卒業研究発表 『トランペット演奏時における 口唇周囲筋と音響情報の関係について 所属：北原研究室 発表者：松方翔吾 2013年2月7日 -Relationship between Acoustic Characteristics and Muscular Activity in Playing Trumpet-』 所属：北原研究室 発表者：松方翔吾

発表の流れ トランペットについて 研究背景 研究目的 筋電図について 先行研究とその課題点 本研究で調べる事柄 被験者実験と実験総括 まとめ

トランペットとは 金管楽器の一種で、吹奏楽やオーケストラ、ジャズといっ たいろいろな分野で使用されている。 トランペットの各種部品名称↓ 実音記譜での音域↓

研究背景 トランペットの演奏は学校の部活動に用いられるなど身近 な楽器で、演奏の花形といっても良い。 しかし、演奏が困難な楽器として知られ、下記の動作を同 時に行う必要がある。 唇を適度に緊張させる 唇を振動させる 息を吹き込む

研究目的 自分の状態を確認しつつ練習を行い、筋疲労などによるパ フォーマンスの低下を防ぐ。 ↓ トランペット演奏時に 『どの筋肉』が『どの程度』活動しているかを 表面筋電図を用いて調査する。

表面筋電図 皮膚表面に電極を貼り付け、皮膚の上から筋肉の活動電位 を記録する方法。

先行研究 楽器の演奏と筋活動についての研究として以下の様な研究 が挙げられる。 Elmarらの研究(1974)：トランペット演奏時の口唇周囲筋 に着目し、音域や強度、習熟度について調査している。 後藤田らの研究(2007)：口輪筋などの咀嚼筋の活動や顎関 節の特徴について調査している。 伊藤らの研究(2009)：ホルン演奏時の口唇周囲筋を筋活動 や頬の移動距離から調査している。

Elmarらの研究結果 トランペット演奏時について下記の結果を残している。 低い音を演奏中よりも高い音を演奏中の方が、筋肉の活動 が活発になる。 弱い音を演奏中よりも強い音を演奏中の方が、筋肉の活動 が活発になる。 初心者は上唇の筋肉の活動が、下唇の筋肉の活動より小さ く、熟達者に違いはその無い。 高い音 低　筋活動　高 低い音 強い音 低　筋活動　高 弱い音 初心者 上唇 初心者 下唇 熟達者 上唇 熟達者 下唇 低　筋活動　高 ？ 筋活動 ？

Elmarらの研究結果の課題 演奏可能な音域が広い奏者と狭い奏者では、高い音と低い 音で筋肉の活動に差があるのか。 弱い音より強い音の方が筋活動が活発になるとあるが、強 弱の違いで口唇周囲の筋肉の活動に明確な差は無いとする 研究が存在する。 トランペット以外の金管楽器奏者がトランペットを演奏し た場合、初心者(熟達者)と同じ筋肉の活動をするのか？

研究方針 Elmarらの結論の妥当性について、課題点を中心に調査す る。 そのために 低い音と高い音の演奏中の筋活動を比較 弱い音と強い音の演奏中の筋活動を比較 初心者と熟達者の演奏中の筋活動を比較 の3つについて調査する必要がある。 →被験者実験によって解明していく。

発表内容 初心者は上唇の筋活動が下唇の筋活動より小さく、 熟達者にその違いは無い トランペット以外の金管楽器奏者がトランペットを演奏した際、 時間の関係上すべての実験を説明できません。 という疑問の検証を行った実験を紹介します。 初心者は上唇の筋活動が下唇の筋活動より小さく、 熟達者にその違いは無い トランペット以外の金管楽器奏者がトランペットを演奏した際、 上下唇の筋活動はどうなるのか？

被験者 被験者A 23歳 男性 トランペット歴7年 被験者B 22歳 女性 トランペット歴なし （ホルン歴12年） 被験者C （ホルン歴8年） 被験者D 18歳 トランペット歴半年

筋肉の測定部位 口角挙筋(LAO) Levator Anguli Oris 上唇の口輪筋(OOS) Orbicularis Oris Superioris 下唇の口輪筋(OOI) Orbicularis Oris Inferioris 口角下制筋(DAO) Depressor Anguli Oris

