2026/05/15 更新

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ミヤザキ ユウスケ
宮﨑 祐介
MIYAZAKI YUSUKE
所属
工学院 准教授
職名
准教授
外部リンク

News & Media

学位

  • 博士(工学) ( 東京工業大学 )

研究キーワード

  • 衝撃生体力学

  • 安全工学

  • Impact Biomechanics

  • 衝撃工学

  • Impact Engineering

  • Safety Engineering

研究分野

  • ライフサイエンス / 生体医工学

  • ライフサイエンス / 生体材料学

学歴

  • 東京工業大学   情報理工学研究科   情報環境学専攻(機械系)

    - 2006年

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    国名: 日本国

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  • 東京工業大学

    - 2006年

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  • 東京工業大学

    - 2001年

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  • 東京工業大学   工学部   機械科学科

    - 2001年

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    国名: 日本国

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経歴

  • : ストラスクライド大学

    2005年

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  • : Strathclyde university Visiting scholar

    2005年

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  • : 産業技術総合研究所 非常勤研究員

    2004年 - 2005年

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  • : National Institute of Advanced Industrial Science and Technology

    2004年 - 2005年

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  • 金沢大学 理工研究域 機械工学系 理工研究域 機械工学系

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所属学協会

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委員歴

  • : Japan Society of Automotive Engineers  

    2008年 - 2009年   

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  • 自動車技術会   評議員  

    2008年 - 2009年   

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    団体区分:学協会

    自動車技術会

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  • : 自動車技術会 評議員  

    2008年 - 2009年   

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  • -: The society of Automotive Engineers of Japan  

    2007年   

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  • -: 自動車技術会 交通事故傷害予測と予防・医療に関する検討委員会  

    2007年   

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  • 自動車技術会   交通事故傷害予測と予防・医療に関する検討委員会  

    2007年   

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    団体区分:学協会

    自動車技術会

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  • -: 自動車技術会 技術会議安全企画部会インパクトバイオメカニクス部門委員会委員  

    2004年   

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  • 自動車技術会   技術会議安全企画部会インパクトバイオメカニクス部門委員会委員  

    2004年   

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    団体区分:学協会

    自動車技術会

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  • -: The society of Automotive Engineers of Japan  

    2004年   

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論文

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MISC

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Works(作品等)

  • estimation of window safety in pinching injury using finger models

    2009年

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  • 指はさみ傷害シミュレーションによる窓の安全性評価に関する研究

    2009年

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  • 子どもの全身モデルを用いた転倒・転落解析

    2008年

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  • 子ども用自転車ヘルメットの適合性と安全性に関する研究

    2008年

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  • 生体力学シミュレーションモデルの構築・傷害発生時の状況を傷害状態から逆問題として推定するシステムの構築

    2008年

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  • construction of digital human model for the estiamtion of injured situation

    2008年

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  • falling simulation using child fall simulator

    2008年

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  • effect of size fit on shock attenuation properties of child helmets

    2008年

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  • Finite element analysis for whole body of human

    2007年

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  • 年齢別子ども有限要素モデルの調査

    2007年

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  • 全身有限要素解析作業

    2007年

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  • Research of child fineite element models

    2007年

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  • 年齢別子ども人体モデルの調査

    2006年

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  • research for child computer model

    2006年

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受賞

  • Best presentation award

    2008年  

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  • 日本機械学会北陸信越支部賞(優秀講演賞)

    2008年  

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    受賞国:日本国

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  • JSME Young Engineers Award

    2007年  

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  • 日本機械学会奨励賞(研究)

    2007年  

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    受賞国:日本国

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  • JSAE Research Award for Graduate School Students

    2006年  

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  • (財)三井住友海上福祉財団 研究助成

    2006年  

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    受賞国:日本国

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  • 自動車技術会大学院研究奨励賞

    2006年  

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    受賞国:日本国

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  • Mitsui Sumitomo Insurance Welfare Foundation, Research grant

    2006年  

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 頭部衝撃実環境計測・脳変形解析・機械学習を用いたリアルタイム脳損傷予測手法の構築

    研究課題/領域番号:23K27957  2023年4月 - 2027年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    宮崎 祐介, 中山 晴雄, 張 月琳, 紙谷 武

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    配分額:18590000円 ( 直接経費:14300000円 、 間接経費:4290000円 )

