JPWO2014049979A1 - 不快音圧評価システム、不快音圧評価装置、不快音圧調整装置、不快音圧評価方法およびそのコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

脳波に基づく不快音圧推定において推定結果を補正し、より安全な補聴器調整を実現する。不快音圧評価システムは、複数の音刺激群の各々を順次ユーザに呈示する。各音刺激群は少なくとも１つの音刺激を含み、かつ、各音刺激群の周波数は互いに異なる。システムは、各音刺激群に関し、少なくとも１つの音刺激の呈示時刻を起点として定められる所定区間のユーザの脳波信号から、事象関連電位に関する情報を抽出する抽出部と、予め定めた基準を参照して、事象関連電位に関する情報から、ユーザの不快音圧を推定する推定部と、推定された不快音圧が予め定められた最大不快音圧より高いか、最大不快音圧以下かを判定し、複数の音刺激群全体の判定結果に占める、不快音圧が最大不快音圧より高いと判定された割合が所定より小さい場合には、最大不快音圧より高いと判定された不快音圧の各々を、最大不快音圧以下の音圧に補正する補正部とを備えている。

Description

本願は、純音が快適に聴取できたか否かを評価するための技術に関する。より具体的には、本願は、補聴器等において、外部音の周波数ごとの増幅量を調整して個々のユーザにとって適切な大きさの音を得る「フィッティング」のための、純音に対する不快音圧を推定する技術に関する。

近年、高齢化により補聴器を必要とする難聴者の数が増加している。その数は国内で約２０００万人、グローバルで約５億人といわれている（日本補聴器工業会調べ）。補聴器を使い始める前には、ユーザの聴覚特性に合わせて、周波数ごとの音の増幅量を調整するフィッティングが不可欠である。

フィッティングのために、ユーザは何回か補聴器販売店に足を運び、再調整を行う必要がある。その理由は、一般的には、フィッティングを１度で完了させることは難しいからである。その要因の一つに、不快音圧（ｕｎｃｏｍｆｏｒｔａｂｌｅ ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｌｅｖｅｌ： 以下「ＵＣＬ」と記述する。）を正しく測定できないことが挙げられる。ＵＣＬは、最小可聴閾値から計算で求められる場合が多い。なぜなら、実際に発せられた音を聞いて不快な音圧であるかどうかを被験者自身が申告する主観報告による検査では、大きな音を出す必要があり、被験者に心理的なストレス・疲労を与えるからである。しかしながら、最小可聴閾値から一律的に算出されたＵＣＬには個人差が反映されないという課題があった。

そこで、近年、脳の電気的活動を反映する脳波を用いてＵＣＬを推定する技術が開発されている。非特許文献１は、健聴者を対象に、８０ｄＢＨＬ以下のうるさくない３連音によって誘発された脳波（聴覚誘発電位）を用いて、周波数ごとのＵＣＬを推定する技術を開示している。この技術によれば、うるさくない音圧の音刺激を短時間聞かせたときの被験者の脳波を用いるため、個人ごとにＵＣＬを推定することが可能であるとされている。

足立信夫 他、「３連音刺激に対する事象関連電位に基づく許容音圧推定」、第５１回日本生体医工学会論文集、Ｏ１−１０−１、２０１２年

上述した技術によってＵＣＬを推定すると、推定されたＵＣＬと実測されたＵＣＬとの間に比較的大きい誤差を生じる場合があった。そのような推定ＵＣＬを用いて補聴器を調整すると、そのユーザにとって強大な音が補聴器から出力され、ユーザに不快な思いをさせてしまう可能性がある。上述した従来の技術には、より正確にＵＣＬを推定して、極力補聴器から強大な音が出力されないようにすることが求められていた。

本願の、限定的ではない例示的なある実施形態は、補聴器から強大な音が出力されないよう、ＵＣＬを推定する不快音圧評価システム等を提供する。

上記課題を解決するために、本発明の一態様にかかる不快音圧評価システムは、ユーザの脳波信号を計測する計測部と、複数の音刺激群の各々を順次前記ユーザに呈示する出力部であって、各音刺激群は少なくとも１つの音刺激を含み、かつ、前記各音刺激群の周波数は互いに異なっている、出力部と、前記各音刺激群に関し、前記少なくとも１つの音刺激が呈示された時刻を起点として定められる所定区間の前記脳波信号から、事象関連電位に関する情報を抽出する抽出部と、予め定めた基準を参照して、前記事象関連電位に関する情報から、前記ユーザの不快音圧を推定する推定部と、予め定められた最大不快音圧を記憶する記憶部と、推定された前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いか、前記最大不快音圧以下かを判定し、前記複数の音刺激群全体の判定結果に占める、前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いと判定された割合が所定より小さい場合には、前記最大不快音圧より高いと判定された前記不快音圧の各々について、前記不快音圧を前記最大不快音圧以下の音圧に補正する補正部とを含む。

上述の一般的かつ特定の態様は、システム、方法およびコンピュータプログラムを用いて実装され、またはシステム、方法およびコンピュータプログラムの組み合わせを用いて実現され得る。

本発明の一態様にかかる不快音圧評価システムによれば、音刺激に対する脳波を指標に推定したＵＣＬの最大誤差が低減され、推定結果に基づき補聴器調整をしても強大音が呈示されない、より安全な補聴器フィッティングが実現される。

Ｐａｓｃｏｅ（１９８８）によって報告された、ＨＴＬに応じて予測されたＵＣＬを示す図である。 全ての参加者の左右耳をプールした周波数ごとのＨＴＬと主観ＵＣＬに関する聴覚特性の分布を示す図である。 ３連音刺激の概要を示す図である。 （ａ）は国際１０−２０法（１０−２０ Ｓｙｓｔｅｍ）の電極位置を示す図であり、（ｂ）は本実験で電極を装着した電極配置を示す図である。 （ａ）は主観ＵＣＬの高低によって求めた、中心部（Ｃｚ）で記録した事象関連電位の総加算平均波形を示す図であり、（ｂ）はＮ１成分の振幅（Ｎ１振幅）を示す図であり、（ｃ）はＰ２成分の振幅（Ｐ２振幅）を示す図である。 線形判別によるＵＣＬ推定結果と主観ＵＣＬの分布を、左右耳・刺激周波数をプールして示す図である。 分析した全ての参加者の左右耳をプールした周波数ごとのＨＴＬと推定ＵＣＬの分布を示す図である。 Ｋｅｌｌｅｒ（２００６）によって報告された、ＨＴＬごとの平均ＵＣＬを示す図である。 例示的な実施形態１による不快音圧評価システム１００の機能ブロックの構成図である。 例示的な実施形態１による不快音圧評価システム１００の構成および利用環境を示す図である。 例示的な実施形態１による不快音圧評価装置１のハードウェア構成の一例を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、図２に示した全参加者のＨＴＬと主観ＵＣＬの分布を示す図である。 ＤＢ８０におけるデータ蓄積の例を示す図である。 不快音圧評価システム１００において行われる処理の手順を示すフローチャートである。 例示的な実施形態２による不快音圧評価システム２００の機能ブロックの構成図である。 収束判定部６８に記憶される推定ＵＣＬの例を示す図である。 収束判定部６８に記憶される収束判定結果の例を示す図である。 不快音圧評価システム２００において行われる処理の手順を示すフローチャートである。

非特許文献１に開示された技術では、主観報告により実測したＵＣＬと脳波から推定したＵＣＬとの平均誤差が５ｄＢ以下であった。しかしながら、あるユーザのある周波数においては最大で２５ｄＢの誤差が発生する場合があった。主観ＵＣＬよりも２５ｄＢ高くＵＣＬが推定され、その推定ＵＣＬを用いて補聴器を調整すると、補聴器からはそのユーザにとって強大な音が出力され、ユーザに不快な思いをさせるという問題がある。推定によりＵＣＬを求める場合には、上述の推定誤差に起因する問題が発生する可能性がある。

本発明の一態様の概要は以下のとおりである。

本発明の一態様である不快音圧評価システムは、ユーザの脳波信号を計測する計測部と、複数の音刺激群の各々を順次前記ユーザに呈示する出力部であって、各音刺激群は少なくとも１つの音刺激を含み、かつ、前記各音刺激群の周波数は互いに異なっている、出力部と、前記各音刺激群に関し、前記少なくとも１つの音刺激が呈示された時刻を起点として定められる所定区間の前記脳波信号から、事象関連電位に関する情報を抽出する抽出部と、予め定めた基準を参照して、前記事象関連電位に関する情報から、前記ユーザの不快音圧を推定する推定部と、予め定められた最大不快音圧を記憶する記憶部と、推定された前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いか、前記最大不快音圧以下かを判定し、前記複数の音刺激群全体の判定結果に占める、前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いと判定された割合が所定より小さい場合には、前記最大不快音圧より高いと判定された前記不快音圧の各々について、前記不快音圧を前記最大不快音圧以下の音圧に補正する補正部とを備えている。

本発明の他の一態様である不快音圧評価システムは、ユーザの脳波信号を計測する計測部と、第１音、第２音、及び第３音からなる音刺激群を前記ユーザに呈示する出力部であって、前記第１音、第２音、及び第３音は同一の周波数を有する純音であり、かつ、所定の範囲内で順に音圧が減少する、出力部と、前記第１音、前記第２音、及び前記第３音が呈示されたそれぞれの時刻を起点として定められる所定区間の前記脳波信号から、事象関連電位の時間周波数に関する特徴量を抽出する抽出部と、抽出された前記特徴量に基づいて、前記周波数に対応する不快音圧を推定する推定部と、前記ユーザの可聴閾値に基づいて、前記周波数に対応する前記ユーザの最大不快音圧を決定する最大不快音圧決定部と、推定された前記不快音圧が前記最大不快音圧より高い場合には前記不快音圧を前記最大不快音圧に補正して出力し、推定された前記不快音圧が前記最大不快音圧以下の場合には推定された前記不快音圧を出力する補正部とを備えている。

たとえば前記最大不快音圧決定部は、可聴閾値ごとの最大不快音圧に関する所定のテーブルを予め保持しており、前記テーブルを参照して、与えられた前記ユーザの可聴閾値から前記最大不快音圧を決定する。

たとえば、前記出力部は、複数の周波数の各々に関して、前記第１音、前記第２音、及び前記第３音からなる音刺激群をそれぞれ出力し、前記抽出部は、前記音刺激群のそれぞれに関して、前記事象関連電位の時間周波数に関する特徴量を抽出し、前記推定部は、前記音刺激群のそれぞれに関して抽出された前記特徴量に基づいて、各周波数に対応する不快音圧を推定し、前記補正部は、推定された、各周波数に対応する不快音圧のそれぞれについて、前記不快音圧が前記最大不快音圧より高い場合には前記不快音圧を前記最大不快音圧に補正して出力し、前記不快音圧が前記最大不快音圧以下の場合には推定された前記不快音圧を出力する。

たとえば、前記出力部は、複数の周波数の各々に関して、前記第１音、前記第２音、及び前記第３音からなる音刺激群をそれぞれ出力し、前記抽出部は、前記音刺激群のそれぞれに関して、前記事象関連電位の時間周波数に関する特徴量を抽出し、前記推定部は、前記音刺激群のそれぞれに関して抽出された前記特徴量に基づいて、各周波数に対応する不快音圧を推定し、前記補正部は、推定された、各周波数に対応する不快音圧のそれぞれについて、前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いか、前記最大不快音圧以下かを判定し、判定結果に占める、前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いと判定された割合が所定以上の場合には、全ての周波数に関して、推定された前記不快音圧を出力する。

たとえば前記補正部は、前記判定結果に占める、前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いと判定された割合が所定より小さい場合には、前記最大不快音圧より高いと判定された前記不快音圧の各々について、前記不快音圧を前記最大不快音圧に補正して出力する。

