このコラム記事では2022年11月に行われたスターキージャパン30周年記念 補聴器販売従事者向けセミナーにて、スターキーCTOアーチン・ボーミック博士が講演内で取り上げた自身の論文を複数回にわたってご紹介していきます。
補聴器の現在（いま）までと、未来の補聴器の姿を最新テクノロジーを通してお伝えします。
健康とウェルネスをモニタリング
音声の聴き取りやすさの向上に加え補聴器はセンサーやAIの搭載により、多機能な健康ヘルスケアデバイスへと変化しています。転倒を検知して指定した連絡先に自動的にアラートを送ったり、身体的な測定指標の継続的な収集、身体活動のモニタリング、社会的な関与を測定することができます。
数年前から、補聴器に内蔵された慣性計測ユニット（IMU）センサーがユーザーの動きを計測し、AECシステムによる聴取環境の分類と組み合わせて、身体活動や社会参加をモニタリングできるようになりました。この結果は、モバイルアプリ上に表示することができます（図9）。
MEMS加速度センサーを内蔵した先進の補聴器は、身体活動や社会との関わりを数値化し、追跡できます。
(a)歩数、運動量、座位姿勢から「身体の健康スコア」、
(b)補聴器の使用状況、社会交流、聴取環境から「脳の健康スコア」を算出します。
なぜ身体活動の追跡が聴覚にとって重要なのでしょうか？
脳卒中の修正可能な危険因子が加齢性難聴の発症に関与している可能性を示唆する研究があります。5 毎日の身体活動の記録は、脳卒中リスクを低減する手段として推進されており、1日10,000歩を達成すれば、高齢者の肥満度が低下することが研究で示されています。27
最近の研究では、実世界の環境下で歩数を追跡するための高度なAI対応補聴器の有効性と効果を評価しました。著者らは、補聴器が手首に装着する活動量計よりも正確であったと報告しています。28これらのデバイスは補聴器なので、より継続的に装用する可能性が高いためです。データは、ユーザーの活動レベルのより完全なものを表示します。
米国心臓病学会、米国スポーツ医学会は、歩数だけでなく、座りがちな行動や運動不足も、特に高齢者では修正可能な脳卒中の主要な危険因子として特定しています。29
さらに、米国スポーツ医学会は、以下の目的で、毎日柔軟体操を行うよう推奨しています。30そのため、補聴器は毎日の歩数、その他の運動量、（1時間のうち少なくとも1分間は）立っていることを自動的に記録し、ユーザーがより身体的に活動することを奨励することができます。31
補聴器の恩恵を受ける人は、日常的に長く補聴器を使用することはよく知られています。しかし、問題は、潜在的な認知的・社会的メリットを得るためにどれくらいの補聴器使用が必要かということです。
補聴器を1日8時間以上使用する人は、使用時間が短い人よりも満足度が高いことが研究によって証明されていますが、どのような聴き取り環境が成功に重要か（そして予測できるか）については、ほとんど証拠がありません。32
多くの難聴者は、周囲に雑音があると会話を理解するのが困難であると報告しています。33騒音下でのコミュニケーションは補聴器使用の成功の鍵を握りますが、34新規補聴器ユーザーの大半は、一般的に良好な聴き取り環境の下で補聴器を装用しています。35
補聴器を使用していない、または最小限にしか使用していない人を特定し、臨床家が適切なリハビリテーションやサポートを提供するために、特に新規ユーザーに対しては補聴器の「データログ」が推奨されています。36
データログは、補聴器の使用をより正確に表す客観的な指標であり、しばしば過剰に報告されるユーザーの「自己報告」による指標よりも優れていますが、37対面や遠隔診療の予約による臨床介入も必要です。
そこで、私たちは、1）毎日の補聴器使用時間、2）静かな環境、または会話が聞こえる環境での滞在時間を自動的にモニタリングし、「社会参加」の尺度を組み入れました。また、3）機械学習アルゴリズムによって分類された、24時間の間に遭遇した様々な聴き取り環境も報告されます。31
このシンプルなツールは、補聴器ユーザーが静かな場所や騒がしい場所など、さまざまな環境で補聴器を使用し、他の人とコミュニケーションをとることに挑戦するためのものです。ユーザーは、家族や介護者を指定し、付属のアプリケーションで毎日の進捗状況をリアルタイムで共有することもできます。38ユーザーのデータを収集し、表示するためのシステムと方法は、厳格なセキュリティとプライバシープロトコルで設計され、法律と倫理要件に準拠しています。
このようなユーザー中心のツールは、聴き取りにくい環境でも補聴器を使用するよう、勇気づけるかもしれません。また、臨床医がより多くの状況に対して補聴器を最適化するために必要な情報を提供することができます。
自動転倒検出と通知
