JP7220444B2 - Acoustic transmission system - Google Patents
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Description
本発明は、音響伝達方式に関し、より詳しくは、骨伝導による音響伝達方式に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an acoustic transmission method, and more particularly to an acoustic transmission method using bone conduction.
骨伝導による音響伝達方式は、伝音性難聴者にも知覚される、外耳道を塞がない、騒音下でも聞き取り易い、20kHz以上の高周波(超音波)であっても明瞭な音として知覚される等の特徴を有している。特に骨導超音波は、重度感音性難聴者にも知覚可能であり、振幅変調することで音声や周波数情報の伝達が可能であることから、この原理を応用した聴覚補助器(骨導超音波補聴器)の開発が従来から進められている。 The sound transmission method by bone conduction is perceived as a clear sound even by people with conductive hearing loss, does not block the external auditory canal, is easy to hear even in noisy environments, and is perceived as a clear sound even at high frequencies (ultrasonic waves) of 20 kHz or higher. etc. In particular, bone-conducting ultrasound can be perceived by people with severe sensorineural hearing loss, and it is possible to transmit sound and frequency information by amplitude modulation. sonic hearing aids) have been developed.
例えば特許文献1には、マイクロフォンに入力された外部音に基づいて、複数の振動子から超音波信号が伝達されるように構成された外部音知覚装置が開示されている。各振動子は、ジンバル機構によって乳様突起の近傍等に取り付けることができる。
For example,
このように、従来の骨伝導補聴器は、人体の頭部の乳様突起などに振動子を押し付けて使用する構成が一般的であるが、頭部に振動子を装着すると、良好な装用感が得られず、痛みを生じるおそれもあった。また、振動子を頭部に確実に取り付けるためヘアバンド等を使用する場合には、美容上の面で問題があり、普及の妨げとなっていた。 In this way, conventional bone conduction hearing aids are generally used by pressing the vibrator against the mastoid process of the human head. It could not be obtained, and there was a risk of causing pain. Moreover, when a hair band or the like is used to securely attach the vibrator to the head, there is a cosmetic problem, which hinders the spread of the device.
そこで、本発明は、装用性および美容性の問題を解消する音響伝達方式の提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a sound transmission system that solves the problems of wearability and beauty.
本発明の前記目的は、人体の頭部以外に当接して機能する当接部に骨伝導振動子を設けることにより、前記骨伝導振動子から人体の頭部以外に音響情報を伝達する音響伝達方式であって、前記音響情報は、キャリア信号を音信号により変調して生成された振動信号に基づいて得られ、前記キャリア信号の周波数を20kHz~100kHzの範囲に設定し、前記音響情報を、上腕三頭筋、上腕筋、上腕二頭筋および腕橈骨筋のいずれかに呈示する音響伝達方式により達成される。
The object of the present invention is to provide a bone conduction vibrator in a contact portion that functions in contact with a part other than the head of a human body, thereby transmitting acoustic information from the bone conduction vibrator to a part other than the head of the human body. A system, wherein the acoustic information is obtained based on a vibration signal generated by modulating a carrier signal with a sound signal, the frequency of the carrier signal is set in a range of 20 kHz to 100 kHz, and the acoustic information is : Accomplished by an acoustic transmission method presenting to any of the triceps , brachii, biceps and brachioradialis muscles.
本発明の音響伝達方式によれば、装用性および美容性の問題を解消することができる。 According to the sound transmission system of the present invention, the wearability and cosmetic problems can be resolved.
以下、添付図面を参照して本発明を説明する。図1は、本発明が適用される音響伝達装置の概略構成図であり、図2は、そのブロック図である。図1および図2に示すように、音響伝達装置1は、振動信号を生成する振動信号生成部10と、前記振動信号に基づく機械的振動を音響情報として外部に伝達する振動伝達部20とを備えている。
The present invention will now be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an acoustic transmission device to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a block diagram thereof. As shown in FIGS. 1 and 2, the
振動信号生成部10は、音信号を発生する音信号発生部12と、キャリア信号を発生するキャリア信号発生部14と、キャリア信号の周波数、波形、振幅、タイミング(位相)等を調整可能な入力部16と、音信号発生部12が発生する音信号に基づいてキャリア信号を変調(例えば、振幅変調)することにより振動信号を生成するキャリア信号変調部18とを備えている。
The vibration
音信号発生部12は、例えば、マイクロホン等から構成され、外部からの音を検出して増幅することにより音信号を生成する。音信号発生部12は、予め録音された音信号を再生するオーディオ機器等であってもよい。音信号としては、100Hz~10kHzの正弦波、矩形波、三角波、音声、楽器音、環境音等を例示することができる。
The sound
入力部16は、周波数、振幅、位相等を連続的に変化させることができるボリュームスイッチや、信号波形の切り替えスイッチ等を備えている。キャリア信号発生部14が発生するキャリア信号の周波数は、50Hz~20kHzの可聴域とすることができ、あるいは、20kHz~100kHzの超音波とすることができる。また、キャリア信号の波形は、正弦波、矩形波、三角波等とすることができ、あるいは、上記の可聴域または超音波の基本周波数を有する複合波とすることができる。