たとえば、前記不快音圧測定システムは、前記補正部から出力された、前記周波数における不快音圧を蓄積するデータベースをさらに備えている。

たとえば、前記補正部は、推定された前記不快音圧が補正されたか否かを示す補正情報を生成し、前記データベースは、前記周波数における不快音圧に関連付けて、前記補正情報を蓄積する。

たとえば、前記出力部は、前記第１音、前記第２音、及び前記第３音と同じ周波数および音圧を有する音刺激群を、所定の間隔を開けて複数回呈示し、前記抽出部は、前記音刺激群が呈示されるごとに、各音刺激群の前記第１音、前記第２音、及び前記第３音が呈示されたそれぞれの時刻を起点として定められる所定区間の前記脳波信号から事象関連電位を抽出して、既に抽出されている事象関連電位に加算し、前記推定部は、前記音刺激群が呈示されるごとに、加算された前記事象関連電位に基づいて前記不快音圧を推定する。

たとえば、不快音圧評価システムは、前記音刺激群が呈示されるごとに推定された各不快音圧が収束したか否かを判定する収束判定部をさらに備え、前記収束判定部が収束したと判定した音刺激群に関し、前記出力部は以後の呈示を停止する。

たとえば前記抽出部は、前記事象関連電位のウェーブレット係数に関する特徴量を抽出する。

たとえば前記推定部は、予め用意された、他者のウェーブレット特徴量と音圧との関係を教師データとして保持し、前記抽出部によって抽出された前記特徴量と前記教師データとを利用して線形判別を行って、前記不快音圧を推定する。

たとえば前記抽出部は、前記第１音、前記第２音、及び前記第３音が呈示されたそれぞれの時刻を起点として定められる３００ｍｓ以下の時間区間に計測された前記脳波信号の事象関連電位に基づいて、前記事象関連電位のウェーブレット係数を、前記特徴量として抽出する。

たとえば前記抽出部は、前記事象関連電位のウェーブレット係数を所定の周波数幅および所定の時間幅で平均した値を、前記特徴量として抽出する。

たとえば前記所定の周波数幅は５Ｈｚから１５Ｈｚである。

たとえば前記所定の時間幅は５０ｍｓである。

本発明のさらに他の一態様である不快音圧調整装置は、不快音圧評価システムにおいて利用される不快音圧調整装置であって、前記不快音圧評価システムは、複数の音刺激群の各々を順次前記ユーザに呈示する出力部を備え、各音刺激群は少なくとも１つの音刺激を含み、かつ、前記各音刺激群の周波数は互いに異なっており、ユーザの脳波信号を計測する計測部から前記脳波信号を受け取り、前記各音刺激群に関し、前記少なくとも１つの音刺激が出力された時刻を起点として定められる所定区間の前記脳波信号から、事象関連電位に関する情報を抽出する抽出部と、予め定めた基準を参照して、前記事象関連電位に関する情報から、前記ユーザの不快音圧を推定する推定部と、予め定められた最大不快音圧を記憶する記憶部と、推定された前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いか、前記最大不快音圧以下かを判定し、前記複数の音刺激群全体の判定結果に占める、前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いと判定された割合が所定より小さい場合には、前記最大不快音圧より高いと判定された前記不快音圧の各々について、前記不快音圧を前記最大不快音圧以下の音圧に補正する補正部とを備えている。

本発明のさらに他の一態様である不快音圧評価装置は、前記不快音圧調整装置と、前記少なくとも１つの音刺激を決定する音刺激決定部と、決定された前記少なくとも１つの音刺激を生成する音刺激生成部であって、前記少なくとも１つの音刺激が出力された時刻の情報を前記抽出部に出力する音刺激生成部とを備えている。

本発明のさらに他の一態様である不快音圧評価方法は、ユーザの脳波信号を計測する計測部から前記脳波信号を受け取るステップと、複数の音刺激群の各々を順次前記ユーザに呈示するステップであって、各音刺激群は少なくとも１つの音刺激を含み、かつ、前記各音刺激群の周波数は互いに異なっている、ステップと、前記各音刺激群に関し、前記少なくとも１つの音刺激が呈示された時刻を起点として定められる所定区間の前記脳波信号から、事象関連電位に関する情報を抽出するステップと、予め定めた基準を参照して、前記事象関連電位に関する情報から、前記ユーザの不快音圧を推定するステップと、推定された前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いか、前記最大不快音圧以下かを判定し、前記複数の音刺激群全体の判定結果に占める、前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いと判定された割合が所定より小さい場合には、前記最大不快音圧より高いと判定された前記不快音圧の各々について、前記不快音圧を前記最大不快音圧以下の音圧に補正するステップとを包含する。

本発明のさらに他の一態様であるコンピュータプログラムは、不快音圧評価装置に設けられたコンピュータによって実行されるコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータに対し、ユーザの脳波信号を計測する計測部から前記脳波信号を受け取るステップと、複数の音刺激群の各々を順次前記ユーザに呈示するステップであって、各音刺激群は少なくとも１つの音刺激を含み、かつ、前記各音刺激群の周波数は互いに異なっている、ステップと、前記各音刺激群に関し、前記少なくとも１つの音刺激が呈示された時刻を起点として定められる所定区間の前記脳波信号から、事象関連電位に関する情報を抽出するステップと、予め定めた基準を参照して、前記事象関連電位に関する情報から、前記ユーザの不快音圧を推定するステップと、推定された前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いか、前記最大不快音圧以下かを判定し、前記複数の音刺激群全体の判定結果に占める、前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いと判定された割合が所定より小さい場合には、前記最大不快音圧より高いと判定された前記不快音圧の各々について、前記不快音圧を前記最大不快音圧以下の音圧に補正するステップとを実行させる。

以下、本開示にかかる例示的な実施形態を説明する。

まず、本明細書における用語の定義を説明する。

「事象関連電位（ｅｖｅｎｔ−ｒｅｌａｔｅｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ：「ＥＲＰ」とも記述する。）」とは、何らかの刺激（事象）に関連して発生する脳波（ｅｌｅｃｔｒｏｅｎｃｅｐｈａｌｏｇｒａｍ：ＥＥＧ）の電位の変動である。

「音刺激」とは、ユーザに対して音として呈示される刺激である。

「Ｎ１成分」とは、音刺激を呈示した時刻を起点として、約１００ｍｓにおいて惹起される陰性の電位である。

「Ｐ２成分」とは、音刺激を呈示した時刻を起点として、約２００ｍｓにおいて惹起される陽性の電位である。

Ｎ１成分およびＰ２成分は、事象関連電位に含まれる。

「潜時」とは、音刺激が呈示された時刻を起点として陽性成分または陰性成分のピーク電位が出現するまでの時間である。なお、「陽性成分または陰性成分のピーク電位」とは、典型的には陽性成分の極大値、または陰性成分の極小値である。「ピーク電位」は陽性成分の最大値、または陰性成分の最小値を含む。

「陰性成分」とは、一般的には、０μＶよりも小さい電位をいう。

「陽性成分」とは、一般的には、０μＶよりも大きい電位をいう。

ただし、電位を比較する対象がある場合には、より負の値を有する電位を陰性成分ともいう。また、電位を比較する対象がある場合には、より正の値を有する電位を陽性成分ともいう。

「不快音圧（ＵＣＬ）」とは、ユーザが不快に感じるほど大きい音圧である。

「最小可聴閾値（hearing threshold level；「ＨＴＬ」とも記述する。）」とは、ユーザが聞き取ることのできる最も小さい音の音圧である。「聴覚閾値」や単に「閾値」と呼ばれる場合もある。

「音を呈示する」とは、純音を出力することである。

「純音」とは、単一の周波数で周期振動を繰り返す、正弦波で表される音である。

なお、本明細書においては、事象関連電位の成分を定義するためにある時点から起算した所定時間経過後の時刻を、たとえば「潜時約１００ｍｓ」と表現している。これは、１００ｍｓという特定の時刻を中心とした範囲を包含し得ることを意味している。「事象関連電位（ＥＲＰ）マニュアル−Ｐ３００を中心に」（加我君孝ほか編集、篠原出版新社、１９９５）の３０頁に記載の表１によると、一般的に、事象関連電位の波形には、個人ごとに３０ｍｓから５０ｍｓの差異（ずれ）が生じる。したがって、本明細書において、「約Ｘｍｓ」又は「Ｘｍｓ付近」は、Ｘｍｓを中心として３０から５０ｍｓの幅がその前後（例えば、１００ｍｓ±３０ｍｓ、２００ｍｓ±５０ｍｓ）を含む。

以下、添付の図面を参照しながら、本開示による不快音圧評価システムの各実施形態を説明する。

本開示による不快音圧評価システムは、音刺激に対する脳波を指標に推定したＵＣＬを、測定したＵＣＬの分布に基づき、適切な範囲に調整する。本願発明者らは、本願発明者らが難聴者に対して実施した実験において測定したＵＣＬを用いることで、推定したＵＣＬを適切な範囲に調整することができることを見出した。詳細は後述する。なお、本開示による不快音圧評価システムが、たとえば補聴器を提供する業者によって運用される場合には、その業者またはその業者を含む団体が測定したＵＣＬを用いてもよい。調整したＵＣＬを用いて補聴器フィッティングを行うと、強大音が呈示されることはない。その結果、ユーザが不快な思いをすることもない。このようなＵＣＬを用いることは、たとえば補聴器を使い始めて間もない使用者にとって安全である。

以下では、本開示の説明に先立ち、本願発明者らが実施した実験とその実験結果を詳述する。また、本願発明者らが考案した推定ＵＣＬの調整方法を述べる。その後で、実施形態として不快音圧評価システムの概要および、その構成と動作を説明する。

（実験概要の説明）
１．実験概要
本願発明者らは、脳波に基づく不快音圧の推定精度の向上を目指し、補聴器の利用を開始しようとする難聴者に対して以下の２つの実験を実施した。

第一は、主観報告に基づいてＵＣＬを実測する主観報告実験である。主観報告実験は、脳波計測実験の前に実施した。主観報告実験で得られたＵＣＬデータを「主観ＵＣＬ」と呼ぶ。本願発明者らは、主観ＵＣＬを脳波推定の基準データとして使用した。

第二は、音刺激に対する脳波反応を計測する脳波計測実験である。脳波計測実験では、同一周波数の純音を５ｄＢ刻みの単調下降の音圧変化で３連発呈示し、第１音から第３音までの音刺激に対する事象関連電位を計測した。そして、事象関連電位に基づいてＵＣＬを推定した。脳波反応を指標に推定したＵＣＬを「推定ＵＣＬ」と呼ぶ。

それらの結果、本願発明者らは、中等度難聴者に対して一般的にＵＣＬと評価される音圧よりも低い音圧の音刺激を呈示した場合にも、第１音から第３音に対する脳波を線形判別することで、主観報告のＵＣＬを推定できることを見出した。

「一般的にＵＣＬと評価される音圧よりも低い音圧」とは、ＨＴＬによって変動し得る。たとえば図１は、ＨＴＬに応じて予測されたＵＣＬを示す報告例である。この報告は、Pascoe、D.P. (1988). Clinical measurements of the auditory dynamic range and their relation to formulas for hearing aid gain. In 1ensen. H. 1. (Ed.) Hearing Aid Fitting: Theoretical and Practical Views 13th Danavox Symposium. Copenhagen: Stougaard.に基づく。本明細書の実施形態では、図１に示したＨＴＬごとの予測ＵＣＬよりも少なくとも５ｄＢ以上低い値を、「一般的にＵＣＬと評価される音圧よりも低い音圧」として設定した。

また、音刺激によって事象関連電位が生起するためには、音刺激の音圧がＨＴＬよりも高いことが必要であると考えられる。脳が音刺激を認識できなければ、その音刺激によって脳波が誘発されることはないからである。

よって、本明細書の実施形態において、「一般的にＵＣＬと評価される音圧よりも低い音圧」とは、ＨＴＬよりも高い音圧であって、図１に示したＨＴＬごとの予測ＵＣＬよりも少なくとも５ｄＢ以上低い範囲の音圧として設定した。本手法により、強大音を呈示しなくても短時間かつ高精度なＵＣＬ推定が可能になる。

