コンタクトスポーツ骨導シミュレーションによるHead&Earプロテクターの開発

• 研究課題/領域番号: 17K01775
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: スポーツ科学
• 研究機関: 東北学院大学 (2019-2020); 仙台高等専門学校 (2017-2018)
• 研究代表者: 濱西 伸治 東北学院大学, 工学部, 准教授 (00374968)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: コンタクトスポーツ / 難聴 / 骨導 / ３Ｄプリンタ / 剣道 / ３Dプリンタ / 打撃 / アメフト / ハニカム構造 / 頭部 / 聴覚器官 / 頭部モデル / シミュレーション

研究成果の概要

我々は，頭部への打撃実験やシミュレーションにより，頭部に激しい衝撃を伴うコンタクトスポーツの愛好者に見られる難聴が，打撃によって頭蓋骨を伝わる振動である「骨導」が大きな要因となっているのではないかという仮説に至った．そこで３Ｄプリンタの技術を用いて衝撃を吸収できるサポーターを面防具に装着すれば，打撃による骨導が低減できるのではないかと考え，本課題ではサポーターによる面防具への打撃・音圧低減効果を評価するため，人頭模型を用いた打撃実験を行った．
その結果，サポーターを面防具に装着した場合，約30%衝撃を低減しており，サポーターの使用により打撃低減効果が認められた．

研究成果の学術的意義や社会的意義

頭部に激しい衝撃が繰り返し加わるコンタクトスポーツの愛好者に難聴患者が多く見られる事実から「コンタクトスポーツ難聴」の可能性を初めて明らかにし，衝撃・騒音を防ぐための「Head&Earプロテクター」の開発を試みた．近い将来，コンタクトスポーツに活用されることが予想される．
また，日常的に過度な振動や騒音にさらされるような工場や工事現場などの環境では「職業性難聴」への懸念が以前から警告されている．Head&Earプロテクターの開発によって職場環境や労働者の健康に及ぼす，社会的意義は非常に大きい．

