音響システムの進化は目覚ましい。ノイズキャンセリングイヤホンや骨伝導対応のイヤホン、サウンドバーの登場は、私たちにまったく新しい音楽体験を提供してくれた。もはや、これ以上の技術的進化はないのではないか。そんな思いすらよぎってしまう。
だが、安心してほしい。そんな疑念を払拭する新たなスピーカーがある。それが産業技術総合研究所（以下、産総研）の吉田学さんが研究を進めている「ファブリックスピーカー」だ。その名の通り、布から音が発せられるもので、SFのような世界が現実になりつつある。
今回、吉田学さんにこの「ファブリックスピーカー」の研究プロジェクトについて概要をお聞きした。
PROFILE｜プロフィール
吉田学
1999/4-2001/3（財）科学技術振興事業団 戦略的基礎研究推進事業（CREST）特別研究員
2001/4-2009/9 （独）産業技術総合研究所 光技術研究部門 入所 任期付研究員
2009/9-2012/6 （独）産業技術総合研究所 フレキシブルエレクトロニクス研究センター 主任研究員
2012/7-2013/6 （独）新エネルギー・産業技術研究開発機構（NEDO） 電子・材料・ナノテクノロジー部 主任研究員
2013/7-現在 現職
2017/10-現在 埼玉大学大学院 連携教授 兼任
センシング研究から新たなスピーカーの模索へ
産総研とは、どのような研究機関ですか。
産総研は、日本に3つしかない特定国立研究開発法人のひとつです。本部である東京、つくばに加え、全国12ヶ所に研究拠点を配置しています。 産業界との共同研究や民間企業、大学、公的機関との連携に力を入れていることが特徴ですね。意外かと思われるかもしれませんが、産総研は技術転移のベンチャーを積極的に進めている研究機関でもあります。最近では産総研が出資して、AIST Solutionsという社会実装をすすめるための外部法人が立ち上がりました。
「ファブリックスピーカー」の研究の始まりには、どういった背景があったのでしょうか。
社会的にいえば、スマートウォッチに代表されるような、日常生活における生体情報の計測ニーズが高まっていたことが挙げられます。具体的に、センシングが必要となる場面を考えてみましょう。たとえば、センシングによってある人が熱中症や疾患で危険な状態であることがわかったとします。すると次に必要なことは、その状況を周りの人に伝える手段になります。スマートフォンに通知されるのも良いのですが、ここは単純に音を発するほうが容易で、そのほうが多くの人に気づいてもらえます。
ここで重要なのが、センシングから周知に至るまで、新たなデバイスを要さないということです。つまり「普段着用している服から音が出る」ことが、もっとも合理的で望ましい手段ということになります。
当時の私は、フィルムを使ったセンサーの研究をしていました。フィルムは屈曲性に強く、伸縮性に弱いという特徴があります。人の身体は曲面ですが、フィルムを衣服に適用させようとすると、通気性が悪く、伸縮性がないためフィット感も失われてしまいます。そこで、銀メッキ短繊維を用いた高伸縮性の布による電気配線・電極の研究を始めるに至りました。
「ファブリックスピーカー」は、どのような構造になっているのでしょうか。
構造自体は非常にシンプルで、布と布の間に薄く柔軟なフィルムと銀メッキ短繊維の伸びる電極を挟むことで、静電スピーカーを実現しています。布ですから、服や寝具などの製品の一部に使うことができます。そのうえ、伸び縮みしても音が変わらないという特徴があります。形状からして、すでに一般的なスピーカーとは大きく異なるわけですが、耐久性という点においても一線を画します。たとえば、ハンマーでこのスピーカーを叩いたとしても壊れることはありませんし、音が途切れることもありません。
布から音が出ることだけでも不思議な体験になりますが、実際の音量や音質などはいかがでしょう。
研究を始めたときは、蚊が飛んでいるくらいの微音しか鳴らなかったのですが、現在はかなりの音量を出すことができます。音圧計測をしますと110db、つまり自動車の警笛くらいの音は出ますので、一般的なスピーカーと比較しても何ら変わりはないと思います。音質としては、かなり高音域が強いスピーカーといえます。いろいろな方に試聴していただくと「もう少し低音が欲しい」という声が多く、少しずつ改善を施しているところです。とはいえ、オーディオマニアの方にしてみれば、まだまだと思われるかもしれません。
使う布のやわらかさや面積によって、特性が変わることも特徴のひとつです。平面で使用すると、正面からの音が良く聞こえる指向性を持っていますが、いずれは単一指向性のように、布を向けた人だけに音が届けられるようになるかもしれません。
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