Development and Motion Analysis of an Upper Limb Disability-Assisted Intraoral ICT Equipment Operation Device for Oral Frailty Prevention

Research Project

Project/Area Number	22K12936
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 90150:Medical assistive technology-related
Research Institution	The Nippon Dental University
Principal Investigator	亀田剛日本歯科大学, 新潟生命歯学部, 講師 (30277610)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	坂本信新潟大学, 医歯学系, 教授 (80215657)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000) Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Keywords	オーラルフレイル / 支援機器 / 予防 / 上肢障害 / ICT機器操作 / 健康寿命 / ウェアラブルデバイス / オーラルフレイルの予防 / 健康寿命の延伸 / 口腔トレーニング
Outline of Research at the Start	オーラルフレイルの予防には日常の訓練が重要であり、それには舌の運動が深く関係する。ALSや脊髄損傷などの多くの上肢障害者はコミュニケーション手段としてコンピュータなどのICT機器を使用し、下唇や棒などを口に咥えて入力操作を行っている。そこで、本研究ではICT機器を介したコミュニケーション支援と健康寿命の延伸に重要な「オーラルフレイル」対策を兼ねた口腔内ICT機器操作装置を開発し動作解析する。口腔内に本装置を装着することにより舌を動かしICT機器を操作する過程が口腔トレーニングとなり、自然に口腔機能や口腔衛生状態を良好に保ち、全身フレイルへの移行を阻止できる。
Outline of Annual Research Achievements	本研究で開発する装置は、口腔内に装着し、口唇と上下顎の歯で把持し、舌を突き出し舌尖でICT機器を操作しながら開閉口筋を活性化することにより口腔トレーニングを兼ねるものである。令和4年度は、デバイスのメカニズムや骨格(外形形状)の設計を行い、令和５年度に電子回路関係の完成とそれを組み込んだ外形を含めた装置の試作を行い、in vitroでの動作検証を行う予定であった。しかし、令和４年はまだコロナ禍にあり、電子部品の供給が不安定であり、供給まで最低数か月～半年かかる状態であった。今後の状況が見えないことから、電子部品や測定器等を先に発注した上で、令和４年度に当初の５年度の内容を行うことにした。作業はショート対策として、デジタル低電位測定器(春日電機)により非接触で静電気を測定した後に、イオナイザー稼働下にて作業を行った。C言語でプログラムを作成し、電子回路にインストールして、Windows 7,10,11を搭載した各コンピュータに有線で接続して動作を確認した(上下/左右方向、右/左クリック)。予定していたポテンショメータを試験的に入手し、動作確認したが、うまくプログラムが動作しなかったため、他の方式に変更した。また、動作確認中はスペクトラムアナライザーにて電磁波(1-2000Hz)を計測し、問題となるような電磁波の検知は認められなかった。プログラムや接続にも問題はなく、本システムは支援機器として今後の開発に十分に利用可能であった。本結果は、令和５年４月の日本歯科理工学会第81回学術講演会(2023年4月15～16日、東京)で発表した。令和４年度の予算の一部を令和５年度に繰り越し、令和５年度には、操作性を考慮したスイッチ類の組み合わせをテストし、それらを組み込む外骨格部の形態を決定、製作する予定である。現在開発継続中である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 令和４年のコロナ禍による電子部品の供給が不安定な状態から、早期にいくつかの企業と折衝を行い、電子部品や測定器等を先に発注した上で、当初の予定を変更し、最も時間がかかる令和５年度の内容を先に行うことにし、電子回路関係の開発を先に完成させたため、順番は逆になったが、おおむね順調に進展していると言える。令和５年度には、令和４年度の繰り越し分を使用し、操作性を考慮したスイッチ類の組み合わせをテストし，それらを組み込む外骨格部の形態を決定、製作する予定である。調達に時間のかかる必要な機器や機材などの多くはすでに調達しており、必要な環境整備もすでに完了している。
Strategy for Future Research Activity	令和5年度に行う電子回路関係の開発およびin vitroでの動作確認は令和4年度に繰り上げて終了したため、令和５年度には、令和4年度に行う予定であった電子回路関係を組み込む外骨格部の形態を決定、製作する予定である。また、この際に、操作性を考慮したスイッチ類の組み合わせも併せてテストする予定である。外骨格部の形態を決定、製作に必要な3Dスキャナー等の供給まで通常よりもコロナ禍による影響で時間のかかる機器や機材などの多くについては、令和4年度にすでに購入済みであるため、すぐに開発を継続可能である。以上の結果に対して、発表可能な範囲の結果で学会発表を行う予定である。さらに論文発表への準備のためのデータを蓄積していく予定である。