マイクロホンアレイで録音し二次元FFTかけると、特定音源のみ聞けるようになるらしい
12/6 【山梨大学 新技術説明会】に行ってきました。
早くモノづくりしてほしいセンサに出会えましたので、紹介します。
今回紹介するのはこちら。
焦点位置からの音のみを収録するスマホサイズのアレイ
(1)原理
①円弧上に並べたマイクロホンアレイで録音
②2次元フフーリエ変換し、時空間音圧分布画像を作成
③雑音の分布をモデル化し、除去
④特定の音源からの音のみ検出
(2)メリット
・欲しい音だけ取得できる（ノイズカット）。
・特定の人同士のコミュニケーションを実現し、次世代SNSに利用できる
・シンプルな解析手法を用いているため、応用が簡単。
(3)課題
・マイクロホンアレイを使って実験していない
私の質問と登壇者の回答
Q.可聴域を若干超えるような帯域（20-40kHz）の音でも
この方法を適用できるのでしょうか
A.原理的にはできる。実際は、音のセンサであるMEMS
をどこまで近づけることができるかがキーとなる。
場合によっては、MEMSを複数列に並べて配置するなど
工夫が必要になるかもしれない。
Q.音源特定の空間分解能はどれくらいでしょうか？
A.理論的には特異点的なふるまいをするので無限。
実際は1度くらいまではいけるだろう。
私の期待
モノが登場するのかな？と思っていましたが、
それがなかったのは個人的にちょっと残念でした。
産業界での利用先としては、
・工場における機械の異音検出
に使えるかな？と思いました。
機械の異音検出は、
現在１個のマイクロホンで拾った音を解析することによって
実施されています。
しかし、欲しい機械の音以外の音がけっこう入ってしまうため、
マイクロホンの設置位置もけっこう重要になります。
そのため、音のデータを解析する前に、
目的とする音がよくとれるよう、
設置位置のトライ＆エラーを繰り返しています。
この作業は、ちゃんとやろうとすると、意外と時間がかかります。
本発表の理論を適用すると、この作業の手間が省け、
適当にポンとマイクロホンアレイを設置して、解析するだけで、
データ解析に使える音データを取得できるはず。
いいことづくめです。
また、個人的には、補聴器の代わりになってほしいです。
というのも、 現在の補聴器めちゃくちゃ高いです。
どんなに安くても２０万円くらいします。
この先も機能追加していき、どんどん高額になっていくでしょう。
その流れに対して、本発表の手法は独立した立ち位置にあります
（少なくとも技術的には）。
なので、安価な補聴器が到来するかもしれません。
それ以外に、登壇者の発表にもありましたが、
次世代SNSにも使えるかもしれません。
まだまだ理論の域を出ていないですが、
これからどう発展していくのか注目したいです。
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11/29 新技術説明会【SMAワイヤアクチュエータ】が将来性のあるものに進化しつつあった
11/29 【スマートデバイス・計測 新技術説明会】に行ってきました。
将来性あるアクチュエータに出会えましたので、紹介します。
今回紹介するのはこちら。
SMAワイヤアクチュエータの音声周波数帯域駆動
(1)原理
SMA（形状記憶合金）を使ったアクチュエータ。
パルス波にバイアス電圧を印加することで、
入力電圧に最も敏感に変位の変わる状態を維持し、
これまでよりもより高い周波数帯での駆動を可能にした。
※SMA（形状記憶合金）の特性
(2)メリット
・6kHzまでの駆動が可能
（今まではたかだか1kHzまで）
・ピエゾ素子のような高い電圧の印加は不要
(3)課題
・より高周波帯での駆動
・ 弾性体の形状配置
・音声周波数帯でのアクチュエータ応用先
私の質問と登壇者の回答
Q.SMAワイヤー、もっと細くできますか？
A.できる。今使っているのは直径150 μm のものだが、
市場には直径が50 μm のものが出ている。
Q.より高い周波数帯で駆動できないでしょうか？
できれば可聴域を超える周波数。
A.できるかもしれない。ワイヤーの直径を小さくすれば、
SMAは冷却しやすくなるので、より高周波数帯で駆動できる可能性はある。
私の期待
個人的には、SMAワイヤー、アクチュエータとして前から期待していました。
ただ数百Hzという低くかつ可聴域でしか駆動しないというのが大きな欠点。
これだったら、お安く入手できるピエゾ素子
（ちょっと高い電圧が必要になりますが、）を使います。
しかし、もし、10kHz以上で駆動するのであれば
ピエゾ素子よりも低い電圧で駆動できる（ひょっとしたら5Vくらいでも）
はずなので、回路設計や省エネ対策など考えることが減り、
直接的に（シンプルに）使うことができるようになります。
