【研究分野】生体医工学・生体材料学

【研究領域課題番号】15K01292 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バイオメカニクス / シミュレーション外科 / 先天変形 / 漏斗胸 / 有限要素法 / 構造解析 / 画像診断 / 生体力学 / 胸郭 / シミュレーション / コンピューター支援外科 / 手術 / 力学 / 解析

【研究成果の概要】

胸郭の陥没を主徴とする先天性疾患である漏斗胸に対しては、金属バーを装着して陥没部分を挙上する手術が行われている。胸郭の形態は個体差が存在する。ゆえに良好な形態を得るためには単純にバーを装着するのみでは不十分であり、個々の胸郭の形態を観察しながら、一部の骨を離断したり、バーを装着する位置を変化したりする工夫が必要である。このように個々の患者の胸郭の特性にかんがみ、異なった手術計画をとる必要がある。そこで本研究においては、それぞれの患者について最良の結果を得るためには、どの肋間にバーを装着し、どの部分を離断すれば良いのかについての具体的な手術計画を立てるシステムを開発することを目的として行われた。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】外科学一般

【研究領域課題番号】24591866 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

simulation / modeling system / stent graft / migration / aortic aneurysm / curvature / torsion / 大動脈 / ステントグラフト / シミュレーション / 瘤 / 腹部大動脈瘤 / 構造解析

【研究成果の概要】

腹部大動脈瘤内に留置されたステントグラフトは、機種によって異なった振る舞いをする。また、屈曲やねじれなどの因子は留置後に徐々に変化をすることがわかった。その数値化と視覚化に、独自のモデルを用いて成功した。それによりmigrationして破裂に至るリスクが明らかにされ、臨床への一助となると考えられた。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】船舶工学

【研究領域課題番号】05302053 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

FEM / 製品モデル / シミュレーション / 構造解析 / 構造設計 / CIM / CAE / CAD / 有限要素解析(FEM) / プリ・プロセッサ / 有限要素モデル / 解析モデル / メッシュ分割 / 有限要素法モデル / ポスト・プロセッサ / プロダクト・モデル

【研究成果の概要】

汎用の有限要素解析用システムの周辺システムとして,既に多くのソフトウェアが開発されているが,それらは解析に必要な解析データ生成用のプリ・プロセッサや解析結果を可視化するポスト・プロセッサなどが殆どである。これらのプリ/ポスト・プロセッサは,単なるインターフェースのみに重点が置かれており,情報の共有という観点からの研究が不足している。
本研究では,著者らが既に開発している「造船CIM」用製品定義システム(SODAS)をベースに,鋼構造物である船体構造のFEM解析モデラ-に関する研究を行った。有限要素解析システムとしてNASTRANとMARCを選定し(以下,汎用FEMソフトと呼ぶ),製品定義システムから自由かつ容易に解析用データの生成を可能とするシステムの構築を目的とした。
本研究では,製品定義システムによって定義される製品モデルの情報を有効に利用し,汎用FEMソフトにける有限要素モデルの情報を生成することを検討した。この際に,製品モデルの情報として定義されている形状情報は当然のこと,鋼構造物を構成する部品がどのように構成しているかといった情報を表現する接合関係情報が重要な役割を果たすことを理解することができた。また,様々な解析目的に応じた有限要素の要素タイプを選択する必要があるが,製品モデルに記述される部品の種類の情報を利用することによって,解析に必要となる有限要素の要素タイプを自動的に選定することができた。15EA04:さらに,本研究によって構築したシステムはベースとした製品定義システムに柔軟に対応しているので,単に設計における構造解析ステージだけでなく,生産ステージにおける構造解析に利用を可能とした。その一例として,造船における搭載ブロックの吊り作業における構造解析を支援する概念をシステムとして実現することができた。

【研究種目】総合研究(A)

【研究期間】1993 - 1994

【配分額】4,900千円 (直接経費: 4,900千円)

【研究分野】船舶構造・建造

【研究領域課題番号】04402036 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

線状加熱 / 板曲げ加工 / シミュレーション / 構造解析 / FEM / CIM / 面内収縮 / 面外変形 / 撓鉄(ぎょうてつ)作業 / シミュレータ / 有限要素解析 / 熱収縮 / 非線形大撓み解析 / 高周波誘導加熱 / 撓鉄 / 曲がり板 / モデル / アイリパラメトリック要素 / 厚板 / 大たわみシェル解析

【研究成果の概要】

造船業では、船体の独特な曲がり形状を実現するために、ガスバーナーを用いて鋼鈑を曲げ加工する技術が不可欠である。この曲げ加工技術は撓鉄(ぎょうてつ)作業と呼ばれ、造船業における固有技能の一つである。本研究では、この撓鉄作業に着目し、計算機を利用したシミュレータを作成することによって、撓鉄作業の技術の伝承、さらに装置化や自動化を実現可能とすることを目的とする基礎研究である。
線上加状は熱加工であるから熱弾塑性解析法が最も有効な解析法であると考えられ易いが、シミュレーションには適すものではないと判断した。そこで本研究では、非線形大暁み解析法である有限要素法による板曲げ問題のための弾性解析法を用いることとした。
先ず、撓鉄作業のシミュレーションを念頭に、撓鉄作業のモデリングについて研究した。特に、線状加熱による面外変形と熱収縮をモデル化するために、外力と拘束条件を検討した。実験結果を用いて、面外変形における荷重条件として、焼き線から一定距離だけ離れた接点に上記の曲げモーメントを付加することとした。さらに熱収縮における荷重条件として、熱収縮を起こす等価な圧縮加重を焼き線から一定距離だけ離れた接点に対してかける外力のモデル化を行った。また、拘束条件としては焼き線の中点に相当する接点を全自由度拘束した。そして、以上のモデル化を考慮した板曲げ加工の実用シミュレータをワークステーション上に構築した。
さらに、構築したシミュレータの有効性を確認するために、シミュレータによって得られる結果と、実験値との比較を行うことによって、曲げ加工シミュレータ用に構築した有限要素プログラムの有効性、および面外変形・熱収縮のモデル化を検証した。その結果としては、シミュレータとしての定性的な変形挙動は充分満足しているものと確認することができた。

【研究種目】一般研究(A)

【研究期間】1992 - 1994

【配分額】15,500千円 (直接経費: 15,500千円)