滋賀県立大学 · 工学部／機械システム工学科

研究キーワード形状最適化・粘性ダンパ・振動抑制・接触型損傷検出・中耳の伝音特性解析・鼓膜再建

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• A Shape Optimization Approach to the Design of a Cartilage Plate Used in Cartilage Tympanoplasty2025 · 担当区分： 筆頭著者, 責任著者 記述言語： 英語 掲載種別： 研究論文（学術雑誌） DOI： 10.14456/ jrame.2025.45
• An efficient approach to shape optimization of structures with viscous dampers for strain energy minimization2023 · 担当区分： 筆頭著者, 責任著者 記述言語： 英語
• Simultaneous Optimization of Damper Arrangement and Shape in Vibration Problems (Approach using GA)2023 · 担当区分： 責任著者
• Finite element investigation of using cartilage plate with varying thickness in cartilage myringoplasty2020 · 記述言語： 英語 掲載種別： 研究論文（国際会議プロシーディングス） 参加形態： 共同（主担当）

• 生活を豊かにする知能福祉ロボット開発2015 · 担当区分： 研究代表者 資金種別： 競争的資金
• 極東アジアにおける機械設計に関するテキストの状況調査と日本の課題2010 · 配分額： 3250000円 （ 直接経費： 2500000円 、 間接経費： 750000円 ） 著者らは日本の大学で用いられている工学の教科書は易しくなってきていると考えている.このような状況は初学者の基本的理解の観点から好ましいと考えられるが,学習プロセスとして適切であるかどうか議論の余地がある.著者らは極東アジアの機械設計の教科書を調査してきた.これらの諸国の特徴は以下の通りである. 1) 中国では,教科書の内容は実用的で国家により企画されている. 2) 韓国では,英語からの翻訳と韓国のオリジナルを用いて広範囲の内容が利用されている. 3) 台湾では,アメリカの規格やヤード・ポンド法を用いた英語の教科書が使用されている. 工学は産業や社会制度に関係しているので,工学書は国家の政策に影響を受け,産業に影響を与えている.
• QOL向上のための鼓膜再建用軟骨板の形状最適設計2000 · 担当区分： 研究代表者 資金種別： 競争的資金 配分額： 4160000円 （ 直接経費： 3200000円 、 間接経費： 960000円 ） 鼓膜穿孔は中耳炎や外傷により引き起こす中耳の病気一種である。治療するときに、患者自身の耳介などから軟骨を採取し、薄板にスライスして鼓膜の穴を塞ぐ術式が時々用いられる。この方法では、孔があるときに比べ聴力がある程度回復するものの、ヒト本来の聴覚特性に十分に回復できない場合がある。申請者は聴力回復が不十分の原因が、鼓膜本来の材料定数と軟骨の材料定数に大きな差があるためであると考えている。軟骨は鼓膜に比べ、両者の密度が近いにもかかわらず、ヤング率が鼓膜のヤング率の１０分の１にも満たず、すなわち剛性不足である。この問題に対して申請者は、従来の均一厚さの軟骨板を使用する代わりに、厚さ方向に形状最適設計を行い、質量を増やさずに剛性を上げることが可能であると考えた。 本研究では、まずCTスキャンのデータを基に、中耳の機械的振動を数値的に計算するための有限要素モデルを構築した。このモデルを利用し、軟骨板のヤング率が原因で、健常時の中耳に比べ、固有振動数が低下し、それにより、聴覚特性曲線におけるピーク位置の周波数が低下していることを確認した。そして、この状況を改善するために、軟骨板の形状設計において、板厚分布をリブ状のパタン化設計するのと、形状最適設計の手法を導入し、低下した固有振動数を上げる二つのアプローチを試みた。いずれも改善が可能であることが確認できた。 また、今後のために、境界上に粘性減衰を有する場合の形状最適化の手法の開発を行った。本研究で用いる有限要素モデルでは、計算量が合理的な範囲内になるように、内耳の構造の詳細を省略し、代わりに内耳の影響を粘性ダンパーで近似した。今までは粘性ダンパーを有する場合の効率的な形状最適化の手法がないため、その手法の開発を先に行った。簡単なモデルを用いて有効性を確認した。この成果は機械部品や、構造の形状最適化の一つの手法に発展する可能性がある。

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