    本研究は柔道,アメリカンフットボール,サッカー等のスポーツにおける頭部衝撃を対象に実競技環境下における計測を行い,頭部衝撃情報と医療情報が紐づいたスポーツ頭部衝撃データベースを構築する.さらには,人体頭部のデジタルツインである有限要素モデルによるシミュレーションと,フィジカルツインである次世代頭部ダミーを用いた衝撃実験により脳内変形情報のデータベース化とメカニズム解明を行う.
    これらにより衝撃条件・脳変形情報・診断情報が紐づいたデータベースを完成させ,本データベースに対して,機械学習により脳損傷リスクを判別する人工知能モデルを構築することを目的とする.今年度は実頭部衝撃環境下における脳振盪事例としてバスケットボール,ラグビー,サッカー,相撲における頭部衝突ビデオを収集し,これらのビデオより頭部衝撃時の姿勢や速度をマーカーレスで推定する手法の開発を行った.さらには,柔道においてマウスガード型センサを用いて実際の競技中での頭部の加速度データの予備的計測を行った.また,英国ラフバラ大学との共同研究において本研究で開発した次世代頭部ダミーを用いて,サッカーのヘディング時を想定した頭部衝撃実験を実施した.さらには,ヘディングにおける頭部衝撃を再現するために,材料特性を正確に反映したボールモデルの構築を行うとともに,人体有限要素モデルを用いた解析により,ヘディング時における脳変形データベースの構築を行なった.また,スポーツにおける床面衝突,対人衝突,野球ボール衝突を想定したシミュレーションを実施することにより,種々のスポーツにおける頭部衝突時の脳変形挙動データベースの構築を行なった.

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  • 多種競技における頭部衝撃継続収集と大規模力学解析に基づく脳震盪発生基準の構築

    研究課題/領域番号:20H04073  2020年4月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    宮崎 祐介, 中山 晴雄, 張 月琳

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    配分額:17940000円 ( 直接経費:13800000円 、 間接経費:4140000円 )

    本研究ではスポーツにおける広範な衝撃条件に対応した脳振盪発生基準を構築することを目的とする.具体的には以下の4点に関して研究を行うことを目的としている.
    (1)マウスピース型衝撃センサによる実競技環境下における衝撃条件・診断情報統合データの
    継続収集, (2)世界唯一の次世代頭部ダミーとシミュレーションによる衝撃再現に基づく脳
    変形情報の取得,(3)衝撃条件・診断情報・脳変形挙動からなる脳震盪データベースの構築
    (4)機械学習により広範な衝撃条件に対応した脳震盪発生基準(人工知能モデル)を構築する.
    上記のうち(1)については,コロナウイルス禍による制約のため,実競技環境下での頭部衝撃計測は困難であった.そこで,研究対象を広げ,実験室環境下でも衝撃計測が可能なサッカーにおけるヘディングを対象として,マウスピース衝撃センサを用いた衝撃計測を実施した.(2)については,(1)で計測したサッカーにおけるヘディング時の頭部衝撃データに基づきヘディング衝撃再現シミュレーションを行い,(3)のデータベースの構築を実施した.さらには,野球ボール衝突を再現したコンピュータシミュレーション,学校環境下での事故データベースに基づくサッカーにおける頭部衝撃再現シミュレーション,柔道における頭部加速度計測を再現した頭部運動シミュレーションを実施し,種々の衝突条件下における脳変形情報のデータベース化を実施した.(4)については,新たに脳ひずみ波形の特徴に基づくクラスター分析を活用した脳振盪判別手法の開発をおこなった.

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  • 頭蓋内脳挙動を評価可能な次世代頭部ダミーの世界標準の製品安全性評価法への展開(国際共同研究強化)

    研究課題/領域番号:16KK0123  2017年 - 2019年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)

    宮崎 祐介

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    配分額:12870000円 ( 直接経費:9900000円 、 間接経費:2970000円 )

    スポーツ事故(ラフバラ大学),人体コンピュータモデリング(チャルマース工科大学)に関する世界トップの研究機関と国際共同研究を展開することにより,これまでに申請者が開発した世界初かつ唯一の頭蓋内構造を有する次世代頭部ダミーを用いたスポーツ脳損傷に対する安全性評価試験法を共同開発し,その世界的普及の端緒とすることを目的とした.まず,ラフバラ大学スポーツ工学研究所の高速ボール衝突実験装置を用いて,野球ボール衝突実験を行い脳震とうメカニズムおよび評価試験法に関する研究を実施した.さらには,チャルマース工科大学においてそのシミュレーションモデルを開発し,野球ボール衝突再現シミュレーションを実施した.