65 歳以上の成人の約 40％が年に 1 回以上転倒し、重篤な罹患率、死亡率、医療費を世界中でもたらしています。39 さらに、難聴の重症度と転倒との間には、人口統計学的、心臓血管学的、前庭平衡機能的に関係性があることが報告されています。
前方および後方への転倒、つまずき、すべり、側方への転倒は、いずれも高齢者において頻繁に観察されています。40 我々は、これらの事象に高感度に反応するように設計された耳あな型および耳かけ型補聴器に組み込まれたIMUセンサーを使用して、耳元での転倒検知アルゴリズムを開発しました（下図）。
補聴器に内蔵されたMEMS加速度センサーをリアルタイムに解析し、転倒を自動検知します。
転倒を検知すると、スマートフォンを通じて指定の連絡先にアラートメッセージが送信されます。
補聴器が転倒を検知すると、あらかじめ指定された連絡先に自動的にアラートが送信されます。装用者が回復し、助けを必要としない場合は、警告を速やかにキャンセルすることができます。最近の研究では、加速度、推定落下距離、衝撃の大きさに基づく両耳補聴器の落下検知アルゴリズムの感度と特異性を、市販の首かけ型個人用緊急対応システムと比較評価しました。41 耳かけ型転倒検知システムは平均して、前方・後方への転倒やつまづきをシミュレーションした実験条件において、ペンダントと同等以上の感度および特異性を示しました（図11）。
首かけペンダント（オートアラート）とリビオエッジAIの転倒検知精度、感度、特異度の測定値。
AI補聴器（通常設定、高感度設定）の転倒検知精度、特異度を測定。
これらのデータは、転倒検知技術付きの補聴器が従来の機器に代わる選択肢となり、聴覚障害を持つ方々に追加の機器を装着することなく、命を救う可能性のある機能を提供できることを示唆しています。
パーソナルアシスタント：耳で聞く全知全能
またこの高度な技術を搭載した耳装着型通信機器を装着すれば、全知全能のバーチャルアシスタントが質問に即座に答え、言語を翻訳してくれます。SFファンやエンジニアの長年の夢が現実となりつつあるのです。先進の補聴器には、耳をダブルタップするだけで起動するパーソナルアシスタント技術が搭載されています。ユーザーは、一般的な質問、補聴器のトラブルシューティング、補聴器の音量変更、ミュート、メモリ変更、薬のリマインド通知などのコマンドを話して指示することができます。パーソナルアシスタントを組み込んだ補聴器は、クラウド上のサーバーで稼働する強力な機械学習アルゴリズムによる自然言語処理技術を活用しています。これにより、「今日の天気は？」、「1982年のスーパーボウル優勝チームは？」また、「補聴器の音量を上げて」と言うだけで、設定を変更することができます。さらに、「携帯電話を探して」、「携帯電話をなくした」などと言えば、バーチャルアシスタントが、ロック中やマナーモードであっても、スマートフォンを鳴らして探す手伝いをしてくれます。
音声で質問に答えたり、情報を提供したり、デバイスを操作することができるパーソナルアシスタントは便利ですが、薬の自動リマインド通知は命を救う可能性すらあります。世界保健機関（WHO）によると、必要な薬の服用は50％程度に過ぎず、その結果、12万5千人が死亡し、米国のヘルスケアシステムに3000億米ドルの損失がかかっています。
また、スマートフォンを介してクラウドコンピューティングに接続することで、補聴器に言語翻訳機を搭載することも可能です。スマートフォンの画面に音声を書き出すことも可能で、難しい聴取環境下での会話の理解にも役立ちます。JARVIS（"Just A Rather Very Intelligent System")のような全知全能のアシスタントが実現するのはまだ先の話ですが、現時点の補聴器で利用できるパーソナルアシスタントは、来るべき未来の一端を垣間見せてくれています。
接続デバイスのエコシステム
クラウドへの入り口となるスマートフォンに加え、接続技術の統合により、最新の補聴器は、接続デバイスのエコシステムを形成しています。
アクセサリデバイスの例としては リモートマイク＋、TVストリーマー や視覚補助装置などもあります（図12）。
接続技術を組み込んだ最新の補聴器は、接続機器の生態系の一部となっています。
例えば、（a）テーブルマイク、（b）TVストリーマーやリモートマイク＋、（c）視覚補助装置などです。
騒音下での音声認識は、感音性難聴者の多くにとって大きな課題であり、指向性マイク、AEC、AIを使用しても補聴器だけでは十分でない場合があります。そこで、補聴器メーカーは、機械学習やエッジコンピューティングを補聴器に搭載することで、騒音下での音声の聴き取りやすさを向上する試みを始めています。