以下、本願発明者らが実施した実験とその結果、分析により明らかになった脳波の特徴を詳述する。

（実験条件の説明）
２．実験
主観報告により実測した主観ＵＣＬと、音刺激に対するＥＲＰから推定した推定ＵＣＬとを比較し、ＥＲＰに基づくＵＣＬ推定の可能性を検討する。

対象は、補聴器の利用を開始しようとする難聴者３２名（２７−８３歳、平均７１．５歳）であった。インフォームドコンセントを実施し、実験参加の同意を得た。

２−１．主観ＵＣＬ実験
本願発明者らは、まずＨＴＬを測定し、次いで主観ＵＣＬを測定し、その後、脳波計測を実施した。主観ＵＣＬの測定は以下の手順で行った。

ＳＰＬオージオメータ（Ｄ２−３６Ｈ、ＤＡＮＡ ＪＡＰＡＮ製）を用いて、５００、１ｋ、２ｋ、４ｋＨｚの連続音を片耳ずつ上昇法で呈示した。うるさくて聞いていられないと感じた場合に挙手をさせ、左右耳・周波数ごとの主観ＵＣＬとして記録した。

以下、主観ＵＣＬ実験の結果を述べる。図２は、全ての参加者の左右耳をプールした周波数ごとのＨＴＬと主観ＵＣＬに関する聴覚特性の分布を示す。横軸はＨＴＬ、縦軸は主観ＵＣＬで、いずれも単位はｄＢＳＰＬである。各分布の上部中央に、周波数値（５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ）をそれぞれ示した。各格子点に該当した度数を丸印の大きさで示した。

図２より、特にＨＴＬが８０ｄＢＳＰＬ以下の場合には、同じＨＴＬであってもＵＣＬが大きくばらついていることが分かる。同一周波数・同一ＨＴＬにおける主観ＵＣＬの差の最大値は、５０ｄＢであった。これは、「うるさすぎて我慢できない」の解釈は個人ごとに大きく異なり、一律にＨＴＬから主観ＵＣＬを推定することが難しいことを示している。

また、図２中に、ＨＴＬおよび主観ＵＣＬの測定結果と合わせて、上述したＰａｓｃｏｅの報告によるＨＴＬごとの平均のＵＣＬを太線で示した。単位はｄＢＳＰＬに変換した。太線と丸印の位置関係から、ほとんどの参加者の主観ＵＣＬは、従来研究により予測されたＵＣＬよりも小さいことが分かる。従来研究で予測されたＵＣＬ（太線）を超えた主観ＵＣＬは、全体で１０．２％のみであった。

２−２．脳波計測実験
脳波実験では、４つの周波数（５００Ｈｚ、１０００Ｈｚ、２０００Ｈｚ、４０００Ｈｚ）について、一般的にＵＣＬと評価される音圧よりも低い３種類の音圧（８０、７５、７０ｄＢＨＬ）の音刺激を単調下降の音圧変化で連続して呈示した。本明細書では、このように呈示される３種類の音刺激を、「３連音」または「３連音刺激」という。そして、音刺激ごとの事象関連電位の特徴を調べた。以下、図３から図７を参照しながら、脳波計測実験の実験設定および実験結果を説明する。

図３は、３連音刺激の概要を示す。音刺激として、立ち上がり・立ち下がり３ｍｓで持続時間４４ｍｓのトーンバーストを用いた。同じ周波数のトーンバースト（５００、１ｋ、２ｋ、４ｋＨｚのいずれか）を、８０ｄＢＨＬから５ｄＢずつ音圧を下げて３００ｍｓ間隔で左右どちらかの耳に３連呈示した（３連音；３周波数×左右の６条件）。３連音の第１音、第２音、第３音をそれぞれ「Ｓ１」、「Ｓ２」、「Ｓ３」と呼ぶことがある。また、同一の周波数である複数の音刺激を、「音刺激群」とも称する。Ｓ３終了と次の３連音のＳ１開始までの間隔は４５０±５０ｍｓとした。慣れの影響を低減するため、同じ周波数の３連音が続かないように設定した。３連音は条件ごとに８０回、計６４０回呈示した。参加者には、聞こえてくる音を黙って聞いておくように教示した。行動反応は求めなかった。

音刺激は、ＰＣからヘッドフォン（ＨＤＡ ２００、 ＳＥＮＮＨＥＩＳＥＲ製）を介して出力した。音刺激の音圧は、騒音計（ＬＡ−１４４０、 ＯＮＯ ＳＯＫＫＩ製）とカプラ（ＩＥＣ３１８、 Ｌａｒｓｏｎ Ｄａｖｉｓ製）を用いて校正した。

脳波は、アクティブ電極を用いて頭皮上５部位（Ｆｚ、Ｃｚ、Ｐｚ、Ｃ３、Ｃ４）と右目上・右目右から、右マストイドを基準に記録した。「マストイド」とは、耳の裏の付け根の下部の頭蓋骨の乳様突起である。

図４（ａ）は、国際１０−２０法（１０−２０ Ｓｙｓｔｅｍ）の電極位置を示す。図４（ｂ）は本実験で電極を装着した電極配置を示す。図４（ｂ）の丸付き数字１から５は、電極位置のＦｚ、Ｃｚ、Ｐｚ、Ｃ３、Ｃ４をそれぞれ示す。

サンプリング周波数は１０００Ｈｚ、時定数は１秒とした。オフラインで１−２０Ｈｚのバンドパスフィルタをかけた。Ｓ１の呈示時刻を起点に−１００から１０００ｍｓまでを切り出し、左右耳・周波数ごとに加算平均してＥＲＰを求めた。なお、Ｓ１の呈示時刻を起点とする１０００ｍｓ後の時刻は、Ｓ３の呈示時刻を起点として４００ｍｓ後の時刻に等しい。いずれかの電極において±８０μＶを超える電位が含まれた試行は、加算平均から除外した。また、脳波に含まれる時間−周波数成分を抽出するために、１００Ｈｚにダウンサンプリングした脳波に対してウェーブレット変換を行った。マザーウェーブレットにはメキシカンハット（ψ（ｔ）＝（１ｔ＾２）ｅｘｐ（ｔ＾２／２））を用いた。ウェーブレット係数のスケールは１から９の整数とした（２．５−１２．５Ｈｚに対応）。ウェーブレット係数を左右耳・周波数ごとに加算平均して、３連音に対する誘発反応を求めた。ＨＴＬが７０ｄＢＨＬより大きい周波数のデータおよび、脳波が正しく測定できなかった１例を分析の対象から除外した。

３連音に対する誘発反応は、「ウェーブレット特徴量」として得ることができる。本願発明者らは、ウェーブレット特徴量を線形判別し、ＵＣＬを推定した。

ウェーブレット特徴量は、加算平均後のウェーブレット係数の０から９００ｍｓの範囲を、５０ｍｓの時間窓でスケールごとに平均して生成される。本願発明者らは、任意の２つのウェーブレット特徴量を組み合わせ、自分以外の参加者の主観ＵＣＬとウェーブレット特徴量の組み合わせの対応関係を学習し、教師データとして用いた。教師データは、左右耳をプールして、刺激周波数ごとに作成した。

ＵＣＬ推定の精度は、平均誤差（分析した全参加者の左右耳・周波数ごとの主観ＵＣＬと推定ＵＣＬの差の絶対値の平均）で評価した。平均誤差は、全てのウェーブレット特徴量の組み合わせ（計１３０４１通り）に関して求めた。

以下、脳波計測実験の結果を説明する。

まず、非特許文献１の健聴者の結果と同様に、難聴者においても音圧変化に対する事象関連電位に、不快音圧推定の指標が含まれることを確認するために、主観ＵＣＬに基づいて加算平均した事象関連電位を比較した。事象関連電位から不快音圧を推定するためには、参加者ごとの主観ＵＣＬを反映する事象関連電位の差の存在が必須である。

図５（ａ）は、主観ＵＣＬの高低によって求めた、中心部（Ｃｚ）で記録した事象関連電位の総加算平均波形を示す。また図５（ｂ）はＮ１成分の振幅（Ｎ１振幅）を示し、図５（ｃ）はＰ２成分の振幅（Ｐ２振幅）を示す。主観ＵＣＬごとの全体的な傾向を明らかにするため、総加算平均は左右耳・周波数をプールし、主観ＵＣＬの高低に基づいて別々に実施した。

図５（ａ）の実線は周波数ごとの主観ＵＣＬの平均値よりも主観ＵＣＬが高かった参加者（高ＵＣＬ群）の総加算平均波形であり、破線は主観ＵＣＬの平均値よりも主観ＵＣＬが低かった参加者（低ＵＣＬ群）の総加算平均波形である。Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の呈示タイミング（０、３００、６００ｍｓ）は縦の実線で明示されている。主観ＵＣＬの高低によらず、それぞれの音刺激呈示後、約１００ｍｓ後に陰性成分（Ｎ１成分）が、約２００ｍｓ後に陽性成分（Ｐ２成分）が生起している。

また、図５（ｂ）および（ｃ）には、音刺激ごとのＮ１振幅とＰ２振幅が示されている。ｔ検定の結果、図５（ｂ）のＮ１振幅には有意な差は認められなかった。一方、図５（ｃ）のＰ２振幅は主観ＵＣＬの高低によって有意な差がある。具体的には、高ＵＣＬ群と比べて低ＵＣＬ群においてＳ１とＳ２に対するＰ２振幅が有意に小さかった。

図６は、線形判別によるＵＣＬ推定結果と主観ＵＣＬの分布を、左右耳・刺激周波数をプールして示す。各格子点に該当した度数を丸印の大きさで示した。丸印の中心が破線上にあれば、ＥＲＰの分析により推定したＵＣＬが、実測した主観ＵＣＬと一致したことを示している。ばらつきはあるが、多くの丸印が破線に比較的近い位置に存在している。また最も大きい丸印の中心は破線上に存在している。これらは、比較的精度よくＵＣＬが推定できていることを意味する。平均誤差は、７．０ｄＢであった。なお、全体の６３．５％において推定誤差が５ｄＢ以下であった。最大推定誤差は３５ｄＢであった。

以上説明したように、本願発明者らが実施した主観報告実験および脳波実験によって、主観ＵＣＬの高低によって事象関連電位が異なり、主観ＵＣＬが低い場合にＳ１およびＳ２に対するＰ２振幅が小さいことが明らかになった。また、ウェーブレット特徴量を線形判別した結果、主観ＵＣＬとの関係では７．０ｄＢの平均誤差でＵＣＬを推定できた。これらの結果は、３連音に対する事象関連電位にＵＣＬの情報が含まれ、その分析によりＵＣＬが推定できることを示唆している。なお、一般的なオージオメータの最小目盛が５ｄＢであることを考慮すれば、聴覚特性の測定においては、７．０ｄＢの平均誤差は許容できる誤差範囲だと考えられる。

図７は、分析した全ての参加者の左右耳をプールした周波数ごとのＨＴＬと推定ＵＣＬの分布を示す。横軸はＨＴＬ、縦軸は推定ＵＣＬで、いずれも単位はｄＢＳＰＬである。各分布の上部中央に、周波数値（５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚ）をそれぞれ示した。また、各格子点に該当した度数を丸印の大きさで示した。また、図２と同様に、Pascoe、D.P. (1988)において予測されたＨＴＬごとのＵＣＬを太線で示した。

図７より、推定ＵＣＬにおいても、従来研究で予測されたＵＣＬ（太線）を超える場合が存在することが分かる。たとえば、図７の５００Ｈｚの結果のうち、ＨＴＬが６０ｄＢＳＰＬの場合に着目すると、図２と比べて従来研究で予測されたＵＣＬを超える推定ＵＣＬの度数が増えている。その要因の一つは推定誤差であると考えられる。よって、推定ＵＣＬを用いて補聴器を調整すると、まれではあるが補聴器からユーザが不快に感じるほどの強大音が呈示される可能性がある。推定ＵＣＬが従来研究で予測されたＵＣＬ（太線）を超えることは、ユーザへの負担が増すことを意味する。