研究成果

• [国際共同研究] Incheon National University(韓国)
• [国際共同研究] Incheon National University(韓国)
• [国際共同研究] Incheon National University(韓国)
• [雑誌論文] Objective assessment of autophony during phonation in the diagnosis of patulous Eustachian tube patients (2021)
  • 著者名/発表者名: Ryoukichi Ikeda, Shinji Hamanishi, Toshiaki Kikuchi, Hidetoshi Oshima, Yoshinobu Kawamura, Yusuke Kusano, Tetsuaki Kawase, Yukio Katori, Hiroshi Wada, Toshimitsu Kobayashi
  • 雑誌名: Auris Nasus Larynx 巻: 48(4) 号: 4 ページ: 738-744
  • DOI: 10.1016/j.anl.2020.12.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis for Packing State of the Packed Bed of Hydrogen Storage Alloy Using Discrete Element Method (2020)
  • 著者名/発表者名: Yuya ONO, Tomohiro OTANI, Masahiko OKUMURA, Shinji HAMANISHI, Yasuhiro SAITO, Yohsuke MATSUSHITA, Hideyuki AOKI
  • 雑誌名: 日本エネルギー学会誌 巻: 99 号: 4 ページ: 41-51
  • DOI: 10.3775/jie.99.41
  • NAID: 130007837685
  • ISSN: 0916-8753, 1882-6121
  • 年月日: 2020-04-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Longitudinal changes in dynamic characteristics of neonatal external and middle ears (2020)
  • 著者名/発表者名: Nattikan KANKA, Michio MURAKOSHI, Shinji HAMANISHI, Risako KAKUTA, Sachiko MATSUTANI, Toshimitsu KOBAYASHI, Hiroshi WADA
  • 雑誌名: International Journal of Pediatric Otorhinolaryngology 巻: 134 ページ: 110061-110061
  • DOI: 10.1016/j.ijporl.2020.110061
  • NAID: 120006848747
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Impact-induced bone conduction simulation to determine the cause of hearing loss in kendo players (2018)
  • 著者名/発表者名: Hamanishi S, Kim N, Mo S
  • 雑誌名: Proceedings of the 2017 international Budo Conference 巻: Supplement ページ: 48-49
  • 査読あり
• [学会発表] Cntn5-ex4欠損マウスの聴覚機能と社会的行動の解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐野 英美, 石田 悠, 田中 絢子, 秋元 将吾, 今井 悠二, 吉見 一人, 濱西 伸治, 小出 剛, 霜田 靖
  • 学会等名: 第43回日本神経科学大会
• [学会発表] 聴覚のミステリーへようこそ！ (2020)
  • 著者名/発表者名: 濱西伸治
  • 学会等名: ジュニアドクター育成塾 サイエンスセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 大径円板状刃物の摩擦熱による刃先振れシミュレーション (2020)
  • 著者名/発表者名: 菊池大輝, 國井厚嘉, 熊谷進, 濱西伸治
  • 学会等名: 日本機械学会東北学生会 第50回卒業研究発表講演会
• [学会発表] 超音波を用いた空間温度測定法の評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐藤光司，高橋学，濱西伸治
  • 学会等名: 日本機械学会東北学生会 第50回卒業研究発表講演会
• [学会発表] ティンパノメトリーとSFI 技術を用いる新型診断装置イアドック(EarDoc)の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: カンカー ナッティカーン，村越 道生，濱西 伸治，和田 仁
  • 学会等名: 日本機械学会 第30回バイオフロンティア講演会
• [学会発表] ３Ｄプリンタを用いた新しい面防具衝撃低減サポーターの提案 (2019)
  • 著者名/発表者名: 濱西伸治
  • 学会等名: 第52回 日本武道学会
• [学会発表] 3Dプリンタを用いたサポーターによる剣道面防具の打撃低減効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 濱西伸治，青木良浩，渡邊隆
  • 学会等名: 第32回バイオエンジニアリング講演会
• [学会発表] Effects of Excessive Impact on Bone Conduction in Contact Sports (2019)
  • 著者名/発表者名: Shinji HAMANISHI, Namkeun KIM, Seongho MO, Takashi WATANABE, Yoshihiro AOKI
  • 学会等名: Summer Biomechanics, Bioengineering, and Biotransport Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation of Chronological Changes in Dynamic Characteristics of Neonatal Ears Using Sweep Frequency Impedance (SFI) Technique (2019)
  • 著者名/発表者名: Nattikan KANKA, Michio MURAKOSHI, Shinji HAMANISHI, Hiroshi WADA
  • 学会等名: Association for Research in Otolaryngology 43rd AnnualMidWinter Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Experimental and Computational Approaches for Studying Excessive Impact-Induced Hearing Damage in Contact Sports (2019)
  • 著者名/発表者名: Shinji HAMANISHI, Jongwoo LIM, Namkeun KIM
  • 学会等名: Association for Research in Otolaryngology 43rd AnnualMidWinter Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 聴覚過敏関連遺伝子欠損マウスを用いた聴覚機能の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 秋元将吾，濱西伸治，霜田靖
  • 学会等名: 第24回高専シンポジウムin Oyama
• [学会発表] ゆりかごからグランド・ジェネレーションまで －聴覚のメカニクスを医療・福祉・スポーツへ－ (2019)
  • 著者名/発表者名: 濱西伸治
  • 学会等名: 第72回 電気通信大学 脳科学ライフサポート研究センター(BLSC)セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 眼電図（ EOG ）を用いた ALS 患者におけるコミュニケーションツールの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 作田和輝, 渡邊隆, 濱西伸治
  • 学会等名: 日本機械学会 東北学生会 第49 回学生員卒業研究発表講演会
• [学会発表] 中耳腔が中耳動特性に与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 日本機械学会 東北学生会 第49 回学生員卒業研究発表講演会
  • 学会等名: 南條真友子, 濱西伸治 , 和田仁
• [学会発表] 防具モデル用いた面打撃シミュレーション (2018)
  • 著者名/発表者名: 濱西伸治
  • 学会等名: 第51回 日本武道学会
• [学会発表] 有限要素モデルによる中耳・内耳病変診断装置用プローブの検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 濱西伸治，村越道生，和田仁
  • 学会等名: 日本機械学会 第31回バイオエンジニアリング講演会
• [学会発表] 剣道打撃時の骨導に及ぼす頭部軟組織の影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 菊地航平，濱西伸治
  • 学会等名: 日本機械学会 東北学生会 第48 回学生員卒業研究発表講演会，福島県郡山市，2018年3月7日
• [学会発表] Difference in the Dynamic Behavior of the Hearing Apparatus Between Neonates and Adults: The Effects on Tympanometry (2017)
  • 著者名/発表者名: Murakoshi M, Hamanishi S, Aithal V, Joseph K, Wada H
  • 学会等名: XVI Congress of the International Societyof Biomechanics(ISB2017), Brisbane, Australia, Jul 27, 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamic Characteristics of Neonatal Ear up to 6kHz using a Finite Element Modeling Approach (2017)
  • 著者名/発表者名: Hamanishi S, Murakoshi M, Wada H
  • 学会等名: XXVI Congress of the International Societyof Biomechanics(ISB2017), Brisbane, Australia, Jul 27, 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Impact-induced Bone Conduction Simulation to Determine the Cause of Hearing Loss in Kendo Players (2017)
  • 著者名/発表者名: Hamanishi S, Kim N, Mo S
  • 学会等名: 2017 International Budo conference, Japanese Academy of Budo 50th Annniversary Conference, Osaka, Sep 6, 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Improvement of Skills in Interactive Teaching Through Objective and Quantitative Evaluation by Students and Teachers (2017)
  • 著者名/発表者名: Wako K, Sekido M, Hamanishi S, Okumura M, Takeda J, Ishi H, Miyazaki Y, Hongo S, Sakuraba H, Yamada H, Yairi S, Yagyu H, Matsubara M, Suzuki K, Tanaka Y, Oshima M
  • 学会等名: 11th International Symposium on Advances in Technology Education (ISATE2017), Ngee Ann Polytechnic, Singapore, Sep 21, 2017
  • 国際学会
• [備考] 東北学院大学 工学部 機械知能工学科 濱西伸治研究室
  • URL: https://www.facebook.com/T.G.hamanishi
• [備考] 仙台高等専門学校 名取キャンパス 教員業績公開（濱西伸治）
  • URL: https://www.sendai-nct.ac.jp/wp-content/themes/omc/files/college/113_03_02.pdf