軟骨伝導

軟骨伝導とは、音信号が内耳に伝わる経路のことです。2004年、細井浩氏（奈良県立医科大学）がこの経路を発見し、「軟骨伝導」と名付けました。軟骨伝導による聴覚は、空気伝導や骨伝導といった従来の音伝導経路とは異なり、耳介軟骨にトランスデューサーを接触させることで実現され、頭蓋骨の振動を伴いません。そのため、軟骨伝導は「第三の聴覚経路」と呼ばれています。

約450年前から、音を内耳に伝える経路として、気導と骨導の2つが認識されてきました。2004年、当時奈良県立医科大学の教授（現在は学長）であった細井浩氏は、外耳の軟骨の振動による聴覚現象を発見しました。^{[ 1 ] [ 2 ]}耳介軟骨に振動子を装着すると、音が内耳によく伝わることが分かりました。彼は、軟骨には音を伝えることができる独自の特性があるという新しい概念を提唱しました。^{[ 3 ]}この新しい経路は軟骨伝導と呼ばれています。2022年12月現在、このテーマに関する学術論文が国際的な科学誌に32件掲載されています。さらに、軟骨伝導補聴器^{[ 4 ]} 、イヤホン^{[ 5 ]}、集音器はそれぞれ2017年、2022年、2023年から市販されています。

末梢聴覚器官は、外耳、中耳、内耳（蝸牛）から構成される。外耳は耳介と外耳道から構成される。耳介は軟骨でできている。外耳道の外側と内側は、それぞれ軟骨と骨でできている。軟骨部分と骨部分は、指で軽く押すことで区別できる。トランスデューサーを軟骨部分に置くと、軟骨伝導によって音が聞こえる。効果的な伝導に適した接触位置は、外耳道入口付近の軟骨であり、入口から遠い部分（例えば、耳輪脚）は軟骨伝導に関与する可能性が低い。

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軟骨伝導経路は、空気伝導や骨伝導と比較することで理解できる。

気導：音源から空気中を伝わる音は外耳で受信され、鼓膜、中耳、内耳を経て伝達されます。骨導：振動体からの音は頭蓋骨を振動させ、その振動は鼓膜や中耳を通らずに直接内耳に伝達されます。

軟骨伝導：振動子からの音によって耳介軟骨が振動し、外耳道内で発生した音が鼓膜、中耳、内耳へと伝わります。この場合、外耳道の軟骨部分はスピーカーの振動板のような役割を果たします。したがって、軟骨伝導音源を使用する人の円筒形の外耳道内で音が発生するのです。

軟骨伝導は、音源が外耳道にあるため気導とは異なり、頭蓋骨の振動を必要としないため骨伝導とも異なります。^{[ 6 ] [ 7 ]}

• 2004年、奈良県立医科大学の細井浩教授によって軟骨伝導が発見された。
• 奈良県立医科大学は、軟骨伝導を利用した補聴器の臨床研究を行い、世界初の軟骨伝導補聴器（株式会社リオン）を開発し、2017年に日本市場で発売しました。この補聴器は、外耳道閉鎖症の患者に提供されています。
• 2021年には、学術誌『Audiology Research』に「骨伝導と軟骨伝導」に関する特集号が掲載されました。2022年12月現在、国際的な学術誌に32本の学術論文が掲載されています。
• 2021年に、CCH Sound, Inc.は軟骨伝導に特化したトランスデューサーを発売した。他のいくつかの企業も、このトランスデューサーを使用して軟骨伝導音響製品を製造する計画を立てている。^{[ 8 ]}
• 2022年、CCHサウンド株式会社が保有する特許を利用したワイヤレス軟骨伝導ヘッドホンが、オーディオテクニカ株式会社から発売された。
• 2023年、CCHサウンド株式会社が監修したサウンドコレクターとヘッドホンが、TRA株式会社より日本で発売された。
• 2023年には、窓口越しに聴覚障害者と円滑なコミュニケーションを図るため、日本の公共施設で軟骨伝導イヤホンが配布された。

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• 耳穴型イヤホンとは対照的に、軟骨伝導型イヤホンは外耳道を塞ぐことなく使用できるため、自分の咀嚼音が聞こえたり、耳が詰まったような感覚になったりすることがない。
• 軟骨伝導イヤホンは、開放型イヤホン（通気孔のあるイヤホン）よりも音漏れが少ない。^{[ 9 ]}
• 軟骨を介して伝わる音の出力音量は、外耳に加える力を調整することで変化させることができ、これはスマートフォンを使って実現できる。
• トランスデューサーは眼鏡のフレームに取り付けることができ、耳の後ろで振動することで軟骨を介して音を伝達する。
• トランスデューサーを指輪に取り付け、指を耳の軟骨に当てると音が聞こえる。
• 軟骨伝導トランスデューサーは水深4mまで使用可能です。
• 軟骨伝導トランスデューサーは、皮脂が溜まりやすいイヤーピースを備えたイヤホンよりも衛生的です。軟骨伝導トランスデューサーは外耳道に挿入しないため、外耳炎や真菌性外耳炎を引き起こすこともありません。また、軟骨伝導トランスデューサーは自由に設計できるため、アクセサリー（例：サウンドジュエリー）への応用も可能です。

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• 骨伝導では、重い頭蓋骨を振動させるために強い振動が必要となるため、トランスデューサーは相当な電力を消費し、周囲に不要な音を放出します。また、トランスデューサーを1N以上の力で乳様突起に押し当てる必要があるため、長期間使用すると皮膚の炎症や皮膚のくぼみ、不快感を引き起こす可能性があります。一方、軽い耳介軟骨を振動させる軟骨伝導トランスデューサーは、外耳に優しく装着できます。
• 骨伝導装置は、両耳で使用した場合、左右の耳の間で適切な時間差や強度差を生み出すことができません。そのため、立体的な効果を得ることは困難です。一方、軟骨伝導装置は左右の耳で独立して音を発生させることができるため、音源定位が可能になります。
• ある臨床研究では、骨伝導補聴器を使用していた41人の参加者のうち39人が軟骨伝導補聴器に切り替えた。^{[ 10 ]}

1)補聴器／集音器

軟骨伝導は、従来の気導補聴器が使用できない外耳の障害（耳道閉鎖症（耳道の発育不全）など）のある患者に有用です。軟骨伝導補聴器の基本的な原理は、耳道の外側にある軟骨を振動させることで、外耳の障害があっても振動を伝達できるというものです。聴覚は言語発達に貢献するため、軟骨伝導補聴器は外耳の障害のある子供に特に有益です。基礎研究に加えて、米国（ミシガン大学）とインドネシア（インドネシア大学）では、軟骨伝導^{補聴器の臨床研究が開始されています}。[ ^{1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 11 ] [12] [ 13 ] [} 14 ] ^[ 15 ] ^{[ 16 ]} [ 17 ] ^{[ 18 ] [ 19 ]} 2023年、日本のTRA社から軟骨伝導式集音器が発売された。この集音器は、洗浄可能なトランスデューサーにより衛生的な状態を保つことができ、耳の詰まったような不快感や咀嚼音を引き起こさないという利点がある。

2) スマートフォン

2012年、ローム株式会社は軟骨伝導を利用したスマートフォン試作機を製造し、日本耳鼻咽喉科・頭頸部外科学会誌に掲載した。^{[ 20 ]}このスマートフォンは、騒がしい環境下でも従来の電話よりもクリアな音質を提供する。さらに、スマートフォンを外耳に当てる圧力を調整することで、音圧レベルを簡単に変更できる。重要な点として、音漏れや「音漏れ」が最小限に抑えられ、周囲の人が通話を聞き取りにくくなる。加えて、顔との接触面積が小さいため、スマートフォンの表面に付着する油分や汚れも少なくなる。軟骨伝導電話は、従来の気導補聴器と併用することもできる。^{[ 1 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

3) イヤホン

軟骨伝導で動作するイヤホンでは、外耳道を物理的に塞ぐ必要はありません。そのため、このタイプのイヤホンは周囲の環境音を聞くことができるため、状況認識能力を低下させません。軟骨伝導スマートフォンと同様に、このタイプのイヤホンからの音漏れは非常に少ないです。^{[ 1 ] [ 4 ]}最初の軟骨伝導イヤホンは2022年に市場に登場しました。^{[ 21 ]}現在の通信入力は片耳を満たし、ユーザーは反対側の空いている耳で環境音を聞きます。一方、軟骨伝導トランスデューサーは耳を塞がないため、送信された音声と環境音を同時に両耳で聞くことができます。また、空間音を提示できるため、セキュリティや広い空間での操作に適しています。

4）カウンターの窓越しに会話するためのイヤホン

軟骨伝導イヤホンは、都市のオフィスや銀行のカウンターでのスムーズなコミュニケーションのために、聴覚障害者の聴覚を助けます。従来のイヤホンは、皮脂が詰まる可能性のあるイヤーピースを備えているため、公共の場での使用には適していません。軟骨伝導トランスデューサーは、滑らかで均一な形状（例えば、ボールやディスク）に設計でき、拭くことで清潔に保つことができます。日本では、軟骨伝導イヤホンが公共スペースのカウンターに配布されています。^{[ 22 ]}

5）眼鏡に組み込まれた補聴器

トランスデューサーを眼鏡のフレームに埋め込むことで、耳の後ろで振動させ、イヤホンで耳道を塞ぐ必要なく軟骨伝導によって音を伝えることができます。さらに、このデバイスは他人には目立ちません。このシステムは、スマートグラス、電話付きグラス、眼鏡型補聴器（または集音器）に適用できます。^{[ 1 ] [ 4 ]}

6) 腕時計型スマートフォン

この腕時計を装着したユーザーは、指を耳に当てるだけで電話の相手と会話することができる。^{[ 1 ] [ 4 ]}

7) コミュニケーションロボット

軟骨伝導はロボットとの通信に検討されてきた。現在、ロボットが発する音を伝えるためにスピーカーシステムが使用されている。しかし、このようなスピーカーは、同時に音声を発する多数のロボットで満たされた部屋では大きな騒音を発生させる。この問題を克服するためには、人間とロボット間の通信システムが必要である。軟骨伝導は、ロボットとの通信においてスピーカーシステムよりも優れた通信を実現できる。^{[ 1 ] [ 4 ]}

8) 水中通信

外耳にあるトランスデューサーは水中でも明瞭な音を伝えることができるため、軟骨伝導は水中通信に有効である。軟骨伝導トランスデューサーは水深4メートルまで使用可能である。

9) オーディオアクセサリー

軟骨伝導トランスデューサーは、円盤型や球型など、さまざまな形状に設計できるため、ファッション業界やジュエリー業界（軟骨伝導イヤリングやサウンドジュエリーなど）において様々な可能性が開かれる。

2022年6月、軟骨伝導技術の世界的な普及を促進するためのコンソーシアムが設立されました。2023年1月現在、正会員企業27社とニュースレター会員企業16社がこのコンソーシアムに参加しています。