以上、本願発明者らが実施した主観報告実験および脳波計測実験により、難聴者を対象とした場合にも、３連音刺激に対する脳波反応から不快音圧が推定可能であることが明らかとなった。主観ＵＣＬと推定ＵＣＬの平均誤差は７．０ｄＢであったが、最大で３５ｄＢの誤差があった。また推定誤差により、従来研究において予測されたＵＣＬよりも高い推定ＵＣＬになる場合があった。

音刺激の回数に制限を設け、短時間で負担の少ないＵＣＬ推定を実現しようとした場合には、脳波に含まれるノイズの影響で推定誤差をゼロにすることは困難である。そこで本願は、まれに発生する大きな推定誤差の影響を低減するための構成・動作を提供する。その具体的な動作は、推定ＵＣＬがＨＴＬごとに定めた所定の値よりも高い場合には、推定ＵＣＬを所定の値に補正する。「所定の値」とは、たとえば図１に示す、Ｐａｓｃｏｅ（１９８８）がＨＴＬごとに予測した値でもよい。

図２に示したように、本願発明者らが補聴器を使い始めるユーザに対して実施した主観ＵＣＬ実験の結果、約９０％のユーザの主観ＵＣＬはＰａｓｃｏｅ（１９８８）の予測値よりも低かった。つまり、推定値がＰａｓｃｏｅ（１９８８）の予測値を超えた場合には大きな推定誤差を含んでいる可能性が高いといえる。そこで一例として、上述の通り、推定ＵＣＬがＨＴＬごとに定めたＰａｓｃｏｅ（１９８８）の予測値を超えた場合には、そのＰａｓｃｏｅ（１９８８）の予測値以下になるよう推定ＵＣＬを補正することとした。

また、上述の「所定の値」として、Ｋｅｌｌｅｒ．Ｊ．Ｎ（２００６）Ｌｏｕｄｎｅｓｓ ｄｉｓｃｏｍｆｏｒｔ ｌｅｖｅｌｓ：Ａ ｒｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ ｓｔｕｄｙ ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｄａｔａ ｆｒｏｍ Ｐａｓｃｏｅ（１９９８） ａｎｄ Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ．で報告されている値を用いてもよい。

図８は、Ｋｅｌｌｅｒ（２００６）によって報告された、ＨＴＬごとの平均ＵＣＬを示す。ＨＴＬが２０ｄＢＨＬ以上の場合には、Ｋｅｌｌｅｒ（２００６）が報告したＵＣＬの平均値はＰａｓｃｏｅ（１９８８）よりも１０ｄＢ程度低い。このように補正することで、大きな推定誤差が発生した場合にも、より安全な補聴器調整が実現できるようになる。

（実施形態１）
以下、まず、不快音圧評価システムの概要を説明する。その後、不快音圧評価装置を含む不快音圧評価システムの構成および動作を説明する。

本実施形態による不快音圧評価システムは、音刺激に対する脳波の特徴量を抽出し、その特徴量の変化パターンから不快音圧を推定する。そして、推定した不快音圧をＨＴＬごとに設定された所定値と比較し、推定した不快音圧が所定値よりも大きい場合には、不快音圧を所定値に補正する。一方、推定した不快音圧が所定値以下の場合には、補正を行うことなく、推定結果を蓄積する。

本実施形態においては、探査電極を中心部（Ｃｚ）に、基準電極を左右どちらかのマストイドに設けて、探査電極と基準電極の電位差である脳波を計測するものとする。なお、事象関連電位の特徴成分のレベルや極性は、脳波計測用の電極を装着する部位や、基準電極および探査電極の設定位置に応じて変わる可能性がある。しかしながら、以下の説明に基づけば、当業者は、そのときの基準電極および探査電極に応じて適切な改変を行って事象関連電位の特徴を抽出し、不快音圧の推定および補正を行うことが可能である。そのような改変例は、本発明の範疇である。

図９は、本実施形態による不快音圧評価システム１００の機能ブロックの構成を示す。不快音圧評価システム１００は、不快音圧評価装置１と、音刺激出力部１０と、生体信号計測部５０（以下「計測部５０」と記述することもある。）と、ＨＴＬ入力部９０とを備えている。なお、ユーザ５は、不快音圧評価システム１００の構成要素ではなく、説明の便宜のために示されている。

不快音圧評価装置１は、音刺激出力部１０、計測部５０、ＨＴＬ入力部９０と、有線又は無線で接続されており、主として、不快音圧評価システムの上述した動作を行う。

不快音圧評価装置１は、事象関連電位特徴量抽出部５５と、不快音圧推定部６０と、最大不快音圧決定部６５と、推定結果補正部６６と、音刺激決定部７０と、音刺激生成部７５と、結果蓄積データベース（ＤＢ）８０とを備えている。各構成要素の詳細および不快音圧評価装置１の動作は、後に詳細に説明する。なお、以下では、事象関連電位特徴量抽出部５５を「抽出部５５」、不快音圧推定部６０を「推定部６０」、推定結果補正部６６を「補正部６６」、結果蓄積ＤＢ８０を「ＤＢ８０」と記述することもある。

不快音圧評価装置１は、少なくとも、抽出部５５と、推定部６０と、最大不快音圧決定部６５と、補正部６６とを備えていれば良い。これら４つの構成要素は、たとえば１つの半導体チップ回路に組み込むことが可能である。本明細書では、そのような半導体チップ回路を「不快音圧調整装置１１０」と呼ぶこともある。なお、半導体チップ回路に代えて、ＰＣ内に設けられたＣＰＵによって実現されてもよい。ＣＰＵは、コンピュータプログラムを実行することにより、後述する個々の構成要素の機能を実現することができる。

＜利用環境＞
図１０は、本実施形態による不快音圧評価システム１００の構成および利用環境を示す。この不快音圧評価システム１００は、図９に示す実施形態１のシステム構成に対応している。

不快音圧評価システム１００は、不快音圧評価装置１と、音刺激出力部１０と、計測部５０と、ＨＴＬ入力部９０とを備えている。

ＨＴＬ入力部９０は、あらかじめ計測したユーザ５の左右耳ごと周波数ごとのＨＴＬを入力するために利用される。ＨＴＬの入力は、たとえばユーザ５が行ってもよいし、不快音圧評価システム１００を運用する業者が行ってもよい。単位の指定ができれば、ＨＴＬはｄＢＨＬ単位であっても、ｄＢＳＰＬ単位であってもよい。

＜音刺激出力部１０＞
音刺激出力部１０は、ユーザ５に、音刺激を出力する。

音刺激出力部１０は、不快音圧評価装置１の音刺激生成部７５（後述）で生成された音刺激データを音刺激として、ユーザ５に呈示する。音刺激出力部１０は、左右それぞれの耳に不快音圧評価装置１（音刺激生成部７５）で生成された音刺激を可能な限り正しく出力することが好ましい。たとえば、音刺激出力部１０は、周波数特性に歪みが小さいヘッドフォンであってもよいし、スピーカであってもよい。以下、音刺激出力部１０は、「出力部」とも表記する。

＜生体信号計測部５０（計測部５０）＞
計測部５０は、少なくとも２つの電極Ａおよび電極Ｂと接続されている。例えば、電極Ａはユーザ５のマストイドに貼り付けられ、電極Ｂはユーザ５の頭皮上の中心部（いわゆるＣｚ）に貼り付けられている。計測部５０は、電極Ａと電極Ｂとの電位差に対応するユーザ５の脳波を計測する。

計測部５０は、ユーザ５の生体信号を計測する脳波計である。計測部５０は、ユーザ５に装着した探査電極及び基準電極の電位差に対応する脳波を計測する。

探査電極は、例えば、図４に示す国際１０−２０法（１０−２０Ｓｙｓｔｅｍ）の電極位置に配置する。基準電極は、例えば、ユーザ５のマストイドに配置する。

なお、事象関連電位の特徴成分のレベル（振幅の大きさ）又は極性（振幅の正負）は、脳波計測用の電極を装着する部位、又は基準電極および探査電極の設定位置に応じて、変わる可能性がある。

しかしながら、以下の説明に基づけば、当業者は、そのときの基準電極および探査電極に応じて適切な改変を行って、事象関連電位の特徴を抽出し、不快音圧の評価を行うことが可能である。そのような改変は、本発明の範疇である。

得られた脳波データに対して、適切な遮断周波数の周波数フィルタリングを行っても良い。計測部５０は、計測した脳波またはフィルタリングした脳波を不快音圧評価装置１の抽出部５５に送る。以下、計測した脳波又はフィルタリングした脳波を、脳波データとも表記する。

例えば、脳波データに対して、適切な遮断周波数の周波数フィルタリングを行い、不快音圧評価装置１（音刺激生成部７５）から受けたトリガ情報とともに、不快音圧評価装置１の抽出部５５に送る。

周波数フィルタとして、バンドパスフィルタを用いる場合は、たとえば１Ｈｚから２０Ｈｚまでを通過させるように遮断周波数を設定してもよい。ユーザ５はあらかじめ脳波計を装着しているものとする。脳波計測用の探査電極はたとえば中心部のＣｚに装着される。

＜不快音圧推定装置１＞
図１０に示す不快音圧評価装置１は、計測部５０および音刺激出力部１０を、同じ筐体内に備える。ただし計測部５０および音刺激出力部１０は、不快音圧評価装置１とは別の筐体に備えられてもよい。その場合には、計測部５０は、計測した脳波信号を、無線または有線で接続されている不快音圧評価装置１に送信する。なお、図１０では、不快音圧評価装置１の筐体とＨＴＬ入力部９０の筐体とは異なっている。しかしながら、不快音圧評価装置１とＨＴＬ入力部９０とが同じ筐体内に備えられてもよい。

不快音圧評価装置１は、不快音圧推定のための音刺激の左右耳、周波数、音圧を決定する。そして、決定した音刺激を生成して、音刺激出力部１０は、不快音圧評価装置１が決定した音刺激をユーザ５に音刺激を呈示する。

また不快音圧評価装置１は、音刺激を起点に切り出した事象関連電位から、不快音圧を推定するための特徴量を抽出し、音圧変化に対する特徴量変化のパターンに基づいて、左右耳ごと、周波数ごとの不快音圧を判定する。

＜不快音圧評価装置１のハードウェア構成＞
図１１は、本実施形態による不快音圧評価装置１のハードウェア構成の一例を示す。

不快音圧評価装置１は、ＣＰＵ３０と、メモリ３１と、オーディオコントローラ３２とを備えている。ＣＰＵ３０と、メモリ３１と、オーディオコントローラ３２とは、互いにバス３４で接続されており、相互にデータの授受が可能である。

ＣＰＵ３０は、メモリ３１に格納されているコンピュータプログラム３５を実行する。コンピュータプログラム３５には、後述するフローチャートに示される処理手順が記述されている。不快音圧評価装置１は、このコンピュータプログラム３５にしたがって、音刺激の生成、事象関連電位の特徴量抽出、不快音圧判定の判別分析等の、不快音圧評価システム１００の全体を制御する処理を行う。この処理は後に詳述する。

オーディオコントローラ３２は、ＣＰＵ３０の命令に従って、それぞれ、呈示すべき音刺激を指定された音圧で音刺激出力部１０を介して出力する。

なお、不快音圧評価装置１は、１つの半導体回路にコンピュータプログラムを組み込んだＤＳＰ等のハードウェアとして実現されてもよい。そのようなＤＳＰは、１つの集積回路で上述のＣＰＵ３０、メモリ３１、オーディオコントローラ３２の機能を全て実現することが可能である。

上述のコンピュータプログラム３５は、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録されて製品として市場に流通され、または、インターネット等の電気通信回線を通じて伝送され得る。図１１に示すハードウェアを備えた機器（たとえばＰＣ）は、当該コンピュータプログラム３５を読み込むことにより、本実施形態による不快音圧評価装置１として機能し得る。

