新しい 3D プリント耳栓は、身体から発せられる生理学的音を吸収することができ、一部の市販の耳栓よりも音響的に快適に使用できる可能性があります。
泡のシリンダーで耳を塞ぐと、周囲からの音を遮断することができます。
しかし、噛んだり、歩いたり、話したりするときに自分の体が発する音を増幅したり、歪ませたりすることもあります。
現在、カナダのエコール・ド・テクノロジー・シュペリウールのオリヴィエ・ドゥートルと彼の同僚は、このいわゆる閉塞効果のない耳栓を設計しました。
研究者らは、今月初めにモントリオールで開催されたカナダ音響協会の年次総会でその設計を発表しました。
閉塞によって引き起こされる音響効果は、通常、ぴったりとフィットする耳栓や、外耳道内にわずか 1 センチ程度しか入っていない補聴器の場合に発生します。
この距離は、鼓膜と耳栓の端の間に隙間ができるほど十分に短いです。
このような隙間は、骨や軟組織を通って体内に伝わる低周波の生理音を増幅するのにちょうどよい大きさです。
この増幅は十分に強力であるため、通常は知覚できない音が、聞こえるほど大きくなります。
補聴器や受動型聴覚保護具のユーザーは長い間この問題について不満を抱いてきましたが、研究者らはこの問題を測定することも修正することも難しいと考えています。
通気型補聴器。カスタムメイドの深くフィットする耳栓。
現在のところ、アクティブ ノイズ キャンセリング エレクトロニクスが最良のソリューションを提供していますが、それらは不快であったり、非効率的であったり、高価であったりする可能性があります。
閉塞効果のない低コストのパッシブデバイスを開発するために、ドゥートル氏と同僚のケビン・カリロ氏はメタマテリアル、つまり特定の特性を持つように設計できる複合材料に注目しました。
彼らは、中空の細い管で分離された 4 つの発泡体で満たされた直方体を含む剛性の高い立方体状の構造を 3D プリントで作成し、共振構造のネットワークを形成しました。
メタ耳栓は、外耳道に面した外壁の音響インピーダンス、つまり音波が壁を通ってどのように伝播するかが、遮るもののない外耳道の音響インピーダンスと一致するように設計されています。
このマッチングにより、外耳道内の音波が容易にデバイスに到達し、一部がデバイスの共振構造に閉じ込められるようになりました。
聴覚検査用に開発された人工耳を使用して行われた実験を通じて、チームは、「メタ耳栓」が、この現象が最も顕著な範囲である300 Hzから1 kHzの周波数の遮蔽効果を除去し、同時に環境騒音も減衰できることを示しました。
業界標準に準拠しています。
しかし、このメタ耳栓は、まだゴールデンタイムに向けた準備ができていません。
まだ人間によるテストが行われておらず、まだ簡単に装着できるものではありません。
ユーザーにとって快適なものにするために、カリロは、外耳にぴったりと収まるように、3D プリントした立方体の構造を再形成する予定です。
「補聴器（の製造設計）にも適応できると確信しています。」とカリロ氏は言います。
同氏は、耳栓を製造する業界がすでに最初のデモンストレーションに関心を示していると指摘しました。
一方、ドゥトル氏は、閉塞問題の別の側面にも取り組んでいます。
それは、装着者が特定のデバイスのパフォーマンスを判断するために使用できる耳栓の標準化された評価の開発です。
ドゥートル氏と大学院生のヒューゴ・サン・ゴーダン氏らは、耳栓によって引き起こされる遮蔽効果を評価する方法論を開発しました。
この方法では、ユーザーが耳栓を装着したときに外耳道の内側と外側の音圧レベルを測定します 。
チームは現在、ボランティアを対象としたテストにより、音圧レベルとオクルージョン効果によって引き起こされる不快感を結び付ける評価尺度を作成することを目指しています。
「あらゆるモデルの耳栓にこの評価を提供することで、（ユーザー）が自分のニーズに最も適したものを選択できるようになります。」と Saint-Gaudens 氏は言います。
全インド言語聴覚研究所の聴覚学の講師、ヘマンス・ナラヤン・シェティ氏は、遮蔽効果を測定することで「補聴器の快適さと受容性が向上し、コンプライアンスの向上とコミュニケーションの向上につながる」可能性があると述べています。
カリフォルニア大学サンフランシスコ校の耳鼻咽喉科および聴覚学の名誉教授、ロバート・スウィートウ氏もこれに同意しています。
Sweetow はメタ耳栓のデザインにも興奮しています。
将来の聴覚保護具や補聴器に使用できる「大きな可能性」があると同氏は言います。
カリロ氏はそうなることを望んでいあます。
彼は、今日では、たとえば部屋の防音のために設計された大規模パネルでメタマテリアルを見つけるのが一般的であると述べています。
「（これらの素材を）インイヤーデバイスの小さなスケールに組み合わせるのは、音響的な快適性を大幅に向上させる可能性を秘めたまったく新しいアイデアです。」と彼は言います。
–レイチェル・バーコウィッツ
リンク先はPhysicsというサイトの記事になります。（英文）