The
振動伝達部20は、ケーシング状の当接部21内に収容された骨伝導振動子22と、当接部21に固定された弾性変形可能なゴムバンドからなる装着部24とを備えている。振動伝達部20は、頸部、体幹上部、上腕部、前腕部等に当接部21を当接させて装着部24を巻き付け、装着部24の両端部の面ファスナー24a,24b同士を係合させることにより、人体の頭部以外の部分に骨伝導振動子22を固定することができる。
The
本発明者らは、上記の音響伝達装置1を用いて、被験者の頭部以外の遠位に骨導音を呈示した場合に、被験者に対して音響情報を伝達可能かを実験により確認した。図3は、キャリア信号を超音波としたときの試験結果の一例であり、胸鎖乳突筋(頸部)、上腕三頭筋、上腕筋、上腕二頭筋および腕橈骨筋(前腕部)に骨伝導振動子22をそれぞれ固定したときの各呈示位置における相対弁別閾を示している。従来の一般的な骨伝導振動子の装着位置である乳様突起を基準として、呈示位置が遠ざかるにつれて相対弁別閾の値は大きくなっているが、前腕部の腕橈骨筋においても骨導超音波を聴取可能であることが示されている。キャリア信号が超音波の場合には、被験者の周囲への音漏れは全く生じず、音響情報を被験者のみに選択的に伝達可能であった。
The present inventors conducted an experiment to confirm whether or not acoustic information can be transmitted to a subject using the
図4は、超音波のキャリア信号を種々の変調周波数で振幅変調したときの、変調の有無の検出閾を変調度として測定した結果を示している。骨伝導振動子22の取り付け位置を、乳様突起、胸鎖乳突筋(頸部)、上腕三頭筋、上腕筋、上腕二頭筋および腕橈骨筋(前腕部)としたところ、いずれの呈示位置においても変調度を検出可能であり、変調情報を伝達可能であることを確認した。
FIG. 4 shows the results of measuring the detection threshold for the presence or absence of modulation as the degree of modulation when the ultrasonic carrier signal is amplitude-modulated at various modulation frequencies. When the
本発明の音響伝達方式は、上記の知見に基づくものであり、人体の頭部以外に当接して機能する当接部に骨伝導振動子を設けることにより、骨伝導振動子から人体の頭部以外に音響情報を伝達することを特徴とするものである。 The sound transmission system of the present invention is based on the above findings. It is characterized by transmitting acoustic information other than.
当接部は、使用者が使用する際に固有の機能を有するものであり、その機能を果たす上で人体の頭部以外が必然的に当接するものであれば、特に限定されない。このような音響伝達方式によって、骨伝導振動子を人体の頭部に装着する場合に生じる装用性および美容性の問題を解消して、専用の装着具を必要とすることなく使用者に対して音響情報を容易且つ的確に提供することができる。 The contact part has a unique function when used by the user, and is not particularly limited as long as it is inevitably contacted by a part other than the head of the human body in order to perform the function. This sound transmission method solves the wearability and cosmetic problems that arise when a bone conduction transducer is attached to the head of the human body. Acoustic information can be provided easily and accurately.
例えば、椅子の肘掛けまたは背もたれを当接部として、この当接部に骨伝導振動子を設けることにより、当接部が肘掛けまたは背もたれとして機能するときに、骨伝導振動子から使用者の肘や背中に音響情報を伝達することができる。 For example, by using the armrest or backrest of a chair as the contact portion and providing the bone conduction vibrator in this contact portion, when the contact portion functions as the armrest or the backrest, the bone conduction vibrator may be transmitted from the user's elbow or the backrest. Acoustic information can be transmitted to the back.
また、自動車や自転車のハンドル、あるいはマイクロフォンの把持部等のように、使用者が使用時に把持する部分を当接部として、この当接部に骨伝導振動子を設けることにより、当接部が機能するときに骨伝導振動子から使用者の指または掌に音響情報を伝達することができる。 In addition, by providing a bone conduction vibrator at a part that a user grips during use, such as a steering wheel of an automobile or a bicycle, or a grip part of a microphone, etc., as the contact part, the contact part can be Acoustic information can be transferred from the bone conduction transducer to the user's finger or palm when functioning.
その他、本発明の音響伝達方式により、机の縁部等に骨伝導振動子を設けて使用者の手首や前腕等に音響情報を伝達すること、ネックレス等の装身具に骨伝導振動子を設けて使用者の頸部や腕部等に音響情報を伝達すること、マットレス等の寝具に骨伝導振動子を設けて使用者の体幹等に音響情報を伝達すること、枕やヘルメット等に骨伝導振動子を設けて使用者の頸部に音響情報を伝達すること、等が可能であり、広範囲の製品や設備等に応用することができる。 In addition, according to the sound transmission method of the present invention, a bone conduction vibrator can be provided on the edge of a desk to transmit acoustic information to the user's wrist or forearm, or a bone conduction vibrator can be provided on an accessory such as a necklace. Transmitting acoustic information to the user's neck, arms, etc., transmitting acoustic information to the user's trunk, etc. by installing a bone conduction transducer in bedding such as a mattress, and transmitting bone conduction to a pillow, helmet, etc. It is possible to transmit acoustic information to the user's neck by providing a vibrator, and it can be applied to a wide range of products and equipment.