不快音圧評価装置１の各機能ブロックは、それぞれ、図１１に関連して説明したプログラムが実行されることによって、ＣＰＵ３０、メモリ３１、オーディオコントローラ３２によって全体としてその時々で実現される機能に対応している。

以下、不快音圧評価装置１の各構成要素を説明する。

＜音刺激決定部７０＞
音刺激決定部７０は、ユーザ５に呈示する音刺激を決定する。音刺激として、連発音を呈示する場合を音刺激群とも表記する。音刺激決定部７０は、音刺激の情報を出力する。

音刺激群の情報は、音刺激群の周波数を有することが望ましい。音刺激群が第１音、第２音、及び第３音で構成される場合、第１音、第２音、及び第３音は、少なくとも同じ周波数を有することが望ましい。ただし本明細書においては、人間が聞き取れる精度以下の範囲で異なる周波数は、同一の周波数であるとする。本明細書では、例えば、５Ｈｚ以下の範囲に含まれる異なる周波数は、同一の周波数であるとみなす。

音刺激群の情報は、音刺激を呈示する耳（右耳または左耳）、呈示する音刺激の周波数、音刺激群内の音刺激の持続時間、及び複数の音刺激間の間隔を含んでも良い。

音刺激群の呈示耳および周波数は、たとえば次の制約に基づいてランダム決定してもよい。直前の音刺激群と同じ周波数の音刺激は選択しない。左右耳はランダムな順序で選択することが好ましい。ただし、左右どちらか一方の耳のみに、音刺激群の呈示を４回以上連続させないことが好ましい。こうすることで、同一耳、周波数の音刺激群の連続呈示による脳波の慣れ（ｈａｂｉｔｕａｔｉｏｎ）の影響が低減され、高精度に不快音圧を推定できる。

音刺激の持続時間は、聴覚誘発電位が安定して惹起されるよう、たとえば２５ｍｓ以上に設定する。また、刺激間間隔は、音刺激の持続時間以上で１秒以下の時間に設定する。たとえば、３００ｍｓとしてもよいし、２００ｍｓとしてもよい。

また、音刺激決定部７０は、所定以下の範囲又は所定の閾値以下の音圧を有する音刺激群の音圧を決定する。所定の音圧以下の範囲とは、例えば、一般的なＵＣＬよりも小さい音圧範囲である。音刺激決定部７０は、予め所定の範囲又は所定の閾値以下を保持しても良い。例えば、所定の閾値が９０ｄＢＨＬの場合を考える。このとき、第１音の音圧を８０ｄＢＨＬ、第２音の音圧を７５ｄＢＨＬ、第３音の音圧を７０ｄＢＨＬと決定してもよい。

なお、連発音に限らず、音刺激を単発で呈示し、事象関連電位のＮ１成分の振幅を指標にＵＣＬを推定することも可能である。ただし、音刺激の音圧を増大させてもＮ１成分が増大しなくなり始める音圧を推定ＵＣＬとみなすため、主観ＵＣＬを超える音圧の音刺激を呈示する必要がある。そこで、Ｐａｓｃｏｅ（１９８８年）で報告されたＨＴＬごとのＵＣＬを基準に所定範囲の音圧で音刺激を呈示する。

また、音刺激を２連発で呈示し、事象関連電位のＰ２成分の振幅を指標にＵＣＬを推定することも可能である。たとえば各音の呈示時刻を基点としたＰ２成分を利用してもよい。

音刺激決定部７０は、決定した音刺激の情報を音刺激生成部７５に送る。

＜音刺激生成部７５＞
音刺激生成部７５は、音刺激決定部７０から音刺激に関する情報を受け付け、音刺激データを生成する。音刺激生成部７５は、音刺激データを音刺激出力部１０に出力する。この音刺激データは、音刺激を出力するためのデータである。本明細書においては、各音刺激は、たとえば立ち上がり、立下り３ｍｓのトーンバースト音とする。音刺激生成部７５が生成した音刺激のデータは、音刺激出力部１０を介してユーザ５に音刺激として呈示される。

また、音刺激が出力されたタイミングで、音刺激生成部７５は計測部５０にトリガ信号を出力し、抽出部に音情報を出力する。音情報とは、生成された音刺激データに関する情報である。音情報は、たとえば音刺激群の呈示耳・周波数、音刺激群内の音刺激の持続時間・刺激間間隔・音圧の情報を含んでも良い。

なお、音刺激生成部７５は、音刺激出力部１０に生成した音刺激データを送るだけでも良い。

なお音刺激データは、たとえば、一つ音刺激群に対して、所定の時間間隔で音圧変化のある複数の音刺激を含むデータであってもよい。つまり、１つの音刺激ごとに音刺激データが生成される必要はない。その場合、計測部５０に送るトリガ信号は、第１音の呈示タイミングだけでもよい。

なお、音刺激生成部７５は入力部で構成されても良い。ユーザ５又はユーザ５の聴力検査者が入力部により入力した情報を、聴覚刺激の情報としても良い。

＜事象関連電位特徴量抽出部５５（抽出部５５）＞
抽出部５５は、計測部５０から受けた脳波およびトリガ情報を取得する。本実施形態では、トリガ情報を受けたタイミングとは、音刺激が提示された時刻に相当する。脳波において、トリガ情報に示す時刻から所定時間後の区間の事象関連電位を取得する。所定時間後の区間とは、たとえば第１音呈示前１００ｍｓから第３音呈示後４００ｍｓの区間である。

抽出部５５は、事象関連電位に関する情報を抽出する。より具体的には、抽出部５５は、第１音、第２音、及び第３音の呈示によって誘発された事象関連電位を計測部５０から取得し、その事象関連電位に関する情報を抽出する。

また抽出部５５は、音刺激生成部７５から音情報を取得する。抽出部５５は、音刺激生成部７５から受けた音情報に基づき、音刺激の内容に応じて、たとえば連発音を音刺激として呈示する場合には、第１音から第３音に対応する事象関連電位の時間周波数情報（特徴量）をそれぞれ算出する。

事象関連電位は、刺激に対して発生する脳波の電位の変動である。事象関連電位は、（１）電位の極性（正又は負）、（２）潜時（刺激発生から電位変動が生じるまでの時間）、（３）電位の振幅の大きさ等に応じて、事象関連電位の種類が異なる。種類が異なる信号は、それぞれユーザ５に関する異なる情報を含む。本実施形態において言及するＮ１成分およびＰ２成分は、約１００ｍｓ異なる時間帯における脳波成分であるが、これらが互いに異なることは事象関連電位の分野においては当然に知られている。また、たとえば、Ｎ１成分およびＰ２成分がいわゆるＰ３成分と異なることも、事象関連電位の分野においては当然に知られている。

時間周波数情報の一例は、ウェーブレット係数である。また、短時間フーリエ変換によって時間周波数情報を求めてもよい。

抽出部５５は、算出した特徴量と、音刺激の情報（左右耳、周波数、音圧等）を、推定部６０に送る。ウェーブレット係数に関する特徴量は、たとえば周波数軸および時間軸それぞれに関して所定範囲のウェーブレット係数の平均を計算した値としてもよい。たとえば、周波数軸では５Ｈｚから１５Ｈｚ、時間軸では５０ｍｓの時間幅でウェーブレット係数の平均を計算してもよい。

さらに、たとえば、特徴量算出のための事象関連電位のＰ２成分として、聴覚刺激の呈示時刻から聴覚刺激の後３００ｍｓ以下の時間範囲の生体信号を用いても良い。特徴量算出のために平均する周波数軸および時間軸の幅は、不快音圧が推定できる範囲において、５Ｈｚから１５Ｈｚ、５０ｍｓごとよりも細かくしてもよいし、粗くしてもよい。

または、たとえば、特徴量算出のための事象関連電位のＰ２成分は、聴覚刺激の呈示後、１５０ｍｓ以上２５０ｍｓ以下の時間範囲の陽性成分の生体信号を用いても良い。たとえば、特徴量算出のための事象関連電位のＮ１成分は、聴覚刺激の呈示後、５０ｍｓ以上１５０ｍｓ以下の時間範囲の陰性成分の生体信号としても良い。

＜不快音圧推定部６０（推定部６０）＞
推定部６０は、抽出部５５が抽出した音刺激ごとの特徴量（たとえばウェーブレット係数）と、予め特徴量と不快音圧の値とを対応付けた所定の基準を参照して、ユーザ５の不快音圧を推定する。なお、本願明細書においては「推定する」は、「決定する」、「判定する」と同義である。

具体的には、推定部６０は、抽出部５５から受けた、音刺激ごとの特徴量（たとえば第１音から第３音それぞれのウェーブレット係数）に対して不快音圧を判定する。推定部６０では、あらかじめ用意した特徴量と所定の基準とを利用して、線形判別を実施する。

「所定の基準」とは、予め特徴量と不快音圧の値とを対応付けた情報を意味する。「所定の基準」は、たとえばウェーブレット特徴量と不快音圧の値とを対応付けた表であっても良いし、所定の式であっても良い。推定部６０は、予め所定の基準を保持する。また、「所定の基準」とは、たとえば、主観ＵＣＬの教師データである。教師データは、少なくとも２人以上の他者に対して、あらかじめ上述の主観報告実験および脳波計測実験を実施し測定した主観ＵＣＬとウェーブレット特徴量から生成することができる。

教師データを生成する際の脳波計測実験の音圧および音刺激数に関する音刺激条件は、音刺激として連発音を呈示した場合には、音刺激決定部７０で決定した刺激音圧の変化パターンと同一である必要がある。教師データの保持方法は、たとえば図７のように、左右耳ごと、周波数ごととしてもよい。その場合、抽出部５５から受けた音情報（たとえば音刺激を呈示する耳の左右や音刺激の周波数の情報）に基づいて、不快音圧推定に用いる教師データを、測定対象の左右耳および周波数と、教師データの左右耳および周波数が一致するように切り替えて用いてもよい。また、教師データは、ユーザの難聴の症状に合わせて切り替えてもよい。たとえば伝音性難聴と感音性難聴のような大きな分類でそれぞれ教師データを用意し、切り替えてもよい。また、低音漸傾型や高音漸傾型などのオージオグラムのパターンごとに教師データを用意し、切り替えてもよい。推定部６０は、判定した不快音圧を補正部６６に送る。

＜最大不快音圧決定部６５＞
最大不快音圧決定部６５は、ＨＴＬ入力部９０から周波数ごとのＨＴＬを受け取り、周波数ごとに最大不快音圧を決定する。「最大不快音圧」とは、そのユーザ５との関係で定まる不快音圧の最大値を意味する。最小の可聴レベルであるＨＴＬによって最大不快音圧を決定できる根拠は、ＨＴＬと最大不快音圧との対応付けが可能とされているためである。最大不快音圧決定部６５は、ユーザ５の右耳及び左耳毎にＨＴＬを受け取り、右耳又は左耳毎に、最大不快音圧を決定してもよい。

最大不快音圧決定部６５は、周波数毎に、ＨＴＬと最大不快音圧とが対応付けられた所定の基準を予め保持している。所定の基準は、例えば、脳波以外の主観報告等により、決定したＨＴＬ及び最大不快音圧とが対応付けられた情報である。

所定の基準は、ＨＴＬに基づいて、たとえば図１に示したＰａｓｃｏｅ（１９８８）の予測値、あるいは、図８に示したＫｅｌｌｅｒ（２００６）で報告された値が最大不快音圧であると決定してもよい。具体的には、たとえばＨＴＬが６０ｄＢＨＬの場合には１１０ｄＢＨＬのように決定すればよい。

なお、どちらの値を利用するかは、補聴器の装用経験に基づいて切り替えてもよい。一般的に、補聴器の装用経験がある場合には、大きな音に慣れるため主観ＵＣＬは高いと考えられている。そこで、装用経験がある場合にはＰａｓｃｏｅ（１９８８）の値を、装用経験がない場合にはＫｅｌｌｅｒ（２００６）の値を用いてもよい。