データ処理の方法 音のデータ 筋活動のデータ

マンホイットニーのU検定 データの比較にはU検定を使用した。 これにより、2つの数値群が統計学的に「差がある」か「差 が無い」かをP値を基準に判定した。 *P値：2つの数値群に「差がある」とする事が誤りであるリスク P値とは、同じ検定を行った際、そのうち＊＊回誤った結 論を得る確立

使用機器 ワイヤレスEMGロガー（ロジカルプロダクト製） 筋電センサー（追坂電子機器製） C519M（AKG製） YTR-4335GS（YAMAHA製）

それぞれ上唇の筋活動と下唇の筋活動を比較 被験者実験…熟達度について 各音 （１オクターブ分） 初心者と熟達者の筋活動の違いを比較 被験者A 被験者B 被験者C 被験者D それぞれ上唇の筋活動と下唇の筋活動を比較

ー：Ｐ＞0.05、＊：Ｐ＜0.05、＊＊：Ｐ＜0.01、＊＊＊：Ｐ＜0.001 被験者実験…結果 被験者Dの上唇の筋活動↑ 被験者Dの下唇の筋活動↓ 被験者Aの上唇の筋活動↑ 被験者Aの下唇の筋活動↓ 被験者A 被験者B 被験者C 被験者D ー ＊＊ ＊＊＊ ー：Ｐ＞0.05、＊：Ｐ＜0.05、＊＊：Ｐ＜0.01、＊＊＊：Ｐ＜0.001

ー：Ｐ＞0.05、＊：Ｐ＜0.05、＊＊：Ｐ＜0.01、＊＊＊：Ｐ＜0.001 被験者実験…まとめ 初心者と熟達者の上下唇の筋活動を比較し、結果として以 下の事が得られた。 トランペット歴の長い被験者Aは上下の唇の筋活動に差が 見られなかった。 トランペット歴が短い被験者Dは上下の唇の筋活動に差が 見られた。 トランペット以外の金管楽器を専攻する被験者B,Cは上下 の唇の筋活動に差が見られた。 被験者A 被験者B 被験者C 被験者D ー ＊＊ ＊＊＊ ー：Ｐ＞0.05、＊：Ｐ＜0.05、＊＊：Ｐ＜0.01、＊＊＊：Ｐ＜0.001

実験3_初心者と熟達者の比較

まとめ Elmarらの結論の課題点を中心に、音の高低や強度、習熟 度による筋活動を被験者実験を行い調査した。 (今回の発表では熟達度についての実験を紹介) その結果、以下の事が得られた。 初心者は上唇の筋活動が下唇の筋活動より小さく、熟達者 にその違いは無かった。 トランペット以外の金管楽器奏者がトランペットを演奏し た際には、上下唇の活動が初心者と似る。

今後の課題 初心者と熟達者での上下唇の筋活動の違いを調査 上唇の活動が活発になるのか 下唇の活動が低調するのか →被験者数を増やし、初心者/熟達者の筋活動を調査。 被験者Dの上唇の筋活動↑ 被験者Dの下唇の筋活動↓ 被験者Aの上唇の筋活動↑ 被験者Aの下唇の筋活動↓

ご清聴、ありがとうございました。

以下、質問用スライド

被験者実験1…高低 低い音の演奏中と高い音の演奏中の筋活動の比較 比較にには「マンホイットニーにU検定」を使用する。 被験者A 被験者B 被験者C 被験者D

マンホイットニーのU検定 検定とは、ある仮説が正しいと言ってよいかを判断するた めに用いる手法 仮説が正しいと仮定し、それに従う母集団から実際に観察 された標本が抽出される確立を求め判断する。 U検定は独立した2つの標本を「2つは同じ母集団から抽出 された」という仮説に基づいて検定する方法 この仮説を棄却する事が誤りであるリスクをP値で示す。 e.x)P値が0.05→2つの標本は同じ母集団から抽出されたと 考えられる確率が5％

ー：Ｐ＞0.05、＊：Ｐ＜0.05、＊＊：Ｐ＜0.01、＊＊＊：Ｐ＜0.001 被験者実験1…高音バラバラ 被験者毎に違う高い音で比較した場合 被験者A 被験者B 被験者C 被験者D 被験者A 被験者B 被験者C 被験者D OOS ＊＊＊ OOI DAO ＊＊ LAO ー：Ｐ＞0.05、＊：Ｐ＜0.05、＊＊：Ｐ＜0.01、＊＊＊：Ｐ＜0.001

