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形状忠実な頭部物理モデルとFEモデルによる脳外傷発生メカニズムの解明に関する研究

Research Project

Project/Area Number 18800015
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Biomedical engineering/Biological material science
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

宮崎 祐介  Kanazawa University, 自然科学研究科, 助教 (70432135)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥2,780,000 (Direct Cost: ¥2,780,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,390,000 (Direct Cost: ¥1,390,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,390,000 (Direct Cost: ¥1,390,000)
Keywords救命 / 交通事故 / 機械材料・材料力学 / 生物・生体工学
Research Abstract

現状のヘルメットやエアバッグなどの防護用品の設計基準は,脳の変形を考慮せずに,単に頭部を剛体とみなしたときの並進加速度のみから算出されており,実際の脳外傷の発生にそれほど関係がないと言われている。そこで,脳外傷の発生メカニズムを解明し,それに基づく設計基準を制定することが,事故の犠牲者を減らす上で重要となる。そこで,衝撃を受ける頭部の外傷発生メカニズムを解明するために,主に頭部FEモデルを用いた研究が行われているが,生体実験データの取得が困難であるため,その妥当性は十分に検証されていない。一方で,球等の単純形状の物理モデルを用いた実験も行われているが,実際に人体で起きる現象を把握できるとは言い切れない。
そこで,本研究では特定個体の医用画像から構築された頭部の三次元CADデータからラピッドプロトタイピング技術を利用することにより,形状忠実な頭部の物理モデルを製作するとともに,同一形状を有する有限要素モデルも構築した。さらに,前年度において頭部物理モデルにより行われた衝撃実験結果により有限要素モデルの妥当性を検証した。その結果,従来研究での個体が異なる屍体実験結果を用いた検証では困難であった,頭部FEモデルの流体-構造の連成系の扱い,脳と頭蓋の境界条件および材料特性などの誤差要因の影響について検討し,定量的に同定を行うことが出来た。さらに,同定された頭部FEモデルを用いた高速度衝撃シミュレーションにより,その発生部位および形態に特徴を有する脳挫傷は頭蓋骨の解剖学的形状の影響で衝撃部位により好発部位が異なることを明らかにした。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2008 2007

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Measurement of Pressure Responses in a Physical Model of a Human Head with High Shape Fidelity Based on CT/MRI Data2008

    • Author(s)
      Miyazaki Y., Tachiya H., Amata K., and Hojo A.
    • Journal Title

      International Journal of Modern Physics B (掲載確定)

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 個体別デジタル・モデルによる自動車事故における乗員の脳応答個体差の解析2008

    • Author(s)
      宮崎 祐介、宇治 橋貞幸、持丸 正明、河内 まき子
    • Journal Title

      日本機械学会論文集C編 (掲載確定)

    • NAID

      110006685264

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 指肢のリハビリテーションを目的としたパラレルメカニズム式ウェアラブルハンドの基礎研究2007

    • Author(s)
      立矢宏, 山本奨悟, 吉田直樹, 宮崎裕介
    • Journal Title

      日本機械学会論文集C編 73・325

      Pages: 318-324

    • NAID

      110006164424

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] パラレルワイヤ駆動機構の張力評価による上体動作支援装置の開発2007

    • Author(s)
      立矢宏, 佐野巌根, 奥野公輔, 宮崎裕介, 吉田博一
    • Journal Title

      日本機械学会論文集C編 73・787

      Pages: 833-840

    • NAID

      110006271406

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] Influence of Complicated Head Shape on Intracranial Pressure Distribution at Coup and Contrecoup Sites2007

    • Author(s)
      Miyazaki Y., Yachiya H., Anata K., and Hojo A.
    • Organizer
      Third Asian Pacific Conference on Biomechanics
    • Place of Presentation
      Tokyo University
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] NTeasurement of Pressure Responses in a Physical Model of a Human Head with High Shape Fidelity Based on CT/MRI Data2007

    • Author(s)
      Miyazaki Y, Tachiya H., Anata K., and Hojo A.
    • Organizer
      Sixth International Symposium on Impact Engineering
    • Place of Presentation
      Daejeon,Korea
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 形状忠実な頭部物理・FEモデルによる脳挫傷発生メカニズムに関する研究2007

    • Author(s)
      宮崎 祐介, 穴田 賢二, 立 矢宏, 放生 明廣
    • Organizer
      日本機械学会ジョイントシンポジウム2007スポーツ工学シンポジウム&シンポジウム・ヒューマンダイナミクス
    • Place of Presentation
      筑波大学
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 形状忠実な頭部物理モデルの構築と衝撃応答計測2007

    • Author(s)
      穴田 賢二, 宮崎 祐介, 立 矢宏, 放生 明廣
    • Organizer
      第18回バイオフロンティア講積会
    • Place of Presentation
      九州産業大学
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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