(破線)と脱酸素化ヘモグロビン(実線)との吸光係数の変化を示し、ｄ図は同様に患者にヘッドホンによってクラシック音楽による刺激を患者の裸耳に与えた場合の左側（Ｌ）及び右側（Ｒ）の聴覚領域の酸素化ヘモグロビン(破線)と脱酸素化ヘモグロビン(実線)との吸光係数の変化を示している。
図９ａに示す通り、裸耳（人工内耳のスイッチＯＦＦ）状態では、ハープの移動音による音刺激に対して聴覚領域の脳血流量は何の反応も示していない。これに対して、図９ｂ〜図９ｄに示す通り、人工内耳のスイッチをＯＮにしたところ、移動音、固定音、クラシックの何れの音刺激に対しても、脳血流量の変化が計測されており、人工内耳が埋め込まれた右の方が大きな反応が計測されている。
以上の結果から明らかな通り、音刺激によって聴覚領域の脳血流量が向上することは確実であり、本発明におけるステレオヘッドホンのような立体音響システム環境下で正確な音像定位を受聴者に与える仮想音源を用いて、仮想音源を聴いて仮想音源の位置を認識させることを繰り返すことにより、聴覚領域での脳の血流量が向上して脳を活性化することになり、難聴に対するトレーニング効果が期待できる。
聴覚領域の脳血流量を向上させることが期待でき、難聴の受聴者に対するトレーニング効果が期待できる。
Claims (9)
- 受聴者の周囲に仮想的な３次元の空間的広がりとしての仮想音場を形成する立体音響システムと、
該立体音響システム環境下で受聴者が繰り返し聴取可能な仮想音源を与えるものであって、仮想音場内の受聴者に対する方向と遠近距離とを予め定めた仮想位置で音を発生させたような仮想音源による音像を受聴者に与える仮想音源再生手段とを備え、
前記仮想音場には、移動する音像を受聴者に与える仮想音源の他に仮想音場内の仮想位置で移動しない音像を受聴者に与える仮想音源が含まれていることを特徴とする聴覚領域の脳血流量向上装置。 - 前記立体音響システムが少なくとも２つの音響変換手段を用いて３次元の立体音場を再生するものであることを特徴とする請求項１に記載の聴覚領域の脳血流量向上装置。
- 請求項１又は２に記載の聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる仮想音源において、
前記仮想音場内の受聴者に対する方向と遠近距離とを予め定めた仮想位置で音を発生させたような音像を受聴者に与える仮想音源が、仮想音場内の受聴者に向かう又は受聴者から離れる相違した仮想位置間を移動する音像を受聴者に与えるものを含むことを特徴とする聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる仮想音源。 - 請求項１又は２に記載の聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる仮想音源において、
前記仮想音場内の受聴者に対する方向と遠近距離とを予め定めた仮想位置で音を発生させたような音像を受聴者に与える仮想音源が、仮想音場内の受聴者を取り巻く少なくとも３つの仮想位置間を移動する音像を受聴者に与えるものを含むことを特徴とする聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる仮想音源。 - 前記移動する音像を受聴者に与える仮想音源として、ヒトの話し声、赤ん坊の泣き声、鳥の鳴き声、虫の鳴き声、楽器の音の何れか１つを含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる仮想音源。
- 前記移動しない音像を受聴者に与える仮想音源として、音楽、ホワイトノイズ、水の流れる音、雨音、ヒトの話し声、赤ん坊の泣き声、鳥の鳴き声、虫の鳴き声、楽器の音の何れか１つを含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる仮想音源。
- 前記移動する音像を受聴者に与える仮想音源として、相違する一定周波数の少なくとも２つの点音源が各々個別に仮想音場内の受聴者に向かう又は受聴者から離れる相違した仮想位置間を移動する音像を受聴者に与えるものを含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる仮想音源。
- 前記仮想音源が、前記立体音響システムに入力可能な記録媒体に記録されたことを特徴とする請求項３〜７の何れか１項に記載の聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる仮想音源。
- 前記仮想音源が、通信回線を介して立体音響システムに入力されることを特徴とするものである請求項３〜７の何れか１項に記載の聴覚領域の脳血流量向上装置に用いる仮想音源。
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