上述のように、「所定の基準」には最大不快音圧の情報が含まれる。そのため、最大不快音圧決定部６５は予め定められた最大不快音圧を記憶する記憶装置ということもできる。

＜推定結果補正部６６(補正部６６)＞
補正部６６は、最大不快音圧決定部６５から受けた左右耳・周波数ごとの最大不快音圧と、推定部６０から受けた推定ＵＣＬとを比較し、推定ＵＣＬの方が高いかどうかを判定する。そして、最大不快音圧よりも推定ＵＣＬの方が高い場合には、推定ＵＣＬを最大不快音圧に補正する。補正されたこのＵＣＬを、「補正ＵＣＬ」と呼ぶ。一方、最大不快音圧よりも推定ＵＣＬの方が低い場合には、補正はしない。補正部６６は、補正ＵＣＬあるいは推定ＵＣＬをＤＢ８０に送る。

図１２（ａ）および（ｂ）は、図２に示した全参加者のＨＴＬと主観ＵＣＬの分布を示す。図１２（ａ）は、主観ＵＣＬがＰａｓｃｏｅ（１９８８）によるＨＴＬごとのＵＣＬに対して特に大きかった３名の分布を示す。図１２（ｂ）は、それ以外の２９名の分布を示す。図２と同様に、横軸はＨＴＬ、縦軸は主観ＵＣＬで、いずれも単位はｄＢＳＰＬである。左側から、５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚ、４ｋＨｚの結果をそれぞれ示した。また、各格子点に該当した度数を丸印の大きさで示した。

図１２（ａ）によれば、主観ＵＣＬが大きいユーザは、周波数によらず全体的に主観ＵＣＬが大きい特性があることが分かる。図１２（ｂ）に示した２９名の結果に関して、太線と丸印の関係から、ほとんどの参加者のＵＣＬは、従来研究により予測されたＵＣＬよりも小さいことが分かる。実際、主観ＵＣＬが従来研究により予測されたＵＣＬ（太線）を超えたのは、４．０％であった（上述のように全体では１０．２％）。

よって、補正部６６において、推定部６０から受けた左右耳・周波数ごとの推定ＵＣＬのうち、たとえば半数以上の周波数において最大不快音圧よりも大きい場合に、そのユーザは不快音圧が高いユーザと判定し、推定結果を補正しなくてもよい。

図２より、特にＨＴＬが８０ｄＢＳＰＬ以下の場合には、同じＨＴＬであってもＵＣＬが大きくばらついていることが分かる。同一周波数・同一ＨＴＬにおける主観ＵＣＬの差の最大値は、５０ｄＢであった。これは、「うるさすぎて我慢できない」という定義の解釈は個人ごとに大きく異なることを示している。よって、主観報告によるＵＣＬ測定は難しいといえる。

＜結果蓄積ＤＢ８０（ＤＢ８０）＞
ＤＢ８０は、補正部６６から受けた不快音圧（補正ＵＣＬあるいは推定ＵＣＬ）を保存する。このときＤＢ８０は、音刺激決定部７０から受けた音刺激群の情報に基づいて、左右耳、周波数ごとに不快音圧を保存する。図１３は、ＤＢ８０におけるデータ蓄積の例である。図１３は、左右耳ごと、周波数ごとの不快音圧を蓄積する場合を例示している。

＜不快音圧評価システム１００の処理＞
次に、図１４を参照しながら図９の不快音圧評価システム１００において行われる処理手順を説明する。図１４は、不快音圧評価システム１００において行われる処理の手順を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１において、ＨＴＬ入力部９０は、あらかじめ計測したユーザ５の左右耳ごと周波数ごとのＨＴＬの入力を受ける。単位の指定ができれば、ＨＴＬはｄＢＨＬ単位であっても、ｄＢＳＰＬ単位であってもよい。

ステップＳ１０２において、最大不快音圧決定部６５は、ＨＴＬ入力部９０からユーザ５の左右耳ごと、周波数ごとのＨＴＬを受取り、左右耳ごと、周波数ごとに最大不快音圧を決定する。一例として、本実施形態においては、最大不快音圧はＨＴＬに基づいて特定される図１に示したＰａｓｃｏｅ（１９８８）の予測値、あるいは、図８に示したＫｅｌｌｅｒ（２００６）で報告された値であると決定する。具体的には、たとえばＨＴＬが６０ｄＢＨＬの場合には１１０ｄＢＨＬのように決定する。

ステップＳ１０３において、音刺激決定部７０は、ユーザ５に呈示する複数の音刺激の情報を決定する。連続して呈示される複数の音刺激を「音刺激群」とも表記する。音刺激群の情報は、音刺激を呈示する耳（右耳または左耳）、呈示する音刺激の周波数、音刺激群内の音刺激の持続時間、複数の音刺激間の間隔を含む。

音刺激群の呈示耳および周波数は、たとえば、直前の音刺激群と同じ周波数の音刺激は選択しない、という制約に基づいてランダム決定してもよい。左右耳はランダムな順序で選択することが好ましい。ただし、左右どちらか一方の耳のみに、音刺激群の呈示を４回以上連続させないことが好ましい。こうすることで、同一耳、周波数の音刺激群の連続呈示による脳波の慣れ（ｈａｂｉｔｕａｔｉｏｎ）の影響が低減され、高精度な不快音圧推定が実現できる。

音刺激の持続時間は、聴覚誘発電位が安定して惹起されるよう、たとえば２５ｍｓ以上に設定する。たとえば、刺激間間隔は、１００ｍｓ以上１ｓ以下の時間に設定する。

また、音刺激決定部７０は、音刺激群内の第１音から第３音の音圧を、一般的にＵＣＬとされるよりも小さい音圧範囲で、たとえば８０ｄＢＨＬ、７５ｄＢＨＬ、７０ｄＢＨＬのように決定する。そして、音刺激決定部７０は、決定した音刺激の情報を音刺激生成部７５に送る。

ステップＳ１０４において、音刺激生成部７５は、音刺激決定部７０から受けた、音刺激群の呈示耳・周波数、音刺激群内の音刺激の持続時間・刺激間間隔・音圧の情報音刺激データを生成する。各音刺激は、たとえば立ち上がり、立下り３ｍｓのトーンバースト音とする。そして、音刺激出力部１０を介してユーザ５に音刺激を出力する。また、音刺激を出力したタイミングで計測部５０にトリガ信号を出力する。

音刺激生成部７５は、たとえば、一つ音刺激群に対して、所定の時間間隔で音圧変化のある複数の音刺激を含む音刺激データを一つ作成してもよい。その場合、計測部５０に送るトリガ信号は、第１音の呈示タイミングだけでもよい。なお、音刺激生成部７５は、音刺激決定部７０からではなく、入力装置（図示せず）から入力された情報に基づいて、情報音刺激データを生成してもよい。ユーザ５又はユーザ５の聴力検査者が入力装置を介して入力した、音刺激群の呈示耳・周波数、音刺激群内の音刺激の持続時間・刺激間間隔・音圧の情報を、聴覚刺激の情報としても良い。

ステップＳ１０５において、計測部５０は、生体信号としてユーザ５の脳波を計測し、得られた脳波データを抽出部５５に送る。なお、計測部５０は脳波をステップＳ１１１が終了するまで計測し続け、脳波データを抽出部５５に送り続けるものとする。また、計測部５０にトリガが入力された場合には、計測部５０は抽出部５５にはトリガ情報も含めて脳波データを送る。

ステップＳ１０６において、抽出部５５は、計測部５０から受けた脳波データおよびトリガ情報に基づき、脳波データから、トリガ情報を起点に所定区間（たとえば第１音呈示前１００ｍｓから第３音呈示後４００ｍｓの区間）の事象関連電位のデータを切り出す。そして、抽出部５５は、音刺激生成部７５から受けた音刺激の内容に応じて、第１音から第３音に対するウェーブレット係数に関する特徴量をそれぞれ算出する。

ステップＳ１０７において、抽出部５５は、ステップＳ１０６において算出したウェーブレット係数を、音刺激決定部７０から受けた音刺激の情報に基づいて、左右耳ごと、周波数ごとに加算平均する。

ステップＳ１０８において、抽出部５５はステップＳ１０４で呈示された音刺激群の音刺激に対する加算平均回数が所定回数に到達したか否かを判定する。加算平均回数が所定回数以下の場合には処理はステップＳ１０３へ戻り、音刺激群の呈示を繰り返す。加算平均回数が所定回数以上の場合には、抽出部５５は、加算平均したウェーブレット係数に関する特徴量を、推定部６０に送り、処理はステップＳ１０９へ進む。所定回数とは、たとえば２０回である。なお、「２０回」は、事象関連電位を計測する分野において多く採用される加算回数であるが、これは一例である。

ステップＳ１０９において、推定部６０は、抽出部５５から受けた、第１音から第３音それぞれのウェーブレット係数に関する特徴量を利用して不快音圧を判定する。不快音圧判定は、あらかじめ用意した他者のウェーブレット特徴量と主観ＵＣＬの教師データを利用して線形判別によって実現する。

不快音圧の推定に用いる教師データは、測定対象の左右耳および周波数と、教師データの左右耳および周波数が一致するように切り替えて用いてもよい。また、教師データは、ユーザの難聴の症状に合わせて切り替えてもよい。たとえば伝音性難聴と感音性難聴のような大きな分類でそれぞれ教師データを用意し、切り替えてもよい。また、低音漸傾型や高音漸傾型などのオージオグラムのパターンごとに教師データを用意し、切り替えてもよい。そして、不快音圧判定結果を補正部６６に送る。

ステップＳ１１０において、補正部６６は、最大不快音圧決定部６５から受けた左右耳・周波数ごとの最大不快音圧と、推定部６０から受けた推定ＵＣＬとを比較し、推定ＵＣＬの方が高いかどうかを判定する。そして、最大不快音圧よりも推定ＵＣＬの方が高い場合には、推定ＵＣＬを最大不快音圧に補正し、補正ＵＣＬを得る。一方、最大不快音圧よりも推定ＵＣＬの方が低い場合には、補正はしない。補正部６６は、補正ＵＣＬあるいは推定ＵＣＬをＤＢ８０に送る。

なお、補正部６６において、推定部６０から受けた左右耳・周波数ごとの推定ＵＣＬが、最大不快音圧よりも大きいか最大不快音圧以下かを判定し、その結果、所定の割合（たとえば半数）以上の周波数に関して、推定ＵＣＬが最大不快音圧よりも大きい場合に、そのユーザは不快音圧が高いユーザと判定し、推定結果を補正しなくてもよい。換言すれば、補正部６６は、推定部６０から受けた左右耳・周波数ごとの推定ＵＣＬが、最大不快音圧よりも大きいか最大不快音圧以下かを判定し、判定結果に占める、推定ＵＣＬが最大不快音圧より高いと判定された割合が所定以上の場合には、推定結果を補正しなくてもよい。一方、判定結果に占める、推定ＵＣＬが最大不快音圧より高いと判定された割合が所定値より小さい場合には、補正部６６は、最大不快音圧より高いと判定された推定ＵＣＬの各々について、当該推定ＵＣＬを最大不快音圧に補正して出力すればよい。

ステップＳ１１１において、ＤＢ８０は、ステップＳ１０４で呈示した音刺激群の、左右耳、周波数ごとに、補正部６６から受け取った補正ＵＣＬの情報を蓄積する。

なお、上述のステップのうち、不快音圧調整装置１１０によって実行されるステップはステップＳ１０５からステップＳ１１０までである。すなわち、本実施形態にかかる不快音圧評価システム１００では、ステップＳ１０５からステップＳ１１０が最低限行われればよく、他の処理は必須ではない。