新しい多目的ワイヤレスアクセサリー45を使用することで、騒音下での音声明瞭度を向上することができます。テーブルマイクは8 個もの分離した指向性マイクと高度なビームフォーミング技術により、聴き取り環境を分割します。自動モードでは、ビームの方向をダイナミックに切り替えて、グループ内のアクティブな話し手に焦点を当てると同時に、他の方向からの競合する背景音声やノイズを低減します。手動モードでは、ユーザーは1人または2人のスピーカーに焦点を当てることができます。サラウンドモードでは、すべてのマイクがアクティブになり、あらゆる方向からの音声が増幅されます。
自動モードと手動モードは騒音下での聴き取りに最適で、サラウンドモードは静かな環境での聴き取りに適しています。
テーブルマイクは、集団の中心や一人の会話相手の近くに設置すると、最も聴き取りやすくなります。ある実験では、18名の難聴者がAIを介在させた状態で、音声明瞭度テストに取り組みました。
ある実験室では、18人の難聴者が非介助、AIカスタムメイド充電式補聴器による補助、そして 補聴器のみ、そしてテーブルマイクの補助を使用しました。図12に示すように、テーブルマイクは補聴器のみと比較して、Hearing in Noise Test（HINT）のSN比の中央値が7.2dB向上し、補聴器を使用しない状態と比較して15dBものSN比向上が認められました。音声刺激によっては、厳しい環境下での会話の理解度が50％以上向上することになります。テーブルマイクが補聴器と直接ペアリングできる場合、スマートフォンやクラウドコンピューティングは必要ありません。
先に、難聴と他の重要な健康状態との併存性について説明しました。最近の研究46では、一般的に頻繁に共存する感覚障害と認知障害とさまざまな健康状態との関係が評価され、視覚、聴覚、および認知機能の低下の特定の組み合わせが、さまざまな種類の障害、自己評価される全体的な健康状態、および死亡率と明確に関連していることが発見されています。
聴覚と視覚はしばしば補完的な役割を果たします。音声を理解するために必要な入力情報 (音響情報 と読唇術を手がかりに）と補完的な関係にあるため、聴覚と視覚の情報を統合するシステムにも注目が集まっています。 AI補聴器とウェアラブルカメラを組み合わせて聴覚を強化し、視覚情報も音声解説するのです。47
補聴器は、慢性的な身体疾患の第3位である聴覚障害を軽減し、より効果的なコミュニケーションを可能にする、極めて重要な医療用ウェアラブルデバイスです。しかし、補聴器の普及は歴史的に低く、その理由として、サポート技術に関する偏見と、従来機器の単一目的という性質が考えられます。この記事では、最近の補聴器を多機能なコネクテッド健康・通信デバイスを搭載した多機能デバイスとして変貌しつつある最近の補聴器動向を紹介しました。補聴器は、センサーやAI技術を組み込んだ多機能な健康・通信機器へと変貌を遂げています。人間工学に基づいたモダンなデザインで音質が向上し音声明瞭度も向上します。受動的かつ継続的な健康管理、クラウド上の膨大な情報への入口としてのパーソナルアシスタントなど、現代の補聴器は、「できれば身につけたくないもの」から「身につけたくなるもの」へと変化しています。
これからさらにどうなっていくのでしょうか。AI技術のさらなる進化により、これまでにない音声明瞭度を実現するでしょう。最新の補聴器はすでに健康状態を把握することができますが、将来的には 健康上の問題を事前に知らせることができるようになるでしょう。心拍数や体温の変化、血中酸素濃度の低下を感知し記録することができる補聴器を想像してみてください。未来の補聴器は、気分も感知して不安やうつ病の発症を察知し、介護者や愛する人に警告し、早期の介入と援助を手助けしてくれるかもしれません。
未来の補聴器は、あなたが必要とすることを、あなたより先に知ることができるのです。補聴器は、感知、計算、接続する技術のエコシステムの中でシームレスに統合され、現在私たちが補聴器として知っているものは、ますます洗練された多目的な情報伝達手段となり、私たちのユビキタスなパーソナルアシスタントとして機能するようになるでしょう。人間の知覚システムに対する理解が深まるにつれ、感覚拡張の技術も進歩し続けています。技術も急速に進歩しています。超人的な感覚・知覚・認知能力を獲得できる日が来るかもしれません。これらの技術やその利用がどのように進化しようとも、耳やその周辺に装着するデバイスは、私たちの生活や体験を豊かにするために重要な役割を果たすことは間違いありません。
補聴器がどのように役立つのか、ご自身の耳で確かめてみませんか？
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同コラムバックナンバー
*元になっている学術論文は下記からご確認いただけます。
IEEE（電気電子技術者協会）
https://ieeexplore.ieee.org/document/9585189
出典：
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