ー：Ｐ＞0.05、＊：Ｐ＜0.05、＊＊：Ｐ＜0.01、＊＊＊：Ｐ＜0.001 被験者実験1…高音固定 被験者全員の高い音を揃えて比較した場合 被験者A 被験者B 被験者C 被験者D 被験者A 被験者B 被験者C 被験者D OOS ＊＊＊ OOI ＊＊ DAO ー LAO ー：Ｐ＞0.05、＊：Ｐ＜0.05、＊＊：Ｐ＜0.01、＊＊＊：Ｐ＜0.001

実験1、パターン１ 被験者毎に違う高音域比較 実験１、パターン２ 被験者全員同じ高音域 実験１結果

被験者実験1…まとめ 高い音と低い音の比較を行い結果として下記の事が得られ た。 低い音の演奏中よりも高い音の演奏中の方が、筋肉の活動 が高まる。 しかし、特定の音の高さに対して筋肉の活動量が決まるの ではなく、演奏者の演奏可能な音の高さによって筋肉の活 動に差が現れることがわかった。

被験者実験2…強弱 弱い音の演奏中と強い音の演奏中の筋活動の比較。 高い音 低い音 ♪ ♪ 弱い音 ♪ ♪ 強い音

ー：Ｐ＞0.05、＊：Ｐ＜0.05、＊＊：Ｐ＜0.01、＊＊＊：Ｐ＜0.001 被験者実験2…強弱結果 被験者A 被験者B 被験者C 被験者D OOS ＊＊＊ ＊ ＊＊ OOI DAO ー LAO ー：Ｐ＞0.05、＊：Ｐ＜0.05、＊＊：Ｐ＜0.01、＊＊＊：Ｐ＜0.001

実験2_強度の違いについて

『音の強弱の筋活動差』と『音の高低の筋活動差』を検定 被験者実験2…影響度 音の強弱で筋活動に差が出た では、音の高低と強弱ではどちらがより影響を与えている か？ 高い音 低い音 ♪ ♪ 弱い音 ♪ ♪ 強い音 『音の強弱の筋活動差』と『音の高低の筋活動差』を検定

ー：Ｐ＞0.05、＊：Ｐ＜0.05、＊＊：Ｐ＜0.01、＊＊＊：Ｐ＜0.001 被験者実験2…影響度結果 被験者A 被験者B 被験者C 被験者D OOS ー ＊＊ OOI ＊＊＊ DAO ＊ LAO ー：Ｐ＞0.05、＊：Ｐ＜0.05、＊＊：Ｐ＜0.01、＊＊＊：Ｐ＜0.001

実験2_音域と強度のどちらが…

被験者実験2…まとめ 強い音と弱い音の比較、音の強弱と高低の筋活動への影響 を調査し、結果として以下の事が得られた。 音の強弱によって上下の口輪筋の筋活動に差が見られた。 口角下制筋と口角挙筋は差が見られない被験者がいた。 音の高低と音の強弱では、どちらがより筋活動に影響を与 えているかはわからない。

被験者実験総括 被験者実験を通して得られた結果 低い音より高い音の方が筋活動が活発になり、その差は奏 者の演奏可能な音域に依存する。 弱い音より強い音の方が筋活動が活発になる筋肉が存在す る。 音の高低と音の強弱のどちらの方が筋活動に影響を与える かは分からない。 初心者と熟達者ではトランペット演奏時の上下の唇の筋活 動に違いがある。 トランペット以外の金管楽器奏者がトランペットを演奏す る際の唇の筋活動は初心者と同じ様になる。

まとめ Elmarらの結論の課題点を中心に、音の高低や強度、習熟 度による筋活動を被験者実験を行い調査した。 その結果、下記の事が分かった。 低い音より高い音の方が筋活動が活発になり、その度合い は演奏可能な音域に依存する。 弱い音より強い音の方が筋活動が活発になる筋肉が存在す る。 初心者と熟達者では上下の唇の筋活動に差がある。 他の金管楽器奏者がトランペットを演奏したら、上下の唇 の筋活動は初心者と同じ活動する。