本実施形態の不快音圧評価システム１００によれば、音刺激に対する脳波を指標に推定したＵＣＬを、ユーザから取得した実測ＵＣＬの分布に基づき、適切な範囲に調整する。これにより、推定ＵＣＬを用いて補聴器を調整した場合に強大音の呈示によりユーザの耳を傷つける危険性をない安全な補聴器フィッティングが実現できる。

本実施形態の説明では、計測部５０は、音刺激生成部７５からのトリガを起点にして予め定められた範囲の事象関連電位を切り出し、抽出部５５に送信するとした。しかしながら、この処理は一例である。他の処理として、たとえば、計測部５０は継続的に脳波を計測し、抽出部５５が必要な事象関連電位の切り出しおよびベースライン補正を行ってもよい。当該構成であれば、音刺激生成部７５は計測部５０にトリガを送信する必要はなくなり、抽出部５５にトリガを送信すればよい。

また、本実施形態においては、推定ＵＣＬおよび補正された不快音圧の結果が、ＤＢ８０に蓄積されるとしたが、蓄積されなくてもよい。たとえばＤＢ８０を不快音圧評価装置１の外部に設ける場合には、補正部６５の各結果を単に出力すればよい。

推定ＵＣＬを最大不快音圧以下に補正した場合には、補正されたか否かを示す情報を補聴器調整者等に伝えるための構成を設けてもよい。たとえば、補正部６６がＤＢ８０に補正された不快音圧の情報を蓄積する際、その不快音圧に関連付けて、補正されたことを示すフラグ、または補正されたか否かを示すデータを記録してもよい。たとえば、補聴器調整者がＤＢ８０に蓄積された不快音圧を利用する際、補聴器調整者の補聴器調整システムがそのフラグの有無に応じて、推定ＵＣＬと補正された不快音圧とをモニタ上に色分けして表示してもよい。これにより、補聴器調整者は補正の有無を知ることができる。各判定結果は、不快音圧に関する情報として利用され得る。

（実施形態２）
本実施形態による不快音圧評価システムは、不快音圧測定中の左右耳・刺激周波数ごとの不快音圧推定値の変化パターンから、不快音圧推定結果が最大不快音圧を超えそうか否かを判定し、超えそうな場合にはその刺激に対する不快音圧測定を終了する。

図１５は、本実施形態による不快音圧評価システム２００の機能ブロックの構成を示す。

不快音圧評価システム２００は、音刺激出力部１０と、計測部５０と、ＨＴＬ入力部９０と、不快音圧評価装置２とを備えている。図９と同じブロックについては同一の符号を付し、その説明は省略する。なお、不快音圧評価装置２のハードウェア構成は、図１１に示すとおりである。プログラム３５（図１１）と異なる処理を規定するプログラムが実行されることにより、図１５に示す本実施形態による不快音圧評価装置２が実現される。

本実施形態の不快音圧評価装置２が、実施形態１による不快音圧評価装置１との相違する点は、推定部６０、補正部６６、および音刺激決定部７０に代えて、不快音圧推定部６７、推定結果補正部６９、および音刺激決定部７１を設けた点、および推定結果収束判定部６８を新たに設けた点にある。各構成要素の詳細および不快音圧評価装置２の動作は、後に詳細に説明する。なお、以下では、不快音圧推定部６７を「推定部６７」、推定結果補正部６９を「補正部６９」、推定結果収束判定部６８を「収束判定部６８」と記述することもある。

不快音圧評価装置２は、少なくとも、抽出部５５と、推定部６７と、最大不快音圧決定部６５と、収束判定部６８と、補正部６９とを備えていれば良い。本明細書では、これらを、半導体チップ回路として実現される「不快音圧調整装置１１１」と呼ぶこともある。なお、半導体チップ回路に代えて、ＰＣ内に設けられたＣＰＵとして実現されてもよい。ＣＰＵは、コンピュータプログラムを実行することにより、後述する個々の構成要素の機能を実現することができればよい。

以下、推定部６７、収束判定部６８、補正部６９、音刺激決定部７１を説明する。

＜不快音圧推定部６７（推定部６７）＞
推定部６７は、実施形態１にかかる推定部６０と同様に、抽出部５５が抽出した第１音、第２音、及び第３音の特徴量と、予め特徴量と不快音圧の値とを対応付けた所定の基準を参照して、ユーザ５の不快音圧（推定ＵＣＬ）を決定する。推定部６７と推定部６０との差異は、推定ＵＣＬを判定するタイミングである。実施形態１にかかる推定部６０は、事象関連電位の加算回数が所定値以上になった場合に、不快音圧を判定した。それに対して、本実施形態にかかる推定部６７は、左右耳・周波数ごとの音刺激群が呈示され、事象関連電位が加算されるたびに、左右耳・周波数ごとのＵＣＬを毎回推定する。これは、音刺激群が呈示されるたびに、推定ＵＣＬが生成されることを意味する。推定ＵＣＬは収束判定部６８に送られる。

事象関連電位が加算されるたびに送られる推定ＵＣＬは、抽出部５５からそれまでに受けた左右耳・周波数ごとの特徴量を全て加算平均した加算平均特徴量を用いて推定したＵＣＬでなくてもよい。計測部５０が計測するユーザ５の脳波は、たとえば電極と頭皮間のインピーダンスの変動や、計測中のユーザの覚醒度・心理状態の変化や、音刺激に対する慣れの影響を受けて変化する。そのため、次の制約で加算平均する特徴量を選択することが好ましい。左右耳・周波数ごとに、これまでに抽出部５５から受けた時系列の特徴量を、ｎ個のブロックに分割し、各ブロックでランダムに１つの特徴量を選択し、それらを加算平均する。このような方法によって加算平均した特徴量を利用することで、上述のユーザ５の脳波の変動の影響を受けにくいＵＣＬの推定を実現できる。

＜推定結果収束判定部６８（収束判定部６８）＞
収束判定部６８は、推定部６７から事象関連電位が加算されるたびに受けた左右耳・周波数ごとの推定ＵＣＬを利用して、左右耳・周波数ごとに逐次得られてきた推定ＵＣＬが収束したか否かを判定する。収束判定部６８は、左右耳・周波数ごとの事象関連電位の加算回数ごとの推定ＵＣＬを記憶し、その変化パターンから推定ＵＣＬの判定結果が収束したことを示しているか否かを判定する。

図１６は、収束判定部６８に記憶される推定ＵＣＬの例を示す。事象関連電位の加算回数は左右耳・周波数ごとに異なるため、推定ＵＣＬが記録される数は左右耳・周波数ごとに異なる。また、収束判定部６８において、推定ＵＣＬが収束したか否かの情報を記憶する。

図１７は、収束判定部６８に記憶される収束判定結果の例を示す。図１７では、収束判定結果は、収束した場合を１、収束していない場合を０として記憶されている。推定ＵＣＬの収束判定は、たとえば、左右耳・周波数ごとに、同じ推定ＵＣＬが３回連続した場合に収束したと判定してもよいし、直前の所定回数の推定ＵＣＬの差の絶対値が５ｄＢ以下であることとしてもよい。収束判定部６８は、左右耳・周波数ごとの最終的な推定ＵＣＬおよび、収束判定結果を補正部６９に送る。

また、たとえば、電極と頭皮との接触が安定しないユーザや、瞬きや体動が多いユーザは脳波計測中に全体的に多くのノイズが混入するため、周波数によらず推定ＵＣＬは、不安定になることが予想される。周波数によらず推定ＵＣＬが収束しない場合、収束判定部６８は、脳波が正しく計測できていないことを検査者あるいはユーザに通知してもよい。

なお本願発明者らの実験において分析の対象から除外した１名の参加者の脳波には、計測中のほとんどの時間帯においてノイズが混入していた。

＜推定結果補正部６９（補正部６９）＞
補正部６９は、実施形態１にかかる補正部６６と同様に、左右耳・周波数ごとに推定ＵＣＬと最大不快音圧を比較し、推定ＵＣＬの方が高いかどうかを判定する。そして、最大不快音圧よりも推定ＵＣＬの方が高い場合には、推定ＵＣＬを最大不快音圧に補正する。補正されたこのＵＣＬを、「補正ＵＣＬ」と呼ぶ。補正部６９が補正部６６と異なる点は、補正のタイミングおよび、音刺激決定部７１への収束判定結果を送る点にある。補正は、収束判定部６８から受けた左右耳・周波数ごとの収束判定結果が、収束していることを示していると判定されたタイミングで実施する。収束判定結果が収束していない場合には、補正を実施しない。なお、音刺激決定部７１への収束判定結果の送信は、事象関連電位が加算されるたびでもよいし、収束判定結果が変化したタイミングのみでもよい。

＜音刺激決定部７１＞
音刺激決定部７１は、音刺激決定部７０と同様に、ユーザ５に呈示する複数の音刺激の情報を決定する。音刺激決定部７１が、実施形態１にかかる音刺激決定部７０と異なる点は、補正部６９から受けた左右耳・周波数ごとの収束判定結果に基づいて、収束していると判定された場合には、その音刺激を呈示しないように音刺激群を決定する点である。ただし、音刺激群の種類が２つになった時点で、それ以上音刺激群の種類を減らさないように設定する。こうすることで、同じ周波数の音刺激が繰り返し呈示されることで発生する脳波の慣れの影響を低減できる。

＜不快音圧評価システム２００の処理＞
次に、図１８を参照しながら図１５の不快音圧評価システム２００において行われる処理手順を説明する。図１８は、不快音圧評価システム２００において行われる処理の手順を示すフローチャートである。図１４に示した不快音圧評価システム１００と同じ処理を行うステップについては同一の参照符号を付し、その説明は省略する。

本実施形態による不快音圧評価システム２００の処理が、実施形態１による不快音圧評価システム１００と相違する点は、推定ＵＣＬの収束判定に関するステップＳ２０１からステップＳ２０４を追加した点である。

ステップＳ２０１において、音刺激決定部７１は音刺激群の情報を決定する。ステップＳ１０３と同様に、音刺激群の周波数・呈示間隔等を決定するのに加えて。ステップＳ２０１では、推定ＵＣＬの収束結果に基づいて、収束したと判定された場合には対応する音刺激群を呈示しないように決定する。ただし、音刺激群の種類が２つになった時点で、それ以上音刺激群の種類を減らさないように設定してもよい。こうすることで、同じ周波数の音刺激が繰り返し呈示されることで発生する脳波の慣れの影響を低減できる。

ステップＳ２０２において、抽出部５５が事象関連電位を加算平均するたびに、推定部６７は、ＵＣＬを推定する。

ステップＳ２０３において、推定結果収束判定結果部６８は、左右耳・周波数ごとに推定ＵＣＬの収束判定を行う。そして、推定ＵＣＬおよび収束判定結果を補正部６９に送る。

ステップＳ２０４において、補正部６９は、左右耳・周波数ごとに推定ＵＣＬと最大不快音圧を比較し、推定ＵＣＬの方が高いかどうかを判定する。そして、最大不快音圧よりも推定ＵＣＬの方が高い場合には、推定ＵＣＬを最大不快音圧に補正した補正ＵＣＬを求め、収束判定結果を音刺激決定部７１に送る。ＵＣＬの補正は、収束判定部６８から受けたいずれかの左右耳・周波数ごとの収束判定結果が新たに収束していると判定されたタイミングとしてもよい。収束判定結果が収束していないことを示している場合には、補正を実施しない。なお、音刺激決定部７１への収束判定結果の送信は、事象関連電位が加算されるたびでもよいし、収束判定結果が変化したタイミングのみでもよい。

本実施形態の不快音圧評価システム２００によれば、音刺激に対する脳波を指標に短時間でＵＣＬ推定が実現され、その推定ＵＣＬを適切な範囲に調整できる。これにより、推定ＵＣＬを用いて補聴器を調整した場合に強大音の呈示によりユーザの耳を傷つける危険性をない安全な補聴器フィッティングが実現できる。

なお、収束判定部６５において、推定ＵＣＬの収束判定は、たとえば、左右耳・周波数ごとに、同じ推定ＵＣＬが３回連続した場合に収束したと判定したと判定している。本手法の推定ＵＣＬにおいては、平均値を用いて推定しているため、加算回数が多くなるほど、平均値の変化の幅は小さくなる。そのため、所定回数の加算値による、推定ＵＣＬの値が、上限値を大きく上回ってしまうときには、加算回数をさらに増加させても、上限値を上回ることとなる場合が多い。

例えば、ある周波数においてＵＣＬの上限値が９０ｄＢであるにも関わらず、推定ＵＣＬの値が１００ｄＢの値が連続した場合には、加算回数を増加させても、９０ｄＢ以下にならないことがある。そこで、このような場合には、収束判定部６５の収束条件に依存せずに、これ以上、検査音を聞かせる必要がないことを判断することも可能である。

本発明の一実施形態にかかる不快音圧評価システムによれば、音刺激に対する脳波を指標に推定したＵＣＬを、ユーザから取得した実測ＵＣＬの分布に基づき、適切な範囲に調整できることから、補聴器店や家庭などでの補聴器の調整に有用である。また、健聴者に対してもあらかじめ不快音圧を推定することで、テレビやステレオの音響装置における最大音量設定等にも応用可能である。

１ 不快音圧評価装置
５ ユーザ
１０ 音刺激出力部
５０ 生体信号計測部
５５ 事象関連電位特徴量抽出部（抽出部）
６０、６７ 不快音圧推定部（推定部）
６５ 最大不快音圧決定部
６６、６９ 推定結果補正部（補正部）
６８ 推定結果収束判定部（収束判定部）
７０、７１ 音刺激決定部
８０ 結果蓄積ＤＢ
１００、２００ 不快音圧評価システム
１１０、１１１ 不快音圧調整装置

Claims (20)

1. ユーザの脳波信号を計測する計測部と、
   複数の音刺激群の各々を順次前記ユーザに呈示する出力部であって、各音刺激群は少なくとも１つの音刺激を含み、かつ、前記各音刺激群の周波数は互いに異なっている、出力部と、
   前記各音刺激群に関し、前記少なくとも１つの音刺激が呈示された時刻を起点として定められる所定区間の前記脳波信号から、事象関連電位に関する情報を抽出する抽出部と、
   予め定めた基準を参照して、前記事象関連電位に関する情報から、前記ユーザの不快音圧を推定する推定部と、
   予め定められた最大不快音圧を記憶する記憶部と、
   推定された前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いか、前記最大不快音圧以下かを判定し、前記複数の音刺激群全体の判定結果に占める、前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いと判定された割合が所定より小さい場合には、前記最大不快音圧より高いと判定された前記不快音圧の各々について、前記不快音圧を前記最大不快音圧以下の音圧に補正する補正部と
   を備えた不快音圧評価システム。
2. ユーザの脳波信号を計測する計測部と、
   第１音、第２音、及び第３音からなる音刺激群を前記ユーザに呈示する出力部であって、前記第１音、第２音、及び第３音は同一の周波数を有する純音であり、かつ、所定の範囲内で順に音圧が減少する、出力部と、
   前記第１音、前記第２音、及び前記第３音が呈示されたそれぞれの時刻を起点として定められる所定区間の前記脳波信号から、事象関連電位の時間周波数に関する特徴量を抽出する抽出部と、
   抽出された前記特徴量に基づいて、前記周波数に対応する不快音圧を推定する推定部と、
   前記ユーザの可聴閾値に基づいて、前記周波数に対応する前記ユーザの最大不快音圧を決定する最大不快音圧決定部と、
   推定された前記不快音圧が前記最大不快音圧より高い場合には前記不快音圧を前記最大不快音圧に補正して出力し、推定された前記不快音圧が前記最大不快音圧以下の場合には推定された前記不快音圧を出力する補正部と
   を備えた不快音圧評価システム。
3. 前記最大不快音圧決定部は、可聴閾値ごとの最大不快音圧に関する所定のテーブルを予め保持しており、前記テーブルを参照して、与えられた前記ユーザの可聴閾値から前記最大不快音圧を決定する、請求項２に記載の不快音圧評価システム。
4. 前記出力部は、複数の周波数の各々に関して、前記第１音、前記第２音、及び前記第３音からなる音刺激群をそれぞれ出力し、
   前記抽出部は、前記音刺激群のそれぞれに関して、前記事象関連電位の時間周波数に関する特徴量を抽出し、
   前記推定部は、前記音刺激群のそれぞれに関して抽出された前記特徴量に基づいて、各周波数に対応する不快音圧を推定し、
   前記補正部は、推定された、各周波数に対応する不快音圧のそれぞれについて、前記不快音圧が前記最大不快音圧より高い場合には前記不快音圧を前記最大不快音圧に補正して出力し、前記不快音圧が前記最大不快音圧以下の場合には推定された前記不快音圧を出力する、請求項３に記載の不快音圧評価システム。
5. 前記出力部は、複数の周波数の各々に関して、前記第１音、前記第２音、及び前記第３音からなる音刺激群をそれぞれ出力し、
   前記抽出部は、前記音刺激群のそれぞれに関して、前記事象関連電位の時間周波数に関する特徴量を抽出し、
   前記推定部は、前記音刺激群のそれぞれに関して抽出された前記特徴量に基づいて、各周波数に対応する不快音圧を推定し、
   前記補正部は、推定された、各周波数に対応する不快音圧のそれぞれについて、前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いか、前記最大不快音圧以下かを判定し、判定結果に占める、前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いと判定された割合が所定以上の場合には、全ての周波数に関して、推定された前記不快音圧を出力する、請求項３に記載の不快音圧評価システム。
6. 前記補正部は、前記判定結果に占める、前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いと判定された割合が所定より小さい場合には、前記最大不快音圧より高いと判定された前記不快音圧の各々について、前記不快音圧を前記最大不快音圧に補正して出力する、請求項５に記載の不快音圧評価システム。
7. 前記補正部から出力された、前記周波数における不快音圧を蓄積するデータベースをさらに備えた、請求項２に記載の不快音圧評価システム。
8. 前記補正部は、推定された前記不快音圧が補正されたか否かを示す補正情報を生成し、
   前記データベースは、前記周波数における不快音圧に関連付けて、前記補正情報を蓄積する、請求項７に記載の不快音圧評価システム。
9. 前記出力部は、前記第１音、前記第２音、及び前記第３音と同じ周波数および音圧を有する音刺激群を、所定の間隔を開けて複数回呈示し、
   前記抽出部は、前記音刺激群が呈示されるごとに、各音刺激群の前記第１音、前記第２音、及び前記第３音が呈示されたそれぞれの時刻を起点として定められる所定区間の前記脳波信号から事象関連電位を抽出して、既に抽出されている事象関連電位に加算し、
   前記推定部は、前記音刺激群が呈示されるごとに、加算された前記事象関連電位に基づいて前記不快音圧を推定する、請求項２に記載の不快音圧評価システム。
10. 前記音刺激群が呈示されるごとに推定された各不快音圧が収束したか否かを判定する収束判定部をさらに備え、
    前記収束判定部が収束したと判定した音刺激群に関し、前記出力部は以後の呈示を停止する、請求項９に記載の不快音圧評価システム。
11. 前記抽出部は、前記事象関連電位のウェーブレット係数に関する特徴量を抽出する、請求項２に記載の不快音圧評価システム。
12. 前記推定部は、予め用意された、他者のウェーブレット特徴量と音圧との関係を教師データとして保持し、前記抽出部によって抽出された前記特徴量と前記教師データとを利用して線形判別を行って、前記不快音圧を推定する、請求項１１に記載の不快音圧評価システム。
13. 前記抽出部は、前記第１音、前記第２音、及び前記第３音が呈示されたそれぞれの時刻を起点として定められる３００ｍｓ以下の時間区間に計測された前記脳波信号の事象関連電位に基づいて、前記事象関連電位のウェーブレット係数を、前記特徴量として抽出する、請求項１１に記載の不快音圧評価システム。
14. 前記抽出部は、前記事象関連電位のウェーブレット係数を所定の周波数幅および所定の時間幅で平均した値を、前記特徴量として抽出する、請求項１０に記載の不快音圧評価システム。
15. 前記所定の周波数幅は５Ｈｚから１５Ｈｚである、請求項１４に記載の不快音圧評価システム。
16. 前記所定の時間幅は５０ｍｓである、請求項１４に記載の不快音圧評価システム。
17. 不快音圧評価システムにおいて利用される不快音圧調整装置であって、
    前記不快音圧評価システムは、複数の音刺激群の各々を順次前記ユーザに呈示する出力部を備え、各音刺激群は少なくとも１つの音刺激を含み、かつ、前記各音刺激群の周波数は互いに異なっており、
    ユーザの脳波信号を計測する計測部から前記脳波信号を受け取り、前記各音刺激群に関し、前記少なくとも１つの音刺激が出力された時刻を起点として定められる所定区間の前記脳波信号から、事象関連電位に関する情報を抽出する抽出部と、
    予め定めた基準を参照して、前記事象関連電位に関する情報から、前記ユーザの不快音圧を推定する推定部と、
    予め定められた最大不快音圧を記憶する記憶部と、
    推定された前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いか、前記最大不快音圧以下かを判定し、前記複数の音刺激群全体の判定結果に占める、前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いと判定された割合が所定より小さい場合には、前記最大不快音圧より高いと判定された前記不快音圧の各々について、前記不快音圧を前記最大不快音圧以下の音圧に補正する補正部と
    を備えた、不快音圧調整装置。
18. 請求項１７に記載の不快音圧調整装置と、
    前記少なくとも１つの音刺激を決定する音刺激決定部と、
    決定された前記少なくとも１つの音刺激を生成する音刺激生成部であって、前記少なくとも１つの音刺激が出力された時刻の情報を前記抽出部に出力する音刺激生成部と
    を備えた、不快音圧評価装置。
19. ユーザの脳波信号を計測する計測部から前記脳波信号を受け取るステップと、
    複数の音刺激群の各々を順次前記ユーザに呈示するステップであって、各音刺激群は少なくとも１つの音刺激を含み、かつ、前記各音刺激群の周波数は互いに異なっている、ステップと、
    前記各音刺激群に関し、前記少なくとも１つの音刺激が呈示された時刻を起点として定められる所定区間の前記脳波信号から、事象関連電位に関する情報を抽出するステップと、
    予め定めた基準を参照して、前記事象関連電位に関する情報から、前記ユーザの不快音圧を推定するステップと、
    推定された前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いか、前記最大不快音圧以下かを判定し、前記複数の音刺激群全体の判定結果に占める、前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いと判定された割合が所定より小さい場合には、前記最大不快音圧より高いと判定された前記不快音圧の各々について、前記不快音圧を前記最大不快音圧以下の音圧に補正するステップと
    を包含する、不快音圧評価方法。
20. 不快音圧評価装置に設けられたコンピュータによって実行されるコンピュータプログラムであって、
    前記コンピュータプログラムは、前記コンピュータに対し、
    ユーザの脳波信号を計測する計測部から前記脳波信号を受け取るステップと、
    複数の音刺激群の各々を順次前記ユーザに呈示するステップであって、各音刺激群は少なくとも１つの音刺激を含み、かつ、前記各音刺激群の周波数は互いに異なっている、ステップと、
    前記各音刺激群に関し、前記少なくとも１つの音刺激が呈示された時刻を起点として定められる所定区間の前記脳波信号から、事象関連電位に関する情報を抽出するステップと、
    予め定めた基準を参照して、前記事象関連電位に関する情報から、前記ユーザの不快音圧を推定するステップと、
    推定された前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いか、前記最大不快音圧以下かを判定し、前記複数の音刺激群全体の判定結果に占める、前記不快音圧が前記最大不快音圧より高いと判定された割合が所定より小さい場合には、前記最大不快音圧より高いと判定された前記不快音圧の各々について、前記不快音圧を前記最大不快音圧以下の音圧に補正するステップと
    を実行させる、コンピュータプログラム。

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