人体から構造物までのバイオミメティック音響学

人間の身体は、内部のノイズを隠すことに長けている。通常の状態では、心臓の鼓動や血液の流れ、消化器系のゴロゴロという音は聞こえない。（特殊な無響室の中で）極度の静寂の中でだけ、人は自分の臓器の「シンフォニー」を聞くことができる。あるテスターは「呼吸を止めると、心臓の鼓動や静脈を流れる血液の音が聞こえる」と表現した。しかし日常生活では、これらの音は組織、脂肪、液体の層によって効果的に消されている。

軟組織や体液が振動を強く吸収・発散するのに対し、胸郭や頭蓋骨は音を反射・遮断する硬い殻を形成しています（実際、超音波画像診断の専門家は、脂肪組織は音波を非常に減衰させると指摘しています）。事実、身体の “音響工学 “は、体内音が聴覚の妨げになるのを防いでいる。

このような生物学的な戦略は、建築のアナロジーを示唆している：臓器を耳から隔離するように、騒音源を隠したり クッションにしたり、重層的な材料アセンブリを構築したり、構造と空間を分離したりすることができるのです。

臓器が液体や油で満たされた空洞で覆われているように、建築家は機械装置を音響処理されたチャンバーやダクトの中に「隠す」のです。大型機械や空調システムは、隔離された機械フロアや吸音エンクロージャーに設置されることが多く、振動を抑制するためにダクトやパイプにはサイレンサーやアッテネーターが設置されます。

同様に、身体の多層構造（皮膚-脂肪-筋肉-骨）は、被覆層、断熱性のある「脂肪」空洞、および剛性のある「骨」構造という多層壁アセンブリを鼓舞する。断熱材を挟んだ質量-バネ-質量構造は、遮音性を大幅に高めることができる。

法規制では、STC（Sound Transmission Class：音響透過率クラス）を用いてこれを測定している。 STCを上げるために、アセンブリは通常、層間に質量や断熱材、柔軟な切れ目を追加する。これは、剛性要素間に減衰組織を追加するのと似ている。最後に、フローティングフロアやフレキシブルダクトが建物の構造骨格と仕上げ面を分離しているように、身体の骨格はジョイントやインフィルによってソフトな組織から効果的に分離されている。

フローティングフロア（フレキシブルパッドで支持された構造板）は、伝達ロスを大幅に改善することで、床からの衝撃音を大幅に低減することができる。同様に、フレキシブル金属ダクト（薄いフレームストリップ）は、乾式壁をスタッドから隔離し、直接音の経路を破壊して壁のSTCを改善します。地下鉄のエンジニアでさえ、同じアイデアを使っている。浮動床軌道ベアリング（ゴムバネ上のコンクリートスラブ）は、列車の車輪から床への振動の連鎖を効果的に断ち切るもので、「静止機械の支持に使われるバネ上の慣性ベースに似ている」。

İçindekiler

生物学的断熱材の建築的類似体

ノイズ源を隠す（オルガンのアナログ）： 機械的なキャビネットやバケツは、機器の周りの空洞として機能します。炉やポンプは、壁に防音ブランケットを貼った完全裏張りの部屋に置かれ、その騒音はエンクロージャーによって隔離されます（流体嚢内の臓器に似ています）。ファンの騒音を低減するため、ダクトには内部サイレンサーまたは吸音材の外部巻線が設置される。
層構造の間仕切り（スキン・オイル・マッスル）： 古典的な戦略は、外皮、空気／断熱空洞、内皮の多層壁である。これは皮膚（外側）、脂肪／筋肉（断熱材）、骨（構造）を反映したものだ。空洞は繊維状の断熱材（ミネラルウールなど）で埋められ、脂肪組織のように音を吸収する。ロックウール断熱材は、振動を減衰させながら音を遮断・吸収することで有名です。このような層は、質量-バネ-質量効果を生み出します。密度の高い層は質量を増し（低周波を遮断）、柔らかい層は減衰を加えます（中・高周波を吸収）。実際には、高いSTCを達成するために、断熱二重バテン壁や二重石膏ボード（通常はフレキシブルクリップ）が使用される。継ぎ目を平らにし、隙間を密閉することで、脂肪や組織の流路を平らにすることが直接の音漏れを防ぐのと同じように、直接的な「音響的近道」がないようにしています。
離散構造（骨格の類推）： 身体の骨は、筋肉の動きによるノイズの伝達を最小限に抑えながら構造を提供する。建物でも同様に、構造要素を居住空間から分離（アイソレート）する。ネオプレンパッドやスプリングアイソレータの上に床を浮かせることで、直接の硬い接触をなくし、振動の伝達を低減します。壁や天井では、フレキシブルなダクトが小さなバネの役割を果たします。石膏ボードがダクトに掛けられ、スタッドとの硬い接続が断ち切られます。これにより、音波の「通り道が遮断」され、振動エネルギーの通過が少なくなる。重建築の場合でも、すべての部屋や設備の下にあるフロアインシュレーターがクッションのような役割を果たし、機械音や足音が躯体全体を揺らすのを防ぐ。
空気と液体の緩衝地帯（膜の例え）： 体内の空気で満たされた空洞や膜が臓器（頭蓋の副鼻腔や肺の空洞など）を緩衝するように、建築物も空洞や空洞を利用して音を守ることができる。その顕著な例が、ダブルスキンファサードである： 2つのガラス張りの壁が換気空洞によって隔てられている。この空気バッファーは、外部からの熱と騒音の両方を軽減する。研究によれば、二重壁の間隙は「過剰な…音に対する断熱材として機能し、建物の聴覚的快適性を向上させる」という。より小規模なものでは、単純な段差や凹みのある壁（オフセットコースやエアギャップがある）であっても、音響迷路として機能し、音の直線的な伝達を防ぐ。内部の音を反射または吸収する流体層のように、これらの空洞は音のエネルギーを閉じ込め、または取り除く。

