2018 Fiscal Year Research-status Report
頭部加速度と咬合力を同時計測するマウスガード型ウェアラブルセンサの作製
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17K11773
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University |
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Principal Investigator |
上野 俊明 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 准教授 (30292981)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 敬広 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (10632317)
中禮 宏 東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (50431945)
林 海里 東京医科歯科大学, 歯学部附属病院, 特任助教 (30803192)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | マウスガード / ウェアラブルセンサ / フォースセンサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
運動時の咬合状態の確認は，筋電図活動の変化に関する報告はあるが，歯列にかかる咬合圧や衝撃圧を測定した報告はない．その測定にはフォースセンサ内蔵マウスガード（MG）型ウェアラブルセンサが有用と考えられるが，開発に至っていない．そこで，本来の防護機能を損なうことなく，口腔機能も障害せず，快適性も担保される位置にフォースセンサを埋設し、耐久性や破損事故等にも配慮した形でフォースセンサを左右第一大臼歯部に埋設させたMG型センサデバイスを試作し、口腔内での実装テストに向けたセンサデバイスの挙動試験を開始した．
昨年度、フォースセンサ内臓MG型デバイスを試作し，センサ上下面のMG材の厚みを変化させ、MG材の厚みの変化がセンサ出力の挙動への影響を調べた．１）センサ上面のMG材の厚さに関わらず，荷重とセンサ出力には正の相関関係が認められた．一定荷重におけるセンサ出力は，センサ上面のMG材の厚さとセンサ出力に概ね負の相関関係がみられ，厚さが増すとセンサ出力は低かった．２）センサ上下面のMG材の厚さに関わらず、荷重とセンサ出力には正の相関関係が認められた．
センサ上下面それぞれMG材の厚さ変化で圧力センサの出力が変化することが分かり、 MG型ウェアラブルセンサ開発にあたり、センサ上下面それぞれのMG材の厚みに応じた固有の補正が必要であることが明らかとなった．
今年度は、共同研究者（和田）、研究協力者（金城）らによりフォースセンサとしてFlexi Force（FF：ニッタ）を，試験MG材のエチレン酢酸ビニル共重合体を主成分とするERKOFLEX（ERKODENT）を積層して、MG型センサデバイスを試作した．
各実験対象者における予備実験を行い、MG型センサデバイス中に埋設されたフォースセンサの出力と筋電図活動強度の関係性との違いを比較した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度、ラミネート加工したフォースセンサの挙動データ確認を目的とし、MG型センサデバイスではフォースセンサを熱可塑性樹脂のMGシート材でサンドイッチ加工し、センサ校正を検討した．その結果、１）「MG型ウェアラブルセンサ開発にあたり、センサ上下面それぞれのMG材の厚みに応じた固有の補正が必要であることが明らかとなった」が、２）咬合圧付加試験機・EZ-LX用装置の作製・校正などには至らなかった．
今年度は、当初厚さ依存性を確認しながら，データ校正作業を行うことから、市販の咬合力測定システム（デンタルプレスケールII、分析ソフト：バイトフォース アナライザ）との相関関係も検討し、マルチ試験機EZ-LX（SHIMADZU）に使用可能な咬合圧負荷試験機構（SHIMADZU予定）を作製・校正することで、実装に向けた校正作業を進める予定であった．しかし、昨年度の結果とMG型センサデバイスの試作状況から、当初予定した咬合圧負荷試験機構を用いた実験的な手法によるフォースセンサの校正よりも、実装試験においては、各実験対象者それぞれのセンサデバイスでの校正が適していると考えられた．そのため１）咬合圧付加試験機・EZ-LX用装置の作製・校正を行わなかったが、２）センサデバイスでの校正に向けたシステム構築の実験ができた．現在のところ３）「MG型ウェラブルセンサ実装」実験に向けた倫理審査の承認をすでに得ており、進捗状況に応じた修正申請を行っている．
以上を勘案し、全体としては「おおむね順調」と考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初予定では、今年度から「頭部ダミー実験による加速度センサ補正作業と回転加速度アルゴリズムの決定」を行う予定であった．しかしながら、加速度センサの口腔内実装は、マウスガードの持つ防護機能を損なうものであったため、今年度は行わず、今後も行わないこととした．
今年度は、進捗状況に応じた倫理申請の修正を行い、それに従った「MG型ウェラブルセンサ実装」実験を進め、実際の運動中に実装することによるセンサ挙動の確認を進め、システムの構築を推進していくこととする．
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| Causes of Carryover |
当初の予定では、今年度から「頭部ダミー実験による加速度センサ補正作業と回転加速度アルゴリズムの決定」を行う予定であったが、フォースセンサのセンシング情報を無線化するシステムとして採用した小型無線多機能システム（TSND151：ATR-Promotions）は加速度・角速度センサ、地磁気センサ、ADコンバータが内蔵されているため、加速度センサの挙動は口腔内実装とせず、この内臓センサでのモニタリングで代用することとした。そのため、「頭部ダミー実験」に伴う予算は次年度使用とした。
この予算は、当初計画を進めた「センサ実装試験」に伴う、同期させる運動解析システムの構築に使用する。また、同時に実装するセンサの作製費用や実験対象者への謝金などにも使用する予定である。
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