さらに、非可聴域で駆動できるようになれば、
無音で動く振動体となりますので、応用先はめちゃくちゃ広くなります。
ということで、けっこう期待してます。
今回は、バイアス電圧の印加により、6kHzまでの駆動が可能になった
という話。これ、すごいです。今まで（1kHz）と比較すると。
ある程度高い周波数で駆動できるようになってます。
将来明るいアクチュエータのように感じました。
ちょっと感動！
音声周波数帯でのアクチュエータということで
応用先を探すのもよいですが、
できれば、
SMA、もう少し高い周波数で駆動できるようになってほしいです。
最低 10 kHz 以上。できれば20kHz以上。
ということで応用研究ではなく、基礎研究進めてほしいです！
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11/27新技術説明会、【呼吸監視用電波センサ】がすごそうだった
11/27にライフイノベーション新技術説明会に行ってきました。
話を聞いて興味深いと思ったセンサがありましたので、紹介します。
センサ紹介:呼吸監視用電波センサの研究開発
(1)原理
UWB(Ultra WideBand※の電波を送信し、
人から跳ね返ってくる反射波を受信。
反射波を周波数解析して、人の心拍や呼吸の深さなどの情報を収集。
※UWB
かなり広い帯域幅（500MHz以上）を使用する無線通信
(2)メリット
・同時に複数人の呼吸監視をが可能
・非接触
・寝返りや体動なども監視可能
(3)現在の課題
・4人以上のモニタリングはまだ試験未実施
・量産体制まだ整っていない
私個人の質問と登壇者からの回答
Q.どれくらいの距離までにいる人まで計測可能でしょうか
10dBの電波を発信するならば、20mくらいまでならば測定可能。
Q.キャリブレーション（較正）はどうやっているのでしょうか
今は測定時ごとに個別対応している。
けっこう大変なので、自動化すべく基板やソフトウエアを開発中である。
感想
一番興味をもった点は
「１個のセンサで
複数人の心拍数や呼吸深さを
同時に測れる」
という点。
設置しやすさやコスト面を考慮すると、
一部屋にセンサ１個だけ設置すればよいというのは、
とても良いです。
製造業だと、一番有効だと思う使い道は
「工場の作業者の健康状態モニタリングに使えば、
作業者の深い疲労を早期に察知でき、
倒れる前に何らかの対処ができるようになる」
のではないかと。
作業者の健康状態って、見た目や言動だけじゃ判断しづらいですし、
倒れてから対処するのでは遅い過ぎですからね。
あとは、ビルの建築とかですと、
酸素欠乏するような場所での作業者管理に
有効かもしれません。
もちろん、普通のオフィスでも有効でしょう。
特にきついブラックな環境下で働く現場では
１年に１回の健康診断では不十分ですし。
研究者たちは乳幼児や老人への適用を考えているようですが、
私は、それよりかは労働者の健康を守るのに使えそうに思いました。
市場に出てくるまでにはもう少し時間はかかりそうです。
解析もまだまだ人の手を介していましたので、
ソフトウエア面での完成度もまだまだでしょう。
このあたりは、センササイエンティストがお手伝いできれば、
より早く市場に出せそうなんですが。。。
いずれにせよ、将来的にはいろいろな道が拓けそうなおもしろいセンサだ
と思いました。
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MAMORIOを使ってみた
物をなくしやすい私。
大事なものほどなくしやすい傾向があって、
一番なくしやすいのは補聴器。
付け外しが多く、かつ小さいですからねえ。
最近流行りのIoTで解決したいと探し当てたのがこちら。
MAMORIO BLACK (マモリオ ブラック) 世界最小級の落し物防止タグ 重量3g
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さっそく購入。
夕方注文して、なんと次の日届きました。
すごい。
さて、開封。
大きさはマウスの 半分以下。
小さいです。
いいですねえ。
で、今回はこれを補聴器につけたい。
つける紐が見当たらなかったので、
目の前にあった輪ゴムで代用。
一時的ですよ。一時的。
とはいえ、
MAMORIOをつけるためのオシャレな紐
欲しいです。
早速耳へ。
うーん。
MAMORIOが補聴器より若干大きいので、
ちょっと邪魔になりますね。
もうすこし小さいとなお良いです。
欲を言えば、
MAMORIOと補聴器、一体化してほしい
なにはともあれ、
補聴器をなくしたり、
探す手間がなくなるのはとてもいい！
しばらくつけてみます。
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