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Development of the swallowing rehabilitation system using tongue motion estimation by intraoral electromyography.

Research Project

Project/Area Number 17K13089
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Rehabilitation science/Welfare engineering
Research InstitutionTottori University

Principal Investigator

NAKATANI Shintaro  鳥取大学, 工学研究科, 講師 (10781700)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywordsオーラルフレイル / ニューロリハビリテーション / インピーダンス制御 / 筋電位 / 等張性収縮 / 摂食嚥下障害 / リハビリテーションロボット / 舌 / リハビリテーション / 摂食嚥下 / マン―マシンインタフェース / 生体医工学 / ニューロフィードバック
Outline of Final Research Achievements

The tongue movement plays an important role in eating and swallowing. In this study, we constructed a system to assist swallowing rehabilitation to show the own motion of the tongue using a cursor on display. We measured the potentials on the gum from the electrodes installed on the mouthpiece. The signals were translated to the frequency domain using Fourier transform and split into specific bands for calculating the feature signals. We used the feature signals to estimate the motion of the tongue. This method is less uncomfortable and can use for long-term stable measurement, unlike conventional methods. Additionally, we developed a novel robotic device for vertical tongue movement. This device evaluates the agility of the tongue under a load, which may lead to a new evaluation index of tongue movement.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

現在,口腔機能低下(オーラルフレイル)の予防やオーラルフレイル状態からの回復を目的とした摂食・嚥下リハビリテーションが提唱され,様々な取り組みが進められている.しかし適切なリハビリテーションのためには医師・看護師・作業療法士など専門家チームのサポートが必要となり,すべての患者に対して行うことは難しい.また,嚥下能力強化のための体操(嚥下体操)なども提案されているが,本人にその効果が見えづらいことから継続のためのモチベーション維持が難しい.本研究の成果は,専門家のサポートがなくとも嚥下能力を強化し,リハビリテーションの成果を客観的に評価できる手法として利用することが期待できる.

Report

(5 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Dynamic resistance training device for evaluation of tongue motor function2020

    • Author(s)
      HOSHIKUMA Takashi、NAKATANI Shintaro、NISHIDA Shin-Ichiro、CHURIKI Naoki、KODANI Isamu
    • Journal Title

      Transactions of the JSME (in Japanese)

      Volume: 86 Issue: 892 Pages: 20-00229-20-00229

    • DOI

      10.1299/transjsme.20-00229

    • NAID

      130007961487

    • ISSN
      2187-9761
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Dynamics Design and Data-driven Tuning of the Rehabilitation System for Tongue2020

    • Author(s)
      NAKATANI Shintaro、SAKURAMA Kazunori、NISHIDA Shin-Ichiro
    • Journal Title

      Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers

      Volume: 56 Issue: 3 Pages: 167-175

    • DOI

      10.9746/sicetr.56.167

    • NAID

      130007809728

    • ISSN
      0453-4654, 1883-8189
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] An Isotonic Training System for Tongue Rehabilitation2018

    • Author(s)
      Nakatani Shintaro、Hoshikuma Takashi、Churiki Naoki、Kodani Isamu、Nishida Shin-Ichiro
    • Journal Title

      IEEJ Transactions on Electronics, Information and Systems

      Volume: 138 Issue: 11 Pages: 1453-1454

    • DOI

      10.1541/ieejeiss.138.1453

    • ISSN
      0385-4221, 1348-8155
    • Year and Date
      2018-11-01
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 舌の等張性挙上運動を支援するロボットシステム2020

    • Author(s)
      中谷真太朗
    • Organizer
      第11回日本ニューロリハビリテーション学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] リハビリテーションを目的としたマニュアルコントロール2020

    • Author(s)
      中谷真太朗
    • Organizer
      電気学会 制御工学および機械学習の相互強化とその応用展開調査専門委員会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒューマン・イン・ザ・ループシステム内に存在する識別器の出力補償2019

    • Author(s)
      中谷真太朗
    • Organizer
      電気学会制御・システム 合同研究会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 舌の即時動作推定のための多クラス分類法の研究2019

    • Author(s)
      石川智紹, 中谷真太朗, 西田信一郎
    • Organizer
      IEEE SMC Hiroshima Chapter Young Researchers’ Workshop
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 舌動作マウスのカーソルダイナミクス2019

    • Author(s)
      中谷真太朗, 西田信一郎
    • Organizer
      IEEE SMC Hiroshima Chapter Young Researchers’ Workshop
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 健常者を対象とした舌の等張性運動時の運動能評価2019

    • Author(s)
      星隈宇, 中谷真太朗, 西田信一郎
    • Organizer
      第10回日本ニューロリハビリテーション学会学術集会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Tongue elevation training under constant pressure using a tongue training device2019

    • Author(s)
      T. Hoshikuma, S. Nakatani, and S. Nishida
    • Organizer
      SICE 2019
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 舌のリアルタイム動作推定のための多クラス分類法の研究2019

    • Author(s)
      石川智紹,中谷真太朗,西田信一郎
    • Organizer
      日本機械学会中国四国支部卒業研究発表会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] FRITによる患者の運動能力に応じた舌運動訓練システムの設計2019

    • Author(s)
      中谷真太朗,西田信一郎
    • Organizer
      第6回制御部門マルチシンポジウム
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] A tongue-computer interface using intraoral electric potentials for tongue muscles rehabilitation2018

    • Author(s)
      Shintaro Nakatani, Naoki Churiki, Isamu Kodani and Shin-Ichiro Nishida
    • Organizer
      SICE Annual Conference 2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 舌動作推定のための電極付きマウスピースの製作2018

    • Author(s)
      岡本望,中谷真太朗,西田信一郎
    • Organizer
      日本設計工学会秋季大会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 舌の動作中における運動機能評価デバイス2018

    • Author(s)
      星隈宇,中谷真太朗,西田信一郎
    • Organizer
      日本設計工学会秋季大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 舌の運動モデルを用いた口腔内電位変化による舌運動の推定2018

    • Author(s)
      岡本望,中谷真太朗,西田信一郎
    • Organizer
      日本機械学会中国四国支部講演会
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      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 嚥下リハビリテーションのための舌の上下運動中における運動機能評価2018

    • Author(s)
      星隈宇,中谷真太朗,西田信一郎
    • Organizer
      日本機械学会 2018年度年次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 口腔内電位計測による舌運動状態の推定とリハビリテーションへの展開2018

    • Author(s)
      中谷真太朗
    • Organizer
      日本機械学会中国四国支部機素潤滑設計技術研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 舌のダンベルトレーニング装置2018

    • Author(s)
      星隈宇,中谷真太朗,西田信一郎
    • Organizer
      日本機械学会中国四国学生会第48回学生員卒業研究発表講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 舌の運動リハビリテーションシステムのための健常者運動能力評価2017

    • Author(s)
      中谷真太朗,荒木望,西田信一郎
    • Organizer
      日本人間工学会関西支部
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2022-01-27  

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