使用者に伝達する音響情報は、上記の音響伝達装置1と同様の構成により、キャリア信号を音信号により振幅変調して生成された振動信号によって得られるが、このときのキャリア信号を20kHz~100kHzの超音波領域に設定することで、当接部の使用者のみに音響情報を的確に呈示することができる。
Acoustic information to be transmitted to the user is obtained by a vibration signal generated by amplitude-modulating a carrier signal with a sound signal in a configuration similar to that of the
但し、?一般に高周波音は距離減衰が激しいため、呈示部位から聴覚受容器が存在する内耳に十分なエネルギーを到達して、遠位からの音響情報伝達の品質向上を図れるように、キャリア信号の周波数は、超音波領域の中では周波数が低い20kHz~40kHzであることが好ましい。 However, since high-frequency sounds are generally attenuated over distance, it is necessary to improve the quality of acoustic information transmission from a distance by ensuring that sufficient energy reaches the inner ear, where the auditory receptors are located, from the presentation site. The frequency is preferably 20 kHz to 40 kHz, which is low in the ultrasonic range.
図5は、骨導超音波刺激を乳様突起に呈示したときの聴覚誘発脳磁界を計測した結果を示す図である。1kHzトーンバーストで変調するキャリア信号の周波数を変化させて、それぞれの誘発脳磁界を計測したところ、各周波数での入力電圧が一定に保たれているにも関わらず、誘発された反応(N1m)の活動強度(ECDモーメント)は変化する。いずれの周波数においても明瞭なN1m反応が観察されるが、特に27kHz付近で最も強い活動が得られている。 FIG. 5 is a diagram showing the results of measurement of auditory evoked brain magnetic fields when bone-conducted ultrasound stimulation was presented to the mastoid. When the induced brain magnetic field was measured by changing the frequency of the carrier signal modulated by a 1 kHz tone burst, the response (N1m) was evoked even though the input voltage at each frequency was kept constant. activity intensity (ECD moment) changes. A clear N1m response is observed at any frequency, but the strongest activity is obtained especially around 27 kHz.
この傾向は、人体の頭部以外の部分に音響情報を呈示する場合も同様と推測されることから、本発明の音響伝達方式は、キャリア信号の周波数を20kHz~40kHzに設定することが好ましく、21kHz~33kHzに設定することがより好ましく、24kHz~30kHzに設定することが更に好ましい。 Since this tendency is presumed to be the same when acoustic information is presented to parts other than the head of the human body, it is preferable that the frequency of the carrier signal is set to 20 kHz to 40 kHz in the acoustic transmission system of the present invention. It is more preferable to set it to 21 kHz to 33 kHz, and even more preferably to set it to 24 kHz to 30 kHz.
キャリア信号の波形は特に限定されないが、正弦波が特に好ましい。音響情報の呈示部位は、鎖骨、肩峰、内側上顆、外側上顆、橈骨頭、顆橈骨茎状突起、尺骨茎状突起などの骨性隆起や、頚部の胸鎖乳突筋、胸部の大胸筋、背部の僧帽筋、三角筋、広背筋、上腕筋群、腕橈骨筋などの大きめの筋肉が良い。 The waveform of the carrier signal is not particularly limited, but a sine wave is particularly preferred. Acoustic information is presented at bony prominences such as the clavicle, acromion, medial epicondyle, lateral epicondyle, radial head, condylar radial styloid process, and ulnar styloid process, as well as the sternocleidomastoid muscle of the neck, and the sternocleidomastoid muscle of the chest. Larger muscles such as the pectoral muscles, back trapezius, deltoids, lats, brachii muscles, and brachioradialis are good.
1 音響伝達装置
10 振動信号生成部
20 振動伝達部
21 当接部
22 骨伝導振動子
1
Claims (1)
前記音響情報は、キャリア信号を音信号により変調して生成された振動信号に基づいて得られ、
前記キャリア信号の周波数を20kHz~100kHzの範囲に設定し、
前記音響情報を、上腕三頭筋、上腕筋、上腕二頭筋および腕橈骨筋のいずれかに呈示する音響伝達方式。 An acoustic transmission method for transmitting acoustic information from the bone conduction vibrator to a part other than the head of the human body by providing a bone conduction vibrator in a contact portion that functions by contacting with a part other than the head of the human body,
The acoustic information is obtained based on a vibration signal generated by modulating a carrier signal with a sound signal,
setting the frequency of the carrier signal in the range of 20 kHz to 100 kHz;
An acoustic transmission method for presenting the acoustic information to any one of the triceps brachii muscle, the brachial muscle, the biceps brachii muscle, and the brachioradialis muscle.
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