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  • 衝撃生体力学を考慮した高速変形下で硬化するスポーツ用柔軟プロテクターの開発

    研究課題/領域番号:26420010  2014年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    樋口 理宏, 宮崎 祐介, 立矢 宏

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    配分額:5070000円 ( 直接経費:3900000円 、 間接経費:1170000円 )

    本研究では,衝撃負荷時のみ外殻が硬化するスポーツ用柔軟プロテクターを開発する.まず,外殻材料としてアミン系硬化のビスフェノールA型エポキシ樹脂を選定し,主剤・硬化剤の配合比を変更することで圧縮特性に及ぼすひずみ速度依存性を操作するとともに,動的粘弾性試験により緩和弾性率と配合比の関係を明らかにした.次に,弾性率の時間依存性に基づき,スポーツ用柔軟プロテクターを試作した.さらに,同プロテクターと市販のプロテクターに対して,柔軟性と衝撃吸収性を評価することで,本研究で提案した柔軟プロテクターの優位性を示した.

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  • 実症例再現と脳神経伝達機能評価を活用した時空間統合脳損傷評価への展開

    研究課題/領域番号:26350495  2014年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    宮崎 祐介, 稲次 基希, 佐藤 勝重

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    配分額:4940000円 ( 直接経費:3800000円 、 間接経費:1140000円 )

    本研究では、頭部の剛体運動から細胞損傷に至る時間フェーズ・空間スケールを統合した重症脳損傷の総合的評価に向けて、実症例データに基づいた受傷状況再現による脳実質変形メカニズム解明と傷害基準に関する研究と、脳実質変形と神経活動機能との関係性解明を目的とした基盤的研究を実施した。実症例再現においては、家庭内事故、乳幼児虐待、スポーツ事故を対象に研究代表者独自の実験・計算力学モデルを用いることにより再現し、実事故における頭蓋内脳挙動と脳実質変形メカニズムの解明を行った。神経活動機能評価においてはラットによる動物実験により脳実質変形に伴う軸索損傷と神経伝達の定量的機能評価を行った。

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  • 自動車の走行安全性を高めるタイヤ接地面の摩擦状態測定用触覚センサの開発

    研究課題/領域番号:23560158  2011年 - 2013年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    立矢 宏, 宮崎 祐介

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    配分額:5460000円 ( 直接経費:4200000円 、 間接経費:1260000円 )

    鉛直荷重,摩擦荷重と,摩擦荷重の方向が同時に測定可能な簡便な触覚センサを提案し,同センサをタイヤに取り付け,路面の摩擦係数を測定することを試みた.そのために,タイヤに任意方向の高荷重を負荷可能な走行模擬装置を開発した.同装置を用いて,センサを装着したタイヤを用い,摩擦係数測定実験を行った結果,タイヤの変形の影響を考慮することで,高荷重下において,広い範囲の摩擦係数を精度よく測定可能であることを確認した.

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  • 細胞・実空間スケールを統合した脳外傷バイオメカニクスの実験的研究

    研究課題/領域番号:23760093  2011年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

    宮崎 祐介

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    配分額:4550000円 ( 直接経費:3500000円 、 間接経費:1050000円 )

    交通事故等の各種事故において頻度・重症度から脳外傷の予防が重要であるが,その評価は既存の頭部傷害基準では困難である.脳外傷を評価可能な傷害基準を制定するためには,(a)製品評価用ダミーで計測可能な頭部の剛体運動,(b)脳実質変形,(c)細胞スケール損傷までの空間的にスケールが異なる関係をシームレスに解明することが必要である.そこで本研究では,(a)頭部の剛体運動と(b)脳実質変形の関係について超精密頭部実体モデルの構築とその衝撃実験を実施し,頭蓋骨の剛体運動と脳深部変形挙動の関係を明らかにするとともに,(b)脳実質変形と(c)細胞スケール損傷の関係を解明するために,培養神経細胞としてPC12細胞をシリコーンゲル状に培養した神経細胞培養脳実体モデルを構築し,脳実質変形と細胞損傷との関係を解明することを目標とした.本研究の結果,特に側方衝突を模擬した衝撃条件下において,脳深部変形挙動のメカニズムとして,頭蓋骨‐脳間の相対回転にともなう,左右大脳の逆向き回転による脳深部せん断変形が重要であることを明らかにした.さらに,脳実質モデルのせん断ひずみ,主ひずみともに0.25近傍にて,神経突起損傷率が急激に上昇することを明らかにした.

