A New Intraoral Six-Degrees of Freedom Jaw Movement Tracking Method Using Magnetic Fingerprints

• Project/Area Number: 23K19703
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0907:Oral science and related fields
• Research Institution: Showa University
• Principal Investigator: 森川 金汰 昭和大学, 歯学部, 助教 (30982300)
• Project Period (FY): 2023-08-31 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 磁気センサ / 姿勢センサ / 磁石 / 下顎運動 / 6自由度 / マウスピース型無線装置

Outline of Research at the Start

現存の下顎運動測定機器は、計測時に大がかりな測定装置およびその配線を装着しなければならず、被験者の生理的運動や姿勢が制限されているのが現状である。そのため被験者本来の下顎運動が詳細に測定できていない可能性が危惧されている。そこで本研究は、軽量でかつ頭部を自由な状態で測定可能な、測定誤差1mm以内のマウスピース型無線3次元６自由度下顎運動測定装置の開発および新しい3次元下顎運動測定方法の有用性の実証を目的とする。無線によりデータを送受信する事で自宅での計測をも可能にし、通院時以外に、日常生活での頭部運動の軌跡や睡眠時ブラキシズム等も知る事ができ、全身管理に貢献できることが期待される。

Outline of Annual Research Achievements

1.センシングデバイスと磁石の装着位置の検討
磁石が発生させる静磁場は、磁石からの方向や距離によって、その磁束密度ベクトルが変化する。下顎に三次元の磁束密度ベクトルを計測できる磁気センサを取り付けることで、 磁石を基準とした三次元の相対位置を計測することができる。下顎は、平行移動のみならず上顎に対して傾きを生じながら運動する。磁束密度ベクトルの傾きを補正するため姿勢センサを装着する。前歯部に磁気センサ、姿勢センサ、磁石を固定し計測していたが、開口量が30mm以上となると誤差が1.5mm以上と大きくなり計測できていない。そのため臼歯部に装着することを検討し、再度検証実験を行い十分な設定位置の確認を行う。
2.センサの位置精度評価
センサの精度を定量的に評価するためにロボットアームで生成した基準顎運動を用いながら精度検証を行っている。開口量が30mmまでは測定誤差が1.5mm以内で測定可能であるが、40mm以上では測定誤差が3.0mm以上となってしまうためセンサの改良を重ねながら、磁石の選定を再度行う必要がある。
3.マウスピース型下顎運動測定装置の作製
マウスピースの作製は、歯科用印象採得材料を用いて、上顎と下顎の歯列の型取りを行い、マウスピースシート材料を真空成形機を用いて熱成形後、咬合器に装着する。磁石と磁気センサ、姿勢センサの位置関係は平行になるように配置し、防水処理を行い固定している。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

センサの精度検証を行っているが、開口量が30mmを超えると1.5mm以上と大きく、センサの改良と磁石の再選定が必要であるため、当初の想定より時間を要している。

Strategy for Future Research Activity

今後臨床応用することを考え、センサの改良と磁石の選定を再度行うことで、開口量が40~50mmでも測定誤差が1.5mm以下を目標に改良実験を行っていく予定である。