低周波用耳栓型マイクロホンの開発とその応用
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概要
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外耳道内に放射されている生体信号は,バイタルサインモニタとして有効であり,体温計,血圧計,脈拍計,鼓膜変位による頭蓋内圧測定,耳音響放射による聴覚異常検査などが実用化されている.聴覚系は,解剖学的に頭蓋内圧(脳脊髄液圧)の影響を受けていることから,頭蓋内圧の非侵襲的測定法として有効であると考えられる.この仮説を検証するために,本論文では,最初に外耳道内の密閉空間内の音圧を検出するための低周波用耳栓型マイクロホンを開発した.直流成分から抽出するために,低周波用エレクトレットコンデンサマイクロホン(Primo EM-162S5A)と増幅器を接続する結合コンデンサを除き,マイクロホン出力を直接AD変換器に接続しても十分信号対雑音比が確保できることを確認した.耳栓は被験者毎に交換でき,しかもより気密状態が得られるものを試作した.次に,開発した耳栓型マイクロホンから外耳道内脈波を測定し,それを呼吸器系と血液循環器系の脈動に分離できることを検証した.さらに,頸動脈脈波から外耳道内脈波までの伝搬特性を明らかにするために,同じ低周波用コンデンサマイクロホンを聴診器(3M Littmann Classic II S.E.)に組み込み,被験者の姿勢変化に着目して測定を行い,両音圧の伝達関数を求めた.この結果から,両者の伝達関数推定には系同定法に基づくOutput-Error (OE)モデルが入力としての頸動脈脈波から出力としての外耳道内脈波を50%前後の精度で推定できること,脳波のα波またはθ波に当てはまる周波数帯に共振周波数を特つこと,及び姿勢変化に伴って1.5Hz付近にノッチ特性が現れることなどが分かった.
- 2011-10-21
著者
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