応用と実例

このような戦略は、建築において広く用いられている。 フローティングフロアはレコーディングスタジオで使用され、ゴムパッドの上に漆喰の床下地を敷くことで、衝撃を大幅に遮断する「デッド」フロアを実現している。 フレキシブルダクトの壁は、ホテルやアパートでは一般的である。ダクト層を追加することで、壁のSTCが5ポイント程度上昇することが試験装置で示されている。

Yüzen Zeminler hakkında daha fazla açıklama için bu makaleyi inceleyebilirsiniz: https://auralex.com/blog/sound-isolation-basics-how-to-build-a-floating-floor/

HVACの設計では、繊維状の媒体や微細な穴のあいたパネルで満たされたダクトサイレンサー（減衰器）が、オルガンの騒音を減衰させる流体と同じように順次設置される。音響ドアや前庭は、ジョイントカプセルやサウンドロックの役割を果たし、直接的な伝達を遮断するトランジションスペースを作ります。

その洗練された例が、ダブルスキンファサードである。ロンドンの有名な30セント・メアリー・アックス（「ガーキン」）は、通気性のある二重のシェルで温度を安定させ、通りからの騒音を緩衝している。機械的に制御することもできるエアギャップは、ちょうど副鼻腔が頭への打撃を静めるように、外部からの騒音の侵入を低減する。

交通プロジェクトでは、フローティング・スラブ・レールが世界中の地下鉄で使用されている。レールをエラストマーパッドで支えることで、近隣の病院や学校で発生する騒音を大幅に低減している。

ソース: https://www.archdaily.com/922897/how-do-double-skin-facades-work

これらすべてのケースで、設計者はサイドパスも管理している：各入口は音響的に隔離され、電気ボックスはずらされ、側壁は断熱材で満たされている。これは、ノイズを直接通過させるのではなく、複雑な経路を通して誘導する身体の傾向を模倣している。音響学における音源-経路-受信機モデル（音源で防音し、経路で減衰させ、受信機で吸収する）は、神経系が自身のノイズをフィルタリングするのと同じ原理を表している。

騒音のある建物タイプに対するガイダンス

騒音の多い建築タイプ（密集住宅、病院、学校、交通センター）に取り組む建築家やエンジニアにとって、これらのバイオミメティックな洞察は実践的な選択の指針となります：

発生源の配置と囲い込み：騒音源となる機器（発電機、ボイラー、厨房）を専用の密閉された空間に配置する。ダクトにはアコースティックプレナムエンクロージャーを使用し、騒々しい部屋は静かなゾーンから離す（繊細な肺から離れた胸の奥にしまった心臓を想像してください）。
パーティションを重ねる： 壁と床は、質量と断熱性の高いものを指定する。 FGIガイドラインでは、病室間は少なくとも45STC（プライバシーを重視する場合は50STC）必要です。これらの値を達成するためには、通常、空洞断熱と二重の漆喰（高STC）を施した床から床までのコンクリート壁が必要である。アパートの場合、2列目のスタッドやフレキシブルクリップを追加することで、上の階からの足音を防ぐことができます。
構造を切り離す： 騒がしい場所の上にあるジム、図書館、寝室には、フローティングフロア（ネオプレンパッドの上にコンクリート）を使用する。廊下にはフレキシブルハンガーを吊るし、天井を上のサービスフロアから隔離する。衛生設備は隔離ブラケットに取り付けることができる。これらの措置は、骨同士がぶつかるのを防ぐことで、関節が体を動かすのを可能にする方法を模倣している。
空気と吸収で緩衝する： 可能な限り空隙や吸収容積を設ける。道路に隣接した中庭やアトリウムでは、厚い植栽や水場（吸音造園）を吸音膜として使用する。学校内では、残響音を吸収するために吸音天井や壁パネル（通常はミネラルウールや発泡スチロール）を使用します。このような素材は、体内の脂肪組織のように、反響音を吸収し、空気中の騒音を閉じ込めます。
密閉し、ずらす： 隙間を丁寧に埋め、床と壁の継ぎ目を音響的に密閉し、オフセット形状を設計する。廊下と教室の間に、関節包や鼓膜に似た「サウンドロック前庭」を設置することで、直接音が漏れるのを防ぎます。同様に、病院では部屋と部屋の間にバスルームやクローゼットを設置し、部屋間の騒音を緩衝している。

建築家は、建物を生物として扱うべきであり、異なる層、保護空洞、隔離された臓器などを用いて、静かで快適なインテリアを作るべきである。静かな病院は患者の回復を助け、うまく導入された教室の音響は学習と集中力を高め、穏やかで静かな住宅は居住者の幸福を向上させる。研究でも確認されているように、「騒音は認知処理、メンタルヘルス、モチベーションに影響を与える」。

つまり、身体内部の静寂を建物に応用することは、単に音を遮断するためのプロセスではない。居住空間の透明性と快適性を向上させるのである。

出典: