(57)【要約】【課題】  騒音の知覚を抑制することができる騒音緩和装置を提供する。【解決手段】  骨導音を伝達する骨導スピーカ２１と、骨導マスキング音を生成して骨導スピーカ２１から出力する骨導音マスキング手段２４とを備える騒音緩和装置。【選択図】 図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
骨導音を伝達する骨導スピーカと、
骨導マスキング音を生成して前記骨導スピーカから出力する骨導音マスキング手段と
を備える騒音緩和装置。
【請求項２】
前記骨導スピーカから出力する骨導マスキング音の周波数帯域は、少なくとも２０〜８０ｋＨｚを含む請求項１に記載の騒音緩和装置。
【請求項３】
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を更に備え、
前記骨導音マスキング手段は、前記骨導マイクロフォンからの入力信号に基づいて使用者が知覚する骨導音を推定し、推定した骨導音の周波数帯域を含む周波数帯域の骨導マスキング音が知覚されるように、骨導マスキング音を生成する請求項１に記載の騒音緩和装置。
【請求項４】
気道音を検出する気導マイクロフォンと、
前記気導マイクロフォンからの入力信号に基づいてキャリア信号を変調することにより、骨導外部音を生成する骨導外部音生成手段と、
前記骨導スピーカからの出力を、前記骨導マスキング音から骨導外部音に切り替え可能な出力切替手段と
を更に備える請求項１から３のいずれかに記載の騒音緩和装置。
【請求項５】
気導音を出力する気導スピーカと、
気導マスキング音を生成して前記気導スピーカから出力する気導音マスキング手段と
を更に備える請求項１から４のいずれかに記載の騒音緩和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科用切削器などから発生する騒音を緩和するための騒音緩和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科用切削器などから発生する不快な騒音を緩和する装置として、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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２４２６３８号公報
【特許文献２】特開平４−２６６７５３号公報
【特許文献３】実開平６−７５４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記従来の装置では、対象とする空間の音場伝搬過程の詳細な解析が必要で、人体頭部内部のような複雑空間での制御は困難であった。特に、高周波音では、却って騒音を強めてしまう危険性もあった。その結果、依然として騒音を緩和することができず、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。
【０００６】
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緩和装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の前記目的は、骨導音を伝達する骨導スピーカと、骨導マスキング音を生成して前記骨導スピーカから出力する骨導音マスキング手段とを備える騒音緩和装置により達成される。
【０００８】
この騒音緩和装置において、前記骨導スピーカから出力する骨導マスキング音の周波数帯域は、少なくとも２０〜８０ｋＨｚを含むことが好ましい。
【０００９】
また、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を更に備えることにより、前記骨導音マスキング手段は、前記骨導マイクロフォンからの入力信号に基づいて使用者が知覚する骨導音を推定し、推定した骨導音の周波数帯域を含む周波数帯域の骨導マスキング音が知覚されるように、骨導マスキング音を生成することができる。
【００１０】
また、気道音を検出する気導マイクロフォンと、前記気導マイクロフォンからの入力
信号に基づいてキャリア信号を変調することにより、骨導外部音を生成する骨導外部音生成手段と、前記骨導スピーカからの出力を、前記骨導マスキング音から骨導外部音に切り替え可能な出力切替手段とを更に備えることが好ましい。
【００１１】
また、気導音を出力する気導スピーカと、気導マスキング音を生成して前記気導スピーカから出力する気導音マスキング手段とを更に備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の騒音緩和装置によれば、騒音の知覚を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る騒音緩和装置の全体構成図である。
【図２】図１に示す骨導スピーカの断面図である。
【図３】図１に示す騒音緩和装置のブロック図である。
【図４】骨導音の周波数特性の一例を示す図である。
【図５】気道音の周波数特性の一例を示す図である。
【図６】乳様突起−蝸牛間における伝達関数の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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緩和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。
【００１５】
図１に示すように、騒音緩和装置１は、気導騒音抑制部１０と、骨導騒音抑制部２０と、外部音伝達部３０とを備えている。
【００１６】
