2015 Fiscal Year Research-status Report
筋活動を考慮した鼻咽腔閉鎖不全による構音障害の流体音響構造連成シミュレーション
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15K01366
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
野崎 一徳 大阪大学, 歯学部附属病院, 助教 (40379110)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古郷 幹彦 大阪大学, 歯学研究科(研究院), 教授 (20205371)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 空力騒音 / 鼻咽腔閉鎖 / 構音 / 数値流体計算 / 音響計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
筋活動を考慮した鼻咽腔閉鎖不全による構音障害の流体音響構造連成シミュレーションについて、まず、健常人の鼻咽腔閉鎖時の気道形状情報の収集を行った。摩擦音発話時に鼻咽腔閉鎖がなされることから、「うすいみそしる」と話した際の気道形状変化を調査した。調査方法は、座位にて撮影可能なX線断層撮影装置を用いて、3秒間計測した。その結果、77ボリュームを取得した。77ボリューム中から気道形状の抽出を行った。その際、高速撮影の影響による残像アーチファクトの除去等の処理を行った。得られた気道形状は、その時間変化を表しており、各々の形状に対して、数値流体計算による流れの解析を行うことにより、形状変化と気流変化の関係性について調べた。また、これらの実験に関する研究倫理の問題は、大阪大学歯学部・歯学部附属病院倫理委員会で審議され承認を得た。
気道形状の時間的な変化に関する調査に加えて、流体音響シミュレーションに関する基礎研究を行った。特に、物理実験結果と大規模数値計算結果との照合を行った。実験に用いた形状は単純化した機械モデルであるが、モデル中から発生する音は摩擦音の特性を示した。実験値と類似した計算結果を得るためには、数千万要素レベルのラージエディシミュレーションによる乱流計算が必要であることが分かった。さらに、乱流計算から得られた流れ場から音源成分を抽出し、ヘルムホルツ方程式を解くことで周波数毎の音場を算出出来ることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
鼻咽腔閉鎖時の形状変化が急激なものであり、トポロジー変化も発生するため、当初予定していた陰関数による表面形状表現を基にしたメッシュ構築を中止した。代わりに、初期形状情報を保持したまま、粘弾性体的なモーフィング技術を導入し、残像アーチファクトの影響を考慮した形状抽出手法に変更した。
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| Strategy for Future Research Activity |
現時点までの研究内容については、本年度の日本口蓋裂学会総会とWCCM2016で発表する。
健常人の「うすいみそしる」発話時の形状変化に関する流体音響連成計算を実現した後、鼻咽腔閉鎖不全症の発生要因となりうる物理・生理的条件の探索を行う。
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| Causes of Carryover |
解析ソフトウェアをオープンソース及び自前コードで代替した。さらに、解析用コンピュータについては、共用利用施設の活用や、大学研究室備え付けのPCにて代替した。
海外出張について、本年度内で研究結果が得られた後に適切な学会がなかったため、次年度での発表に持ち越したた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
海外会議発表及び国内会議発表を予定している。自動画像セグメンテーションソフトの購入を予定している。三次元プリンターによる実体化と流体音響実験を予定しており、その立体形状出力費用と実験セットアップに要する器具等の購入を予定している。
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