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数値流体シミュレーションと心理音響解析による快音歯科ドリルの設計

研究課題

研究課題/領域番号 22K09999
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分57030:保存治療系歯学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

山田 朋美  大阪大学, 大学院歯学研究科, 助教 (70452448)

研究分担者 野崎 一徳  大阪大学, 歯学部附属病院, 准教授 (40379110)
LI CHUNGGANG  神戸大学, システム情報学研究科, 講師 (70650638)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード歯科ドリル / 数値流体力学 / シミュレーション / 音響心理 / 数値シミュレーション / 心理音響 / 音
研究開始時の研究の概要

本研究は、スーパーコンピュータを用いた数値流体音響シミュレーションにより歯科ドリルの発音現象を検討し、音響物理実験や主観的心理評価実験と組み合わせた検証により、不快音の発生を抑えた歯科ドリルの設計につなげるという意義のある研究である。

研究実績の概要

歯科ドリルのキーンという音は多くの患者さんに嫌われる音であり、歯科ドリル音対策は患者が快適に治療を受けるための重要な課題である。
口の中にある硬い歯を削るために、1分間に40万回転もの高速で回転する直径10ミリほどの小さな機器である歯科用ドリルは、車や飛行機などで従来より行われている様々な騒音対策が実施できない現状がある。歯科ドリルの音がどこでどのように発生するのかが、未だ十分に解明されていない現状から、我々は歯科ドリルの発音現象を解明することが効果のある対策につながると考えている。
そこで、本研究では空力音響工学手法を用いた数値流体シミュレーションにより発音現象を明らかにし、音響物理実験や主観的心理評価実験と組み合わせた検証により、不快感を抑えた新しい歯科ドリルの設計につなげることを目的としている。
2年目の今年度は、羽根車と軸受けの検証をすすめた。初年度に行った数値流体シミュレーションを応用して、形態を変化させた羽根車において空力流れと音の違いについての検討を行った。これらの成果の一部を仙台で開催された国際学会において報告した。おおむね計画通りに進んでおり、目的を達成に向けて次年度も心理評価実験や音響物理解析などの検討を加える予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究協力者との連携が進んでおり、形態による違いを高度なスパーコンピューターを用いたことにより、予測していた計算時間が大幅に短縮できたため

今後の研究の推進方策

ドリル内部の形状が切削時の歯科ドリル音に与える影響について、音響心理および音響物理面からの検討を進める予定である

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Taiwan 成功大学(その他の国・地域)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 台湾・成功大学(その他の国・地域)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Sound Environment during Dental Treatment in Relation to COVID-19 Pandemic2023

    • 著者名/発表者名
      Yamada Tomomi、Nozaki Kazunori、Hayashi Mikako、Kuwano Sonoko
    • 雑誌名

      Acoustics

      巻: 5 号: 4 ページ: 987-998

    • DOI

      10.3390/acoustics5040056

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ウィズコロナにおける歯科診療環境2022

    • 著者名/発表者名
      山田 朋美, 野﨑 一徳; 林 美加子
    • 雑誌名

      日本健康科学学会誌

      巻: 51 ページ: 55-56

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 歯科診療室の音環境の変化,特集 With・Afterコロナと音環境2022

    • 著者名/発表者名
      山田 朋美
    • 雑誌名

      音響技術

      巻: 19 ページ: 135-139

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 歯科診療室におけるエアロゾル感染対策と音環境の検討2024

    • 著者名/発表者名
      山田朋美,南部恵理子, 野﨑一徳,桑野園子,林美加子
    • 学会等名
      日本音響学会 騒音・振動研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 歯科診療空間の音環境2023

    • 著者名/発表者名
      山田 朋美
    • 学会等名
      第72回日本口腔衛生学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fusobacterium nucleatumに着目した歯科診療による周囲環境汚染2023

    • 著者名/発表者名
      阪本敬、関根伸一、山田朋美、村上旬平、秋山茂久
    • 学会等名
      第40回日本障害者歯科学会学術大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 快適な歯科治療環境をめざしたエアロゾル対策の試み2023

    • 著者名/発表者名
      山田朋美,南部恵理子,古々本一馬 , 野﨑一徳,阪本敬,花本博,村上旬平,関根伸一,中村昇太,秋山茂久,大下裕一,村上秀明,林美加子
    • 学会等名
      第52回日本医療福祉設備学会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Psychoacoustic Evaluation of the Combined Noise from Devices in Dental Clinics2023

    • 著者名/発表者名
      Yamada T, Nozaki K, Hayashi M, Kuwano S.
    • 学会等名
      52nd International Noise Control Engineering
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Application of CFD for Pressure and Velocity Simulation and Aerodynamic Noise Prediction in Dental Air Turbine Handpieces(DAH)2023

    • 著者名/発表者名
      Lu Chi Chou, Li Chung Gang, Yamada T, Nozaki K
    • 学会等名
      Twentieth International Conference on Flow Dynamics
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ウィズコロナにおける歯科診療環境2022

    • 著者名/発表者名
      山田 朋美, 野﨑 一徳, 林 美加子
    • 学会等名
      日本健康科学学会 第37回学術大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Masking effect of sounds during treatment on dental drill sound.2022

    • 著者名/発表者名
      Yamada T, Nozaki K, Hayashi M, Kuwano S.
    • 学会等名
      51st International Noise Control Engineering
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Aeroacoustic Noise Prediction of the Dental Air-Turbine Handpiece using Supercomputer.2022

    • 著者名/発表者名
      Li ChungGang;Yamada T, Nozaki K, Hayashi M, Tsubokura M.
    • 学会等名
      International Dental Materials Congress 2022 (IDMC2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Noise Prediction of a Dental Air-Turbine Handpiece using Sound Quality Evaluation.2022

    • 著者名/発表者名
      Yamada T, Hayashi M, Kuwano S.
    • 学会等名
      International Dental Materials Congress 2022 (IDMC2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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