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  • 実形状頭部透過モデルを用いた回転衝撃を受ける脳外傷発生メカニズムの解明

    研究課題/領域番号:21760071  2009年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(B)

    宮崎 祐介

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    配分額:4810000円 ( 直接経費:3700000円 、 間接経費:1110000円 )

    本研究では脳深部まで視認可能で,かつ,実脳形状を忠実に再現した透明な脳部と,その変形挙動を外部から計測可能とする透明な頭蓋骨部で構成される頭部の物理モデルを,CT・MR画像より画像処理および精密加工技術を利用して構築した.さらに,ハイスピードカメラを用いて脳深部のひずみ分布を可視化した.その結果,脳深部の脳梁もしくは脳幹のような解剖学的に狭小な領域にひずみ集中が発生し,形状構造因子によるひずみ集中が脳深部損傷の重要なファクターであることを明らかにした.

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  • 転倒予防のための運動能力が測定可能な装着型パラレルワイヤ駆動機構の研究

    研究課題/領域番号:20560129  2008年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    立矢 宏, 西村 誠次, 宮崎 祐介

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    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

    本研究では,転倒に対する,座位および立位でのヒトのバランス維持能力測定装置を開発した.同装置はパラレルワイヤ駆動機構を用い,その出力部で身体の傾斜方向を誘導する.また,ヒトがバランスを維持できなくなった場合は,同出力部で身体を速やかに支持する.したがって,ヒトの転倒瞬間の挙動を安全かつ再現性高く測定できる.同装置を用い,転倒が生じる瞬間の重心位置や身体傾斜角度を測定し,ヒトのバランス維持能力の個人差,身体傾斜方向による特徴などを明らかにできることを確認した.

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  • 形状忠実な頭部物理モデルとFEモデルによる脳外傷発生メカニズムの解明に関する研究

    研究課題/領域番号:18800015  2006年 - 2007年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  若手研究(スタートアップ)

    宮崎 祐介

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    配分額:2780000円 ( 直接経費:2780000円 )

    現状のヘルメットやエアバッグなどの防護用品の設計基準は,脳の変形を考慮せずに,単に頭部を剛体とみなしたときの並進加速度のみから算出されており,実際の脳外傷の発生にそれほど関係がないと言われている。そこで,脳外傷の発生メカニズムを解明し,それに基づく設計基準を制定することが,事故の犠牲者を減らす上で重要となる。そこで,衝撃を受ける頭部の外傷発生メカニズムを解明するために,主に頭部FEモデルを用いた研究が行われているが,生体実験データの取得が困難であるため,その妥当性は十分に検証されていない。一方で,球等の単純形状の物理モデルを用いた実験も行われているが,実際に人体で起きる現象を把握できるとは言い切れない。
    そこで,本研究では特定個体の医用画像から構築された頭部の三次元CADデータからラピッドプロトタイピング技術を利用することにより,形状忠実な頭部の物理モデルを製作するとともに,同一形状を有する有限要素モデルも構築した。さらに,前年度において頭部物理モデルにより行われた衝撃実験結果により有限要素モデルの妥当性を検証した。その結果,従来研究での個体が異なる屍体実験結果を用いた検証では困難であった,頭部FEモデルの流体-構造の連成系の扱い,脳と頭蓋の境界条件および材料特性などの誤差要因の影響について検討し,定量的に同定を行うことが出来た。さらに,同定された頭部FEモデルを用いた高速度衝撃シミュレーションにより,その発生部位および形態に特徴を有する脳挫傷は頭蓋骨の解剖学的形状の影響で衝撃部位により好発部位が異なることを明らかにした。

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  • Analysis for Injury in case of Impact by a Multibody-FE Hibrid Model for Human Body

    2006年

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    資金種別:競争的資金

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  • 有限要素法による頭部傷害メカニズムに関する研究

    2006年

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    資金種別:競争的資金

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  • マルチボディ-有限要素ハイブリッドモデルによる衝撃を受ける人体の傷害解析

    2006年

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    資金種別:競争的資金

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  • 子供マルチボディモデルによる遊具環境危険度マップの提示法に関する研究

    2006年

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    資金種別:競争的資金

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  • パラレルメカニズムを利用した福祉機器の開発

    2006年

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    資金種別:競争的資金

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  • The method to Exhibit a map of Injury Hazard for a Play Eqquipment surrounding Children

    2006年

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    資金種別:競争的資金

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  • Research for Head Injury Mechanism by using Finite Element Method

    2006年

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    資金種別:競争的資金

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  • Development of a Welfare system by using Parallel Mechanism

    2006年

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    資金種別:競争的資金

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