Development of a vocal fold evaluation system based on the self-excitation mechanism

基于自激机制的声带评估系统的开发

基本信息

批准号：
19700382
负责人：
DEGUCHI Shinji
金额：
$ 2.4万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

声の音源を成す声帯の振動は、肺からの呼気流と声帯組織の変形とが相互作用した結果生じる複雑な力学現象である。本研究では、まずこの力学現象を定式化して、発声時に起こる力学現象の数値解析を行った。また、理論的取り組みにより、この声帯振動が発生するために必要な力学条件を解析的に導き出した。この導出された発声の力学条件は、声の中でもとりわけ裏声の状態を特に対象としており、裏声が生じるメカニズムを初めて明らかにすることができたと考えられる。続いて、この得られた発声条件の数式を利用した声帯力学特性評価システムを作製した。これは空気圧を外部から声帯に負荷して、その際の圧力変化から声帯の硬さを計測する方法である。発声時には声の高さと共に、声帯の力学特性あるいは硬さが変化していくと考えられるため、試作した本システムを用いて声帯の硬さを調べた。その結果、地声の範囲内で最も声帯が柔らかく、地声よりも低い、あるいは高い周波数領域において声帯が硬くなる傾向が得られた。このように声帯の力学特性を非侵襲的に検査・診断可能な新しい方法の有効性を示すと共に、本システムを用いると、声帯だけでなく、肺を含めた呼吸器系器官の力学特性をも計測可能であることを示唆するデータが得られた。以上のように、声帯の振動メカニズムの解明という基礎的問題から、声帯の力学特性の計測法の開発という応用志向的問題までを扱い、当初の研究目標を達成することができた。さらに、気道系全体を対象とした新しい診断方法の提案につながる成果が得られるなど、新しく、今後さらなる発展へとつながることが期待される知見も得ることができた。

构成声音源的声带的振动是复杂的机械现象，由于肺部呼气流的相互作用和声带组织的变形而产生。在这项研究中，首先制定了这种机械现象，并对发声过程中发生的机械现象进行数值分析。此外，通过理论上的工作，分析了这种声带振动所需的机械条件。这种发声的派生动态条件特别针对声音，尤其是虚假的状态，并且人们认为，这是第一次可以澄清产生虚假的机制。接下来，使用数学公式为获得的发声条件制备了声带机械性能评估系统。这是一种将气压外部施加到声带上的方法，并且根据此时的压力变化来测量声带的刚度。人们认为，发声时声带的机械性能或声音的硬度随声带的高度而变化，因此使用此原型系统检查了声带的硬度。结果，在自然声音和更硬的频率范围内，声带往往最柔软，低于自然声音。通过这种方式，获得了一种数据，该数据证明了一种新方法的有效性，该方法允许对声带的机械性能进行非侵入性检查和诊断，并且使用该系统不仅可以测量声带，还可以测量包括肺部在内的呼吸器官的机械性能。如上所述，我们能够实现我们的原始研究目标，涵盖了从阐明声带的振动机制的基本问题到开发一种以应用程序为导向的问题，即开发一种用于测量声带机械性能的方法。此外，我们能够获得新的发现，这些发现有望在将来导致进一步发展，例如找到导致针对整个气道系统的新诊断方法的结果。