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

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。

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。