気導騒音抑制部１０は、気導音を出力する複数の気導スピーカ１２，１２を備えており、気導スピーカ１２，１２は、治療椅子５０の背もたれ部５１の背面に設けられた制御装置２に接続されている。気導スピーカ１２，１２からの出力のオンオフ制御や音量調整などは、治療椅子５０に設置された入力装置５２の操作により行うことができる。気導スピーカ１２，１２は、本実施形態においては、使用者の両耳６２，６２にそれぞれ差し込み可能なイヤホン形状としているが、例えば、治療椅子５０の背もたれ部５１の左右両側にそれぞれ固定してもよい。
【００１７】
骨導騒音抑制部２０は、骨導音を人体に伝達する骨導スピーカ２１，２１と、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２２，２２とを備えている。骨導スピーカ２１，２１及び骨導マイクロフォン２２，２２は、いずれも人体の所定位置（本実施形態においては左右の乳様突起）に装着可能に構成されており、上述した制御装置２に接続されている。骨導スピーカ２１，２１からの出力調整などについても、上述した入力装置５２の操作により行うことができる。
【００１８】
図２は、骨導スピーカ２１の断面図である。骨導スピーカ２１は、骨導音を伝達するための振動子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。
【００１９】
振動子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、振動子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。振動子３１の振動部は、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、振動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。
【００２０】
骨導マイクロフォン２２は、上述した骨導スピーカ２１の構成において、振動子３１の代わりに検出子３１を設ける他は、骨導スピーカ２１と同様に構成されている。
【００２１】
このように構成された骨導スピーカ２１及び骨導マイクロフォン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、骨導音の伝達や検出を確実に行うことができる。
【００２２】
骨導スピーカ２１及び骨導マイクロフォン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伝達や検出が可能な位置であれば特に限定されない。また、本実施形態においては、骨導スピーカ２１及び骨導マイクロフォン２２を両耳に対応させてそれぞれ複数設けているが、単一であってもよい。
【００２３】
外部音伝達部１１０は、治療椅子５０の背もたれ部５１の上部中央に設けられて気導音を検出する気導マイクロフォン１１１を備えており、気導マイクロフォン１１１は、上述した制御装置２に接続されている。
【００２４】
気導騒音抑制部１０、骨導騒音抑制部２０及び外部音伝達部１１０の構成を、図３にブロック図で示す。
【００２５】
気導騒音抑制部１０は、気導マスキング音を生成して、Ｄ／Ａ変換器及びパワーアンプ（いずれも図示せず）を経て気導スピーカ１２，１２から出力する気導音マスキング部１４を、制御装置２内に備えている。気導マスキング音は、歯科用切削器などから発生した気導騒音をマスキングするためのものであり、本実施形態では白色雑音や音楽など予め設定されたものを使用しているが、気導音マスキング部１４において、気導マイクロフォン１１１から入力された気導騒音の周波数分析を行い、ピーク周波数をカバーする気導マスキング音を生成するようにしてもよい。気導音マスキング部１４には、入力装置５２が接続されている。
【００２６】
骨導騒音抑制部２０は、骨導マスキング音を生成して骨導スピーカ２１，２１から出力する骨導音マスキング部２４を、制御装置２内に備えている。骨導マスキング音は、歯科用切削器などから発生した騒音が、頭蓋骨や軟組織を介して内耳に伝達される骨導騒音をマスキングするためのものである。
【００２７】
骨導マイクロフォン２２，２２から入力された骨導騒音は、アンプ及びＡ／Ｄ変換器（いずれも図示せず）を経てデジタル信号に変換された後、骨導音マスキング部２４に入力される。骨導音マスキング部２４は、入力された骨導騒音に基づきスペクトル分析を行い、骨導騒音の周波数帯域をカバーする周波数帯域を含む骨導マスキング音を生成する。生成された骨導マスキング音は、出力切替部２６に入力され、Ｄ／Ａ変換器及びパワーアンプ（いずれも図示せず）を経て、各骨導マイクロフォン２２，２２に対応する骨導スピーカ２１，２１からそれぞれ出力される。
【００２８】
本実施形態においては、上述のように、骨導マイクロフォン２２，２２の入力信号に基づいて骨導マスキング音を生成するようにしているが、予め設定された周波数帯域の骨導マスキング音を出力して骨導騒音のマスキングを行うことができる。
【００２９】
骨導騒音の周波数特性の一例として、左右の乳様突起に骨導マイクロフォン２２，２２をそれぞれ装着し、非切削時（背景雑音）、及び、上顎左側第２大臼歯の切削時にそれぞれ測定した骨導音の周波数特性を、図４に示す。骨導マイクロフォン２２，２２は、（株）小野測器製の加速度ピックアップ（型番：ＮＰ３２１１）を使用し、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）による解析を行った。また、これと比較するため、同じ条件の下で、左右の耳穴にそれぞれ装着したマイクロフォンにより計測した気道音の周波数特性を、図５に示す。
【００３０】
図４及び図５を比較すると、骨導音及び気導音のいずれも切削時には大きなレベルが検出されているが、特に骨導音の場合は、２０ｋＨｚ以上の高周波ピーク成分が顕著に検出されている。骨導音の場合は、気導音とは異なり可聴域を超える周波数帯域であっても知覚されるため、このような高周波成分のマスキングが必要になる。
【００３１】
本発明者らが、種々の条件の下で切削時の骨導音の周波数特性を調べたところ、図４に示す結果と同様、切削器、切削位置、被験者などに拘わらず、２０ｋＨｚ以上の高周波数帯域でピークが検出されることが確認された。したがって、図４に示す骨導騒音のピーク値が一定以上のレベルを示す周波数帯域が含まれるように、骨導マスキング音の周波数帯域を設定することで、骨導マイクロフォン２２，２２による骨導音の検出を行うことなく骨導騒音のマスキングを簡便に行うことができる。具体的には、骨導スピーカ２２から出力する骨導マスキング音の周波数帯域は、２０〜８０ｋＨｚを含むことが好ましく、０．１２５〜８０ｋＨｚを含むことがより好ましく、０．１２５〜１００ｋＨｚを含むことが更に好ましい。このように、骨導マスキング音の生成を、骨導マイクロフォン２２，２２の入力信号に基づいて行うか、或いは、予め設定されたものに基づいて行うかは、入力装置５２の操作によって使用者が選択できるように構成することも可能である。
【００３２】
一方、本実施形態において、骨導マスキング音による骨導騒音のマスキングをより効果的に行いたい場合には、骨導音が検出される患者６０の内耳位置において骨導騒音が骨導マスキング音により正確にマスクされるように、骨導スピーカ２１または骨導マイクロフォン２２の装着位置（本実施形態では左右の乳様突起）と内耳位置との間における骨導音の伝達関数Ｆを考慮することが好ましい。すなわち、骨導音マスキング部２４は、骨導マイクロフォン２２，２２の入力信号から、伝達関数Ｆを考慮して内耳位置における骨導騒音の周波数特性を推定し、推定した骨導音の周波数帯域を含む周波数帯域の骨導マスキング音が知覚されるように、骨導マスキング音を生成するように構成する。
【００３３】
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（内耳）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６に示す。
【００３４】
また、図３において、外部音伝達部１１０は、キャリア信号を生成するキャリア信号発生部１１２と、キャリア信号を変調するキャリア信号変調部１１４とを、制御装置２内に備えており、気導マイクロフォン１１１からの入力信号は、アンプ及びＡ／Ｄ変換器（いずれも図示せず）を経て、キャリア信号変調部１１４に入力される。キャリア信号変調部１１４は、キャリア信号発生部１１２で生成されたキャリア信号を、気導マイクロフォン１１１から入力された信号に基づいて変調し、この変調信号を、気導マイクロフォン１１１からの入力に基づく骨導外部音として、出力切替部２６に入力する。キャリア信号発生
部１１２は入力装置５２に接続されており、入力装置５２の操作により、キャリア信号の周波数、振幅、位相を調整することができる。キャリア信号の周波数は、骨導外部音の良好な感音状態が得られるように、超音波領域である２０〜１００ｋＨｚが好ましく、２０〜５０ｋＨｚがより好ましい。
【００３５】
出力切替部２６は入力装置５２に接続されており、入力装置５２の操作により、骨導スピーカ２１，２１からの出力を、骨導音マスキング部２４で生成された骨導マスキング音から、キャリア信号変調部１１４で生成された骨導外部音に切り替えることができる。
【００３６】
以上の構成を備える騒音緩和装置によれば、歯科治療時において、気導音マスキング部１４及び骨導音マスキング部２４から、気導スピーカ１２，１２及び骨導スピーカ２１，２１を介して気導マスキング音及び骨導マスキング音をそれぞれ出力することにより、気導騒音及び骨導騒音の双方を感覚的に緩和することができ、切削騒音による不快感を効果的に低減することができる。特に、骨導騒音については、歯の切削による振動として大きなレベルで伝達される一方、気導可聴音によっては効果的なマスキングを行うことができないが、本実施形態のように、骨導マスキング音を生成して人体に伝達することにより、切削騒音の緩和を効果的に行うことができる。
【００３７】
また、入力装置５２の操作により出力切替部２６を作動させて、骨導スピーカ２１，２１からの出力を、骨導マスキング音から骨導外部音に切り替えることができるので、治療中に歯科医師等の発声を骨導音として認識することができ、円滑なコミュニケーションを図ることができる。骨導外部音の感音状態は、入力装置５２の操作により、キャリア信号の周波数、振幅、位相を調整することで、最適な状態にすることができる。コミュニケーションの終了後は、出力切替部２６を作動させて、骨導スピーカ２１，２１からの出力を、骨導外部音から再び骨導マスキング音に変更することができる。
【００３８】
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マスキング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。
【００３９】
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も有効である。
【符号の説明】
【００４０】
１ 騒音緩和装置
２  制御装置
１０  気導音抑制部
１２  気導スピーカ
１４  気導音マスキング部
２０  骨導音抑制部
２１  骨導スピーカ
２２  骨導マイクロフォン
２４  骨導音マスキング部
２６  出力切替部
１１０  外部音伝達部
１１１  気導マイクロフォン
１１２  キャリア信号発声部
１１４  キャリア信号抑制部  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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